(57)【要約】【課題】  電界で壊れやすい陰極を使用し、かつ高電界を加えて電子流を希望する速度まで加速する方法及び装置を開発すること。【解決手段】    本発明は、電界により壊れやすい陰極を設置した、低電界電子放射部と、高電界を加えて電子流を高速度に加速する高電界電子流加速部とを、９０度から１８０度の位置関係に設置し、いくつかの電磁石を使用して、低電界電子放射部と高電界電子流加速部との間を、曲線的に連結することにより、高電界電子流加速部の電界の影響を、陰極の設置された低電界電子放射部に及ぼさないようにし、壊れやすい陰極を長時間の使用に耐えられる構造にした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を低電圧で多数発生させることが可能な陰極と円形の孔を有する第１陽極とからなる、低電界放射型電子銃に、１Vから１ｋVの低電界を加えて、発生させた電子流を、電磁石の磁界により、９０度から１８０度の間の角度に曲げ、電子流が曲がり終わった位置に、円形の孔を有する第２陽極を設け、前記第２陽極から、１０ｃｍから１００ｃｍ離れた位置に、同じく円形の孔を有する第３陽極を設け、第１陽極と第２陽極間の電圧差を、１０Vから１ｋVに設定し、第２陽極と第３陽極間の電圧差を、希望する電子の運動速度が得られる電圧に設定することを特徴とする、前記第１陽極と陰極間に直接高電界を加えないことにより、陰極が破壊されることを防止し、かつ電子を高速に加速する方法。
【請求項２】
請求項１に記載した方法に基づくことを特徴とする、高真空筐体に組み込んだ電子加速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高効率電界電子放射が可能な陰極であるが、高電界を加えると、破壊されやすい性質を有する陰極を使用して、高密度の電子流を高電界で高速に加速する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電界放射型陰極は、これまでランタンボライドの単結晶などの、電界電子放射特性の比較的優れた材料が使用されていた。さらに電界電子放射特性の優れた、カーボンナノチューブが、近年陰極材の候補にあげられている。しかし、カーボンナノチューブは、高電界を加えると破壊しやすく、耐久性がないのが欠点であった。
【０００３】
この改善策として、本発明では、電子流発生部の陰極と第１陽極との間の電界を低く抑えることにより、壊れやすい陰極を長時間使用可能とし、かつ後段に設置した高電界電子加速部の電界の影響が、陰極に及ばないように、電子流発生部と後段の高電界電子加速部を、９０度から１８０度曲がった位置関係に設置し、電子流発生部と高電界電子加速部との間に、いくつかの電磁石を曲線的に配置し、電子流を曲げる。
【特許文献１】特開２００３−１００２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、電界で壊れやすい陰極を使用し、かつ高電界を加えて電子流を高速度に加速することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、壊れやすい陰極を設置した、低電界電子放射部と、高電界を加えて電子流を高速に加速する高電界電子流加速部とを、９０度から１８０度の位置関係に設置し、いくつかの電磁石を使用してそれらの間を、曲線的に連結することにより、高電界電子流加速部の電界の影響を、陰極の設置された低電界電子放射部に及ぼさないようにする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の電子流加速器は、低電界電子放射部と、高電界電子流加速部とを、９０度から１８０度曲げた位置に設置することにより、高電界電子流加速部の電界の影響を有効に防止でき、壊れやすい陰極を長時間使用できるようにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
低電界放射型電子銃は、電子を低電圧で多数発生させることが可能な陰極と円形の孔を有する第１陽極とからなる。前記陰極と前記第１陽極との間に、１Vから１ｋVの低電界を加える。発生させた電子流を、電磁石の磁界により、９０度から１８０度の間の角度に曲げる。電子流が曲がり終わった位置に、円形の孔を有する第２陽極を設ける。前記第２陽極から１０ｃｍから１００ｃｍ離れた位置に、同じく円形の孔を有する第３陽極を設ける。第１陽極と第２陽極間の電圧差を、１０Vから１ｋVに設定し、第２陽極と第３陽極間の電圧差を、希望する電子の運動速度が得られる電圧に設定する。以上のような構造と条件を設定することで、壊れやすい陰極の長時間使用と、電子流を高速度に加速することとの両者を実現した。
【実施例１】
【０００８】
図１は、本発明装置の実施例１の模式図である。陰極は、Ｐｔの基板上の、２０ｍｍの円形部分に、３ｎｍから１０ｎｍ径で長さ０．１μｍから１μｍの多層カーボンナノチューブを、１０６本／ｍｍ２の密度で作成したものを使用した。第１陽極は、２２ｍｍの孔を有するＣｕ合金製とした。第１陽極の後ろ５ｃｍの位置に、電子流収束用の第１四極電磁石を設けた。前記第１四極電磁石から５ｃｍ離して、長さ７ｃｍの、鉛直方向に磁力線が生じる第１、第２、第３、第４、第５、及び、第６二極偏向電磁石を、半径２０ｃｍとなるように、３２度相対的に傾けて、６個設置した。前記第６二極偏向電磁石の後ろ、４ｃｍの位置に、電子流収束用の第２四極電磁石を設けた。前記第２四極電磁石の後ろ、４ｃｍの位置に、１０ｍｍの円形の孔を有する、Ｃｕ合金製の第２陽極を設置した。前記第２陽極の後ろ、２０ｃｍの位置に同じく１０ｍｍの円形の孔を有する、Ｃｕ合金製の第３陽極を設置した。陰極と第１陽極間の静電界は、１Ｖから１ｋＶとした。第１陽極と第２陽極間の電界は、１０Ｖから１ｋＶとした。第２陽極と第３陽極間の電界は、１ｋＶから４００ｋＶとした。以上のような構造と条件で、４００ｋｅＶまで電子を加速可能な、小型電子流加速器を作製した。
【実施例２】
【０００９】
図２は、本発明装置の実施例２の模式図である。陰極及び第１陽極は、実施例１と等しい構造のものを使用した。第１陽極の後ろ５ｃｍの位置に、電子流の収束用の第１四極電磁石を設けた。前記第１四極電磁石から５ｃｍ離して、長さ７ｃｍの、鉛直方向に磁力線が生じる第１、第２、第３、第４、第５、及び、第６二極偏向電磁石を、半径３０ｃｍとなるように、３３．３度相対的に傾けて、６個設置した。第２及び第３二極偏向電磁石の間と、第４及び第５二極偏向電磁石の間に、電子流収束用の第３及び第４四極電磁石をそれぞれ設けた。前記第６二極偏向電磁石の後ろ、４ｃｍの位置に、電子流収束用の第２四極電磁石を設けた。前記第２四極電磁石の後ろ、４ｃｍの位置に、１０ｍｍの円形の孔を有する、Ｃｕ合金製の第２陽極を設置した。前記第２陽極の後ろ、２５ｃｍの位置に同じく１０ｍｍの円形の孔を有する、Ｃｕ合金製の第３陽極を設置した。陰極と第１陽極間の静電界は、１Ｖから１ｋＶとした。第１陽極と第２陽極間の電界は、１０Ｖから１ｋＶとした。第２陽極と第３陽極間の電界は、１ｋＶから６００ｋＶとした。以上のような構造と条件で、６００ｋｅＶまで電子を加速可能な、小型電子流加速器を作製した。
【産業上の利用可能性】
【００１０】
本特許は、壊れやすい陰極から発生させた電子流を、希望する速度まで加速する方法及び装置に関するものである。得られた高速電子流をＡｌ薄膜に衝突させることにより、サブミリ波又はミリ波の電磁波を発生させて、医療用に使用することが可能となる。
【００１１】
本特許は、壊れやすい陰極から発生させた電子流を、希望する速度まで加速する方法及び装置に関するものである。実施例１及び２に記載した装置を用いて、高速度の電子流を生成し、この電子流を、各種電磁石から構成される、円形電子流導管に導き、この電子流導管の一部に設けたベンド、ウイグラ、又は、アンジュレータから、サブミリ波又はミリ波の電磁波、遠赤外線、赤外線、可視光線、紫外線、遠紫外線、又は、Ｘ線を発生させて、各種の物理的又は化学的測定装置として使用する、又は、ミクロン又はナノメートルサイズの微細組織を電子素子に作りこむための、リソグラフィ用光源として使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１の模式図。
【図２】実施例２の模式図。
【符号の説明】
【００１３】
１    陰極
１１  第１陽極
１２  第２陽極
１３  第３陽極
２１  第１四極電磁石
２２  第２四極電磁石
２３  第３四極電磁石
２４  第４四極電磁石
３１  第１二極偏向電磁石
３２  第２二極偏向電磁石
３３  第３二極偏向電磁石
３４  第４二極偏向電磁石
３５  第５二極偏向電磁石
３６  第６二極偏向電磁石
【図１】
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【図２】
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