(57)【要約】【課題】Ｘ線管などで用いられるフィラメントを用いた電子発生装置ではフィラメントを熱し熱電子を放出させているが、これは白熱電球と同様、電力効率が非常に悪く、且つ寿命が短いという欠点があるため、これを解決する。【解決手段】フィラメントを用いた電子発生装置の代替として、集積回路技術等を用い、導体または半導体から成る多数の微細な針を導体または半導体の板の上に多数形成し、この針を持つ板と相対する電極間に高電圧を与えることで、針先端に極度に高い電界を生成し、熱電子放出機構に頼らずに電界電子放出機構を用いて電子を多数発生させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体または半導体から成る基板上に置かれた鉛直方向に伸びた１平方センチメートルあたり１００本以上の針状の導体または半導体を具備し、その針状導体または半導体の間に固体絶縁物を有することを特徴とする電子放出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のものであって、針状の導体または半導体と外部の間に電圧をかけることが可能な電子放出装置。
【請求項３】
請求項２に記載のものであって、針状の導体または半導体の電圧を制御できることを特徴とする電子放出装置。
【請求項４】
請求項１に記載のものであって、針状の導体または半導体が持つ仕事関数より小さな仕事関数を持つ物質を針表面に追加搭載した電子放出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、主にＸ線発生装置やブラウン管等で電子発生に用いられる部品である、電子銃に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  Ｘ線発生装置などでは、フィラメントを加熱し、熱電子発生機構を用いて電子を発生させている。
発生した熱電子を高電界で加速し、ターゲット金属等に衝突させることでＸ線が発生する。旧型テレビに用いられていたブラウン管も同様に電子を発生させている。このように、一般に電子線の発生には現在ではフィラメントを加熱する方式が一般的である。【０００３】  しかし、フィラメントは白熱電球と同様、加熱のために比較的早く劣化し、故障が起こりやすく、電力効率も悪い。一般に１万時間程度で故障し、交換が必要となる。Ｘ線エネルギーにもよるが、軟Ｘ線発生装置においてはその消費電力の半分程度がフィラメントにおける無駄な熱となる。このため、産業用軟Ｘ線発生装置には小型化、省電力化が求められている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】斉藤芳男著  ＫＥＫ  ＯＨＯテキスト  高周波放電と表面  ｐ７−９  １９９０年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  解決しようとする課題は、従来のフィラメント型電子生成装置に特有な問題である、フィラメント切れによる故障率が高い事、及び電力効率が非常に悪い事である。【０００６】  さらに、従来のフィラメント型電子生成装置には不可能であった、電子発生スポット形状の自由な設定、及び高速スイッチングを可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  集積回路製造行程において、配線用金属を多数積層させる際に、配線の替わりにとして金属もしくは半導体の針を多数形成し（図１、図２を参照）、これに電界を与えることで１０ＭＶ／ｍ以上の非常に高い電界強度を発生させ、非特許文献１で示される電界電子放出現象を起こすことにより、熱電子放出機構に頼らずに電子放出を引き起こす。
【発明の効果】
【０００８】  産業用Ｘ線管の信頼性と電力効率を大幅に改善し、小型且つ高速なスイッチング特性を持たせ、スポット形状を自由に変化させることが可能なＸ線管を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明で形成する電子発生装置の使用方法を示した説明図
【図２】本発明で形成する電子発生装置の構造を拡大して示した説明図
【発明を実施するための形態】
【００１０】  以下、図１および図２を用いて説明する。
【００１１】  本発明で形成する電子発生装置は、１に置かれるものであるであり、集積回路と同等の製造方法により作成可能なものである。
【００１２】  １上には無数の針状導体または半導体が形成されており、１の一部である２部分を拡大し、針の形状を示したものが図２である。
【００１３】  通常の集積回路においては配線に用いられる複数ある金属層を、配線に用いる代わりに可能な限り小さな、１平方マイクロメートル以下の島状構造１１にし、これらの層間をビア１２により電気的に接続することで最終的に針状に近い長さ約６マイクロメートルの針ないしタワー状金属構造物１３を形成する。
【００１４】  １４及び１５に示されるように、集積回路製造技術は出来る限り微細構造を作れるものを選択し、針先端の直径を可能な限り小さくすることで、電気力線を集中させるようにする。
【００１５】  これらの針は集積回路における半導体基盤もしくは何らかの導体または半導体からなる基板１０の上に配置される。
【００１６】  針の突端１１上部は剥き出しにし、針の数は多ければ多い程良く、概ね１平方センチメートルあたり数百から数万本を形成する。
【００１７】  この針が多数配置された集積回路を、金属基盤３に固定し、電気的に接続し、これに相対する反対側に金属板４を配置する。
【００１８】  上部金属板４に正極を接続し、集積回路１に負極が接続されるように配線６により高電圧源５を接続し、高電圧を与える。
【００１９】  与える電位差は４と１の距離が１ｃｍあたり概ね１０ｋＶであり、これにより、下方向に１ＭＶ／ｍの強度を持つ電界７を形成する。
【００２０】  針が無ければこれは通常の並行平板コンデンサであるが、針があるために、針の先端においては数十ＭＶ／ｍ以上の非常に高い電界が形成され、非特許文献１に示されるように、トンネル現象による電界電子放出現象が起こり、電子が多数放射される。
【００２１】  放出された電子は即座に電界により加速され、上方向の電子ビーム８となる。
【００２２】  高圧電源５と配線６を除く全ての装置は真空容器９内部に配置する。
【００２３】  これをＸ線管に応用する際には反対側に置かれた金属板をターゲットとみなすことで、電子をＸ線に変換することが可能である。
【００２４】  多数ある針を格子状にグループわけし、給電を制御することにより、電子ビーム形状を変化させ、且つ、高速にオン・オフすることが可能である。
【００２５】  針状導体または半導体の先端、即ち電界強度が最も高い部分に、仕事関数がより小さな、金属等の物質を塗布または蒸着する事により、電子放出をより効率的に行うことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】  フィラメントを有しないため、フィラメント切れがない、長寿命性且つ熱を発生しない電子発生装置を可能とする。【００２７】  小型且つ低消費電力な軟Ｘ線装置を可能とし、これまで不可能だった小さな物体の非破壊検査やＣＴ撮影を可能とする。
【符号の説明】
【００２８】  １    針状導体または半導体を持った導体または半導体の板
２    図２において拡大表示される部分
３    金属基盤
４    反対側金属板
５    高電圧源
６    給電ライン
７    形成される電界の方向
８    発生した電子の流れ
９    真空ハウジング
１０    針状導体または半導体を持った導体が乗る板部分
１１    金属島
１２    金属ビア
１３    針状導体または半導体の高さは概ね６マイクロメートル
１４    形成される電気力線
１５    電気力線集中部
【図１】
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【図２】
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