電子ビーム加工（読み）でんしびーむかこう（英語表記）electron beam machining

日本大百科全書(ニッポニカ)

電子ビーム加工
でんしびーむかこう
electron beam machining

細く絞った電子ビームを物質に当て、照射部分を局所的に加熱し、溶接・切断などの加工をすることをいう。電子ビームを物質に当てると、そのエネルギーのほとんどは熱に変換される。しかも電子レンズを使って小さく絞ることができるため、局所的に大きなパワー密度が得られ、ときには6000℃にも達する。通常は数万ボルトから15万ボルトの加速電圧の電子ビームが使われている。電子ビームを使うために、加工を行う対象物は真空中に入れる必要がある。このため作業性が悪くなるが、その反面、酸化や汚れが少ないという利点がある。

　実際に使われている装置としては、電子ビーム溶接機、電子ビーム加工機、電子ビーム蒸着装置、電子線描画装置などがある。なかでも電子ビーム溶接機は高融点金属、活性金属にも利用できる精密溶接用として広く用いられている。装置は、電子銃で発生した電子ビームを細く絞る電子レンズの部分と、偏向コイルで任意の位置に偏向して被溶接物に当てる部分からなる。被溶接物は移動できる駆動テーブルの上に置かれている。これらは通常真空に排気された空間で行われるが、生産性を高めるために被溶接物を真空外に置く装置も開発されている。この場合、電子ビームは小さなオリフィス（穴）を通して大気中に取り出され、そこで溶接が行われる。電子ビーム加工機の原理は溶接機とほぼ同じである。電子ビームを当てることによって局所的に高温にして、蒸発させる。電子ビームが小さく絞れる特徴を生かして、微細な穴あけや溝切りなどに利用されている。通常数十マイクロメートル程度の穴や溝の加工が行われる。電子線描画装置は、半導体集積回路用の細かいパターンを描くために用いられる。詳細は電子線リソグラフィーの項目を参照されたい。

［外村　彰］

『日本学術振興会第132委員会編『電子・イオンビームハンドブック』第2版（1986・日刊工業新聞社）』▽『吉村長光・岡野達雄著『マイクロ・ナノ電子ビーム装置における真空技術』（2003・エヌ・ティー・エス）』

[参照項目] | 電子線リソグラフィー | 電子ビーム溶接

電子ビーム溶接機の構造

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)

改訂新版　世界大百科事典

電子ビーム加工 (でんしビームかこう)
electron-beam machining

光の速度の半分くらいに加速した電子をビーム状にし，これを材料に衝突させて行う加工法。電子の運動エネルギーの大部分は熱エネルギーに変換されるため，加工物の温度はその融点および沸点を超え，材料の蒸発が起こり，これによって加工が行える。電子ビームはその位置，大きさ，強さが正確に制御できるため，微細な加工が可能である。また，エネルギー密度が10¹²～10¹³W/m²と非常に高いために，高融点材料の加工ができ，導電体でも不導電体でも加工可能である，加工の際に生ずる反力が小さい，真空中で加工するため加工表面の汚染がないなどの特徴を有する。しかし反面，真空中で操作するため取扱いが不便である，発生するX線に対する十分な安全対策が必要である，加工部には熱による変化層が生ずるなどの問題点もある。直径数μmから数百μm程度の微細な穴あけ加工，スリットの加工，溶接，蒸着などに利用されている。
執筆者：稲崎 一郎

出典　株式会社平凡社「改訂新版　世界大百科事典」

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

電子ビーム加工
でんしビームかこう
electron beam processing

真空中で電子ビームの衝撃熱によって金属材料を溶解または溶接する方法。水冷銅容器に入れた金属粉または金属棒を対陰極とする。 10^-4 トル以下の真空中で熱陰極から出る熱電子を電磁レンズで収束し，50～200kVの電圧で加速して対陰極に衝突させ，金属を溶解して型に鋳込む。金属は真空中で脱ガスされ低融点不純物も揮発して浄化される (→真空溶解 ) 。ニオブ，タンタル，ハフニウムなどの溶解に用いられる。溶接もまったく同原理で，溶接部位に電子ビームの焦点を当て，被溶接材を真空中で移動させて溶縫すればよい。やはり高融点の活性金属や異種金属の接合に用いられる。

出典　ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

百科事典マイペディア

電子ビーム加工【でんしビームかこう】

電子銃から放射させた高速電子流を，電磁コイルで局部に収束させて工作物にあて，生じる高温で物質が溶解されることを利用した加工法。工作物は真空中で加工されるため，表面汚染はない。硬質金属，半導体，宝石など切削困難な材料の微細な穴あけや切断ができ，高融点金属の溶接にも利用される。

出典　株式会社平凡社