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JP2822516B2 - Electron beam generator - Google Patents
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JP2822516B2 - Electron beam generator - Google Patents

Electron beam generator

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JP2822516B2
JP2822516B2 JP1331261A JP33126189A JP2822516B2 JP 2822516 B2 JP2822516 B2 JP 2822516B2 JP 1331261 A JP1331261 A JP 1331261A JP 33126189 A JP33126189 A JP 33126189A JP 2822516 B2 JP2822516 B2 JP 2822516B2
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JP
Japan
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cathode
support arm
electron beam
block
hole
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等 河野
泰弘 中井
正徳 津田
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神鋼電機株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電子ビーム溶解や電子ビーム蒸着等を行う
のに使用される電子ビーム発生装置におけるカソードの
構造に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a cathode in an electron beam generator used for performing electron beam melting, electron beam evaporation, and the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図は従来の電子ビーム発生装置の構成を示したも
のである。同図において、1は装置容器である真空容
器、2はイオンストツパである。3はフイラメント、4
は中央に貫通孔4aを有する円板状のブロツクカソード
(以下、単に、カソードという)であつて、両者は熱陰
極ユニツト(熱電子発生源)5を構成している。6は熱
電子の拡散を防止するためのウエーネルト電極、7は熱
電子加速用の陽極であり、中央には、電子ビームBが通
過する通路孔7aが形成されている。8はフイラメント加
熱用電源(電圧Vf)、EKは加速用電圧、EAは加速用電圧
である。
FIG. 3 shows the structure of a conventional electron beam generator. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a vacuum container which is an apparatus container, and 2 denotes an ion stopper. 3 is filament, 4
Is a disk-shaped block cathode (hereinafter, simply referred to as a cathode) having a through hole 4a at the center, and both constitute a hot cathode unit (thermal electron source) 5. Reference numeral 6 denotes a Wehnelt electrode for preventing diffusion of thermoelectrons, and reference numeral 7 denotes an anode for accelerating thermoelectrons. At the center, a passage hole 7a through which the electron beam B passes is formed. 8 filament heating power source (voltage V f), E K is an acceleration voltage, E A is the acceleration voltage.

フイラメント3はフイラメント加熱用電源8から給電
されて昇温し、熱電子eを発生する。この熱電子eは、
加速用電圧EKが作る電界中で電界加速されてカソード4
に衝突し該カソード4を加熱する。加熱されたカソード
4は熱電子eを放出し、この熱電子eはウエーネルト電
極6で拡散を防止されて集束し、この集束した熱電子
(電子ビーム)Bは加速用電圧EAが作る電界中で陽極7
側に向けて加速され、該陽極7の通路孔7aを通過して、
図示しないが、更に、1もしくは複数の集束用電極で集
束作用を受けたのち偏向コイルを通過して被加工物に照
射される。
The filament 3 is supplied with power from the filament heating power supply 8 and rises in temperature to generate thermoelectrons e. This thermoelectron e is
In an electric field of accelerating voltage E K makes with an electric field accelerates the cathode 4
And the cathode 4 is heated. Cathode 4 is heated to emit thermal electrons e, the thermal electrons e is converged is preventing the diffusion in Wehnelt electrode 6, thermionic (electron beam) B is the electric field created by the acceleration voltage E A that this focused With anode 7
Is accelerated toward the side, passing through the passage hole 7a of the anode 7,
Although not shown, the workpiece is further subjected to a focusing action by one or a plurality of focusing electrodes, and then passes through a deflection coil to irradiate the workpiece.

ところで、上記カソード4は、従来、一般に、第4図
(a)および(b)に示すように、上記真空容器1内の
固定部Aから伸びる複数本の支柱10のそれぞれにセツト
されるカソードホルダ11と、カソード支持アーム12およ
び止めねじ13からなるカソード保持機構により支持され
て前記真空容器1内に配設される。各カソードホルダ11
は所定深さの孔11aを有し、該孔11aの開口端を真空容器
1内の動作上の中心Oに向けて支柱10上にセツトされ
る。カソード支持アーム12は一方端部を上記孔11aに挿
入し、止めねじ13で固定されてカソードホルダ11に片持
ち支持され、他方端部をカソード4の周面に開口する取
付け孔(半径方向孔)4bに挿入して該カソード4を支持
している。14は支柱固定用のナツトである。
Conventionally, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the cathode 4 is generally a cathode holder set on each of a plurality of columns 10 extending from a fixed portion A in the vacuum vessel 1. 11 and supported by a cathode holding mechanism including a cathode support arm 12 and a set screw 13 and disposed in the vacuum vessel 1. Each cathode holder 11
Has a hole 11a of a predetermined depth, and is set on the column 10 with the open end of the hole 11a facing the operational center O in the vacuum vessel 1. The cathode support arm 12 has one end inserted into the hole 11a, fixed with a set screw 13 and supported by the cathode holder 11 in a cantilever manner, and the other end opened in the peripheral surface of the cathode 4 (a radial hole). ) 4b to support the cathode 4. Numeral 14 is a nut for fixing the column.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

従来は、カソード4を支持するカソード支持アーム12
をカソード4の取付け孔4bに挿入することによりカソー
ド4を支持するようにしているために、カソード4と支
持アーム12とが焼き付くことがあり、焼き付きが起こる
と、支持アーム12をブロックカソード4から引き抜くこ
とが難しく、支持アーム12が曲がったり、折れたりした
場合には、ブロックカソード4も支持アーム12とともに
破棄しなくてはならず、ブロックカソード4の再使用が
できず、不経済であるという問題があった。
Conventionally, a cathode support arm 12 for supporting the cathode 4
Is inserted into the mounting hole 4b of the cathode 4 to support the cathode 4, the cathode 4 and the support arm 12 may be seized. When the seizure occurs, the support arm 12 is separated from the block cathode 4. If it is difficult to pull out and the support arm 12 bends or breaks, the block cathode 4 must be discarded together with the support arm 12, and the block cathode 4 cannot be reused, which is uneconomical. There was a problem.

この発明は上記問題を解消するためになされたもの
で、支持アームが不良になった場合にも該支持アームを
交換してカソードを再使用することが可能な電子ビーム
発生装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an electron beam generator capable of replacing a support arm and reusing a cathode even when the support arm becomes defective. Aim.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

この発明は上記目的を達成するために、カソードに、
少なくとも1組の予備の支持用孔を持たせたものであ
る。
In order to achieve the above object, the present invention provides a cathode,
It has at least one set of spare support holes.

〔作用〕[Action]

この発明では、支持アームの連結端部がブロックカソ
ードの取付け孔に溶着した状態で調整作業を行ったため
に支持アームが曲がったり、折れたりして取付け孔を使
用することができなくなっても、ブロックカソードは予
備の取付け孔を持っているから、支持アームを交換して
予備の取付け孔を利用すれば、ブロックカソードは交換
しなくても済む。
According to the present invention, even if the support arm is bent or broken because the connecting end of the support arm is welded to the mounting hole of the block cathode and the support arm is bent, the mounting hole cannot be used. Since the cathode has a spare mounting hole, if the support arm is replaced and the spare mounting hole is used, the block cathode does not need to be replaced.

〔実施例〕 以下、この発明のー実施例を図面を参照して説明す
る。
Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(a)および(b)において、20はモリブデン
Moを材料とするリング体であつて、カソード4の外径よ
り大きい内径を有し、外周面から内周面に貫通する半径
方向孔(ねじ孔)20aが周方向に一定間隔を隔てて形成
されている。このリング体20には、更に、前記した支柱
10を螺合するための孔20bが形成されている。21はタン
タルTaもしくはモリブデンMoからなるホルダ子であつ
て、リング体20とともにカソードホルダ11を構成し、そ
の外周面には上記孔20aに螺合するねじが刻設されてお
り、孔20aに、内端部21Aが突出するように螺着される。
ホルダ子21の、リング体20の内周面から突出する内端部
21Aには該内端部21Aの端面に開口する孔21aが形成され
ている。この孔21aは内端部21Aの長さより大きくない深
さを有している。22はタングステンWからなる支持アー
ムであつて、一方連結端部ホルダ子21の孔21aに、その
底まで嵌入され、他方連結端部22Aはカソード4の外周
面に開口する半径方向孔4bに嵌入されている。カソード
ブロック4は3個の取付け孔4bの他に、3個の予備の取
付け孔4cを有している。
In FIGS. 1 (a) and 1 (b), 20 is molybdenum.
A ring body made of Mo, having an inner diameter larger than the outer diameter of the cathode 4, and having radial holes (screw holes) 20a penetrating from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface at regular intervals in the circumferential direction. Have been. The ring body 20 further includes
A hole 20b for screwing 10 is formed. Reference numeral 21 denotes a holder made of tantalum Ta or molybdenum Mo, which constitutes the cathode holder 11 together with the ring body 20, and a screw screwed into the hole 20a is engraved on the outer peripheral surface thereof. The inner end 21A is screwed so as to project.
Inner end of holder 21 projecting from the inner peripheral surface of ring body 20
A hole 21a is formed in 21A, which is open at the end face of the inner end 21A. This hole 21a has a depth not greater than the length of the inner end 21A. Reference numeral 22 denotes a support arm made of tungsten W. One end of the support arm is fitted into the hole 21a of the connecting end holder 21 and the other connecting end 22A is fitted into a radial hole 4b opening on the outer peripheral surface of the cathode 4. Have been. The cathode block 4 has three spare mounting holes 4c in addition to the three mounting holes 4b.

この実施例では、支持アーム22の連結端部22Aがブロ
ックカソード4の取付け孔4bに溶着した状態で、例えば
調整作業を行ったために支持アーム22が曲がったり、折
れたりして取付け孔4bを使用することができなくなった
場合、支持アーム22の取付け孔4bから突出する部分を切
除し、支持アーム22を新しいのと交換して、その連結端
部22Aを、第2図に示すように、ブロックカソード4の
予備の取付け孔4cに挿入するようにすれば、ブロックカ
ソード4を新しいのと交換しなくても済む。
In this embodiment, with the connecting end 22A of the support arm 22 welded to the mounting hole 4b of the block cathode 4, the mounting hole 4b is used because the support arm 22 is bent or broken due to, for example, adjustment work. When it is no longer possible, the portion protruding from the mounting hole 4b of the support arm 22 is cut off, the support arm 22 is replaced with a new one, and the connection end 22A is blocked as shown in FIG. By inserting the block cathode 4 into the spare mounting hole 4c of the cathode 4, it is not necessary to replace the block cathode 4 with a new one.

なお、前記従来のカソード支持機構では、複数本のカ
ソード支持アーム12をそれぞれ個別にカソードホルダ11
で片持ち支持し、各カソードホルダ11をそれぞれ個別に
支柱10上にセツト(螺合連結)しているので、カソード
4の位置決めには、カソードホルダ11の方向調整を各カ
ソードホルダについて行わなくてはならない上、カソー
ド支持アーム12のカソードホルダ11からの突出長の調整
は止めねじ13を弛めたり締めたりしつつ行わなくてはな
らず、しかも各支柱10はその位置誤差が出やすいので、
カソード4の中心が上記動作中心Oに来るように調整す
るのに手間と時間がかかるという問題があるが、上記実
施例のカソード保持機構は、それぞれ支持アーム22の片
持ち支持する複数個のホルダ子21を1個のリング体20で
連結した構造であつて、この1個をリング体20を複数本
の支柱10で支持させるので、ホルダ子21の向きを調整し
なくても、該ホルダ子21を上記動作中心Oに向けること
ができ、また、ホルダ子21を回動させるだけで、カソー
ド4の位置を調整することができる利点がある。さら
に、上記実施例では、支持アーム22の上記一方連結端部
がリング体20の内周面まで伸びていないので、ホルダ子
21を回動して、その内端部をリング体20の半径方向孔20
a内にほぼ引つ込ませると、支持アーム22の上記一方連
結端部がホルダ子21からもリング体20からも外れるの
で、支持アーム22の上記他方連結端部がカソード4に焼
き付いた場合、リング体20を支柱10から外さなくても、
カソード4の交換を行うことができる。
In the above-described conventional cathode support mechanism, a plurality of cathode support arms 12 are individually provided in the cathode holder 11.
Since the cathode holders 11 are cantilevered and the respective cathode holders 11 are individually set (screw-connected) on the columns 10, the direction of the cathode holders 11 is not adjusted for the positioning of the cathodes 4 for each cathode holder. In addition, adjustment of the projection length of the cathode support arm 12 from the cathode holder 11 must be performed while loosening or tightening the set screw 13, and since each column 10 tends to have a positional error,
There is a problem that it takes time and effort to adjust the center of the cathode 4 so as to be located at the operation center O. However, the cathode holding mechanism of the above embodiment has a plurality of holders that cantileverly support the support arm 22. In this structure, the ring 21 is supported by a plurality of columns 10, so that the ring 21 can be supported without adjusting the direction of the holder 21. There is an advantage that the position of the cathode 4 can be adjusted only by turning the holder 21 so that the 21 can be directed to the operation center O. Further, in the above embodiment, since the one connection end of the support arm 22 does not extend to the inner peripheral surface of the ring body 20, the holder arm
Rotate the inner end 21 of the ring body 20 in the radial hole 20.
When the support arm 22 is almost pulled in, the one connection end of the support arm 22 is detached from both the holder 21 and the ring body 20. Therefore, when the other connection end of the support arm 22 is seized on the cathode 4, Even without removing the ring body 20 from the support 10,
The replacement of the cathode 4 can be performed.

なお、上記実施例では、予備の取付け孔4cを1組だけ
設けているが、複数組設けてもよいことは勿論である。
In the above embodiment, only one set of the spare mounting holes 4c is provided, but it goes without saying that a plurality of sets may be provided.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明は以上説明した通り、ブロックカソードが予
備の取付け孔を有しているので、支持アームが焼き付い
た上、調整作業時等に支持アームが不良になったりして
も、予備孔を利用して支持することができるので、ブロ
ックカソードの交換は不要となり、従来に比し、経済性
を高めることができる。
As described above, since the block cathode has a spare mounting hole as described above, even if the support arm is seized and the support arm becomes defective at the time of adjustment work or the like, the spare hole is used. Since it is possible to support the battery, it is not necessary to replace the block cathode, and the cost can be improved as compared with the related art.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)および(b)はそれぞれこの発明の実施例
の平面図および側面図、第2図は上記実施例におけるブ
ロックカソードの予備の取付け孔を使用している状態を
示す図、第3図は従来の電子ビーム発生装置の概略構成
図、第4図(a)および(b)はそれぞれ従来のカソー
ド支持機構を示す平面図および側面図である。 4……ブロックカソード、4b……取付け孔、4c……予備
の取付け孔、20……固定部となるリング体、21……ホル
ダ子、22……支持アーム。22A……連結端部、
1 (a) and 1 (b) are a plan view and a side view, respectively, of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view showing a state in which a spare mounting hole for a block cathode in the above embodiment is used. 3 is a schematic configuration diagram of a conventional electron beam generator, and FIGS. 4A and 4B are a plan view and a side view showing a conventional cathode support mechanism, respectively. 4 ... Block cathode, 4b ... Mounting hole, 4c ... Spare mounting hole, 20 ... Ring body to be fixed part, 21 ... Holder element, 22 ... Support arm. 22A …… Connection end,

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01J 37/06 - 37/07 H01J 37/075Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01J 37/06-37/07 H01J 37/075

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】熱陰極ユニツトが放出する電子を、該熱陰
極との間に加速用電圧が印加される加速用陽極を設けて
電界加速し、生成した電子ビームを被加工物に照射する
電子ビーム発生装置の上記熱陰極ユニツトが、側周面に
複数個の取付け孔を持つブロツクカソード有し、該ブロ
ツクカソードが、装置容器内の固定部から該ブロックカ
ソードの上記対応する取付け孔内へ伸びる複数本の支持
アームにより支持されてなる電子ビーム発生装置におい
て、上記ブロックカソードが上記複数個を組とする少な
くとも1組の予備の取付け孔を有することを特徴とする
電子ビーム発生装置。
An electron which emits an electron beam generated by irradiating a workpiece with an electron beam generated by providing an accelerating anode to which an accelerating voltage is applied between the hot cathode and an electron emitted from the hot cathode unit. The hot cathode unit of the beam generating device has a block cathode having a plurality of mounting holes on a side peripheral surface, and the block cathode extends from a fixed portion in the apparatus container into the corresponding mounting hole of the block cathode. An electron beam generator supported by a plurality of support arms, wherein the block cathode has at least one set of spare mounting holes as a set of the plurality of sets.
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