高電圧発生装置
【課題】小形に形成しても放電を発生することのない高電圧発生装置を提供する。
【解決手段】複数の電子部品（コンデンサＣ，ダイオードＤ）を接続させることによって形成されており高電圧を発生する高圧発生部１１と、高圧発生部１１を収容している容器２と、高圧発生部１１を覆うように容器２内に充填された放電防止物質であるシリコンゴム１７とを有する高電圧発生装置１である。容器２はガラスによって形成されており、つなぎ目が無く一体に形成されている容器である。ガラス製の容器２の壁の内部には隙間が形成されることが無いので、容器２を小さく形成しても高圧発生部１１から放電が発生することがない。
【解決手段】複数の電子部品（コンデンサＣ，ダイオードＤ）を接続させることによって形成されており高電圧を発生する高圧発生部１１と、高圧発生部１１を収容している容器２と、高圧発生部１１を覆うように容器２内に充填された放電防止物質であるシリコンゴム１７とを有する高電圧発生装置１である。容器２はガラスによって形成されており、つなぎ目が無く一体に形成されている容器である。ガラス製の容器２の壁の内部には隙間が形成されることが無いので、容器２を小さく形成しても高圧発生部１１から放電が発生することがない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コッククロフト・ウォルトン回路等といった高圧発生部を含んでなる高電圧発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コッククロフト・ウォルトン回路等といった高圧発生部を用いた高電圧発生装置が知られている。例えば、特許文献１によれば、コッククロフト・ウォルトン回路等といった高圧発生部を塩化ビニル等といったプラスチック製の容器内に収容し、この容器内の大気中に気流を流すことにより放電の発生を防止するようにした高電圧発生装置が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２によれば、コッククロフト・ウォルトン回路等といった高圧発生部を絶縁樹脂モールドで覆って絶縁するようにした高電圧発生装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平６−０３１３８８号公報（第６〜７頁、図１）
【特許文献２】特開平７−３１２３００号公報（第３〜５頁、図１〜４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された高電圧発生装置においては、高圧発生部と容器とが共通の大気中に設けられていただけなので、高電圧発生装置を小形にしたときに、放電を抑えることが難しかった。また、特許文献２に記載された高電圧発生装置においては、高圧発生部と容器との間に絶縁樹脂モールドが充填されているが、やはり高電圧発生装置を小形にしたときに、放電の発生を抑えることが難しかった。絶縁性樹脂モールドを用いても放電の発生を抑えることが難しいことの理由として次の２つの理由が考えられる。
【０００６】
第１には、プラスチック製の容器を製造する際にはプラスチック同士を接着剤で接合させるが、そうして接合された部分には微小な隙間が残り、強電界においてはその微小な隙間の所で放電が発生するからである。また、プラスチックの加工精度は高くないため、プラスチック板の表面には予想外に微小な凹凸が存在し、強電界においてはその微小な凹凸の所で放電が発生するからである。
【０００７】
第２の理由は次の通りである。コッククロフト・ウォルトン回路等といった高圧発生部には、直流電流であるが交流成分を持った電流が流れるので、絶縁樹脂モールド中に気泡が存在すると、その気泡はコンデンサと等価と考えられる。気泡は一般には大小の複数個が存在し、そのため絶縁樹脂モールド中には大きなコンデンサと小さなコンデンサとの直列接続が存在すると考えられる。この場合には、容量分圧により小さいコンデンサの方に電界が集中する。この状態を長時間（例えば１年以上）続けると、絶縁性樹脂モールドの内部に電気トリーが発生し、やがては急激な放電が発生するのである。
【０００８】
電気トリーとは、それ自体公知の現象であり、空隙（ボイド）内の部分放電による放電先端の高電界部分が、固体のもつ固有破壊限界を超えて局部破壊が起こり、それが徐々に樹枝状に進展し、結果的に全体的な破壊に至る劣化現象である。
【０００９】
本発明は、従来装置における上記の問題点に鑑みて成されたものであって、小形に形成しても放電を発生することのない高電圧発生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】
【００１０】
以下、本発明に係る高電圧発生装置を、その背景となる技術を踏まえて、説明する。
１．前提となる技術
（１） まず、次式（１）は、図８に示すように導電性の円筒部材１０１と導電性の平面部材１０２との間に電界をかけたときの電界強度を求める式を示している。
ここで、「ｒ」は円筒部材１０１の半径、「Ｌ０」は円筒部材１０１と平面部材１０２との間の距離である。
この式は、プリント基板上のプリントパターンと接地電位（０（ゼロ）Ｖ（ボルト））との間の電界強度を計算することに応用できる。
【００１１】
（２） 電界強度を把握するために図９（ａ）に示すモデル構成を作製した。このモデル構成では、ガラスエポキシ製のプリント基板１０３上のプリントパターン１０４と金属平板１０５とを対向させて配置している。図９（ｂ）は図９（ａ）のモデル構成に対応した図８のモデル図を示している。図９（ａ）において、プリントパターン１０４のパターン幅Ｗ０は２ｍｍであり、パターンの厚みＴ０は３５μｍであり、プリント基板１０３の先端と金属平板１０５との間の距離Ｌ１は３３ｍｍであり、プリント基板１０３の先端からプリントパターン１０４までの距離Ｌ２は１ｍｍである。図９（ｂ）のモデル図では、図９（ａ）のモデル構成におけるパターンの厚みＴ０が３５μｍなので、円筒部材１０１の半径ｒは１７．５μｍであり、円筒部材１０１と平面部材１０２との間の距離Ｌ３は３４ｍｍ（Ｌ１＋Ｌ２）である。
【００１２】
図９（ａ）の構成をアクリル系樹脂から成るケースで覆い、その中に絶縁樹脂であるシリコンゴムを充填した。なお、アクリル系樹脂とシリコンゴムとの接着が確実に行われるようにするため、シリコンゴムを注入する前にアクリル系樹脂の表面にプライマを塗布した。シリコンゴムの充填が完了した後、プリント基板１０３上のプリントパターン１０４と金属平板１０５との間に５０ｋＶの電圧をかけた。この場合、上式（１）より、電界強度は３４０ｋＶ／ｍｍとなる。距離３４ｍｍで５０ｋＶを印加したときの電界強度が３４０ｋＶというのは、かなり高い値である。この条件においては、徐々にシリコンゴムの劣化が始まり、最後にはアクリル系樹脂製の容器の樹脂同士の接合部における微小な隙間を貫通して接地箇所に向かって放電してしまうことがあった。従って、このモデル構成においては、図９（ａ）の距離Ｌ１を小さくすることが難しい。
【００１３】
（３） また、電界強度を把握するために図１０（ａ）に示す他のモデル構成を作製した。図１０（ａ）は、高電圧になる物体を、プリントパターンではなく、半径ｒ＝１ｍｍの球体１０６とした。図９（ｂ）は図１０（ａ）のモデル構成に対応した図８のモデル図を示している。符号１０１は円筒部材である。図１０（ａ）の構成のように通電部分を球体にすれば、上式（１）により電界強度を１２．６ｋＶ／ｍｍへと緩和できる。
【００１４】
（４） 図１１は、通電部分を球体にすることにより電界強度を緩和できることを考慮したモデル構成である。具体的には、プリントパターン１０４に球体１０６を付設し、球体１０６と金属平板１０５との間に電圧５０ｋＶをかける構成を示している。この場合でも、上式（１）より、電界強度は１２．６ｋＶである。しかしながら、図１１に示す構成をアクリル系樹脂等といったプラスチック製の容器内で大気中に設置すれば、やはり放電が発生した。また、その構成をプラスチック製の容器内に設置した上で、その容器内にシリコンゴム等といった絶縁樹脂を充填した場合でも、電圧を長時間印加したときに、経年変化により最終的には放電が発生した。
【００１５】
（５） 以上のように、コッククロフト・ウォルトン回路等といった高圧発生部をプラスチック製の容器内に収容する場合には、その容器内にシリコンゴム等を充填した場合でも、放電の発生を防止することが難しかった。その理由は、上述したように、第１に、プラスチック製の容器の接合部に微小な隙間が残ることである。また、第２に、シリコンゴム等の中に複数の気泡が発生し、それらの気泡がコンデンサとして作用し、小さなコンデンサとして機能する気泡に電界が集中し、その結果、放電が発生することである。
【００１６】
（６）また、電界強度を把握するために図１２に示すモデル構成を作製した。図１２の構成では、プリント基板１０３上にプリントパターン１０４が形成され、そのプリントパターン１０４に半田１０７によって電界緩和ガード１０８を接続した。電界緩和ガード１０８は導電性材料である銅によって形成された直径２ｍｍの円筒すなわちパイプである。以上の基板構造は金属ケース１０９の中に収容され、さらに、その金属ケース１０９の中に絶縁性プラスチックであるシリコンゴム１１０が注入口１１１から注入されて充填された。
【００１７】
電界緩和ガード１０８と金属ケース１０９との間の距離Ｌ４は１０ｍｍとした。電界緩和ガード１０８と金属ケース１０９との間に５０ｋＶの電界をかけたところ、距離Ｌ４＝１０ｍｍにおける電界強度は１８．８ｋＶ／ｍｍであった。一般にシリコンゴムの絶縁耐圧は２４〜２５ｋＶ／ｍｍであるので、シリコンゴムそれ自体は上記の電界強度１８．８ｋＶ／ｍｍの環境下で十分な安全性の下に使用できる。しかしながら、どうしても、金属ケース１０９とシリコンゴムとの間に気泡（すなわちボイド）１１２が発生した。そして、電界強度が十分にとれていてもこの気泡１１２の所で微小放電が発生することがある。
【００１８】
この微小放電の時定数は、図１３（ａ）に示すように、ボイド容量×シリコン絶縁抵抗で決定される。高分解能電子顕微鏡等といった精密機器においては、リップル電圧を低く抑えて安定度を高める上で微小放電の発生は悪い影響を与えるおそれがある。従って、気泡１１２の所で発生する微小放電も解消されるべきである。
【００１９】
２．本発明に相当する技術
次に、電界強度を把握するために図１４に示すモデル構成を作製した。図１４の構成では、プリント基板１０３上にプリントパターン１０４が形成され、そのプリントパターン１０４に半田１０７によって電界緩和ガード１０８を接続した。電界緩和ガード１０８は導電性材料である銅によって形成された直径２ｍｍの円筒すなわちパイプである。以上の基板構造をガラス製のケース（以下、ガラスケースという）１１３の中に収容し、さらに、その金属ケース１０９の中に絶縁性プラスチックであるシリコンゴム１１０を充填した。
【００２０】
ガラスケース１１３の外周面に導電性材料であるアルミニウムテープ１１４を貼着し、このアルミニウムテープ１１４を接地した。ガラスケース１１３の厚みＴ１は１ｍｍである。電界緩和ガード１０８とアルミニウムテープ１１４との間の距離Ｌ５は１０ｍｍとした。
【００２１】
電界緩和ガード１０８とアルミニウムテープ１１４との間に５０ｋＶの電界をかけたところ、距離Ｌ５＝１０ｍｍにおける電界強度は１８．８ｋＶ／ｍｍであった。本モデル構成においてもシリコンゴム１１０の中に気泡１１２が発生することがあった。しかしながら、気泡１１２が発生しても放電は発生しないか、発生しても極微小であった。その理由は、図１３（ｂ）に示す等価回路のように、ガラス絶縁抵抗が加算されたためであると考えられる。仮に放電が発生しても極微小であり、時定数も相当に長いと考えられる。
【００２２】
３．本発明に係る高電圧発生装置の構成
本発明は以上のような「１．前提となる技術」及び「２．本発明に相当する技術」に鑑みて成されたものであって、次のように構成されている。
【００２３】
本発明に係る高電圧発生装置は、複数の電子部品（コンデンサＣ，ダイオードＤ等）を接続させることによって形成されており高電圧を発生する高圧発生部と、当該高圧発生部を収容している容器と、前記高圧発生部を覆うように前記容器内に充填された放電防止物質（シリコンゴム等）とを有する高電圧発生装置において、前記容器はガラスによって形成されており、つなぎ目が無く一体に形成されている容器であることを特徴とする。
【００２４】
上記構成において、「つなぎ目」とは、２つの部材が外観的にはつながっているがそのつながり部分が巨視的又は微視的に観察によって確認できる状態となっている部分のことである。さらに、「つなぎ目」は、放電を誘発するような微小な間隙を含んでいるつながり部分のことである。
【００２５】
上記構成の本発明に係る高電圧発生装置によれば、容器はガラスによってつなぎ目の無い状態で一体に形成される。つなぎ目が無く一体状態であるので容器壁内には微小な間隙が存在しておらず、そのため、高圧発生部が容器壁の近くにあっても放電を抑えることができる。その結果、放電の発生を抑えることができるにもかかわらず、容器の外観形状（すなわち、高電圧発生装置の外観形状）を小さくすることができる。
【００２６】
高圧発生部をプラスチック製の容器に収納した従来の高電圧発生装置においては、高圧発生部から延びる金属棒を容器のプラスチック壁に貫通させたとき、金属棒とプラスチック壁との間を気密に維持することが難しかった。これに対し、本発明においては、金属棒とガラスとの気密（従って、液密）な接着が容易であるので、高圧発生部の端子から延びる端子棒をガラス容器壁を貫通させて外部へ導出させたときでも、金属棒とガラス容器壁との間を気密（従って、液蜜）に維持できる。
【００２７】
本発明に係る高電圧発生装置において、前記放電防止物質は、絶縁性樹脂（シリコンゴム等）又は高圧ガスとすることができる。高圧ガスは、例えば、ＳＦ６（六フッ化硫黄）である。
高圧発生部を従来のようにプラスチック製の容器に収納した場合、プラスチック製の容器には微小な間隙が存在している可能性が高いので、放電防止物質のガス成分がプラスチック製の容器から漏れ出るおそれがある。これに対し、本発明態様のように、容器をガラスによって形成した場合には、容器をつなぎ目無く一体に形成できるので、ガス成分が容器の外側へ漏れ出ることを防止できる。
【００２８】
本発明に係る高電圧発生装置において、前記つなぎ目の無い容器はガラスを溶融して接合することにより形成することができる。
【００２９】
本発明に係る高電圧発生装置において、前記複数の電子部品（コンデンサＣ，ダイオードＤ等）はリードを備えることができ、当該複数のリードは基板に接続されるものであり、前記リードは前記基板を貫通しない状態で前記基板に接続されることが望ましい。
【００３０】
本発明に係る高電圧発生装置において、前記基板上には複数の導電性のパッドが設けることができ、それらのパッド上に導電性の連結材を導電接合することができ、前記電子部品（Ｃ，Ｒ）のリードは前記連結材に挿入されており、且つ前記パッドを貫通していないことが望ましい。
【００３１】
本発明に係る高電圧発生装置において、前記連結材には前記電子部品（Ｃ，Ｄ）のリードを貫通させる又は非貫通で挿入させることができる孔が設けられていることが望ましい。
【００３２】
本発明に係る高電圧発生装置において、前記連結材の前記リードを挿入する部分の表面形状は丸い形状になっていることが望ましい。
【００３３】
本発明に係る高電圧発生装置において、前記高圧発生部は複数の電子部品（コンデンサＣ，ダイオードＤ等）を基板を介すること無く直接に接続させることによって形成でき、それらの電子部品（Ｃ，Ｄ）を前記容器の中に収容することができ、当該容器の内部に前記放電防止物質（シリコンゴム等）を充填することができる。
【００３４】
本発明に係る高電圧発生装置において、前記高圧発生部はコッククロフト・ウォルトン回路を含んで構成できる。この場合、前記複数の電子部品はコッククロフト・ウォルトン回路を構成する電子部品である複数のコンデンサ（Ｃ）及び複数のダイオード（Ｄ）ということになる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明に係る高電圧発生装置において、容器はガラスによってつなぎ目の無い状態で一体に形成される。つなぎ目が無く一体状態であるので容器壁内には微小な間隙が存在しておらず、そのため、高圧発生部が容器壁の近くにあっても放電を抑えることができる。その結果、放電の発生を抑えることができるにもかかわらず、容器の外観形状（すなわち、高電圧発生装置の外観形状）を小さくすることができる。
【００３６】
高圧発生部をプラスチック製の容器に収納した従来の高電圧発生装置においては、高圧発生部から延びる金属棒を容器のプラスチック壁に貫通させたとき、金属棒とプラスチック壁との間を気密に維持することが難しかった。これに対し、本発明においては、金属棒とガラスとの気密（従って、液密）な接着が容易であるので、高圧発生部の端子から延びる端子棒をガラス容器壁を貫通させて外部へ導出させたときでも、金属棒とガラス容器壁との間を気密（従って、液蜜）に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る高電圧発生装置の一実施形態の外観を示す斜視図である。
【図２】図１の高電圧発生装置の内部構造を示す断面図である。
【図３】図２に示した高電圧発生装置の内部に設けられている電気回路を示す回路図である。
【図４】本発明に係る高電圧発生装置の他の実施形態を示す断面図である。
【図５】図４に示す高電圧発生装置で用いられる電子部品の実装状態を示す図である。
【図６】本発明に係る高電圧発生装置のさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図７】図６に示す高電圧発生装置を示す断面図である。
【図８】円筒部材と平面部材との間に生じる電界の強度を説明するための図である。
【図９】電圧が印加された部材間に生じる電界の強度を説明するためのモデル構成の一例を示す図である。
【図１０】電圧が印加された部材間に生じる電界の強度を説明するためのモデル構成の他の一例を示す図である。
【図１１】電圧が印加された部材間に生じる電界の強度を説明するためのモデル構成のさらに他の一例を示す図である。
【図１２】電圧が印加された部材間に生じる電界の強度を説明するためのモデル構成のさらに他の一例を示す図である。
【図１３】高電圧発生装置の内部に設けられる構成の等価回路を示す回路図である。
【図１４】電圧が印加された部材間に生じる電界の強度を説明するためのモデル構成のさらに他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
（高電圧発生装置の第１の実施形態）
以下、本発明に係る高電圧発生装置を実施形態に基づいて説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されないことはもちろんである。また、本明細書に添付した図面では特徴的な部分を分かり易く示すために実際のものとは異なった比率で構成要素を示す場合がある。
【００３９】
図１は、本発明に係る高電圧発生装置の一実施形態の外観を示す斜視図である。図２は、図１に示した高電圧発生装置の内部構造を示す縦断面図である。図３は、図２に示した高電圧発生装置の内部に設けられている電気回路を示す回路図である。
【００４０】
図１において、本実施形態の高電圧発生装置１は、直方体形状である容器２と、容器２の内部に設けられたプリント基板３とを有する。容器２はガラスによって直方体形状又は立方体形状（以下、方体形状ということがある）に形成されている。
【００４１】
容器２は例えば次のようにして形成できる。すなわち、円筒形状のガラス管を、直方筒形状又は立方筒形状のガラス管に変形させた後、基板３を含んだ被収容物をその開放端から容器２の内部へ挿入し、その後、容器２の開放端にガラス板を溶着、すなわち溶かして接着することにより、全ての面が閉じられており、且つ、つなぎ目の無い形状、すなわち一体成形形状に形成される。
【００４２】
あるいは、容器２は、例えば、基板３を含む被収容物の周囲において複数の平板状のガラス板の端部同士を溶着することにより、全ての面が閉じられており、且つ、つなぎ目の無い一体成形形状へと形成することもできる。
【００４３】
上記の２種類の容器形成方法のそれぞれにおいて、２つのガラスを接合する際には、それらの端部同士を高温にて溶融させた上で接合すなわち接着を行う。一般に、プラスチック製の２枚の板材を接合させる場合には、それらを接着剤によって接合するが、その接合部分にはどうしても微小な隙間が形成されてしまう。また、アクリル板の一部分同士をアクリル棒を用いて溶接し、その溶接部のアクリル板に導入金属棒を貫通させる場合もあるが、このようにしてアクリル板に導入金属棒を貫通させた場合に、どうしても微小な隙間が生じる。これらのことに対し、ガラスの溶接によって形成された本実施形態の容器２は、全く隙間の無いガラス一体成形品となっている。
【００４４】
また、プラスチック製の容器の内面にはその性質上、どうしても微小な凹凸が存在する。これに対し、ガラスによって形成された本実施形態の容器２の内面にはガラスの性質上、凹凸が存在せず、極めて滑らかな平面となっている。
【００４５】
図２に示すように、容器２の外周面の全面に導電性のテープ、例えばアルミニウムテープ８が密着状態で貼着されている。アルミニウムテープ８は電位的に接地されている。図１では理解を助けるためにアルミニウムテープ８の一部を容器２から剥がした状態を示しているが、アルミニウムテープ８は、もちろん、容器２の表面に密着している。
【００４６】
図１において、容器２の長手側の側辺の一部分において複数（本実施形態では３本）の導電性の入力端子棒（例えば、金属棒）４が外部へ張出している。入力端子棒４に隣接して１本の導電性のグランド端子棒（例えば、金属棒）６が設けられている。グランド端子棒６も容器２の外部へ張出している。容器２の短手側の側辺の上部の一部分において樹脂製の出力コネクタ７が容器２の外部へ張出している。
【００４７】
図２に示すように、入力端子棒４及びグランド端子棒６は容器２の壁を貫通している。これらの端子棒４，６と容器２（すなわちガラス）とは、それらの間に隙間が生じないように気密状態、従って液蜜状態に密着している。この密着は、容器２を形成しているガラスを溶融及び冷却することにより、金属である端子棒４．６をガラスに接着することによって達成できる。
【００４８】
例えば、Ｆｅ（鉄）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）を含む合金であるコバール（Kovar）によって端子棒４，６を形成し、コバールの線膨張係数と同じ又は近い線膨張係数をもったガラス、いわゆるコバールガラスを端子棒４，６と容器２との間に介在させ、そしてコバールガラスを溶融して容器２へ接着することにより、端子棒４，６を容器２に気密従って液蜜に接着することができる。このように、ガラスと金属とを気密に接着させることは容易である。なお、端子棒４，６は、コバールによって形成されることに限られず、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）によって形成することもできる。
【００４９】
プラスチック製の出力コネクタ７は、概ね円筒形状の筒体であり、その先端部分の外周面に雄ネジが設けられている。ガラス製の容器２のうち出力コネクタ７が取り付けられる部分には貫通孔が形成され、その貫通孔の内周面に雌ねじが設けられている。出力コネクタ７は、上記の雄ネジと雌ネジとのネジ嵌合により、容器２に気密状態、従って液蜜状態に取り付けられている。
【００５０】
図２において、プリント基板３の表面には、それぞれが電子回路である高圧発生部１１、ローパスフィルタ１２、及びフィードバック抵抗１３が実装されている。高圧発生部１１は本実施形態では、図３に示すようにコッククロフト・ウォルトン回路によって形成されている。コッククロフト・ウォルトン回路は、それ自体公知の高圧発生回路であり、複数のコンデンサＣと複数のダイオードＤとをブリッジ接続して成る１つの昇圧段を複数、直列に接続して成る回路である。高圧発生部１１は場合によっては、コッククロフト・ウォルトン回路以外の回路によって形成することもできる。
【００５１】
図１に示した３本の入力端子棒４のそれぞれの内部側の一端は、図３に示すように、高圧発生部１１を構成するコッククロフト・ウォルトン回路の入力端子に接続されている。入力端子棒４の外部側の一端は、容器２の外部に設けられている昇圧トランス１４の出力端子に接続されている。本実施形態では、高圧発生部１１を構成するコッククロフト・ウォルトン回路の昇圧段が６段であり、昇圧トランス１４の出力がＡＣ５ｋＶであり、コッククロフト・ウォルトン回路は昇圧トランス１４の出力を１２倍して５０ｋＶの高電圧を発生させている。
【００５２】
なお、接地電位は高圧発生部（コッククロフト・ウォルトン回路）１１の入力側につながれており、従って、高圧発生部１１の高圧出力は負の電位である。すなわち、高圧発生部１１の出力は−（マイナス）５０ｋＶである。図３において、符号１９はガスアレスタである。ガスアレスタは、雷サージ（すなわち雷雲や雷により直接的又は間接的に発生する異常電圧）から回路を保護する素子であって、内部にガスを封入して成る公知の素子である。
【００５３】
ローパスフィルタ１２は、複数のコンデンサＣと複数の抵抗Ｒとによって構成されている。ローパスフィルタ１２は、それ自体公知の電子回路であり、ある遮断周波数より高い周波数の帯域を通さない、又は減衰させるフィルタである。遮断周波数は設計者によって任意に設定される。本実施形態では、ローパスフィルタ１２は、高圧発生部（コッククロフト・ウォルトン回路）１１から出力される直流の高電圧に含まれるＡＣ（交流）部分を減らすために用いられている。これは、高分解能電子顕微鏡のようにリップル電圧を嫌う装置のための電源として使用される場合を考慮したものである。従って、リップル電圧が生じても構わない場合には、ローパスフィルタ１２を用いなくても良い。
【００５４】
フィードバック抵抗１３は、複数のコンデンサＣと複数の抵抗Ｒとによって構成されている。フィードバック抵抗１３は高圧発生部（コッククロフト・ウォルトン回路）１１の出力端子に現れる高電圧を分圧する。こうして分圧された高圧発生部１１の出力電圧は図示しないコントローラへフィードバック情報として伝送される。コントローラはこのフィードバック情報に基づいて高圧発生部１１の出力電圧を制御する。
【００５５】
図２において、容器２の図示下側の端部に樹脂導入口１６が設けられている。この樹脂導入口１６を通して容器２の内部に、放電防止物質としての絶縁性樹脂、例えばシリコンゴム１７が注入され、内部の全体に充填されている。高圧発生部１１の周囲をシリコンゴム１７で覆ったことにより、高圧発生部１１の周辺で放電が発生することを防止でき、その結果、本実施形態の高電圧発生装置１を使用する装置、例えば電子顕微鏡において放電に起因した不都合が発生することを防止できる。
【００５６】
なお、樹脂導入口１６を通して容器２の内部へシリコンゴム１７を注入して内部に充填させたとき、シリコンゴム１７の内部に気泡（すなわちボイド）が発生して残留するおそれがある。そのような気泡の残留を防止するため、シリコンゴム１７の注入が完了した後、シリコンゴム１７に残留する気泡を樹脂導入口１６を通して外部へ取り出す処理、いわゆる脱泡処理を行っても良い。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態では、高圧発生部１１を収容する容器２をガラスによって形成した。ガラス同士は溶着（すなわち、加熱して溶融させての接着）により、つなぎ目（すなわち、微小な隙間を含んでいる部分）の無い一体成形品へと形成されている。
【００５８】
従来の高電圧発生装置では、容器がアクリル系樹脂等といったプラスチックによって形成されていた。プラスチックによって容器を形成した場合には、プラスチック同士を接着剤によって接着した所には大きな確率で微小な間隙が含まれる。このように容器の壁の内部に微小な間隙が含まれていると、この容器によって高圧発生部を収納した場合、容器で囲まれた空間領域にシリコンゴム等を充填したとしても、上記の微小な間隙の所で放電が発生し、高電圧発生装置それ自身を破損したり、高電圧発生装置の周辺機器に悪影響を及ぼすことがある。
【００５９】
これに対し、本実施形態の高電圧発生装置では容器２をガラスによって形成したので容器２はつなぎ目のない一体成形品となり、容器２の壁の内部には隙間が存在しない。このため、容器２によって高圧発生部１１を収容した場合、容器２の内面と高圧発生部１１の高圧部分との間の距離が小さくても放電が発生することがなくなる。こうして、放電の発生を防止した小型の高電圧発生装置が実現できた。
【００６０】
また、図２に示したように入力端子棒４及びグランド端子棒６等といった導電性の端子棒を容器２の壁に貫通させる場合、従来のように容器２がプラスチックによって形成されていたときには、端子棒と容器壁との間を隙間なく封止することは、略不可能であった。そのため、従来は、この隙間部分で放電が発生する可能性が高かった。
【００６１】
本実施形態では容器２をガラスによって形成している。一般に、導電性物質、例えば金属とガラスとを気密に接着することは容易である。従って、本実施形態の高電圧発生装置では端子棒４，６が容器２を貫通して外部へ張り出す所においても放電の発生を確実に抑えることができる。
【００６２】
以上のように、本実施形態の高電圧発生装置によれば、容器２を小型に形成した場合でも高圧発生部１１から放電が発生することを防止できる。これにより、小型で安全な高電圧発生装置を提供できた。
【００６３】
（高電圧発生装置の第２の実施形態）
図４及び図５は本発明に係る高電圧発生装置の他の実施形態を示している。図４は高電圧発生装置の平面断面図であり、図５はその高電圧発生装置の内部でプリント基板に実装されている電子部品の基板に対する接合状態を示している。
【００６４】
本実施形態の高電圧発生装置２１は、直方体形状である容器２２と、容器２２の内部に設けられたプリント基板２３とを有する。容器２２はガラスによって方体形状、すなわち直方体形状又は立方体形状に形成されている。容器２２は、図２に示した実施形態の場合と同様にしてつなぎ目の無い一体成形形状に形成されている。容器２２の外周面の全面に導電性のテープであるアルミニウムテープ２８が貼着されている。アルミニウムテープ８は電位的に接地されている。
【００６５】
容器２２の図中の左側の側辺の一部分において複数（本実施形態では３本）の導電性の入力端子棒２４が外部へ張出している。入力端子棒２４に隣接して１本の導電性のグランド端子棒２６が設けられている。グランド端子棒６も容器２２の外部へ張出している。容器２２の図中の右側の側辺の下部の一部分において樹脂製の出力コネクタ２７が容器２２の外部へ張出している。
【００６６】
入力端子棒２４及びグランド端子棒２６は容器２２の壁を貫通している。これらの端子棒２４，２６と容器２２（すなわちガラス）とは、それらの間に隙間が生じないように気密状態、従って液蜜状態に密着している。この密着は、容器２２を形成しているガラスを溶融及び冷却することにより、金属である端子棒２４．２６をガラスに接着することによって達成できる。
【００６７】
プリント基板２３の表面には、それぞれが電子回路である高圧発生部３１及びフィードバック抵抗３３が実装されている。ローパスフィルタは設けられていない。高圧発生部３１はコッククロフト・ウォルトン回路によって形成されている。３本の入力端子棒２４のそれぞれの内部側の一端は、高圧発生部３１を構成するコッククロフト・ウォルトン回路の入力端子に接続されている。入力端子棒２４の外部側の一端は、容器２２の外部で図示しない昇圧トランスの出力端子に接続されている。
【００６８】
容器２２の端子棒２４，２６が貫通している側面の下部に樹脂導入口３６が設けられている。この樹脂導入口３６を通して容器２２の内部に、放電防止物質としての絶縁性樹脂、例えばシリコンゴム１７が注入され、内部の全体に充填されている。高圧発生部３１の周囲をシリコンゴム１７で覆ったことにより、高圧発生部３１の周辺で放電が発生することを防止でき、その結果、本実施形態の高電圧発生装置２１を使用する装置、例えばＸ線発生装置において放電に起因した不都合が発生することを防止できる。
【００６９】
本実施形態の高電圧発生装置２１においても容器２２がガラスによって形成されているので、容器２２はつなぎ目のない一体成形品となっており、容器２２の壁の内部には隙間が存在しない。このため、容器２２によって高圧発生部３１を収容した場合、容器２２の内面と高圧発生部３１の高圧部分との間の距離が小さくても放電が発生することがなくなった。こうして、放電の発生を防止した小型の高電圧発生装置が実現できた。
【００７０】
また、容器２２がガラスによって形成されているので、容器２２を貫通している入力端子棒２４及びグランド端子棒２６は容器２２の壁に気密従って液蜜に接着している。このため、これらの端子部分において放電が発生することは極めて低く抑えられている。
【００７１】
以上のように、本実施形態の高電圧発生装置２１によれば、容器２２を小型に形成した場合でも高圧発生部３１から放電が発生することを防止でき、これにより、小型で安全な高電圧発生装置を提供できた。
【００７２】
図５は、図４において高圧発生部３１を形成しているコッククロフト・ウォルトン回路や、高圧発生部３１の後段に接続されたフィードバック抵抗３３等で用いられている、抵抗Ｒ、ダイオードＤ、及びコンデンサＣのプリント基板２３への接続状態を示している。図５において、プリント基板２３上で配線パターンがプリントされている部分に銅箔パッド４１が任意の形成方法によって形成されている。そして、銅箔パッド４１の上に半田付け等によって連結材４２が導電接続されている。
【００７３】
連結材４２は導電材料、例えば銅によって形成されており、丸みを帯びた形状、例えば半球形状に形成されており、その丸みを帯びた部分が基板２３から離れる方向を向くように銅箔パッド４１上に固定されている。連結材４２の略中央には、抵抗ＲのリードやダイオードＤのリードやコンデンサＣのリードを挿入できる径を持った孔が空けられている。この孔は、連結材４２を貫通する孔であっても良く、連結材４２の内部の途中で止まる座グリ孔であっても良い。
【００７４】
電子部品である抵抗Ｒ、ダイオードＤ及びコンデンサＣのリード、あるいは必要に応じて用いられるその他の電子部品のリードは、連結材４２に設けた孔の中に挿入されて位置決めされた上で半田付け等の導電接続手法によって連結材４２に固定されている。これにより、抵抗Ｒ等といった電子部品がプリント基板２３上のプリントパターンに導電接続されて所望の回路が形成されている。
【００７５】
抵抗Ｒ等のリードを挿入するために連結材４２に設けられた孔が貫通孔であっても、連結材４２の下方位置にはパッド４１が設けられているので、リードはそのパッド４１の所で止まり、基板２３を貫通することはない。連結材４２が貫通孔でなく座グリ孔である場合も、リードは基板２３を貫通することはない。
【００７６】
従来の電子部品の実装方法においては、プリント基板２３に貫通孔を空けておき、電子部品のリードをその貫通孔に挿入した上で、そのリードを半田付けによってプリント基板上に導電接続していた。この方法では、プリント基板の貫通孔から突出したリードに電界が集中して電界強度が高くなり、その部分において放電が発生するおそれが高かった。
【００７７】
これに対し、本実施形態では、リードの先端がパッド４１で止まるか、連結材４２の途中で止まるので、リードの先端部分が基板２３を貫通してその下方へ突出することがない。しかも、連結材４２は丸みを帯びた形状であって鋭角的な部分が無いので、基板２３へのリードの接続部分に電界が集中することが無く、従ってその部分において放電が発生する可能性が著しく低減されている。
【００７８】
なお、連結材４２の形状は半球状に限られるものではなく、鋭角的な形状で無ければ良い。また、連結材４２は銅以外の導電材料によって形成しても良い。また、リードを基板２３上に半田付けする際にその半田を丸い形状に成形すれば良いとも考えられるが、半田をそのように丸い形状に形成することは非常に難しいので、やはり、本実施形態のように連結材４２を用いることが望ましい。
【００７９】
本実施形態によれば、図４において、高圧発生部３１を収容する容器２２をガラスによって形成したことにより容器２２をつなぎ目（すなわち微小な隙間を含む部分）の無い一体成形形状に形成したことと、抵抗やコンデンサ等といった電子部品のリードを丸みを帯びた形状の連結材４２を介して基板２３に導電接続することにしたこと、との組み合わせにより、高圧発生部３１から放電が発生することを極めて低い確率に抑えることが可能となった。このため、高圧発生部３１と容器２２とを近接させて配置させることができ、それ故、高電圧発生装置２１の全体形状を小型に形成することが可能である。
【００８０】
なお、高圧発生部３１を収容する容器２２をガラスによって形成することと、電子部品のリードの基板２３への導電接続部に丸い形状の連結材４２を設けてリードが基板２３から突出することを防止すること、との組み合わせにより高圧発生部３１からの放電を防止する効果が高められることは上述の通りであるが、放電を防止するという効果は、電子部品のリードの基板２３への導電接続部に丸い形状の連結材４２を設けてリードが基板２３から突出することを防止するという構成だけによっても達成することが可能である。
【００８１】
（高電圧発生装置の第３の実施形態）
図６及び図７は、本発明に係る高電圧発生装置のさらに他の実施形態を示している。図６は、本実施形態の高電圧発生装置５１を真空利用機器５２の構成要素の１つとして用いた場合の実施形態を示している。ここに示す真空利用機器５２は、高電圧発生装置５１と、電極５３と、ターゲット５４と、銃ユニット５５と、真空チャンバ５６とを有している。
【００８２】
真空チャンバ５６は、高電圧発生装置５１、電極５３、ターゲット５４、そして銃ユニット５５を収容している。真空チャンバ５６の内部は、図示しない排気装置の作用により、真空状態又は真空に近い排気状態に保持されている。
【００８３】
真空利用機器５２は、実際には、電子線アニーリング装置、電子線蒸着装置、イオンスパッタ装置、イオン注入装置等として構成される。銃ユニット５５は目標とする装置に応じて、イオン銃として構成されたり、電子銃として構成されたりする。また、目標とする装置に応じて、イオン銃や電子銃にレンズや偏向器が付設される。
【００８４】
高電圧発生装置５１は、図７に示すように、高圧発生部５７と、高圧発生部５７を収容したガラス製の容器６２と、容器６２の内部空間内に充填された放電防止物質としての絶縁性樹脂であるシリコンゴム５９と、出力端子６０とを有している。容器６２の断面形状は円、楕円、長方形、正方形等に設定される。
【００８５】
高圧発生部５７は、複数のコンデンサＣと複数のダイオードＤとを接続して成るコッククロフト・ウォルトン回路によって構成されている。複数のコンデンサＣと複数のダイオードＤはそれらのリードを半田付け又はその他の導電接続手法によって接続されており、プリント基板等といった基板は使用していない。高圧発生部５７は入力側ＩＮに低電圧を入力し、出力側ＯＵＴに高電圧を出力する。
【００８６】
本実施形態では、図６において、高電圧発生装置５１が真空領域内に設けられている。高電圧発生装置５１内の高圧発生部５７はガラス製の容器６２の内部にシリコンゴム５９と共に気密に収納されている。ガラス製の容器６２はシリコンゴム５９を気密に収納しているので、真空チャンバ５６の内部がシリコンゴム５９のアウターガスで汚染されることがない。
【００８７】
容器６２を構成しているガラスは真空圧力に耐えられる厚みを有しており、圧力によって破壊することが無いようになっている。高圧発生部５７を構成するコッククロフト・ウォルトン回路は３０ｋＶ〜２００ｋＶを出力できるように構成することができる。そのような出力電圧を考慮すれば、本実施形態の高電圧発生装置５１は、例えば、電子線アニーリング装置、電子線蒸着装置、イオンスパッタ装置、イオン注入装置等に好適に使用できる。
【００８８】
本実施形態に係る高電圧発生装置５１において、高圧発生部５７であるコッククロフト・ウォルトン回路はプリント基板を用いて形成されるのではなく、コンデンサＣとダイオードＤとを直接につないで形成されている。従って、高圧発生部５７は小型に形成できる。また、容器６２は、つなぎ目の無い一体に形成されたガラスによって形成されているので、容器６２を小型に形成した場合でも高圧発生部５７から放電が発生することを防止できる。
【００８９】
このように本実施形態では、プリント基板を用いないで高圧発生部５７を形成したので高圧発生部５７それ自体が小型に形成されている。さらに、高圧発生部５７を包囲する容器６２もガラス製にしたので放電を生じないにもかかわらず小型に形成されている。このため、本実施形態の高電圧発生装置５１は、小型で安全な高電圧発生装置となっている。その結果、本実施形態の高電圧発生装置５１を用いた電子線アニーリング装置、電子線蒸着装置、イオンスパッタ装置、イオン注入装置等は非常に小型に形成できる。例えばそれらの装置を半導体装置用として半導体工場で用いることを考えれば、半導体工場のフットプリント、すなわち機器が占有する床面積を小さくすることができる。
【００９０】
（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
例えば、高圧発生部はコッククロフト・ウォルトン回路に限られず、種々の構成の高圧発生部を採用できる。
【００９１】
上記実施形態では放電防止物質としてシリコンゴムを用いた。しかしながら、放電防止物質としては、シリコンゴム以外の絶縁性樹脂を用いることもできるし、絶縁性樹脂以外の適宜の物質、例えば高圧ガス、例えばＳＦ６（六フッ化硫黄）ガスを用いることもできる。アクリル等といった樹脂によって容器を形成した場合には、ガスが外部へ漏れ出てしまい使用に供することが難しいが、ガラス製の容器は気密封止が確実なので放電防止物質としてガスを用いても支障がない。
【符号の説明】
【００９２】
１．高電圧発生装置、 ２．容器、 ３．プリント基板、 ４．入力端子棒、 ６．グランド端子棒、 ７．出力コネクタ、 ８．アルミニウムテープ、 １１．高圧発生部（コッククロフト・ウォルトン回路）、 １２．ローパスフィルタ、 １３．フィードバック抵抗、 １４．昇圧トランス、 １６．樹脂導入口、 １７．シリコンゴム（絶縁性樹脂、放電防止物質）、 １９．ガスアレスタ、 ２１．高電圧発生装置、 ２２．容器、 ２３．プリント基板、 ２４．入力端子棒、 ２６．グランド端子棒、 ２７．出力コネクタ、 ３１．高圧発生部、 ３３．フィードバック抵抗、 ３６．樹脂導入口、 ４１．銅箔パッド、 ４２．連結材、 ５１．高電圧発生装置、 ５２．真空利用機器、 ５３．電極、 ５４．ターゲット、 ５５．銃ユニット、 ５６．真空チャンバ、 ５７．高圧発生部（コッククロフト・ウォルトン回路）、 ５９．シリコンゴム（絶縁性樹脂、放電防止物質）、 ６０．出力端子、 ６２．容器、 Ｃ．コンデンサ（電子部品）、 Ｄ．ダイオード（電子部品）、 Ｒ．抵抗（電子部品）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コッククロフト・ウォルトン回路等といった高圧発生部を含んでなる高電圧発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コッククロフト・ウォルトン回路等といった高圧発生部を用いた高電圧発生装置が知られている。例えば、特許文献１によれば、コッククロフト・ウォルトン回路等といった高圧発生部を塩化ビニル等といったプラスチック製の容器内に収容し、この容器内の大気中に気流を流すことにより放電の発生を防止するようにした高電圧発生装置が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２によれば、コッククロフト・ウォルトン回路等といった高圧発生部を絶縁樹脂モールドで覆って絶縁するようにした高電圧発生装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平６−０３１３８８号公報（第６〜７頁、図１）
【特許文献２】特開平７−３１２３００号公報（第３〜５頁、図１〜４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された高電圧発生装置においては、高圧発生部と容器とが共通の大気中に設けられていただけなので、高電圧発生装置を小形にしたときに、放電を抑えることが難しかった。また、特許文献２に記載された高電圧発生装置においては、高圧発生部と容器との間に絶縁樹脂モールドが充填されているが、やはり高電圧発生装置を小形にしたときに、放電の発生を抑えることが難しかった。絶縁性樹脂モールドを用いても放電の発生を抑えることが難しいことの理由として次の２つの理由が考えられる。
【０００６】
第１には、プラスチック製の容器を製造する際にはプラスチック同士を接着剤で接合させるが、そうして接合された部分には微小な隙間が残り、強電界においてはその微小な隙間の所で放電が発生するからである。また、プラスチックの加工精度は高くないため、プラスチック板の表面には予想外に微小な凹凸が存在し、強電界においてはその微小な凹凸の所で放電が発生するからである。
【０００７】
第２の理由は次の通りである。コッククロフト・ウォルトン回路等といった高圧発生部には、直流電流であるが交流成分を持った電流が流れるので、絶縁樹脂モールド中に気泡が存在すると、その気泡はコンデンサと等価と考えられる。気泡は一般には大小の複数個が存在し、そのため絶縁樹脂モールド中には大きなコンデンサと小さなコンデンサとの直列接続が存在すると考えられる。この場合には、容量分圧により小さいコンデンサの方に電界が集中する。この状態を長時間（例えば１年以上）続けると、絶縁性樹脂モールドの内部に電気トリーが発生し、やがては急激な放電が発生するのである。
【０００８】
電気トリーとは、それ自体公知の現象であり、空隙（ボイド）内の部分放電による放電先端の高電界部分が、固体のもつ固有破壊限界を超えて局部破壊が起こり、それが徐々に樹枝状に進展し、結果的に全体的な破壊に至る劣化現象である。
【０００９】
本発明は、従来装置における上記の問題点に鑑みて成されたものであって、小形に形成しても放電を発生することのない高電圧発生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】
【００１０】
以下、本発明に係る高電圧発生装置を、その背景となる技術を踏まえて、説明する。
１．前提となる技術
（１） まず、次式（１）は、図８に示すように導電性の円筒部材１０１と導電性の平面部材１０２との間に電界をかけたときの電界強度を求める式を示している。
ここで、「ｒ」は円筒部材１０１の半径、「Ｌ０」は円筒部材１０１と平面部材１０２との間の距離である。
この式は、プリント基板上のプリントパターンと接地電位（０（ゼロ）Ｖ（ボルト））との間の電界強度を計算することに応用できる。
【００１１】
（２） 電界強度を把握するために図９（ａ）に示すモデル構成を作製した。このモデル構成では、ガラスエポキシ製のプリント基板１０３上のプリントパターン１０４と金属平板１０５とを対向させて配置している。図９（ｂ）は図９（ａ）のモデル構成に対応した図８のモデル図を示している。図９（ａ）において、プリントパターン１０４のパターン幅Ｗ０は２ｍｍであり、パターンの厚みＴ０は３５μｍであり、プリント基板１０３の先端と金属平板１０５との間の距離Ｌ１は３３ｍｍであり、プリント基板１０３の先端からプリントパターン１０４までの距離Ｌ２は１ｍｍである。図９（ｂ）のモデル図では、図９（ａ）のモデル構成におけるパターンの厚みＴ０が３５μｍなので、円筒部材１０１の半径ｒは１７．５μｍであり、円筒部材１０１と平面部材１０２との間の距離Ｌ３は３４ｍｍ（Ｌ１＋Ｌ２）である。
【００１２】
図９（ａ）の構成をアクリル系樹脂から成るケースで覆い、その中に絶縁樹脂であるシリコンゴムを充填した。なお、アクリル系樹脂とシリコンゴムとの接着が確実に行われるようにするため、シリコンゴムを注入する前にアクリル系樹脂の表面にプライマを塗布した。シリコンゴムの充填が完了した後、プリント基板１０３上のプリントパターン１０４と金属平板１０５との間に５０ｋＶの電圧をかけた。この場合、上式（１）より、電界強度は３４０ｋＶ／ｍｍとなる。距離３４ｍｍで５０ｋＶを印加したときの電界強度が３４０ｋＶというのは、かなり高い値である。この条件においては、徐々にシリコンゴムの劣化が始まり、最後にはアクリル系樹脂製の容器の樹脂同士の接合部における微小な隙間を貫通して接地箇所に向かって放電してしまうことがあった。従って、このモデル構成においては、図９（ａ）の距離Ｌ１を小さくすることが難しい。
【００１３】
（３） また、電界強度を把握するために図１０（ａ）に示す他のモデル構成を作製した。図１０（ａ）は、高電圧になる物体を、プリントパターンではなく、半径ｒ＝１ｍｍの球体１０６とした。図９（ｂ）は図１０（ａ）のモデル構成に対応した図８のモデル図を示している。符号１０１は円筒部材である。図１０（ａ）の構成のように通電部分を球体にすれば、上式（１）により電界強度を１２．６ｋＶ／ｍｍへと緩和できる。
【００１４】
（４） 図１１は、通電部分を球体にすることにより電界強度を緩和できることを考慮したモデル構成である。具体的には、プリントパターン１０４に球体１０６を付設し、球体１０６と金属平板１０５との間に電圧５０ｋＶをかける構成を示している。この場合でも、上式（１）より、電界強度は１２．６ｋＶである。しかしながら、図１１に示す構成をアクリル系樹脂等といったプラスチック製の容器内で大気中に設置すれば、やはり放電が発生した。また、その構成をプラスチック製の容器内に設置した上で、その容器内にシリコンゴム等といった絶縁樹脂を充填した場合でも、電圧を長時間印加したときに、経年変化により最終的には放電が発生した。
【００１５】
（５） 以上のように、コッククロフト・ウォルトン回路等といった高圧発生部をプラスチック製の容器内に収容する場合には、その容器内にシリコンゴム等を充填した場合でも、放電の発生を防止することが難しかった。その理由は、上述したように、第１に、プラスチック製の容器の接合部に微小な隙間が残ることである。また、第２に、シリコンゴム等の中に複数の気泡が発生し、それらの気泡がコンデンサとして作用し、小さなコンデンサとして機能する気泡に電界が集中し、その結果、放電が発生することである。
【００１６】
（６）また、電界強度を把握するために図１２に示すモデル構成を作製した。図１２の構成では、プリント基板１０３上にプリントパターン１０４が形成され、そのプリントパターン１０４に半田１０７によって電界緩和ガード１０８を接続した。電界緩和ガード１０８は導電性材料である銅によって形成された直径２ｍｍの円筒すなわちパイプである。以上の基板構造は金属ケース１０９の中に収容され、さらに、その金属ケース１０９の中に絶縁性プラスチックであるシリコンゴム１１０が注入口１１１から注入されて充填された。
【００１７】
電界緩和ガード１０８と金属ケース１０９との間の距離Ｌ４は１０ｍｍとした。電界緩和ガード１０８と金属ケース１０９との間に５０ｋＶの電界をかけたところ、距離Ｌ４＝１０ｍｍにおける電界強度は１８．８ｋＶ／ｍｍであった。一般にシリコンゴムの絶縁耐圧は２４〜２５ｋＶ／ｍｍであるので、シリコンゴムそれ自体は上記の電界強度１８．８ｋＶ／ｍｍの環境下で十分な安全性の下に使用できる。しかしながら、どうしても、金属ケース１０９とシリコンゴムとの間に気泡（すなわちボイド）１１２が発生した。そして、電界強度が十分にとれていてもこの気泡１１２の所で微小放電が発生することがある。
【００１８】
この微小放電の時定数は、図１３（ａ）に示すように、ボイド容量×シリコン絶縁抵抗で決定される。高分解能電子顕微鏡等といった精密機器においては、リップル電圧を低く抑えて安定度を高める上で微小放電の発生は悪い影響を与えるおそれがある。従って、気泡１１２の所で発生する微小放電も解消されるべきである。
【００１９】
２．本発明に相当する技術
次に、電界強度を把握するために図１４に示すモデル構成を作製した。図１４の構成では、プリント基板１０３上にプリントパターン１０４が形成され、そのプリントパターン１０４に半田１０７によって電界緩和ガード１０８を接続した。電界緩和ガード１０８は導電性材料である銅によって形成された直径２ｍｍの円筒すなわちパイプである。以上の基板構造をガラス製のケース（以下、ガラスケースという）１１３の中に収容し、さらに、その金属ケース１０９の中に絶縁性プラスチックであるシリコンゴム１１０を充填した。
【００２０】
ガラスケース１１３の外周面に導電性材料であるアルミニウムテープ１１４を貼着し、このアルミニウムテープ１１４を接地した。ガラスケース１１３の厚みＴ１は１ｍｍである。電界緩和ガード１０８とアルミニウムテープ１１４との間の距離Ｌ５は１０ｍｍとした。
【００２１】
電界緩和ガード１０８とアルミニウムテープ１１４との間に５０ｋＶの電界をかけたところ、距離Ｌ５＝１０ｍｍにおける電界強度は１８．８ｋＶ／ｍｍであった。本モデル構成においてもシリコンゴム１１０の中に気泡１１２が発生することがあった。しかしながら、気泡１１２が発生しても放電は発生しないか、発生しても極微小であった。その理由は、図１３（ｂ）に示す等価回路のように、ガラス絶縁抵抗が加算されたためであると考えられる。仮に放電が発生しても極微小であり、時定数も相当に長いと考えられる。
【００２２】
３．本発明に係る高電圧発生装置の構成
本発明は以上のような「１．前提となる技術」及び「２．本発明に相当する技術」に鑑みて成されたものであって、次のように構成されている。
【００２３】
本発明に係る高電圧発生装置は、複数の電子部品（コンデンサＣ，ダイオードＤ等）を接続させることによって形成されており高電圧を発生する高圧発生部と、当該高圧発生部を収容している容器と、前記高圧発生部を覆うように前記容器内に充填された放電防止物質（シリコンゴム等）とを有する高電圧発生装置において、前記容器はガラスによって形成されており、つなぎ目が無く一体に形成されている容器であることを特徴とする。
【００２４】
上記構成において、「つなぎ目」とは、２つの部材が外観的にはつながっているがそのつながり部分が巨視的又は微視的に観察によって確認できる状態となっている部分のことである。さらに、「つなぎ目」は、放電を誘発するような微小な間隙を含んでいるつながり部分のことである。
【００２５】
上記構成の本発明に係る高電圧発生装置によれば、容器はガラスによってつなぎ目の無い状態で一体に形成される。つなぎ目が無く一体状態であるので容器壁内には微小な間隙が存在しておらず、そのため、高圧発生部が容器壁の近くにあっても放電を抑えることができる。その結果、放電の発生を抑えることができるにもかかわらず、容器の外観形状（すなわち、高電圧発生装置の外観形状）を小さくすることができる。
【００２６】
高圧発生部をプラスチック製の容器に収納した従来の高電圧発生装置においては、高圧発生部から延びる金属棒を容器のプラスチック壁に貫通させたとき、金属棒とプラスチック壁との間を気密に維持することが難しかった。これに対し、本発明においては、金属棒とガラスとの気密（従って、液密）な接着が容易であるので、高圧発生部の端子から延びる端子棒をガラス容器壁を貫通させて外部へ導出させたときでも、金属棒とガラス容器壁との間を気密（従って、液蜜）に維持できる。
【００２７】
本発明に係る高電圧発生装置において、前記放電防止物質は、絶縁性樹脂（シリコンゴム等）又は高圧ガスとすることができる。高圧ガスは、例えば、ＳＦ６（六フッ化硫黄）である。
高圧発生部を従来のようにプラスチック製の容器に収納した場合、プラスチック製の容器には微小な間隙が存在している可能性が高いので、放電防止物質のガス成分がプラスチック製の容器から漏れ出るおそれがある。これに対し、本発明態様のように、容器をガラスによって形成した場合には、容器をつなぎ目無く一体に形成できるので、ガス成分が容器の外側へ漏れ出ることを防止できる。
【００２８】
本発明に係る高電圧発生装置において、前記つなぎ目の無い容器はガラスを溶融して接合することにより形成することができる。
【００２９】
本発明に係る高電圧発生装置において、前記複数の電子部品（コンデンサＣ，ダイオードＤ等）はリードを備えることができ、当該複数のリードは基板に接続されるものであり、前記リードは前記基板を貫通しない状態で前記基板に接続されることが望ましい。
【００３０】
本発明に係る高電圧発生装置において、前記基板上には複数の導電性のパッドが設けることができ、それらのパッド上に導電性の連結材を導電接合することができ、前記電子部品（Ｃ，Ｒ）のリードは前記連結材に挿入されており、且つ前記パッドを貫通していないことが望ましい。
【００３１】
本発明に係る高電圧発生装置において、前記連結材には前記電子部品（Ｃ，Ｄ）のリードを貫通させる又は非貫通で挿入させることができる孔が設けられていることが望ましい。
【００３２】
本発明に係る高電圧発生装置において、前記連結材の前記リードを挿入する部分の表面形状は丸い形状になっていることが望ましい。
【００３３】
本発明に係る高電圧発生装置において、前記高圧発生部は複数の電子部品（コンデンサＣ，ダイオードＤ等）を基板を介すること無く直接に接続させることによって形成でき、それらの電子部品（Ｃ，Ｄ）を前記容器の中に収容することができ、当該容器の内部に前記放電防止物質（シリコンゴム等）を充填することができる。
【００３４】
本発明に係る高電圧発生装置において、前記高圧発生部はコッククロフト・ウォルトン回路を含んで構成できる。この場合、前記複数の電子部品はコッククロフト・ウォルトン回路を構成する電子部品である複数のコンデンサ（Ｃ）及び複数のダイオード（Ｄ）ということになる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明に係る高電圧発生装置において、容器はガラスによってつなぎ目の無い状態で一体に形成される。つなぎ目が無く一体状態であるので容器壁内には微小な間隙が存在しておらず、そのため、高圧発生部が容器壁の近くにあっても放電を抑えることができる。その結果、放電の発生を抑えることができるにもかかわらず、容器の外観形状（すなわち、高電圧発生装置の外観形状）を小さくすることができる。
【００３６】
高圧発生部をプラスチック製の容器に収納した従来の高電圧発生装置においては、高圧発生部から延びる金属棒を容器のプラスチック壁に貫通させたとき、金属棒とプラスチック壁との間を気密に維持することが難しかった。これに対し、本発明においては、金属棒とガラスとの気密（従って、液密）な接着が容易であるので、高圧発生部の端子から延びる端子棒をガラス容器壁を貫通させて外部へ導出させたときでも、金属棒とガラス容器壁との間を気密（従って、液蜜）に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る高電圧発生装置の一実施形態の外観を示す斜視図である。
【図２】図１の高電圧発生装置の内部構造を示す断面図である。
【図３】図２に示した高電圧発生装置の内部に設けられている電気回路を示す回路図である。
【図４】本発明に係る高電圧発生装置の他の実施形態を示す断面図である。
【図５】図４に示す高電圧発生装置で用いられる電子部品の実装状態を示す図である。
【図６】本発明に係る高電圧発生装置のさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図７】図６に示す高電圧発生装置を示す断面図である。
【図８】円筒部材と平面部材との間に生じる電界の強度を説明するための図である。
【図９】電圧が印加された部材間に生じる電界の強度を説明するためのモデル構成の一例を示す図である。
【図１０】電圧が印加された部材間に生じる電界の強度を説明するためのモデル構成の他の一例を示す図である。
【図１１】電圧が印加された部材間に生じる電界の強度を説明するためのモデル構成のさらに他の一例を示す図である。
【図１２】電圧が印加された部材間に生じる電界の強度を説明するためのモデル構成のさらに他の一例を示す図である。
【図１３】高電圧発生装置の内部に設けられる構成の等価回路を示す回路図である。
【図１４】電圧が印加された部材間に生じる電界の強度を説明するためのモデル構成のさらに他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
（高電圧発生装置の第１の実施形態）
以下、本発明に係る高電圧発生装置を実施形態に基づいて説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されないことはもちろんである。また、本明細書に添付した図面では特徴的な部分を分かり易く示すために実際のものとは異なった比率で構成要素を示す場合がある。
【００３９】
図１は、本発明に係る高電圧発生装置の一実施形態の外観を示す斜視図である。図２は、図１に示した高電圧発生装置の内部構造を示す縦断面図である。図３は、図２に示した高電圧発生装置の内部に設けられている電気回路を示す回路図である。
【００４０】
図１において、本実施形態の高電圧発生装置１は、直方体形状である容器２と、容器２の内部に設けられたプリント基板３とを有する。容器２はガラスによって直方体形状又は立方体形状（以下、方体形状ということがある）に形成されている。
【００４１】
容器２は例えば次のようにして形成できる。すなわち、円筒形状のガラス管を、直方筒形状又は立方筒形状のガラス管に変形させた後、基板３を含んだ被収容物をその開放端から容器２の内部へ挿入し、その後、容器２の開放端にガラス板を溶着、すなわち溶かして接着することにより、全ての面が閉じられており、且つ、つなぎ目の無い形状、すなわち一体成形形状に形成される。
【００４２】
あるいは、容器２は、例えば、基板３を含む被収容物の周囲において複数の平板状のガラス板の端部同士を溶着することにより、全ての面が閉じられており、且つ、つなぎ目の無い一体成形形状へと形成することもできる。
【００４３】
上記の２種類の容器形成方法のそれぞれにおいて、２つのガラスを接合する際には、それらの端部同士を高温にて溶融させた上で接合すなわち接着を行う。一般に、プラスチック製の２枚の板材を接合させる場合には、それらを接着剤によって接合するが、その接合部分にはどうしても微小な隙間が形成されてしまう。また、アクリル板の一部分同士をアクリル棒を用いて溶接し、その溶接部のアクリル板に導入金属棒を貫通させる場合もあるが、このようにしてアクリル板に導入金属棒を貫通させた場合に、どうしても微小な隙間が生じる。これらのことに対し、ガラスの溶接によって形成された本実施形態の容器２は、全く隙間の無いガラス一体成形品となっている。
【００４４】
また、プラスチック製の容器の内面にはその性質上、どうしても微小な凹凸が存在する。これに対し、ガラスによって形成された本実施形態の容器２の内面にはガラスの性質上、凹凸が存在せず、極めて滑らかな平面となっている。
【００４５】
図２に示すように、容器２の外周面の全面に導電性のテープ、例えばアルミニウムテープ８が密着状態で貼着されている。アルミニウムテープ８は電位的に接地されている。図１では理解を助けるためにアルミニウムテープ８の一部を容器２から剥がした状態を示しているが、アルミニウムテープ８は、もちろん、容器２の表面に密着している。
【００４６】
図１において、容器２の長手側の側辺の一部分において複数（本実施形態では３本）の導電性の入力端子棒（例えば、金属棒）４が外部へ張出している。入力端子棒４に隣接して１本の導電性のグランド端子棒（例えば、金属棒）６が設けられている。グランド端子棒６も容器２の外部へ張出している。容器２の短手側の側辺の上部の一部分において樹脂製の出力コネクタ７が容器２の外部へ張出している。
【００４７】
図２に示すように、入力端子棒４及びグランド端子棒６は容器２の壁を貫通している。これらの端子棒４，６と容器２（すなわちガラス）とは、それらの間に隙間が生じないように気密状態、従って液蜜状態に密着している。この密着は、容器２を形成しているガラスを溶融及び冷却することにより、金属である端子棒４．６をガラスに接着することによって達成できる。
【００４８】
例えば、Ｆｅ（鉄）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）を含む合金であるコバール（Kovar）によって端子棒４，６を形成し、コバールの線膨張係数と同じ又は近い線膨張係数をもったガラス、いわゆるコバールガラスを端子棒４，６と容器２との間に介在させ、そしてコバールガラスを溶融して容器２へ接着することにより、端子棒４，６を容器２に気密従って液蜜に接着することができる。このように、ガラスと金属とを気密に接着させることは容易である。なお、端子棒４，６は、コバールによって形成されることに限られず、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）によって形成することもできる。
【００４９】
プラスチック製の出力コネクタ７は、概ね円筒形状の筒体であり、その先端部分の外周面に雄ネジが設けられている。ガラス製の容器２のうち出力コネクタ７が取り付けられる部分には貫通孔が形成され、その貫通孔の内周面に雌ねじが設けられている。出力コネクタ７は、上記の雄ネジと雌ネジとのネジ嵌合により、容器２に気密状態、従って液蜜状態に取り付けられている。
【００５０】
図２において、プリント基板３の表面には、それぞれが電子回路である高圧発生部１１、ローパスフィルタ１２、及びフィードバック抵抗１３が実装されている。高圧発生部１１は本実施形態では、図３に示すようにコッククロフト・ウォルトン回路によって形成されている。コッククロフト・ウォルトン回路は、それ自体公知の高圧発生回路であり、複数のコンデンサＣと複数のダイオードＤとをブリッジ接続して成る１つの昇圧段を複数、直列に接続して成る回路である。高圧発生部１１は場合によっては、コッククロフト・ウォルトン回路以外の回路によって形成することもできる。
【００５１】
図１に示した３本の入力端子棒４のそれぞれの内部側の一端は、図３に示すように、高圧発生部１１を構成するコッククロフト・ウォルトン回路の入力端子に接続されている。入力端子棒４の外部側の一端は、容器２の外部に設けられている昇圧トランス１４の出力端子に接続されている。本実施形態では、高圧発生部１１を構成するコッククロフト・ウォルトン回路の昇圧段が６段であり、昇圧トランス１４の出力がＡＣ５ｋＶであり、コッククロフト・ウォルトン回路は昇圧トランス１４の出力を１２倍して５０ｋＶの高電圧を発生させている。
【００５２】
なお、接地電位は高圧発生部（コッククロフト・ウォルトン回路）１１の入力側につながれており、従って、高圧発生部１１の高圧出力は負の電位である。すなわち、高圧発生部１１の出力は−（マイナス）５０ｋＶである。図３において、符号１９はガスアレスタである。ガスアレスタは、雷サージ（すなわち雷雲や雷により直接的又は間接的に発生する異常電圧）から回路を保護する素子であって、内部にガスを封入して成る公知の素子である。
【００５３】
ローパスフィルタ１２は、複数のコンデンサＣと複数の抵抗Ｒとによって構成されている。ローパスフィルタ１２は、それ自体公知の電子回路であり、ある遮断周波数より高い周波数の帯域を通さない、又は減衰させるフィルタである。遮断周波数は設計者によって任意に設定される。本実施形態では、ローパスフィルタ１２は、高圧発生部（コッククロフト・ウォルトン回路）１１から出力される直流の高電圧に含まれるＡＣ（交流）部分を減らすために用いられている。これは、高分解能電子顕微鏡のようにリップル電圧を嫌う装置のための電源として使用される場合を考慮したものである。従って、リップル電圧が生じても構わない場合には、ローパスフィルタ１２を用いなくても良い。
【００５４】
フィードバック抵抗１３は、複数のコンデンサＣと複数の抵抗Ｒとによって構成されている。フィードバック抵抗１３は高圧発生部（コッククロフト・ウォルトン回路）１１の出力端子に現れる高電圧を分圧する。こうして分圧された高圧発生部１１の出力電圧は図示しないコントローラへフィードバック情報として伝送される。コントローラはこのフィードバック情報に基づいて高圧発生部１１の出力電圧を制御する。
【００５５】
図２において、容器２の図示下側の端部に樹脂導入口１６が設けられている。この樹脂導入口１６を通して容器２の内部に、放電防止物質としての絶縁性樹脂、例えばシリコンゴム１７が注入され、内部の全体に充填されている。高圧発生部１１の周囲をシリコンゴム１７で覆ったことにより、高圧発生部１１の周辺で放電が発生することを防止でき、その結果、本実施形態の高電圧発生装置１を使用する装置、例えば電子顕微鏡において放電に起因した不都合が発生することを防止できる。
【００５６】
なお、樹脂導入口１６を通して容器２の内部へシリコンゴム１７を注入して内部に充填させたとき、シリコンゴム１７の内部に気泡（すなわちボイド）が発生して残留するおそれがある。そのような気泡の残留を防止するため、シリコンゴム１７の注入が完了した後、シリコンゴム１７に残留する気泡を樹脂導入口１６を通して外部へ取り出す処理、いわゆる脱泡処理を行っても良い。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態では、高圧発生部１１を収容する容器２をガラスによって形成した。ガラス同士は溶着（すなわち、加熱して溶融させての接着）により、つなぎ目（すなわち、微小な隙間を含んでいる部分）の無い一体成形品へと形成されている。
【００５８】
従来の高電圧発生装置では、容器がアクリル系樹脂等といったプラスチックによって形成されていた。プラスチックによって容器を形成した場合には、プラスチック同士を接着剤によって接着した所には大きな確率で微小な間隙が含まれる。このように容器の壁の内部に微小な間隙が含まれていると、この容器によって高圧発生部を収納した場合、容器で囲まれた空間領域にシリコンゴム等を充填したとしても、上記の微小な間隙の所で放電が発生し、高電圧発生装置それ自身を破損したり、高電圧発生装置の周辺機器に悪影響を及ぼすことがある。
【００５９】
これに対し、本実施形態の高電圧発生装置では容器２をガラスによって形成したので容器２はつなぎ目のない一体成形品となり、容器２の壁の内部には隙間が存在しない。このため、容器２によって高圧発生部１１を収容した場合、容器２の内面と高圧発生部１１の高圧部分との間の距離が小さくても放電が発生することがなくなる。こうして、放電の発生を防止した小型の高電圧発生装置が実現できた。
【００６０】
また、図２に示したように入力端子棒４及びグランド端子棒６等といった導電性の端子棒を容器２の壁に貫通させる場合、従来のように容器２がプラスチックによって形成されていたときには、端子棒と容器壁との間を隙間なく封止することは、略不可能であった。そのため、従来は、この隙間部分で放電が発生する可能性が高かった。
【００６１】
本実施形態では容器２をガラスによって形成している。一般に、導電性物質、例えば金属とガラスとを気密に接着することは容易である。従って、本実施形態の高電圧発生装置では端子棒４，６が容器２を貫通して外部へ張り出す所においても放電の発生を確実に抑えることができる。
【００６２】
以上のように、本実施形態の高電圧発生装置によれば、容器２を小型に形成した場合でも高圧発生部１１から放電が発生することを防止できる。これにより、小型で安全な高電圧発生装置を提供できた。
【００６３】
（高電圧発生装置の第２の実施形態）
図４及び図５は本発明に係る高電圧発生装置の他の実施形態を示している。図４は高電圧発生装置の平面断面図であり、図５はその高電圧発生装置の内部でプリント基板に実装されている電子部品の基板に対する接合状態を示している。
【００６４】
本実施形態の高電圧発生装置２１は、直方体形状である容器２２と、容器２２の内部に設けられたプリント基板２３とを有する。容器２２はガラスによって方体形状、すなわち直方体形状又は立方体形状に形成されている。容器２２は、図２に示した実施形態の場合と同様にしてつなぎ目の無い一体成形形状に形成されている。容器２２の外周面の全面に導電性のテープであるアルミニウムテープ２８が貼着されている。アルミニウムテープ８は電位的に接地されている。
【００６５】
容器２２の図中の左側の側辺の一部分において複数（本実施形態では３本）の導電性の入力端子棒２４が外部へ張出している。入力端子棒２４に隣接して１本の導電性のグランド端子棒２６が設けられている。グランド端子棒６も容器２２の外部へ張出している。容器２２の図中の右側の側辺の下部の一部分において樹脂製の出力コネクタ２７が容器２２の外部へ張出している。
【００６６】
入力端子棒２４及びグランド端子棒２６は容器２２の壁を貫通している。これらの端子棒２４，２６と容器２２（すなわちガラス）とは、それらの間に隙間が生じないように気密状態、従って液蜜状態に密着している。この密着は、容器２２を形成しているガラスを溶融及び冷却することにより、金属である端子棒２４．２６をガラスに接着することによって達成できる。
【００６７】
プリント基板２３の表面には、それぞれが電子回路である高圧発生部３１及びフィードバック抵抗３３が実装されている。ローパスフィルタは設けられていない。高圧発生部３１はコッククロフト・ウォルトン回路によって形成されている。３本の入力端子棒２４のそれぞれの内部側の一端は、高圧発生部３１を構成するコッククロフト・ウォルトン回路の入力端子に接続されている。入力端子棒２４の外部側の一端は、容器２２の外部で図示しない昇圧トランスの出力端子に接続されている。
【００６８】
容器２２の端子棒２４，２６が貫通している側面の下部に樹脂導入口３６が設けられている。この樹脂導入口３６を通して容器２２の内部に、放電防止物質としての絶縁性樹脂、例えばシリコンゴム１７が注入され、内部の全体に充填されている。高圧発生部３１の周囲をシリコンゴム１７で覆ったことにより、高圧発生部３１の周辺で放電が発生することを防止でき、その結果、本実施形態の高電圧発生装置２１を使用する装置、例えばＸ線発生装置において放電に起因した不都合が発生することを防止できる。
【００６９】
本実施形態の高電圧発生装置２１においても容器２２がガラスによって形成されているので、容器２２はつなぎ目のない一体成形品となっており、容器２２の壁の内部には隙間が存在しない。このため、容器２２によって高圧発生部３１を収容した場合、容器２２の内面と高圧発生部３１の高圧部分との間の距離が小さくても放電が発生することがなくなった。こうして、放電の発生を防止した小型の高電圧発生装置が実現できた。
【００７０】
また、容器２２がガラスによって形成されているので、容器２２を貫通している入力端子棒２４及びグランド端子棒２６は容器２２の壁に気密従って液蜜に接着している。このため、これらの端子部分において放電が発生することは極めて低く抑えられている。
【００７１】
以上のように、本実施形態の高電圧発生装置２１によれば、容器２２を小型に形成した場合でも高圧発生部３１から放電が発生することを防止でき、これにより、小型で安全な高電圧発生装置を提供できた。
【００７２】
図５は、図４において高圧発生部３１を形成しているコッククロフト・ウォルトン回路や、高圧発生部３１の後段に接続されたフィードバック抵抗３３等で用いられている、抵抗Ｒ、ダイオードＤ、及びコンデンサＣのプリント基板２３への接続状態を示している。図５において、プリント基板２３上で配線パターンがプリントされている部分に銅箔パッド４１が任意の形成方法によって形成されている。そして、銅箔パッド４１の上に半田付け等によって連結材４２が導電接続されている。
【００７３】
連結材４２は導電材料、例えば銅によって形成されており、丸みを帯びた形状、例えば半球形状に形成されており、その丸みを帯びた部分が基板２３から離れる方向を向くように銅箔パッド４１上に固定されている。連結材４２の略中央には、抵抗ＲのリードやダイオードＤのリードやコンデンサＣのリードを挿入できる径を持った孔が空けられている。この孔は、連結材４２を貫通する孔であっても良く、連結材４２の内部の途中で止まる座グリ孔であっても良い。
【００７４】
電子部品である抵抗Ｒ、ダイオードＤ及びコンデンサＣのリード、あるいは必要に応じて用いられるその他の電子部品のリードは、連結材４２に設けた孔の中に挿入されて位置決めされた上で半田付け等の導電接続手法によって連結材４２に固定されている。これにより、抵抗Ｒ等といった電子部品がプリント基板２３上のプリントパターンに導電接続されて所望の回路が形成されている。
【００７５】
抵抗Ｒ等のリードを挿入するために連結材４２に設けられた孔が貫通孔であっても、連結材４２の下方位置にはパッド４１が設けられているので、リードはそのパッド４１の所で止まり、基板２３を貫通することはない。連結材４２が貫通孔でなく座グリ孔である場合も、リードは基板２３を貫通することはない。
【００７６】
従来の電子部品の実装方法においては、プリント基板２３に貫通孔を空けておき、電子部品のリードをその貫通孔に挿入した上で、そのリードを半田付けによってプリント基板上に導電接続していた。この方法では、プリント基板の貫通孔から突出したリードに電界が集中して電界強度が高くなり、その部分において放電が発生するおそれが高かった。
【００７７】
これに対し、本実施形態では、リードの先端がパッド４１で止まるか、連結材４２の途中で止まるので、リードの先端部分が基板２３を貫通してその下方へ突出することがない。しかも、連結材４２は丸みを帯びた形状であって鋭角的な部分が無いので、基板２３へのリードの接続部分に電界が集中することが無く、従ってその部分において放電が発生する可能性が著しく低減されている。
【００７８】
なお、連結材４２の形状は半球状に限られるものではなく、鋭角的な形状で無ければ良い。また、連結材４２は銅以外の導電材料によって形成しても良い。また、リードを基板２３上に半田付けする際にその半田を丸い形状に成形すれば良いとも考えられるが、半田をそのように丸い形状に形成することは非常に難しいので、やはり、本実施形態のように連結材４２を用いることが望ましい。
【００７９】
本実施形態によれば、図４において、高圧発生部３１を収容する容器２２をガラスによって形成したことにより容器２２をつなぎ目（すなわち微小な隙間を含む部分）の無い一体成形形状に形成したことと、抵抗やコンデンサ等といった電子部品のリードを丸みを帯びた形状の連結材４２を介して基板２３に導電接続することにしたこと、との組み合わせにより、高圧発生部３１から放電が発生することを極めて低い確率に抑えることが可能となった。このため、高圧発生部３１と容器２２とを近接させて配置させることができ、それ故、高電圧発生装置２１の全体形状を小型に形成することが可能である。
【００８０】
なお、高圧発生部３１を収容する容器２２をガラスによって形成することと、電子部品のリードの基板２３への導電接続部に丸い形状の連結材４２を設けてリードが基板２３から突出することを防止すること、との組み合わせにより高圧発生部３１からの放電を防止する効果が高められることは上述の通りであるが、放電を防止するという効果は、電子部品のリードの基板２３への導電接続部に丸い形状の連結材４２を設けてリードが基板２３から突出することを防止するという構成だけによっても達成することが可能である。
【００８１】
（高電圧発生装置の第３の実施形態）
図６及び図７は、本発明に係る高電圧発生装置のさらに他の実施形態を示している。図６は、本実施形態の高電圧発生装置５１を真空利用機器５２の構成要素の１つとして用いた場合の実施形態を示している。ここに示す真空利用機器５２は、高電圧発生装置５１と、電極５３と、ターゲット５４と、銃ユニット５５と、真空チャンバ５６とを有している。
【００８２】
真空チャンバ５６は、高電圧発生装置５１、電極５３、ターゲット５４、そして銃ユニット５５を収容している。真空チャンバ５６の内部は、図示しない排気装置の作用により、真空状態又は真空に近い排気状態に保持されている。
【００８３】
真空利用機器５２は、実際には、電子線アニーリング装置、電子線蒸着装置、イオンスパッタ装置、イオン注入装置等として構成される。銃ユニット５５は目標とする装置に応じて、イオン銃として構成されたり、電子銃として構成されたりする。また、目標とする装置に応じて、イオン銃や電子銃にレンズや偏向器が付設される。
【００８４】
高電圧発生装置５１は、図７に示すように、高圧発生部５７と、高圧発生部５７を収容したガラス製の容器６２と、容器６２の内部空間内に充填された放電防止物質としての絶縁性樹脂であるシリコンゴム５９と、出力端子６０とを有している。容器６２の断面形状は円、楕円、長方形、正方形等に設定される。
【００８５】
高圧発生部５７は、複数のコンデンサＣと複数のダイオードＤとを接続して成るコッククロフト・ウォルトン回路によって構成されている。複数のコンデンサＣと複数のダイオードＤはそれらのリードを半田付け又はその他の導電接続手法によって接続されており、プリント基板等といった基板は使用していない。高圧発生部５７は入力側ＩＮに低電圧を入力し、出力側ＯＵＴに高電圧を出力する。
【００８６】
本実施形態では、図６において、高電圧発生装置５１が真空領域内に設けられている。高電圧発生装置５１内の高圧発生部５７はガラス製の容器６２の内部にシリコンゴム５９と共に気密に収納されている。ガラス製の容器６２はシリコンゴム５９を気密に収納しているので、真空チャンバ５６の内部がシリコンゴム５９のアウターガスで汚染されることがない。
【００８７】
容器６２を構成しているガラスは真空圧力に耐えられる厚みを有しており、圧力によって破壊することが無いようになっている。高圧発生部５７を構成するコッククロフト・ウォルトン回路は３０ｋＶ〜２００ｋＶを出力できるように構成することができる。そのような出力電圧を考慮すれば、本実施形態の高電圧発生装置５１は、例えば、電子線アニーリング装置、電子線蒸着装置、イオンスパッタ装置、イオン注入装置等に好適に使用できる。
【００８８】
本実施形態に係る高電圧発生装置５１において、高圧発生部５７であるコッククロフト・ウォルトン回路はプリント基板を用いて形成されるのではなく、コンデンサＣとダイオードＤとを直接につないで形成されている。従って、高圧発生部５７は小型に形成できる。また、容器６２は、つなぎ目の無い一体に形成されたガラスによって形成されているので、容器６２を小型に形成した場合でも高圧発生部５７から放電が発生することを防止できる。
【００８９】
このように本実施形態では、プリント基板を用いないで高圧発生部５７を形成したので高圧発生部５７それ自体が小型に形成されている。さらに、高圧発生部５７を包囲する容器６２もガラス製にしたので放電を生じないにもかかわらず小型に形成されている。このため、本実施形態の高電圧発生装置５１は、小型で安全な高電圧発生装置となっている。その結果、本実施形態の高電圧発生装置５１を用いた電子線アニーリング装置、電子線蒸着装置、イオンスパッタ装置、イオン注入装置等は非常に小型に形成できる。例えばそれらの装置を半導体装置用として半導体工場で用いることを考えれば、半導体工場のフットプリント、すなわち機器が占有する床面積を小さくすることができる。
【００９０】
（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
例えば、高圧発生部はコッククロフト・ウォルトン回路に限られず、種々の構成の高圧発生部を採用できる。
【００９１】
上記実施形態では放電防止物質としてシリコンゴムを用いた。しかしながら、放電防止物質としては、シリコンゴム以外の絶縁性樹脂を用いることもできるし、絶縁性樹脂以外の適宜の物質、例えば高圧ガス、例えばＳＦ６（六フッ化硫黄）ガスを用いることもできる。アクリル等といった樹脂によって容器を形成した場合には、ガスが外部へ漏れ出てしまい使用に供することが難しいが、ガラス製の容器は気密封止が確実なので放電防止物質としてガスを用いても支障がない。
【符号の説明】
【００９２】
１．高電圧発生装置、 ２．容器、 ３．プリント基板、 ４．入力端子棒、 ６．グランド端子棒、 ７．出力コネクタ、 ８．アルミニウムテープ、 １１．高圧発生部（コッククロフト・ウォルトン回路）、 １２．ローパスフィルタ、 １３．フィードバック抵抗、 １４．昇圧トランス、 １６．樹脂導入口、 １７．シリコンゴム（絶縁性樹脂、放電防止物質）、 １９．ガスアレスタ、 ２１．高電圧発生装置、 ２２．容器、 ２３．プリント基板、 ２４．入力端子棒、 ２６．グランド端子棒、 ２７．出力コネクタ、 ３１．高圧発生部、 ３３．フィードバック抵抗、 ３６．樹脂導入口、 ４１．銅箔パッド、 ４２．連結材、 ５１．高電圧発生装置、 ５２．真空利用機器、 ５３．電極、 ５４．ターゲット、 ５５．銃ユニット、 ５６．真空チャンバ、 ５７．高圧発生部（コッククロフト・ウォルトン回路）、 ５９．シリコンゴム（絶縁性樹脂、放電防止物質）、 ６０．出力端子、 ６２．容器、 Ｃ．コンデンサ（電子部品）、 Ｄ．ダイオード（電子部品）、 Ｒ．抵抗（電子部品）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電子部品を接続させることによって形成されており高電圧を発生する高圧発生部と、
当該高圧発生部を収容している容器と、
前記高圧発生部を覆うように前記容器内に充填された放電防止物質と
を有する高電圧発生装置において、
前記容器はガラスによって形成されており、つなぎ目が無く一体に形成されている容器である
ことを特徴とする高電圧発生装置。
【請求項２】
前記放電防止物質は、絶縁性樹脂又は高圧ガスであることを特徴とする請求項１記載の高電圧発生装置。
【請求項３】
前記つなぎ目の無い容器はガラスを溶融して接合することにより形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の高電圧発生装置。
【請求項４】
前記複数の電子部品はリードを備えており、当該複数のリードは基板に接続されており、前記リードは前記基板を貫通しない状態で前記基板に接続されている
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の高電圧発生装置。
【請求項５】
前記基板上には複数の導電性のパッドが設けられており、
それらのパッド上に導電性の連結材が導電接合されており、
前記電子部品のリードは前記連結材に挿入されており、且つ前記パッドを貫通していない
ことを特徴とする請求項４記載の高電圧発生装置。
【請求項６】
前記連結材には前記電子部品のリードを貫通させる又は非貫通で挿入させることができる孔が設けられていることを特徴とする請求項５記載の高電圧発生装置。
【請求項７】
前記連結材の前記リードを挿入する部分の表面形状は丸い形状になっていることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の高電圧発生装置。
【請求項８】
前記高圧発生部は複数の電子部品を基板を介すること無く直接に接続させることによって形成されており、
それらの電子部品が前記容器の中に収容されており、
当該容器の内部に前記放電防止物質が充填されている
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の高電圧発生装置。
【請求項９】
前記高圧発生部はコッククロフト・ウォルトン回路を含んでおり、
前記複数の電子部品は、コッククロフト・ウォルトン回路を構成する電子部品である複数のコンデンサ及び複数のダイオードである
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１つに記載の高電圧発生装置。
【請求項１】
複数の電子部品を接続させることによって形成されており高電圧を発生する高圧発生部と、
当該高圧発生部を収容している容器と、
前記高圧発生部を覆うように前記容器内に充填された放電防止物質と
を有する高電圧発生装置において、
前記容器はガラスによって形成されており、つなぎ目が無く一体に形成されている容器である
ことを特徴とする高電圧発生装置。
【請求項２】
前記放電防止物質は、絶縁性樹脂又は高圧ガスであることを特徴とする請求項１記載の高電圧発生装置。
【請求項３】
前記つなぎ目の無い容器はガラスを溶融して接合することにより形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の高電圧発生装置。
【請求項４】
前記複数の電子部品はリードを備えており、当該複数のリードは基板に接続されており、前記リードは前記基板を貫通しない状態で前記基板に接続されている
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の高電圧発生装置。
【請求項５】
前記基板上には複数の導電性のパッドが設けられており、
それらのパッド上に導電性の連結材が導電接合されており、
前記電子部品のリードは前記連結材に挿入されており、且つ前記パッドを貫通していない
ことを特徴とする請求項４記載の高電圧発生装置。
【請求項６】
前記連結材には前記電子部品のリードを貫通させる又は非貫通で挿入させることができる孔が設けられていることを特徴とする請求項５記載の高電圧発生装置。
【請求項７】
前記連結材の前記リードを挿入する部分の表面形状は丸い形状になっていることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の高電圧発生装置。
【請求項８】
前記高圧発生部は複数の電子部品を基板を介すること無く直接に接続させることによって形成されており、
それらの電子部品が前記容器の中に収容されており、
当該容器の内部に前記放電防止物質が充填されている
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の高電圧発生装置。
【請求項９】
前記高圧発生部はコッククロフト・ウォルトン回路を含んでおり、
前記複数の電子部品は、コッククロフト・ウォルトン回路を構成する電子部品である複数のコンデンサ及び複数のダイオードである
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１つに記載の高電圧発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−４２５８０（Ｐ２０１３−４２５８０Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７６６５９（Ｐ２０１１−１７６６５９）
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【出願人】（５０７１２９３０７）フューテックス株式会社 (4)
【出願人】（５９６０３１２４０）株式会社鬼塚硝子 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【出願人】（５０７１２９３０７）フューテックス株式会社 (4)
【出願人】（５９６０３１２４０）株式会社鬼塚硝子 (11)
【Ｆターム（参考）】
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