JPS5867012A - 荷電粒子源用絶縁変圧器 - Google Patents
荷電粒子源用絶縁変圧器Info
- Publication number
- JPS5867012A JPS5867012A JP56165963A JP16596381A JPS5867012A JP S5867012 A JPS5867012 A JP S5867012A JP 56165963 A JP56165963 A JP 56165963A JP 16596381 A JP16596381 A JP 16596381A JP S5867012 A JPS5867012 A JP S5867012A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transformer
- winding
- coaxial cable
- primary
- cable
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
- H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
- H01F30/10—Single-phase transformers
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、イオン銃や電子銃等の荷電粒子源に用いられ
る絶縁変圧器の改良に関する。
る絶縁変圧器の改良に関する。
イオン銃や電子銃等の荷電粒子源においては、金属を加
熱し液化させるだめの、或いはフィラメントを加熱し熱
電子を放出させるためのパワーを伝送するのに、絶縁変
圧器が用いられている。電子銃の場合を例にとれば、つ
■−ネルトへの加速電圧印加回路と組み合わせてフィラ
メントが用いられるので、フィラメント加熱用の交流電
力を供給する上記絶縁変圧器は、加速電圧に耐え得るだ
けの耐圧を持たねばならない。
熱し液化させるだめの、或いはフィラメントを加熱し熱
電子を放出させるためのパワーを伝送するのに、絶縁変
圧器が用いられている。電子銃の場合を例にとれば、つ
■−ネルトへの加速電圧印加回路と組み合わせてフィラ
メントが用いられるので、フィラメント加熱用の交流電
力を供給する上記絶縁変圧器は、加速電圧に耐え得るだ
けの耐圧を持たねばならない。
第１図は、従来から用いられているフィラメント加熱回
路（電子銃の場合）の構成を示す電気的接続図で、図中
、１は上述の熱電子放出用のフィラメントである。この
フィラメント１は。
路（電子銃の場合）の構成を示す電気的接続図で、図中
、１は上述の熱電子放出用のフィラメントである。この
フィラメント１は。
陰極を構成し、電子線ｅが、ここから放出される。２は
加速電圧が印加されるウェーネルト、３は陽極、４は三
芯高圧ケーブルである。又、５はフィラメント１に加熱
用電力を供給する交流電源で、絶縁変圧器６及び三芯ケ
ーブル４を介して、上記電力の供給を行うものである。
加速電圧が印加されるウェーネルト、３は陽極、４は三
芯高圧ケーブルである。又、５はフィラメント１に加熱
用電力を供給する交流電源で、絶縁変圧器６及び三芯ケ
ーブル４を介して、上記電力の供給を行うものである。
この絶縁変圧器６の１次側巻線の中点Ｂは接地され、２
次側巻線の中点Ｇは、バイアス抵抗Ｒを介して、加速電
源７の負極に接続されている。
次側巻線の中点Ｇは、バイアス抵抗Ｒを介して、加速電
源７の負極に接続されている。
尚、加速電源７の正極は接地されている。このような回
路における絶縁変圧器６には、加速電圧が印加されてい
るので、絶縁変圧器６は、高電圧に耐え得る構成でなけ
ればならない。そこで、絶縁性を維持するため、図にお
いて破線で示した部分は、通常オイルタンク内に収納さ
れる。
路における絶縁変圧器６には、加速電圧が印加されてい
るので、絶縁変圧器６は、高電圧に耐え得る構成でなけ
ればならない。そこで、絶縁性を維持するため、図にお
いて破線で示した部分は、通常オイルタンク内に収納さ
れる。
第２図は、第１図中の絶縁変圧器６の構造を示す外観図
である。尚、第２図の１次巻線と２次巻線の端子記号は
、第１図に示す端子記号にそれぞれ対応している。通常
、ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）に用いられるこの種の絶縁
変圧器は、２０ＫＨｚ程度の高周波で励磁される。この
ため、矩形コア８の材料としては、フェライトが用いら
れ、巻線としては、シリコンゴム絶縁線又はポリエチレ
ン絶縁線が用いられる。このような構造の絶縁変圧器が
低加速電圧・小容量のＳＥＭ用電子銃等に用いられる場
合には、大きさ・効率等の問題は、特に生じない。しか
し、容量が５０乃至１００ワツト或いはそれ以上で、加
速電圧が５０乃至１００に、Ｖの状況で使用するような
場合、例えば、イオンビーム露光として脚光をあびてい
るＡｕ 、Ｓｕ 、３ｉ 、 Ｇａ等の液体金属加熱パ
ワーの伝送用絶縁変圧器として用いる場合は、極めて不
適当である。その理由は、以下のとおりである。
である。尚、第２図の１次巻線と２次巻線の端子記号は
、第１図に示す端子記号にそれぞれ対応している。通常
、ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）に用いられるこの種の絶縁
変圧器は、２０ＫＨｚ程度の高周波で励磁される。この
ため、矩形コア８の材料としては、フェライトが用いら
れ、巻線としては、シリコンゴム絶縁線又はポリエチレ
ン絶縁線が用いられる。このような構造の絶縁変圧器が
低加速電圧・小容量のＳＥＭ用電子銃等に用いられる場
合には、大きさ・効率等の問題は、特に生じない。しか
し、容量が５０乃至１００ワツト或いはそれ以上で、加
速電圧が５０乃至１００に、Ｖの状況で使用するような
場合、例えば、イオンビーム露光として脚光をあびてい
るＡｕ 、Ｓｕ 、３ｉ 、 Ｇａ等の液体金属加熱パ
ワーの伝送用絶縁変圧器として用いる場合は、極めて不
適当である。その理由は、以下のとおりである。
（１） １次巻線・２次巻線間の距離が、幾何学的に離
れているので、変圧器としての伝送効率が悪い。即ち、
１次・２次間の漏れインダクタンスが大きく、伝送効率
が５０％以下であるので、大容量のパワー伝送には不向
きである。
れているので、変圧器としての伝送効率が悪い。即ち、
１次・２次間の漏れインダクタンスが大きく、伝送効率
が５０％以下であるので、大容量のパワー伝送には不向
きである。
（２） 巻線として用いる絶縁線の芯線、絶縁被覆、コ
ア等の対向部の電界強度が不平等なため、電界強度が著
しく高くなる場所が生じる。このため、巻線゛としての
構造に余裕を持たせねばならず、絶縁被覆部分のスペー
スを大きくとらないと、高電圧に耐えない。
ア等の対向部の電界強度が不平等なため、電界強度が著
しく高くなる場所が生じる。このため、巻線゛としての
構造に余裕を持たせねばならず、絶縁被覆部分のスペー
スを大きくとらないと、高電圧に耐えない。
（３） 高圧ケーブル４（第１図参照）のケーブル長が
大きいので、ケーブル芯線で生ずる電力損失が、大パワ
ーの場合には、無視できなくなる。この電力損失を小さ
くするためには、芯線の径を太くする必要があり、不経
済である。
大きいので、ケーブル芯線で生ずる電力損失が、大パワ
ーの場合には、無視できなくなる。この電力損失を小さ
くするためには、芯線の径を太くする必要があり、不経
済である。
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、１本
の同軸クープルを略Ｕ字状に曲げ、絶縁体で包まれた上
記Ｕ字状部をリング状コアに通し、内部導体、外部導体
を夫々負荷又は交流電源に接続することにより、低コス
ト且つコンパクトな、しかも伝送効率の良い荷電粒子源
用絶縁変圧器を実現したものである。
の同軸クープルを略Ｕ字状に曲げ、絶縁体で包まれた上
記Ｕ字状部をリング状コアに通し、内部導体、外部導体
を夫々負荷又は交流電源に接続することにより、低コス
ト且つコンパクトな、しかも伝送効率の良い荷電粒子源
用絶縁変圧器を実現したものである。
以下、図面を参照し本発明の詳細な説明する。
第３図は、本発明に係る絶縁変圧器の一実施例を示す斜
視図で、この絶縁変圧器は、同軸ケーブル（いわゆる同
軸コードをも含む）を略Ｕ字状に曲げ、それをリング状
コアに通したもので、いわば外鉄形の変圧器である。図
において、１０は内部導体で、銅の単線又はより線から
なる。この内部導体１０は、ポリエチレン等の絶縁体１
１に埋められ、その外部は銅編組等の外部導体１２で包
まれている。１３は外部導体１２を覆うシースで、塩化
ビニル樹脂等の絶縁体でなる。１４及び１５は、ケーブ
ル５０が通されたリング状コアで、フェライト等から構
成される。このコア１４，１５は分割されたコア片をリ
ング状に形成したものでも良い。尚、必要な断面積が得
られるならば、上記コアの個数は、１個であっても良い
し、３個以上あっても良い。
視図で、この絶縁変圧器は、同軸ケーブル（いわゆる同
軸コードをも含む）を略Ｕ字状に曲げ、それをリング状
コアに通したもので、いわば外鉄形の変圧器である。図
において、１０は内部導体で、銅の単線又はより線から
なる。この内部導体１０は、ポリエチレン等の絶縁体１
１に埋められ、その外部は銅編組等の外部導体１２で包
まれている。１３は外部導体１２を覆うシースで、塩化
ビニル樹脂等の絶縁体でなる。１４及び１５は、ケーブ
ル５０が通されたリング状コアで、フェライト等から構
成される。このコア１４，１５は分割されたコア片をリ
ング状に形成したものでも良い。尚、必要な断面積が得
られるならば、上記コアの個数は、１個であっても良い
し、３個以上あっても良い。
この絶縁変圧器では、例えば外部導体１２を１次巻線と
し、内部導体１０を２次巻線として用い、第４図の等価
回路に示すように、１次巻線、２次巻線共、１ターン構
成となっている。
し、内部導体１０を２次巻線として用い、第４図の等価
回路に示すように、１次巻線、２次巻線共、１ターン構
成となっている。
以上のように構成すれば、１次巻線と２次巻線が非常に
近接しているので、理想に近い変圧器となり、両者の電
気的結合が極めて良好なため、パワーの伝送効率の非常
に高い変圧器が得られる。又、１次巻線及び２次巻線と
なる部分が同軸ケーブルであるので、軸方向に常に同一
の電界強度を持ち、細いケーブルであっても高い耐電圧
強度が得られる。
近接しているので、理想に近い変圧器となり、両者の電
気的結合が極めて良好なため、パワーの伝送効率の非常
に高い変圧器が得られる。又、１次巻線及び２次巻線と
なる部分が同軸ケーブルであるので、軸方向に常に同一
の電界強度を持ち、細いケーブルであっても高い耐電圧
強度が得られる。
この変圧器の励磁周波数を２０乃至１００ＫＨ２程度の
高周波にとれば、巻数がそれぞれ１ターンであっても、
数Ｖ乃至数十Ｖの高周波電圧を２次側に伝送することが
できる。−例として、内部導体１０が直径１１ＩＩＩｌ
ｌの銅線で、絶縁体１１としてｖ１径７ｍｍのポリエチ
レン円筒体、外部導体１２として銅編組、シース１３と
してビニール製のものを用い、コア１４及び１５の断面
積を５ｃＩＩｌｚ、励磁周波数を５０Ｋｔ−１ｚ 、
ＩＩ大磁束密度を３０００ガウスとすると、２次側に、
約３０Ｖの高周波電圧を伝送することができる。
高周波にとれば、巻数がそれぞれ１ターンであっても、
数Ｖ乃至数十Ｖの高周波電圧を２次側に伝送することが
できる。−例として、内部導体１０が直径１１ＩＩＩｌ
ｌの銅線で、絶縁体１１としてｖ１径７ｍｍのポリエチ
レン円筒体、外部導体１２として銅編組、シース１３と
してビニール製のものを用い、コア１４及び１５の断面
積を５ｃＩＩｌｚ、励磁周波数を５０Ｋｔ−１ｚ 、
ＩＩ大磁束密度を３０００ガウスとすると、２次側に、
約３０Ｖの高周波電圧を伝送することができる。
一方、内部導体１０と外部導体１２の間にかかる電圧は
、直流の加速電圧であるので、両省間の漂遊容量は問題
とならない。従って、５０乃至６０に■程度の絶縁耐圧
を十分維持することができる。
、直流の加速電圧であるので、両省間の漂遊容量は問題
とならない。従って、５０乃至６０に■程度の絶縁耐圧
を十分維持することができる。
以上の説明より明らかなように、本絶縁変圧器は、高周
波で励磁することにより、大パワーを２次側に伝送する
ことができるので、イオン銃等の大パーノー伝送用変圧
器として用いると有効である。
波で励磁することにより、大パワーを２次側に伝送する
ことができるので、イオン銃等の大パーノー伝送用変圧
器として用いると有効である。
第５図は、液体金属イオン源の要部の構成図である。図
において、２０はエクストラクタ、２１はエミッタ、２
２は加熱部、２３はヒータである。このイオン源におい
て、ヒータ２３にパワーが供給されると、加熱部２２内
の金属が、液化し、エクストラクタ２０に印加されてい
る電圧による静電力で、エミッタ２１の先端部まで移送
され、そこに円錐突起（ティラー・コーン）が形成され
る。エミッタ２１の先端は非常に高い電界強度となって
いるため、そこの液体金属は、電界蒸発・イオン化し、
イオンビームを生ずる。
において、２０はエクストラクタ、２１はエミッタ、２
２は加熱部、２３はヒータである。このイオン源におい
て、ヒータ２３にパワーが供給されると、加熱部２２内
の金属が、液化し、エクストラクタ２０に印加されてい
る電圧による静電力で、エミッタ２１の先端部まで移送
され、そこに円錐突起（ティラー・コーン）が形成され
る。エミッタ２１の先端は非常に高い電界強度となって
いるため、そこの液体金属は、電界蒸発・イオン化し、
イオンビームを生ずる。
このイオン源では、金属を液化し得るパワーをヒータ２
３に供給する必要があり、融点の高い金属の場合、必要
なパワーが１００ワット以上になる場合もある。本発明
に係る絶縁変圧器は、特に、この場合のパワー伝送用変
圧器として用いると有効である。
３に供給する必要があり、融点の高い金属の場合、必要
なパワーが１００ワット以上になる場合もある。本発明
に係る絶縁変圧器は、特に、この場合のパワー伝送用変
圧器として用いると有効である。
第６図は、第３図に示ず絶縁変圧ば′を、第５図のヒー
タ用電源へのパワー伝送用変圧器として用いる場合の具
体的構成を示す断面図である（第３図及び第５図と同一
部分には同一符号を付して示した）。図において、３１
は金属容器で、この金属容器３１内（第６図左方）に、
第５図の如き構造のイオン源が収容されている。
タ用電源へのパワー伝送用変圧器として用いる場合の具
体的構成を示す断面図である（第３図及び第５図と同一
部分には同一符号を付して示した）。図において、３１
は金属容器で、この金属容器３１内（第６図左方）に、
第５図の如き構造のイオン源が収容されている。
３２は金属容器３１にボルト３３で固着された支持パイ
プで、これには絶縁物でなるブッシング３４が、導電性
押え金具３５でもって取付けられている。同軸ケーブル
５０の外部導体１２は、ブッシング３４の電界緩和用コ
ーン部分で、押え金具３５と導通し、押え金具３５に取
付けられたリード線３６を介して高周波交流電源に接続
されている。一方、同軸ケーブル５０の内部導体１０は
、ブッシング３４の先端のコネクタ用シャツイノ３７に
接続されている。そして、外部導体１２（１次巻線）に
電流が流れると、内部導体１０（２次巻線）に２次電圧
が誘起され、上記コネクタを介して、イオン源内のヒー
タ２３に電力が供給される。この絶縁変圧器の場合、加
速電位をイオン源に与える部分を、通電しないので、高
電圧ケーブルでのパワー損失が無くなる。以上のことか
ら、上述の従来の絶縁変圧器の４′ｉする欠点（１）〜
（３）は、本発明によれば全て克服される。
プで、これには絶縁物でなるブッシング３４が、導電性
押え金具３５でもって取付けられている。同軸ケーブル
５０の外部導体１２は、ブッシング３４の電界緩和用コ
ーン部分で、押え金具３５と導通し、押え金具３５に取
付けられたリード線３６を介して高周波交流電源に接続
されている。一方、同軸ケーブル５０の内部導体１０は
、ブッシング３４の先端のコネクタ用シャツイノ３７に
接続されている。そして、外部導体１２（１次巻線）に
電流が流れると、内部導体１０（２次巻線）に２次電圧
が誘起され、上記コネクタを介して、イオン源内のヒー
タ２３に電力が供給される。この絶縁変圧器の場合、加
速電位をイオン源に与える部分を、通電しないので、高
電圧ケーブルでのパワー損失が無くなる。以上のことか
ら、上述の従来の絶縁変圧器の４′ｉする欠点（１）〜
（３）は、本発明によれば全て克服される。
第７図は、励振用の交流源の一実施例を示す電気的接続
図で、これは、高周波発振器Ｏ８Ｃの出力を、変圧器Ｔ
１を介して、コンプリメンタリトランジスタＱ１．Ｑ２
に与え、その出力を、カップリングコンデンサＣを介し
て、降圧変圧器Ｔ２の一次側に供給し、（募られた２次
側電圧を、本発明の絶縁変圧器の１次側に与えるもので
ある。
図で、これは、高周波発振器Ｏ８Ｃの出力を、変圧器Ｔ
１を介して、コンプリメンタリトランジスタＱ１．Ｑ２
に与え、その出力を、カップリングコンデンサＣを介し
て、降圧変圧器Ｔ２の一次側に供給し、（募られた２次
側電圧を、本発明の絶縁変圧器の１次側に与えるもので
ある。
以上、詳細に説明したように、本発明は同軸ケーブルを
リング状のコアに通し、内部導体及び外部導体を巻線と
するもので、本発明によれば、低コスト且つコンパクト
で伝送効率の良い荷電粒子源用絶縁変圧器を実現するこ
とができる。
リング状のコアに通し、内部導体及び外部導体を巻線と
するもので、本発明によれば、低コスト且つコンパクト
で伝送効率の良い荷電粒子源用絶縁変圧器を実現するこ
とができる。
第１図は、従来から知られているフィラメント加熱回路
の構成を示す電気的接続図、第２図は第１図中の絶縁変
圧器の構造を示す外観図、第３図は本発明の一実施例を
示す斜視図、第４図は等価回路図である。第５図はイオ
ン源の要部の構成図、第６図は本発明絶縁変圧器の具体
的構成図、第７図は励振用交流電源の実施例を示す電気
的接続図である。 １・・・フィラメント ２・・・ウェーネルト３・・
・陽極 ４・・・高圧ケーブル５・・・交流
電源 ６・・・絶縁変圧器７・・・加速電源
８・・・コア１０・・・内部導体 １１・・・
絶縁体１２・・・外部導体 １３・・・シース（絶
縁体）１４．１５・・・コア ２０・・・エクストラ
クタ２１・・・エミッタ ２２・・・加熱部２３・
・・ヒータ ５０・・・同軸ケーブルＯ８Ｃ・・
・高周波発振器 Ｔｓ 、Ｔ２ ・・・変圧°器 Ｑｓ＝０２・・・トランジスタ Ｃ・・・コンデンサ 時給出願人 日本電子株式会ン１ 代 理 人 弁理士 井島藤治 尼１図 尼２図 ＊３図 尾４図
の構成を示す電気的接続図、第２図は第１図中の絶縁変
圧器の構造を示す外観図、第３図は本発明の一実施例を
示す斜視図、第４図は等価回路図である。第５図はイオ
ン源の要部の構成図、第６図は本発明絶縁変圧器の具体
的構成図、第７図は励振用交流電源の実施例を示す電気
的接続図である。 １・・・フィラメント ２・・・ウェーネルト３・・
・陽極 ４・・・高圧ケーブル５・・・交流
電源 ６・・・絶縁変圧器７・・・加速電源
８・・・コア１０・・・内部導体 １１・・・
絶縁体１２・・・外部導体 １３・・・シース（絶
縁体）１４．１５・・・コア ２０・・・エクストラ
クタ２１・・・エミッタ ２２・・・加熱部２３・
・・ヒータ ５０・・・同軸ケーブルＯ８Ｃ・・
・高周波発振器 Ｔｓ 、Ｔ２ ・・・変圧°器 Ｑｓ＝０２・・・トランジスタ Ｃ・・・コンデンサ 時給出願人 日本電子株式会ン１ 代 理 人 弁理士 井島藤治 尼１図 尼２図 ＊３図 尾４図
Claims (1)
- 一本の同軸ケーブルを略Ｕ字状に曲げ、絶縁体で包まれ
た上記Ｕ字状部をリング状コアに通し、内部導体、外部
導体を夫々負荷又は交流電源に接続したことを特徴とす
る荷電粒子源用絶縁変圧器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56165963A JPS6028131B2 (ja) | 1981-10-16 | 1981-10-16 | 荷電粒子源用絶縁変圧器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56165963A JPS6028131B2 (ja) | 1981-10-16 | 1981-10-16 | 荷電粒子源用絶縁変圧器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5867012A true JPS5867012A (ja) | 1983-04-21 |
| JPS6028131B2 JPS6028131B2 (ja) | 1985-07-03 |
Family
ID=15822335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56165963A Expired JPS6028131B2 (ja) | 1981-10-16 | 1981-10-16 | 荷電粒子源用絶縁変圧器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6028131B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001229864A (ja) * | 1999-12-07 | 2001-08-24 | A & D Co Ltd | 電子ビーム装置 |
| JP2016507904A (ja) * | 2013-02-08 | 2016-03-10 | ジョン・イー・ストーファー | 電力の伝送 |
| JP2016051556A (ja) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | 株式会社島津製作所 | 高周波電源装置 |
-
1981
- 1981-10-16 JP JP56165963A patent/JPS6028131B2/ja not_active Expired
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001229864A (ja) * | 1999-12-07 | 2001-08-24 | A & D Co Ltd | 電子ビーム装置 |
| JP2016507904A (ja) * | 2013-02-08 | 2016-03-10 | ジョン・イー・ストーファー | 電力の伝送 |
| JP2016051556A (ja) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | 株式会社島津製作所 | 高周波電源装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6028131B2 (ja) | 1985-07-03 |
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