(57)【要約】【課題】大きな偏向領域が実現でき、小型化でき、電子ビーム照射位置を高速移動させた時の、過渡的な電子ビーム位置決め精度を向上させることを目的とする。【解決手段】被加工物であるワーク８上に照射する電子ビーム２を発生する電子銃１、電子ビーム２を集束させる集束レンズ３、集束された電子ビーム２をＸ軸方向及びＹ軸方向に偏向するための偏向コイルを卷回してなる第一偏向器４及び第一偏向器４で偏向された電子ビームを偏向する偏向コイルを卷回してなる第二偏向器５、偏向信号を発生する信号発生器７、偏向信号をもとに偏向電流を発生し該偏向電流を第一偏向器４の偏向コイル及び第二偏向器５の偏向コイルに供給する偏向電源６を備えた電子ビーム加工機において、第一偏向器４の内径に対して第二偏向器５の内径が大きく、かつ、第二偏向器５の偏向コイルの巻き数を第一偏向器４の偏向コイルの巻き数より少なくする。【選択図】図１
2014053113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物であるワーク上に照射する電子ビームを発生する電子銃、上記電子ビームを集束させる集束レンズ、上記集束レンズで集束された電子ビームを少なくとも一軸方向に偏向するための偏向コイルを卷回してなる第一偏向器及び上記第一偏向器で偏向された電子ビームを少なくとも一軸方向に偏向するための偏向コイルを卷回してなる第二偏向器、偏向信号を発生する信号発生器、上記偏向信号をもとに偏向電流を発生し、該偏向電流を上記第一偏向器及び第二偏向器の偏向コイルに流す偏向電源を備えた電子ビーム加工機において、
上記第一偏向器の偏向コイルの内径に対して上記第二偏向器の偏向コイルの内径が大きく、かつ、上記第二偏向器の偏向コイルの巻き数を上記第一偏向器の偏向コイルの巻き数より少なくしたことを特徴とする電子ビーム加工機。
【請求項２】
上記記第一偏向器及び第二偏向器に対する上記偏向電源の最大出力電圧を同じとし、
上記第一偏向器の偏向コイルの内径をｄ１、巻き数をｎ１とし、上記第二偏向器のコイルの内径をｄ２、巻き数をｎ２としたときに、
下記式（１）の関係を満たすようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム加工機。
０．８≦（ｎ１・ｄ１）／（ｎ２・ｄ２）≦１．２・・・式（１）
【請求項３】
被加工物であるワーク上に照射する電子ビームを発生する電子銃、上記電子ビームを集束させる集束レンズ、上記集束レンズで集束された電子ビームを少なくとも一軸方向に偏向するための偏向コイルを卷回してなる第一偏向器及び上記第一偏向器で偏向された電子ビームを少なくとも一軸方向に偏向するための偏向コイルを卷回してなる第二偏向器、偏向信号を発生する信号発生器、上記偏向信号をもとに偏向電流を発生し、該偏向電流を上記第一偏向器及び第二偏向器の偏向コイルに流す偏向電源を備えた電子ビーム加工機において、
上記第一偏向器の偏向コイルの内径ｄ１に対して上記第二偏向器の偏向コイルの内径ｄ２が大きく、
上記第一偏向器の偏向コイルの巻き数と上記第二偏向器の偏向コイルの巻き数とを同じにし、
上記第一偏向器に対する上記偏向電源の最大出力電圧をＶｏｍ１、上記第二偏向器に対する上記偏向電源の最大出力電圧をＶｏｍ２とし、上記Ｖｏｍ１及びＶｏｍ２が下記式（２）の関係を満たすようにしたことを特徴とする電子ビーム加工機。
Ｖｏｍ２／Ｖｏｍ１＝ｄ２／ｄ１・・・式（２）
【請求項４】
被加工物であるワーク上に照射する電子ビームを発生する電子銃、上記電子ビームを集束させる集束レンズ、上記集束レンズで集束された電子ビームを少なくとも一軸方向に偏向するための偏向コイルを卷回してなる第一偏向器及び上記第一偏向器で偏向された電子ビームを少なくとも一軸方向に偏向するための偏向コイルを卷回してなる第二偏向器、偏向信号を発生する信号発生器、上記偏向信号をもとに偏向電流を発生し、該偏向電流を上記第一偏向器及び第二偏向器の偏向コイルに流す偏向電源を備え、上記第一偏向器の偏向コイルの内径に対して上記第二偏向器の偏向コイルの内径が大きい電子ビーム加工機において、
上記偏向電源の同じ出力電圧を与えた時の上記第一偏向器の偏向コイルのインダクタンスＬ１、上記第二偏向器の偏向コイルのインダクタンスＬ２と、同じ偏向角を偏向するのに必要な、上記第一偏向器の電流Ｉ１及び上記第二偏向器の電流Ｉ２と、上記第一偏向器に対する上記偏向電源の最大出力電圧Ｖｏｍ１及び第二偏向器に対する上記偏向電源の最大出力電圧Ｖｏｍ２とに、
下記式（３）の関係を有することを特徴とする電子ビーム加工機。
Ｖｏｍ２／Ｖｏｍ１＝（Ｉ２・Ｌ２）／（Ｉ１・Ｌ１）・・・式（３）
【請求項５】
被加工物であるワーク上に照射する電子ビームを発生する電子銃、上記電子ビームを集束させる集束レンズ、上記集束レンズで集束された電子ビームを少なくとも一軸方向に偏向するための偏向コイルを卷回してなる第一偏向器及び上記第一偏向器で偏向された電子ビームを少なくとも一軸方向に偏向するための偏向コイルを卷回してなる第二偏向器、偏向信号を発生する信号発生器、上記偏向信号をもとに偏向電流を発生し、該偏向電流を上記第一偏向器及び第二偏向器の偏向コイルに流す偏向電源を備え、上記第一偏向器の偏向コルの内径に対して上記第二偏向器の偏向コイルの内径が大きく、上記第一偏向器の偏向コイルの巻き数をｎ１とし、上記第二偏向器の偏向コイルの巻き数をｎ２とした電子ビーム加工機において、
上記第一偏向器の目標偏向角θへの到達時間ｔ１及び上記第二偏向器の上記目標偏向角θへの到達時間ｔ２を計測し、
上記第一偏向器の偏向コイルの巻き数をｎ１からｎ１・（ｔ２／ｔ１）または上記第二偏向器の偏向コイルの巻き数をｎ２からｎ２・（ｔ１／ｔ２）に調整することを特徴とする電子ビーム加工機の調整方法。
【請求項６】
被加工物であるワーク上に照射する電子ビームを発生する電子銃、上記電子ビームを集束させる集束レンズ、上記集束レンズで集束された電子ビームを少なくとも一軸方向に偏向するための偏向コイルを卷回してなる第一偏向器及び上記第一偏向器で偏向された電子ビームを少なくとも一軸方向に偏向するための偏向コイルを卷回してなる第二偏向器、偏向信号を発生する信号発生器、上記偏向信号をもとに偏向電流を発生し、該偏向電流を上記第一偏向器及び第二偏向器の偏向コイルに流す偏向電源を備え、上記第一偏向器の偏向コイルの内径に対して上記第二偏向器の偏向コイルの内径が大きく、上記第一偏向器の偏向コイルの巻き数をｎ１とし、上記第二偏向器の偏向コイルの巻き数をｎ２とした電子ビーム加工機において、
上記第一偏向器の偏向コイルのインダクタンスＬ１、上記第二偏向器の偏向コイルのインダクタンスＬ２、同じ偏向角を偏向するのに必要な、上記第一偏向器の電流Ｉ１及び上記第二偏向器の電流Ｉ２を測定し、
上記第一偏向器の偏向コイルの巻き数をｎ１からｎ１・（Ｉ２・Ｌ２）／（Ｉ１・Ｌ１）または上記第二偏向器の偏向コイルの巻き数をｎ２からｎ２・（Ｉ１・Ｌ１）／（Ｉ２・Ｌ２）に調整することを特徴とする電子ビーム加工機の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームを磁場偏向で２段偏向する電子ビーム加工機及びその電子ビーム加工機の調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子ビーム加工機は、主に半導体基板へのビーム照射に適用されていた。偏向領域は１０ｍｍ角程度と小さいため、静電偏向による偏向が可能であった。また、偏向器の内径に対して偏向領域が小さいため、偏向収差の発生量も小さく、第一偏向器と第二偏向器は同じ形状、同じ内径の偏向器を組み合わせていた。
【０００３】
例えば、特許文献１では、集束レンズの後段に同じ径の２つの偏向器を設けそれぞれＸ軸、Ｙ軸の２軸の偏向機能を有する電子ビーム装置が開示されている。偏向は静電偏向、電磁コイルによる磁場偏向の両方について示されている。
【０００４】
また、特許文献２では、軸方向に長い集束レンズ内に同じ径の２つの偏向器を設け電子ビームを２段偏向した電子ビーム装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−８９４４０号公報（第３頁、図１〜図３）
【特許文献２】特開平１−２１３９４８号公報（第７頁〜第１０頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
溶接や熱加工に使われる電子ビーム加工機では、ビームを照射するワークが１０ｍｍ〜１００ｍｍと大きく、広い偏向領域と高いビーム照射位置の精度が必要である。
【０００７】
また、偏向歪、偏向収差を少なくし加工位置誤差を低減するために、内径の大きな偏向器が必要になる。また、大きな偏向領域を得やすい電磁コイルを用いた磁場偏向を適用する。
【０００８】
上記のような１００ｍｍといった大きな偏向領域を実現するためには、偏向器の内径φは２００ｍｍ程度になる。
【０００９】
上記特許文献１及び特許文献２のように、同じ径の大きな偏向器を２段にした場合、電子ビーム加工機が大きくなるので、重くなる、組立てが困難になる、偏向器のコスト、電子ビーム加工機のコストが高くなるという問題がある。
【００１０】
この問題に対して、第一偏向器の内径を小さくし第二偏向器の内径を大きくした構成が効率的である。しかし、この構成では、それぞれの偏向器の電気特性、偏向感度が異なるため、高速偏向において、それぞれの偏向器の応答性に差が生じ、電子ビームの過渡的な照射位置誤差が大きくなるという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、大きな偏向領域が実現でき、小型化でき、電子ビーム照射位置を高速移動させた時の、過渡的な電子ビーム位置決め精度を向上させることができる電子ビーム加工機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る電子ビーム加工機は、被加工物であるワーク上に照射する電子ビームを発生する電子銃、上記電子ビームを集束させる集束レンズ、上記集束レンズで集束された電子ビームを少なくとも一軸方向に偏向するための偏向コイルを卷回してなる第一偏向器及び上記第一偏向器で偏向された電子ビームを少なくとも一軸方向に偏向するための偏向コイルを卷回してなる第二偏向器、偏向信号を発生する信号発生器、上記偏向信号をもとに偏向電流を発生し、該偏向電流を上記第一偏向器及び第二偏向器の偏向コイルに流す偏向電源を備えた電子ビーム加工機において、
上記第一偏向器の偏向コイルの内径に対して上記第二偏向器の偏向コイルの内径が大きく、かつ、上記第二偏向器の偏向コイルの巻き数を上記第一偏向器の偏向コイルの巻き数より少なくしたものである。
【００１３】
また、被加工物であるワーク上に照射する電子ビームを発生する電子銃、上記電子ビームを集束させる集束レンズ、上記集束レンズで集束された電子ビームを少なくとも一軸方向に偏向するための偏向コイルを卷回してなる第一偏向器及び上記第一偏向器で偏向された電子ビームを少なくとも一軸方向に偏向するための偏向コイルを卷回してなる第二偏向器、偏向信号を発生する信号発生器、上記偏向信号をもとに偏向電流を発生し、該偏向電流を上記第一偏向器及び第二偏向器の偏向コイルに流す偏向電源を備えた電子ビーム加工機において、
上記第一偏向器の偏向コイルの内径ｄ１に対して上記第二偏向器の偏向コイルの内径ｄ２が大きく、
上記第一偏向器の偏向コイルの巻き数と上記第二偏向器のコイルの巻き数とを同じにし、
上記第一偏向器に対する上記偏向電源の最大出力電圧をＶｏｍ１、上記第二偏向器に対する上記偏向電源の最大出力電圧をＶｏｍ２とし、上記Ｖｏｍ１及びＶｏｍ２が下記式（２）の関係を満たすようにしたものである。
Ｖｏｍ２／Ｖｏｍ１＝ｄ２／ｄ１・・・式（２）
【００１４】
また、被加工物であるワーク上に照射する電子ビームを発生する電子銃、上記電子ビームを集束させる集束レンズ、上記集束レンズで集束された電子ビームを少なくとも一軸方向に偏向するための偏向コイルを卷回してなる第一偏向器及び上記第一偏向器で偏向された電子ビームを少なくとも一軸方向に偏向するための偏向コイルを卷回してなる第二偏向器、偏向信号を発生する信号発生器、上記偏向信号をもとに偏向電流を発生し、該偏向電流を上記第一偏向器及び第二偏向器の偏向コイルに流す偏向電源を備え、上記第一偏向器の偏向コイルの内径に対して上記第二偏向器の偏向コイルの内径が大きい電子ビーム加工機において、
上記偏向電源の同じ出力電圧を与えた時の上記第一偏向器の偏向コイルのインダクタンスＬ１、上記第二偏向器の偏向コイルのインダクタンスＬ２と、同じ偏向角を偏向するのに必要な、上記第一偏向器の電流Ｉ１及び上記第二偏向器の電流Ｉ２と、上記第一偏向器に対する上記偏向電源の最大出力電圧Ｖｏｍ１及び第二偏向器に対する上記偏向電源の最大出力電圧Ｖｏｍ２とに、
下記式（３）の関係を有するものである。
Ｖｏｍ２／Ｖｏｍ１＝（Ｉ２・Ｌ２）／（Ｉ１・Ｌ１）・・・式（３）
【００１５】
本発明に係る電子ビーム加工機の調整方法は、被加工物であるワーク上に照射する電子ビームを発生する電子銃、上記電子ビームを集束させる集束レンズ、上記集束レンズで集束された電子ビームを少なくとも一軸方向に偏向するための偏向コイルを卷回してなる第一偏向器及び上記第一偏向器で偏向された電子ビームを少なくとも一軸方向に偏向するための偏向コイルを卷回してなる第二偏向器、偏向信号を発生する信号発生器、上記偏向信号をもとに偏向電流を発生し、該偏向電流を上記第一偏向器及び第二偏向器の偏向コイルに流す偏向電源を備え、上記第一偏向器の偏向キルの内径に対して上記第二偏向器の偏向コイルの内径が大きく、上記第一偏向器の偏向コイルの巻き数をｎ１とし、上記第二偏向器の偏向コイルの巻き数をｎ２とした電子ビーム加工機において、
上記第一偏向器の目標偏向角θへの到達時間ｔ１及び上記第二偏向器の上記目標偏向角θへの到達時間ｔ２を計測し、
上記第一偏向器の偏向コイルの巻き数をｎ１からｎ１・（ｔ２／ｔ１）または上記第二偏向器の偏向コイルの巻き数をｎ２からｎ２・（ｔ１／ｔ２）に調整するものである。
【００１６】
また、被加工物であるワーク上に照射する電子ビームを発生する電子銃、上記電子ビームを集束させる集束レンズ、上記集束レンズで集束された電子ビームを少なくとも一軸方向に偏向するための偏向コイルを卷回してなる第一偏向器及び上記第一偏向器で偏向された電子ビームを少なくとも一軸方向に偏向するための偏向コイルを卷回してなる第二偏向器、偏向信号を発生する信号発生器、上記偏向信号をもとに偏向電流を発生し、該偏向電流を上記第一偏向器及び第二偏向器の偏向コイルに流す偏向電源を備え、上記第一偏向器の偏向コイルの内径に対して上記第二偏向器の偏向コイルの内径が大きく、上記第一偏向器の偏向コイルの巻き数をｎ１とし、上記第二偏向器の偏向コイルの巻き数をｎ２とした電子ビーム加工機において、
上記第一偏向器の偏向コイルのインダクタンスＬ１、上記第二偏向器の偏向コイルのインダクタンスＬ２、同じ偏向角を偏向するのに必要な、上記第一偏向器の電流Ｉ１及び上記第二偏向器の電流Ｉ２を測定し、
上記第一偏向器の偏向コイルの巻き数をｎ１からｎ１・（Ｉ２・Ｌ２）／（Ｉ１・Ｌ１）または上記第二偏向器の偏向コイルの巻き数をｎ２からｎ２・（Ｉ１・Ｌ１）／（Ｉ２・Ｌ２）に調整するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電子ビーム加工機は上記のように構成されているため、大きな偏向領域が実現でき、小型化できる電子ビーム加工機が得られ、また、電子ビーム照射位置を高速移動させた時の、過渡的な電子ビーム位置決め精度を向上させることができる。
【００１８】
また、本発明の電子ビーム加工機の調整方法は上記のように構成されているため、大きな偏向領域が実現でき、小型化できる電子ビーム加工機が得られ、また、電子ビーム照射位置を高速移動させた時の、過渡的な電子ビーム位置決め精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る電子ビーム加工機の実施の形態１を示す構成図である。
【図２】１段偏向溶接を示す模式図である。
【図３】２段偏向溶接を示す模式図である。
【図４】偏向電源と偏向器の電気回路構成の例を示す図である。
【図５】偏向電源の入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、出力電流Ｉの時間変化を示す図である。
【図６】第一偏向器の断面の模式図である。
【図７】第二偏向器の断面の模式図である。
【図８】偏向器の偏向器コア内径と偏向器の磁路長との関係を説明するための側面断面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。
【図９】コイルの巻数を同じにした場合の第一偏向器、第二偏向器の偏向信号Ｘ１，Ｘ２、偏向電源６の出力電圧Ｖｘ１，Ｖｘ２、偏向電流Ｉｘ１，Ｉｘ２を示す図である。
【図１０】コイルの巻数を同じにした場合の電子ビーム偏向の過渡的変化を示す図である。
【図１１】コイルの巻数を同じにした場合のワーク上の電子ビーム軌跡を示す図である。
【図１２】実施の形態１の第一偏向器、第二偏向器を用いた場合の第一偏向器、第二偏向器の偏向信号Ｘ１，Ｘ２、偏向電源６の出力電圧Ｖｘ１，Ｖｘ２、偏向電流Ｉｘ１，Ｉｘ２を示す図である。
【図１３】実施の形態１の電子ビーム偏向の過渡的変化を示す図である。
【図１４】実施の形態１のワーク上の電子ビーム軌跡を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態１で用いた偏向器の例を示す平面図である。
【図１６】本発明の実施の形態１で用いた偏向器の例を示す平面図である。
【図１７】第一偏向器４及び第二偏向器５の入力信号Ｘ１，Ｘ２、出力電圧Ｖｘ１，Ｖｘ２、偏向電流Ｉｘ１，Ｉｘ２の応答を示す図である。
【図１８】本発明に係る電子ビーム加工機の実施の形態３を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
図１は、本発明に係る電子ビーム加工機の実施の形態１を示す構成図である。図１に示したように、本実施の形態１の電子ビーム加工機は、真空容器９内の被加工物であるワーク８上に照射する電子ビーム２を発生する電子銃１、電子ビーム２を集束させる集束レンズ３、集束レンズ３で集束された電子ビーム２を偏向するための偏向コイルを卷回してなる第一偏向器４及び第一偏向器４で偏向した電子ビームを偏向するための偏向コイルを卷回してなる第二偏向器５を備えている。また、偏向信号を発生する信号発生器７、偏向信号をもとに偏向電流を発生し偏向電流を第一偏向器４及び第二偏向器５の偏向コイルに供給する偏向電源６を備えている。
【００２１】
電子銃１は、熱電子を発生するためのフィラメント、電子ビーム２を成形しビーム電流を制御するための電極、電子ビーム２を加速するための電極等で構成される。これらの電極は図１では省略している。
【００２２】
信号発生器７、偏向電源６、第一偏向器４及び第二偏向器５はＸ軸方向及びＹ軸方向の２軸の偏向機能を有する。なお、本実施の形態１では、２軸の偏向機能を有する場合について説明しているが、本発明は、少なくとも一軸の偏向機能を有するものに適用できる。
【００２３】
図１においては、真空容器９内を真空に排気する真空排気装置、電子ビーム２を加速するための加速電源、フィラメント加熱電源、電子ビーム電流制御電源の電源、集束レンズの電源は省略している。また、偏向収差を補正するためのスティグメータ、ダイナミックフォーカス等の補正レンズ、これらの信号発生器や電源も省略している。
【００２４】
電子ビーム２を機械部品や電子部品の溶接や熱加工に適用する場合、部品の大きさは１０ｍｍ〜１００ｍｍが対象となり、偏向領域として１００ｍｍ×１００ｍｍの領域または円形のφ１００ｍｍの領域が必要になる。静電偏向の場合、このような大きな偏向領域を実現するためには電子ビームの加速電圧に相当する１０ｋＶ程度の電圧が偏向に必要になり、偏向電源や偏向電極及び配線系の絶縁等が複雑になってしまう。そのため、電子ビーム加工機では大きな偏向角が容易に得られる磁場偏向が用いられ、電磁コイルの偏向器が使われる。
【００２５】
１段偏向の場合、電子ビームは偏向器の中心軸近くを通るため、大きな収差も発生しない。収差の補正も容易である。一般的に偏向器の内径として４０〜６０ｍｍが使われる。２段偏向の場合、１段目の偏向器は１段偏向の場合と同様とし、内径４０〜６０ｍｍの偏向器を適用し、２段目の偏向器は１段目の偏向器で偏向された電子ビームが通過し、偏向器の中心軸から離れた位置を通過し、内径が小さい場合は大きな収差が発生するため、２段目の偏向器の内径を大きくし、偏向領域１００ｍｍ×１００ｍｍを得ようとする場合は内径２００ｍｍ程度の偏向器が必要になる。
【００２６】
また、第一偏向器４を第二偏向器５と同等の大きな内径にすると、偏向系が大型になり電子ビーム加工機が大きくなり、製造費用が高くなる等の問題が生じるため、第一偏向器４は小径にし、第二偏向器５の径を大きくすることによって小型化を実現することができる。
【００２７】
図２は、１段偏向溶接を示す模式図であり、図３は、２段偏向溶接を示す模式図であり、円柱状の部品を四角ブロック内の円筒状くりぬき部に嵌め合わせたワーク８の溶接例である。図２に示した１段偏向の場合、溶接ビードの溶け込み方向が偏向により傾くため、大出力の電子ビームを照射して溶け込み深さを深くすると、溶け込みが所定の位置から径方向外側に外れる目はずれが生じる。
【００２８】
図３に示した２段偏向の場合、第一偏向器４と第二偏向器５を連動させた偏向溶接が可能であり、大出力の電子ビームを照射し溶け込み深さが深くなっても、目はずれなく、部品同士の接合面積を大きくでき信頼性の高い溶接が可能になる。
【００２９】
従来のように、ＸＹステージや回転ステージでワーク８を動かしながら、電子ビーム２を照射して加工していた場合に比べ、電子ビーム２の２段偏向を用いることで、加工時間の短縮や入熱量の細かな制御が可能となる。
【００３０】
すなわち、電子ビーム偏向では、電子ビーム２の照射位置を高速に移動させる高速偏向が可能である。通常の溶接での電子ビーム移動速度は０．５〜３ｍ／ｍｉｎ（８．３〜５０ｍｍ／ｓ）であるが、高速偏向の電子ビーム移動速度は１００００ｍ／ｍｉｎに達する。また、偏向により電子ビーム移動速度を通常の溶接速度から高速偏向速度に容易に切り替えることができる。また、高速偏向時はワーク８への熱影響はきわめて小さくなる。電子銃１の制御による電子ビーム電力のＯＮ−ＯＦＦ制御は電力のスロープアップ、スロープダウンに時間がかかる。電子ビーム偏向では、ビーム照射位置の移動速度を変え、高速で移動させることによって等価的にビームＯＦＦとし、移動速度を遅くすることによって等価的にビームＯＮにすることができる。ビーム高速偏向を用いると、偏向領域内の多数の小物ワークを配置して、連続して溶接する多数個の一括溶接や、１本のビームを偏向により時分割により２箇所あるいは３箇所に高速移動して照射することにより２ビードあるいは３ビード溶接が可能である。
【００３１】
２段偏向においても高速偏向が有効であるが、溶接実験の結果、次の課題が生じることがわかった。第一偏向器４と第二偏向器５の内径が異なるために偏向特性、偏向電流の立ち上がり特性に差が生じ、電子ビームの移動が乱れることにより、過渡的な照射位置誤差が大きくなるという問題がある。
【００３２】
この問題に対して、本発明は、第二偏向器５の偏向コイルの内径を第一偏向器４の偏向コイル内径より大きくし、かつ、第二偏向器５の偏向コイルの巻き数を第一偏向器４の偏向コイルの巻き数より少なくしたものである。
【００３３】
以下に、詳細に説明する。偏向量の指令値が高速で移動する指令（ステップ波形）を与えた場合、偏向電源６は最大電圧を出力する。このとき、電流の立ち上がり速度は電圧と偏向器のインダクタンスで決まる。この電流の立ち上がり速度が最大偏向速度に相当する。
１段目の第一偏向器４と２段目の第二偏向器５の内径が異なる場合、コイル巻数が同じであれば、内径の大きな第二偏向器５のインダクタンスが大きくなる。偏向電源６の共通化のために、第一偏向器４と第二偏向器５の電源電圧は通常同一であり、インダクタンスの大きな第二偏向器５の偏向速度が遅くなるという問題がある。
【００３４】
この問題に対して、偏向電源６の最大出力電圧を高くしようとすると、偏向電源６への供給電源の電圧の高電圧化による解決策もあるが、本実施の形態１では、偏向電源６への供給電源の電圧は高圧化せず、第二偏向器５の偏向コイルの巻き数を第一偏向器４の偏向コイルの巻き数より少なくすることによってこの問題を解決するものである。
【００３５】
偏向器のインダクタンスと電流スルーレートの関係について詳細に説明する。
図４は、偏向電源と偏向器の電気回路構成の例を示す図である。偏向電源は、定電流制御したＯＰアンプ回路で構成している。図４に示したように、ＯＰアンプ１１、入力抵抗１２、フィードバック抵抗１３、電流検出抵抗１４を備え、偏向コイル１５に出力電流Ｉを供給する。偏向コイル１５のインダクタンスはＬである。
【００３６】
図４において、電流検出抵抗１４は偏向コイル１５に流れる偏向電流を検出し、偏向電流が指令値である入力電圧Ｖｉｎに相当する出力電流Ｉとなるようにフィードバック抵抗１３によりフィードバック制御されている。図５は、偏向電源の入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、出力電流Ｉの時間変化を示す図である。出力電圧Ｖｏｕｔが偏向コイル１５に加えられる電圧であり、出力電流Ｉが偏向電流である。ＯＰアンプ１１の定電流回路が反転増幅の場合、入力電圧と出力電圧の極性が反転するが、４図では説明の簡略化のため、同極性で示している。図５に示したように、ステップ電圧Ｖｉｎが入力された場合、出力電流Ｉを立ち上げようと出力電圧Ｖｏｕｔはステップ状に応答する。この時の電流検出抵抗１４に流れる電流ｉと出力電圧の最大値Ｖｏｍとの関係は次のようになる。
Ｖｏｍ＝Ｌ（ｄＩ／ｄｔ）＋Ｒ・Ｉ
（Ｖｏｍ：出力電圧の最大値
Ｒ：電流検出抵抗１４と偏向コイル１５の合計の抵抗値）
【００３７】
ここで、Ｒは電力ロスを少なくするために数Ω以下に選ばれ、Ｌ（ｄＩ／ｄｔ）に比べて十分小さいのでＲ・Ｉを無視すると、
ｄＩ／ｄｔ＝Ｖｏｍ／Ｌ・・・式（４）
となる。
上記式（４）のように、電流立上り速度ｄＩ／ｄｔは、出力電圧Ｖｏｕｔの最大値Ｖｏｍと偏向器のインダクタンスＬで決まる。
【００３８】
次に、偏向器の偏向感度（偏向電流Ｉと偏向角θの関係）、インダクタンスＬ、巻数ｎの関係を説明する。
図６は、第一偏向器４の断面の模式図である。図６に示したように、第一偏向器４は、偏向コイル１５、偏向器コア２２を備え、偏向磁場２３を形成する。図中の矢印方向の電流Ｉにより、紙面に垂直な上向き方向に磁束が発生し電子ビーム２が偏向される。θは偏向角である。
図７は、第二偏向器５の断面の模式図であり、断面積が異なる以外は第一偏向器４の構成と同様であり、紙面に垂直な下向き方向に磁束が発生し電子ビーム２が偏向される。
偏向コイル１５が発生する磁束密度Ｂは、下記式（５）〜式（８）より下記式（９）となる。
Ｖｍ＝ｎ・Ｉ・・・式（５）
Ｒｍ＝（μ０・ｌ）／Ｓ・・・式（６）
Φ＝Ｖｍ／Ｒｍ・・・式（７）
Ｂ＝Φ／Ｓ・・・式（８）
（Ｖｍ：偏向コイル起磁力
Ｒｍ：偏向器磁気回路の磁路抵抗（コア内の比透磁率が十分大きいため、空隙分              のみを考慮すればよい）
Ｓ：偏向器の空隙ギャップの磁路断面積
ｌ：偏向器の空隙ギャップの磁路長
ｎ：偏向コイルの巻数
Ｉ：偏向電流
μ０：空気の透磁率
Φ：磁束）
Ｂ＝（ｎ・Ｉ）／（μ０・ｌ）・・・式（９）
【００３９】
偏向角θは、下記式（１０）となる。
θ∝（ｅ・ｖ・Ｂ・ｌ）／ｖ
＝（ｅ・ｎ・Ｉ）／μ０・・・式（１０）
（ｖ：電子の速度（加速電圧で決まる）
ｅ：電子の荷電価）
また、電気回路上で計算される偏向コイル１５にたまるエネルギー（左辺）と磁場のエネルギー（右辺）とは等しいので、下記式（１１）となる。
（１／２）・Ｌ・Ｉ２＝（１／（２μ０））・Ｂ２・Ｖｏｌ・・・式（１１）
（Ｖｏｌ：偏向器の空隙の磁束が通過する領域の体積）
また、Ｖｏｌ≒Ｓ・ｌ・・・式（１２）
と近似できる。
【００４０】
図９は、偏向器の偏向器コア内径と偏向器の磁路長との関係を説明するための側面断面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。
図９に示したように、偏向コイル１５の内径φをｄとすると、
Ｓ≒ｄ２・・・式（１３）
ｌ≒ｄ・・・式（１４）
と近似できる。
【００４１】
すなわち、電子ビーム加工機では通常、集束レンズ３とワーク８間の距離が大きくならないように、偏向コイル１５の厚さは小さく設定される。そのため偏向コイル１５の磁路抵抗である空隙の磁路長ｌはほぼ偏向器内径ｄと等しくなり、ｌ≒ｄとなる。
また、偏向器の磁路抵抗である空隙の断面積Ｓは、幅は偏向器内径ｄと等しく、高さも磁束の広がりが偏向器内径ｄ程度となるため、断面積＝幅×高さとなり、Ｓ≒ｄ２と近似できる。
【００４２】
上記式（９）、式（１１）、式（１２）、式（１３）、式（１４）より、偏向コイル１５のインダクタンスＬは、下記式（１５）となる。
Ｌ＝（ｄ・ｎ２）／μ０３・・・式（１５）
【００４３】
これら偏向コイル１５のインダクタンスＬ及び偏向角θの関係は下記式（１６）及び式（１７）のようにまとめられる。
θ＝ｋθ・ｎ・Ｉ・・・式（１６）
Ｌ＝ｋＬ・ｄ・ｎ２・・・式（１７）
ｋθ：偏向器コア形状で決まるアンペアターンと偏向角の定数
ｋＬ：偏向器コア形状で決まるターン数とインダクタンスの定数
【００４４】
次に、指定した偏向位置へ高速偏向する場合の応答時間を算出する。
偏向角の目標値をθｏとする。この偏向角に必要な偏向電流Ｉｏは、下記式（１８）で表される。
Ｉｏ＝θｏ／（ｋθ・ｎ）・・・式（１８）
【００４５】
偏向コイル１５にステップ状に立上る偏向電流Ｉｏを流そうとした場合の時間を求める。上記式（４）及び式（１７）から、電流立ち上がり（電流スルーレート）は下記式（１９）となる。
ｄＩ／ｄｔ＝Ｖｏｍ／Ｌ
＝Ｖｏｍ／（ｋＬ・ｎ２・ｄ）・・・式（１９）
【００４６】
偏向角が０から目標値θｏに到達するまでの偏向角到達時間ｔｏは、下記式（２０）となる。
ｔｏ＝θｏ／（ｄθ／ｄｔ）
＝θｏ／（ｎ・（ｄＩ／ｄｔ））
＝（ｋＬ・θｏ・ｎ・ｄ）／（ｋθ・Ｖｏｍ）・・・式（２０）
【００４７】
これより、第一偏向器４と第二偏向器５のｋＬは同じ値で、ｎ及びｄは異なり、Ｖｏｍは同等の電源を使用するため同じとすると、第一偏向器４と第二偏向器５のｔｏを同等にするためには、第一偏向器４の内径をｄ１、偏向コイルの巻数をｎ１、第二偏向器５の偏向コイルの内径をｄ２、偏向コイルの巻数をｎ２とした時に、下記式（２１）の関係があればよい。
ｎ１・ｄ１＝ｎ２・ｄ２・・・式（２１）
【００４８】
また、この関係は厳密な関係ではなく、実験結果によれば、２０％程度のずれは加工精度の許容範囲であることが分かった。すなわち、下記式（２２）の関係があればよい。
０．８≦（ｎ１・ｄ１）／（ｎ２・ｄ２）≦１．２・・・式（２２）
【００４９】
次に、偏向電流Ｉの応答波形について説明する。
上述したように、第一偏向器４の偏向コイルの内径が第二偏向器５の偏向コイルの内径より小さい場合、コイルの巻数を同じにすると、第二偏向器５のインダクタンスが、第一偏向器４のインダクタンスより大きくなり、インダクタンスＬが大きい第二偏向器５は偏向電流Ｉの応答が遅くなる。図９は、コイルの巻数を同じにした場合の第一偏向器４、第二偏向器５の偏向信号Ｘ１，Ｘ２、偏向電源６の出力電圧Ｖｘ１，Ｖｘ２、偏向電流Ｉｘ１，Ｉｘ２を示す図である。図１０は、この時の電子ビーム偏向の過渡的変化を示す図であり、図１１は、この時のワーク８上の電子ビーム軌跡２５を示す図である。電子ビーム軌跡２５は、始点２６から目標点２７を一度行き過ぎてから目標点２７に戻るというオーバーシュートのある軌跡を描く。２段偏向の場合、深い溶け込みを狙い、大電力のビームを使用しているとオーバーシュートの電子ビーム軌跡２５がワーク８上に残る、あるいは、熱容量の小さい部分があった場合には損傷を与えてしまうことがある。
【００５０】
図１２は、本実施の形態１の第一偏向器４、第二偏向器５を用いた場合の第一偏向器４、第二偏向器５の偏向信号Ｘ１，Ｘ２、偏向電源６の出力電圧Ｖｘ１，Ｖｘ２、偏向電流Ｉｘ１，Ｉｘ２を示す図である。すなわち、偏向コイルの巻き数を上記式（２２）の関係が成り立つように決めた場合である。図１３は、この時の電子ビーム偏向の過渡的変化を示す図であり、図１４は、この時のワーク上のビーム軌跡を示す図である。第一偏向器４、第二偏向器５の偏向電流Ｉの応答速度が同じになり、電子ビーム軌跡２５は、オーバーシュートなく始点２６から目標点２７への軌跡を描き、精度の高いビーム位置決めが可能となり、ワーク８への熱影響がなくなる。
【００５１】
図９、図１２の偏向電源６の出力電圧波形では、出力電圧がステップ状に立ち上がるように示したが、実際には有限の立ち上がり速度（電圧スルーレート）になる。
【００５２】
次に、具体的な電子ビーム加工機の例を示す。電子ビームの加速電圧を６０ｋＶ、ビームの最大電流を１００ｍＡ、出力６ｋＷの電子ビーム加工機である。
第一偏向器４の偏向コイルの内径φが６０ｍｍ、偏向コイル１５の巻数が４００Ｔ、インダクタンスＬが５．２ｍＨであり、第二偏向器５の偏向コイルの内径φが２００ｍｍ、偏向コイル１５の巻数が１２０Ｔ、インダクタンスＬが１．４８ｍＨである。偏向器の詳細な構成は、後述する。
【００５３】
この構成により、目標偏向角θ＝１５°を得るために必要な偏向電流Ｉは第一偏向器４が２Ａ、第二偏向器５が６．６Ａとなり、目標偏向角を０から１５°に高速で変化させるために要する時間は、第一偏向器４で０．６６ｍｓ、第二偏向器５で０．６５ｍｓが得られ、同期した２段偏向による高速偏向を行うことができ、ワーク８への熱的な損傷を与えることなく、また、オーバーシュートによる位置誤差を低減できた。
【００５４】
本発明で用いた偏向器の構成について説明する。図１５、図１６は、本発明の実施の形態１で用いた偏向器の例を示す平面図である。
図１５及び図１６に示したように、偏向器コア２２に８個の極Ｐ１〜極Ｐ８を有する。図中の巻線は偏向器コア２２上部の渡り線のみを示している。
また、図１５及び図１６では、Ｘ軸偏向用巻線２１ＸとＹ軸偏向用巻線２１Ｙを分けて示したが、Ｘ軸偏向用巻線２１ＸとＹ軸偏向用巻線２１Ｙとが１つの偏向器コア２２に重ねて巻線されている。
【００５５】
偏向器コア２２には、直行する２軸（Ｘ，Ｙ）の偏向のための磁場を発生するＸ軸偏向用巻線２１ＸとＹ軸偏向用巻線２１Ｙが設けられる。具体的には、偏向器のＸ軸偏向用巻線２１Ｘは、極Ｐ３に巻線Ｎ３、極Ｐ２、極Ｐ３、極Ｐ４に共通の巻線Ｎ２３４、極Ｐ７に巻線Ｎ７、極Ｐ６、極Ｐ７、極Ｐ８に共通の巻線Ｎ６７８が巻かれる。巻線Ｎ３、巻線Ｎ２３４、巻線Ｎ７、巻線Ｎ６７８は、図１５に示したように、下向きに磁束が発生するような電流が流れるように直列接続される。
【００５６】
同様に、Ｙ軸偏向用巻線２１Ｙは、極Ｐ１に巻線Ｎ１、極Ｐ２、極Ｐ１、極Ｐ８に共通の巻線Ｎ２１８、極Ｐ５に巻線Ｎ５、極Ｐ４、極Ｐ５、極Ｐ６に共通の巻線Ｎ４５６が巻かれる。巻線Ｎ１、巻線Ｎ２１８、巻線Ｎ５、巻線Ｎ４５６は、図１６に示したように、右向きに磁束が発生するような電流が流れるように直列接続される。
【００５７】
巻線は均一磁場を発生させるために、巻線角度αが大きい場合は巻き数を多くするコサイン巻が施されている。図１５及び図１６において、第一偏向器４の場合、Ｘ軸偏向用巻線２１Ｘは、巻線Ｎ３及び巻線Ｎ７は６０ターン、巻線Ｎ２３４及び巻線Ｎ６７８は１４０ターンが巻線されており、その結果、極Ｐ２及び極Ｐ８は１４０ターン、極Ｐ３は２００ターン、極Ｐ４及び極Ｐ６は１４０ターン、極Ｐ７は２００ターンの巻線が巻かれており、コサイン巻となっている。Ｙ軸偏向用巻線２１Ｙは、巻線Ｎ１、巻線Ｎ５は６０ターン、巻線Ｎ２１８，巻線Ｎ４５６は１４０ターンである。
【００５８】
第二偏向器５の場合、巻線Ｎ３，巻線Ｎ７，巻線Ｎ１，巻線Ｎ５は１８ターン、巻線Ｎ２３４、巻線Ｎ６７８，巻線Ｎ２１８，巻線Ｎ４５６は４２ターンである。
【００５９】
以上、８極の偏向器で説明したが、偏向器は８極以外にも例えば２４極などの他の極数で構成してもよい。その場合でも本発明と同様の効果が得られる。
【００６０】
以上の説明では、図１１及び図１４に示したように、１軸偏向（Ｘ軸偏向のみ）を示したが、実際は、Ｘ軸及びＹ軸の合成した偏向が第一偏向器４及び第二偏向器５で行われる。
また、図９に示したように、偏向信号Ｘ１，Ｘ２は所定の偏向位置、偏向角度になるように予め計算されており、信号発生器７から発生される。
【００６１】
上記の偏向電源６の最大出力電圧の説明において、偏向電流が正側に増加する場合を示した。電子ビームの偏向方向が逆方向の場合は、偏向電流を立ち下げるため、上記と同じ値で極性が反対である負の電圧を偏向電源６が発生することになる。
【００６２】
また、この例では、偏向電源６はＯＰアンプ１１で構成した例で説明したが、ディスクリート構成した定電流制御の偏向電源等でも同等の効果が得られる。また、定電圧制御の偏向電源を用いた場合も時定数が同等になるため同様の効果が得られる。但しこの場合、応答性が定電流制御に比べ低いため、電子ビームの制御性が悪くなる。
【００６３】
実施の形態２．
上記実施の形態１において示した偏向位置への到達時間ｔｏの式（２０）を再録すると、その式（２０）において、
ｔｏ＝（ｋＬ・θｏ・ｎ・ｄ）／（ｋθ・Ｖｏｍ）・・・式（２０）
第二偏向器５の偏向コイルの内径ｄの大きさに比例して、偏向電源の最大出力電圧Ｖｏｍを大きくすると、第二偏向器５の偏向コイルの巻き数が第一偏向器４の偏向コイルの巻き数と同じでも第二偏向器５による偏向位置への到達時間を第一偏向器４による偏向位置への到達時間と同じにすることができる。
すなわち、第一偏向器４及び第二偏向器５の偏向コイルの巻き数が同じで、第一偏向器４の偏向コイルの内径がｄ１、偏向電源の最大出力電圧Ｖｏｍ１で、第二偏向器５の偏向コイルの内径がｄ２、偏向電源６の最大出力電圧Ｖｏｍ２として、下記式（２３）の関係を満たすように偏向電源６の最大出力電圧Ｖｏｍ１，Ｖｏｍ２を決めればよい。
Ｖｏｍ２／Ｖｏｍ１＝ｄ２／ｄ１・・・式（２３）
図１７は、その時の第一偏向器４及び第二偏向器５の入力信号Ｘ１，Ｘ２、出力電圧Ｖｘ１，Ｖｘ２、偏向電流Ｉｘ１，Ｉｘ２の応答を示す図である。
【００６４】
具体的には、例えば、第一偏向器４の偏向コイルの内径φを６０ｍｍ、偏向コイルの巻き数は４００Ｔ、インダクタンス５．２ｍＨとし、第二偏向器５の偏向コイルの内径φを２００ｍｍ、偏向コイルの巻き数は４００Ｔ、インダクタンス１６ｍＨとし、偏向電源の最大出力電圧を、第一偏向器４の偏向電源６では１５Ｖ、第二偏向器５の偏向電源６では４８Ｖで構成した場合、偏向角度を０から１５°に高速で変化させるために要する時間は、第一偏向器４で０．６９ｍｓ、第二偏向器５で０．６７ｍｓが得られ、同期した２段偏向による高速偏向を行うことができ、ワーク８への熱的な損傷を与えることがなく、また、溶接ビードのオーバーシュートによる位置誤差を低減できた。
【００６５】
実施の形態３．
図１８は、本発明に係る電子ビーム加工機の実施の形態３を示す構成図である。図１８に示したように、電子ビーム加工機の真空容器９内に組み込んだ第二偏向器５はこれらの偏向器周辺にある筐体や偏向器の固定具３１等が鉄等の磁性体の場合、偏向器が発生した磁束３２がそれらの磁性体へ流れ込んでしまう場合がある。
【００６６】
磁束３２の流れ込みの量により、偏向器のインダクタンスや、偏向感度、偏向電流に対する偏向角が変わる。その場合は、電子ビーム加工機へ偏向器を組み込んだ状態でのインダクタンスと、電流に対する偏向角度により、偏向速度が一定になるように偏向コイルの巻数を調整する必要がある。
【００６７】
上記実施の形態１では、再録する
θ＝ｋθ・ｎ・Ｉ・・・式（１６）
Ｌ＝ｋＬ・ｎ２・ｄ・・・式（１７）
において、ｋθ、ｋＬの値が第一偏向器４と第二偏向器５で同じ値になる場合、ｎとｄの関係を決めることができた。ここでは、第二偏向器５内の磁場分布が偏向器近傍の磁性材の影響を受け、ｋθ、ｋＬが変わる場合について示す。
【００６８】
上記式（１６）及び式（１７）のｋＬ及びｋθを上記式（２０）に代入して消去することによって目標偏向角への到達時間は、下記式（２４）が求められる。
ｔｏ＝Ｉ・Ｌ／Ｖｏｍ・・・式（２４）
【００６９】
磁場計算や実測により、第一偏向器４と第二偏向器５の、インダクタンスＬ１，Ｌ２や、偏向感度を求めた上で、第一偏向器４と第二偏向器５の目標偏向角への到達時間ｔｏが同等になるように偏向コイルの巻き数や偏向電源の電圧の最大値を設定することで同等の効果を得ることができる。
【００７０】
第一偏向器４の偏向コイルの巻数をｎ１とし、計測したインダクタンスがＬ１であり、第二偏向器５の偏向コイルの巻き数をｎ２とし、計測したインダクタンスがＬ２である。第一偏向器４及び第二偏向器５で同じ偏向角が得られる電流を計測し、第一偏向器４の電流がＩ１であり、第二偏向器５の電流がＩ２である。
【００７１】
偏向電源６の最大出力電圧はともにＶｏｍとする。目標偏向角への到達時間を第一偏向器４でｔ１、第二偏向器５でｔ２とすると、
ｔ１＝（Ｉ１・Ｌ１）／Ｖｏｍ・・・式（２５）
ｔ２＝（Ｉ２・Ｌ２）／Ｖｏｍ・・・式（２６）
【００７２】
ｔ１とｔ２が等しくない場合、第二偏向器５の偏向コイルの巻き数を調整し、調整後の偏向角への到達時間ｔ２ｘがｔ１と等しくなるようにする。調整後の巻き数をｎ２ｘ、インダクタンスをＬ２ｘ、同じ偏向角度が得られるコイル電流をＩ２ｘとする。
巻き数ｎ２及びコイル電流Ｉ２と巻き数ｎ２ｘ及びコイル電流Ｉ２ｘとでは同じ偏向角であるため、下記式（２７）となる。
Ｉ２・ｎ２＝Ｉ２ｘ・ｎ２ｘ・・・式（２７）
したがって、Ｉ２ｘは下記式（２８）となる。
Ｉ２ｘ＝（ｎ２／ｎ２ｘ）・Ｉ２・・・式（２８）
また、偏向器のインダクタンスは、巻き数の２乗に比例することから下記式（２９）となる。
Ｌ２ｘ＝（ｎ２ｘ／ｎ２）２・Ｌ２・・・式（２９）
上記式（２８）及び式（２９）より、ｔ２ｘは下記式（３０）となる。
ｔ２ｘ＝Ｉ２ｘ・Ｌ２ｘ／Ｖｏｍ
＝（ｎ２ｘ／ｎ２）・Ｉ２・Ｌ２／Ｖｏｍ
＝（ｎ２ｘ／ｎ２）・ｔ２＝ｔ１・・・式（３０）
したがって、ｎ２ｘを下記式（３１）または下記式（３２）に調整すればよい。
ｎ２ｘ＝ｎ２・（ｔ１／ｔ２）・・・式（３１）
ｎ２ｘ＝ｎ２・（Ｉ１・Ｌ１）／（Ｉ２・Ｌ２）・・・式（３２）
【００７３】
上記実施の形態３の例では、第二偏向器５の磁場分布が偏向器近傍の磁性材の影響により変わる場合について示したが、第一偏向器４の磁場分布が偏向器近傍の磁性材の影響により変わる場合には、第一偏向器４の巻き数をｎ１からｎ１・（ｔ２／ｔ１）またはｎ１・（Ｉ２・Ｌ２）／（Ｉ１・Ｌ１）にすればよい。
【００７４】
次に、具体的な例を示す。電子ビーム加速電圧は６０ｋＶとする。
第一偏向器４の偏向コイルの巻き数を４００Ｔ、インダクタンス５ｍＨとし、第二偏向器５の偏向コイルの巻き数を４００Ｔ、インダクタンス２０ｍＨ、第一偏向器４の偏向感度（偏向角／偏向電流）は１５°／２Ａであり、第二偏向器５の偏向感度は１５°／２．１Ａであった。偏向電源６の最大出力電圧はともに２４Ｖである。
この場合の計測結果は、第一偏向器４の偏向角１５°への到達時間が０．４２ｍｓ、第二偏向器５の偏向角１５°への到達時間が１．７５ｍｓであった。
【００７５】
上記式（３１）より、第二偏向器５の偏向コイルの巻き数ｎ２を、ｎ２ｘ＝４００×（０．４２／１．７５）＝９６Ｔに調整した。この調整により、偏向感度は１５°／８Ａ、インダクタンスは１．２ｍＨ、偏向角１５°で、到達時間は、０．４ｍｓとなり、ワーク８への熱的な損傷を与えることなく、また、溶接ビードのオーバーシュートによる位置誤差を低減できた。
【００７６】
第二偏向器５の偏向コイルの巻き数を変更した例を示したが第一偏向器４で同じことを行ってもよい。
【００７７】
インダクタンスや偏向感度の変動として、電子ビーム加工機の筐体の磁性体との干渉の例を示したが、偏向器コア２２の形状の違いによる磁気抵抗の差も影響する。この場合も、本実施の形態３により、同様の効果を得ることができる。
【００７８】
また、上記実施の形態１では、偏向器の高さが偏向器内径に比べ小さい場合の近似を用いた。偏向器の高さが、内径に比べて小さくない場合も、本実施の形態３のようにインダクタンス、偏向感度をもとに偏向コイルの巻き数を決定することで、ビーム照射位置誤差を低減できる。
【００７９】
なお、上記式（２５）及び式（２６）において、同じ出力電圧を与えて、計測された第一偏向器４の偏向コイルのインダクタンスがＬ１であり、第二偏向器５の偏向コイルのインダクタンスがＬ２であり、第一偏向器４及び第二偏向器５で同じ偏向角が得られる電流が、第一偏向器４でＩ１であり、第二偏向器５でＩ２であるとき、下記式（３３）及び（３４）のようにＶｏｍを第一偏向器４ではＶｏｍ１、第二偏向器５ではＶｏｍ２というように偏向器毎に変えるように構成し、ｔ１＝ｔ２、すなわち、下記式（３５）の関係を満たすようにそれぞれの偏向電源６の最大出力電圧を選ぶことでも同様の効果を得ることができる。
ｔ１＝（Ｉ１・Ｌ１）／Ｖｏｍ１・・・式（３３）
ｔ２＝（Ｉ２・Ｌ２）／Ｖｏｍ２・・・式（３４）
ｔ１＝ｔ２より
Ｖｏｍ２／Ｖｏｍ１＝（Ｉ２・Ｌ２）／（Ｉ１・Ｌ１）・・・式（３５）
【００８０】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明に係る電子ビーム加工機は、溶接、熱処理等に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１  電子銃、２  電子ビーム、３  集束レンズ、４  第一偏向器、５  第二偏向器、
６  偏向電源、７  信号発生器、８  ワーク、９  真空容器、１５  偏向コイル、
２２  偏向器コア、２３  偏向磁場、２５  電子ビーム軌跡、３１  固定具、
３２  磁束。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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