(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空ハウジングを備えており、この真空ハウジング内で上方に線形陰極を備えている固体陰極が、そしてこの固体陰極の下方には孔陽極が設けられており、かつ孔陽極の下方には焦点作用を行う及び／又は偏向作用を行う磁石装置が設けられており、これらの磁石装置が固体陰極から放出され、孔陽極により加速される電子ビームを作業位置方向に偏向させる様式の、電子ビームを発生させるための装置において、
孔陽極（１７）が真空ハウジング（１）内に固定して設けられており、固体陰極（１０）と線形陰極（１４）とが軸方向で運動可能に設けられていること、
固体陰極（１０）に導通接続され、この固体陰極（１０）と同じ方向に連動しかつ真空ハウジング（１）の外側に通じさせるための接触子（１１；１２）が設けられていること、
固体陰極（１０）の軸方向での運動を行わせる運動手段（３）が設けられており、この運動手段が固体陰極（１０）と結合されていること、
運動手段（３）が軸方向で運動可能なロッド（３）から成り、このロッドが絶縁体として形成されおり、かつこのロッドは、一方の側に固体陰極（１０）を担持しており、他方の側にこの真空ハウジング（１）を貫通して、回転駆動されるカム板（６）に当接する線形駆動機構に結合されていること、
ロッド（３）がこのカム板（６）の曲線軌跡のカム軌跡に対してばねにより負荷されて押圧されていること、
ロッド（３）がカラー（５）を備えていること、及び
押圧ばね（７）が設けられており、この押圧ばねが真空ハウジング（１）の上側とカラー（５）との間で支持されており、ロッド（３）をカム板（６）の曲線軌跡に対して押圧していることを特徴とする装置。
【請求項２】
運動手段（３）が固体陰極（１０）の中心軸線に沿って運動可能であり、かつ固体陰極（１０）共に中央で固定されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
運動手段（３）が真空ハウジング（１）を外部に対して封隙していることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
絶縁体（８）が設けられており、この絶縁体がその下側に保持ロッド（９）を備えており、この保持ロッド（９）の下側に固体陰極（１０）が設けられており、かつこの保持ロッドはその上側において軸方向で運動可能なロッド（３）と結合されていること、
ロッド（３）が真空ハウジング（１）を外方へと貫通して設けられていること、
ロッド（３）の貫通位置を封隙する封隙体（４）が設けられていること、及び
ロッド（３）がその自由端において線形駆動機構と当接していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
保持ロッド（９）が、固体陰極（１０）が陰極電圧で負荷されるように、接触子（１１；１２）を備えている請求項４に記載の装置。
【請求項６】
真空ハウジング（１）の外部に線形駆動機構としてスピンドル−ナット−駆動機構が設けられており、この場合この駆動機構の線形運動可能な部分がロッド（３）と結合されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の装置。
【請求項７】
ばね負荷の下に横方向に運動可能な接触子（１１）が少なくとも間接的に固体陰極（１０）と結合されており、この接触子が真空ハウジング（１）と固く結合されている接触子滑動路（１２）に当接していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
真空ハウジング（１）内に固定されて結合部材（１５）が設けられており、この結合部材が可撓性の導線（１６）を介して固体陰極（１０）と連動する線形陰極（１４）に少なくとも結合されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空ハウジングを備えており、この真空ハウジング内で上方に線形陰極を備えている固体陰極が、そしてこの固体陰極の下方には孔陽極が設けられており、かつ孔陽極の下方には焦点作用を行う及び／又は偏向作用を行う磁石装置が設けられており、これらの磁石装置が固体陰極から放出され、孔陽極により加速される電子ビームを作業位置方向に偏向させる様式の、電子ビームを発生させるための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冒頭に記載した様式の装置はいわゆる電子銃として知られている。この電子銃は、電子銃内に設けられている電流抵抗により、高い電気的な出力を備えており、かつビーム発生室と作業位置間の高効率の高圧遮断が行われる真空発生装置である。
【０００３】
このような電子銃にあっては固体陰極(Masskatode)が設けられている。この固体陰極の上方には加熱コイルが設けられており、この加熱コイルは線形陰極(Drahtkatode) と称される。この線形陰極と固体陰極との間には、約１０００Ｖの補助電圧（いわゆる衝撃電圧）が印加される。これにより線形陰極から放出される電子は固体陰極に達し、そこに衝突し、そこを加熱する。その後、この固体陰極自体は再び電子を放出し、この電子は固体陰極の下方に設けられている陽極により加速され、孔陽極の孔を通り電子ビームとして電極装置を去る。この電子ビームは磁石装置により焦点を形成され、他の磁石装置により偏向される。電子ビームは照射物質に当たり、高い出力でこれを加熱する。
【０００４】
このような電子銃は、約５０キロワット乃至数メガワットの出力を必要とする真空装置内での加熱、溶融及び蒸着作業に使用される。これらの装置は色々な出力ニュアンスに変更可能であるように造られ、従って必要とする出力を達することが可能である。個別の出力電圧は各々の電子銃の出力を制御することにより行われる。この目的に関して、三つの実施の形態が公知である。
【０００５】
第一の実施の形態にあっては、電子流は陰極の温度を変えることにより変更される。この場合不利なことは、一方においてこの変更が固体陰極の質量が大きいので比較的緩慢に行われることである。他方では電子ビームの直径が大きくなり、その結果制御失態が大きくなるので作業位置への電子ビームの出力損失が生じる。その上、これによっては３：１と言う僅かな比率の出力調節領域が達せられるに過ぎない。
【０００６】
出力の変更の第二の実施の形態は、孔陽極と固体陰極間で加速電圧を変えることにある。この場合不利なことは、この加速電圧の低減に連れて粒子のエネルギーが減少し、これによりいわゆる軟弱な電子ビームが発生されることである。この電子ビームは高い損失を伴っている。更に、このような出力の変更にあっては焦点レンズの磁場と電子ビームのビーム偏向と、場合によっては付加的な偏向領域の磁場をも処理空間内で追跡しなければならない。
【０００７】
出力の変更の第三の実施の形態は、陰極と陽極間の場の強度を孔陽極(Lochanode) の位置を調節することにより変えることにある。この目的のため、いわゆる位置決め制御される陽極が公知になっている。この陽極は、例えばドイツ民主共和国の経済特許第１３４，１６０号公報に開示されている。この公報に記載されているところによれば、孔陽極の位置は固定されている固体陰極に関して変更され。
その際、同様に７：１の比率と言う比較的僅かな出力の調節領域しか達することができないことは欠点である。しかし、一般に、十分に大きい調節領域が必要である。この調節領域は、移動手段によって行われるが、この移動手段が孔陽極内の孔の位置関係上中央において設けることが不可能なので限られる。この理由から、調節領域を大きくするには、附加的に加速電圧が変えられる。この構成から上記の第二の可能性の欠点が生じる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、電子銃を、その出力が簡単な機械的な手段により、大きな領域で変更することが可能であるように構成することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明により、孔陽極１７が真空ハウジング１内に固定して設けられており、固体陰極１０と線形陰極１４とが軸方向で運動可能に設けられていること、固体陰極１０に導通接続され、この固体陰極１０と同じ方向に連動しかつ真空ハウジング１の外側に通じさせるための接触子１１；１２が設けられていること、固体陰極１０の軸方向での運動を行わせる運動手段３が設けられており、この運動手段が固体陰極１０と結合されていること、運動手段３が軸方向で運動可能なロッド３から成り、このロッドが絶縁体として形成されおり、かつこのロッドは、一方の側に固体陰極１０を担持しており、他方の側にこの真空ハウジング１を貫通して、回転駆動されるカム板６に当接する線形駆動機構に結合されていること、ロッド３がこのカム板６の曲線軌跡のカム軌跡に対してばねにより負荷されて押圧されていること、ロッド３がカラー５を備えていること、及び押圧ばね７が設けられており、この押圧ばねが真空ハウジング１の上側とカラー５との間で支持されており、ロッド３をカム板６の曲線軌跡に対して押圧していることによって解決される。
【００１０】
この装置により、固体陰極が孔陽極に対して広い範囲で運動可能であり、従って１：７の比率より以上の出力変更領域が達せられる。
固体陰極が軸方向で運動することにより、運動手段を機械的に比較的単純に構成することが可能であり、従って製造経費も削減され、かつ取扱も改善される。
【００１１】
本発明による特に好都合な構成により、運動手段は固体陰極の中央軸内において運動可能であり、固体陰極と中央において固定されている。
このような構成により特別簡単な構造が達せられる。
運動手段を真空ハウジングの内部に設けることが可能ではあるが、特に好都合な構成にあっては、運動手段は外部に対して封隙されて真空ハウジングを貫通して設けられている。
【００１２】
この構成により、少なくとも運動手段の駆動機構が真空ハウジングの外部に存在しており、従ってメンテナンスの点で問題がなく、また操作部も汚染されることがない。
本発明の優れた構成にあっては、運動手段は軸方向で運動可能であり、かつ絶縁体として形成されているロッドから成る。このロッドは一方の側に固体陰極を担持している。ロッドは他方の側には、真空ハウジングを貫通して、線形駆動機構と結合されている。
【００１３】
この構成により、駆動機構を真空ハウジングの外部に設けることが可能となり、これにより固体陰極は広い範囲で摺動可能となる。
本発明による有利な構成にあっては、その下方に保持ロッドを備えている絶縁体が設けられている。この保持ロッドの下側には固体陰極が設けられている。絶縁体はその上側において軸方向で運動可能なロッドと結合されている。このロッドが真空ハウジングを貫通している位置には、ロッドの貫通を封隙する封隙体が設けられている。ロッドはその自由端において線形駆動機構に取付いている。
【００１４】
この構成により、ロッドを従来の材料から造ることが可能となる。何故なら、絶縁作用を上記の絶縁体が行うからである。
本発明の他の有利な構成にあっては、駆動回転されるカム板が設けられている。その際、ロッドはこのカム板の曲線軌跡に弾性的に押圧される。
これにより、カム板の単純な回転運動により固体陰極は軸方向で摺動することが可能となる。カム板自体により、固体陰極の孔陽極に対する間隔の全く正確な調節が可能となる。従って、線形駆動機構の極めて有利な構成が可能となる。
【００１５】
この際、ロッドはカラーを備えている。真空ハウジングの上側とカラーとの間には押圧ばねが設けられており、この押圧ばねはこの上側とカラーとの間で支持されており、ロッドをカム板の曲線軌跡に対して押圧している。
このような構成により、常にカム板の曲線軌跡とロッド間に確実な押圧力が形成され、従って遊びのない縦方向での摺動が可能となる。
【００１６】
線形駆動機構の構成の他の実施の形態は、真空ハウジングの外部に線形駆動機構としてスピンドル−ナット−駆動機構が設けられており、この場合この駆動機構の線状に運動可能な部分は誤って回転しないように保持ロッドと結合されている。その際、スピンドルが回転駆動される際ナットが、或いはナットが回転駆動される際スピンドルが、縦方向での摺動を可能にするかどうかは重要なことではない。
【００１７】
スピンドル−ナット−駆動機構は線形駆動機構の全く通常の構造様式であり、本発明の使用例は、固体陰極と孔陽極間における大きな摺動運動を実現することが主たる目的であることによる使用例である。
本発明の他の構成にあっては、ばね負荷の下に縦方向で摺動可能な接触子が少なくとも間接的に固体陰極と結合されている。この接触子は、真空ハウジングと固く結合されている接触子滑動路に当接している。
【００１８】
このような接触子の配設により、固体陰極が運動路全体を介して陰極電圧により負荷可能となる。
固体陰極への電圧供給の他の可能性は、真空ハウジング内に固定されて結合部材が設けられており、この結合部材が可撓性の導線を介して少なくとも間接的に固体陰極と結合されていることである。
【００１９】
以下に添付した図面に示した発明の実施の形態について本発明を詳細に説明する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
真空ハウジング１の上側には切通し２が形成されている。ロッド３がこの切通し２を突通されている。切通し２の周囲には封隙体４が設けられており、この封隙体は真空ハウジング１をロッド３に対して封隙している。ロッド３はその上側においてカラー５を備えており、このカラーは上方がアーチ形部として形成されている。
【００２１】
カラー５のこのアーチ形部の上方には回転可能なカム板６が存在しており、このカム板はカラー５のこのアーチ形部と接触している。真空ハウジング１の上側とカラー５との間には押圧ばね７が設けられており、この押圧ばねはカラー５のこのアーチ形部をカム板６の曲線軌跡に対して押圧している。従って、カム板６が回転することによりロッド３は長手方向に運動可能である。
【００２２】
ロッド３はその下側において絶縁体８と結合されている。この絶縁体８はその下側において保持ロッド９を備えている。この保持ロッド９自体は固体陰極１０を収容する。保持ロッド９は固体陰極１０と導電的に結合されている。固体陰極はばねによる負荷の下に縦方向で運動可能なループ接触子１１を備えている。真空ハウジング１の壁部内には、接触子滑動路１２が設けられている。この接触子滑動路１２を真空ハウジング１に対して電気的に絶縁するために、この真空ハウジング内に絶縁体１３が埋設されている。
【００２３】
固体陰極１０の上方には線形陰極１４が設けられている。この線形陰極１４は、固体陰極１０と運動可能である。線形陰極１４はこの運動を可能にするために、同様に絶縁体１３に固定して埋設されている接続接触子１５と、可撓性の導線１６を介して結合されている。
固体陰極１０の下方において、孔陽極１７が真空ハウジング１と固く結合されている。アース電位に印加されているこの孔陽極１７により、電子ビーム発生室１８は作業室１９から分離されている。この電子ビーム発生室１８と作業室１９間では電流抵抗が必要であり、この電流抵抗は磁石装置２０により行われる。この磁石装置２０を介して、電子ビームは焦点され、かつ磁石装置２１を介して偏向される。この偏向により、作業位置２２において照射されるべき物質が電子ビーム２３により加熱される。
【００２４】
この装置にあっては、出力を変えるために、カム板６を回転させるだけでよい。カム板６が曲線軌跡を描くことにより、固体陰極１０の孔陽極１７に対する間隔が変えられる。この磁場の変更により、この電子銃１０の出力がその都度の必要性に適合される。
【００２５】
【発明の効果】
本発明により、電子ビーム照射における損失が極力回避され、出力の変更にあっては焦点レンズの磁場と電子ビームのビーム偏向と、場合によっては付加的な偏向領域の磁場をも処理空間内で追跡する必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による電子ビームを発生させるための装置の一実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
１  真空ハウジング
２  切通し
３  ロッド
４  封隙体
５  カラー
６  カム板
７  押圧ばね
８  絶縁体
９  保持ロッド
１０  固体陰極
１１  ループ接触子
１２  接触子滑動路
１３  絶縁体
１４  線形陰極
１５  接続接触子
１６  可撓性導線
１７  孔陽極
１８  電子ビーム発生室
１９  作業室
２０；２１  磁石装置
２２  作業位置
２３  電子ビーム
【図１】
0004012262.tif 000002