JPH04209459A - 電子ビーム加工装置 - Google Patents
電子ビーム加工装置Info
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- JPH04209459A JPH04209459A JP90400673A JP40067390A JPH04209459A JP H04209459 A JPH04209459 A JP H04209459A JP 90400673 A JP90400673 A JP 90400673A JP 40067390 A JP40067390 A JP 40067390A JP H04209459 A JPH04209459 A JP H04209459A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
［０００１１
【産業上の利用分野］本発明は例えば精密な穴あけ及び
溶接等に用いる電子ビーム加工装置に関する。 ［０００２］ 【従来の技術】この種の電子ビーム加工装置においては
ビームの形状、即ちエネルギ分布を正確に設定すること
は加工精度を高め、信頼性を高めるうえで欠くことが出
来ない管理項目の一つであり、従来より種々の電子ビー
ムスポット形状の検査法が提案されている。 ［０００３１図５は「電子ビーム溶接−原理と実際７第
６１頁、昭和５３年６月２０日、産報社発行」に掲載さ
れた電子ビーム加工装置の模式図である。図中１０は電
子銃、ステイグメータ（多極コイル）、集束レンズ（共
に図示せず）を収納したハウジングであって、該ハウジ
ング１０内には前記電子銃、ステイグメータ（多極コイ
ル）、集束レンズがこの順序で相互の間に所要の間隔を
隔てて下方へ向けて配置されており、前記集束レンズの
下方には、偏向レンズ５が配置されている。また、偏向
レンズ５の下方の被加工物が設置されるべき位置にビー
ム形状の検査のためのスリット板６が配設され、このス
リット板６の下方に検出板７を配置しである。そして、
検出板７にはスリット板６を通り検出板７に到達する電
子ビームの電流量を測定する測定器８が接続されている
。 ［０００４］図６はスリット板６の拡大平面図であり、
スリット板６は矩形の板の中央部に、相互に直行する方
向に延在する２本のスリット部６０ａ、 ６０ａを、こ
れらと夫々４５°で交叉する方向に延在するスリット部
６０ｂにて繋いでなるスリット６０を形成した構成とし
である。 ［０００５］而して電子銃２から射出された電子ビーム
ＥＢは集束レンズにて集束された後、偏向レシズ５にて
スノット板６上を例えば図６に破線及び矢符にて示す如
き方向にＡ（Ａ、 、 Ａ、 ） 、 Ｂ（Ｂ、、
Ｂ、 ）、Ｃ（Ｃ，、Ｃｙ）、 Ａ（Ａ、 、 Ａｙ
）、Ｄ（Ｄ、 、Ｄｙ ）を順に巡る走査パターンで走
査せしめられる。このとき、検出板７に到達する電子ビ
ームの量は測定器８で測定される。図７（イ）は測定器
８で測定された電流波形図であり、図７（ロ）は図７
（イ）の波形を微分した図である。Ａ（Ａ、Ａ、 ）と
Ｂ（Ｂ、 、 Ｂ、 ）とを結ぶ方向をＸ軸、Ａ（ん
Ａ、 ）とＤ（Ｄ、 、 Ｄｙ）とを結ぶ方向をｙ軸と
すると、この波形における第１波Ｗ２ は電子ビームス
ポット形状のＸ軸方向成分、第２波Ｗｂ は電子ビーム
スポット形状のＸ軸方向、ｙ軸方向の夫々に対して４５
°の角度である方向（以下θ軸方向成分という）、第３
波Ｗ、は電子ビームスポット形状のｙ軸方向成分を夫々
示している。測定器８で測定される電流波形は横軸がビ
ーム径と、また縦軸はビーム電流密度と対応しており、
通常ビーム形状が各軸方向に軸対称の場合には検出波形
はガウス状分布となる。例えば電子ビームスポット形状
が真円である場合には、第１波Ｗ８〜第３波Ｗｏが同形
となる。 ［０００６］このため、これらの波形から電子ビームス
ポットの細さ及び真円度を求めることができるので、こ
れらの波形に基づいてステイグメータ及び集束レンズで
電子ビームスポット形状を調整することができる。そし
て、このような電子ビームスポット形状の測定と、これ
に対する調節とを複数回反復してビームスポット形状を
所望の形状に一致させていた。 ［０００７］
溶接等に用いる電子ビーム加工装置に関する。 ［０００２］ 【従来の技術】この種の電子ビーム加工装置においては
ビームの形状、即ちエネルギ分布を正確に設定すること
は加工精度を高め、信頼性を高めるうえで欠くことが出
来ない管理項目の一つであり、従来より種々の電子ビー
ムスポット形状の検査法が提案されている。 ［０００３１図５は「電子ビーム溶接−原理と実際７第
６１頁、昭和５３年６月２０日、産報社発行」に掲載さ
れた電子ビーム加工装置の模式図である。図中１０は電
子銃、ステイグメータ（多極コイル）、集束レンズ（共
に図示せず）を収納したハウジングであって、該ハウジ
ング１０内には前記電子銃、ステイグメータ（多極コイ
ル）、集束レンズがこの順序で相互の間に所要の間隔を
隔てて下方へ向けて配置されており、前記集束レンズの
下方には、偏向レンズ５が配置されている。また、偏向
レンズ５の下方の被加工物が設置されるべき位置にビー
ム形状の検査のためのスリット板６が配設され、このス
リット板６の下方に検出板７を配置しである。そして、
検出板７にはスリット板６を通り検出板７に到達する電
子ビームの電流量を測定する測定器８が接続されている
。 ［０００４］図６はスリット板６の拡大平面図であり、
スリット板６は矩形の板の中央部に、相互に直行する方
向に延在する２本のスリット部６０ａ、 ６０ａを、こ
れらと夫々４５°で交叉する方向に延在するスリット部
６０ｂにて繋いでなるスリット６０を形成した構成とし
である。 ［０００５］而して電子銃２から射出された電子ビーム
ＥＢは集束レンズにて集束された後、偏向レシズ５にて
スノット板６上を例えば図６に破線及び矢符にて示す如
き方向にＡ（Ａ、 、 Ａ、 ） 、 Ｂ（Ｂ、、
Ｂ、 ）、Ｃ（Ｃ，、Ｃｙ）、 Ａ（Ａ、 、 Ａｙ
）、Ｄ（Ｄ、 、Ｄｙ ）を順に巡る走査パターンで走
査せしめられる。このとき、検出板７に到達する電子ビ
ームの量は測定器８で測定される。図７（イ）は測定器
８で測定された電流波形図であり、図７（ロ）は図７
（イ）の波形を微分した図である。Ａ（Ａ、Ａ、 ）と
Ｂ（Ｂ、 、 Ｂ、 ）とを結ぶ方向をＸ軸、Ａ（ん
Ａ、 ）とＤ（Ｄ、 、 Ｄｙ）とを結ぶ方向をｙ軸と
すると、この波形における第１波Ｗ２ は電子ビームス
ポット形状のＸ軸方向成分、第２波Ｗｂ は電子ビーム
スポット形状のＸ軸方向、ｙ軸方向の夫々に対して４５
°の角度である方向（以下θ軸方向成分という）、第３
波Ｗ、は電子ビームスポット形状のｙ軸方向成分を夫々
示している。測定器８で測定される電流波形は横軸がビ
ーム径と、また縦軸はビーム電流密度と対応しており、
通常ビーム形状が各軸方向に軸対称の場合には検出波形
はガウス状分布となる。例えば電子ビームスポット形状
が真円である場合には、第１波Ｗ８〜第３波Ｗｏが同形
となる。 ［０００６］このため、これらの波形から電子ビームス
ポットの細さ及び真円度を求めることができるので、こ
れらの波形に基づいてステイグメータ及び集束レンズで
電子ビームスポット形状を調整することができる。そし
て、このような電子ビームスポット形状の測定と、これ
に対する調節とを複数回反復してビームスポット形状を
所望の形状に一致させていた。 ［０００７］
【発明が解決しようとする課題】図８はスリット板６の
拡大平面図である。上述の如き従来装置にあっては、図
８に示される如くスリット板６が図６に示した走査パタ
ーンからずれて配置されると、例えば電子ビームが図中
Ｃ＋（Ｃ＋−、Ｃ＋ｙ ）からＡ＋（Ａ＋ｘ、 Ａｎ
ｙ ）に走査される場合に電子ビームはスリット６０を
斜めに横切ることとなる。図９は電流波形図である。電
子ビームがスリット６０を斜めに横切ることにより、ス
リット６０の幅方向に走査される場合に得られる図９（
イ）に示される如き電流波形が、図９（ロ）に示される
如き幅が広い電流波形となってしまい、電子ビームスポ
ット形状の測定結果に誤りが生じる等の問題があった。 ［０００８］この問題を解決するため、スリットが走査
方向に対し垂直になるようにスリットの大きさを大きく
し、これに対応して変更のパターンを大きくすると、ス
ノットを横切る位置が変更収差のためＸ軸方向、ｙ軸方
向、θ軸方向で大きく異なり、変更中心位置におけるビ
ーム径とは異なるようになるので、測定上は真円であっ
たものが実際には真円でなくなるという問題があった。 ［０００９１本発明は斯かる事情に鑑みなされたもので
あり、スリット板若しくはマーカー板及び／又は電子銃
を２次元方向に移動可能に構成することにより、電子ビ
ームスポット形状の測定及び調整を正確に行うことが可
能である電子ビーム加工装置を提供することを目的する
。 ［００１０１
拡大平面図である。上述の如き従来装置にあっては、図
８に示される如くスリット板６が図６に示した走査パタ
ーンからずれて配置されると、例えば電子ビームが図中
Ｃ＋（Ｃ＋−、Ｃ＋ｙ ）からＡ＋（Ａ＋ｘ、 Ａｎ
ｙ ）に走査される場合に電子ビームはスリット６０を
斜めに横切ることとなる。図９は電流波形図である。電
子ビームがスリット６０を斜めに横切ることにより、ス
リット６０の幅方向に走査される場合に得られる図９（
イ）に示される如き電流波形が、図９（ロ）に示される
如き幅が広い電流波形となってしまい、電子ビームスポ
ット形状の測定結果に誤りが生じる等の問題があった。 ［０００８］この問題を解決するため、スリットが走査
方向に対し垂直になるようにスリットの大きさを大きく
し、これに対応して変更のパターンを大きくすると、ス
ノットを横切る位置が変更収差のためＸ軸方向、ｙ軸方
向、θ軸方向で大きく異なり、変更中心位置におけるビ
ーム径とは異なるようになるので、測定上は真円であっ
たものが実際には真円でなくなるという問題があった。 ［０００９１本発明は斯かる事情に鑑みなされたもので
あり、スリット板若しくはマーカー板及び／又は電子銃
を２次元方向に移動可能に構成することにより、電子ビ
ームスポット形状の測定及び調整を正確に行うことが可
能である電子ビーム加工装置を提供することを目的する
。 ［００１０１
【課題を解決するための手段］本発明に係る電子ビーム
加工装置は、スリット板若しくはマーカー板及び／又は
電子銃を２次元方向に移動させて、測定用のスリット位
置又はマーク位置をビーム径を測定する偏向位置に合わ
せるようにしたものである。 ［００１１］ 【作用】本発明においては、スリット板若しくはマーカ
ー板及び／又は電子銃を２次元方向に移動させることが
できるので、同一の偏向位置でＸ軸方向、ｙ軸方向及び
θ軸方向のビーム径を測定することができる。 ［００１２］
加工装置は、スリット板若しくはマーカー板及び／又は
電子銃を２次元方向に移動させて、測定用のスリット位
置又はマーク位置をビーム径を測定する偏向位置に合わ
せるようにしたものである。 ［００１１］ 【作用】本発明においては、スリット板若しくはマーカ
ー板及び／又は電子銃を２次元方向に移動させることが
できるので、同一の偏向位置でＸ軸方向、ｙ軸方向及び
θ軸方向のビーム径を測定することができる。 ［００１２］
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
き具体的に説明する。図１は本発明に係る電子ビーム加
工装置を示す模式図であり、図中１はハウジングである
。ハウジング１内には電子銃２、ステイグメータ（多極
コイル）３、集束レンズ４、偏向レンズ５がこの順序で
相互の間に所要の間隔を隔てて配設されており、また偏
向レンズ５の下方には、被加工物が設置されるべき位置
に、ビームスポット形状検出時にはこの被加工物に代え
てスリット板６が、更にその下方に検出板７が配設され
る。そして検出板７には、スリット板６を通り検出板７
に到達する電子ビームの電流量を測定する測定器８が接
続されている。そして、スリット板６及び検出板７は、
２次元方向に移動が可能なテーブル９上に載置されてい
る。 ［００１３１図２はスリット板６の拡大平面図であり、
スリット板６は矩形の板の中央部に相互に直行する方向
に延在する２本のスリット部６０ａ、 ６０ａを、これ
らと夫々４５°で交叉する方向に延在するスリット部６
０ｂにて繋いでなるスリット６０を形成した構成としで
ある。図２（イ）、 （ロ）及び（ハ）は、夫々Ｘ軸方
向、θ軸方向及びｙ軸方向のビーム径を測定する場合の
走査パターンを示したものであり、夫々電子銃２の真下
に偏向中心０点が位置するようにスリット板６を載置し
たテーブル９を移動させ、破線矢符の方向に電子ビーム
を走査させ、測定器８にて検出板７に到達した電子ビー
ムの電流量を測定する。 ［００１４］図３は本発明に係る他の電子ビーム加工装
置を示す模式図であり、図中１はハウジングである。ハ
ウジング１内には電子銃２、ステイグメータ（多極コイ
ル）３、集束レンズ４、偏向レンズ５がこの順序で相互
の間に所要の間隔を隔てて配設されており、また偏向レ
ンズ５の下方には、被加工物が設置されるべき位置に、
ビームスポット形状検出時にはこの被加工物に代えてマ
ーカー板１２が配設されている。マーカー板１２は、２
次元方向に移動が可能なテーブル９上に載置されている
。マーカー板１２の斜め上方にはマーカー板１２にて反
射された電子を検出する反射電子検出板１３．１３が配
設されている。そして検出板１３の一方にはマーカー板
１２にて反射された電子ビームの電流量を測定する測定
器８が接続されている。 ［００１５１図４はマーカー板１２の拡大平面図であり
、マーカー板１２にはスリット板６のスリット６０と同
一の形状にマーク１２ａが形成されている。マーカー板
１２とマーク１２ａとは異なる金属で構成し、例えばマ
ーカー板１２の材料としてＣｕを使用し、マーク１２ａ
の材料としてＡＩを使用する。そして前述のスリット板
６を備えた電子ビーム加工装置と同様に、電子銃２の真
下に偏向中心が位置するようにマーカー板１２を載置し
たテーブル９を移動させ、電子ビームをマーカー板１２
に照射すると、マーク１２ａとマーカー板１２のマーク
１２ａ以外の部分との間で反射電子の量が異なり、検出
板１３に到達した前記反射電子の電流量を測定器８にて
測定し、ビームの形状を求める。 ［００１６１以上の如くビーム径の測定方向に対応させ
てテーブル９を移動させ、スリット板６又はマーカー板
１２の位置を変えて走査パターンを変えることにより、
同一の偏向位置においてビームの形状を正しく測定する
ことができる。 ［００１７］なお、上述の実施例では、 テーブルを移
動させることにより、スリット板又はマーカー板を移動
させて電子ビームスポット形状を測定する場合につき説
明しているが、何らこれに限定されるものではなく、電
子銃を２次元方向に移動させる構成にしてもよく、また
スリット板又はマーカー板を載置してｘ （ｙ）軸方向
に移動するテーブルを設け、電子銃をｙ （ｘ）軸方向
に移動させる構成にしてもよい。 ［００１８］さらに、上述の実施例では電子ビームの走
査中心において電子ビームスポット形状を測定する場合
につき説明しているが、何らこれに限定されるものでは
なく、電子ビームの偏向領域の任意の位置における電子
ビームスポット形状の測定にも適用することが可能であ
る。 ［００１９］
き具体的に説明する。図１は本発明に係る電子ビーム加
工装置を示す模式図であり、図中１はハウジングである
。ハウジング１内には電子銃２、ステイグメータ（多極
コイル）３、集束レンズ４、偏向レンズ５がこの順序で
相互の間に所要の間隔を隔てて配設されており、また偏
向レンズ５の下方には、被加工物が設置されるべき位置
に、ビームスポット形状検出時にはこの被加工物に代え
てスリット板６が、更にその下方に検出板７が配設され
る。そして検出板７には、スリット板６を通り検出板７
に到達する電子ビームの電流量を測定する測定器８が接
続されている。そして、スリット板６及び検出板７は、
２次元方向に移動が可能なテーブル９上に載置されてい
る。 ［００１３１図２はスリット板６の拡大平面図であり、
スリット板６は矩形の板の中央部に相互に直行する方向
に延在する２本のスリット部６０ａ、 ６０ａを、これ
らと夫々４５°で交叉する方向に延在するスリット部６
０ｂにて繋いでなるスリット６０を形成した構成としで
ある。図２（イ）、 （ロ）及び（ハ）は、夫々Ｘ軸方
向、θ軸方向及びｙ軸方向のビーム径を測定する場合の
走査パターンを示したものであり、夫々電子銃２の真下
に偏向中心０点が位置するようにスリット板６を載置し
たテーブル９を移動させ、破線矢符の方向に電子ビーム
を走査させ、測定器８にて検出板７に到達した電子ビー
ムの電流量を測定する。 ［００１４］図３は本発明に係る他の電子ビーム加工装
置を示す模式図であり、図中１はハウジングである。ハ
ウジング１内には電子銃２、ステイグメータ（多極コイ
ル）３、集束レンズ４、偏向レンズ５がこの順序で相互
の間に所要の間隔を隔てて配設されており、また偏向レ
ンズ５の下方には、被加工物が設置されるべき位置に、
ビームスポット形状検出時にはこの被加工物に代えてマ
ーカー板１２が配設されている。マーカー板１２は、２
次元方向に移動が可能なテーブル９上に載置されている
。マーカー板１２の斜め上方にはマーカー板１２にて反
射された電子を検出する反射電子検出板１３．１３が配
設されている。そして検出板１３の一方にはマーカー板
１２にて反射された電子ビームの電流量を測定する測定
器８が接続されている。 ［００１５１図４はマーカー板１２の拡大平面図であり
、マーカー板１２にはスリット板６のスリット６０と同
一の形状にマーク１２ａが形成されている。マーカー板
１２とマーク１２ａとは異なる金属で構成し、例えばマ
ーカー板１２の材料としてＣｕを使用し、マーク１２ａ
の材料としてＡＩを使用する。そして前述のスリット板
６を備えた電子ビーム加工装置と同様に、電子銃２の真
下に偏向中心が位置するようにマーカー板１２を載置し
たテーブル９を移動させ、電子ビームをマーカー板１２
に照射すると、マーク１２ａとマーカー板１２のマーク
１２ａ以外の部分との間で反射電子の量が異なり、検出
板１３に到達した前記反射電子の電流量を測定器８にて
測定し、ビームの形状を求める。 ［００１６１以上の如くビーム径の測定方向に対応させ
てテーブル９を移動させ、スリット板６又はマーカー板
１２の位置を変えて走査パターンを変えることにより、
同一の偏向位置においてビームの形状を正しく測定する
ことができる。 ［００１７］なお、上述の実施例では、 テーブルを移
動させることにより、スリット板又はマーカー板を移動
させて電子ビームスポット形状を測定する場合につき説
明しているが、何らこれに限定されるものではなく、電
子銃を２次元方向に移動させる構成にしてもよく、また
スリット板又はマーカー板を載置してｘ （ｙ）軸方向
に移動するテーブルを設け、電子銃をｙ （ｘ）軸方向
に移動させる構成にしてもよい。 ［００１８］さらに、上述の実施例では電子ビームの走
査中心において電子ビームスポット形状を測定する場合
につき説明しているが、何らこれに限定されるものでは
なく、電子ビームの偏向領域の任意の位置における電子
ビームスポット形状の測定にも適用することが可能であ
る。 ［００１９］
【発明の効果】以上の如く本発明においてはスリット板
若しくはマーカー板及び／又は電子銃を２次元方向に移
動可能に構成しているので、同一の偏向位置において電
子ビームスポット形状の測定及び調整を正確に行うこと
ができ、高精度に加工できる等、本発明は優れた効果を
奏するものである。
若しくはマーカー板及び／又は電子銃を２次元方向に移
動可能に構成しているので、同一の偏向位置において電
子ビームスポット形状の測定及び調整を正確に行うこと
ができ、高精度に加工できる等、本発明は優れた効果を
奏するものである。
【図１】本発明に係る電子ビーム加工装置を示す模式図
である。
である。
【図２】スリット板の拡大平面図である。
【図３】本発明に係る他の電子ビーム加工装置を示す模
式図である。
式図である。
【図４】マーカー板の拡大平面図である。
【図５】従来の電子ビーム加工装置の模式図である。
【図６】スリット板の拡大平面図である。
【図７】測定器で測定された電流波形図及びこの波形を
微分した図である。
微分した図である。
【図８】スリット板の拡大平面図である。
【図９】電流波形図である。
１ ハウジング
２ 電子銃
３ ステイグメータ（多極コイル）
４ 集束レンズ
５ 偏向レンズ
６ スリット板
７ 検出板
９ テーブル
【図３】
Claims (1)
- 【請求項１】被加工物が設置されるべき位置に、スリッ
トを形成したスリット板又はマークを形成したマーカー
板を配置し、前記スリット板又は前記マーカー板に、電
子銃から照射し、集束させた電子ビームを走査し、前記
スリットを通過した電子ビーム又は前記マークにて反射
した電子ビームを検出して被加工面における電子ビーム
スポット形状を調節する電子ビーム加工装置において、
前記スリット板若しくは前記マーカー板及び／又は前記
電子銃を２次元方向に移動可能に構成したことを特徴と
する電子ビーム加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP90400673A JPH04209459A (ja) | 1990-12-06 | 1990-12-06 | 電子ビーム加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP90400673A JPH04209459A (ja) | 1990-12-06 | 1990-12-06 | 電子ビーム加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04209459A true JPH04209459A (ja) | 1992-07-30 |
Family
ID=18510557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP90400673A Pending JPH04209459A (ja) | 1990-12-06 | 1990-12-06 | 電子ビーム加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04209459A (ja) |
-
1990
- 1990-12-06 JP JP90400673A patent/JPH04209459A/ja active Pending
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