JPH0212377B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電子ビームを照射して導電体、半導
体、誘電体等の試料を熱処理する線状電子ビーム
熱処理装置に関する。

（従来技術と、その問題点） 材料を熱処理する場合、材料表面における電子
ビームの照射面の形状が通常のスポツト状のもの
に比べて、線状のものを用いる方が処理能力が大
であるなど有効な場合がある。この様な線状電子
ビームを発生するには、例えば、矩形状のカソー
ドとそれに適合した矩形状の孔を有する制御電極
と、これらの矩形に相似的な矩形孔を有するアノ
ードを組み合わせた異方性電子銃を用いることが
考えられる。この様な、電子銃では、アノードの
近辺、すなわちワーキングデイスタンスが小さい
場合、線状電子ビームとなる。しかし、アノード
よりもかなり離れた位置に試料を置くとき、すな
わちワーキングデイスタンスが大きいときは、線
状ではなく、ぼけた電子ビームとなつてしまう。
そこでアノードの後段つまり試料側に異方性の電
子レンズを設けて、電子ビームの短辺を集束させ
ると長辺が長くなつて、ビームのエネルギー密度
が小さくなりかつ密度分布が均一でなくなる欠点
が生じる。

（本発明の目的） 本発明は、この様な従来の欠点を除去し、電子
源から比較的離れた位置に置かれた試料に対して
も線状電子ビームのビーム電流密度が大きくしか
も分布が均一な装置を提供することを目的として
いる。

（発明の構成） 本発明によれば矩形状のカソードと、矩形孔を
有しカソードを包囲する制御電極と、カソードに
対し、高電位であり、電子通過の円形孔を有する
アノードと、カソードとアノードの間に位置し、
アノードよりも高電位の引出電極を備えた線状電
子ビーム熱処理装置において前記引出電極の電子
通過用孔の形状がカソード対向側で矩形でありア
ノード対向側で円形であることを特徴とする線状
電子ビーム熱処理装置が得られる。

（構成の詳細な説明） 本発明は、上述の構成をとることにより従来技
術の問題点を解決した。まず、矩形状のカソード
と、それぞれ矩形孔を有する制御電極および、高
電位の引出電極により高電位のビーム電流密度の
大きな線状電子ビームを取り出す。引出電極の後
段は円形孔としそれに対向し円形孔を有するアノ
ードとで軸回転対称な電極系を構成させ、その後
にも、軸回転対称形の電子レンズ系を構成して易
くする。引出電極を通過した高電位に加速された
線状電子ビームはアノードによりよい低い所定の
電位に減速され、アノードから遠く離れた位置
に、大きな電流密度を有し均一な密度で投影でき
る様にしている。

（実施例） 以下、本発明の実施例をもとに、図面を参照し
ながら詳細に説明する。第１図は本発明の一実施
例の主要部の断面図と、各電極等の孔形状を示
す。第１図において、矩形状の電子放出部を有す
るカソード１と、この電子放出部に適合する矩形
状の孔を有する制御電極２とカソード側に、矩形
状の電子通過用孔を設けた引出電極３とからなる
異方性三電極型で線状電子ビーム４を発生する。
引出電極３には、カソード１に対して充分高い電
位例えば60kVを印加し大きなビーム電流例えば
100ｍＡを引き出す。引出電極３の近辺で形成さ
れた高いビーム電流密度の線状電子ビームは、カ
ソード１とアノード５の間の電位を例えば15kV
にして減速させた後、電子レンズ６により試料７
の表面に投影し、照射する。線状電子ビームをビ
ーム偏向系（図示していない）を用いて、線状電
子ビームの短辺方向に走査することにより、試料
７の表面の大面積領域を一度に加熱処理すること
ができ、また、線状電子ビームの長辺方位に少し
ずらした後、前記の様に、短辺方向に走査を行な
い、上記の操作を順次くり返すことにより、試料
７全面をスポツトビームを用いた場合に比べ、短
時間に加熱処理することができる。この場合、電
子ビームを偏向走査する代りに、試料７を機械的
に動かして、加熱処理しても良い。

引出電極３の電子通過孔の形状はカソード側は
矩形であるが途中で切りかえアノード５に対向す
る側では円形孔としており、円形孔を有するアノ
ード５や電子レンズ６と共に、軸回転対称形の電
磁界によるレンズを形成し、引出電極３の近辺で
形成された高い電流密度の線状電子ビームを相似
的に試料７上へ高いエネルギー密度で投影でき、
例えば、前記の条件では、約40kW／cm²と高いエ
ネルギー密度が実現できている。また長辺方向の
電流密度分布も３％以内におさまつており分布が
均一である。第１図の右側は、同図左側に示した
各電極の孔形状等を示しており、カソードの電子
放出部形状１１、制御電極孔形状（矩形）１２、
引出電極のカソード対向側孔形状（矩形）１３、
引出電極のアノード対向側孔形状（円形）１４、
アノードの孔形状（円形）１５、電子レンズの磁
極または、電極の内径の形状（円形）１６であ
る。

（発明の効果） 本発明の線状電子ビーム熱処理装置によれば比
較的低い電子ビームの加速電圧（10〜20kV）で、
かなり大きなビーム電流（数10ｍＡ以上）を、シ
ヤープな線状ビーム（例えば、短辺0.3mm、長辺
５mm位の断面寸法を有するビーム）として、アノ
ードから、例えば60cm離れた試料表面に長辺方向
が均一な電流密度分布で照射することができる。
従つて熱処理の能率や試料の取扱いを容易にでき
る。

また、第１図の引出電極のアノード対向孔１
４、アノード１５、電子レンズ内径１６の各直径
寸法を通過電子ビーム寸法に比して、充分大きく
（例えば５倍以上に）とればこの軸回転対称電磁
極系による電子ビームの投影収差は小さくでき長
辺方向のビーム電流密度分布の均一性がそこなわ
れることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の主要部分を示す
概略図である。 図において、１……カソード、２……制御電
極、３……引出電極、４……線状電子ビーム、５
……アノード、６……電子レンズ、７……試料を
それぞれ示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 矩形状のカソードと、矩形孔を有し、カソー
   ドを包囲する制御電極と、カソードに対し、高電
   位であり、電子通過用の円形孔を有するアノード
   と、カソードとアノードの間に位置し、アノード
   よりも高電位の引出電極を備えた線状電子ビーム
   熱処理装置において前記引出電極の電子通過用孔
   の形状がカソード対向側で矩形でありアノード対
   向側で円形であることを特徴とする線状電子ビー
   ム熱処理装置。