(57)【要約】  経路に沿って発生される電子ビーム１０６の強度を感知するための検出器１０４が開示される。例示の検出器は、電子ビーム１０６の経路内部に露出導体１０５を配置するように構成された支持体１１２に取り付けられた露出導体１０５と、露出導体１０５から隔離された接地導体１０７であって、少なくとも電子ビーム経路の方向に位置決めされた窓を有するプラズマ・シールドを形成するために露出導体１０５を部分的に取り囲む接地導体１０７とを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
経路に沿って発生される電子ビーム（１０６）の強度を感知するための検出器であって、
露出導体（１０５；４０４）であって、電子ビーム（１０６）の経路内部に該導体を配置するように構成された支持体（１１２）に取り付けられた露出導体と、
前記露出導体（１０５；４０４）から隔離された第２の導体（１０７；４０２）とを備え、前記第２の導体（１０７；４０２）が、電圧電位に接続され、プラズマ・シールドを形成するために前記露出導体（１０５；４０４）を部分的に取り囲み、前記プラズマ・シールドが窓を有し、前記窓によって、前記露出導体（１０５；４０４）が前記電子ビーム（１０６）に対して露出され、前記窓が、少なくとも前記電子ビーム経路の方向に配置される
検出器（１０４；３００）。
【請求項２】
前記第２の導体（１０７；４０２）が、前記検出器（１０４）の接地電位に接続される請求項１に記載の検出器。
【請求項３】
前記第２の導体（１０７；４０２）が、前記検出器（１０４）の近傍でプラズマから電子が引き出される速度に影響を及ぼすのに十分な電圧電位に接続される請求項１に記載の検出器。
【請求項４】
電子ビーム強度の尺度として前記露出導体（１０５）内の電流を検出するための電流計（１２６）
を備える請求項１に記載の検出器。
【請求項５】
前記露出導体（１０５）が、外側導電コーティングを有して形成される請求項１に記載の検出器。
【請求項６】
前記外側導電コーティングが、不活性導電材料である請求項５に記載の検出器。
【請求項７】
前記経路内部の複数の位置のそれぞれで前記電子ビーム（１０６）の強度を検出するための露出導体のアレイ
を備える請求項１に記載の検出器。
【請求項８】
前記アレイの前記露出導体が、ターゲット領域（１０８）内部でのターゲット材料の所望の走行方向に対してある角度で、且つ前記経路を横切る平面内に配置される請求項７に記載の検出器。
【請求項９】
電子ビーム強度の尺度として、少なくとも２つの異なる露出導体内で検出される電流のレベルを比較するための手段
を備える請求項７に記載の検出器。
【請求項１０】
前記露出導体が、基板の導電面として形成される請求項１に記載の検出器。
【請求項１１】
複数の位置のそれぞれで前記電子ビームの強度を検出するために基板上にそれぞれ形成される露出導体のアレイ
を備える請求項１０に記載の検出器。
【請求項１２】
前記露出導体が、ターゲット領域（１０８）内部でのターゲット材料の所望の走行方向に対してある角度で、且つ前記経路を横切る平面内に配置される請求項１１に記載の検出器。
【請求項１３】
前記接地導体（４０２）に接続された絶縁部材（４０６）
を備える請求項１に記載の検出器。
【請求項１４】
経路に沿って前記電子ビーム（１０６）を放出するための電子ビーム発生器（１０２）
を備える、経路に沿って放出される電子ビーム（１０６）でターゲット領域（１０８）を照射するためのシステム（１００）と組み合わせた検出器であって、前記電子ビーム発生器（１０２）が電子出口窓（１２４）を含み、前記検出器（１０４）が、前記電子出口窓（１２４）から出る前記電子ビーム（１０６）の強度を検出及び測定するために前記電子発生器（１０２）とターゲット領域（１０８）との間で前記経路に沿った位置に位置する
請求項１に記載の検出器（１０４）。
【請求項１５】
前記検出器（１０４；３００）が、前記電子出口窓（１２４）の外部に設けられる請求項１４に記載の検出器。
【請求項１６】
前記電子ビーム検出器（１０４；３００）の出力に応じて前記電子ビーム（１０６）の強度を調節するための電子ビーム制御装置（１２８）
を備える請求項１４に記載の検出器。
【請求項１７】
前記電子ビーム（１０６）が、１００ｋｅＶ未満のエネルギーで放出される請求項１４に記載の検出器。
【請求項１８】
前記ターゲット領域（１０８）内にターゲット材料を保持するために支持体（１１４）を備え、前記支持体が、
少なくとも１つのパッケージング材料ウェブ走行ローラ
を含む請求項１４に記載の検出器。
【請求項１９】
Ｈ形構成で形成された絶縁体（４０６）を備え、前記露出導体（４０４）と前記第２の導体（４０２）とが、前記絶縁体（４０６）によって互いに隔離される請求項１に記載の検出器。
【請求項２０】
前記露出導体（４０４）に接続される第１のセンサと、
前記第２の導体（４０２）に接続される第２のセンサと、
電子ビーム強度の尺度として前記第１及び第２のセンサの出力を組み合わせて処理するための処理装置と
を備える請求項１９に記載の検出器と組み合わせたシステム。
【請求項２１】
経路に沿って発生された電子ビーム（１０６）の強度を感知するための装置であって、
前記電子ビーム（１０６）の電子によって生成される電流を伝導するための手段（４０４）と、
プラズマから前記導電手段を遮蔽するための遮蔽手段（４０６）とを備え、前記遮蔽手段（４０６）が、前記電子ビームの経路に対して前記導電手段（４０４）の少なくとも一部分を直接露出するように位置する窓（４０８）を有する装置。
【請求項２２】
経路に沿って電子ビーム（１０６）を放出するための手段（１０２）であって、電子出口窓（１２４）を含む放出手段（１０２）、及び
前記ターゲット領域（１０８）内にターゲット材料を支持するための手段（１１４）
とを備えた請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
電子ビーム強度の尺度として前記導電手段（４０４）からの電流を測定するための手段（１２６）
を備える請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記導電手段（４０４）が、
前記経路内部の複数の位置のそれぞれで前記電子ビーム（１０６）の強度を検出するための露出導体のアレイ
を含む請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
前記導電手段（４０４）が、基板上の導電面として形成される請求項２２に記載の装置。
【請求項２６】
前記検出手段（１２６）の出力に応じて前記電子ビーム（１０６）の強度を制御可能に調節するための手段（１２８）
を備える請求項２２に記載の装置。
【請求項２７】
経路に沿って発生される電子ビームの強度を感知するための検出器であって、
電子ビーム（１０６）の経路内部に導体（４０４）を配置するように構成された支持体（１１２）に取り付けられた露出導体（４０４）と、
前記露出導体（４０４）から隔離され、少なくとも前記電子ビーム経路（１０６）の方向への前記露出導体（４０４）の露出を実質的に制限することによって前記露出導体（４０４）に対する二次電子の影響に影響を及ぼすように位置決めされた第２の導体（４０２）と
を備える検出器。
【請求項２８】
前記露出導体（４０４）に対する二次電子の影響が、少なくとも前記電子ビーム経路（１０６）の方向で露出するように前記導体の露出角度を実質的に制限することによって達成される請求項２７に記載の検出器。
【請求項２９】
電子ビーム強度の尺度として前記露出導体（４０４、１０５）内の電流を測定するための電流計（１２６）
を備える請求項２７に記載の検出器。
【請求項３０】
前記経路内部の複数の位置のそれぞれで前記電子ビーム（１０６）の強度を検出するための露出導体のアレイ
を備える請求項２７に記載の検出器。
【請求項３１】
前記露出導体が、基板上の導電面として形成される請求項２７に記載の検出器。
【請求項３２】
前記検出器（１０４）が、前記電子出口窓（１２４）の外部に設けられる請求項２７に記載の検出器。
【請求項３３】
経路に沿って放出される電子ビーム（１０６）でターゲット領域（１０８）を照射するための方法であって、
電子出口窓（１２４）を通して、且つ経路に沿って電子ビーム（１０６）を放出するステップと、
前記電子出口窓（１２４）から出る前記電子ビーム（１０６）を検出するステップであって、前記検出が、露出導体（１０５；４０４）と、前記露出導体（１０５；４０４）から隔離された第２の導体（１０７；４０２）とを使用して行われ、前記第２の導体（１０７；４０２）が、少なくとも前記電子ビーム経路の方向に位置決めされる窓（４０８）を有するプラズマ・シールドを形成するために前記露出導体（１０５；４０４）を部分的に取り囲むステップと、
前記露出導体（１０５；４０４）に対して所望の測定位置で移動ターゲット材料を維持するステップと
を含む方法。
【請求項３４】
前記露出導体（１０５；４０４）が、前記電子出口窓（１２４）と前記ターゲット材料との間に位置する請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
電子ビーム強度の尺度として前記露出導体（１０５；４０４）からの電流を測定するステップ
を含む請求項３３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
電子ビームは、殺菌目的のためのパッケージング材料の照射を含めた、しかしそれに限定されない様々な用途で使用される。例えば、飲料を入れるために使用される容器などのパッケージング材料が、電子ビーム照射を使用して殺菌される。電子ビームの強度をオンライン制御するため、及び均一性変動を監視するために、電子センサが線量照射測定に使用される。センサからの信号が解析されて、フィードバック制御信号として電子ビーム制御システムにフィードバックされる。パッケージング材料の殺菌では、そのようなセンサ・フィードバックを使用して、十分なレベルの殺菌を保証することができる。望ましい保存期間の長さ、並びにパッケージの配送及び貯蔵が低温で行われるか、それとも周囲温度で行われるかに応じて、様々なレベルの殺菌を選択することができる。
【０００２】
直接測定法に基づく、電子ビーム強度を測定するための既存のセンサの１種は、真空チャンバ内部に配置された導体を使用する。真空チャンバは、周囲環境からの隔離をもたらすために使用される。真空ベースのセンサは比較的大きいことがあるので、ターゲット物体の遮蔽を回避するために、直接電子ビーム経路の外側の位置に位置する。遮蔽は、例えば、パッケージング材料の適切な照射（したがって適切な殺菌）を妨げることがある。したがって、これらのセンサは、ビームの周辺からの二次情報、又は二次照射からの情報に基づいて測定値を提供する。
【０００３】
動作時、十分なエネルギーを有する電子ビームからの電子は、真空チャンバのチタン（Ｔｉ）窓などの窓を通過して、導体によって吸収される。吸収された電子は、導体内で電流を発生する。この電流の大きさは、真空チャンバの窓を通過する電子の数の尺度である。この電流は、センサ位置での電子ビームの強度の尺度を提供する。
【０００４】
保護コーティングを有する真空チャンバと、チャンバ内部の信号ワイヤを表す電極とを有する公知の電子ビーム・センサが、公開されている米国特許出願第２００４／０１１９０２４号に記載されている。チャンバ壁は、電極の周りで真空体積を維持するために使用される。真空チャンバは、電子ビーム密度を感知するために、電極と正確に位置合わせされた窓を有する。センサは、二次照射を感知するために、照射される移動物に対して、電子ビーム発生器とは反対側の位置に配置されるように構成される。
【０００５】
同様の電子ビーム・センサが、特許公開ＷＯ２００４／０６１８９０号に記載されている。このセンサの一実施例では、真空チャンバが取り除かれ、電極には絶縁層又は被膜が設けられる。絶縁層は、電子ビームによって生成される静電場及びプラズマ電子からの影響が電極出力に実質的に影響を及ぼすのを回避するために提供される。
【０００６】
米国特許第６６５７２１２号には、電子ビーム管の窓の外側に配置された電流検出ユニットのステンレス鋼導体などの導体に絶縁被膜が提供される電子ビーム照射処理デバイスが記載されている。電流測定ユニットは、検出される電流を測定する電流計を含む。この特許は、セラミック被覆検出器の利点を記載している。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
経路に沿って発生される電子ビームの強度を感知するための検出器が開示される。例示の検出器は、露出導体であって電子ビームの経路内部に該導体を配置するように構成された支持体に取り付けられた露出導体と、露出導体から隔離された第２の導体とを備え、第２の導体が、電圧電位に接続され、プラズマ・シールドを形成するために露出導体を部分的に取り囲み、プラズマ・シールドが窓を有し、窓によって、露出導体が電子ビームに対して露出され、窓は、少なくとも電子ビーム経路の方向に配置される。
【０００８】
経路に沿って発生される電子ビームの強度を感知するための装置が開示される。例示の装置は、電子ビームの電子によって確立される電流を伝導するための手段と、プラズマから導電手段を遮蔽するための手段とを含み、遮蔽手段が、電子ビームの経路に対して導電手段の少なくとも一部分を直接露出するように位置する開いた窓を有する。
【０００９】
経路に沿って発生される電子ビームの強度を感知するための検出器が開示される。例示の検出器が、電子ビームの経路内部に導体を配置するように構成された支持体に取り付けられた露出導体と、露出導体から隔離され、少なくとも電子ビーム経路の方向への前記導体の露出を実質的に制限することによって露出導体に対する二次電子の影響に影響を及ぼすように位置決めされた第２の導体とを含む。
【００１０】
経路に沿って放出される電子ビームでターゲット領域を照射するための方法が開示される。電子出口窓を通り、且つ経路に沿って電子ビームを放出するステップと、電子出口窓から出る電子ビームを検出するステップであって、検出が、露出導体と、露出導体から隔離された第２の導体とを使用して行われ、第２の導体が、少なくとも電子ビーム経路の方向に位置決めされる窓を有するプラズマ・シールドを形成するために露出導体を部分的に取り囲むステップと、さらに、露出導体に対して所望の測定位置で移動ターゲット材料を維持するステップとを含む例示の方法が開示される。
【００１１】
他の特徴及び実施例は、好ましい実施例の以下の詳細な説明を添付図面に関連して読めば当業者に明らかになろう。同様の参照符号が、同様の要素を表すために使用されている。
【実施例】
【００１２】
図１は、経路に沿って放出される電子ビーム内でターゲット領域を照射するための例示システム１００として表される装置を示す。システム１００は、経路に沿って発生される電子ビームの強度を感知するための検出器１０４などの装置を含むことができる。検出器１０４は、電子ビームの電子によって生じる電流を伝導するための露出導体１０５などの手段を含むことができる。例示実施例では、露出導体１０５は、支持体１１２に取り付けられ、支持体１１２は、電子ビーム１０６の経路内部に導体を配置するように構成される。
【００１３】
また、検出器１０４は、プラズマから導電手段を遮蔽するための第２の導体１０７などの手段を含むことができ、遮蔽手段は、電子ビームの経路に導電手段を露出するように位置する窓を有する。第２の導体１０７は、露出導体１０５から絶縁することができ、プラズマ・シールドを形成するために露出導体を部分的に取り囲むように構成することができる。プラズマ・シールドは、例えば窓を含むことができ、その窓によって、露出導体の少なくとも一部分が電子ビームに対して直接露出され、窓は、少なくとも電子ビーム経路の方向に位置決めされる。
【００１４】
例示実施例では、第２の導体１０７は、検出器の接地電位（例えば、例示システム１００の接地電位）など電圧電位に接続され、又は検出器の近傍でプラズマから電子が引き出される速度に影響を及ぼすのに十分な電圧電位に接続される。
【００１５】
本明細書で言及する際、そのような速度は、電子ビーム強度の測定において所望のレベルの一貫性及び精度が特定の期間にわたって得られるまで、第２の導体に印加される電圧を調節することによって実験的に決定することができる。この特定の期間中、例えば、第２の導体をテスト電位に接続することによって、且つ（図１の検出器と同様に構成された、又はその外層が接地電位にある他の適切な構成の）第２の独立した検出器を同時に使用することによって、電子ビーム強度を監視することができる。第２の検出器は、セットアップ段階中に電子ビーム強度を測定するために、特定の期間にわたって電子ビーム経路内に周期的に配置することができる。第２の検出器は、電子ビーム経路内に周期的に挿入されるとき、（電子ビーム経路内部に継続的に維持される）図１の検出器を使用して得られる測定値と比較される測定値を得るために使用することができる。測定の合間に、第２の検出器を電子ビーム経路から取り外すことができ、任意のプラズマ蓄積を放電することができる。図１の検出器の測定の所望の一貫性及び精度を提供する第２の導体に印加される電圧電位が識別されるまで、図１の検出器での電圧電位を、様々なセットアップ段階サイクルにわたって調節することができる。例示実施例では、０〜１０ボルト程度の電圧電位を第２の導体に印加することができる。
【００１６】
図１の実施例では、第２の導体１０７が導体１０５の下に配置され、それにより、第２の導体１０７に直接面さない導体１０５の露出部分によって「窓」が形成される。窓のさらなる例示実施例は、図４に関して後で論じる。第２の導体１０７は、露出導体から隔離され、少なくとも電子ビーム経路の方向への露出導体の露出を実質的に制限することによって露出導体に対する二次電子の影響に影響を及ぼすように配置される。
【００１７】
例示検出器１０４は、図１のシステム１００の他の部分と組み合わせて使用することができる。図１で、システム１００は、経路に沿って電子ビーム１０６を放出するための電子ビーム発生器１０２など電子を放出するための手段を含む。支持体１１４などの手段が、ターゲット領域１０８内でターゲット材料を支持するために提供される。検出器１０４は、ターゲット領域１０８を照射する、経路に沿って電子ビーム発生器によって発生される電子ビーム１０６の強度を感知するために使用することができる。
【００１８】
経路に沿って電子ビーム１０６を放出するための電子ビーム発生器１０２は、真空チャンバ１１０を含む。支持体１１２が、真空チャンバとターゲット領域との間で経路に沿った位置に電子ビーム検出器を保持するために提供される。検出器１０４は、絶縁体１０９によって支持体１１２から絶縁される。電子ビーム検出器１０４は、真空チャンバ１１０とターゲット領域１０８との間で経路に沿った位置に位置する露出導体を有して形成することができ、真空チャンバから出る電子ビーム１０６の強度を検出し、瞬時に測定する。
【００１９】
ターゲット領域１０８の近傍でターゲット材料を支持するために提供される支持体１１４は、例えばパッケージング材料固定デバイス１１６に対応させることができる。例示実施例では、ターゲット材料のための支持体１１４は、パッケージング材料ウェブ走行ローラ又は任意の他の適切なデバイスであってよい。支持体１１４は、電子ビーム検出器１０４の露出導体に対して所望の測定位置でターゲット領域内にターゲット材料を保持するために使用することができる。
【００２０】
所望の測定位置は、例えば、露出導体からの一定の距離の位置であってよい。別法として、露出導体からの制御された且つ再現可能な可変距離である位置であってもよい。したがって、所望の測定位置は、電子ビーム１０６の近傍及び近傍付近でターゲット材料が移動されるときに、複数の状態の１つであってよい。
【００２１】
電子ビーム検出器１０４のための支持体１１２は、電子ビーム発生器とターゲット領域１０８との間で、電子ビーム発生器１０２によって発生される電子ビームの直接経路の内側或いは内部に検出器を配置するように構成することができる。本明細書で言及する際、「直接経路の内側或いは内部」という表現は、電子ビーム出口窓の電子ビーム出力とターゲット領域との間の位置を表し、したがって、限定された領域の電子だけでなく、ビーム１０６の所望の幅に沿った全ての電子が感知される。平行な経路内のビームからの電子は、ターゲット領域１０８内に配置された任意のターゲット物体に衝突する。
【００２２】
例示の図１の実施例に示されるような電子ビーム発生器１０２は、所望の用途のために電子ビーム発生器を駆動するのに十分な電圧を提供するのに適した高電圧電源１１８を含む。また、電子ビーム発生器は、電子ビーム発生器の電子放出フィラメント１２２に適した出力電圧を有する高電圧電源１１８の高電圧を基準とするフィラメント電源１２０を含む。さらに、高電圧電源は、グリッド制御機構１１９を含む。
【００２３】
フィラメント１２２は、真空チャンバ１１０内部の反射器内に収容することができる。例示実施例では、真空チャンバ１１０は気密封止することができる。動作時、フィラメント１２２からの電子（ｅ−）は例えば電子ビーム１０６に沿った経路のような、ターゲット領域１０８に向かう方向に、電子ビーム経路に沿って放出される。
【００２４】
例示の図１の実施例では、検出器１０４は、電子ビーム発生器１０２から独立したものとして示されている。フィラメント１２２によって発生される電子ビーム１０６は、電子ビーム発生器の電子出口窓１２４を通過することができる。
【００２５】
電子ビーム検出器１０４に達する電子を検出及び測定することができる。例えば、電子ビーム強度の尺度として電子ビーム検出器１０４の露出導体内の電流を測定するために、電流計１２６を提供することができる。電流計からの出力は、制御装置１２８に供給することができ、制御装置１２８は、電子ビーム検出器の出力に応じて電子ビームの強度を調節するための手段として働くことができる。例えば、電子ビーム強度は、制御装置１２８からのフィードバックを使用して設定値に調整することができる。例示実施例では、電子ビームは、例えば、望みに応じて１００ｋｅＶ未満、或いはそれよりも小さい又はそれよりも大きいエネルギー（例えば６０〜８０ｋｅＶ）で放出することができる。
【００２６】
電流計１２６は、電子ビームの強度を直接又は間接的に測定するのに適した任意のデバイスであってよい。例えば、電流計は、抵抗と組み合わせた電圧計、又はアンペア計、或いは任意の他の適切なデバイスであってよい。
【００２７】
例示の電子ビーム検出器１０４は露出導体を含み、露出導体は、例えば裸のワイヤ・プローブとして形成することができる。例示実施例では、検出器１０４の露出導体は、銅又はステンレス鋼ワイヤ、或いは任意の他の適切な導体であってよい。環境からワイヤを保護するために、ワイヤは、導電コーティングで被覆することができる。例えば、外側導電コーティングは、金又はダイヤモンドなど不活性導電材料であってよい。
【００２８】
導体は、電子ビームを受けるとき、電子を捕捉することができ、電子は、電子ビーム強度の瞬時尺度を表す電流として記録することができる。導体は、任意の幾何形状に適合するように比較的小さな寸法で構成することができる。
【００２９】
図１のフィラメント１２２から放出された電子がターゲット領域に向かって進むとき、電子は、この経路に沿って空気分子と衝突する。放出された電子は、この経路に沿ってガスをイオン化して、それによりイオン及び電子を含むプラズマを生成するのに十分なエネルギーを有することができる。プラズマ電子は、二次電子又は熱電子であり、電子ビームからの電子に比べて低いエネルギーを有する。プラズマ電子は、ランダムなベクトル速度を有し、ある距離のみを進むことができ、その距離の長さは、ビーム電子のための平均自由経路よりも小さい。
【００３０】
例示実施例では、検出器は、線量マッピング・ユニットとして形成することができる。例えば、図２は、電子ビーム強度の二次元測定を提供することができる例示実施例を示す。ここで、検出器の例示アレイがグリッドとして形成されて、電子ビーム経路の断面の二次元内（すなわち、電子ビーム経路を横切る平面内）での複数の位置のそれぞれでの電子ビームの強度を検出する。
【００３１】
図２の検出器３００では、検出器３０２のアレイは、電子出口窓３０６に取り付けることができるグリッド配置で提供することができる。したがって、検出器３００は、検出器のメッシュ、又は線量マッピング・ユニットとみなすことができる。各導体からの情報（例えば、信号振幅、信号差／比、導体位置など）を、処理装置３０４によって放出強度プロットを生成するために使用することができる。さらに、グリッド配置は、出口窓３０６のための保護として働くことができる。
【００３２】
さらに、例示の図２の実施例では、検出器３０２は、互いにある角度で、且つ／又はターゲット領域内のターゲット材料の所望の走行方向に対してある角度で、且つ電子ビーム経路を横切る平面内に配置することができる。そのような構成は、グリッドの下を通るターゲット材料の遮蔽を最小限にすることができる。
【００３３】
例えば、パッケージング材料などのターゲット物体が、例えば図２の図の下部から図の上部に進む場合、パッケージング材料の全ての部分が、材料が通るときに電子ビームによって均等に照射される。角度付きの検出器は、その二次元断面にわたって複数の位置で電子ビームを感知し、それにより、殺菌プロセスに影響を及ぼすことなく、電子ビーム強度の正確なプロットを提供する。しかし、例示実施例（図示せず）では、角度が０又は９０度であってもよく、すなわち検出器を電子出口窓に対して直角に位置決めすることもできることを理解すべきである。
【００３４】
図３Ａ及び３Ｂは、出口窓３０８及び３１０がそれぞれハニカム支持体を有する構造として形成される例示実施例を示す。出口窓は、ハニカム構造上に支持された箔を使用して形成することができる。ハニカム構造の穴は、電子ビームが、図３Ａでの検出器１０４ａに向かって真空チャンバから進むことを可能にする。図３Ｂで、複数の検出器１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ、及び１０４ｅは、対称な配置で提供される。当然、任意の数のそのような検出器を使用することができる。これらの実施例における検出器は、窓保護としても働くことができる。
【００３５】
図４Ａ〜４Ｋは、例示検出器のさらなる追加の実施例を示す。これらの検出器は、図１の検出器１０４として例示実施例と同様に使用することができる。
【００３６】
図４Ａに、電子ビーム内の電子の瞬時強度を検出するために使用される露出導体４０４を備える検出器が示される。検出器１０４の第２の導体４０２は、絶縁層４０６によって露出導体４０４から隔離される外側層として形成される。第２の導体４０２は、図１の実施例の第２の導体１０７に関して論じたように、接地電位又は任意の他の所望の電位などの電圧電位に接続される。
【００３７】
第２の導体４０２及び絶縁層４０６は、導体４０４を部分的にのみ取り囲み、それにより導体４０４は、所望の遮蔽／露出角度で窓４０８を介して露出される。本明細書で説明される例示実施例では、露出角度は、電子ビーム１０６（例えば、電子ビーム窓１２４を通して放出されるビーム）に直接露出される導体４０４の部分を表す角度である。
【００３８】
図４Ａで、導体４０４の露出部分は約６０度であり、したがって遮蔽／露出角度は３００度となる。当然、１８０度、或いはそれよりも小さい又は大きい角度を含めた、しかしそれに限定されない任意の適切な遮蔽／露出角度を使用することもできる。
【００３９】
図４Ａの実施例では、ターゲット材料が導体から一定の距離に位置決めされているとき、プラズマは、導体、及び電子ビーム強度の測定に実質的に影響を及ぼさない。プラズマは、ターゲット材料に実質的に引き付けられ、導体４０４によって捕捉されない。
【００４０】
図４Ａ〜４Ｋは、例えばターゲット材料に対する検出器の距離が変動する場合に使用することができる検出器の実施例を示す。また、これらの検出器は、例えば、一定の距離に関して、又は制御されて変動する距離に関して使用することもできる。
【００４１】
図４Ｂは、露出導体４０４と、接地などの電圧電位に維持される第２の導体４０２とを備える代替実施例を示す。第２の導体は、Ｕ形断面で、且つ図示されるように１８０度の遮蔽／露出角度で形成される。第２の導体４０２は、露出導体４０４の近くでのプラズマ電子の量の変化が第２の導体４０２によって引き受けられるように設けられる。
【００４２】
第２の導体４０２は、電流測定に対するプラズマの影響を最小限にするために使用することができ、導体４０４に対する遮蔽を形成し、導体４０４が、周囲のプラズマ電子によって実質的に影響を及ぼされるのを防止する。プラズマ電子は、接地された導体４０２によって引き付けられる。図４Ｂに示される実施例では、導体４０４と接地導体４０２との間の空気が、絶縁として働く。円柱形導体４０４を使用することの代替構成は、当業者に明らかである。例えば、円柱形ではなく、正方形導体を形成することができる。
【００４３】
図４Ｃで、接地導体４０２は、１８０度の遮蔽／露出角度で、より方形の構成で形成される。
【００４４】
図４Ｄ〜４Ｊは、図４Ａと同様に、露出導体４０４と接地導体４０２との間に絶縁として絶縁材料を含む。図４Ｄ〜４Ｊは、検出器１０４の代替構成を示し、ここでは、例示の目的で、遮蔽／露出角度は１８０度である。
【００４５】
図４Ｄでは、露出導体４０４及び接地導体４０２に関して、より方形の断面が使用され、絶縁材料４０６が２つの導体間に提供される。
【００４６】
図４Ｅは、間に絶縁部材４０６を有する、長方形断面を有する露出導体４０４と、接地基板４０２として形成される第２の導体とを備える検出器を示す。
【００４７】
図４Ｆは、基板４０２が、絶縁層４０６及び露出導体４０４の形状に適合するように形成された同様の構成を示す。
【００４８】
図４Ｇでは、図４Ｆの構成が、円柱形露出導体４０２と共に使用される。図４Ｇでは、第２の導体４０２が、電子ビーム発生器に面する絶縁層４０６の上面を取り囲むことに留意されたい。
【００４９】
図４Ｈでは、円柱形状にされた露出導体と、接地導体とが使用され、第２の導体４０２は、電子ビーム発生器に面する方向で開口として形成された窓４０８を有する。
【００５０】
図４Ｉには、別の実施例が示され、ここでは、検出器は、間に絶縁層４０６を有する露出導体４０４と第２の導体４０２とを備えるＵ形断面を有するサンドイッチとして形成される。
【００５１】
図４Ｊには、図Ｉのものといくぶん類似した実施例が示され、絶縁層４０６がＵ形断面を有する。第２の導体４０２は、２つの部分に分割され、それぞれの部分が１つのＵ形脚端部に設けられる。露出導体４０４は、Ｕ形絶縁層の内側に設けられ、第２の導体４０２から隔離される。
【００５２】
したがって、これらの構成では、導体４０４の少なくとも一部が、電子ビーム発生器からの電子ビームに対して直接露出される。当然、露出導体、第２の導体、及び絶縁層に関して他の構成及び形状、並びに材料の選択を使用することもできることを当業者は理解するであろう。例えば、露出導体は、基板の導電面として形成することができる。同様に、第２の導体を、基板の導電面として形成することもできる。基板は、両方の導体がそこに形成される絶縁層又は部材であってよい。
【００５３】
図４Ｋは、Ｈ形構成の絶縁層４０６として形成された絶縁体内部に露出導体４０４が設けられる代替実施例を示す。第２の導体４０２は、露出導体４０４から隔離され、且つ例えば電子出口窓１０４から放出される電子ビーム１０６に対して直接的には露出されないように、Ｈ形絶縁部材４０６の一部分内に設けられる。導体４０２、４０４は、裸のワイヤとして形成することができる。
【００５４】
露出導体４０４及び第２の導体４０２はそれぞれ、出力Ａ１及びＡ２をそれぞれ生成する電流計４１２及び４１４などの測定デバイスに接続することができる。電流計４１２及び４１４からの出力は、図１の制御装置１２８に供給することができる。電子ビーム強度は、尺度Ａ１−Ａ２として求めることができ、ここで、Ａ１は、電子とプラズマとの両方に比例する電流尺度であり、Ａ２は、プラズマのみの尺度である。これらの測定はまた、電子ビーム強度を求めるために使用することもできる。
【００５５】
図５に、図４Ａのものといくぶん類似した実施例が示される。露出導体５０４が提供され、これは、好ましくは金属、例えばアルミニウムから形成される。前記導体５０４は、酸化物、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなる絶縁層５０６によって部分的に覆われる。絶縁層は、別法として、例えばポリマーなど別の絶縁材料から形成されることもできる。第２の導体５０２が、絶縁層５０６の外側に形成される。前記第２の導体５０２は、好ましくは金（Ａｕ）からなる。第２の導体５０２及び絶縁層５０６は、ターゲット領域内で導体５０４を部分的にのみ取り囲み、それにより導体５０４は窓５０８を介して露出される。しかし、窓５０８は、検出器の長さ全体に沿っては延在せず、ターゲット領域内で、すなわち電子ビーム経路内でのみ延在する。検出器の端部で、アルミニウム・ワイヤが露出されて、検出器のためのコネクタとして働く。この実施例による検出器は、例えば陽極処理プロセスを使用してアルミニウム・ワイヤを酸化アルミニウムの厚い層によって覆うことによって製造することができる。金層が、例えばプラズマ蒸着技法を使用して堆積される。その後、窓５０８が研削されて、ワイヤ５０４を露出する。
【００５６】
図５に記載される実施例は、別法として、セラミック管、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）製の管からなる絶縁層５０６を備えることができる。露出導体５０４は、場合によっては金の薄いコーティングを有するステンレス鋼ワイヤであってよい。ワイヤの直径は、好ましくは管の内径よりもわずかに小さく、それによりワイヤは、検出器の製造中に管内に押し入れることができる。このようにすると、検出器は、熱膨張の影響を受けなくなる。管は、金層５０２の形態での第２の導体によりその外面を被覆される。その後、窓５０８が研削されて、ワイヤ５０４を露出する。窓は、長方形、楕円形など任意の形状を有していてよい。
【００５７】
本発明は、その精神又は本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で具現化することもできることを当業者は理解するであろう。したがって、本明細書で開示した実施例は、全ての面で例示的なものとみなされ、限定されるものとはみなされない。本発明の範囲は、前述の説明ではなく、添付の特許請求の範囲によって示されており、その意味及び範囲及び等価範囲内に入る全ての変更が、本発明により網羅されるものと意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】例示実施例による、電子ビームでターゲット領域を照射するための例示システムを示す図である。
【図２】複数検出器構成の例示実施例を示す図である。
【図３Ａ】複数検出器構成の例示実施例を示す図である。
【図３Ｂ】複数検出器構成の例示実施例を示す図である。
【図４Ａ】電子ビーム検出器の代替実施例を示す図である。
【図４Ｂ】電子ビーム検出器の代替実施例を示す図である。
【図４Ｃ】電子ビーム検出器の代替実施例を示す図である。
【図４Ｄ】電子ビーム検出器の代替実施例を示す図である。
【図４Ｅ】電子ビーム検出器の代替実施例を示す図である。
【図４Ｆ】電子ビーム検出器の代替実施例を示す図である。
【図４Ｇ】電子ビーム検出器の代替実施例を示す図である。
【図４Ｈ】電子ビーム検出器の代替実施例を示す図である。
【図４Ｉ】電子ビーム検出器の代替実施例を示す図である。
【図４Ｊ】電子ビーム検出器の代替実施例を示す図である。
【図４Ｋ】電子ビーム検出器の代替実施例を示す図である。
【図５】電子ビーム検出器の代替実施例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図４Ｉ】
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【図４Ｊ】
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【図４Ｋ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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