JPS61284036A - 高い電子ビ−ム出力のための電子銃 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、極めて高い出力および高い出力密度を有する
電子ビームを発生し、かつ特に溶融、蒸発および熱処理
の念めの真空冶金用大型設備に使用されるアキシアル型
電子銃に関する。

〈従来の技術〉 ６０ｋｗ〜１２００ｆｆの定格出力を有するアキシアル
型電子銃は公知である。電子ビーム発生の信頼性を改善
するために１間接的に加熱される内実カソード、集束電
極および制御電極から成る電子銃は、集束電極および制
御電極の電位が加熱巻線の電位と等しいか或いはこの電
位よりも小さい値であるように構成される（ドイツ民主
共和国特許公報第１１２８７９号参照）。

ま九、ガス集束を利用することによ）強力な出力の電子
ビームの案内性の品質を向上させることも公知である（
ドイツ民主共和国特許公報第１ｘ２３ａｏ号参照）。

高出力−電子銃は、その電子ビームがカソードの空間電
荷が制限された放出から発生される場合、良好な作業特
性を備える。このことは、カソードの加熱が充分に強力
な場合電子ビーム出力が加速電圧の変化を介して制御さ
れることを意味する。このことから生じる欠点は、電子
ビームの案内と位置決めに必要な全電気的なかつ磁気的
な場を加速電圧の変更の際に追従させなければならない
ことである。この欠点は、加速電圧が一定である場合お
よびカソード温度が一定である場合電子ビーム出力の制
御を許容する軸方向で移動可能なアノードによって排除
される（ドイツ民主共和国特許公報第１５４１６８号参
照）。

電子ビームはその蒸着プロセスへの道程途上で％にアノ
ードとビームガイドレンズと称せられる後方に設けられ
る磁気レンズを通過する。

アノード孔（ムｎｏｄｅｎｂｏｈｒｕｎｇ）は電子光学
的な意味では発散レンズであるが、他方磁気ビームガイ
ドレンズは集光レンズに相当する。軸方向で移動可能な
アノードと固定ビームガイドレンズとの一般に行われて
いる組合わせが利点および欠点を有していることは当業
者にとって公知であシ、また当業者はこの利点と欠点を
電子光学的な結像法則（Ａ’ｂｂｉｌｄｕｎｇｓｇｅｓ
ｅｔｚ　）を規範として実証することが可能である。利
点は、アノードのその都度の位置に無関係にレンズの固
定焦点を選択することが可能であることであ夛、他方欠
点としてはカソード−アノード間隔が増大するに伴い電
子ビームのアパーチャ拡大が生じることがあげられる。

更に１軸方向で移動可能なアノードと共に運動するビー
ムガイドレンズが同様に利点および欠点を有しているこ
とも、当業者にとって公知であ）、また当業者にとって
これらの利点と欠点とを同様に電子光学的な結像法則を
規範として実証可能である。利点はカソード−アノード
間隔が増大するに伴って電子ビームのアパーチャ縮小が
達せられることでア）、他方欠点としては、可能な限シ
良好に集束した電子ビームを形成する九めに焦点の延長
を必要とすることである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明の根底をなす課題は、電子ビームが空間電荷が制
限されている放出電流から発生されかつその出力が軸方
向で移動可能なアノードによって制御可能な、６０ｋｗ
〜１２００ｋＷの定格出力を有している出力強大な電子
銃を造ることである。

この場合、電子ビームが制御可能な全出力領域にわ念っ
て、即ち例えば電子銃の定格出力の１０−〜１００チの
出力領域にわ念ってビームガイドレンズの固定焦点で発
生され、しかもアパーチャ拡大を伴うこともない。この
ことは、固定ビームガイドレンズおよびこれと一緒に運
動可能なビームガイドレンズの持つ利点がそれらの持つ
欠点の排除のもとに発揮これることを意味する。

〈問題を解決する光めの手段〉 上記の課題は本発明によ）、一定の加速電圧で作動し、
かつ６０“〜１２０°の円錐角度を有する軸方向で移動
可能なアノードを有し、並びに１４０°〜１７０°の円
錐角度を備えているカソードおよび１３０’〜１６０ｍ
の円錐角度を備え念集束電極とを有しかつ電子ビームの
ガス集束が利用される電子銃によ〕、ビームガイドレン
ズのアノード側の磁極片が軸方向で運動可能なアノード
と共に一つのユニットを形成していることによって解決
される。

上記の装置が一理論的な予想と異な）−固定され九ビー
ムガイドレンズと運動可能なビームガイドレンズの持つ
利点のみを自己内に融合して有していることは意想外な
ことである。

本発明による電子ビームの案内の改善は、全く明らかに
軸方向で運動可能なアノードの協働、電子ビームが発生
する領域内で展開される幾何学的な挙動並びにガス集束
された電子ビームの利用に基づいている。

アノードが高温に耐える材料から成ル、かっビームガイ
ドレンズのアノードを担持しているアノード側の磁極片
がシステムの作動信頼性を高めるための水冷却部を必要
とすることがないように構成されることは利点である。

更に１電子ビームのガス集束に必要な１〜３ｊＯ−’　
Ｔｏｒｒの圧力をアノード領域内で維持するために、電
子銃の中間室にフランジによシ取付けられる制御弁を設
けるのが有利である。

〈実施例〉 以下に添付した図面に図示し念実施例につき本発明の詳
細な説明する。

電子銃は加熱巻線１、カソード２、集束電極５、アノー
ド４、ビームガイド磁気し／ズ５、第一のフローレジス
タンス６、中間室７、第二フローレジスタンス８、電子
ビーム磁気ａ合レンズ（８ｔｒａｈａｎｐａｓｓｕｎｇ
ｌｉｎｓｅ）　９、磁気偏向システム１０．軸方向で移
動可能なアノード４の念めの偏心駆動部１１および制御
弁１２から成る。

カソード２は円錐角度α＝１６０°を、集束電極６は円
錐角度β＝１４０°を有している。加熱巻線１、カソー
ド２および集束電極３は通常の構成である。アノード４
は円錐角度δ＝９０°を有し、ビームガイドレンズ５に
所属しているアノード側の磁極片１３と共に一つの構造
群にまとめられている。この構造群は軸方向で運動可能
でア〕、従ってアノード４と集束電極３間の間隔は変更
可能である。この移動は適当な偏心駆動部１１１Ｃよっ
て行われ、この偏心駆動部の軸は回動部を介してケーシ
ングから導出されている。従ってアノード−集束電極の
間隔は作動の間外部から調節することが可能である。

中間室７内の制御弁１２はこの中間室７内を一定圧力が
支配するように調節する働きを行う。

この圧力は、これがアノード４の領域内で１〜５．１０
−’ＴＯｒｒであるように調節される。

電子銃の作動態様は以下の通シである。

加熱巻線１によ勺、カソード２は放出温度に加熱される
。この加熱は、カソード２とアノード４間に印加される
加速電圧が、空間電荷が制限されている電子流をカソー
ドから抽出する程に強力である。電子ビームは集束電極
３によシ集束され、アノード４を経て水冷却されている
第一のフローレジスタンス６の領域内に入射される。ビ
ームガイドレンズ５は、電子ビームの案内がこれらのフ
ローレジスタンス６と８を経て僅かな損失で行われるこ
とを許容する。出力密度のプロセス位置への局所的なか
つ時間的な適合は電子ビーム適合レンズ９と偏向システ
ム１０で行われる。

アノード４の領域内での１〜ｊｌ　Ｏ−４Ｔｏｒｒの調
節された圧力に基づｂて電子ビームはプラズマを発生さ
せ、このプラズマはそのガス集束部に案内される。電子
ビーム出力の調節は偏心駆動部１１を介して行われ、こ
の偏心駆動部によシアノード４の軸方向の位置が、必要
な電子ビーム流が達せられるまで変更される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による電子銃の位置実施例を示している。 図中符号は、 ４・・・アノード ５、・・・ビームガイドレンズ １３・・・磁極片

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）１４０°〜１７０°の円錐角度を有するカソード
   、１３０°〜１６０°の円錐角度を有する集束電極およ
   び６０°〜１２０°の円錐角度を有している軸方向に移
   動可能なアノードから成り、かつアノード領域内におい
   て１〜３．１０＾−＾４Ｔｏｒｒの圧力を有している高
   い電子ビーム出力のための電子銃において、ビームガイ
   ド磁気レンズ（５）のアノード側の磁極片（１３）がア
   ノード（４）と固く結合されており、かつこのアノード
   （４）と共に軸方向で一緒に移動可能であることを特徴
   とする、電子銃。
2. （２）アノード（４）が高温耐久性の材料から成る、特
   許請求の範囲第１項に記載の電子銃。
3. （３）ビームガイド磁気レンズ（５）のアノード側の磁
   極片（１３）が水冷却部を備えていない、特許請求の範
   囲第１項に記載の電子銃。
4. （４）アノード領域内の圧力を調節するために電子銃の
   中間室（７）に制御弁（１２）が設けられている、特許
   請求の範囲第１項に記載の電子銃。