(57)【要約】【課題】構造が簡単で且つ電圧分布を滑らかにすることができる加速管を備えた電子源又はイオン源を提供することを目的とする。【解決手段】本発明によると、加速管は半導電性材料を有する。従って、高速管は、チップからアノード電極を経由して放出される電子線の電流の電流値と同一の電流が流れるように構成されている。【選択図】図１
2010015818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放出するチップと、該チップからの電子を引き出すために該チップに対して電気的に絶縁された引き出し電極と、該引き出し電極からの電子を集束させるための集束電極と、前記引き出し電極と前記集束電極の間に設けられた円筒状の碍子と、前記集束電極からの電子を引き入れるために該集束電極に対して電気的に絶縁されたアノード電極と、内部を真空に保持する真空容器と、前記チップと接地電位の間に第１の直流電圧Ｖ０を印加する第１の高圧電源と、前記チップと前記引き出し電極の間に第２の直流電圧Ｖ１を印加する第２の高圧電源と、前記チップと前記集束電極の間に第３の直流電圧Ｖ１を印加する第３の高圧電源と、を有する電子源装置において、
前記真空容器は円筒状の高速管を有し、該高速管の一端は前記アノード電極に接続され該高速管の他端は、前記集束電極又は前記引き出し電極に接続されており、前記高速管は、前記チップから前記アノード電極を経由して放出される電子線の電流の電流値と同一の電流が流れるように構成されていることを特徴とする電子源装置。
【請求項２】
請求項１記載の電子源装置において、前記高速管は、半導体材料によって形成されていることを特徴とする電子源装置。
【請求項３】
請求項１記載の電子源装置において、前記高速管は、導電性セラミックスによって形成されていることを特徴とする電子源装置。
【請求項４】
請求項１記載の電子源装置において、前記高速管は、絶縁性材料によって形成された円筒部材の内面に、半導体材料の膜又は層を形成することによって形成されていることを特徴とする電子源装置。
【請求項５】
請求項１記載の電子源装置において、前記加速管の抵抗値は、数ギガΩであることを特徴とする電子源装置。
【請求項６】
請求項１記載の電子源装置において、前記加速管の両端に数キロボルトから数メガボルトの直流電圧が印加されるとき、前記加速管には数マイクロアンペアの電流が流れることを特徴とする電子源装置。
【請求項７】
請求項１記載の電子源装置において、前記高速管は前記アノード電極と前記集束電極の間に配置され、前記碍子は前記引き出し電極と前記集束電極の間に配置され、前記加速管と前記碍子は直列に接続されていることを特徴とする電子源装置。
【請求項８】
請求項６記載の電子源装置において、前記加速管と前記碍子は一体構造を有することを特徴とする電子源装置。
【請求項９】
請求項８記載の電子源装置において、前記加速管と前記碍子は絶縁性材料によって形成された単一の円筒によって形成され、前記円筒の内側には、前記加速管を構成する部分に、半導体材料の膜又は層が形成されていることを特徴とする電子源装置。
【請求項１０】
請求項１記載の電子源装置において、前記高速管は前記アノード電極と前記引き出し電極の間に配置され、前記碍子は前記引き出し電極と前記集束電極の間に配置され、前記碍子は前記加速管の内側に配置されていることを特徴とする電子源装置。
【請求項１１】
イオンビームを放出するチップと、該チップからのイオンを引き出すために該チップに対して電気的に絶縁された引き出し電極と、該引き出し電極からのイオンを集束させるための集束電極と、前記引き出し電極と前記集束電極の間に設けられた円筒状の碍子と、前記集束電極からのイオンを引き入れるために該集束電極に対して電気的に絶縁された陽極又は陰極と、内部を真空に保持する真空容器と、前記チップと接地電位の間に第１の直流電圧Ｖ０を印加する第１の高圧電源と、前記チップと前記引き出し電極の間に第２の直流電圧Ｖ１を印加する第２の高圧電源と、前記チップと前記集束電極の間に第３の直流電圧Ｖ１を印加する第３の高圧電源と、を有するイオン源装置において、
前記真空容器は円筒状の高速管を有し、該高速管の一端は前記陽極又は陰極に接続され該高速管の他端は、前記集束電極又は前記引き出し電極に接続されており、前記高速管は、前記チップから前記陽極又は陰極を経由して放出されるイオンビームの電流の電流値と同一の電流が流れるように構成されていることを特徴とするイオン源装置。
【請求項１２】
請求項１１記載のイオン源装置において、前記高速管は、半導体材料によって形成されていることを特徴とするイオン源装置。
【請求項１３】
請求項１１記載のイオン源装置において、前記高速管は、導電性セラミックスによって形成されていることを特徴とするイオン源装置。
【請求項１４】
請求項１１記載のイオン源装置において、前記高速管は、絶縁性材料によって形成された円筒部材の内面に、半導体材料の膜又は層を形成することによって形成されていることを特徴とするイオン源装置。
【請求項１５】
請求項１１記載のイオン源装置において、前記加速管と前記碍子は一体構造を有することを特徴とするイオン源装置。
【請求項１６】
請求項１１記載のイオン源装置において、前記加速管と前記碍子は絶縁性材料によって形成された単一の円筒によって形成され、前記円筒の内側には、前記加速管を構成する部分に、半導体材料の膜又は層が形成されていることを特徴とするイオン子源装置。
【請求項１７】
電子を放出するチップと、該チップからの電子を引き出すために該チップに対して電気的に絶縁された引き出し電極と、該引き出し電極からの電子を集束させるための集束電極と、前記集束電極からの電子を引き入れるためのアノード電極と、円筒状の高速管を有し内部を真空に保持する真空容器と、を有する電子源装置を用いて電子線を生成する方法において、
前記チップと接地電位の間に第１の直流電圧Ｖ０を印加することと、
前記チップと前記引き出し電極の間に第２の直流電圧Ｖ１を印加することと、
前記チップと前記集束電極の間に第３の直流電圧Ｖ１を印加することと、
前記高速管の一端を前記アノード電極に接続し、前記高速管の他端を、前記集束電極又は前記引き出し電極に接続することと、
前記高速管に、前記チップから前記アノード電極を経由して放出される電子線の電流の電流値と同一の電流を流すことと、
を有する電子線の生成方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の電子線の生成方法において、前記加速管の両端に数キロボルトから数メガボルトの直流電圧が印加されるとき、前記加速管には数マイクロアンペアの電流が流れることを特徴とする電子線の生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線を生成する電子源装置またはイオンビームを生成するイオン源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子顕微鏡では、電子ビームを発生させる電子源が用いられる。イオンビーム加工装置、重イオン加速器等では、イオンビームを発生させるイオン源が用いられる。電子源及びイオン源は、高電圧によって発生した電子又はイオンを、陽極（電子線、陰イオンビームの場合）または陰極（陽イオンビームの場合）に向けて、加速することで、電子線又はイオンビームを得る。陽極または陰極は、地上電位又はゼロに近い電位を有する。従って、電子線及びイオンビームは、電子源及びイオン源と地上電位との間の高電位差によって、それぞれ加速される。
【０００３】
例えば、電子顕微鏡で用いられる電子銃の場合、電子線のエネルギーは、数百ボルトから数十万電子ボルトまで加速される。電子線は、初期加速の後段にて、高周波電位によってさらに加速される場合もあるが、通常の電子顕微鏡では、電子源にて発生した電子線は、そのままのエネルギーで利用される。
【０００４】
また、コッククロフト・ウォルトン型ないしバンデグラフ型と呼ばれる粒子（イオン）加速器においても、高い電位差を使って、イオンの全エネルギーが付与される。
【０００５】
電子源またはイオン源では、高電位差の両端の間に、電子線又はイオンビームの通路となる「加速管」と呼ばれる管を設ける。加速管内は真空であり、多くの場合、真空容器を兼ねている。典型的な電子銃では、第一陽極との電位差によって電子源から引き出され、放出された電子線は、第二陽極との間のレンズ作用によって収束され、陽極との間を加速される。第二陽極と陽極の間に加速管が設けられる。
【０００６】
一般に、加速管には、多数の中間電極が設けられる。加速管において、中間電極を設ける必要がある理由は、以下の通りである。
１．第二陽極と陽極（地上電位）の間には、高電位差が存在する。従って、両者間に電位差が急激に変化する部分が現れ、そこに、電界集中が起きる。この電界集中の領域では、絶縁破壊が起きたり、フィールドエミッションが発生することがある。そこで、中間電極を設ければ、第二陽極と陽極（地上電位）の間に比較的滑らかな電圧分布が生成され、このような危険が回避される。
２．高電圧に保たれている第二陽極付近と地上電位との間を絶縁するためにセラミック、アクリルなど絶縁物製の管が真空ダクトの壁として用いられる。この管に、反射又は散乱により電子が衝突すると、局所的な電位分布を形成される。このような電位分布は、電子を加速させるための加速電位に悪影響を与えるとともに放電の原因となる。そこで、中間電極を設ければ、このような電子が、管に衝突することが防止される。
３．特に電子線の場合、外部磁場の変動に伴って電子ビームの変動が生じる。このため、電子銃を磁気シールド構造とする必要がある。中間電極は、この磁気シールドの役割を果たすよう、作られている。
【０００７】
これらの理由から、加速管に中間電極を設けることは、高圧電子銃やバンデグラフ型加速器等で一般的なものとなっている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３１９６１３号公報（米国特許７０６０９７８）  特開平９−１７３６９号公報（米国特許５６７７５３０）  特開平８−２６４１４９号公報  ＷＯ２００３／１０７３８３（米国特許７１９３２２１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
電子源又はイオン源の加速管に中間電極を設けることによって、電位差が急激に変化する領域が現れるのを回避することができる。
【００１０】
しかしながら、従来の加速管では、滑らかな電圧分布を得るには、多数の中間電極を設ける必要があり構造が複雑化する。更に、多数の中間電極を設けると、電子源又はイオン源の軸線方向の寸法が大きくなる。更に、多数の中間電極を設けると、構成要素の軸合わせを正確に行うことが困難となり、収差が大きくなる可能性がある。
【００１１】
本発明の目的は、構造が簡単で且つ電圧分布を滑らかにすることができる加速管を備えた電子源又はイオン源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】
【００１２】
本発明は電子線を生成する電子源装置、及び、イオンビームを生成するイオン装置に関する。本発明によると、加速管は半導電性材料を有する。高速管は、チップからアノード電極を経由して放出される電子線の電流の電流値と同一の電流が流れるように構成されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、構造が簡単で且つ電圧分布を滑らかにすることができる加速管を備えた電子源又はイオン源を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１を参照して、本発明による電子銃の第１の例を説明する。本例の電子銃は、チップ１１、引き出し電極１３、集束電極１５、アノード電極１７、円筒状の碍子２１、及び、円筒状の加速管２３を有する。引き出し電極１３は、底に中心孔を有する円筒容器の形状を有する。集束電極１５は、チップ１１側の第１の円筒部とアノード電極１７側の第２の円筒部を有する。第１の円筒部の内径及び外径は、第２の円筒部の内径及び外径より、それぞれ大きい。図示のように、引き出し電極１３の一部が、集束電極１５の第１の円筒部内に挿入されている。アノード電極１７は、底に中心孔を有する円筒容器の形状を有する。チップ１１、引き出し電極１３の中心孔、集束電極１５の中心軸線、及び、アノード電極１７の中心孔は、電子銃の中心軸線に沿って配置されている。
【００１５】
引き出し電極１３には、第１の電極端子１３ａが接続されている。集束電極１５には、第２の電極端子１５ａが接続されている。アノード電極１７には、第３の電極１７ａが接続されている。第１の電極端子１３ａは、引き出し電極１３から碍子２１の端（図１にて上端）まで延びている。更に、その先端は、碍子２１の円筒外面より外方に突出している。第２の電極端子１５ａは、集束電極１５から、碍子２１と加速管２３の間の接続部まで延びている。更に、その先端は、碍子２１及び加速管２３の円筒外面より外方に突出している。第３の電極１７ａは、アノード電極１７から加速管２３の端（図１にて下端）まで延びている。更に、その先端は、加速管２３の円筒外面より外方に突出している。
【００１６】
碍子２１と加速管２３の内側は真空排気されている。碍子２１と加速管２３の外側は、大気であってよいが、樹脂等の不導体、又は、ＳＦ６などのガスであってよい。
【００１７】
チップ１１と接地電位の間に第１の高圧電源４１が接続されている。従って、チップ１１に、第１の高圧電源４１からの直流電圧Ｖ０が印加される。チップ１１と第１の電極端子１３ａの間に第２の高圧電源４２が接続されている。従って、チップ１１と引き出し電極１３の間に、第２の高圧電源４２からの直流電圧Ｖ１が印加される。チップ１１と第２の電極端子１５ａの間に第３の高圧電源４３が接続されている。従って、チップ１１と集束電極１５の間に、第３の高圧電源４３からの直流電圧Ｖ２が印加される。第３の電極１７ａは接地されている。従って、アノード電極１７の電位は接地電位に等しい。
【００１８】
集束電極１５とアノード電極１７の電位差は、チップ１１の電位Ｖ０から、チップ１１と集束電極１５の間の電位差Ｖ２を減算することにより得られる。従って、集束電極１５とアノード電極１７の電位差は、Ｖ０−Ｖ２である。加速管２３には、電位差Ｖ０−Ｖ２（数百キロボルト）に相当する電圧分布が生成される。加速管２３における電圧分布は、図３を参照して説明する。
【００１９】
チップ１１に高圧電源４１から電圧が印加されると、電界効果または熱電子放出等の原理によってチップ１１から電子が放出される。放出された電子は、引き出し電極１３によって初期加速される。加速された電子は、引き出し電極１３と集束電極１５との間に形成される静電レンズ作用によって加速され且つ収束され、電子線となる。電子線は、さらに加速管２３の中を通過して、アノード電極１７に向けて加速され、所定のエネルギーを付与される。本発明によると、好ましくは、加速管２３を流れる電流値は、電子ビームの電流値に等しい。
【００２０】
碍子２１は絶縁体である。碍子２１によって、引き出し電極１３と集束電極１５の間は電気的に絶縁される。尚、チップ１１と引き出し電極１３の間も絶縁体によって絶縁されている。加速管２３は半導電体である。加速管２３は高抵抗の半導体によって形成されている。従って、集束電極１５とアノード電極１７の間は、完全には絶縁されていない。集束電極１５とアノード電極１７の間は、僅かであるが電流が流れる。即ち、加速管２３には数マイクロアンペアの電流が流れる。加速管２３の両端に数キロボルトから数メガボルトの直流電圧が印加される。従って、加速管２３の抵抗値は、数ギガΩとなる。
【００２１】
加速管２３の製造方法を説明する。碍子２１は絶縁体であるが、加速管２３は半導電体である。加速管２３は、半導電性材料によって円筒部材を形成することによって製造してよい。しかしながら、加速管２３は、絶縁性材料によって円筒部材を形成し、その内面に半導電性材料の膜又は層を形成することによって、製造してもよい。半導電性材料として、様々な材料が既知である。例えば、導電性セラミックスがある。
【００２２】
碍子２１と加速管２３を別部材として製造し、両者を接合してもよいが、両者を一体的な円筒部材として製造してもよい。例えば、絶縁性材料によって円筒部材を形成し、その一部分にのみ、半導電性材料の膜又は層を形成する。半導電性材料が塗布された部分は、加速管２３となり、半導電性材料が塗布されない部分は、碍子２１となる。
【００２３】
図２を参照して、電子銃の比較例を説明する。本例の電子銃は、チップ１１、引き出し電極１３、集束電極１５、アノード電極１７、第１〜第３の中間電極１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、及び、第１〜第５の碍子２１Ａ〜２１Ｅを有する。チップ１１、引き出し電極１３、集束電極１５、及び、アノード電極１７の形状は、図１に示した第１の例の場合と同様であってよい。第１〜第５の碍子２１Ａ〜２１Ｅは、図１に示した第１の例の碍子２１と同様であってよい。
【００２４】
中間電極１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃは、それぞれ、チップ１１側の第１の円筒部とアノード電極１７側の第２の円筒部を有する。中間電極１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃの第１の円筒部の内径及び外径は、第２の円筒部の内径及び外径より、それぞれ大きい。図示のように、引き出し電極１３の一部が、集束電極１５の第１の円筒部内に挿入されている。集束電極１５の第２の円筒部の一部が、第１の中間電極１９Ａの第１の円筒部内に挿入されている。第１の中間電極１９Ａの第２の円筒部の一部が、第２の中間電極１９Ｂの第１の円筒部内に挿入されている。第２の中間電極１９Ｂの第２の円筒部の一部が、第３の中間電極１９Ｃの第１の円筒部内に挿入されている。第３の中間電極１９Ｃの第２の円筒部の一部が、アノード電極１７内に挿入されている。
【００２５】
引き出し電極１３には、第１の電極端子１３ａが接続され、集束電極１５には、第２の電極端子１５ａが接続され、アノード電極１７には、第６の電極端子１７ａが接続されている。また、中間電極１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃには、それぞれ第３〜第５の電極端子１９ａ、１９ｂ、１９ｃが接続されている。第６の電極１７ａは接地されている。
【００２６】
第２の電極端子１５ａと第３の電極端子１９ａの間に第１の抵抗４４が接続され、第３の電極端子１９ａと第４の電極端子１９ｂの間に第２の抵抗４５が接続され、第４の電極端子１９ｂと第５の電極端子１９ｃの間に第３の抵抗４６が接続され、第５の電極端子１９ｃと第６の電極端子１７ａの間に第４の抵抗４７が接続されている。
【００２７】
チップ１１と接地電位の間に第１の高圧電源４１が接続され、チップ１１と第１の電極端子１３ａの間に第２の高圧電源４２が接続され、チップ１１と第３の電極端子１５ａの間に第３の高圧電源４３が接続されている。従って、図１の第１の例の場合と同様に、チップ１１に、第１の高圧電源４１からの直流電圧Ｖ０が印加される。チップ１１と引き出し電極１３の間に、第２の高圧電源４２からの直流電圧Ｖ１が印加される。チップ１１と集束電極１５の間に、第３の高圧電源４３からの直流電圧Ｖ２が印加される。また、集束電極１５とアノード電極１７の電位差は、Ｖ０−Ｖ２である。
【００２８】
集束電極１５とアノード電極１７の間には、電位差Ｖ０−Ｖ２（数百キロボルト）に相当する電圧分布が生成される。集束電極１５、中間電極１９Ａ〜１９Ｃ、及び、アノード電極１７における電圧分布は、図３を参照して説明する。高圧電源４３及び抵抗４４から４７を流れる電流値は、電子ビームの電流値に等しい。
【００２９】
図３は、図１に示した本発明の電子銃の第１の例と図２に示した電子銃の比較例における電位の分布を示す。図示のように、電子銃の中心軸線方向に位置座標軸ｘをとり、それに垂直に電位座標軸Ｖをとる。図１に示した本発明の電子銃の第１の例では、アノード電極１７は接地されており、その電位は接地電位に等しい。接地電位に対するチップ１１の電位をＶ０とする。チップ１１とアノード電極１７の間の電位差もＶ０である。チップ１１と引き出し電極１３の間の電位差をＶ１とする。接地電位に対する引き出し電極１３の電位は、Ｖ０−Ｖ１となる。引き出し電極１３とアノード電極１７の間の電位差もＶ０−Ｖ１となる。チップ１１と集束電極１５の間の電位差をＶ２とする。接地電位に対する集束電極１５の電位は、Ｖ０−Ｖ２となる。集束電極１５とアノード電極１７の間の電位差もＶ０−Ｖ２（数百キロボルト）となる。
【００３０】
従って、加速管２３の両端には、電圧Ｖ０−Ｖ２が印加される。加速管２３の抵抗をＲとする。加速管２３を流れる電流をＩとすると、Ｉ＝（Ｖ０−Ｖ２）／Ｒである。この電流Ｉの値は、数マイクロアンペアである。加速管２３を流れる電流値は、好ましくは、電子ビームの電流値に等しい。
【００３１】
このように、加速管２３を微小電流が流れることによって、加速管２３の内部における電位は、滑らかに分布する。集束電極１５とアノード電極１７との間に、ほぼ距離に比例する電位分布が発生する。電子線は、このような電界の中を飛ぶ。そのため、集束電極１５からアノード電極１７まで、電子線は、収差が少なく加速される。尚、アノード電極１７に衝突した電子は、一部が反射電子（または二次電子）として加速管２３の内部に到達するが、それらの総量は加速管２３を流れる電流よりも少ないため、加速管２３の電位勾配に影響を与えない。
【００３２】
図２に示した比較例の電子銃では、アノード電極１７は接地されており、その電位は接地電位に等しい。接地電位に対するチップ１１の電位をＶ０とする。チップ１１とアノード電極１７の間の電位差もＶ０である。チップ１１と引き出し電極１３の間の電位差をＶ１とする。接地電位に対する引き出し電極１３の電位は、Ｖ０−Ｖ１となる。引き出し電極１３とアノード電極１７の間の電位差もＶ０−Ｖ１となる。チップ１１と集束電極１５の間の電位差をＶ２とする。接地電位に対する集束電極１５の電位は、Ｖ０−Ｖ２となる。集束電極１５とアノード電極１７の間の電位差もＶ０−Ｖ２となる。即ち、チップ１１から集束電極１５までの電位分布は、図１に示した本発明の電子銃の場合と同様である。
【００３３】
しかしながら、集束電極１５とアノード電極１７との間の電位分布は、図１に示した本発明の電子銃の場合と異なる。
【００３４】
図２に示したように、第２から第５の碍子２１Ｂ〜２１Ｅの各々に、抵抗４４から４７が、それぞれ並列に接続されている。また、第３の高圧電源４３に直列に、４つの抵抗４４〜４７が接続されている。第３の高圧電源４３を流れる電流をＩとする。第３の高圧電源４３を流れる電流値は、電子ビームの電流値に等しいものとする。集束電極１５と第１の中間電極１９Ａの間の電位差はＩ×Ｒ１、第１の中間電極１９Ａと第２の中間電極１９Ｂの間の電位差はＩ×Ｒ２、第２の中間電極１９Ｂと第３の中間電極１９Ｃの間の電位差はＩ×Ｒ３、第３の中間電極１９Ｃとアノード電極１７の間の電位差はＩ×Ｒ４、となる。
【００３５】
４つの抵抗４４〜４７の抵抗値を同一とすることにより、集束電極１５とアノード電極１７の間の電位差Ｖ０−Ｖ２を４等分することができる。この場合、集束電極１５、第１の中間電極１９Ａ、第２の中間電極１９Ｂ、第３の中間電極１９Ｃ、及び、アノード電極１７の電位は、それぞれ、（Ｖ０−Ｖ２）、3/4（Ｖ０−Ｖ２）、1/2（Ｖ０−Ｖ２）、1/4（Ｖ０−Ｖ２）、０（接地電位）となる。従って、集束電極１５とアノード電極１７の間の電圧分布は、折れ線状となるが、滑らかに分布する。
【００３６】
尚、アノード電極１７に衝突した電子は、一部が反射電子（または二次電子）として中間電極内に戻ってくる。しかしながら、図２の例では、中間電極１９Ａ〜１９Ｃは、互いに重なり合う形状を有する。従って、反射電子が、中間電極を越えて碍子に到達することはない。もし、反射電子が、碍子に到達すると、そこで残留し蓄積する。このような電子は、集束電極１５とアノード電極１７の間の電圧分布に影響を与える。しかしながら、図２に示すように、中間電極１９Ａ〜１９Ｃを、互いに重なり合うように配置することによって、反射電子が、碍子に到達することが防止される。
【００３７】
図１の本発明による電子銃の第１の例と図２の電子銃の比較例を比較する。図１の電子銃では、加速管を半導電体とすることにより、集束電極１５とアノード電極１７の間の電位分布を滑らかにすることができる。一方、図２の電子銃では、加速管に絶縁性の碍子を用いるが、中間電極を用いることにより、集束電極１５とアノード電極１７の間の電位分布を滑らかにする。従って、図１の電子銃では、図２の電子銃で必要な中間電極、抵抗器を削減または全廃することができる。そのため、本発明の電子銃では、部品点数が少なくなるので製造原価が低減できる。また、本発明の電子銃では、構造が単純になるので製造、調整が容易になる。本発明の電子銃では、特に、集束電極１５及びアノード電極１７と中間電極を同一軸線上に配置するための装置及び保持するための装置の単純化が可能となり、又は、不要となる。また、本発明による電子銃の全長は、比較例の全長より短くすることができる。そのため、本発明の電子銃では、洗浄が容易となる。そのため、本発明の電子銃では、真空ポンプによる真空引きのコンダクタンスが向上する。以上の二つの理由から、本発明の電子銃では、加速管内部の真空度を向上させることができる。また本発明の電子銃は、全長を短くすることができるため、温度変動や外部磁場変動など環境変動に対しても性能が変化しにくくなる。
【００３８】
図４を参照して本発明による電子銃の第２の例を説明する。本例の電子銃は、チップ１１、引き出し電極１３、集束電極１５、アノード電極１７、円筒状の碍子２２、及び、円筒状の加速管２３を有する。チップ１１、引き出し電極１３、集束電極１５、及び、アノード電極１７の形状は、図１に示した第１の例の場合と同様であってよい。
【００３９】
本例の加速管２３は、図１に示した第１の例で用いられている加速管と同一構造且つ同一材料によって構成されてよいが、長さが異なる。本例では、加速管は、引き出し電極１３からアノード電極１７まで延びている。碍子２２は、引き出し電極１３から集束電極１５まで延びている。碍子２２は、加速管２３の内側に配置されている。
【００４０】
引き出し電極１３には、第１の電極端子１３ａが接続されている。集束電極１５には、第２の電極端子１５ａが接続されている。アノード電極１７には、第３の電極１７ａが接続されている。第１の電極端子１３ａは、引き出し電極１３から碍子２１及び加速管２３の端（図４にて上端）まで延びている。その先端は、加速管２３の円筒外面より外方に突出している。第２の電極端子１５ａは、集束電極１５から碍子２１の端（図４にて下端）まで延びている。その先端は、碍子２１の円筒外面まで延びているが、それより外方に突出していない。第３の電極端子１７ａは、引き出し電極１３から加速管２３の端（図４にて下端）まで延びている。その先端は、加速管２３の円筒外面より外方に突出している。
【００４１】
本例の電子銃では、チップ１１とアノード電極１７の間の電位差Ｖ０は、滑らかに分布する。即ち、チップ１１から集束電極１５までの電位分布は、滑らかに変化し、折れ線状にならない。
【００４２】
本例の電子銃では、図１に示した第１の例と比較して、碍子の部分だけ、電子銃の軸線方向の寸法を短くすることができる。そのため、チップ１１、引き出し電極１３、集束電極１５、及び、アノード電極１７を、容易に、電子銃の中心軸線に沿って、配置することができる。即ち、同軸性を得ること及びその維持が容易である。
【００４３】
また、電子銃の構造は、第１の例の場合より簡単化することができる。従って、本例の電子銃は、低価格化と高精度化を図ることができる。
【００４４】
図１及び図４では、本発明による電子銃の例を説明した。しかしながら、本発明は電子銃のような電子源装置に限定されるものではなく、イオンビームを生成するイオン源装置も含まれる。本発明によるイオン源装置は、基本的には、図１及び図４の電子銃と同様な構造を有する。イオン源装置の場合、陰イオンビームを生成する場合には、電子銃の場合と同様にアノード電極を用いるが、陽イオンビームを生成する場合には、アノード電極の代わりにカソード電極を用いる。
【００４５】
以上本発明の例を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者によって容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による電子銃の第１の例の構成を示す図である。
【図２】電子銃の比較例の構成を示す図である。
【図３】図１の本発明による電子銃の第１の例と図２の比較例の電圧分布の例を示す図である。
【図４】本発明による電子銃の第２の例の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１１…チップ、１３…引き出し電極、１５…集束電極、１７…アノード電極、１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ…中間電極、２１、２１Ａ〜２１Ｅ、２２…碍子、２３…加速管、１３ａ、１５ａ、１７ａ…電極端子
【図１】
2010015818.tif 000003
【図２】
2010015818.tif 000004
【図３】
2010015818.tif 000005
【図４】
2010015818.tif 000006