(57)【要約】【課題】  装置を大型化することなしに、低コストで電子線によるワークの処理を容易かつ良好に行うことができる電子線照射装置を提供することを目的とする。【解決手段】  真空チャンバー３と、真空チャンバー３内に電子線を発生させる電子線発生装置と、真空チャンバー３の内外を接続して電子線発生装置が発する電子線ＥＢを真空チャンバー３外に通過させる電子線射出口８と、真空チャンバー３外で電子線射出口８の周囲を囲むとともに電子線射出口８に対向する部位に開口部２２ａを有するノズル２２と、ノズル２２内に不活性ガスを供給する第一プロセスガス供給装置１１と、ノズル２２内に乾燥空気を供給する第二プロセスガス供給装置１２とを設ける。ノズル２２に、第一プロセスガス供給装置１１が供給する不活性ガスと第二プロセスガス供給装置１２が供給する乾燥空気とが供給されてこれらが混合される拡径部２２ｃ（混合器）を設ける。【選択図】      図５
2007047028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバーと、
該真空チャンバー内に電子線を発生させる電子線発生装置と、
内部にワークが収納される照射室と、
前記真空チャンバー内と前記照射室内とを接続して前記電子線を前記照射室内に通過させる電子線射出口と、
前記照射室内に第一プロセスガスを供給する第一プロセスガス供給装置と、
前記照射室内に第二プロセスガスを供給する第二プロセスガス供給装置と、
前記第一プロセスガス供給装置が供給する前記第一プロセスガスと前記第二プロセスガス供給装置が供給する前記第二プロセスガスとを混合する混合器とを有し、
前記第一プロセスガスが不活性ガスであり、
前記第二プロセスガスが乾燥空気である電子線照射装置。
【請求項２】
真空チャンバーと、
該真空チャンバー内に電子線を発生させる電子線発生装置と、
前記真空チャンバーの内外を接続して前記電子線を前記真空チャンバー外に通過させる電子線射出口と、
前記真空チャンバー外で前記電子線射出口の周囲を囲むとともに該電子線射出口に対向する部位に開口部を有するノズルと、
該ノズル内に第一プロセスガスを供給する第一プロセスガス供給装置と、
前記ノズル内に第二プロセスガスを供給する第二プロセスガス供給装置と、
前記第一プロセスガス供給装置が供給する前記第一プロセスガスと前記第二プロセスガス供給装置が供給する前記第二プロセスガスとを混合する混合器とを有し、
前記第一プロセスガスが不活性ガスであり、
前記第二プロセスガスが乾燥空気である電子線照射装置。
【請求項３】
前記電子線射出口が前記真空チャンバー外に向けて延びる筒形状をなしており、
前記ノズルが前記電子線射出口と同軸となる筒形状をなしており、
該ノズルには、前記電子線射出口の先端よりも前記真空チャンバー側に拡径部が設けられており、
前記第一プロセスガス供給装置及び前記第二プロセスガス供給装置が、前記拡径部内に接続されており、該拡径部が前記混合器を構成している請求項２記載の電子線照射装置。
【請求項４】
真空チャンバーと、
該真空チャンバー内に電子線を発生させる電子線発生装置と、
前記真空チャンバーの内外を接続して前記電子線を前記真空チャンバー外に通過させる電子線射出口と、
前記真空チャンバー外で前記電子線射出口の周囲を囲むとともに該電子線射出口に対向する部位に第一開口部を有する第一ノズルと、
該第一ノズルの周囲を囲むとともに前記電子線射出口に対向する部位に前記第一開口部よりも大径の第二開口部を有する第二ノズルと、
前記第一ノズル内に第一プロセスガスを供給する第一プロセスガス供給装置と、
前記第二ノズルと前記第一ノズルとの間に第二プロセスガスを供給する第二プロセスガス供給装置とを有し、
前記第一プロセスガスが不活性ガスであり、
前記第二プロセスガスが乾燥空気である電子線照射装置。
【請求項５】
前記第一プロセスガス供給装置が、前記第一プロセスガスとして希ガスを供給する構成とされ、
前記第二プロセスガス供給装置が、前記第二プロセスガスとして、窒素ガスを供給する構成とされている請求項１から４のいずれかに記載の電子線照射装置。
【請求項６】
前記電子線射出口とワークの電子線照射部位との距離を検出する距離測定装置と、
前記第一プロセスガス供給装置のガス供給量と前記第二プロセスガス供給装置のガス供給量とを制御するガス供給量制御装置とを有しており、
該ガス供給量制御装置は、前記距離測定装置が検出した前記電子線放出口と前記電子線照射部位との距離に応じて前記第二プロセスガス供給装置のガス供給量に対する前記第一プロセスガス供給装置のガス供給量を調整する構成とされている請求項１から５のいずれかに記載の電子線照射装置。
【請求項７】
ワークの電子線照射部位における前記電子線のビーム径を検出するビーム径検出装置と、
前記第一プロセスガス供給装置のガス供給量と前記第二プロセスガス供給装置のガス供給量とを制御するガス供給量制御装置とを有しており、
該ガス供給量制御装置は、前記ビーム径検出装置によって検出された前記電子線のビーム径が前記ワークの加工に最適なビーム径となるように前記第二プロセスガス供給装置のガス供給量に対する前記第一プロセスガス供給装置のガス供給量を調整する構成とされている請求項１から６のいずれかに記載の電子線照射装置。
【請求項８】
前記真空チャンバー内で前記電子線の収束性を制御する磁気レンズと、
ワークの電子線照射部位における前記電子線のビーム径を検出するビーム径検出装置と、
前記磁気レンズの動作を制御する磁気レンズ制御装置とを有しており、
該磁気レンズ制御装置は、前記ビーム径検出装置によって検出された前記電子線のビーム径が前記ワークの加工に最適なビーム径となるように前記磁気レンズの動作を制御する構成とされている請求項１から６のいずれかに記載の電子線照射装置。
【請求項９】
ワークの電子線照射部位における前記電子線のビーム径を検出するビーム径検出装置と、
前記電子線発生装置の動作を制御する電子線制御装置とを有しており、
該電子線制御装置は、前記ビーム径検出装置によって検出された前記電子線のビーム径が前記ワークの加工に最適なビーム径となるように前記電子線発生装置のビーム電流量と加速電圧とのうちの少なくともいずれか一方を制御する構成とされている請求項１から６または請求項８のいずれかに記載の電子線照射装置。
【請求項１０】
前記真空チャンバーが複数隣接配置され、
前記電子線発生装置が、前記真空チャンバーのうちの先頭チャンバー内から、前記真空チャンバーのうちの最終チャンバーに設けられた前記電子線射出口に向けて電子線を射出する構成とされ、
前記各真空チャンバー間を接続して前記先頭チャンバーから前記最終チャンバーまでの前記電子線の通過を許容する連通部と、
前記各真空チャンバーの内圧を前記最終チャンバー側の真空チャンバーほど高くなるように調整する圧力制御装置と、
前記先頭チャンバーを除く前記各真空チャンバーのうち、少なくともいずれか一つの真空チャンバー内に補正ガスを供給する補正ガス供給装置を有している請求項１から９のいずれかに記載の電子線照射装置。
【請求項１１】
隣接配置される複数の真空チャンバーと、
該真空チャンバーのうちの先頭チャンバーから前記真空チャンバーのうちの最終チャンバーに向けて電子線を射出する電子線発生装置と、
前記各真空チャンバー間を接続して前記先頭チャンバーから前記最終チャンバーまでの前記電子線の通過を許容する連通部と、
前記最終チャンバーに設けられて該最終チャンバーから外部への前記電子線の通過を許容する電子線射出口と、
前記各真空チャンバーの内圧を前記最終チャンバー側の真空チャンバーほど高くなるように調整する圧力制御装置と、
前記先頭チャンバーを除く前記各真空チャンバーのうち、少なくともいずれか一つの真空チャンバー内に補正ガスを供給する補正ガス供給装置を有している電子線照射装置。
【請求項１２】
前記補正ガスが不活性ガスである請求項１０または１１記載の電子線照射装置。
【請求項１３】
前記圧力制御装置が、前記補正ガスの供給対象である真空チャンバーの内圧を、１×１０−２［Ｐａ］から１×１０−５［Ｐａ］の範囲内に保つ構成とされている請求項１０から１２のいずれかに記載の電子線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子線照射装置は、電子銃等によって発生させた電子線をワークに照射することにより、ワーク表面の改質や殺菌、焼入れや溶接等の各種処理を施すものである。
このような電子線照射装置としては、例えば後記の特許文献１に記載の大気中電子ビーム溶接機が知られている。この大気中電子ビーム溶接機は、電子ビーム発生源によって高電流密度の電子ビーム（電子線）を発生させ、この電子ビームをワークの溶接部位に照射することによって溶接部位を加熱して溶接を行うものである。
【０００３】
一般的に、電子線照射装置では、電子線の発生及び加速は、１×１０−４［Ｐａ］程度よりも高真空雰囲気下で行われる。
例えば、熱電子放出型電子銃は、陰極を加熱することによって熱電子を発生させる。このため、陰極は、酸化による劣化を抑えるために、高真空雰囲気下に設置される。
また、電子銃は、陰極から発生した熱電子を陰極と陽極との間に形成した電界を用いて加速することで電子線を形成する。この際の絶縁耐力を保持するために、陰極と陽極との間も高真空状態に保たれる。
一方、電子線照射装置では、ワークのハンドリング性を確保するため、また、高真空雰囲気下に設置することが好ましくない性質のワークを処理することができるよう、ワークへの電子ビームの照射が行われる領域（以下「照射領域」とする）は、大気圧下とすることが好ましい。
【０００４】
後記特許文献１記載の大気中電子ビーム溶接機では、電子ビーム発生源の内部を高真空に保ち、この高真空に保たれる内部と大気圧下とされる照射領域とを接続するオリフィス部を設けて電子ビームの照射口とし、このオリフィス部近傍にガス噴射口を設けている。
この大気中電子ビーム溶接機では、ガス噴射口からアルゴンガス等の不活性ガスを噴射することで、オリフィス部近傍にエアカーテンを形成して、オリフィス部を通じた電子ビーム発生源内への空気の流入を制限し、電子ビーム発生源内を高真空状態に保っている。
ここで、ガス噴射口から噴射される不活性ガスは、上記のエアカーテンの役割に加えて、ワークの溶融部を大気から隔離して酸化等の変質を防止するためのシールドガスの役割も果たしている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５５−６８１９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、この大気中電子ビーム溶接機では、ワークの処理を行っている間中、ガス噴射口から不活性ガスを継続的に噴射するので、ランニングコストが高い。
また、ワークの焼入れや溶接を行う際には、電子ビームによってワークを十分に加熱することができるように、ワークに対して、電流密度が十分に高い電子ビームを照射する必要がある。
しかし、電子ビームは、電子ビームを構成する電子同士の相互作用（空間電荷効果）や気体分子との衝突による散乱などによって、進行方向に向うにつれてビーム径が拡大し、電流密度が低下する。このため、照射領域内に入射した電子ビームは、オリフィス部から離れるにつれて急激にビーム径が拡大して、電流密度が急激に低下する。
【０００７】
このため、例えば金型のように形状が複雑でオリフィス部をワーク表面に十分に近づけることができない部位のあるワークを処理するにあたっては、照射領域内での電子ビームの散乱を低減するために、照射領域内の雰囲気を、ヘリウムガス等、分子量が小さく電子ビームの散乱が生じにくいガスに置換する必要がある。この場合には、高価なヘリウムガスを大量に使用することになるため、大気中電子ビーム溶接機のランニングコストが高くなってしまう。
【０００８】
また、電子ビーム発生源内を高真空状態に保つためには、オリフィス部を通じた電子ビーム発生源内への外気の流入量が電子ビーム発生源内の排気に用いられる真空ポンプの排気能力以下となるよう、オリフィス部の開口径を数ｍｍかそれ以下の大きさにする必要がある。このため、電子ビーム発生源内では、少なくともオリフィス部に入射する時点での電子ビームの径を、オリフィス部の径以下にする必要がある。
しかし、高真空状態に保たれる電子ビーム発生源内においても、電子ビームは、空間電荷効果により、進行方向に向うにつれてビーム径が拡大してしまう。この空間電荷効果による電子ビームの拡大幅は、電子ビームのビーム電流値に依存するため、電子ビームのビーム電流値が大きければ大きいほど、つまりワークの処理に必要な熱量が大きければ大きいほど、ビーム径が大きくなってしまう。
このため、電子ビームがオリフィス部を通過することができるよう、電子ビームの径を絞る必要がある。
【０００９】
電子ビームを収束するための手段としては、電磁界を利用した磁気レンズがあるが、磁気レンズによる電子ビームの収束性の調整可能範囲は電子ビームのビーム電流値に依存する。そして、幅広いビーム電流範囲に対して当該調整を行うためには長大な磁気レンズを用いる必要があり、装置が大型化してしまう。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、装置を大型化することなしに、低コストで電子線によるワークの処理を良好に行うことができる電子線照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明は、真空チャンバーと、該真空チャンバー内に電子線を発生させる電子線発生装置と、内部にワークが収納される照射室と、前記真空チャンバー内と前記照射室内とを接続して前記電子線を前記照射室内に通過させる電子線射出口と、前記照射室内に第一プロセスガスを供給する第一プロセスガス供給装置と、前記照射室内に第二プロセスガスを供給する第二プロセスガス供給装置と、前記第一プロセスガス供給装置が供給する前記第一プロセスガスと前記第二プロセスガス供給装置が供給する前記第二プロセスガスとを混合する混合器とを有し、前記第一プロセスガスが不活性ガスであり、前記第二プロセスガスが乾燥空気である電子線照射装置を提供する。
【００１２】
このように構成される電子線照射装置では、電子線発生装置が真空チャンバー内に発生させた電子線は、電子線射出口を通じて照射室内に射出される。
照射室には、不活性ガスを供給する第一プロセスガス供給装置及び乾燥空気を供給する第二プロセスガス供給装置が接続されている。これら第一、第二プロセスガス供給装置が供給するガスは、混合器によって混合されたのちに照射室内に供給される。
この混合ガスは、大気に比べて酸素の分圧が低いため、ワークの溶融部を大気から隔離して酸化等の変質を防止するためのシールドガスの役割を果たす。このため、この電子線照射装置では、ワークの処理を良好に行うことができる。
このように、この電子線照射装置では、不活性ガスと乾燥空気との混合ガスをシールドガスとして利用するので、シールドガスの全量を不活性ガスとした場合に比べてランニングコストが低くて済む。
【００１３】
ここで、この電子線照射装置において、不活性ガスとして酸素より軽いガス（ヘリウムガス、ネオンガス、窒素ガス）を用いてもよい。この場合には、不活性ガスとして酸素より重いガスを用いた場合に比べて、電子線を構成する電子とガス分子との相互作用が生じにくくなって電子線の散乱が抑えられるので、十分な電流密度の電子線を、電子線射出口からさらに遠くまで到達させることができ、金型等の複雑な形状のワークについても処理を良好に行うことができる。
なお、この混合ガスのシールドガスとしての効果、及び電子線の散乱を防止する効果は、混合ガスにおける不活性ガスの相対分率を高めることによって高めることができる。すなわち、この電子線照射装置では、ワークの性質やワークの処理条件等に応じて、ワークの加工を良好に行うことができるように混合ガスにおける不活性ガスの相対分率を設定することができ、高価な不活性ガスの使用量を最小限に抑えることができる。
【００１４】
また、本発明は、真空チャンバーと、該真空チャンバー内に電子線を発生させる電子線発生装置と、前記真空チャンバーの内外を接続して前記電子線を前記真空チャンバー外に通過させる電子線射出口と、前記真空チャンバー外で前記電子線射出口の周囲を囲むとともに該電子線射出口に対向する部位に開口部を有するノズルと、該ノズル内に第一プロセスガスを供給する第一プロセスガス供給装置と、前記ノズル内に第二プロセスガスを供給する第二プロセスガス供給装置と、前記第一プロセスガス供給装置が供給する前記第一プロセスガスと前記第二プロセスガス供給装置が供給する前記第二プロセスガスとを混合する混合器とを有し、前記第一プロセスガスが不活性ガスであり、前記第二プロセスガスが乾燥空気である電子線照射装置を提供する。
【００１５】
このように構成される電子線照射装置では、電子線発生装置が真空チャンバー内に発生させた電子線は、電子線射出口及びノズルを通じて外部に射出される。
電子線射出口とノズルとの間に形成される空間には、不活性ガスを供給する第一プロセスガス供給装置及び乾燥空気を供給する第二プロセスガス供給装置が接続されている。これら第一、第二プロセスガス供給装置が供給するガスは、混合器によって混合されたのちに、ノズル内から開口部を通じて外部に吐出される。
すなわち、この電子線照射装置では、ノズルから吐出される不活性ガスと乾燥空気との混合ガスが、真空チャンバー内への外気の侵入を防止するエアカーテンとして作用する。
【００１６】
また、この混合ガスは、電子線が照射されるワークの表面に吹き付けられる。この混合ガスは、大気に比べて酸素の分圧が低いため、ワークの溶融部を大気から隔離して酸化等の変質を防止するためのシールドガスの役割を果たす。このため、この電子線照射装置では、ワークの処理を良好に行うことができる。
このように、この電子線照射装置では、不活性ガスと乾燥空気との混合ガスをエアカーテン用ガスやシールドガスとして利用するので、エアカーテン用ガスやシールドガスの全量を不活性ガスとした場合に比べてランニングコストが低くて済む。
【００１７】
ここで、この電子線照射装置において、不活性ガスとして酸素より軽いガスを用いてもよい。この場合には、不活性ガスとして酸素より重いガスを用いた場合に比べて、電子線の電子とガス分子との相互作用が生じにくくなって電子線の散乱が抑えられるので、十分な電流密度の電子線を、電子線射出口からさらに遠くまで到達させることができ、金型等の複雑な形状のワークについても処理を良好に行うことができる。
なお、この混合ガスのシールドガスとしての効果、及び電子線の散乱を防止する効果は、混合ガスにおける不活性ガスの相対分率を高めることによって高めることができる。すなわち、この電子線照射装置では、ワークの性質やワークの処理条件等に応じて、ワークの加工を良好に行うことができるように混合ガスにおける不活性ガスの相対分率を設定することができ、高価な不活性ガスの使用量を最小限に抑えることができる。
【００１８】
上記のノズルを有する電子線照射装置において、前記電子線射出口が前記真空チャンバー外に向けて延びる筒形状をなしており、前記ノズルが前記電子線射出口と同軸となる筒形状をなしており、該ノズルには、前記電子線射出口の先端よりも前記真空チャンバー側に拡径部が設けられており、前記第一プロセスガス供給装置及び前記第二プロセスガス供給装置が、前記拡径部内に接続されており、該拡径部が前記混合器を構成していてもよい。
このように構成される電子線照射装置では、ノズル自体が混合器を構成しているので、混合器を別体として設ける場合に比べて部品点数が少なくなる。これにより、この電子線照射装置は、組立が容易となり、また製造コストが低くて済む。
【００１９】
また、本発明は、真空チャンバーと、該真空チャンバー内に電子線を発生させる電子線発生装置と、前記真空チャンバーの内外を接続して前記電子線を前記真空チャンバー外に通過させる電子線射出口と、前記真空チャンバー外で前記電子線射出口の周囲を囲むとともに該電子線射出口に対向する部位に第一開口部を有する第一ノズルと、該第一ノズルの周囲を囲むとともに前記電子線射出口に対向する部位に前記第一開口部よりも大径の第二開口部を有する第二ノズルと、前記第一ノズル内に第一プロセスガスを供給する第一プロセスガス供給装置と、前記第二ノズルと前記第一ノズルとの間に第二プロセスガスを供給する第二プロセスガス供給装置とを有し、前記第一プロセスガスが不活性ガスであり、
前記第二プロセスガスが乾燥空気である電子線照射装置を提供する。
【００２０】
このように構成される電子線照射装置では、電子線発生装置が真空チャンバー内に発生させた電子線は、電子線射出口、第一ノズル、及び第二ノズルを通じて外部に射出される。
電子線射出口と第一ノズルとの間に形成される空間には、不活性ガスを供給する第一プロセスガス供給装置が接続されている。
これにより、第一ノズルの第一開口部からは不活性ガスが吐出され、電子線射出口の軸線に沿って、不活性ガスの流れが形成される。
すなわち、この電子線照射装置では、第一ノズルから吐出される不活性ガスが、主に真空チャンバー内への外気の侵入を防止するエアカーテンとして作用する。
【００２１】
さらに、この不活性ガスの流れは、電子線が照射されたワークの表面に吹き付けられるので、ワークの溶融部を大気から隔離して酸化等の変質を防止するためのシールドガスの役割も果たす。このため、この電子線照射装置では、ワークの処理を良好に行うことができる。
【００２２】
第一ノズルと第二ノズルとの間には、第二プロセスガス供給装置が接続されている。これにより、第一ノズルから吐出される不活性ガスの流れの周囲には、不活性ガスの流れを囲む乾燥空気の流れが形成される。
すなわち、この電子線照射装置では、第二ノズルから吐出される乾燥空気の流れが、第一ノズルから吐出される不活性ガスの流れの形状を維持するエアカーテンとして作用する。
これにより、不活性ガスの流量が少なくても、不活性ガスのエアカーテンとしての効果、及びシールドガスとしての効果を維持することができるので、この電子線照射装置では、不活性ガスの使用量が少なくて済み、ランニングコストが低い。
【００２３】
ここで、この電子線照射装置において、不活性ガスとして酸素より軽いガスを用いてもよい。この場合には、不活性ガスとして酸素より重いガスを用いた場合に比べて、電子線の電子とガス分子との相互作用が生じにくくなって電子線の散乱が抑えられるので、十分な電流密度の電子線を、電子線射出口からさらに遠くまで到達させることができ、金型等の複雑な形状のワークについても処理を良好に行うことができる。
【００２４】
上記の各電子線照射装置において、前記第一プロセスガス供給装置が、前記第一プロセスガスとして希ガスを供給する構成とされ、前記第二プロセスガス供給装置が、前記第二プロセスガスとして、窒素ガスを供給する構成とされていてもよい。
このように構成される電子線照射装置では、使用されるガスに酸素が含まれないので、ワークの酸化が生じにくい。また、使用するガスに含まれる窒素ガスの分圧が少ないので、ワークに窒化が生じにくい。
【００２５】
また、上記の電子線照射装置において、前記電子線射出口とワークの電子線照射部位との距離を検出する距離測定装置と、前記第一プロセスガス供給装置のガス供給量と前記第二プロセスガス供給装置のガス供給量とを制御するガス供給量制御装置とを有しており、該ガス供給量制御装置は、前記距離測定装置が検出した前記電子線放出口と前記電子線照射部位との距離に応じて前記第二プロセスガス供給装置のガス供給量に対する前記第一プロセスガス供給装置のガス供給量を調整する構成とされていてもよい。
【００２６】
このように構成される電子線照射装置では、ガス供給量制御装置は、電子線射出口とワークの電子線照射部位との距離が大きくなるにつれて第二プロセスガス供給装置のガス供給量に対する第一プロセスガス供給装置のガス供給量の割合を増加させる。
すなわち、この電子線照射装置が、第一プロセスガス供給装置の供給する不活性ガスと第二プロセスガス供給装置の供給する乾燥空気（または窒素ガス）とを混合ガスとして用いる構成である場合には、電子線射出口とワーク表面との距離が大きくなるにつれて、混合ガス中の不活性ガスの相対分率が上昇するので、電子線のビーム径の拡大が抑えられて、より遠くまで適切なビーム径の電子線を到達させることができる。一方、電子線射出口とワーク表面との距離が小さくなると、電子線のビーム径の拡大が生じにくくなるので、電子線射出口とワーク表面との距離が小さくなるにつれて第二プロセスガス供給装置のガス供給量に対する第一プロセスガス供給装置のガス供給量の割合を低下させて混合ガス中の不活性ガスの相対分率を低下させることで、高価な不活性ガスの使用量を低減して、ランニングコストを低減することができる。
【００２７】
また、この電子線照射装置が、電子線に沿って第一プロセスガス供給装置の供給する不活性ガスの流れを形成する構成である場合には、電子線射出口とワーク表面との距離が大きくなるにつれて、この不活性ガスの流れが強くまた太くなるので、電子線のビーム径拡大が低減されて、より遠くまで適切なビーム径の電子線を到達させることができる。一方、電子線射出口とワーク表面との距離が小さくなると、電子線のビーム径の拡大が生じにくくなるので、電子線射出口とワーク表面との距離が小さくなるにつれて不活性ガスの供給量を低下させることで、高価な不活性ガスの使用量を低減して、ランニングコストを低減することができる。
【００２８】
ここで、電子線射出口とワークの電子線照射部位との距離に対する適切な第一、第二プロセスガス供給装置のガス供給量の比（すなわちこれらが供給するガスの混合比）は、実験等によって求めることができる。そこで、制御装置を、予め求めた電子線射出口とワークの電子線照射部位との距離に対する適切な第一、第二プロセスガス供給装置のガス供給量の比の情報に基づいて、常に最適な比率となるように制御するようにしてもよい。
なお、距離測定装置としては、例えば、光学式または超音波式の距離測定装置などの非接触型距離測定装置が用いられる。
【００２９】
また、上記の電子線照射装置において、ワークの電子線照射部位における前記電子線のビーム径を検出するビーム径検出装置と、前記第一プロセスガス供給装置のガス供給量と前記第二プロセスガス供給装置のガス供給量とを制御するガス供給量制御装置とを有しており、該ガス供給量制御装置は、前記ビーム径検出装置によって検出された前記電子線のビーム径が前記ワークの加工に最適なビーム径となるように前記第二プロセスガス供給装置のガス供給量に対する前記第一プロセスガス供給装置のガス供給量を調整する構成とされていてもよい。
【００３０】
この電子線照射装置では、ビーム径検出装置によってワークの電子線照射部位における電子線のビーム径が検出され、制御装置によって、ビーム径検出装置が検出したビーム径がワークの処理に最適なビーム径となるように、前記第二プロセスガス供給装置のガス供給量に対する前記第一プロセスガス供給装置のガス供給量の割合が調整される（すなわち第一プロセスガス供給装置が供給するガスと第二プロセスガス供給装置が供給するガスとの混合比が調整される）。
具体的には、電子線のビーム径が大きすぎる場合には、第二プロセスガス供給装置のガス供給量に対する第一プロセスガス供給装置のガス供給量の割合が増加させられて、電子線の拡散が抑えられ、そのビーム径が低減される。これにより、この電子線照射装置では、電子線のビーム径が常に適正範囲内に保たれるので、ワークの処理を良好に行うことができる。
また、電子線のビーム径が十分に小さい場合には、第二プロセスガス供給装置のガス供給量に対する第一プロセスガス供給装置のガス供給量の割合を低下させることで、高価な不活性ガスの使用量を低減して、ランニングコストを低減することができる。
【００３１】
ここで、ビーム径検出装置としては、例えば、ワーク表面のＸ線強度分布を検出するＸ線検出器を用いることができる。ワーク表面において電子線が照射された領域からは、制動放射によってＸ線が放出される。すなわち、ワーク表面においてＸ線強度が明らかに高いスポットを、電子線の照射されている領域とみなすことができる。このことを利用して、Ｘ線検出器によってワーク表面のＸ線強度分布を測定し、最もＸ線強度の高いスポットの径に基づいて、電子線のビーム径を検出することができる。具体的には、このスポットのＸ線強度の半値幅を電子線のビーム径とみなす。
【００３２】
また、ビーム径検出装置としては、ワーク表面の温度分布を検出する表面温度計を用いることができる。ワーク表面において電子線が照射された領域は、他の領域に比べて明らかに温度が上昇している。すなわち、ワーク表面において温度が明らかに高いスポットを、電子線の照射されている領域とみなすことができる。このことを利用して、表面温度計によってワーク表面の温度分布を測定し、最も高温となるスポットの径に基づいて、電子線のビーム径を検出することができる。
【００３３】
上記の各電子線照射装置が、前記のビーム径検出装置と、前記真空チャンバー内で前記電子線の収束性を制御する磁気レンズと、前記磁気レンズの動作を制御する磁気レンズ制御装置とを有する構成とされ、該磁気レンズ制御装置は、前記ビーム径検出装置によって検出された前記電子線のビーム径が前記ワークの加工に最適なビーム径となるように前記磁気レンズの動作を制御する構成とされていてもよい。
【００３４】
ここで、真空チャンバー内では、磁気レンズによって電子線が電子線射出口を通過可能なビーム径に絞られる。
このときに電子線を絞りすぎてしまうと、電子線を構成する電子の空間電荷効果によって、電子線が電子線射出口を通過した後に電子線のビーム径が拡大してしまう。
この電子線照射装置では、ビーム径検出装置によってワークの電子線照射部位における電子線のビーム径が検出される。
【００３５】
制御装置は、ビーム径検出装置によって検出されたビーム径がワークの処理に最適なビーム径となるように、磁気レンズを制御する。
具体的には、磁気レンズを構成する電磁石への通電量制御による磁界の制御を行って、真空チャンバー内での電子線の絞り量を低減する。
これにより、真空チャンバー内で電子線の過剰な絞りが解消されて、電子線射出口を通過した電子線のビーム径拡大が抑えられるので、ワークの電子線照射部位における電子線のビーム径を適正に保つことができる。
【００３６】
上記の各電子線照射装置が、前記のビーム径検出装置と、前記電子線発生装置の動作を制御する電子線制御装置とを有する構成とされ、該電子線制御装置は、前記ビーム径検出装置によって検出された前記電子線のビーム径が前記ワークの加工に最適なビーム径となるように前記電子線発生装置のビーム電流量と加速電圧とのうちの少なくともいずれか一方を制御する構成とされていてもよい。
【００３７】
この電子線照射装置では、ビーム径検出装置によってワークの電子線照射部位における電子線のビーム径が検出される。
制御装置は、ビーム径検出装置によって検出されたビーム径がワークの処理に最適なビーム径となるように、電子線発生装置のビーム電流量と加速電圧とのうちの少なくともいずれか一方を制御する。
【００３８】
電子線発生装置のビーム電流量を低減すると、空間電荷効果が低減されるため、ビーム径の拡大が低減される。一方、ビーム電流量を増加すると、空間電荷効果が大きくなり、ビーム径の拡大が促進される。
また、電子線発生装置の加速電圧を高めると、その分ワークに処理を施すために必要なビーム電流量が小さくなるので、空間電荷効果が低減されて、ビーム径の拡大が低減される。一方、加速電圧を低減すると、ワークに処理を施すために必要なビーム電流量が大きくなるために、空間電荷効果が大きくなり、ビーム径の拡大が促進される。
このように、この電子線照射装置では、電子線のビーム径が適正範囲内に保たれるので、ワークの処理を良好に行うことができる。
なお、加速電圧はワークにおける電子ビームの浸透深さにも関係するため、ビーム電流量主体で制御を施すことが望ましく、また必要とする処理に応じて加速電圧制御許容範囲を事前に設定することも有効である。
【００３９】
また、上記の各電子線照射装置において、前記真空チャンバーが複数隣接配置され、前記電子線発生装置が、前記真空チャンバーのうちの先頭チャンバー内から、前記真空チャンバーのうちの最終チャンバーに設けられた前記電子線射出口に向けて電子線を射出する構成とされ、前記各真空チャンバー間を接続して前記先頭チャンバーから前記最終チャンバーまでの前記電子線の通過を許容する連通部と、前記各真空チャンバーの内圧を前記最終チャンバー側の真空チャンバーほど高くなるように調整する圧力制御装置と、前記先頭チャンバーを除く前記各真空チャンバーのうち、少なくともいずれか一つの真空チャンバー内に補正ガスを供給する補正ガス供給装置を有していてもよい。
【００４０】
このように構成される電子線照射装置では、先頭チャンバー内の電子線発生装置から、最終チャンバーに向けて電子線が射出される。
この電子線は、各真空チャンバーに設けられた連通部及び最終チャンバーに設けられた電子線射出口を通じて最終チャンバー外に射出され、最終チャンバー外に設置されたワークの処理に利用される。
各真空チャンバーの内圧は、圧力制御装置によって、最終チャンバー側の真空チャンバーほど高くなるように調整されている。これにより、各真空チャンバー間での気体の流通が抑えられ、最終チャンバーの電子線射出口が大気に開放されていても、先頭チャンバーの内圧を高真空状態に維持することができる。
【００４１】
さらに、この電子線照射装置において、先頭チャンバーを除く各真空チャンバーのうち、少なくとも一つの真空チャンバーには、補正ガス供給装置から補正ガスが供給されるようになっている。
真空チャンバー内にこのように補正ガスが供給されると、この補正ガスの気体分子に電子線を構成する電子が衝突して、補正ガスの気体分子の一部が電離される。
陽イオンは電子に比べて非常に質量が大きいため移動度も小さいこと、当該電離現象は連続して生じることから、電子線射出状態において電子線軌道上には一定量の陽イオンが存在することになる。このため、中和により空間電荷効果は抑制しうることとなる。
このように、この電子線照射装置では、少なくとも一つの真空チャンバーでの空間電荷効果による電子線のビーム径の拡大が抑えられるので、大掛かりな磁気レンズを用いることなしに、電子線を連通部の開口径以下の径に絞ることができる。
【００４２】
また、本発明は、隣接配置される複数の真空チャンバーと、該真空チャンバーのうちの先頭チャンバー内から前記真空チャンバーのうちの最終チャンバーに向けて電子線を射出する電子線発生装置と、前記各真空チャンバー間を接続して前記先頭チャンバーから前記最終チャンバーまでの前記電子線の通過を許容する連通部と、前記最終チャンバーに設けられて該最終チャンバーから外部への前記電子線の通過を許容する電子線射出口と、前記各真空チャンバーの内圧を前記最終チャンバー側の真空チャンバーほど高くなるように調整する圧力制御装置と、前記先頭チャンバーを除く前記各真空チャンバーのうち、少なくともいずれか一つの真空チャンバー内に補正ガスを供給する補正ガス供給装置を有している電子線照射装置を提供する。
【００４３】
このように構成される電子線照射装置では、各真空チャンバー間での気体の流通が抑えられるので、最終チャンバーの電子線射出口が大気に開放されていても、先頭チャンバーの内圧を高真空状態に維持することができる。
さらに、この電子線照射装置において、先頭チャンバーを除く各真空チャンバーのうち、少なくとも一つの真空チャンバーには、補正ガス供給装置から補正ガスが供給されるようになっているので、この真空チャンバーでの空間電荷効果による電子線のビーム径の拡大が抑えられるので、大掛かりな磁気レンズを用いることなしに、電子線を連通部の開口径以下の径に絞ることができる。
【００４４】
上記補正ガス供給装置を有する電子線照射装置において、前記補正ガスが不活性ガスであってもよい。
この電子線照射装置では、真空チャンバー内に供給される補正ガスが不活性ガスであるので、真空チャンバー内での不要な化学反応が生じにくく、真空チャンバー内の環境を保全することができる。
ここで、補正ガスとして希ガスを用いた場合には、補正ガスがより一層化学反応を起こしにくくなるので、真空チャンバー内の環境保全をより良好に行うことができる。
また、補正ガスとして窒素ガスを用いた場合には、補正ガスにかかるコストを低減することができる。
【００４５】
上記の補正ガス供給装置を有する電子線照射装置において、前記圧力制御装置が、前記補正ガスの供給対象である真空チャンバーの内圧を、１×１０−２［Ｐａ］から１×１０−５［Ｐａ］の範囲内に保つ構成とされていてもよい。
補正ガスの供給対象である真空チャンバーの内圧が高すぎると、真空チャンバー内の補正ガスの密度が高くなりすぎるので、電子が補正ガスの気体分子と衝突するまでに散乱による散逸が大きくなる。また、この真空チャンバーの内圧が低すぎると、この真空チャンバー内の補正ガスの密度が低すぎて、電子線を構成する電子と補正ガスの気体分子とが衝突しにくくなって、補正ガスの電離が生じにくくなる。このため、陽イオンを十分に発生させて空間電荷効果を打ち消すためには、補正ガスの供給対象である真空チャンバーの内圧を、１×１０−２［Ｐａ］から１×１０−５［Ｐａ］の範囲内、より好ましくは、３×１０−３［Ｐａ］から１×１０−２［Ｐａ］の範囲内に保つことが望ましい。
【発明の効果】
【００４６】
このように構成される電子線照射装置によれば、装置を大型化することなしに、低コストで電子線によるワークの処理を良好に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態について、図１から図３を用いて説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る電子線照射装置１は、電子線発生装置２と、真空チャンバー３と、内部にワークWが収納される照射室４とを有している。
本実施形態では、電子線発生装置２は、真空チャンバー３内に収納されるフィラメント等の陰極部材と、この陰極部材に対向配置される陽極とを有している。この電子線発生装置２は、陰極部材が放出した電子を陰極部材と陽極との間に形成した電場を用いて加速することによって真空チャンバー３内に電子線を形成するものである。
【００４８】
本実施形態では、電子線照射装置１は、真空チャンバー３として互いに隣接配置される二つの真空チャンバー３を有している。以下、これら真空チャンバー３のうちの一方を先頭チャンバー３ａとし、他方を最終チャンバー３ｂとする。
先頭チャンバー３ａ内には、電子線発生装置２が、電子線ＥＢの射出方向を最終チャンバー３ｂ側に向けた状態にして収納されている。先頭チャンバー３ａと最終チャンバー３ｂとは、連通部６を介して接続されており、電子線発生装置２が発生させた電子線ＥＢは、この連通部６を通じて最終チャンバー３ｂ内に入射するようになっている。
最終チャンバー３ｂには、連通部６に対向する部位に、照射室４内と接続される電子線射出口８が設けられており、最終チャンバー３ｂ内に入射した電子線ＥＢが、電子線射出口８を通じて照射室４内に射出されるようになっている。
また、最終チャンバー３ｂ内には、電子線発生装置２が発する電子線ＥＢを加速する加速用電極や、電子線ＥＢを所定性状に整形する磁気レンズ５等、電子線ＥＢを調整するための装置が設けられている。
【００４９】
先頭チャンバー３ａ及び最終チャンバー３ｂには、真空ポンプ７が接続されており、これによって先頭チャンバー３ａ内及び最終チャンバー３ｂ内が真空引きされるようになっている。
最終チャンバー３ｂと照射室４とを接続する電子線射出口８の開口径は、数ｍｍ以下に設定されており、これによって電子線ＥＢの通過を許容しつつ、照射室４から最終チャンバー３ｂ内への気体の流入が制限されて、最終チャンバー３ｂ内が高真空状態に保たれるようになっている。
先頭チャンバー３ａと最終チャンバー３ｂとを接続する連通部６の開口径も、数ｍｍ以下とされており、これによって電子線ＥＢの通過を許容しつつ、最終チャンバー３ｂから先頭チャンバー３ａ内への気体の流入が制限されて、先頭チャンバー３ｂ内が最終チャンバー３ｂよりも高真空状態に保たれるようになっている。
すなわち、本実施形態では、真空チャンバー３は、二段の多段差動排気システムを有している。
【００５０】
照射室４は、密閉可能な容器とされており、この照射室４には、不活性ガスを供給する第一プロセスガス供給装置１１と、乾燥空気を供給する第二プロセスガス供給装置１２とが接続されている。この第一プロセスガス供給装置１１は、酸素よりも軽いガス（ヘリウムガス、ネオンガス、窒素ガス）を供給する構成とすることが好ましい。本実施形態では、第一プロセスガス供給装置１１は、ヘリウムガスを供給する構成とされている。
照射室４と第一プロセスガス供給装置１１との間には、第一プロセスガス供給装置１１の不活性ガス供給量を制御するバルブ１１ａが設けられている。また、照射室４と第二プロセスガス供給装置１２との間には、第二プロセスガス供給装置１２の乾燥空気の供給量を制御するバルブ１２ａが設けられている。
【００５１】
照射室４とこれら第一、第二プロセスガス供給装置１１，１２との間には、第一プロセスガス供給装置１１が供給する不活性ガスと第二プロセスガス供給装置１２が供給する乾燥空気とを混合する混合器１３が設けられている。
すなわち、照射室４内には不活性ガスと乾燥空気との混合ガスが供給されるようになっている。
照射室４には、排気装置１６が設けられており、照射室４を粗排気することができるようになっている。また、照射室４には、照射室４内の圧力を測定する圧力計１７が設けられている。
【００５２】
このように構成される電子線照射装置１では、ワークＷの処理を行うにあたって、まず、照射室４内にワークＷを設置して照射室４を密閉した状態で、排気装置１６によって照射室４内を数百［Ｐａ］程度まで粗排気する。
この状態で、第一プロセスガス供給装置１１及び第二プロセスガス供給装置１２によるガスの供給を開始して、照射室４内雰囲気を、不活性ガスと乾燥空気との混合ガスに置換する。
【００５３】
その後、電子線発生装置２を作動させて、照射室４内のワークＷに電子線ＥＢを照射する。
照射室４には、第一プロセスガス供給装置１１が供給する不活性ガスと第二プロセスガス供給装置１２が供給する乾燥空気との混合ガスが供給されている。
この混合ガスは、大気に比べて酸素の分圧が低いため、照射室４内で電子線ＥＢを照射されているワークＷの溶融部を酸化等の変質から保護するシールドガスの役割を果たす。このため、この電子線照射装置１では、ワークＷの処理を良好に行うことができる。
このように、この電子線照射装置１では、不活性ガスと乾燥空気との混合ガスをシールドガスとして利用するので、シールドガスの全量を不活性ガスとした場合に比べてランニングコストが低くて済む。
【００５４】
さらに、本実施形態の電子線照射装置１では、大気中の主成分よりも相対的に軽いヘリウムの相対比率が高いため、電子線ＥＢを構成する電子とガス分子との相互作用が生じにくくなって電子線ＥＢの散乱が抑えられるので、十分な電流密度の電子線ＥＢを、電子線射出口８からさらに遠くまで到達させることができ、金型等の複雑な形状のワークについても処理を良好に行うことができる。
【００５５】
なお、この混合ガスのシールドガスとしての効果、及び電子線ＥＢの散乱を防止する効果は、混合ガスにおける不活性ガスの相対分率を高めることによって高めることができる。すなわち、この電子線照射装置１では、ワークの性質やワークの処理条件等に応じて、ワークの加工を良好に行うことができるように混合ガスにおける不活性ガスの相対分率を設定することができ、高価な不活性ガスの使用量を最小限に抑えることができる。
【００５６】
図２に、電子線発生装置２の加速電圧を１５０ｋＶとした場合における、照射室４内での、電子線射出口８からの距離と電子線ＥＢのビーム径拡大率との関係をグラフとして示す。
ビーム径拡大率とは、電子線射出口８を出射した時点での電子線ＥＢのビーム径を１とした場合の、各位置におけるビーム径の大きさである。ここでは、電子線ＥＢのビーム径として、電子線ＥＢの射出軸に直交する方向におけるビーム強度の半値幅を用いた。
このグラフにおいて、実線で表す曲線は、照射室４内を乾燥雰囲気で満たした状態でのビーム径拡大率であり、破線で示す曲線は、照射室４内をヘリウムガスで満たした状態でのビーム径拡大率である。
【００５７】
このグラフから分かるように、照射室４内雰囲気が乾燥空気である場合には、乾燥空気が電子線ＥＢを散乱させるため、電子線射出口８から出射された直後から、電子線ＥＢのビーム径が拡大される。一方、照射室４内雰囲気がヘリウムガスである場合には、電子線射出口８からある距離までは電子線ＥＢのビーム径の拡大はほとんど生じず、その後、一定距離通過後にビーム径の拡大が生じる。
そして、照射室４内雰囲気を乾燥空気とヘリウムガスとの混合ガスとした場合には、ビーム径の拡大率は、照射室４内雰囲気を乾燥空気のみとした場合とヘリウムガスのみとした場合の中間となり、その値は、乾燥空気とヘリウムガスとの混合比に依存する。
【００５８】
この電子線照射装置１では、照射室４内に供給される乾燥空気とヘリウムガスとの混合比を適正に設定することで、ワークＷの処理に必要な電流密度でワークＷに電子線ＥＢを照射しつつ、照射室４内をヘリウムガスのみで満たした場合に比べてヘリウムガスの使用量を低減して、コスト低減を図ることができる。
一例として、図３に、ビーム径拡大率が３倍となる場合の、照射室４内での電子線射出口８からの距離と混合ガス中のヘリウムガスの分率（総ガス体積に占めるヘリウムガスの体積の割合）との関係をグラフとして示す。なお、本図は圧力が一定である場合を示しており、供給圧力変化に応じて本関係は変化するため、事前に実験的検証を行うことが望ましい。
ビーム径拡大率の許容範囲を３倍以下とすると、図３のグラフにおいて曲線の左側の領域の条件でワークＷの処理を行えばよい。
【００５９】
例えば、電子線出射口８とワークＷとの距離を１５０ｍｍとした場合には、ヘリウムガスの分率は８０％以上に設定すればよい。この場合には、照射室４内雰囲気を乾燥空気のみとした場合の限界よりも電子線射出口８とワークＷとを離間させて処理を行うことを可能にしつつ、照射室４内雰囲気をヘリウムガスのみとした場合に比べて、ヘリウムガスの使用量を最大２０％も低減することができる。
また、電子線出射口８とワークＷとの距離を１００ｍｍとした場合には、ヘリウムガスの分率は４０％以上に設定すればよい。この場合には、照射室４内雰囲気を乾燥空気のみとした場合の限界よりも電子線射出口８とワークＷとを離間させて処理を行うことを可能にしつつ、照射室４内雰囲気をヘリウムガスのみとした場合に比べて、ヘリウムガスの使用量を最大６０％も低減することができる。
【００６０】
ここで、本実施形態において、第二プロセスガス供給装置１２を、乾燥空気の代わりに、窒素ガスを供給する構成としてもよい。
この場合には、照射室４内雰囲気が窒素ガスとヘリウムガスの混合ガスとなり、照射室４内雰囲気を乾燥空気（窒素約８０％、酸素約２０％）とヘリウムガスとの混合ガスとした場合に比べて、原子量の大きい酸素及び窒素の相対分率が低下する分、電子線の散乱が生じにくくなる。また、照射室４内雰囲気に酸素が含まれないので、ワークＷの酸化が生じにくい。また、照射室４内雰囲気を全て窒素ガスとした場合に比べて、照射室４内雰囲気の窒素ガスの分圧が少ないので、ワークＷに窒化が生じにくい。
【００６１】
また、上記実施の形態では、照射室４を密閉容器とした例を示したが、これに限られることなく、例えば図４に示すように、照射室４の側壁に開口部４ａを設けてワークＷを出し入れ可能とし、開口部４ａの開口方向に直交する方向に気流を発生させて照射室４内と外部との間の気体の流通を規制するエアカーテン装置４ｂを設けてもよい。
この場合には、ワークＷの処理を連続的に行うことができる。
【００６２】
［第二実施形態］
以下、本発明の第二実施形態について、図５及び図６を用いて説明する。
図５に示すように、本実施形態に係る電子線照射装置２１は、第一実施形態で示した電子線照射装置１において、照射室４を設ける代わりに、真空チャンバー３外で電子線射出口８の周囲を囲むとともに電子線射出口８に対向する部位に開口部２２ａを有するノズル２２（第一ノズル）を設けて、このノズル２２内に、第一プロセスガス供給装置１１及び第二プロセスガス供給装置１２とを接続したものである。
以下、第一実施形態と同様または同一の部材については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
【００６３】
本実施形態では、電子線射出口８は、最終チャンバー３ｂ外に向けて電子線ＥＢの射出方向に沿って延びる略円筒形状とされており、その先端には、先端に向うにつれて縮径される縮径部８ａが設けられている。
【００６４】
ノズル２２は、電子線射出口８と略同軸にして設けられる略円筒形状をなしている。ノズル２２は、その先端を電子線射出口８よりも電子線ＥＢの射出方向に突出して設けられており、この先端には、先端に向うにつれて縮径される縮径部２２ｂが設けられている。
また、ノズル２２において電子線射出口８の先端よりも付け根側には、拡径部２２ｃが設けられている。
図６（図５のＡ−Ａ矢視断面図）に示すように、拡径部２２ｃには、第一プロセスガス供給装置１１及び第二プロセスガス供給装置１２が接続される接続口２２ｄが設けられている。
この接続口２２ｄのノズル２２内側の開口端は、ノズル２２の中心軸よりも径方向外側に向けられており、これによって接続口２２ｄから拡径部２２ｃ内に供給された各種ガスは、拡径部２２ｃ内で周方向に流れることになり、拡径部２２ｃ内で混合されたのちに、ノズル２２の先端に流入するようになっている。
【００６５】
ここで、ノズル２２と第一プロセスガス供給装置１１とを接続する管路上には、上流側から順に、バルブ１１ａと圧力計２３とが設けられており、圧力計２３の指示値を見ながらバルブ１１ａの開度を調整することで、ノズル２２への不活性ガスの供給量を調整することができるようになっている。
同様に、ノズル２２と第二プロセスガス供給装置１２とを接続する管路上には、上流側から順に、バルブ１２ａと圧力計２６とが設けられており、圧力計２６の指示値を見ながらバルブ１２ａの開度を調整することで、ノズル２２への乾燥空気の供給量を調整することができるようになっている。
【００６６】
このように構成される電子線照射装置２１では、真空チャンバー３内に設けられる電子線発生装置２が発生させた電子線は、電子線射出口８及びノズル２２を通じて外部に射出される。
電子線射出口８とノズル２２との間に形成される空間には、不活性ガスを供給する第一プロセスガス供給装置１１及び乾燥空気を供給する第二プロセスガス供給装置１２が接続されており、これら第一、第二プロセスガス供給装置１１，１２が供給するガスは、ノズル２２の拡径部２２ｃ内で混合されたのちに、ノズル２２先端の開口部２２ａを通じて外部に吐出される。
すなわち、この電子線照射装置２１では、ノズル２２から吐出される不活性ガスと乾燥空気との混合ガスが、真空チャンバー３内への外気の侵入を防止するエアカーテンとして作用する。
【００６７】
また、この混合ガスは、電子線ＥＢが照射されるワークＷの表面に吹き付けられる。この混合ガスは、大気に比べて酸素の分圧が低いため、ワークＷの溶融部を大気から隔離して酸化等の変質を防止するためのシールドガスの役割を果たす。このため、この電子線照射装置２１では、ワークＷの処理を良好に行うことができる。
このように、この電子線照射装置２１では、不活性ガスと乾燥空気との混合ガスをエアカーテン用ガスやシールドガスとして利用するので、エアカーテン用ガスやシールドガスの全量を不活性ガスとした場合に比べてランニングコストが低くて済む。
また、この電子線照射装置２１では、ノズル２２自体が混合器を構成しているので、混合器を別体として設ける場合に比べて部品点数が少なくなる。これにより、この電子線照射装置２１は、組立が容易となり、また製造コストが低くて済む。
【００６８】
ここで、本実施形態では、ノズル２２に接続口２２ｄを一つだけ設けて、この接続口２２ｄに第一プロセスガス供給装置１１及び第二プロセスガス供給装置１２を接続した例を示したが、これに限られることなく、例えば図７に示すように、ノズル２２に対して、一対の接続口２２ｄを、ノズル２２の中心軸を挟んで１８０°回転対称にして設けて、第一、第二プロセスガス供給装置１１，１２をそれぞれ異なる接続口２２に接続する構成としてもよい。この場合には、各接続口２２ｄを通じて拡径部２２ｃ内に供給されたガスが、拡径部２２ｃ内でより確実に混合されて、均質な混合ガスを得ることができる。
【００６９】
また、この電子線照射装置２１においても、不活性ガスとして酸素より軽いガスを用いてもよく、この場合には、不活性ガスとして酸素より重いガスを用いた場合に比べて、電子線ＥＢの電子とガス分子との相互作用が生じにくくなって電子線ＥＢの散乱が抑えられるので、十分な電流密度の電子線ＥＢを、電子線射出口８からさらに遠くまで到達させることができ、金型等の複雑な形状のワークＷについても処理を良好に行うことができる。
なお、この混合ガスのシールドガスとしての効果、及び電子線ＥＢの散乱を防止する効果は、混合ガスにおける不活性ガスの相対分率を高めることによって高めることができる。すなわち、この電子線照射装置２１では、ワークＷの性質やワークＷの処理条件等に応じて、ワークＷの加工を良好に行うことができるように混合ガスにおける不活性ガスの相対分率を設定することができ、高価な不活性ガスの使用量を最小限に抑えることができる。
【００７０】
［第三実施形態］
以下、本発明の第三実施形態について、図８を用いて説明する。
図８に示すように、本実施形態に係る電子線照射装置３１は、第二実施形態で示した電子線照射装置２１において、ノズル２２の周囲に、ノズル２２の周囲を囲むとともに電子線射出口８に対向する部位にノズル２２の開口部２２ａよりも大径の第二開口部３２ａを有する第二ノズル３２を設け、第一プロセスガス供給装置１１をノズル２２に接続し、第二プロセスガス供給装置１２を第二ノズル３２に接続したものである。
以下、第一実施形態と同様または同一の部材については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
【００７１】
このように構成される電子線照射装置３１では、真空チャンバー３内に設けられる電子線発生装置２が発生させた電子線ＥＢは、電子線射出口８、ノズル２２、及び第二ノズル３２を通じて外部に射出される。
電子線射出口８とノズル２２との間に形成される空間には、第一プロセスガス供給装置１１から不活性ガスが供給されている。これにより、ノズル２２の開口部２２ａからは不活性ガスが吐出され、電子線射出口８の軸線に沿って、不活性ガスの流れが形成される。
すなわち、この電子線照射装置３１では、ノズル２２から吐出される不活性ガスが、真空チャンバー３内への外気の侵入を防止するエアカーテンとして作用する。
【００７２】
さらに、この不活性ガスの流れは、電子線ＥＢが照射されたワークＷの表面に吹き付けられるので、ワークＷの溶融部を大気から隔離して酸化等の変質を防止するためのシールドガスの役割も果たす。このため、この電子線照射装置３１では、ワークＷの処理を良好に行うことができる。
このシールドガスは、混合ガスではなく、純粋な不活性ガスであるので、ワークＷの保護効果が高く、ワークＷの処理を良好に行うことができる。
また、不活性ガスとして酸素より軽いガスを用いた場合には、不活性ガスとして酸素より重いガスを用いた場合に比べて、電子線ＥＢの電子とガス分子との相互作用が生じにくくなって電子線の散乱が抑えられるので、十分な電流密度の電子線ＥＢを、電子線射出口８からさらに遠くまで到達させることができ、金型等の複雑な形状のワークＷについても処理を良好に行うことができる。
【００７３】
ノズル２２と第二ノズル３２との間には、第二プロセスガス供給装置１２が接続されている。これにより、ノズル２２から吐出される不活性ガスの流れの周囲には、不活性ガスの流れを囲む乾燥空気の流れが形成される。
すなわち、この電子線照射装置３１では、第二ノズル３２から吐出される乾燥空気の流れが、ノズル２２から吐出される不活性ガスの流れの形状を維持するエアカーテンとして作用する。
これにより、不活性ガスの流量が少なくても、不活性ガスのエアカーテンとしての効果、及びシールドガスとしての効果を維持することができるので、この電子線照射装置３２では、不活性ガスの使用量が少なくて済み、ランニングコストが低い。
【００７４】
［第四実施形態］
以下、本発明の第四実施形態について、図９を用いて説明する。
図９に示すように、本実施形態に係る電子線照射装置４１は、上記各実施形態で示した電子線照射装置において、真空チャンバー３を複数隣接配置し、各真空チャンバー３を連通部６で接続して、これら真空チャンバー３のうちの二つの真空チャンバー間での電子線ＥＢの通過を許容し、各真空チャンバー３の内圧を電子線ＥＢの射出方向の真空チャンバー３ほど高くなるように調整する圧力制御装置４２と、最終チャンバー３ｂ内に補正ガスを供給する補正ガス供給装置４３とを設けたものである。
本実施形態では、電子線照射装置４１を、第二実施形態に示す電子線照射装置２１に上記の構成を加えた構成としている。具体的には、電子線照射装置４１では、複数の真空チャンバー３が列状に隣接配置され、電子線発生装置２が、真空チャンバー３の列の先頭となる先頭チャンバー３ａ内から真空チャンバー３の列の最後尾の最終チャンバー３ｂに向けて電子線を射出する構成とされ、圧力制御装置４２が、最終チャンバー３ｂに近い真空チャンバー３ほど内圧が高くなるように各真空チャンバー３の内圧を調整する構成とされている。
以下、第二実施形態と同様または同一の部材については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
【００７５】
圧力制御装置４２として、各真空チャンバー３に、それぞれ独立した真空排気系統４４を設けている。
また、本実施形態では、最終チャンバー３ｂに接続される真空排気系統４４は、最終チャンバー３ｂの内圧を、１×１０−２［Ｐａ］から１×１０−５［Ｐａ］の範囲内に保つ構成とされている。
補正ガス供給装置４３は、補正ガス供給源４６と、補正ガス供給源４６と最終チャンバー３ｂとを接続する管路４７と、管路４７上に設けられた流量調整機構４８とを有している。
補正ガス供給源４６は、補正ガスとして不活性ガスを供給する構成とされており、これによって補正ガスが真空チャンバー内で不要な化学反応を生じにくいので、真空チャンバー３内の環境を保全することができる。
補正ガスとして希ガスを供給用いた場合には、補正ガスがより一層化学反応を起こしにくくなるので、真空チャンバー３内の環境保全をより良好に行うことができる。
また、補正ガスとして窒素ガスを用いた場合には、補正ガスにかかるコストを低減することができる。
【００７６】
流量調整機構４８は、最終チャンバー３ｂの内圧を測定する圧力計４８ａと、管路４７上に設けられて圧力計４８ａの指示値が設定圧力を上回った場合には閉となり、指示値が設定圧力を下回った場合にはその圧力差に比例した開度で開く流量調整機構付きバルブ４８ｂを有しており、これによって最終チャンバー３ｂの内圧を設定圧力に維持した状態で、最終チャンバー３ｂ内に補正ガスを供給することができるようになっている。
【００７７】
このように構成される電子線照射装置４１では、先頭チャンバー３ａ内の電子線発生装置２から最終チャンバー３ｂに向けて電子線ＥＢが射出される。
この電子線ＥＢは、各真空チャンバー３に設けられた連通部６、及び最終チャンバー３ｂに設けられた電子線射出口８を通じて最終チャンバー３ｂ外に射出され、最終チャンバー３ｂ外に設置されたワークの処理に利用される。
各真空チャンバー３の内圧は、圧力制御装置４２によって、最終チャンバー３ｂ側の真空チャンバー３ほど高くなるように調整されている。これにより、各真空チャンバー３間での気体の流通が抑えられ、最終チャンバー３ｂの電子線射出口８が大気に開放されていても、先頭チャンバー３ａの内圧を高真空状態に維持することができ、電子線発生装置２による電子線ＥＢの発生が良好に行われる。
【００７８】
さらに、この電子線照射装置４１において、最終チャンバー３ｂには、補正ガス供給装置４３から補正ガスが供給されるようになっている。
最終チャンバー３ｂ内にこのように補正ガスが供給されると、この補正ガスの気体分子に電子線ＥＢを構成する電子が衝突して、補正ガスの気体分子が陽イオンと電子とに電離される。
陽イオンは電子に比べて非常に質量が大きいため移動度も小さいこと、当該電離現象は連続して生じることから、電子線射出状態において電子線軌道上には一定量の陽イオンが存在することになる。このため、中和により空間電荷効果が抑制され、電子線ＥＢのビーム径の拡大が抑えられる。
このように、この電子線照射装置４１では、最終チャンバー３ｂでの空間電荷効果による電子線ＥＢのビーム径の拡大が抑えられるので、大掛かりな磁気レンズを用いることなしに、電子線ＥＢのビーム径を電子線射出口８の開口径以下に絞ることができる。
【００７９】
ここで、最終チャンバー３ｂの内圧が高すぎると、最終チャンバー３ｂ内の補正ガスの密度が高くなりすぎるので、電子線ＥＢを構成する電子が補正ガスの気体分子と衝突するまでに散乱による散逸が大きくなる。また、最終チャンバー３ｂの内圧が低すぎると、最終チャンバー３ｂ内の補正ガスの密度が低すぎて、電子線ＥＢを構成する電子と補正ガスの気体分子とが衝突しにくくなって、補正ガスの電離が生じにくくなる。このため、陽イオンを十分に発生させて空間電荷効果を打ち消すためには、最終チャンバー３ｂの内圧を、１×１０−２［Ｐａ］から１×１０−５［Ｐａ］の範囲内、より好ましくは、３．９９×１０−３［Ｐａ］から１．０６×１０−２［Ｐａ］の範囲内に保つことが望ましい。
【００８０】
［第五実施形態］
以下、本発明の第五実施形態について、図１０を用いて説明する。
図１０に示すように、本実施形態に係る電子線照射装置５１は、上記各実施形態で示した電子線照射装置において、電子線射出口８とワークＷの電子線照射部位との距離を検出する距離測定装置５２と、第一プロセスガス供給装置１１のガス供給量と第二プロセスガス供給装置１２のガス供給量とを制御する制御装置５３とを設け、第一プロセスガス供給装置１１を、酸素よりも軽い不活性ガスを供給する構成としたものである。
本実施形態では、電子線照射装置５１を、第二実施形態に示す電子線照射装置２１に上記の構成を加えた構成としている。
以下、第二実施形態と同様または同一の部材については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
【００８１】
距離測定装置５２としては、例えば、光学式または超音波式の距離測定装置などの非接触型距離測定装置が用いられる。
制御装置５３は、距離測定装置５２が検出した電子線放出口８と電子線照射部位との距離が大きくなるにつれて第二プロセスガスの供給量に対する第一プロセスガス供給装置１１の供給量を多くする構成とされている。
本実施形態では、制御装置５３は、第一プロセスガス供給装置１１のガス供給量を制御するバルブ１１ａ、及び第二プロセスガス供給装置１２のガス供給量を制御するバルブ１２ａを制御することによって、ノズル２２内に供給される不活性ガスと乾燥空気との混合比を調整する構成とされている。
【００８２】
このように構成される電子線照射装置５１では、電子線射出口８とワークＷの電子線照射部位との距離が大きくなるにつれて第二プロセスガス供給装置１２のガス供給量に対する第一プロセスガス供給装置１１のガス供給量が増加する。すなわち、電子線射出口８とワーク表面との距離が大きくなるにつれて、ノズル２２内及びノズル２２から噴出される混合ガス中の不活性ガスの相対分率（希ガス濃度）が上昇するので、電子線ＥＢのビーム径の拡大がおさえられ、より遠くまで適切なビーム径の電子線ＥＢを到達させることができる。
また、電子線射出口８とワークＷ表面との距離が小さくなると、電子線ＥＢのビーム径の拡大が生じにくくなるので、電子線射出口８とワークＷ表面との距離が小さくなるにつれて混合ガス中の不活性ガスの相対分率を低下させることで、高価な不活性ガスの使用量を低減して、ランニングコストを低減することができる。
【００８３】
ここで、電子線射出口８とワークＷの電子線照射部位との距離に対する適切な第一、第二プロセスガス供給装置１１，１２のガス供給量の比（すなわちこれらが供給するガスの混合比）は、実験等によって求めることができる。
本実施形態では、制御装置５３は、予め求めた電子線射出口８とワークＷの電子線照射部位との距離に対する適切な第一、第二プロセスガス供給装置１１，１２のガス供給量の比の情報を記憶装置等に格納しており、この情報と距離測定装置５２の検出結果とに基づいて、第一、第二プロセスガス供給装置１１，１２のガス供給量が常に最適な比率となるようにバルブ１１ａ、１２ａを制御するようになっている。
【００８４】
［第六実施形態］
以下、本発明の第六実施形態について、図１１を用いて説明する。
図１１に示すように、本実施形態に係る電子線照射装置６１は、上記各実施形態で示した電子線照射装置において、ワークＷの電子線照射部位における電子線ＥＢのビーム径を検出するビーム径検出装置６１と、第一プロセスガス供給装置１１のガス供給量と第二プロセスガス供給装置１２のガス供給量とを制御する制御装置５３とを設け、第一プロセスガス供給装置１１を、酸素よりも軽い不活性ガスを供給する構成としたものである。
本実施形態では、電子線照射装置５１を、第二実施形態に示す電子線照射装置２１に上記の構成を加えた構成としている。
以下、第二実施形態と同様または同一の部材については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
【００８５】
ビーム径検出装置６２としては、例えば、ワークＷ表面のＸ線強度分布を検出するＸ線検出器を用いることができる。ワークＷ表面において電子線ＥＢが照射された領域からは、制動放射によってＸ線が放出される。すなわち、ワークＷ表面においてＸ線強度が明らかに高いスポットを、電子線ＥＢの照射されている領域とみなすことができる。
このことを利用して、Ｘ線検出器によってワークＷ表面のＸ線強度分布を測定し、最もＸ線強度の高いスポットの径に基づいて、電子線ＥＢのビーム径を検出することができる。具体的には、このスポットのＸ線強度の半値幅を電子線ＥＢのビーム径とみなす。
【００８６】
この電子線照射装置６１では、電子線ＥＢによるワークＷの処理中に、ビーム径検出装置６２によってワークＷの電子線照射部位における電子線ＥＢのビーム径が検出され、制御装置５３によって、ビーム径検出装置６２が検出したビーム径がワークＷの処理に最適なビーム径となるように、第二プロセスガス供給装置１２のガス供給量に対する第一プロセスガス供給装置１１のガス供給量の割合、すなわちノズル２２内に供給される不活性ガスと乾燥空気との混合比が調整される。
【００８７】
具体的には、電子線ＥＢのビーム径が大きすぎる場合には、第二プロセスガス供給装置１２のガス供給量に対する第一プロセスガス供給装置１１のガス供給量が増加させられるので、電子線ＥＢの拡散が抑えられてそのビーム径が低減される。
これにより、この電子線照射装置では、電子線のビーム径が常に適正範囲内に保たれるので、ワークの処理を良好に行うことができる。
また、電子線のビーム径が十分に小さい場合には、第二プロセスガス供給装置のガス供給量に対する第一プロセスガス供給装置のガス供給量を低下させることで、高価な不活性ガスの使用量を低減して、ランニングコストを低減することができる。
【００８８】
ここで、本実施形態では、ビーム径検出装置６２として、Ｘ線検出器を用いた例を示したが、これに限られることなく、ビーム径検出装置６２として、ワークＷ表面の温度分布を検出する表面温度計を用いてもよい。ワークＷ表面において電子線ＥＢが照射された領域は、他の領域に比べて明らかに温度が上昇している。このことを利用して、表面温度計によってワークＷ表面の温度分布を測定し、最も高温となるスポットの径に基づいて、電子線ＥＢのビーム径を検出することができる。
また、ビーム径検出装置６２として表面温度計を用いる場合には、ワークWに所定の処理を行うために必要な既知の処理温度と、表面温度計から得られたワークWの処理部位の温度との対比を行い、ワークWの処理部位の温度がワークWの処理に適した温度となるように、第二プロセスガス供給装置１２のガス供給量に対する第一プロセスガス供給装置１１のガス供給量の割合を制御してもよい。
【００８９】
［第七実施形態］
以下、本発明の第七実施形態について、図１２を用いて説明する。
本実施形態に係る電子線照射装置は、第四実施形態に示した電子線照射装置４１において、第五実施形態に示した電子線照射装置５１の距離測定装置５２、制御装置５３、及び第六実施形態で示したビーム径検出装置６２とを設け、制御装置５３を、ビーム径検出装置６２によって検出された電子線ＥＢのビーム径がワークＷの加工に最適なビーム径となるように、磁気レンズ５の動作、及び電子線発生装置２のビーム電流量と加速電圧とのうちの少なくともいずれか一方を制御する構成としたものである。
以下、上記各実施形態と同様または同一の部材については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
【００９０】
以下、この電子線照射装置の制御装置の動作について、図１２のフローチャートを用いて説明する。
まず、この電子線照射装置を動作させるにあたって、各種の初期条件を設定する（ステップＳ１）。具体的には、電子線発生装置２の発生させる電子線ＥＢのビーム電流値の大きさ及び加速電圧、磁気レンズ５に供給する電流値、第一、第二プロセスガス供給装置１１，１２、及び補正ガス供給装置４３のガス供給量を設定する。この設定値は、使用者が制御装置に設定情報を入力することによって設定してもよく、また、予め制御装置に格納された初期設定値を用いてもよい。
【００９１】
この状態でワークＷに電子線ＥＢを照射し（ステップＳ２）、ワークＷの電子線照射部位における電子線ＥＢの性状を評価する（ステップＳ３，Ｓ４）。具体的には、電子線発生装置２が発生させた電子線ＥＢのビーム電流値の大きさと、ビーム径検出装置６２によって検出されたワークＷの電子線照射部位における電子線ＥＢのビーム径とに基づいて、ワークＷに照射されている電子線ＥＢのビーム電流密度を検出する。
【００９２】
ビーム電流密度が適正である場合には、そのまま電子線照射量がワークＷの処理に必要な所定量に達するまで電子線ＥＢの照射を継続したのち（ステップＳ５）、電子線ＥＢの照射を終了する。
一方、ビーム電流密度が適正でない場合には、初期設定で想定した電子線射出口８とワークＷの電子線照射部位との距離と、距離測定装置５２によって得られた実際の電子線射出口８とワークＷの電子線照射部位との距離を比較する（ステップＳ６，Ｓ７）。
そして、初期設定で想定した電子線射出口８とワークＷの電子線照射部位との距離が実際の距離と一致していた場合には、電子線発生装置２のビーム電流値や加速電圧を調整する（ステップＳ８）。
【００９３】
電子線発生装置２のビーム電流量を低減すると、電子線ＥＢに生じる空間電荷効果が低減されるため、ビーム径の拡大が低減される。一方、ビーム電流量を増加すると、電子線ＥＢに生じる空間電荷効果が大きくなり、ビーム径の拡大が促進される。
また、電子線発生装置２の加速電圧を高めると、電子線ＥＢを構成する電子のもつエネルギーが高くなり、その分ワークＷに処理を施すために必要なビーム電流量が小さくなるので、電子線ＥＢに加わる空間電荷効果が低減されて、ビーム径の拡大が低減される。一方、加速電圧を低減すると、ワークＷに処理を施すために必要なビーム電流量が大きくなるために、電子線ＥＢに加わる空間電荷効果が大きくなり、ビーム径の拡大が促進される。
制御装置５３は、この条件に基づいて、電子線ＥＢのビーム径が適正範囲内に保たれるよう、電子線発生装置２のビーム電流値や加速電圧を制御する。
【００９４】
制御装置５３は、このように電子線発生装置２の調整を終えたのちは、必要に応じて、磁気レンズ５の調整を行う（ステップＳ９）。
ここで、真空チャンバー３内では、磁気レンズ５によって電子線ＥＢが電子線射出口８を通過可能なビーム径に絞られる。
このときに電子線ＥＢを絞りすぎてしまうと、電子線ＥＢを構成する電子の空間電荷効果によって、電子線ＥＢが電子線射出口８を通過した後に電子線ＥＢのビーム径が拡大してしまう。
【００９５】
制御装置５３は、ビーム径検出装置６２によって検出されたビーム径がワークＷの処理に最適なビーム径を超えている場合には、磁気レンズ５を構成する電磁石への通電量制御による磁界の制御を行って、真空チャンバー３内での電子線の絞り量を低減する。
これにより、真空チャンバー３内で電子線ＥＢの過剰な絞りが解消されて、電子線射出口８を通過した電子線ＥＢのビーム径拡大が抑えられるので、ワークＷの電子線照射部位における電子線ＥＢのビーム径を適正に保つことができる。
【００９６】
制御装置５３は、このように磁気レンズ５の調整を終えたのちは、必要に応じて、第一、第二プロセスガス供給装置１１，１２、及び補正ガス供給装置４３のガス供給量を設定して、ビーム径の調整を行う（ステップＳ１０）。
その後、再びワークＷの電子線照射部位における電子線ＥＢの性状を評価し（ステップＳ３，Ｓ４）、以降は上記の流れに従って処理を行う。
【００９７】
ステップＳ６，Ｓ７において、初期設定で想定した電子線射出口８とワークＷの電子線照射部位との距離が実際の距離と異なっていた場合には、ステップＳ９に移行して、以降は上記の流れに従って処理を行う。
【００９８】
このように構成される電子線照射装置によれば、制御装置５３によって、電子線ＥＢの性状が自動的に調整されるので、ワークＷの処理を容易かつ良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の第一実施形態に係る電子線照射装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】電子線照射装置の電子線射出口から射出された電子線の電子線射出口からの距離とビーム径拡大率との関係を示すグラフである。
【図３】電子線照射装置の電子線射出口から射出された電子線の電子線射出口からの距離と周辺雰囲気のヘリウムガス分率との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第一実施形態に係る電子線照射装置の他の形態例を示す図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係る電子線照射装置の構成を示す縦断面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図７】本発明の第二実施形態に係る電子線照射装置の他の形態例を示す図である。
【図８】本発明の第三実施形態に係る電子線照射装置の構成を示す縦断面図である。
【図９】本発明の第四実施形態に係る電子線照射装置の構成を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の第五実施形態に係る電子線照射装置の構成を示す縦断面図である。
【図１１】本発明の第六実施形態に係る電子線照射装置の構成を示す縦断面図である。
【図１２】本発明の第七実施形態に係る電子線照射装置の制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１００】
１，２１，３１，４１，５１，６１  電子線照射装置
２  電子線発生装置
３  真空チャンバー
３ａ  先頭チャンバー
３ｂ  最終チャンバー
４  照射室
５  磁気レンズ
６  連通部
８  電子線射出口
１１  第一プロセスガス供給装置
１２  第二プロセスガス供給装置
１３  混合器
２２  ノズル（第一ノズル）
２２ａ  開口部
２２ｃ  拡径部（混合器）
３２  第二ノズル
３２ａ  第二開口部
４２  圧力制御装置
４３  補正ガス供給装置
５２  距離測定装置
５３  制御装置（ガス供給量制御装置、磁気レンズ制御装置、電子線制御装置）
６２  ビーム径検出装置
ＥＢ  電子線
Ｗ  ワーク
【図１】
2007047028.tif 000003
【図２】
2007047028.tif 000004
【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】
2007047028.tif 000011
【図１０】
2007047028.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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