(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集束させた電子ビームを走査しながら被照射面に照射する電子ビーム照射装置であって、
前記電子ビームの焦点位置を調整する集束手段と、
前記電子ビームを偏向することによって該電子ビームを走査する偏向手段と、
前記偏向手段によって偏向された前記電子ビームの偏向角又は走査位置に応じて予め設定された前記集束手段の制御パターンに従って電子ビームの焦点位置を制御する動的焦点制御手段と、
前記電子ビームを前記被照射面上で走査させた時に発生する蛍光又は燐光の画像を前記電子ビームの走査に同期して撮影する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮影された蛍光又は燐光の画像から前記電子ビームの各走査位置における蛍光又は燐光の発光輝度分布を抽出する発光輝度分布抽出手段と、
前記発光輝度分布抽出手段によって抽出された蛍光又は燐光の発光輝度分布に基づいて前記電子ビームの焦点位置のずれを評価する焦点ずれ評価手段と、を備え、
前記焦点ずれ評価手段は、前記蛍光又は燐光の発光輝度分布から複数の発光輝度レベルに対応した複数の前記蛍光又は燐光の発光幅を算出する発光幅算出手段と、前記発光幅算出手段によって算出された前記複数の前記蛍光又は燐光の発光幅に基づいて指標を算出する指標算出手段と、を備え、前記指標を予め設定された基準値と比較することによって前記電子ビームの焦点位置のずれを評価し、
前記動的焦点制御手段は、前記焦点ずれ評価手段の評価結果に基づいて前記制御パターンを修正し、
前記発光幅算出手段における前記複数の発光輝度レベルは、前記蛍光又は燐光の発光輝度分布のピークレベルに対する割合で設定され、
前記発光幅算出手段は、前記蛍光又は燐光の発光輝度分布のピークレベルのＲ１％（０＜Ｒ１＜１００）として前記蛍光又は燐光の発光輝度分布から発光幅Ｗ１を算出し、前記蛍光又は燐光の発光輝度分布のピークレベルのＲ２％（０＜Ｒ２＜１００、且つ、Ｒ２＜Ｒ１）として前記蛍光又は燐光の発光輝度分布から発光幅Ｗ２を算出し、前記指標算出手段は、以下に示す数式（１）によって値Ｐを指標として算出することを特徴とする電子ビーム照射装置。
【数１】
0006398961.tif 000005
【請求項２】
集束させた電子ビームを走査しながら被照射面に照射する電子ビーム照射装置であって、
前記電子ビームの焦点位置を調整する集束手段と、
前記電子ビームを偏向することによって該電子ビームを走査する偏向手段と、
前記偏向手段によって偏向された前記電子ビームの偏向角又は走査位置に応じて予め設定された前記集束手段の制御パターンに従って電子ビームの焦点位置を制御する動的焦点制御手段と、
前記電子ビームを前記被照射面上で走査させた時に発生する蛍光又は燐光の画像を前記電子ビームの走査に同期して撮影する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮影された蛍光又は燐光の画像から前記電子ビームの各走査位置における蛍光又は燐光の発光輝度分布を抽出する発光輝度分布抽出手段と、
前記発光輝度分布抽出手段によって抽出された蛍光又は燐光の発光輝度分布に基づいて前記電子ビームの焦点位置のずれを評価する焦点ずれ評価手段と、を備え、
前記焦点ずれ評価手段は、前記蛍光又は燐光の発光輝度分布から複数の発光輝度レベルに対応した複数の前記蛍光又は燐光の発光幅を算出する発光幅算出手段と、前記発光幅算出手段によって算出された前記複数の前記蛍光又は燐光の発光幅に基づいて指標を算出する指標算出手段と、を備え、前記指標を予め設定された基準値と比較することによって前記電子ビームの焦点位置のずれを評価し、
前記動的焦点制御手段は、前記焦点ずれ評価手段の評価結果に基づいて前記制御パターンを修正し、
前記基準値は、前記電子ビームの照射位置毎に複数設定されていることを特徴とする電子ビーム照射装置。
【請求項３】
前記発光幅算出手段における前記複数の発光輝度レベルは、前記蛍光又は燐光の発光輝度分布のピークレベルに対する割合で設定されることを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム照射装置。
【請求項４】
前記発光幅算出手段は、前記蛍光又は燐光の発光輝度分布のピークレベルのＲ１％（０＜Ｒ１＜１００）として前記蛍光又は燐光の発光輝度分布から発光幅Ｗ１を算出し、前記蛍光又は燐光の発光輝度分布のピークレベルのＲ２％（０＜Ｒ２＜１００、且つ、Ｒ２＜Ｒ１）として前記蛍光又は燐光の発光輝度分布から発光幅Ｗ２を算出し、前記指標算出手段は、以下に示す数式（１）によって値Ｐを指標として算出することを特徴とする請求項３に記載の電子ビーム照射装置。
【数２】
0006398961.tif 000006
【請求項５】
前記発光幅算出手段は、前記電子ビームの走査方向と直交する方向の蛍光又は燐光の発光幅を算出することを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか１項に記載の電子ビーム照射装置。
【請求項６】
前記被照射面は、表層又は透明被膜直下にフォルステライト被膜を有する鋼板の表面であることを特徴とする請求項１〜５のうち、いずれか１項に記載の電子ビーム照射装置。
【請求項７】
集束させた電子ビームを走査しながら被照射面に照射する電子ビーム照射方法であって、
集束手段を利用して前記電子ビームの焦点位置を調整する集束ステップと、
偏向手段を利用して前記電子ビームを偏向することによって該電子ビームを走査する偏向ステップと、
前記偏向ステップにおいて偏向された前記電子ビームの偏向角又は走査位置に応じて予め設定された前記集束手段の制御パターンに従って電子ビームの焦点位置を制御する動的焦点制御ステップと、
前記電子ビームを前記被照射面上で走査させた時に発生する蛍光又は燐光の画像を前記電子ビームの走査に同期して撮影する撮影ステップと、
前記撮影ステップにおいて撮影された蛍光又は燐光の画像から前記電子ビームの各走査位置における蛍光又は燐光の発光輝度分布を抽出する発光輝度分布抽出ステップと、
前記発光輝度分布抽出ステップにおいて抽出された蛍光又は燐光の発光輝度分布に基づいて前記電子ビームの焦点位置のずれを評価する焦点ずれ評価ステップと、を含み、
前記焦点ずれ評価ステップは、前記蛍光又は燐光の発光輝度分布から複数の発光輝度レベルに対応した複数の前記蛍光又は燐光の発光幅を算出する発光幅算出ステップと、前記発光幅算出ステップにおいて算出された前記複数の前記蛍光又は燐光の発光幅に基づいて指標を算出する指標算出ステップと、を含み、前記指標を予め設定された基準値と比較することによって前記電子ビームの焦点位置のずれを評価し、
前記動的焦点制御ステップは、前記焦点ずれ評価ステップにおける評価結果に基づいて前記制御パターンを修正するステップを含み、
前記発光幅算出ステップにおける前記複数の発光輝度レベルは、前記蛍光又は燐光の発光輝度分布のピークレベルに対する割合で設定され、
前記発光幅算出ステップは、前記蛍光又は燐光の発光輝度分布のピークレベルのＲ１％（０＜Ｒ１＜１００）として前記蛍光又は燐光の発光輝度分布から発光幅Ｗ１を算出し、前記蛍光又は燐光の発光輝度分布のピークレベルのＲ２％（０＜Ｒ２＜１００、且つ、Ｒ２＜Ｒ１）として前記蛍光又は燐光の発光輝度分布から発光幅Ｗ２を算出するステップを含み、前記指標算出ステップは、以下に示す数式（１）によって値Ｐを指標として算出するステップを含むことを特徴とする電子ビーム照射方法。
【数３】
0006398961.tif 000007
【請求項８】
集束させた電子ビームを走査しながら被照射面に照射する電子ビーム照射方法であって、
集束手段を利用して前記電子ビームの焦点位置を調整する集束ステップと、
偏向手段を利用して前記電子ビームを偏向することによって該電子ビームを走査する偏向ステップと、
前記偏向ステップにおいて偏向された前記電子ビームの偏向角又は走査位置に応じて予め設定された前記集束手段の制御パターンに従って電子ビームの焦点位置を制御する動的焦点制御ステップと、
前記電子ビームを前記被照射面上で走査させた時に発生する蛍光又は燐光の画像を前記電子ビームの走査に同期して撮影する撮影ステップと、
前記撮影ステップにおいて撮影された蛍光又は燐光の画像から前記電子ビームの各走査位置における蛍光又は燐光の発光輝度分布を抽出する発光輝度分布抽出ステップと、
前記発光輝度分布抽出ステップにおいて抽出された蛍光又は燐光の発光輝度分布に基づいて前記電子ビームの焦点位置のずれを評価する焦点ずれ評価ステップと、を含み、
前記焦点ずれ評価ステップは、前記蛍光又は燐光の発光輝度分布から複数の発光輝度レベルに対応した複数の前記蛍光又は燐光の発光幅を算出する発光幅算出ステップと、前記発光幅算出ステップにおいて算出された前記複数の前記蛍光又は燐光の発光幅に基づいて指標を算出する指標算出ステップと、を含み、前記指標を予め設定された基準値と比較することによって前記電子ビームの焦点位置のずれを評価し、
前記動的焦点制御ステップは、前記焦点ずれ評価ステップにおける評価結果に基づいて前記制御パターンを修正するステップを含み、
前記基準値は、前記電子ビームの照射位置毎に複数設定されていることを特徴とする電子ビーム照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集束させた電子ビームを走査しながら被照射面に照射する電子ビーム照射装置及び電子ビーム照射方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子ビーム照射は、高密度エネルギー源として、微細な切断や溶接等の材料加工及び加熱による表面改質等の処理に適用されている。他の高密度エネルギー源としては、レーザー照射やプラズマ照射がある。しかしながら、電子ビーム照射には、高真空雰囲気を必要とするデメリットがあるものの、照射面積が小さく、しかも処理対象物の厚み方向へ深く電子ビームを進入させることができる、電子ビームの制御には電磁場が使われるので電子ビームの走査や揺動が容易で高速化が可能である、熱効率がよい等の多数のメリットがある。
【０００３】
一般に、電子ビーム照射を行うための電子ビーム照射装置は、電子を放出するフィラメント、フィラメントから放出された電子を制御するグリッド、及びフィラメントから放出された電子を加速するための陽極を有する電子銃と、電磁レンズ（集束コイル）と、偏向コイルと、を備えている。この電子ビーム照射装置では、電子銃から射出された電子ビームは、電磁レンズによって被照射面上に集束されると共に、偏向コイルによって電子ビームの進行方向を変化させることにより所定方向へ走査される。
【０００４】
このような電子ビーム照射装置では、電磁レンズに印加される制御電流値が一定である場合、偏向方向に応じて電子銃から電子ビームの照射位置までの距離が変化するために、被照射面上における電子ビーム強度（エネルギー密度）を均一にすることができなくなる。例えば電子銃の直下の被照射面位置で電子ビームの焦点が合うように電子ビームの焦点距離が調整されている場合には、電子ビーム強度は、走査方向の中央部で強くなり、走査方向の両端部で弱くなる。
【０００５】
このような背景から、特許文献１には、電子ビームの照射位置が変化しても常に同等の電子ビーム強度となるように、電子ビームの焦点距離を適宜修正しながら鋼板の板幅方向にわたる電子ビーム照射を行う技術（ダイナミックフォーカシング技術）が記載されている。また、特許文献１記載の技術の改良として、特許文献２には、電子銃の直下における基板の電子ビーム照射域を起点にして、その両側域へそれぞれ個別制御によって焦点距離を修正しつつ電子ビームを走査する技術が記載されている。
【０００６】
一方、特許文献３には、電子ビームを被照射面の所定領域にわたって走査させる以前の初期状態において、電子ビームの焦点距離及びアライメント（光軸）が正常であることが必須であるとして、被照射面における電子ビームの焦点距離及び光軸を調整する装置として、被照射面におけるビームスポットを撮影するカメラと、撮影されたビームスポットの画像を処理する画像処理装置と、画像処理装置からのデータに応じて電子ビームの焦点距離及び初期偏向量を制御する装置が記載されている。
【０００７】
また、特許文献４には、電子ビーム照射による励起によって電子ビームの照射部から発光を生じさせ、電子ビームの照射部からの発光を光学的に検出し、電子ビームの照射位置、電子ビームの焦点距離、電子ビーム照射スポット径、及び電子ビーム照射エネルギーのうちの１つ以上の情報を取得し、取得した情報に基づいて電子ビームの照射状態を制御する技術が記載されている。
【０００８】
このように電子ビームの照射方法及び初期状態の調整に関して改良が進められ、電子ビームの走査領域全体で電子ビーム強度の均一さは向上している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平２−１１８０２２号公報
【特許文献２】特開平４−３９８５２号公報
【特許文献３】特開平６−２０３７７７号公報
【特許文献４】特開２００２−２２２７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一般に、生産性向上のために、電子ビームの走査範囲を広げ、走査速度を高速にしようとするほど、電磁レンズや偏向コイルの応答遅れが無視できなくなる。すなわち、上述のダイナミックフォーカシング技術において、電磁レンズや偏向コイルに印加する制御電流が想定している焦点距離や走査位置に対して、実際の焦点距離や走査位置が時間的に遅れたものになる。
【００１１】
このとき、特許文献１記載の技術のように、走査方向における電磁レンズの制御電流のパターンを電子銃の直下位置を中心とした対称なパターンとしても、電磁レンズの応答遅れのため実際には電子銃の直下位置を中心とした対称なパターンにはならない。また、特許文献２記載の技術のように電子銃の直下位置を基点として基点の両側で制御電流のパターンを別々のものにしたとしても、応答遅れのために電子ビーム強度の不均一さは修正できない。また、特許文献３記載の技術のように、電子ビームの初期状態を制御しても電磁レンズや偏向コイルの応答遅れには対応できない。
【００１２】
従って、電子ビームの走査領域全体で電子ビーム強度を均一にするためには、電磁レンズや偏向コイルの応答遅れを考慮した電磁レンズの制御電流のパターンを設定する必要がある。
【００１３】
電磁レンズの制御電流のパターンを設定する上で困難である点は、電子ビームの照射状態が不可視である点である。つまり、電子ビームの照射状態を何らかの手段で間接的に観測、確認しなければならない。電子ビームの照射状態を観測する手段としては、電子ビームの照射位置にスリット又は金属ワイヤを設置し、スリットを通過した又は金属ワイヤに当たった電流波形を測定する方法（ビームプロファイラ技術）が知られている。
【００１４】
スリット又は金属ワイヤは電子ビームの走査方向に対して直交する向きに設置されるので、その測定結果はスリット又は金属ワイヤの向きに積分された結果となる。そのため、電子ビームの照射径を知るためには測定した電流波形から電子ビームの電流分布を推定する必要がある。さらに、電子ビームが楕円形状である場合には、スリット又は金属ワイヤの向きを変えて（電子ビームの走査方向も変えて）測定する必要がある。また、電子ビーム照射の均一性を確認するためには走査範囲の複数点にスリット又は金属ワイヤを設置するか移動させて測定する必要もある。
【００１５】
また、処理対象物の処理状態から電子ビームの焦点距離や強度の均一性を確認する方法も考えられる。しかしながら、この場合、調整毎に処理対象物のサンプルを採取する必要があり、効率が悪い。これに対して、特許文献４記載の技術のように、照射部の励起による発光から電子ビームの照射状態の情報を得る方法は容易に確認可能であり、効率もよいと考えられる。しかしながら、特許文献４記載のナイフエッジ法の具体例は電子ビームの焦点位置のずれの評価には適用できない。
【００１６】
すなわち、特許文献４記載のナイフエッジ法は、電子ビームの最集束位置に光学系の焦点が合うように調整されていることを前提として、照射部の位置変動による電子ビームの焦点位置からのずれを光学系の焦点位置からのずれより間接的に検出する方法であると考えられる。これに対して、本発明の発明者らが問題としているのは、電磁レンズで調整される電子ビーム自体の焦点位置（高さ）の変化であり、照射部の位置変動に伴う電子ビームの焦点位置の変化ではない。
【００１７】
また、特許文献４には、光検出部として２次元のＣＣＤ素子等による構成が言及されているものの、ナイフエッジ法を除いてどのようにして電子ビームの照射状態についての情報を得るのか、具体例は記載されていない。
【００１８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、電子ビームの焦点位置のずれを効率良く評価、制御することによって走査領域全体で均一な強度で電子ビームを照射可能な電子ビーム照射装置及び電子ビーム照射方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係る電子ビーム照射装置は、集束させた電子ビームを走査しながら被照射面に照射する電子ビーム照射装置であって、前記電子ビームの焦点位置を調整する集束手段と、前記電子ビームを偏向することによって該電子ビームを走査する偏向手段と、前記偏向手段によって偏向された前記電子ビームの偏向角又は走査位置に応じて予め設定された前記集束手段の制御パターンに従って電子ビームの焦点位置を制御する動的焦点制御手段と、前記電子ビームを前記被照射面上で走査させた時に発生する蛍光又は燐光の画像を前記電子ビームの走査に同期して撮影する撮像手段と、前記撮像手段によって撮影された蛍光又は燐光の画像から前記電子ビームの各走査位置における蛍光又は燐光の発光輝度分布を抽出する発光輝度分布抽出手段と、前記発光輝度分布抽出手段によって抽出された蛍光又は燐光の発光輝度分布に基づいて前記電子ビームの焦点位置のずれを評価する焦点ずれ評価手段と、を備え、前記焦点ずれ評価手段は、前記蛍光又は燐光の発光輝度分布から複数の発光輝度レベルに対応した複数の前記蛍光又は燐光の発光幅を算出する発光幅算出手段と、前記発光幅算出手段によって算出された前記複数の前記蛍光又は燐光の発光幅に基づいて指標を算出する指標算出手段と、を備え、前記指標を予め設定された基準値と比較することによって前記電子ビームの焦点位置のずれを評価し、前記動的焦点制御手段は、前記焦点ずれ評価手段の評価結果に基づいて前記制御パターンを修正することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る電子ビーム照射装置は、上記発明において、前記発光幅算出手段における前記複数の発光輝度レベルは、前記蛍光又は燐光の発光輝度分布のピークレベルに対する割合で設定されることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る電子ビーム照射装置は、上記発明において、前記発光幅算出手段は、前記蛍光又は燐光の発光輝度分布のピークレベルのＲ１％（０＜Ｒ１＜１００）として前記蛍光又は燐光の発光輝度分布から発光幅Ｗ１を算出し、前記蛍光又は燐光の発光輝度分布のピークレベルのＲ２％（０＜Ｒ２＜１００、且つ、Ｒ２＜Ｒ１）として前記蛍光又は燐光の発光輝度分布から発光幅Ｗ２を算出し、前記指標算出手段は、以下に示す数式（１）によって値Ｐを指標として算出することを特徴とする。
【００２２】
【数１】
0006398961.tif 000002
【００２３】
本発明に係る電子ビーム照射装置は、上記発明において、前記発光幅算出手段は、前記電子ビームの走査方向と直交する方向の蛍光又は燐光の発光幅を算出することを特徴とする。
【００２４】
本発明に係る電子ビーム照射装置は、上記発明において、前記基準値は、前記電子ビームの照射位置毎に複数設定されていることを特徴とする。
【００２５】
本発明に係る電子ビーム照射装置は、上記発明において、前記被照射面は、表層又は透明被膜直下にフォルステライト被膜を有する鋼板の表面であることを特徴とする。
【００２６】
本発明に係る電子ビーム照射方法は、集束させた電子ビームを走査しながら被照射面に照射する電子ビーム照射方法であって、集束手段を利用して前記電子ビームの焦点位置を調整する集束ステップと、偏向手段を利用して前記電子ビームを偏向することによって該電子ビームを走査する偏向ステップと、前記偏向ステップにおいて偏向された前記電子ビームの偏向角又は走査位置に応じて予め設定された前記集束手段の制御パターンに従って電子ビームの焦点位置を制御する動的焦点制御ステップと、前記電子ビームを前記被照射面上で走査させた時に発生する蛍光又は燐光の画像を前記電子ビームの走査に同期して撮影する撮影ステップと、前記撮影ステップにおいて撮影された蛍光又は燐光の画像から前記電子ビームの各走査位置における蛍光又は燐光の発光輝度分布を抽出する発光輝度分布抽出ステップと、前記発光輝度分布抽出ステップにおいて抽出された蛍光又は燐光の発光輝度分布に基づいて前記電子ビームの焦点位置のずれを評価する焦点ずれ評価ステップと、を含み、前記焦点ずれ評価ステップは、前記蛍光又は燐光の発光輝度分布から複数の発光輝度レベルに対応した複数の前記蛍光又は燐光の発光幅を算出する発光幅算出ステップと、前記発光幅算出ステップにおいて算出された前記複数の前記蛍光又は燐光の発光幅に基づいて指標を算出する指標算出ステップと、を含み、前記指標を予め設定された基準値と比較することによって前記電子ビームの焦点位置のずれを評価し、前記動的焦点制御ステップは、前記焦点ずれ評価ステップにおける評価結果に基づいて前記制御パターンを修正するステップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る電子ビーム照射装置及び電子ビーム照射方法によれば、電子ビームの焦点位置のずれを効率良く評価、制御することによって走査領域全体で均一な強度で電子ビームを照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明の第１〜第３の実施形態である電子ビーム照射装置の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態である焦点調整処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】図３は、表層又は透明被膜直下にフォルステライト被膜を有する鋼板の表面を被照射面として電子ビームを照射した際に得られた蛍光画像の一例を示す図である。
【図４】図４は、図３に示す区間Ｘ６について計算された発光輝度分布Ｌ（Ｙ）を示す図である。
【図５】図５は、図３に示す区間Ｘ１〜Ｘ１１について発光幅Ｗ（Ｘｉ）を算出した結果を示す図である。
【図６】図６は、制御パターンを修正した後に得られた蛍光画像の一例を示す図である。
【図７】図７は、図６に示す蛍光画像について発光幅Ｗ（Ｘｉ）を算出した結果を示す図である。
【図８】図８は、ドット状の電子ビームの照射間隔を十分に大きく設定した場合に得られる蛍光画像の一例を示す図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施形態におけるステップＳ２及びステップＳ３の処理の内容を説明するための図である。
【図１０】図１０は、図８に示す蛍光画像を含む同条件の電子ビーム照射を行って撮影した蛍光画像２５例について発光幅Ｗｘ，Ｗｙ及びアスペクト比Ｗｙ／Ｗｘの平均値を算出した結果を示す図である。
【図１１】図１１は、制御パターンを修正した後に得られた蛍光画像の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、図１１に示す蛍光画像を含む同条件の電子ビーム照射を行って撮影した蛍光画像２５例について発光幅Ｗｘ，Ｗｙ及びアスペクト比Ｗｙ／Ｗｘの平均値を算出した結果を示す図である。
【図１３】図１３は、スティグメータを備える電子ビーム照射装置の構成を示す模式図である。
【図１４】図１４は、本発明の第３の実施形態である焦点調整処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、図３に示す区間Ｘ６について計算された発光輝度分布Ｌ（Ｙ）を示す図である。
【図１６】図１６は、電子ビームの焦点位置が被照射面を前後するように電磁レンズの制御電流を変化させた時の発光幅Ｗ１と発光幅Ｗ２との関係を示す図である。
【図１７】図１７は、図１６に示す発光幅Ｗ１と発光幅Ｗ２とにより算出した指標Ｐ（Ｘｉ）と各電磁レンズの制御電流の設定において電子ビームを方向性電磁鋼板に照射した時の鉄損とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して、本発明の第１〜第３の実施形態である電子ビーム照射装置の構成及びその動作について説明する。
【００３０】
〔第１の実施形態〕
始めに、図１〜図７を参照して、本発明の第１の実施形態である電子ビーム照射装置の構成及びその動作について説明する。
【００３１】
〔構成〕
図１は、本発明の第１の実施形態である電子ビーム照射装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、本発明の第１の実施形態である電子ビーム照射装置１は、電子を放出するフィラメント２ａ、フィラメント２ａから放出された電子を制御するグリッド２ｂ、及びフィラメント２ａから放出された電子を加速するための陽極２ｃを有する電子銃２と、電磁レンズ（集束コイル）３と、偏向コイル４と、ビーム制御装置５と、撮像装置６と、画像処理装置７と、表示装置８と、を備えている。
【００３２】
電磁レンズ３は本発明に係る集束手段として機能し、偏向コイル４は本発明に係る偏向手段として機能し、ビーム制御装置５は本発明に係る動的焦点制御手段として機能し、撮像装置６は本発明に係る撮像手段として機能し、画像処理装置７は本発明に係る発光輝度分布抽出手段及び焦点ずれ評価手段として機能する。
【００３３】
この電子ビーム照射装置１では、電子銃２から射出された電子ビームは、ビーム制御装置５によって電流制御された電磁レンズ３及び偏向コイル４の作用によって焦点距離及び偏向角が制御され、被照射面Ｓ上の所定範囲を走査する。なお、電子ビーム照射時は、電子ビーム照射装置１の内部は真空雰囲気に保たれている。
【００３４】
ビーム制御装置５は、電磁レンズ３及び偏向コイル４に出力する制御電流のパターンを保持している。この制御電流のパターンは、電子ビームの偏向角又は走査位置に応じて電磁レンズ３及び偏向コイル４の制御電流を定めたものであり、最終的に電子ビームの走査中においてどの照射方向（照射位置）においても常に電子ビームの焦点位置が被照射面Ｓに合うように電磁レンズ３及び偏向コイル４の制御電流が調整される。
【００３５】
撮像装置６は、観察窓を介する形で電子ビーム照射装置１の外部又は耐真空構造を有する形で電子ビーム照射装置１の内部に設けられ、被照射面Ｓ上の電子ビームの走査範囲全体（又は一部）が撮像視野内に入るように設置されている。撮像装置６は、ビーム制御装置５から電子ビームの１回の走査を示す同期信号（走査中にオンとなるパルス信号又は走査開始タイミングを示すパルス信号等）を取得し、電子ビームの１回の走査毎、且つ、走査中に露光を行い、電子ビームの照射によって被照射面Ｓから発せられる蛍光又は燐光の画像を撮影する。
【００３６】
なお、被照射面Ｓは、電子ビーム照射によって蛍光又は燐光を発する材料によって形成されている。被照射面Ｓが蛍光又は燐光を発さない物質である場合には、代わりに調整用ターゲットとして蛍光材又は燐光材を塗布した平板等を電子ビームの照射位置に配置する。また、撮像装置６は、必要に応じて蛍光又は燐光を選択的に透過する帯域フィルタを有していてもよい。
【００３７】
画像処理装置７は、撮像装置６によって撮影された蛍光又は燐光の画像を取得し、取得した画像から被照射面Ｓ上の各照射位置（又は電子ビームの各偏向方向）での蛍光又は燐光の発光輝度分布を抽出し、抽出された発光輝度分布から電子ビームの焦点位置の被照射面Ｓからのずれ（焦点ずれ）を各照射位置において評価する。
【００３８】
表示装置８は、撮像装置６が撮影した蛍光又は燐光の画像、画像処理装置７による焦点ずれ評価結果等の各種情報を表示する。オペレータは、表示装置８に表示された焦点ずれ評価結果に基づいて電磁レンズ３の制御電流のパターンを修正しながらビーム照射テストを繰り返すことによって、照射範囲全体に亘り焦点ずれがなく、且つ、強度が均一な電子ビーム照射へ近づける。
【００３９】
〔焦点調整方法〕
次に、図２〜図７を参照して、電子ビームの焦点調整方法について説明する。なお、以下の説明では、撮像装置６は蛍光画像を撮影するものとするが、燐光画像を撮影して同様の処理を行うようにしてもよい。
【００４０】
図２は、本発明の第１の実施形態である焦点調整処理の流れを示すフローチャートである。図２に示すフローチャートは、電子ビーム照射が開始されたタイミングで開始となり、焦点調整処理はステップＳ１の処理に進む。
【００４１】
ステップＳ１の処理では、ビーム制御装置５が、初期の電磁レンズ３及び偏向コイル４の制御電流のパターン（以下、制御パターンと略記）に従って電磁レンズ３及び偏向コイル４を制御することにより被照射面Ｓ上に電子ビームを照射し、撮像装置６が、電子ビームの照射部を撮影して蛍光画像Ｉ（Ｘ，Ｙ）を取得する。ここで、蛍光画像のＸ座標は電子ビームの走査方向、Ｙ座標は電子ビームの走査方向に直交する方向とする。図３は、表層又は透明被膜直下にフォルステライト被膜を有する鋼板の表面を被照射面Ｓとして電子ビームを照射した際に得られた蛍光画像の一例を示す図である。
【００４２】
図３に示す例では、撮像装置６としてＲＧＢカラーカメラを用いて、蛍光の色に合せてＢ（青色）チャンネルの輝度を抽出した。また、制御パターンとして、電子ビームがビーム径程度の密な間隔のドット状に照射されながら走査されるように偏向コイル４に制御電流を印加し、且つ、電磁レンズ３の制御電流を照射方向によらず一定とする制御パターンを用いた。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、焦点調整処理はステップＳ２の処理に進む。
【００４３】
ステップＳ２の処理では、画像処理装置７が、以下に示す数式（２）を用いて、ステップＳ１の処理において取得した蛍光画像Ｉ（Ｘ，Ｙ）から各照射位置における蛍光画像Ｉ（Ｘ，Ｙ）の発光輝度分布Ｌ（Ｙ）を抽出する。ここで、数式（２）中、区間ＸｉはＸ方向、すなわち電子ビームの走査方向に適当な間隔で設定された照射位置を示す区間、Ｎ（Ｘｉ）は区間Ｘｉ中のＸ座標点の数である。すなわち、発光輝度分布Ｌ（Ｙ）は、蛍光画像Ｉ（Ｘ，Ｙ）の区間ＸｉにおけるＹ方向の平均的な輝度プロファイルを示す。図４は、図３中にＸ１〜Ｘ１１で示した区間のうち、区間Ｘ６の発光輝度分布Ｌ（Ｙ）を計算した結果を示す図である。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、焦点調整処理はステップＳ３の処理に進む。
【００４４】
【数２】
0006398961.tif 000003
【００４５】
ステップＳ３の処理では、画像処理装置７が、ステップＳ２の処理において抽出された発光輝度分布Ｌ（Ｙ）から各照射位置における蛍光画像の発光幅Ｗ（Ｘｉ）を算出する。本実施形態では、発光幅Ｗ（Ｘｉ）は発光輝度分布Ｌ（Ｙ）における半値幅と定義する。すなわち、画像処理装置７は、発光輝度分布Ｌ（Ｙ）の最大値Ｌｍａｘ及び発光がない時のベース輝度Ｌｂａｓｅを算出し、それらの平均値Ｌｔｈｒ＝（Ｌｍａｘ＋Ｌｂａｓｅ）／２に対してＬ（Ｙ）≧ＬｔｈｒとなるＹ方向の幅を発光幅Ｗ（Ｘｉ）とする（図４参照）。ベース輝度Ｌｂａｓｅは、発光輝度分布Ｌ（Ｙ）の発光部から離れた発光がない区間における輝度の平均値を算出する、又は、予め電子ビーム照射をしない時の蛍光画像における平均輝度レベルを取得しておくことにより、算出される。図５は、図３に示す区間Ｘ１〜Ｘ１１について発光幅Ｗ（Ｘｉ）を算出した結果を示す図である。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、焦点調整処理はステップＳ４の処理に進む。
【００４６】
ステップＳ４の処理では、画像処理装置７が、ステップＳ３の処理において算出された発光幅Ｗ（Ｘｉ）と基準値Ｗｒｅｆとの差の絶対値が許容範囲内か否かを判別する。基準値Ｗｒｅｆは予め設定される値である。基準値Ｗｒｅｆは最適な被照射面Ｓの処理効果が得られる電子ビームの照射設定における発光幅、又は、ビームプロファイラ等での測定によってビーム径が最小となる（すなわち焦点が合っている）照射設定における発光幅を照射実験により求める等して設定する。判別の結果、全ての照射位置において差の絶対値が許容範囲内である場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、画像処理装置７は一連の焦点調整処理を終了する。一方、差の絶対値が許容範囲内に収まらない照射位置がある場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、画像処理装置７は、電子ビームの焦点ずれが発生していると判断し、焦点調整処理をステップＳ５の処理に進める。
【００４７】
ステップＳ５の処理では、ビーム制御装置５が、電子ビームの焦点位置が被照射面Ｓ上に位置するように電磁レンズ３の制御電流を変更することによって電磁レンズ３の制御電流のパターンを修正する。図３及び図５に示す例において、基準値Ｗｒｅｆを１１．５（画素）に設定し、許容範囲を±０．５（画素）と設定した場合、区間Ｘ５以外の区間では焦点ずれがあり、制御パターンの修正が必要と判定される。図６は、制御パターンを修正した後に得られた蛍光画像、図７は、図６に示す蛍光画像について発光幅Ｗ（Ｘｉ）を算出した結果を示す図である。図７に示すように、発光幅Ｗ（Ｘｉ）はほぼ基準値Ｗｒｅｆと等しく一定になり、焦点ずれが無くなっていることがわかる。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、焦点調整処理はステップＳ１の処理に戻る。
【００４８】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態である電子ビーム照射装置の構成及びその焦点調整方法について説明する。なお、本実施形態の電子ビーム照射装置の構成は、図１に示す第１の実施形態である電子ビーム照射装置の構成と同じであるので、以下ではその説明を省略し、その焦点調整方法についてのみ説明する。
【００４９】
〔焦点調整方法〕
上述の第１の実施形態で示したような密な間隔のドット状の電子ビームを照射する場合、又は、連続的な電子ビーム走査を行う場合、蛍光画像Ｉ（Ｘ，Ｙ）には図３や図６に示したように細い帯状の発光が観測される。このため、第１の実施形態ではＹ方向（電子ビームの走査方向に直交する方向）の発光幅のみ評価可能であった。これに対して、電子ビームの照射位置の滞留及び移動を繰り返し、ドット状の電子ビームの照射間隔を十分に大きく設定すると、図８に示すようにドットの１つ１つが分離された蛍光画像が得られる。そこで、本実施形態では、このようなビーム照射方法を利用してＹ方向の発光幅に加えてＸ方向（電子ビームの走査方向）の発光幅も算出し、電子ビームの焦点ずれを評価する。
【００５０】
具体的には、本実施形態では、ステップＳ２〜Ｓ４の処理が第１の実施形態におけるステップＳ２〜Ｓ４の処理と異なる。そこで、以下では、図９〜図１２を参照して、本実施形態におけるステップＳ２〜Ｓ４の処理についてのみ説明する。
【００５１】
図９は、本実施形態におけるステップＳ２及びステップＳ３の処理の内容を説明するための図である。本実施形態におけるステップＳ２の処理では、画像処理装置７は、まず蛍光画像Ｉ（Ｘ，Ｙ）をドット状の発光（ドット番号）毎にＸ方向に分割する（又は、ドット状の発光が各々１つずつ含まれるように蛍光画像Ｉ（Ｘ，Ｙ）から切り出す）。なお、以下では、分割された各蛍光画像をＩｎ（Ｘ，Ｙ）（ｎはドット番号）と表記する。次に、画像処理装置７は、各ドット番号ｎについて、輝度が最大となる位置（Ｘｍａｘ，Ｙｍａｘ）を探索し、Ｘ方向の発光輝度分布Ｌｘ（Ｘ）＝Ｉｎ（Ｘ，Ｙｍａｘ）及びＹ方向の発光輝度分布Ｌｙ（Ｙ）＝Ｉｎ（Ｘｍａｘ，Ｙ）を抽出する。
【００５２】
ステップＳ３の処理では、画像処理装置７が、最大輝度Ｌｍａｘ（＝Ｉｎ（Ｘｍａｘ，Ｙｍａｘ））を算出する。また、画像処理装置７は、各蛍光画像Ｉｎ（Ｘ，Ｙ）からドット状の発光から十分に離れた領域における輝度の平均値をベース輝度Ｌｂａｓｅとして算出する（又は、予め発光がない時の蛍光画像から平均輝度を算出してベース輝度Ｌｂａｓｅとする）。そして、画像処理装置７は、輝度の閾値Ｌｔｈｒ（＝（Ｌｍａｘ＋Ｌｂａｓｅ）／２）を算出し、Ｌｘ（Ｘ）≧ＬｔｈｒとなるＸ方向の輝度分布の半値幅Ｗｘ、Ｌｙ（Ｙ）≧ＬｔｈｒとなるＹ方向の輝度分布の半値幅Ｗｙを算出する。
【００５３】
ステップＳ４の処理では、画像処理装置７は、ドット番号ｎ毎に、Ｘ方向の輝度分布の半値幅Ｗｘに対しては基準値Ｗｘｒｅｆ、Ｙ方向の輝度分布の半値幅Ｗｙに対しては基準値Ｗｙｒｅｆ、さらにアスペクト比Ｗｙ／Ｗｘに対しては基準値Ｗａｒｅｆとそれぞれ比較する。そして、画像処理装置７は、全てのドット番号ｎについて、半値幅Ｗｘ，Ｗｙ及びアスペクト比Ｗｙ／Ｗｘが全て許容範囲内にあるか否かを判別する。判別の結果、全てが許容範囲内にある場合、画像処理装置７は、一連の焦点調整処理を終了する。一方、許容範囲内に収まらない半値幅又はアスペクト比がある場合、画像処理装置７は、電子ビームの焦点ずれが発生していると判断し、焦点調整処理をステップＳ５の処理に進める。
【００５４】
なお、本実施形態では、半値幅Ｗｘ，Ｗｙ及びアスペクト比Ｗｙ／Ｗｘが全て許容範囲内にあるか否かを判別することによって焦点ずれが発生しているか否かを評価したが、半値幅Ｗｘ，Ｗｙ及びアスペクト比Ｗｙ／Ｗｘのうちの２つが許容範囲内にあるか否かを判別することによって焦点ずれが発生しているか否かを評価してもよい。
【００５５】
図１０は、図８に示す蛍光画像を含む同条件の電子ビーム照射を行って撮影した蛍光画像２５例について発光幅Ｗｘ，Ｗｙ及びアスペクト比Ｗｙ／Ｗｘの平均値を算出した結果を示す図である。図１０に示すように、基準値Ｗｘｒｅｆ＝１０．５（画素）、基準値Ｗｙｒｅｆ＝１２．０（画素）、基準値Ｗａｒｅｆ＝１．１とし、また許容範囲を発光幅については±０．５、アスペクト比については±０．０５とすると、一部を除き発光幅Ｗｘ，Ｗｙ及びアスペクト比Ｗｙ／Ｗｘが許容範囲外となる。すなわち、電子ビームの焦点ずれがあり、制御パターンの修正が必要と判定される。
【００５６】
図１１は、制御パターンを修正した後に得られた蛍光画像の一例を示す図である。図１２は、図１１に示す蛍光画像を含む同条件の電子ビーム照射を行って撮影した蛍光画像２５例について発光幅Ｗｘ，Ｗｙ及びアスペクト比Ｗｙ／Ｗｘの平均値を算出した結果を示す図である。図１２に示すように、電子ビームの焦点位置が被照射面Ｓ上に位置するように電磁レンズ３の制御電流を変更することによって電磁レンズ３の制御電流のパターンを修正した結果、上記基準値に対し発光幅Ｗｘ，Ｗｙ及びアスペクト比Ｗｙ／Ｗｘが全て許容範囲内となることがわかる。これにより、制御パターンが適切な制御パターンに修正されたと判定することができる。
【００５７】
なお、本実施形態によれば、単純な電子ビームの焦点ずれのみならず、電子ビームの形状が楕円形状に歪んでいる（すなわち、非点収差が生じている）状態も評価することができる。図１３は、スティグメータを備える電子ビーム照射装置の構成を示す模式図である。
【００５８】
図１３に示すように、スティグメータ９は、電磁レンズ３や偏向コイル４と同じくビーム制御装置５によって電流制御され、内部に生じた磁場によって電子ビームの形状を修正する。図１３に示すような電子ビーム照射装置の構成によれば、ステップＳ５の処理においてスティグメータ９の制御電流のパターンも修正することにより、電子ビームの焦点位置の調整と共に電子ビームの形状を円形状又は所望のアスペクト比の楕円形状に調整することができる。
【００５９】
なお、本実施形態では、発光幅を算出して焦点ずれを評価したが、発光面積を算出して焦点ずれを評価してもよい。すなわち、各蛍光画像Ｉｎ（Ｘ，Ｙ）について、輝度の閾値Ｌｔｈｒ（＝（Ｌｍａｘ＋Ｌｂａｓｅ）／２）との比較を行い、Ｉｎ（Ｘ，Ｙ）≧Ｌｔｈｒとなる画素の面積Ｑｎを算出し、予め定められた基準値と面積Ｑｎとの比較を行って焦点ずれを評価してもよい。
【００６０】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態である電子ビーム照射装置の構成及びその焦点調整方法について説明する。なお、第３の実施形態と同様、本実施形態の電子ビーム照射装置の構成は、図１に示す第１の実施形態である電子ビーム照射装置の構成と同じであるので、以下ではその説明を省略し、図１４〜図１７を参照してその焦点調整方法についてのみ説明する。
【００６１】
〔焦点調整方法〕
図１４は、本発明の第３の実施形態である焦点調整処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態では、第１の実施形態におけるステップＳ３〜Ｓ５の処理が以下で説明する図１４に示すステップＳ１３〜Ｓ１５の処理に変更される。図１４に示すステップＳ１１，Ｓ１２の処理は、第１の実施形態におけるステップＳ１，Ｓ２の処理と同じであるので、以下ではその説明を省略する。
【００６２】
ステップＳ１３の処理では、画像処理装置７が、ステップＳ１２の処理において抽出された発光輝度分布Ｌ（Ｙ）から各照射位置における蛍光画像の発光幅Ｗ１（Ｘｉ）及び発光幅Ｗ２（Ｘｉ）を算出する。ここで、発光幅Ｗ１（Ｘｉ）は、発光輝度分布Ｌ（Ｙ）のピークレベルのＲ１％（０＜Ｒ１＜１００）に対応した幅と定義する。すなわち、画像処理装置７は、最大輝度Ｌｍａｘ（＝Ｉｎ（Ｘｍａｘ，Ｙｍａｘ））及びベース輝度Ｌｂａｓｅを算出し、Ｌ１＝（Ｌｍａｘ−Ｌｂａｓｅ）×Ｒ１／１００＋Ｌｂａｓｅに対してＬ（Ｙ）≧Ｌ１となるＹ方向の幅を発光幅Ｗ１（Ｘｉ）として算出する。同様に、発光幅Ｗ２（Ｘｉ）は、発光輝度分布Ｌ（Ｙ）のピークレベルのＲ２％（０＜Ｒ２＜１００、且つ、Ｒ２＜Ｒ１）に対応した幅と定義する。すなわち、画像処理装置７は、Ｌ２＝（Ｌｍａｘ−Ｌｂａｓｅ）×Ｒ２／１００＋Ｌｂａｓｅに対してＬ（Ｙ）≧Ｌ２となるＹ方向の幅を発光幅Ｗ２（Ｘｉ）として算出する。図１５は、図５と同じ発光輝度分布Ｌ（Ｘ６）について、Ｒ１＝５０％、Ｒ２＝２５％とした時の発光幅Ｗ１（Ｘｉ）及び発光幅Ｗ２（Ｘｉ）を示す図である。これにより、ステップＳ１３の処理は完了し、焦点調整処理はステップＳ１４の処理に進む。
【００６３】
ステップＳ１４の処理では、画像処理装置７が、ステップＳ１３の処理において算出された発光幅Ｗ１（Ｘｉ）及び発光幅Ｗ２（Ｘｉ）に基づいて焦点ずれを評価する指標Ｐ（Ｘｉ）を算出し、算出された指標Ｐ（Ｘｉ）と予め設定される基準値Ｐｒｅｆとの差が許容範囲内にあるか否かを判別する。指標Ｐ（Ｘｉ）は、以下に示す数式（３）を用いて算出される。数式（３）中の定数Ｋの決定方法は後述する。基準値Ｐｒｅｆは、最適な被照射面Ｓの処理効果が得られる電子ビームの照射設定における指標Ｐ（Ｘｉ）の値、又は、ビームプロファイラ等での測定によってビーム径が最小となる（すなわち焦点が合っている）照射設定における指標Ｐ（Ｘｉ）の値を照射実験により求める等して設定する。判別の結果、全ての照射位置において差が許容範囲内にある場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、画像処理装置７は、一連の焦点調整処理を終了する。一方、差が許容範囲内に収まらない照射位置がある場合には（ステップＳ１４：Ｎｏ）、画像処理装置７は、電子ビームの焦点ずれが発生していると判断し、焦点調整処理をステップＳ１５の処理に進める。
【００６４】
【数３】
0006398961.tif 000004
【００６５】
ステップＳ１５の処理では、ビーム制御装置５が、電子ビームの焦点位置が被照射面Ｓ上に位置するように電磁レンズ３の制御電流を変更することによって電磁レンズ３の制御電流のパターンを修正する。具体的には、差（Ｐ（Ｘｉ）−Ｐｒｅｆ）が０より大きい場合、ビーム制御装置５は、電子ビームの焦点距離が短く、焦点位置が被照射面Ｓより電子銃２側にあると判断し、焦点距離を長くする方向に電磁レンズ３の制御電流を調整する。一方、差が０より小さい場合には、ビーム制御装置５は、電子ビームの焦点距離は長く、焦点位置は被照射面Ｓより電子銃２と反対側にあると判断し、焦点距離を短くする方向に電磁レンズ３の制御電流を調整する。これにより、ステップＳ１５の処理は完了し、焦点調整処理はステップＳ１１の処理に戻る。
【００６６】
次に、上記数式（３）における定数Ｋの決定方法について説明する。図１６は、電子ビームの焦点位置が被照射面Ｓを前後するように電磁レンズ３の制御電流を変化させた時の発光幅Ｗ１と発光幅Ｗ２との関係を示す図である。図１６において、発光幅Ｗ１が最小になる点Ａを境界にして焦点距離が短い側と焦点距離が長い側とに分かれるような直線を引く時の直線の傾きが取り得る値の範囲を求める。この値の範囲が定数Ｋの取り得る値の範囲である。特にこの範囲内にある定数Ｋの値のうち、焦点距離の変化に対して指標Ｐ（Ｘｉ）が単調に変化するような値を選択する。これにより、ステップＳ１５の処理において焦点距離の長短を判別することができる。
【００６７】
図１７は、図１６に示す発光幅Ｗ１と発光幅Ｗ２とにより算出した指標Ｐ（Ｘｉ）と各電磁レンズの制御電流の設定において電子ビームを方向性電磁鋼板に照射した時の鉄損とを示す図である。図１７に示す例では、定数Ｋの値を１．１として指標Ｐ（Ｘｉ）を算出した。本例では、指標Ｐ（Ｘｉ）の値が０．４である付近で鉄損が最小になっているため、基準値Ｐｒｅｆの値を０．４程度として電磁レンズ３の制御電流を調整すれば焦点位置の最適化が図れる。なお、本発明者らの検討によれば、定数Ｋの値は１．０〜１．２の範囲内にあると好適である。
【００６８】
なお、通常、撮像装置６の撮影角度は、電子ビームとの干渉を避けるために電子ビームの光軸に対し斜めになっている。このため、蛍光画像又は燐光画像は歪み、撮影画像上の長さと被照射面Ｓ上の実際の長さとの対応は場所によって変化する。従って、上記第１〜第３の実施形態において発光幅に対する基準値を画素単位で設定する場合、撮像装置６のキャリブレーションを行って撮影画像上の長さと被照射面Ｓ上の長さとの対応が画像上の場所によって変化しないように、画像上の場所によって基準値を異なる値にするとよい。又は、画素単位ではなく被照射面Ｓ上の実際の長さに変換して発光幅を測定し、実際の長さで設定した基準値を用いてもよい。
【００６９】
また、前述のように、表層又は透明被膜直下にフォルステライト被膜を有する鋼板の鉄損改良処理のような、電子ビーム照射による処理対象物自体が蛍光や燐光を呈する場合、電子ビームの焦点ずれが検出された段階で表示や音声によって警告を発し、また焦点ずれ評価結果を記録することにより電子ビーム照射装置を加工状態監視装置として利用できる。さらに、焦点ずれ評価結果をビーム制御装置５へフィードバックして制御パターンを加工中に自動的に変更して電子ビームの焦点ずれを抑制することにより、電子ビーム照射装置を加工状態制御装置としても利用できる。また、処理対象物が蛍光や燐光を呈さない場合であっても、電子ビームによる加熱に伴う熱放射があり、撮像装置６で検出できる場合には、その発光を利用することもできる。
【００７０】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１〜第３の実施形態である電子ビーム照射装置１では、画像処理装置７が、撮像装置６によって撮影された蛍光画像から電子ビームの各走査位置における蛍光の発光輝度分布を抽出し、抽出された蛍光の発光輝度分布に基づいて電子ビームの焦点位置のずれを評価し、ビーム制御装置５が、電子ビームの焦点位置のずれの評価結果に基づいて電磁レンズ３の制御電流のパターンを修正するので、電子ビームの焦点ずれを効率良く評価、制御することによって走査領域全体で均一な強度で電子ビームを照射することができる。
【００７１】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００７２】
１  電子ビーム照射装置
２  電子銃
２ａ  フィラメント
２ｂ  グリッド
２ｃ  陽極
３  電磁レンズ（集束コイル）
４  偏向コイル
５  ビーム制御装置
６  撮像装置
７  画像処理装置
８  表示装置
Ｓ  被照射面
【図１】
0006398961.tif 000008
【図２】
0006398961.tif 000009
【図３】
0006398961.tif 000010
【図４】
0006398961.tif 000011
【図５】
0006398961.tif 000012
【図６】
0006398961.tif 000013
【図７】
0006398961.tif 000014
【図８】
0006398961.tif 000015
【図９】
0006398961.tif 000016
【図１０】
0006398961.tif 000017
【図１１】
0006398961.tif 000018
【図１２】
0006398961.tif 000019
【図１３】
0006398961.tif 000020
【図１４】
0006398961.tif 000021
【図１５】
0006398961.tif 000022
【図１６】
0006398961.tif 000023
【図１７】
0006398961.tif 000024