(57)【要約】【課題】電子ビーム管から出射される電子ビームをフィラメントの延在する方向である長手方向と直交する方向に電子ビームを振らすことによって、電子ビーム出力窓に照射される電子ビームの領域を変化させ、窓中心部に電子ビームが集中的に照射されることを防止することにより、電子ビームを高出力化しても電子ビーム出力窓を破損しない電子ビーム管を提供すること。【解決手段】前面に電子ビーム出射窓１５が形成された真空容器の内部に電子ビーム発生器１１，１２，１３Ａ，１３Ｂが設けられた電子ビーム管１０において、電子ビーム発生器１１，１２，１３Ａ，１３Ｂは、少なくとも、電子を放出する熱電子放射部１１と、該熱電子放射部を挟むように配置された１対のグリッド１３Ａ，１３Ｂとから構成され、前記１対のグリッド１３Ａ，１３Ｂ間に周期的に電位差が異なるように電圧を印加するようにしたことを特徴とする電子ビーム管である。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面に電子ビーム出射窓が形成された真空容器の内部に電子ビーム発生器が設けられた電子ビーム管において、
前記電子ビーム発生器は、少なくとも、電子を放出する熱電子放射部と、該熱電子放射部を挟むように配置された１対のグリッドとから構成され、前記１対のグリッド間に周期的に電位差が異なるように電圧を印加するようにしたことを特徴とする電子ビーム管。
【請求項２】
前記グリッドは、電子ビームを形成するための１対の電界形成グリッドと、電子を引き抜くための１対の引き抜きグリッドとから構成され、前記１対の引き抜きグリッド間に周期的に電位差が異なるように電圧を印加する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管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームを放射する電子ビーム管に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子ビーム管から放射される電子ビームを利用して、印刷用インキの乾燥、食品や医療品の殺菌、電子部品の接着、半導体ウエハ等に塗布された膜の硬化等が行われている。
【０００３】
特開平１１−３３９７０１号公報には、前面に電子ビーム出射窓が形成された真空容器の内部に電子ビーム発生器を設けた構造の電子ビーム管の一例が開示されている。
【０００４】
図５は、上記公報に示されるような電子ビーム管の電源回路の概略構成を示す図である。
電子ビーム管１０は真空容器の内部にフィラメント１１と電界形成グリッド１２と引き抜きグリッド１３とを備えている。フィラメント１１と電界形成グリッド１２と引き抜きグリッド１３には、直流高電圧電源５から例えば−３０〜−７０ｋＶの高電圧が印加される。またフィラメント１１はフィラメント電源トランス７を介してフィラメント電源１が接続され、電界形成グリッド１２はフィラメント１１と同電位に保持されている。フィラメント１１はフィラメント電源１から供給される電流により加熱され、熱電子を放出する。放出された電子は電界形成グリッド１２によって空間的な熱電子の拡散が規制され、さらに引き抜きグリッド１３によって加速電圧が印加されている高電界空間に引き出される。引き抜きグリッド１３には平滑コンデンサ９、整流ダイオードブリッジ８、グリッド電源トランス６を介してグリッド電源２が接続されており、引き抜きグリッド１３には、フィラメント１１に対して、例えば、＋５００Ｖの直流電圧が印加されている。
【０００５】
電子ビーム管１０内で加速された電子ビームは、フランジ１４に設けられた電子ビーム出力窓１５から電子ビーム管１０の外に出射される。電子ビーム出力窓１５から出射された電子線は、例えば、図示しない半導体ウエハや各種印刷物の被処理物に照射される。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３３９７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、図５に示すような従来の電子ビーム管１０においては、電子ビームを透過する電子ビーム出力窓１５は、電子を透過し、しかも真空容器内部を外部と隔離するための、厚さ０．１〜数μｍ程度の薄膜で形成されている。そのため、近年、スループットの向上のため電子ビーム管１０が高出力化されると、電子ビーム出力窓１５が短時間で高温となり、該窓１５を破損するおそれがある。
【０００８】
これは、図６に示す電子ビーム出力窓１５面上での電子線強度分布からも分かるように、熱電子放射部であるフィラメント１１は、フィラメント１１が延在する方向である長手方向の中心部では、フィラメント１１が周辺部分に比べて高温となり、電子線の量が中心部で多くなり、周辺部で少なくなる分布となる。
【０００９】
その結果、電子ビーム出力窓１５中心部では電子ビームの透過量が多くなり、窓中心部分が周辺部分に比べて高温となり、電子ビーム管１０を高出力化すると電子ビーム出力窓１５が短時間で破損するという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、電子ビーム管から出射される電子ビームをフィラメントの延在する方向である長手方向と直交する方向に電子ビームを振らすことによって、電子ビーム出力窓に照射される電子ビームの領域を変化させ、窓中心部に電子ビームが集中的に照射されることを防止し、電子ビームを高出力化しても電子ビーム出力窓を破損しない電子ビーム管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、前面に電子ビーム出射窓が形成された真空容器の内部に電子ビーム発生器が設けられた電子ビーム管において、前記電子ビーム発生器は、少なくとも、電子を放出する熱電子放射部と、該熱電子放射部を挟むように配置された１対のグリッドとから構成され、前記１対のグリッド間に周期的に電位差が異なるように電圧を印加するようにしたことを特徴とする電子ビーム管である。
【００１２】
第２の手段は、第１の手段において、前記グリッドは、電子ビームを形成するための１対の電界形成グリッドと、電子を引き抜くための１対の引き抜きグリッドとから構成され、前記１対の引き抜きグリッド間に周期的に電位差が異なるように電圧を印加するようにしたことを特徴とする電子ビーム管である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電子ビーム管から出射される電子ビームをフィラメントの延在する方向である長手方向と直交する方向に電子ビームを振らすことによって、電子ビーム出力窓に照射される電子ビームの領域を変化させ、窓中心部に電子ビームが集中的に照射されることを防止し、電子ビームを高出力化しても電子ビーム出力窓を破損しない電子ビーム管を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の一実施形態を図１乃至４を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係る電子ビーム管の電源回路の構成を示す図である。
同図において、１はフィラメント電源、２はグリッド電源、３は制御部、４は管電流測定部、５は直流高電圧電源、６はグリッド電源トランス、７はフィラメント電源トランス、８は整流用ダイオードブリッジ、９は平滑用コンデンサ、１０は電子ビーム管、１１は熱電子放射部を構成するフィラメント、１２はフィラメント１１から放出された熱電子の空間的な拡散を規制する電界形成グリッド、１３Ａ，１３Ｂは電界形成グリッドによって空間的に拡散を規制された電子を加速電圧が印加されている高電界空間に引き出す引き抜きグリッド、１４はフランジ、１５は、例えば、シリコン、アルミニウム、チタンの薄膜で形成され、その厚みが０．１〜数μｍからなる電子ビーム出力窓、１６は分圧抵抗、１７は絶縁用コンデンサである。
【００１５】
図２は、電子ビーム発生器を構成するフィラメント１１と電界形成グリッド１２と引き抜きグリッド１３の具体的構造の一例を示す図である。
なお、同図において、フィラメント１１は、電界形成グリッド１２間にあって、紙面に垂直な方向に延在するように設けられている。
【００１６】
図１に示すように、電子ビーム管１０を構成する真空容器の内部には電子ビーム発生器を構成するフィラメント１１と電界形成グリッド１２と引き抜きグリッド１３とが備えられている。フィラメント１１と電界形成グリッド１２と引き抜きグリッド１３には、直流高電圧電源５から例えば−３０〜−７０ｋＶの高電圧が印加される。またフィラメント１１はフィラメント電源トランス７を介してフィラメント電源１が接続され、電界形成グリッド１２はフィラメント１１と同電位に保持されている。フィラメント１１はフィラメント電源１から供給される電流により加熱され、熱電子を放出する。放出された電子は、電界形成グリッド１２によって空間的な熱電子の拡散が規制され、さらに外側に配置された引き抜きグリッド１３Ａ，１３Ｂによって、電子ビーム出力窓１５の方向に引き抜かれる。引き抜きグリッド１３Ａ，１３Ｂによって引き抜かれた電子は直流高電圧電源５によって印加された加速電圧による高電界空間によって加速されて、電子ビーム出力窓１５から出射される。
【００１７】
ここで、引き抜きグリッド１３Ａ，１３Ｂのうち、引き抜きグリッド１３Ａは、分圧抵抗１６の分圧抵抗Ｒ４、平滑コンデンサ９、整流ダイオードブリッジ８、グリッド電源トランス６を介してグリッド電源２が接続されている。そのため、引き抜きグリッド１３Ａは、フィラメント１１に対して、分圧抵抗１６のＡ点に誘起されている、例えば、＋５００の直流電圧に、グリッド電源トランス６から分圧抵抗１６に印加された交流電圧のうち分圧抵抗Ｒ４に誘起された、例えば、１００Ｖの交流電圧が重畳して印加されている。同様に、引き抜きグリッド１３Ｂは、分圧抵抗１６の分圧抵抗Ｒ３、平滑コンデンサ９、整流ダイオードブリッジ８、グリッド電源トランス６を介してグリッド電源２が接続されている。そのため、引き抜きグリッド１３Ｂは、フィラメント１１に対して、分圧抵抗１６のＡ点に誘起されている、例えば、＋５００の直流電圧に、グリッド電源トランス６から分圧抵抗１６に印加された交流電圧のうち分圧抵抗Ｒ３に誘起された、例えば、１００Ｖの交流電圧が重畳して印加されている。
【００１８】
即ち、引き抜きグリッド１３Ａ，１３Ｂには、フィラメント１１に対して、＋５００Ｖの直流電圧に１００Ｖの交流電圧が重畳された電圧が印加される結果、引き抜きグリッド１３Ａに＋５００Ｖ＋１００Ｖ＝６００Ｖの電圧が印加されているときは、引き抜きグリッド１３Ｂには、＋５００Ｖ−１００Ｖ＝４００Ｖの電圧が印加される。反対に、引き抜きグリッド１３Ｂに＋５００Ｖ＋１００Ｖ＝６００Ｖの電圧が印加されているときは、引き抜きグリッド１３Ａには、＋５００Ｖ−１００Ｖ＝４００Ｖの電圧が印加される。
【００１９】
その結果、電子ビーム管１０から出射される電子ビームをフィラメント１１の延在する方向である長手方向と直交する方向に電子ビームを振らすことが可能となり、電子ビーム出力窓１５に照射される電子ビームの領域を変化させ、窓中心部に電子ビームが集中的に照射されることを防止することができる。
【００２０】
なお、引き抜きグリッド１３Ａ，１３Ｂに印加される交流電圧の周波数は１０ｋＨｚ以上、好ましくは４０ｋＨｚ以上である。
【００２１】
また本実施形態では、引き抜きグリッド１３Ａ，１３Ｂに周期的に電位差を設けるように電圧を印加するようにしたが、電界形成グリッド１２に周期的に電位差を設けるように電圧を印加する場合は、前方に位置する引き抜きグリッド１３Ａ，１３Ｂに電子ビームが当たらないようにすることにより電子ビームを振らせることが可能である。
【００２２】
図３は、引き抜きグリッド１３Ａ，１３Ｂに印加される電位差によって、電子ビームが振られる様子を示す図である。
なお、同図に示す各符号は図１に示す同符号の構成に対応する。図中の電子ビーム管１０内の複数の曲線は等電位線であり、電子ビームはこの等電位線に対して垂直に横切るように作用する。
【００２３】
図３（ａ）は、引き抜きグリッド１３Ａ，１３Ｂに、フィラメント１１に対して、＋５００Ｖの直流電圧に０Ｖの交流電圧が重畳された電圧が印加されている場合を示しており、引き抜きグリッド１３Ａ，１３Ｂ共に＋５００Ｖの電圧が印加されているので、電子ビームは電子ビーム出力窓１５の中心部を通って出射される。
【００２４】
図３（ｂ）は、引き抜きグリッド１３Ａには、フィラメント１１に対して、＋５００Ｖの直流電圧に−１００Ｖの交流電圧が重畳されて４００Ｖの電圧が印加され、引き抜きグリッド１３Ｂには、＋５００Ｖの直流電圧に＋１００Ｖの交流電圧が重畳されて６００Ｖの電圧が印加されている場合を示しており、電子ビームは引き抜きグリッド１３Ｂ側に曲げられ、電子ビームは電子ビーム出力窓１５の中心部より紙面右側に振られた位置から出射される。
【００２５】
図３（ｃ）は、引き抜きグリッド１３Ａには、フィラメント１１に対して、＋５００Ｖの直流電圧に＋１００Ｖの交流電圧が重畳されて６００Ｖの電圧が印加され、引き抜きグリッド１３Ｂには、＋５００Ｖの直流電圧に−１００Ｖの交流電圧が重畳されて４００Ｖの電圧が印加されている場合を示しており、電子ビームは引き抜きグリッド１３Ａ側に曲げられ、電子ビームは電子ビーム出力窓１５の中心部より紙面左側に振られた位置から出射される。
【００２６】
図４は引き抜きグリッド１３Ａ，１３Ｂに周期的に電位差が異なるように電圧を印加したときの電子ビーム管１０の電子ビーム出力窓１５における電子線強度分布を示す図である。
同図に示すように、電子ビーム管１０から出射される電子ビームをフィラメント１１の延在する方向と直角方向に振らすことにより、窓に照射される電子ビームの出射領域を変化させることができ、電子ビーム出力窓１５中心部に電子ビームが集中的に照射されることを防止し、電子ビームを高出力化しても電子ビーム出力窓１５の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る電子ビーム管の電源回路の構成を示す図である。
【図２】全体として電子ビーム発生器を構成するフィラメント１１と電界形成グリッド１２と引き抜きグリッド１３の具体的構造の一例を示す図である。
【図３】引き抜きグリッド１３Ａ，１３Ｂに印加される電位差によって、電子ビームが振られる様子を示す図である。
【図４】引き抜きグリッド１３Ａ，１３Ｂに周期的に電位差が異なるように電圧を印加したときの電子ビーム管１０の電子ビーム出力窓１５における電子線強度分布を示す図である。
【図５】従来技術に係る電子ビーム管の電源回路の概略構成を示す図である。
【図６】従来技術に係る電子ビーム管の電子ビーム出力窓面上での電子線強度分布を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  フィラメント電源
２  グリッド電源
３  制御部
４  管電流測定部
５  直流高電圧電源
６  グリッド電源トランス
７  フィラメント電源トランス
８  整流用ダイオードブリッジ
９  平滑用コンデンサ
１０  電子ビーム管
１１  フィラメント
１２  電界形成グリッド
１３Ａ，１３Ｂ  引き抜きグリッド
１４  フランジ
１５  電子ビーム出力窓
１６  分圧抵抗
１７  絶縁用コンデンサ
【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】
2005251651.tif 000007
【図６】
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