(57)【要約】      （修正有）【課題】電子銃が具備する構成のみで、フォトカソードから放出された電子ビームの強度を直接モニタできる電子銃、電子銃を搭載した電子線適用装置、および、電子銃の制御方法を提供する。【解決手段】光源２と、光源２からの受光に応じて、電子ビームＢを放出するフォトカソード３と、アノード４と、電子ビームＢの一部を遮蔽することができる電子ビーム遮蔽部材５と、電子ビーム遮蔽部材５により遮蔽した測定用電子ビームを用いて、フォトカソード３から放出された電子ビームＢの強度を測定する測定部と、を含む電子銃。【選択図】図１
2020202081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
光源からの受光に応じて、電子ビームを放出するフォトカソードと、
アノードと、
電子ビームの一部を遮蔽することができる電子ビーム遮蔽部材と、
電子ビーム遮蔽部材により遮蔽した測定用電子ビームを用いて、フォトカソードから放出された電子ビームの強度を測定する測定部と、
を含む電子銃。
【請求項２】
測定部の測定結果に応じて、フォトカソードから放出される電子ビームの強度を調整する制御部、を更に含む、
請求項１に記載の電子銃。
【請求項３】
制御部が、フォトカソードに照射する光の強度を制御する、
請求項２に記載の電子銃。
【請求項４】
フォトカソードを収納できるフォトカソード収納容器を含み、
フォトカソード収納容器の内部には、フォトカソードの表面処理をするための表面処理材料が配置され、
制御部は、フォトカソード収納容器にフォトカソードを収納し、表面処理材料でフォトカソードの表面処理を行う、
請求項２または３に記載の電子銃。
【請求項５】
フォトカソードとアノードとの間に配置され、電圧の印加により電子ビームの幅を変えることができる中間電極をさらに含む、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子銃。
【請求項６】
光源は、周波数変調光を出射し、
測定部は、周波数変調光の変調周波数に対応する周波数の信号を抽出する信号抽出器を含む、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子銃。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子銃を含む電子線適用装置であって、
電子線適用装置は、
自由電子レーザー加速器、
電子顕微鏡、
電子線ホログラフィー装置、
電子線描画装置、
電子線回折装置、
電子線検査装置、
電子線金属積層造形装置、
電子線リソグラフィー装置、
電子線加工装置、
電子線硬化装置、
電子線滅菌装置、
電子線殺菌装置、
プラズマ発生装置、
原子状元素発生装置、
スピン偏極電子線発生装置、
カソードルミネッセンス装置、または、
逆光電子分光装置
である
電子線適用装置。
【請求項８】
光源と、
光源からの受光に応じて、電子ビームを放出するフォトカソードと、
アノードと、
電子ビームの一部を遮蔽することができる電子ビーム遮蔽部材と、
電子ビーム遮蔽部材により遮蔽した測定用電子ビームを用いて、フォトカソードから放出された電子ビームの強度を測定する測定部と、
を含む電子銃の制御方法であって、
制御方法は、
光源からの励起光をフォトカソードへ照射し、励起光の受光に応じてフォトカソードから電子ビームを放出するステップと、
電子ビーム遮蔽部材により遮蔽した測定用電子ビームを用いて、電子ビームの強度を測定するステップと、
を含むことで、フォトカソードから放出される電子ビームの強度をモニタする、
電子銃の制御方法。
【請求項９】
電子銃が、
測定部の測定結果に応じて、フォトカソードから放出される電子ビームの強度を調整する制御部、を更に含み、
制御方法が、
電子ビームの強度を測定するステップで測定した電子ビームの強度に応じて、フォトカソードから放出される電子ビームの強度を調整するステップ、
を含む、請求項８に記載の電子銃の制御方法。
【請求項１０】
電子ビームの強度を調整するステップが、フォトカソードに照射する光の強度を制御する、
請求項９に記載の電子銃の制御方法。
【請求項１１】
フォトカソードを収納できるフォトカソード収納容器を含み、
フォトカソード収納容器の内部には、フォトカソードの表面処理をするための表面処理材料が配置され、
電子ビームの強度を調整するステップは、フォトカソード収納容器にフォトカソードを収納し、表面処理材料でフォトカソードの表面処理を行う、
請求項９または１０に記載の電子銃の制御方法。
【請求項１２】
フォトカソードとアノードとの間に配置する中間電極をさらに備え、
中間電極に電圧を印加して、電子ビームの幅を変えるステップを含む、
請求項８〜１１のいずれか一項に記載の電子銃の制御方法。
【請求項１３】
励起光が、周波数変調光であり、
電子ビームの強度を測定するステップは、周波数変調光の変調周波数に対応する周波数の信号を抽出して測定を行う、
請求項８〜１２のいずれか一項に記載の電子銃の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願における開示は、電子銃、電子線適用装置、および、電子銃の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトカソードを搭載した電子銃、当該電子銃を含む電子顕微鏡、自由電子レーザー加速器、検査装置等の電子線適用装置（以下、電子線適用装置から電子銃を除いた装置を「相手側装置」と記載することがある。）が知られている。例えば、特許文献１には、光源から励起光を照射して電子ビームを放出するフォトカソードを用いた電子顕微鏡装置が開示されている。
【０００３】
電子顕微鏡装置等の電子線適用装置では、電子ビームの放出を安定的に維持することが必要である。しかしながら、フォトカソードは、光照射を継続することにより電子放出特性が劣化し、電子放出量が減少するため、フォトカソードを用いた電子ビーム源は、使用時間とともに電子ビームの強度が減少する。そのため、特許文献１では、励起光強度を増大させることや、Ｃｓの蒸着を行い、電子ビームの強度を回復することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１３２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された電子顕微鏡装置では、電子銃コントローラで光源（ＬＤ）のパワーを調整することが記載されている。しかしながら、図１１からは、カソード電流測定器の測定値を電子銃コントローラにフィードバックすることが読み取れるものの、明細書ではどのように光源（ＬＤ）のパワーを調整するのか記載されていない。ところで、フォトカソードから放出される電子ビームの強度を調整するためには、電子ビームの強度を間接的に測定するのではなく、実際にフォトカソードから放出された電子ビームの強度を直接測定し、当該測定値に基づき調整することが望ましい。
【０００６】
また、電子線適用装置は、電子銃のみを交換する場合がある。ところで、電子銃の種類としては、フォトカソードを用いた電子銃の他、熱陰極やフィールドエミッタを用いた電子銃も知られている。そのため、熱陰極やフィールドエミッタを用いた電子銃が搭載されていた相手側装置に、フォトカソードを用いた電子銃を新たに搭載するケースも想定される。しかしながら、その場合、相手側装置の構成によっては、フォトカソードを用いた電子銃から放出した電子ビームの強度を測定できないことも想定される。現在のところ、電子銃が具備する構成のみで、フォトカソードから放出された電子ビームの強度を直接モニタできる電子銃は知られていない。
【０００７】
そこで、本出願における開示は、電子銃が具備する構成のみで、フォトカソードから放出された電子ビームの強度を直接モニタできる電子銃、電子銃を搭載した電子線適用装置、および、電子銃の制御方法を提供することにある。本出願における開示のその他の任意付加的な効果は、発明を実施するための形態において明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）光源と、
光源からの受光に応じて、電子ビームを放出するフォトカソードと、
アノードと、
電子ビームの一部を遮蔽することができる電子ビーム遮蔽部材と、
電子ビーム遮蔽部材により遮蔽した測定用電子ビームを用いて、フォトカソードから放出された電子ビームの強度を測定する測定部と、
を含む電子銃。
（２）測定部の測定結果に応じて、フォトカソードから放出される電子ビームの強度を調整する制御部、を更に含む、
上記（１）に記載の電子銃。
（３）制御部が、フォトカソードに照射する光の強度を制御する、
上記（２）に記載の電子銃。
（４）フォトカソードを収納できるフォトカソード収納容器を含み、
フォトカソード収納容器の内部には、フォトカソードの表面処理をするための表面処理材料が配置され、
制御部は、フォトカソード収納容器にフォトカソードを収納し、表面処理材料でフォトカソードの表面処理を行う、
上記（２）または（３）に記載の電子銃。
（５）フォトカソードとアノードとの間に配置され、電圧の印加により電子ビームの幅を変えることができる中間電極をさらに含む、
上記（１）〜（４）のいずれか一つに記載の電子銃。
（６）光源は、周波数変調光を出射し、
測定部は、周波数変調光の変調周波数に対応する周波数の信号を抽出する信号抽出器を含む、
上記（１）〜（５）のいずれか一つに記載の電子銃。
（７）上記（１）〜（６）のいずれか一つに記載の電子銃を含む電子線適用装置であって、
電子線適用装置は、
自由電子レーザー加速器、
電子顕微鏡、
電子線ホログラフィー装置、
電子線描画装置、
電子線回折装置、
電子線検査装置、
電子線金属積層造形装置、
電子線リソグラフィー装置、
電子線加工装置、
電子線硬化装置、
電子線滅菌装置、
電子線殺菌装置、
プラズマ発生装置、
原子状元素発生装置、
スピン偏極電子線発生装置、
カソードルミネッセンス装置、または、
逆光電子分光装置
である
電子線適用装置。
（８）光源と、
光源からの受光に応じて、電子ビームを放出するフォトカソードと、
アノードと、
電子ビームの一部を遮蔽することができる電子ビーム遮蔽部材と、
電子ビーム遮蔽部材により遮蔽した測定用電子ビームを用いて、フォトカソードから放出された電子ビームの強度を測定する測定部と、
を含む電子銃の制御方法であって、
制御方法は、
光源からの励起光をフォトカソードへ照射し、励起光の受光に応じてフォトカソードから電子ビームを放出するステップと、
電子ビーム遮蔽部材により遮蔽した測定用電子ビームを用いて、電子ビームの強度を測定するステップと、
を含むことで、フォトカソードから放出される電子ビームの強度をモニタする、
電子銃の制御方法。
（９）電子銃が、
測定部の測定結果に応じて、フォトカソードから放出される電子ビームの強度を調整する制御部、を更に含み、
制御方法が、
電子ビームの強度を測定するステップで測定した電子ビームの強度に応じて、フォトカソードから放出される電子ビームの強度を調整するステップ、
を含む、上記（８）に記載の電子銃の制御方法。
（１０）電子ビームの強度を調整するステップが、フォトカソードに照射する光の強度を制御する、
上記（９）に記載の電子銃の制御方法。
（１１）フォトカソードを収納できるフォトカソード収納容器を含み、
フォトカソード収納容器の内部には、フォトカソードの表面処理をするための表面処理材料が配置され、
電子ビームの強度を調整するステップは、フォトカソード収納容器にフォトカソードを収納し、表面処理材料でフォトカソードの表面処理を行う、
上記（９）または（１０）に記載の電子銃の制御方法。
（１２）フォトカソードとアノードとの間に配置する中間電極をさらに備え、
中間電極に電圧を印加して、電子ビームの幅を変えるステップを含む、
上記（８）〜（１１）のいずれか一つに記載の電子銃の制御方法。
（１３）励起光が、周波数変調光であり、
電子ビームの強度を測定するステップは、周波数変調光の変調周波数に対応する周波数の信号を抽出して測定を行う、
上記（８）〜（１２）のいずれか一つに記載の電子銃の制御方法。
【発明の効果】
【０００９】
本出願における開示により、電子銃が具備する構成のみで、フォトカソードから放出された電子ビームの強度を直接モニタできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態における電子銃１Ａ、および電子銃１Ａを搭載した相手側装置を模式的に示す図。
【図２】第１の実施形態における電子ビーム遮蔽部材を示す図。
【図３】第２の実施形態における電子銃１Ｂ、および電子銃１Ｂを搭載した相手側装置を模式的に示す図。
【図４】第３の実施形態における電子銃１Ｃ、および電子銃１Ｃを搭載した装置を模式的に示す図。
【図５】第４の実施形態における電子銃１Ｄ、および電子銃１Ｄを搭載した装置を模式的に示す図。
【図６】第４の実施形態における中間電極を模式的に示す図。
【図７】焦点距離調整の一例を説明するための図。
【図８】第５の実施形態における電子銃１Ｅ、および電子銃１Ｅを搭載した装置を模式的に示す図。
【図９】検出信号の中から、参照信号の周波数に対応する周波数の信号が抽出される様子を模式的に示す図。
【図１０】実施例１の測定結果を示すグラフ。
【図１１】実施例２の測定結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、電子銃、電子線適用装置、および、電子銃の制御方法について詳しく説明する。なお、本明細書において、同種の機能を有する部材には、同一または類似の符号が付されている。そして、同一または類似の符号の付された部材について、繰り返しとなる説明が省略される場合がある。
【００１２】
また、図面において示す各構成の位置、大きさ、範囲などは、理解を容易とするため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、本出願における開示は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
【００１３】
（方向の定義）
本明細書において、フォトカソードから放出された電子ビームが進行する方向をＺ方向と定義する。なお、Ｚ方向は、例えば、鉛直下向き方向であるが、Ｚ方向は、鉛直下向き方向に限定されない。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１および図２を参照して、第１の実施形態における電子銃１Ａについて説明する。図１は、第１の実施形態における電子銃１Ａ、および、電子銃１Ａを搭載した相手側装置Ｅを模式的に示す図である。図２は、Ｚ方向に垂直な方向からみた電子ビーム遮蔽部材５とＺ方向からみた電子ビーム遮蔽部材５とを示す図である。
【００１５】
第１の実施形態における電子銃１Ａは、光源２と、フォトカソード３と、アノード４と、電子ビーム遮蔽部材５と、測定部６と、を具備する。
【００１６】
光源２は、フォトカソード３に励起光Ｌを照射することで、電子ビームＢを放出できるものであれば特に制限はない。光源２は、例えば、高出力（ワット級）、高周波数（数百ＭＨｚ）、超短パルスレーザー光源、比較的安価なレーザーダイオード、ＬＥＤ等があげられる。照射する励起光Ｌは、パルス光、連続光のいずれでもよく、目的に応じて適宜調整すればよい。なお、図１に記載の例では、光源２が、真空チャンバーＣＢ外に配置され励起光Ｌが、フォトカソード３の正面側から照射されているが、代替的に、光源２を真空チャンバーＣＢ内に配置してもよく、励起光Ｌを、フォトカソード３の背面から照射されるようにしてもよい。
【００１７】
図１に記載の例では、フォトカソード３、アノード４、電子ビーム遮蔽部材５は、真空チャンバーＣＢ内に配置されている。フォトカソード３は、光源２から照射される励起光Ｌの受光に応じて、電子ビームＢを放出する。より具体的には、フォトカソード３中の電子は、励起光Ｌによって励起され、励起された電子が、フォトカソード３から放出される。放出した電子は、アノード４とカソード３とによって形成される電界により、電子ビームＢを形成する。なお、本明細書中における「フォトカソード」と「カソード」との記載に関し、電子ビームを放出するという意味で記載する場合には「フォトカソード」と記載し、「アノード」の対極との意味で記載する場合には「カソード」と記載することがあるが、符号に関しては、「フォトカソード」および「カソード」のいずれの場合でも３を用いる。
【００１８】
フォトカソード３を形成するためのフォトカソード材料は、励起光を照射することで電子ビームを放出できれば特に制限はなく、ＥＡ表面処理が必要な材料、ＥＡ表面処理が不要な材料等が挙げられる。ＥＡ表面処理が必要な材料としては、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、ＩＩ−ＶＩ族半導体材料が挙げられる。具体的には、ＡｌＮ、Ｃｅ２Ｔｅ、ＧａＮ、１種類以上のアルカリ金属とＳｂの化合物、ＡｌＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ等およびそれらの混晶等が挙げられる。その他の例としては金属が挙げられ、具体的には、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｎｂ、ＬａＢ６、ＳｅＢ６、Ａｇ等が挙げられる。前記フォトカソード材料をＥＡ表面処理することでフォトカソード３を作製することができ、該フォトカソード３は、半導体のギャップエネルギーに応じた近紫外−赤外波長領域で励起光の選択が可能となるのみでなく、電子ビームの用途に応じた電子ビーム源性能（量子収量、耐久性、単色性、時間応答性、スピン偏極度）が半導体の材料や構造の選択により可能となる。
【００１９】
また、ＥＡ表面処理が不要な材料としては、例えば、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｙ等の金属単体、或いは、合金、金属化合物、又は、ダイアモンド、ＷＢａＯ、Ｃｓ２Ｔｅ等が挙げられる。ＥＡ表面処理が不要であるフォトカソードは、公知の方法（例えば、特許第３５３７７７９号等を参照）で作製すればよい。
【００２０】
アノード４は、カソード３と電界を形成できるものであれば特に制限はなく、電子銃の分野において一般的に用いられているアノードを使用することができる。
【００２１】
カソード３からアノード４に向けて電子ビームＢが放出できれば、電源の配置に特に制限はない。図１に示す例では、カソード３とアノード４との間に電位差が生じるように電源を配置することで、電界を形成できる。
【００２２】
電子ビーム遮蔽部材５は、フォトカソード３から放出された電子ビームＢの一部が通過する孔５１を備える。
【００２３】
第１の実施形態において、孔５１の幅は、電子ビームＢの幅よりも小さいものとなっている。図２に例示されるように、電子ビーム遮蔽部材５に到達時の電子ビームＢの幅をＤ１、孔５１の幅をＤ２とした場合、電子ビームＢの内、孔５１と重なる部分が、電子ビーム遮蔽部材５を通過する。一方、電子ビームＢの内、孔５１を通過しなかった差分が電子ビーム遮蔽部材５によって遮蔽される。そして、電子ビーム遮蔽部材５によって遮蔽された電子ビームが「測定用電子ビーム」として利用され、測定部６において強度が測定される。なお、Ｄ２は所望の量の電子ビームが通過できる大きさであれば特に制限はない。また、Ｄ２に対するＤ１の大きさも、測定部６で測定可能な測定用電子ビームが得られれば特に制限はない。Ｄ２に対するＤ１が大きくなるほど測定用電子ビームの量が多くなり、測定部６における測定精度が向上するが、フォトカソード３から放出した電子ビームＢの内、相手側装置Ｅに入る電子ビーム量は少なくなり、電子線適用装置の運転効率は悪くなる。逆に、Ｄ２に対するＤ１が小さすぎると、測定用電子ビームの量が少なくなり、測定部６における測定精度が低くなる。したがって、測定精度と運転効率を考慮しながら、Ｄ１およびＤ２の大きさは適宜調整すればよい。
【００２４】
なお、図１および図２は、電子ビームＢから、常に測定用電子ビームを取得する例を示している。第１の実施形態においては、孔５１の幅を、電子ビームＢの幅よりも小さくしているが、孔５１の幅が、電子ビームＢよりも大きくてもよい。その場合、例えば、図示されていない電子ビーム遮蔽部材５を移動させる移動手段を具備し、電子ビームＢの一部が電子ビーム遮蔽部材５に重なるように移動させて、所定のタイミングで電子ビームＢの一部を測定用電子ビームとして取得することも可能である。
【００２５】
電子ビーム遮蔽部材５の材料は、導体や半導体であれば特に制限はない。例えば、導体ならば、ステンレス・スチール（ＳＵＳ）や銅等の金属があげられる。
【００２６】
測定部６は、電子ビーム遮蔽部材５によって遮蔽された電子ビームＢの一部である測定用電子ビームを利用して、電子ビームＢの強度を測定する。測定部６は、電子ビームＢの強度が測定できれば特に制限はない。例えば、電子ビーム遮蔽部材５が導体の場合、測定用電子ビームによって、電子ビーム遮蔽部材５と測定部６との間に電流が生じる。そのため、電子ビームＢの強度は、測定部６において電流値として測定できる。なお、電流値は公知の電流計を用いて測定すればよい。そして、測定した電流値は、電子ビームＢの強度に依存したものとなるので、電流値の変化をモニタすることで、電子ビームＢの強度の変化をモニタできる。また、電子ビーム遮蔽部材５として半導体を用い、測定用電子ビームが半導体に当たることで生じた電流値を測定することもできる。
【００２７】
また、測定部６は、電流値に代え、蛍光強度により電子ビームＢの強度を測定してもよい。より具体的には、電子ビーム遮蔽部材５として蛍光材料をあらかじめ塗布した導体を用い、測定用電子ビームが蛍光材料に当たることで発光した蛍光強度を測定部６で測定してもよい。なお、蛍光強度は公知の蛍光光度計を用いて測定すればよい。
【００２８】
第１の実施形態は、電子銃１Ａ内に、電子ビーム遮蔽部材５を配置し、電子ビームＢの一部を遮蔽することで、電子ビームＢの強度の変化を直接モニタできる。そのため、後述する実施例に示すように、リアルタイムで、電子ビームＢの強度の変化を把握できることから、適切なタイミングで電子ビーム強度の回復処理ができるという効果を奏する。更に、電子線適用装置の稼働中に電子ビームＢの強度を変化させる調整を行った場合にも、電子ビームＢが所定の強度になったか否か、リアルタイムで確認ができるという効果も奏する。
【００２９】
また、第１の実施形態における電子銃１Ａは、電子銃１Ａが具備する構成のみで、フォトカソード３から放出された電子ビームＢの強度を直接モニタできる。したがって、相手側装置Ｅの構成を問わず、電子ビームＢの強度をモニタできるという効果も奏する。
【００３０】
（第２の実施形態）
図３を参照して、第２の実施形態における電子銃１Ｂについて説明する。図３は、第２の実施形態における電子銃１Ｂの一例を模式的に示す図である。
【００３１】
第２の実施形態における電子銃１Ｂは、光源２と、フォトカソード３と、カソード４と、電子ビーム遮蔽部材５と、測定部６と、制御部７と、を具備する。
【００３２】
制御部７は、測定部６で測定した測定結果に応じて、フォトカソード３から放出する電子ビームＢの強度を調整する。電子銃１Ｂを一定時間使用すると、フォトカソード３の劣化により電子ビームＢの強度が低下することから、測定部６における測定値も低下する。そして、制御部７は、例えば、測定値が予め設定した閾値より低くなった場合、光源２を制御しフォトカソード３に照射する励起光Ｌの強度を変化させることで、フォトカソード３から放出される電子ビームＢの強度を調整できる。また、制御部７は、測定値に基づき、所定時間毎に光源２を制御（フィードバック制御）することで、電子ビームＢが所望の強度になるように励起光Ｌの強度を調整することも可能である。フィードバック制御する頻度は、電子ビームＢの強度の安定性を考慮し適宜設定すればよい。例えば、秒単位から分単位でフィードバック制御すればよい。なお、制御部７における制御は、例えば、ＰＩＤ制御等を用いて行うことができる。
【００３３】
フォトカソード３に照射する励起光Ｌの強度は、上記のとおり、光源２を制御すればよいが、代替的に、アッテネータ２１を用いてもよい。光源２とフォトカソード３との間にアッテネータ２１を配置することで、光源２が射出する光の強度は同じであるが、フォトカソード３に照射する励起光Ｌの強度を調整できる。勿論、光源２とアッテネータ２１の両方を制御してもよい。
【００３４】
第２の実施形態における電子銃１Ｂは、第１の実施形態における電子銃１Ａの効果に加え、以下の効果を相乗的に奏する。
【００３５】
相手側装置Ｅの構成を問わず、電子銃１Ｂ側の構成により、電子ビームＢの強度を調整できる。したがって、フォトカソード３から放出する電子ビームＢの強度が一定となるように、制御部７を用いて光源２及び／又はアッテネータ２１を制御することで、相手側装置Ｅに強度変化が少ない安定的な電子ビームＢを入射できる。また、電子ビームＢを照射する対象は、例えば、電子線適用装置が電子顕微鏡であれば生体または非生体サンプル、電子線検査装置であれば半導体基板等、様々である。ところで、電子ビームＢを照射する強度は対象により異なる。また、電子顕微鏡の場合、試料の壊れやすさ等を確認するため、試料に照射する電子ビームＢの強度を変化させることもある。第２の実施形態における電子銃１Ｂは、制御部７を具備することで、電子銃１Ｂ側の構成のみで、相手側装置Ｅに入射する電子ビームＢが所望の強度となるように調整できる。なお、相手側装置Ｅに入射する電子ビームＢの強度は、Ｄ１およびＤ２のサイズと、測定部６での測定値と、並びに、相手側装置Ｅの電子ビームＢを照射する対象に実際に照射された電子ビームの強度と、の関係からテーブルを作製しておくことで、電子銃１側の構成により調整できる。
【００３６】
（第３の実施形態）
図４を参照して、第３の実施形態における電子銃１Ｃについて説明する。図４は、第３の実施形態における電子銃１Ｃの一例を模式的に示す図である。
【００３７】
図４に示される第３の実施形態における電子銃１Ｃは、光源２と、フォトカソード３と、アノード４と、電子ビーム遮蔽部材５と、測定部６と、制御部７と、フォトカソード収納容器８と、を具備する。フォトカソード３は、電子ビーム通過孔８ｈを備えたフォトカソード収納容器８内に配置されている。フォトカソード収納容器８内には、フォトカソード３をＥＡ表面処理（換言すれば、電子親和力の低下処理。なお、本明細書においては、ＥＡ表面処理することを「回復」と記載することもある。）するための表面処理材料８ｍが配置されている。
【００３８】
第３の実施形態では、制御部７は、測定部６で測定した測定結果に応じてフォトカソード３のＥＡ表面処理を行うことで、電子ビームＢの強度を回復する。第３の実施形態において、フォトカソード収納容器８は、後述する表面処理材料８ｍを内部に配置して表面処理材料８ｍを気化することができ、気化した表面処理材料でフォトカソード３をＥＡ表面処理できる容器である。フォトカソード収納容器８は、少なくともフォトカソード３から放出される電子が通過する電子ビーム通過孔８ｈを含んでいる。電子ビーム通過孔８ｈは、少なくとも電子が通過できる大きさであればよいが、加工の容易性、およびフォトカソード３から放出される電子と電子ビーム通過孔８ｈの角度や位置関係の調整を容易にするため、１ｎｍ〜１０ｍｍの大きさであってもよく、５０μｍ〜５ｍｍの大きさでもよい。
【００３９】
フォトカード収納容器８の材料に特に制限はなく、例えば、ガラス、モリブデン、セラミック、サファイア、チタン、タングステン、タンタル等の３００℃以上、より好ましくは４００℃の熱に耐えることのできる耐熱性材料で形成することができる。
【００４０】
フォトカソード収納容器８の内部に配置される表面処理材料８ｍは、ＥＡ表面処理することができる材料であれば、特に制限はない。表面処理材料８ｍを構成する元素として、例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｔｅ、Ｓｂ等が例示される。なお、前記元素の中で、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓは単体では自然発火してしまい、保存・利用ができない。このため、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓに関しては、これらの元素の複合元素、これらの元素を含む化合物の形態で使用する必要がある。一方、化合物の形態で使用する場合は、前記元素の蒸着時に不純物ガスが発生しないようにする必要がある。したがって、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓから選択される元素を表面処理材料８ｍとして使用する場合は、Ｃｓ２ＣｒＯ４、Ｒｂ２ＣｒＯ４、Ｎａ２ＣｒＯ４、Ｋ２ＣｒＯ４等の化合物と不純物ガスの発生を抑える還元剤を組合せて用いることが好ましい。表面処理材料８ｍは、加熱手段を用いてフォトカソード収納容器８内で気化され、フォトカソード３に蒸着される。
【００４１】
第３の実施形態において、制御部７は、測定部６で測定した測定値が予め設定した閾値より低くなった場合に、フォトカソード駆動装置８１を介して、フォトカソード３をフォトカソード収納容器８内で蒸着位置に移動させ、表面処理材料８ｍを気化して、フォトカソード３へ蒸着を行う制御をすることで、フォトカソード３のＥＡ表面処理を行う。フォトカソード駆動装置８１は、フォトカソード３を移動できれば特に制限はなく、例えば、国際公開第２０１５／００８５６１号、国際公開第２０１８／１８６２９４号に記載の駆動装置を用いることができる。国際公開第２０１５／００８５６１号および国際公開第２０１８／１８６２９４号に記載事項は、本明細書に含まれる。
【００４２】
なお、図４では図示は省略されているが、制御部７は、第２の実施形態と同様、光源２からフォトカソード３に照射する励起光Ｌの強度も併せて調節することも可能である。例えば、まず、電子ビームＢの強度の調整を励起光Ｌの強度の調整で行い、励起光Ｌの強度が飽和したのちに、電子ビームＢの強度の低下が生じたときは、フォトカソード３のＥＡ表面処理を行うこともできる。
【００４３】
第３の実施形態における電子銃１Ｃは、第１および第２の実施形態の電子銃１の効果に加え、以下の効果を相乗的に奏する。
【００４４】
内部に表面処理材料８ｍが配置されたフォトカソード収納容器８を具備することで、フォトカソード３が劣化した場合でも、フォトカソード３に表面処理材料８ｍを蒸着させることができる。したがって、フォトカソード３から放出する電子ビームＢの強度を、適切なタイミングで回復することが可能である。
【００４５】
（第４の実施形態）
図５乃至図７を参照して、第４の実施形態における電子銃１Ｄについて説明する。図５は、第４の実施形態における電子銃１Ｄの一例を模式的に示す図である。図６は、中間電極の一例を模式的に示す図である。図７は、焦点距離調整の一例を説明するための図である。
【００４６】
第４の実施形態における電子銃１Ｄは、光源２と、フォトカソード３と、アノード４と、電子ビーム遮蔽部材５と、測定部６と、中間電極９と、を少なくとも具備する。中間電極９は、フォトカソード３とアノード４との間に配置され、フォトカソード３から放出された電子ビームＢが通過する電子ビーム通過孔９１を有している。そして、中間電極９は、電子ビーム通過孔９１を通過する際に電子ビームＢの幅を変え、電子ビームＢの焦点の距離を調節する機能を有している。第４の実施形態では、中間電極９が有する電子ビームＢの幅を変える機能を利用して、測定用電子ビームを取得する。
【００４７】
先ず、中間電極９の機能について説明する。中間電極９の電子ビーム通過孔９１には、フォトカソード３とアノード４との間の電位差により形成される電界の影響を無視できるドリフトスペースが形成されている。そして、中間電極９には、フォトカソード３に印加される電圧よりも相対的にプラス、アノード４に印加される電圧よりも相対的にマイナスの電圧が印加される。
【００４８】
図６を参照して中間電極９の概略について説明する。図６Ａは、カソード３、中間電極９、アノード４の概略断面図、図６Ｂは図６ＡのＸ−Ｘ’断面図、図６Ｃは図６ＡのＹ−Ｙ’断面図である。図６に示す例では、中間電極９は中空の円筒で形成されている。中間電極９は、内部にフォトカソード３から放出された電子ビームが通過する電子ビーム通過孔９１が形成され、電子ビーム通過孔９１のフォトカソード３側には電子ビームの入口９２、電子ビーム通過孔９１のアノード４側には電子ビームの出口９３が形成されている。カソード３とアノード４との間に電位差が生じるように電圧を印加し、中間電極９にも電圧を印加することで、図６Ａに示すように、カソード３と中間電極９との間、中間電極９とアノード４との間には、電界ＥＦが発生する。
【００４９】
発生した電界ＥＦが空隙内の電子ビームの運動に強く及ぼす影響の範囲は、空隙の開口部が円の場合、当該円を最大断面として含む球体である。したがって、図６Ｂに示す電子ビームの入口９２の直径をａ、図６Ｃに示す電子ビームの出口９３の直径をｂ、電子ビーム通過孔９１の中心軸方向の長さをＤと規定した場合、Ｄ／（ａ／２＋ｂ／２）が１より大きい場合には、電子ビーム通過孔９１内には、電界ＥＦの影響を受けないドリフトスペース９４が形成される。なお、本明細書において、「中心軸方向」とは、電子ビームの入口９２の中心と電子ビームの出口９３の中心とを結んだ方向を意味する。
【００５０】
中間電極９を作製する材料は、導体であれば特に制限はなく、ステンレス・スチール（ＳＵＳ）等の金属が挙げられる。
【００５１】
図７は、焦点位置調整を行う一例を示すものであり、カソード３とアノード４に印加する電圧差は一定で、中間電極９に印加する電圧値を変化させることで、焦点位置を調整する例を示している。図７Ａ乃至７Ｃに示すように、カソード３の電圧を−５０ｋＶ、アノード４の電圧を０ｋＶに設定し、中間電極９には、図７Ａでは−２０ｋＶ、図７Ｂでは−３０ｋＶ、図７Ｃでは−４０ｋＶの電圧を印加したとする。そうすると、カソード３と中間電極９との間の電圧差は、図７Ａでは３０ｋＶ、図７Ｂでは２０ｋＶ、図７Ｃでは１０ｋＶとなる。つまり、中間電極９に印加する電圧を、カソード３の電圧に近い値にするほど、カソード３と中間電極９の間の電位差は小さくなる。そして、電位差が小さいほど、カソード３と中間電極９との間の等電位線の密度は小さくなることから、フォトカソード３から放出された電子ビームＢは、図７Ａから図７Ｃの順に、中間電極９に向けて広がりやすくなる。更に、中間電極９にはドリフトスペースが形成されていることから、広がりやすい電子ビームＢは、ドリフトスペース内で更に広がる。
【００５２】
一方、カソード３とアノード４との電位差は一定であることから、中間電極９とアノード４との間の電位差は、カソード３と中間電極９との間の電位差とは逆になる。つまり、図７Ａから図７Ｃの順に、中間電極９とアノード４との間の電位差は大きくなることから、中間電極９とアノード４との間の等電位線の密度も大きくなる。更に、ドリフトスペースを出た後の電子ビームの幅は、図７Ａから図７Ｃの順に大きくなることから、中間電極９を出た電子ビームＢは、図７Ａと比較して図７Ｃに示す例の方が収束され易い。つまり、中間電極９とアノード４との間の電位差が大きいほど、焦点位置Ｆを短焦点側に移動することができる。また、中間電極９の位置、大きさを変えることで焦点位置調整を行うことも可能である。中間電極９は、特許第６４６６０２０号公報により詳しく記載されており、特許第６４６６０２０号公報に記載事項は、本明細書に含まれる。
【００５３】
第４の実施形態の電子銃１Ｄは、中間電極９を有することから、電子ビームＢの焦点位置を調整することで、電子ビーム遮断部材５到達時の電子ビームＢの幅Ｄ１を調整することが可能である。したがって、通常運転時は電子ビーム遮断部材５到達時の電子ビームＢの幅Ｄ１を電子ビーム遮断部材５の孔５１の幅Ｄ２よりも小さくし、電子ビームＢの強度の測定時に、中間電極９により電子ビーム遮断部材５到達時の電子ビームＢの幅Ｄ１を大きくし、測定用電子ビームを得ることもできる。なお、図５は、制御部７と、フォトカソード収納容器８と、を具備した実施形態を示しているが、中間電極９を具備する第４の実施形態は、第１乃至第３の任意の実施形態と組み合すことができる。
【００５４】
第４の実施形態における電子銃１Ｄは、第１乃至第３の実施形態に係る電子銃１が奏する効果に加え、以下の効果を相乗的に奏する。
【００５５】
フォトカソード３とアノード４との間に中間電極９を配置したことにより、電子ビームＢの強度をモニタする時のみ電子ビームＢの幅を変化させて測定用電子ビームを取得できる。したがって、通常運転時は、電子ビーム遮断部材５で電子ビームＢが遮蔽されないので、運転効率が向上する。また、焦点調整の用途に用いられる中間電極９を、測定用電子ビーム取得という新たな用途にも用いることができる。
【００５６】
（第５の実施例）
図８および図９を参照して、第５の実施形態における電子銃１Ｅについて説明する。図８は、第５の実施形態における電子銃１Ｅの一例を模式的に示す図である。図９は、検出信号Ｓ１の中から、参照信号Ｓ２の周波数に対応する周波数の信号が抽出される様子を模式的に示す図である。
【００５７】
第５の実施形態における電子銃１Ｅは、光源２と、フォトカソード３と、カソード４と、電子ビーム遮蔽部材５と、測定部６と、信号抽出器６１と、を少なくとも具備する。
【００５８】
第５の実施形態における光源２は、周波数変調された周波数変調光を射出する光源である。以下において、光源２が、周波数変調光の一種であるパルス光を射出するパルス光源である例について説明される。代替的に、光源２は、パルス光以外の周波数変調光を射出する光源（例えば、強度がサイン波状に変化する周波数変調光を射出する光源）であってもよい。この場合、以下の説明において、パルス光は、周波数変調光に読み替えられる。なお、本明細書において、周波数変調光は、光の強度が周期的に変化する光を意味する。また、本明細書において、パルス光は、周波数変調光のうち、光の強度が実質的にゼロになる期間が周期的に存在する光を意味する。
【００５９】
周波数変調光を射出する光源２としては、任意の構成を採用可能である。光源２の第１例として、Ｑスイッチパルス発振を用いたパルス光源を用いることが可能である。この場合、例えば、光源２内に含まれる電気光学素子に電圧を印加することにより、電気光学素子のＱ値が変化する。その結果、電圧印加のタイミングに同期したパルス光が得られる。パルス光源２の第２例として、連続レーザーのビーム出力を機械的シャッター（いわゆる、光チョッパーを含む）でＯＮ／ＯＦＦする光源２を用いることが可能である。機械的シャッターに代えて、液晶シャッター、電気光学変調器、音響光学変調器を用いて、連続レーザービームから、パルス光を生成してもよい。光源２の第３例として、半導体レーザー光源を用いることが可能である。この場合、半導体素子に流す電流をＯＮ／ＯＦＦすることにより、パルス光が得られる。光源２の第４例として、モードロック法を利用したパルス光源を用いることが可能である。
【００６０】
信号抽出器６１は、測定部６で測定された測定値Ｓ１の中から、励起光Ｌ（光源２から射出されるパルス光）のパルス周波数に対応する周波数の信号を抽出する。例えば、信号抽出器６１は、測定部６から測定値Ｓ１を受信するとともに、光源２からパルス光のパルス波形に対応する信号（参照信号Ｓ２）を受信する。そして、信号抽出器６１は、測定部６からの測定値Ｓ１のうち、上述の参照信号Ｓ２の周波数に対応する周波数の信号ＳＡを抽出する。なお、光源２から射出される光がパルス光以外の光である場合には、上記「パルス周波数」は、「変調周波数」（換言すれば、周波数変調光の強度変化の周波数）に読み替えられる。パルス周波数も変調周波数の一種である。
【００６１】
信号抽出器６１としては、例えば、公知のロックインアンプ（ｌｏｃｋ−ｉｎ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を使用することができる。ロックインアンプは、測定値Ｓ１および参照信号Ｓ２を受信し、測定値Ｓ１から、参照信号Ｓ２の周波数に対応する周波数の信号ＳＡを抽出する。代替的に、信号抽出器６１として、測定部６で測定された測定値の中から、参照信号の周波数に対応する周波数の信号を抽出する任意の電子回路（例えば、周波数フィルタ）が用いられてもよい。更に代替的に、信号抽出器６１としてコンピュータが用いられてもよい。この場合、コンピュータは、ノイズを含む信号から特定の周波数成分を抽出する任意のコンピュータプログラムを用いて、検出信号の中から、参照信号の周波数に対応する周波数の信号を抽出する。例えば、コンピュータには、測定部６で測定された測定値に対応する信号データ、および、参照信号の周波数に対応する周波数データが入力され、コンピュータは、上述のコンピュータプログラムを用いて、上述の信号データを、参照信号の周波数に対応する周波数成分が強調されたデータに変換して出力する。
【００６２】
光源２を作動させる制御信号（例えば、光源の図示していない電気光学素子に入力される電圧信号、光源の機械的シャッターを駆動させる駆動信号、半導体レーザーに入力されるＯＮ／ＯＦＦ信号等）は、パルス光のパルス周波数と同一の周波数を有する。このため、信号抽出器６１に入力される参照信号として、光源２を作動させる制御信号を用いることが可能である。なお、パッシブＱスイッチを用いたレーザー光源、モードロック法を用いたレーザー光源等を光源２として用いる場合、周波数変調のための制御信号を光源２に送る必要がない。この場合、光源２から射出されたパルス光の一部をフォトダイオードで受光し、当該受光によって生成される電気信号を、信号抽出器６１に入力する参照信号として用いてもよい。
【００６３】
図９に例示されるように、測定部６から信号抽出器６１に送信される測定値Ｓ１には、様々なノイズが含まれる。これに対し、測定値Ｓ１のうち、励起光Ｌのパルス周波数に対応する周波数の信号は、電子ビーム遮断部材５がパルス状の電子ビームＢを受けることに起因して生成する信号である可能性が高い。換言すれば、測定値Ｓ１のうち、励起光Ｌのパルス周波数に対応する周波数の信号ＳＡは、パルス状の電子ビームＢが照射された領域（電子ビーム遮断部材５）を示す信号であり、ノイズが除去された電流値であって、電子ビームＢの強度を正確に反映したものと言える。
【００６４】
なお、図８は、制御部７と、フォトカソード収納容器８と、中間電極９と、アッテネータ２１と、を具備した実施形態を示しているが、信号抽出器６１を具備する第５の実施形態は、第１乃至第４の任意の実施形態と組み合すことができる。
【００６５】
第５の実施形態における電子銃１Ｅは、第１乃至第４の実施形態に係る電子銃１が奏する効果に加え、以下の効果を相乗的に奏する。
【００６６】
測定部６によって測定された電流値の中から、パルス光Ｌのパルス周波数に対応する周波数の信号を抽出することにより、電流値に含まれるノイズ成分を効果的に除去できる。したがって、測定用電子ビームの量が少なくても、電子ビームＢの強度の変化を測定できる。
【００６７】
電子銃を搭載する電子線適用装置Ｅは、電子銃を搭載する公知の装置が挙げられる。例えば、自由電子レーザー加速器、電子顕微鏡、電子線ホログラフィー装置、電子線描画装置、電子線回折装置、電子線検査装置、電子線金属積層造形装置、電子線リソグラフィー装置、電子線加工装置、電子線硬化装置、電子線滅菌装置、電子線殺菌装置、プラズマ発生装置、原子状元素発生装置、スピン偏極電子線発生装置、カソードルミネッセンス装置、逆光電子分光装置等が挙げられる。
【００６８】
以下に実施例を掲げ、本出願で開示する実施形態を具体的に説明するが、この実施例は単に実施形態の説明のためのものである。本出願で開示する発明の範囲を限定したり、あるいは制限することを表すものではない。
【実施例】
【００６９】
＜実施例１＞
光源２には、レーザー光源（Ｔｏｐｔｉｃａ製ｉＢｅａｍＳｍａｒｔ）を用いた。フォトカソード３は、Ｄａｉｋｉ  ＳＡＴＯ  ｅｔ  ａｌ．  ２０１６  Ｊｐｎ．  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  ５５  ０５ＦＨ０５に記載された公知の方法で、ＩｎＧＮフォトカソードを作製した。フォトカソード表面のＮＥＡ処理は、公知の方法により行った。電子ビーム遮蔽部材５は、ステンレスを用いて作製した。
【００７０】
光源２からフォトカソード３にレーザー光を照射し、フォトカソード３とアノード４との間には３０ｋＶの加速電圧を印加することで、フォトカソード３から電子ビームＢを放出させた。そして、電子ビーム遮蔽部材５によって取得した測定用電子ビームの電流値は、１００ｋΩのシャント抵抗の両端の電圧をデータロガー（横河電気製ＭＷ１００）で測定し変換することで取得した。測定は１秒ごとに行った。
【００７１】
測定結果を図１０に示す。横軸は時間、縦軸は測定部６で得られた電流値を表す。図１０に示すとおり、時間が経過するにつれて、電流値が減少した。これは、時間経過により、フォトカソード３が劣化し、電子ビームＢの強度が減少していることを表している。以上の結果より、電子銃内に電子ビーム遮蔽部材５を設け、電子ビームＢの一部を遮蔽することで得られた測定用電子ビームの強度を測定することで、電子ビームＢの強度をリアルタイムでモニタできることを確認した。
【００７２】
＜実施例２＞
測定部６で測定する電流値が約５０ｎＡとなるように設定し、測定部６で測定した電流値の結果を５秒ごとに光源２へフィードバックした以外は、実施例１と同様の手順で測定を行った。
【００７３】
測定結果を図１１に示す。図１１に示すとおり、測定部６で測定した電流値に基づきフィードバック制御をすることで、設定した通りの電子ビームＢの強度を安定的に維持できることを確認した。また、測定途中に、測定部６で測定する電流値を５０ｎＡから２０ｎＡとなるように設定を変更したところ、電子ビームＢの強度が速やかに変わり、且つ、設定した強度の電子ビームを安定的に放出したことを確認した。そして、フィードバック制御を中止した後は、実施例１と同様、電子ビームＢの強度が低下することを確認した。
【００７４】
以上の結果より、測定部６で測定した結果を制御部７でフィードバック制御することで、設定した強度の電子ビームを安定的にフォトカソード３から放出できることを確認した。また、設定した強度の電子ビームを安定的に放出できたことから、Ｄ１およびＤ２のサイズと、測定部６での測定値と、並びに、相手側装置Ｅの電子ビームＢを照射する対象に実際に照射された電子ビームの強度と、の関係からテーブルを作製しておくことで、電子銃１側の構成により、相手側装置Ｅの対象に実際に照射される電子ビーム強度（電子量）を制御できることも明らかとなった。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本出願で開示する電子銃、電子線適用装置、および、電子銃の制御方法を用いると、電子銃側の構成のみで電子ビームの強度をモニタすることができ、適切なタイミングで電子ビーム強度の調整および回復ができる。したがって、電子銃を扱う業者にとって有用である。
【符号の説明】
【００７６】
１…電子銃、２…光源、２１…アッテネータ、３…フォトカソード、４…アノード、５…電子ビーム遮蔽部材、５１…孔、６…測定部、６１…信号抽出器、７…制御部、８…フォトカソード収納容器、８１…フォトカソード駆動装置、８ｈ…電子ビーム通過孔、８ｍ…表面処理材料、９…中間電極、９１…電子ビーム通過孔、９２…電子ビームの入口、９３…電子ビームの出口、９４…ドリフトスペース、Ｂ…電子ビーム、ＣＢ…チャンバー、Ｄ１…電子ビームの幅、Ｄ２…孔の幅、Ｅ…相手側装置、Ｌ…励起光、Ｓ１…測定値、Ｓ２…参照信号、ＳＡ…信号
【図１】
2020202081.tif 000003
【図２】
2020202081.tif 000004
【図３】
2020202081.tif 000005
【図４】
2020202081.tif 000006
【図５】
2020202081.tif 000007
【図６】
2020202081.tif 000008
【図７】
2020202081.tif 000009
【図８】
2020202081.tif 000010
【図９】
2020202081.tif 000011
【図１０】
2020202081.tif 000012
【図１１】
2020202081.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月24日(2019.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
光源からの受光に応じて、電子ビームを放出するフォトカソードと、
アノードと、
電子ビームの一部を遮蔽することができる電子ビーム遮蔽部材と、
電子ビーム遮蔽部材により遮蔽した測定用電子ビームを用いて、フォトカソードから放出された電子ビームのフォトカソードの劣化に伴う強度変化を測定する測定部と、
を含む電子銃。
【請求項２】
測定部の測定結果に応じて、フォトカソードから放出される電子ビームの強度を調整する制御部、を更に含む、
請求項１に記載の電子銃。
【請求項３】
制御部が、フォトカソードに照射する光の強度を制御する、
請求項２に記載の電子銃。
【請求項４】
フォトカソードを収納できるフォトカソード収納容器を含み、
フォトカソード収納容器の内部には、フォトカソードの表面処理をするための表面処理材料が配置され、
制御部は、フォトカソード収納容器にフォトカソードを収納し、表面処理材料でフォトカソードの表面処理を行う、
請求項２または３に記載の電子銃。
【請求項５】
フォトカソードとアノードとの間に配置され、電圧の印加により電子ビームの幅を変えることができる中間電極をさらに含む、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子銃。
【請求項６】
光源は、周波数変調光を出射し、
測定部は、周波数変調光の変調周波数に対応する周波数の信号を抽出する信号抽出器を含む、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子銃。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子銃を含む電子線適用装置であって、
電子線適用装置は、
自由電子レーザー加速器、
電子顕微鏡、
電子線ホログラフィー装置、
電子線描画装置、
電子線回折装置、
電子線検査装置、
電子線金属積層造形装置、
電子線リソグラフィー装置、
電子線加工装置、
電子線硬化装置、
電子線滅菌装置、
電子線殺菌装置、
プラズマ発生装置、
原子状元素発生装置、
スピン偏極電子線発生装置、
カソードルミネッセンス装置、または、
逆光電子分光装置
である
電子線適用装置。
【請求項８】
光源と、
光源からの受光に応じて、電子ビームを放出するフォトカソードと、
アノードと、
電子ビームの一部を遮蔽することができる電子ビーム遮蔽部材と、
電子ビーム遮蔽部材により遮蔽した測定用電子ビームを用いて、フォトカソードから放出された電子ビームのフォトカソードの劣化に伴う強度変化を測定する測定部と、
を含む電子銃の制御方法であって、
制御方法は、
光源からの励起光をフォトカソードへ照射し、励起光の受光に応じてフォトカソードから電子ビームを放出するステップと、
電子ビーム遮蔽部材により遮蔽した測定用電子ビームを用いて、電子ビームの強度を測定するステップと、
を含むことで、フォトカソードから放出される電子ビームのフォトカソードの劣化に伴う強度変化をモニタする、
電子銃の制御方法。
【請求項９】
電子銃が、
測定部の測定結果に応じて、フォトカソードから放出される電子ビームの強度を調整する制御部、を更に含み、
制御方法が、
電子ビームの強度を測定するステップで測定した電子ビームの強度に応じて、フォトカソードから放出される電子ビームの強度を調整するステップ、
を含む、請求項８に記載の電子銃の制御方法。
【請求項１０】
電子ビームの強度を調整するステップが、フォトカソードに照射する光の強度を制御する、
請求項９に記載の電子銃の制御方法。
【請求項１１】
フォトカソードを収納できるフォトカソード収納容器を含み、
フォトカソード収納容器の内部には、フォトカソードの表面処理をするための表面処理材料が配置され、
電子ビームの強度を調整するステップは、フォトカソード収納容器にフォトカソードを収納し、表面処理材料でフォトカソードの表面処理を行う、
請求項９または１０に記載の電子銃の制御方法。
【請求項１２】
フォトカソードとアノードとの間に配置する中間電極をさらに備え、
中間電極に電圧を印加して、電子ビームの幅を変えるステップを含む、
請求項８〜１１のいずれか一項に記載の電子銃の制御方法。
【請求項１３】
励起光が、周波数変調光であり、
電子ビームの強度を測定するステップは、周波数変調光の変調周波数に対応する周波数の信号を抽出して測定を行う、
請求項８〜１２のいずれか一項に記載の電子銃の制御方法。