JPH0518720Y2 - - Google Patents

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JPH0518720Y2
JPH0518720Y2 JP19290387U JP19290387U JPH0518720Y2 JP H0518720 Y2 JPH0518720 Y2 JP H0518720Y2 JP 19290387 U JP19290387 U JP 19290387U JP 19290387 U JP19290387 U JP 19290387U JP H0518720 Y2 JPH0518720 Y2 JP H0518720Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 (ア) 技術分野 この考案はダブルチヤンネル型ウインドウを有
する走査型電子線照射装置に於ける電子線走査機
構の改良に関する。
[Detailed Description of the Invention] (A) Technical Field This invention relates to an improvement of an electron beam scanning mechanism in a scanning electron beam irradiation device having a double channel window.

電子線照射装置は、高真空中で電子線を発生さ
せ、加速し、走査し、これを大気中に取出して、
被処理物に照射するものである。
An electron beam irradiation device generates an electron beam in a high vacuum, accelerates it, scans it, takes it out into the atmosphere,
It irradiates the object to be treated.

(イ) 従来技術 第5図は走査型電子線照射装置の一部分のみの
概略正面図である。
(a) Prior Art FIG. 5 is a schematic front view of only a portion of a scanning electron beam irradiation device.

走査管1は、底部が広い等脚台形状の、幅の狭
い容器である。走査コイル(マグネツト)があつ
て、電子線を左右に走査するようになつている。
The scanning tube 1 is a narrow container in the shape of an isosceles trapezoid with a wide bottom. A scanning coil (magnet) is installed to scan the electron beam from side to side.

走査管1に於て、電子は鉛直下方へ飛んでいる
が、走査コイルによるローレンツ力によつて、左
右に振れる。
In the scanning tube 1, electrons are flying vertically downward, but are swung left and right by the Lorentz force caused by the scanning coil.

第6図は走査管下端の一部縦断面図である。 FIG. 6 is a partial vertical sectional view of the lower end of the scanning tube.

走査管1の下端に走査管フランジ2がある。こ
れと窓箔押えフランジ3の間に窓箔5が支持され
ている。ここが電子線の出る部分であつて、照射
窓4という。
At the lower end of the scan tube 1 is a scan tube flange 2 . A window foil 5 is supported between this and the window foil pressing flange 3. This is the part from which the electron beam comes out, and is called the irradiation window 4.

照射窓4の下を被処理物6が通るようになつて
いる。
The object to be processed 6 passes under the irradiation window 4.

被処理物6は照射窓4の長手方向(y方向)と
直角な方向(x方向)に送られる。
The object to be processed 6 is sent in a direction (x direction) perpendicular to the longitudinal direction (y direction) of the irradiation window 4 .

被処理物6は大気圧下にある。走査管1の内部
は高真空である。そこで、窓箔5は、真空と大気
の境界となる。
The object to be processed 6 is under atmospheric pressure. The interior of the scanning tube 1 is under high vacuum. Therefore, the window foil 5 becomes the boundary between the vacuum and the atmosphere.

窓箔5には大気圧が全てかかる。窓4の面積が
広ければ、窓箔5に働く張力も大きい。強い張力
に耐えるためには厚い方がよい。しかし、電子線
をよく通すためには薄い方がよい。
The entire atmospheric pressure is applied to the window foil 5. If the area of the window 4 is large, the tension acting on the window foil 5 is also large. Thicker is better to withstand strong tension. However, in order to allow electron beams to pass through it better, the thinner the material, the better.

電子線はエネルギーが大きくても、電荷をもつ
ので、散乱されやすく、薄い金属箔であつても容
易に透過できない。
Even if the electron beam has high energy, it has a charge, so it is easily scattered and cannot easily pass through even thin metal foil.

そこで、たとえばTi箔であれば、15〜50μm厚
さ、Al箔であれば30〜150μmの薄い箔が使われ
る。窓箔に当つてエネルギーを失う電子も多いの
で、窓箔は強く加熱される。
Therefore, for example, Ti foil is used with a thickness of 15 to 50 μm, and Al foil is used with a thickness of 30 to 150 μm. Since many electrons lose energy when they hit the window foil, the window foil is heated strongly.

そこで、水冷パイプ10や、冷却風などによつ
て窓箔5は冷却される。
Therefore, the window foil 5 is cooled by the water cooling pipe 10, cooling air, or the like.

走査型の場合、窓箔に過度の電子線が当ると破
断するので、窓箔に当てられる電子線のエネルギ
ーが限られる。処理能力を上げるには、電子線電
流を上げる必要がある。しかし、窓箔単位時間単
位面積あたりにあてられる電子線電流に限りがあ
る。
In the case of the scanning type, if the window foil is exposed to too much electron beam, it will break, so the energy of the electron beam that can be applied to the window foil is limited. To increase processing capacity, it is necessary to increase the electron beam current. However, there is a limit to the electron beam current that can be applied per unit time and unit area of the window foil.

とすれば、窓箔を広くするしか、処理能力を上
げる途がない。単に照射窓を広くすると、内外圧
力差による張力が大きくなり、箔が破断しやす
い。
If so, the only way to increase processing capacity is to widen the window foil. If the irradiation window is simply made wider, the tension due to the difference in pressure between the inside and outside increases, and the foil is likely to break.

そこで、照射窓をふたつにする事がある。これ
をダブルチヤンネル型ウインドウ、或はダブルウ
インドウ型という。第5図、第6図に示すのはダ
ブルチヤンネル型ウインドウのものである。中間
に桟や水冷パイプがあり、照射窓が2分割されて
いる。窓箔は1枚であるが、中間に桟、水冷パイ
プがあるから張力がほぼ半減するのである。
Therefore, two irradiation windows may be used. This is called a double channel type window or double window type. What is shown in FIGS. 5 and 6 is a double channel type window. There is a crosspiece and water cooling pipe in the middle, and the irradiation window is divided into two. Although there is only one window foil, there is a crosspiece and water cooling pipe in the middle, which reduces the tension by almost half.

ダブルウインドウを電子線で走査するには、照
射窓4,4を長手方向に、反対方向へ走査する。
2つの照射窓をウインドウI、ウインドウとい
うと、ウインドウIを右から左へ走査し、電子線
を、ウインドウへ移し、これを左から右へ走査
する。つまり、長方形軌跡を描くように走査す
る。
To scan the double window with an electron beam, the irradiation windows 4, 4 are scanned in opposite directions in the longitudinal direction.
When the two irradiation windows are called window I and window, window I is scanned from right to left, the electron beam is transferred to the window, and this is scanned from left to right. In other words, it scans in a rectangular trajectory.

ところが、実際こうなつていない事に本考案者
は気付いた。
However, the inventor realized that this was not actually the case.

実際には、第3図のように、平行四辺形の走査
になつている。
In reality, as shown in FIG. 3, scanning is performed in a parallelogram.

長方形ではなく平行四辺形走査となるのであ
る。ウインドウIでHIというY方向走査をし、
X方向走査によりIJという運動をする。ウインド
ウではJを起点として、JKのY方向走査をす
る。
This results in parallelogram scanning rather than rectangular scanning. Scan in the Y direction called HI in window I,
Scanning in the X direction causes a movement called IJ. In the window, start from J and scan in the Y direction of JK.

X方向は短辺方向、Y方向は長手方向である。 The X direction is the short side direction, and the Y direction is the longitudinal direction.

第4図に示すように、X方向走査波形は矩形
波、Y方向走査波形は三角波である。走査は、マ
グネツトにより磁場を生じることにより行う。ロ
ーレンツ力により電子軌跡を曲げる。コイル電流
に比例して、電子線が曲る。
As shown in FIG. 4, the X-direction scanning waveform is a rectangular wave, and the Y-direction scanning waveform is a triangular wave. Scanning is performed by generating a magnetic field using a magnet. The electron trajectory is bent by the Lorentz force. The electron beam bends in proportion to the coil current.

三角波にするのでY方向走査はJK,HIと連続
的になされる。X方向走査はKH,IJの短い走査
で瞬間的になされる。JK,HIのY走査の時X方
向のコイル電流を一定に保つ。
Since a triangular wave is used, Y direction scanning is performed continuously in JK and HI directions. The X-direction scan is instantaneously performed by short scans of KH and IJ. Keep the coil current in the X direction constant during Y scanning of JK and HI.

いずれも数百Hzの波形で、互に同期している。 Both have waveforms of several hundred Hz and are synchronized with each other.

ところが実際は、IJ,KHがY軸に直角でな
い。
However, in reality, IJ and KH are not perpendicular to the Y axis.

このため、両端部で、電子線照射の少ない部分
が少なからず発生する。線量分布を第3図下方に
示す。
Therefore, at both ends, there are quite a few areas where electron beam irradiation is low. The dose distribution is shown at the bottom of Figure 3.

両側に線量不足する部分がl,lだけあり、2l
存在することになる。中央のLの部分だけ均一な
電子線照射を受けられるという事になる。
There are 1, 1 areas with insufficient dose on both sides, 2l
It will exist. This means that only the central portion L can receive uniform electron beam irradiation.

有効な照射領域が狭くなり、無駄な事である。
なお、線量不足する部分lは、たとえば十数cm〜
数十cmである。
The effective irradiation area becomes narrower, which is wasteful.
Note that the portion l where the dose is insufficient is, for example, about 10 cm to more than 10 cm.
It is several tens of cm.

これは、Y方向走査とX方向走査とが同期して
いるとはいうものの、厳密には位相が正しく合致
していないからである。Y方向走査がX方向走査
の変化に比べてやや遅れている。このため、平行
四辺形の走査になる。
This is because although the Y-direction scanning and the X-direction scanning are synchronized, strictly speaking, their phases do not match correctly. The Y direction scan is slightly delayed compared to the change in the X direction scan. This results in parallelogram scanning.

反対の場合もある。丁度、この走査軌跡を逆に
まわるような場合である。これは、X方向走査の
方が遅れているからである。
The opposite may be true. This is exactly the case when the scanning locus is reversed. This is because the X direction scan is delayed.

X方向が遅れても、Y方向の走査が遅れても、
両側に線量の少ない部分が生ずる。
Even if there is a delay in the X direction or a delay in scanning in the Y direction,
Areas of low dose occur on both sides.

X方向走査が瞬時に行われればこのような困難
がない。しかし、X方向走査にも有限の時間がか
かる。
If the X-direction scanning were performed instantaneously, such difficulties would not arise. However, scanning in the X direction also takes a finite amount of time.

いずれかの方向の走査の変化に同期して、他の
方向の走査を切り換えるというのでは、かならず
有限の遅れが生ずる。平行四辺形にならざるをえ
ない。
If scanning in one direction is switched in synchronization with a change in scanning in another direction, a finite delay will always occur. It has to be a parallelogram.

(ウ) 構成 本考案に於ては、第1図に示すような、六角形
状の走査を行うようにする。
(c) Configuration In the present invention, hexagonal scanning is performed as shown in FIG.

ウインドウIでABというY方向走査をする。
B点でY方向走査を続けながらX方向走査をはじ
め、C点でY方向走査を反転する。そしてウイン
ドウの起点D点に至る。
Perform a Y direction scan AB in window I.
At point B, scanning in the X direction is started while continuing scanning in the Y direction, and at point C, the scanning in the Y direction is reversed. Then, the window reaches point D, which is the starting point of the window.

BD間でY方向走査が切換えられる。D点やB
点で切り換えられるのではない。
Y-direction scanning is switched between BDs. Point D or B
It cannot be switched at a point.

ウインドウでは、DEのY方向走査をする。
E点でY方向走査を続けながらX方向走査をはじ
めF点でY方向走査を反転する。そして、ウイン
ドウIの起点Aに至る。
In the window, scan DE in the Y direction.
While continuing the Y-direction scan at point E, the X-direction scan is started and the Y-direction scan is reversed at the F point. Then, the starting point A of window I is reached.

このように六角形走査軌跡ができる。両側の線
量の足りない部分は、l/2に短縮される。第1
図下方に線量分布を示す。均一な線量をえられる
長さが(L+l)になる。この部分の長さlが拡
がつた事になる。
In this way, a hexagonal scanning trajectory is created. The missing dose on both sides is shortened to l/2. 1st
The dose distribution is shown at the bottom of the figure. The length at which a uniform dose can be obtained is (L+l). This means that the length l of this part has expanded.

第2図に第1図の走査を実行するためのY方
向、X方向走査波形を示す。X方向走査に有限の
時間がかかるという事に着眼してなされた考案で
あるから、X方向走査を完全な矩形波としていな
い。有限の傾きをもつた立下り、立上りである。
FIG. 2 shows Y-direction and X-direction scanning waveforms for executing the scan shown in FIG. 1. Since this invention was made with an eye to the fact that scanning in the X direction takes a finite amount of time, the scanning in the X direction is not made into a complete rectangular wave. It is a falling and rising edge with a finite slope.

Y方向走査の上頂点の近傍がE,F,A点に対
応する。上頂点はFである。下底点の近傍がB,
C,D点に対応する。下底点はCである。
The vicinity of the upper vertex of the Y-direction scan corresponds to points E, F, and A. The upper vertex is F. The vicinity of the bottom point is B,
Corresponds to points C and D. The bottom point is C.

X方向走査の立上りはE,F,Aであり、中間
点がFである。立下りはB,C,Dであり、中間
点がC点である。
The rising edges of the X-direction scan are E, F, and A, and the midpoint is F. The falling edges are B, C, and D, and the midpoint is point C.

このような走査波形の変化点は、Y方向走査に
ついてC,Fであり、X方向走査についてはA,
D又はB,Eである。
The changing points of such a scanning waveform are C and F for Y-direction scanning, and A and F for X-direction scanning.
D or B,E.

X方向走査の変化を主とし、Y方向走査をこれ
に追随(同期)させても、このような波形はえら
れない。
Such a waveform cannot be obtained even if the change is made mainly in the X-direction scan and the Y-direction scan is followed (synchronized) with this.

Y方向走査の変化を主とし、X方向走査をこれ
に追随(同期)させても、このような波形はえら
れない。
Even if the change is made mainly in the Y direction scan and the X direction scan is followed (synchronized) with this, such a waveform cannot be obtained.

しかし、走査周期は決まつている。たとえば、
200Hzというように確定している。
However, the scanning period is fixed. for example,
It has been confirmed as 200Hz.

だとすれば、いずれを主とし、従とするのでは
なく、別のタイミング回路を設けて、Y方向、X
方向走査のタイミングE,F,A,B,C,Dを
与えるようにすればよい。
If so, instead of deciding which one is the main one and which one is the subordinate one, you should set up another timing circuit to control the Y direction and X direction.
The timings E, F, A, B, C, and D of direction scanning may be given.

これは簡単な事である。5msecを一周期とする
のであるから、X方向走査の立上り、立下り時間
をτとして考える。A点を起点として、 A……0 B……2.5msec−τ C……2.5msec−τ/2 D……2.5msec E……5msec−τ F……5msec−τ/2 というようにタイミングを決めればよい。そし
て、E,B点でX方向走査を切換える。F,C点
でY方向走査を切換える。
This is simple. Since one period is 5 msec, the rise and fall times of the X-direction scan are considered as τ. Starting from point A, set the timing as follows: A...0 B...2.5msec-τ C...2.5msec-τ/2 D...2.5msec E...5msec-τ F...5msec-τ/2 All you have to do is decide. Then, the X direction scanning is switched at points E and B. Switch the Y direction scanning at points F and C.

このようなタイミング回路によつて時間を規定
せず、いずれか一方に同期させる、という制御を
行う事は可能である。これはX方向走査時間τを
既知として可能となる。
With such a timing circuit, it is possible to perform control such as synchronizing to either one without specifying the time. This is possible if the X-direction scanning time τ is known.

すなわち、X方向走査の切換え時刻B,Eに同
期させてY方向を走査させる。ただし、X方向の
切換え時刻B,Eからτ/2後にY方向走査を切
換えるようにするのである。τ/2だけ遅延同期
すればよいのである。
That is, the Y direction is scanned in synchronization with the switching times B and E of the X direction scan. However, the Y-direction scanning is switched τ/2 after the X-direction switching times B and E. It is sufficient to perform delay synchronization by τ/2.

(エ) 効果 ダブルチヤンネルウインドウ型の電子線照射装
置に於て、X方向走査時間τを知り、X方向走査
の切換え時刻から、τ/2後にY方向走査を切換
えるようにする。これによつて、ダブルウインド
ウに於ける電子線の走査軌跡が平行四辺形ではな
く、六角形になる。照射窓両端の線量不足部分が
約半分に減る。中間の均一線量領域が増える。
(d) Effects In a double channel window type electron beam irradiation device, the X-direction scanning time τ is known, and the Y-direction scanning is switched τ/2 after the X-direction scanning switching time. As a result, the scanning locus of the electron beam in the double window becomes a hexagon rather than a parallelogram. The insufficient dose area at both ends of the irradiation window is reduced by approximately half. The intermediate uniform dose region increases.

このため、より大きい被処理物を処理できるよ
うになる。
Therefore, it becomes possible to process larger objects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案の走査機構によるダブルウイン
ドウ電子線走査軌跡を示す平面図。第2図はその
ような走査軌跡を生ずるためのY方向、X方向走
査波形図。aがY方向、bがX方向走査波形であ
る。第3図は従来例のダブルウインドウ電子線走
査軌跡を示す平面図。第4図は第3図の走査軌跡
を生ずるためのY方向、X方向走査波形図。第5
図は走査型電子線照射装置の上部のみの正面図。
第6図は走査管下部の照射窓の部分の断面図。 1……走査管、2……走査管フランジ、3……
窓箔押えフランジ、4……照射窓、5……窓箔、
6……被処理物、10……水冷パイプ。
FIG. 1 is a plan view showing a double window electron beam scanning trajectory by the scanning mechanism of the present invention. FIG. 2 is a Y-direction and X-direction scanning waveform diagram for generating such a scanning locus. a is the Y-direction scanning waveform, and b is the X-direction scanning waveform. FIG. 3 is a plan view showing a conventional double window electron beam scanning locus. FIG. 4 is a Y-direction and X-direction scanning waveform chart for generating the scanning locus shown in FIG. 3. Fifth
The figure is a front view of only the upper part of the scanning electron beam irradiation device.
FIG. 6 is a sectional view of the irradiation window at the bottom of the scanning tube. 1... Scan tube, 2... Scan tube flange, 3...
Window foil pressing flange, 4... Irradiation window, 5... Window foil,
6...Object to be treated, 10...Water cooling pipe.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 高真空中に於て電子線を発生し、これを加速
し、下方の拡がつた走査管に於て長手方向である
y方向と、これに直角なx方向に電子線を走査
し、走査管下部のふたつの照射窓の窓箔を通して
電子線を大気中へ飛出させ、被処理物に照射する
こととし、y方向走査、x方向走査は走査管の上
部に設けたマグネツトのコイルにそれぞれ三角
波、矩形波を同期して流す事によつて行う事とし
た電子線照射装置に於て、x方向走査に要する時
間をτとして、x方向走査の切換え時刻よりτ/
2後に、y方向走査を切換える事とした電子線照
射装置。
An electron beam is generated in a high vacuum, it is accelerated, and the electron beam is scanned in the y direction, which is the longitudinal direction, and the x direction, which is perpendicular to this, in the scanning tube that expands below. The electron beam is ejected into the atmosphere through the window foil of the two irradiation windows at the bottom, and irradiates the object to be processed. For scanning in the y direction and in the x direction, a triangular wave is applied to the magnet coil installed at the top of the scanning tube. , in an electron beam irradiation device that uses rectangular waves to flow synchronously, the time required for x-direction scanning is τ, and from the switching time of x-direction scanning, τ/
After 2, the electron beam irradiation device was changed to scan in the y direction.
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