(57)【要約】【課題】漏れ磁束の影響の排除。【解決手段】加熱用絶縁トランス１０は、一次コイルに交流電源が接続され、二次コイルに電子銃のカソードが接続され、交流電源から供給される電気エネルギーで、カソードを加熱して、発熱電子を放出させるために用いられる。絶縁トランス１０は、第１および第２絶縁トランス１０ａ，１０ｂからなる同一構成の一対から構成されている。絶縁トランス１０ａ，１０ｂは、電子ビームの出射方向軸Ｏを中心として、軸対象に配置され、各トランス１０ａ，１０ｂの一次コイルは、常時逆位相の電流が流れるように接続され、二次コイルは、同位相に直列接続される。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次コイルに交流電源が接続され、二次コイルに直流の高電位が付与されている電子銃カソードが接続され、前記交流電源から供給される電気エネルギーで前記電子銃カソードを加熱する電子銃カソードの加熱用絶縁トランスにおいて、
前記絶縁トランスは、少なくとも同一構成の一対から構成され、
前記絶縁トランスのそれぞれに発生する漏れ磁束が、相互に打消されるように、各絶縁トランスの前記一次コイルおよび二次コイル同士をそれぞれ接続することを特徴とする電子銃カソードの加熱用絶縁トランス。
【請求項２】
前記絶縁トランスは、中心に配置された芯線と、絶縁層を介して前記芯線の外周に設けられたシース線とを備えた同軸ケーブルから構成され、
前記同軸ケーブルをＵ字型に湾曲して、前記シース線を前記一次コイルとし、前記芯線を前記二次コイルとすることを特徴とする請求項１記載の電子銃カソードの加熱用絶縁トランス。
【請求項３】
前記絶縁トランスは、前記電子銃から出射される電子ビーム軸を中心として、軸対称位置に対向配置し、
前記一次コイル同士が逆位相になるように接続するとともに、前記二次コイル同士が同位相になるように接続することを特徴とする請求項２記載の電子銃カソードの加熱用絶縁トランス。
【請求項４】
前記絶縁トランスは、上下方向に積層配置され、
前記一次コイル同士が逆位相になるように接続するとともに、前記二次コイル同士が同位相になるように接続することを特徴とする請求項２記載の電子銃カソードの加熱用絶縁トランス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子銃カソードの加熱用絶縁トランスに関し、特に、電子ビームの出射方向の偏向，揺動などの偏位を防止する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
加速した電子ビームを利用して微細加工を行う電子ビーム式の露光装置や、電子ビーム式の電子顕微鏡などでは、電子銃から出射した電子ビームを加速して、ターゲットに照射させるための、真空雰囲気下に設置される電子銃カラムを備えている。
【０００３】
このような電子カラムに用いられる電子銃では、電子を放出させるためにカソードを加熱する必要がある。図６は、この種の電子銃において、電子を放出させるためのカソード加熱装置の一例を示している。
【０００４】
同図において、電子銃１は、カソード２と、その前方に配置されたウエネルト３（引出し電極）および加速電極４とを備えている。カソード２には、絶縁トランス５の二次コイルが接続されており、この絶縁トランス５の一次コイルには、交流電源６が接続されており、カソード２を交流電源６で加熱するようになっている。
【０００５】
ウエネルト３には、直流の高圧電源７からの高圧電位が加えられていて、カソード２から発生した熱電子をビーム化して、加速電極４側に向けて出射させる。しかしながら、このような構造の従来のカソード加熱装置の、特に、絶縁トランス５には、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、図６に示した従来のカソード加熱装置では、加熱用絶縁トランス５は、例えば、中心に配置された芯線と、絶縁層を介して前記芯線の外周に設けられたシース線とを備え同軸ケーブルが用いられ、このような構造の同軸ケーブルをＵ字型に湾曲させて、カソード２の近傍に配置していた。
【０００７】
ところが、このような構造の絶縁トランス５は、漏れ磁束が発生し、トランス５の周辺に漏れ磁場が形成される。この場合、特に、トランス５がカソード２の近傍に配置されているので、カソード２から出射した直後の、低エネルギーの電子ビームにこのような漏れ磁場が加わり、電子ビームに偏向，揺動などの悪影響を与え、電子ビームの照射位置の精度が低下するなどの問題があった。
【０００８】
このような問題に対して、絶縁トランス５からの漏れ磁場をなくすために、例えば、絶縁トランス自体をパーマロイのような高透磁率の材料で磁気シールドして、遮蔽することが考えられるが、このような手段では、対策のためのコストがかかりすぎる。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、漏れ磁束の影響を排除することにより、電子ビームの指向精度の低下を安価に防止することができる電子銃の加熱用絶縁トランスを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、一次コイルに交流電源が接続され、二次コイルに直流の高電位が付与されている電子銃カソードが接続され、前記交流電源から供給される電気エネルギーで前記電子銃カソードを加熱する電子銃カソードの加熱用絶縁トランスにおいて、前記絶縁トランスは、少なくとも同一構成の一対から構成され、前記絶縁トランスのそれぞれに発生する漏れ磁束が、相互に打消されるように、各絶縁トランスの前記一次コイルおよび二次コイル同士をそれぞれ接続するようにした。
【００１１】
このように構成した電子銃カソードの加熱用絶縁トランスによれば、絶縁トランスは、少なくとも同一構成の一対から構成され、絶縁トランスのそれぞれに発生する漏れ磁束が、相互に打消されるように、各絶縁トランスの一次コイルおよび二次コイル同士をそれぞれ接続するので、絶縁トランスを介してカソードを交流源で加熱する際に、漏れ磁束によって、電子銃のカソードから出射した電子ビームの偏向，揺動がなくなり、電子ビームの指向精度の低下を回避することができる。
【００１２】
この場合、絶縁トランスが電子銃カソードの近傍に設置されていても、電子ビームは、低エネルギー状態の初期に、その指向性に影響を及ぼす漏れ磁場の作用がなくなり、指向性を高精度に維持することができる。
【００１３】
前記絶縁トランスは、中心に配置された芯線と、絶縁層を介して前記芯線の外周に設けられたシース線とを備えた同軸ケーブルから構成され、前記同軸ケーブルをＵ字型に湾曲して、前記シース線を前記一次コイルとし、前記芯線を前記二次コイルとすることができる。
【００１４】
前記絶縁トランスは、前記電子銃から出射される電子ビーム軸を中心として、軸対称位置に対向配置し、前記一次コイル同士が逆位相になるように接続するとともに、前記二次コイル同士が同位相になるように接続することができる。
【００１５】
前記絶縁トランスは、上下方向に積層配置され、前記一次コイル同士が逆位相になるように接続するとともに、前記二次コイル同士が同位相になるように接続することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１から図３は、本発明にかかる電子銃カソードの加熱用絶縁トランスの第１実施例を示している。
【００１７】
同図に示した加熱用絶縁トランス１０は、図３に電気系統の回路図を示すように、前述した従来の絶縁トランスと同様に、一次コイルに交流電源１２が接続され、二次コイルに電子銃１４のカソード１６が接続され、交流電源１２から供給される電気エネルギーで、カソード１６を加熱して、発熱電子を放出させるために用いられる。
【００１８】
本実施例の加熱用絶縁トランス１０は、第１および第２絶縁トランス１０ａ，１０ｂからなる同一構成の一対から構成されている。各絶縁トランス１０ａ，１０ｂは、中心に配置された芯線１００ａ，１００ｂと、絶縁層１０１ａ，１０１ｂを介在させて、芯線１００ａ，１００ｂの外周に被覆形成された網目金属からなるシース線１０２ａ，１０２ｂと、シース線１０２ａ，１０２ｂの外周に被覆形成された外装被覆層１０３ａ，１０３ｂとを備えた同軸ケーブルから構成されている。
【００１９】
このような構成の同軸ケーブルは、外周に複数の相互インダクタンス可変用のリングコア１０４ａ，１０４ｂを挿入して、Ｕ字型に湾曲形成されて、加熱用トランス１０とされ、シース線１０２ａ，１０２ｂが絶縁トランス１０の一次コイルとして用いられ、芯線１００ａ，１００ｂが同様にトランス１０の二次コイルとして用いられる。
【００２０】
このような構成の絶縁トランス１０ａ，１０ｂは、電子銃１４から出射した電子ビームを加速して、ターゲットに照射させるための電子銃カラムが内蔵された容器１８の上端に設置されている。
【００２１】
この設置状態の詳細を図１および図２に示している。同図において、容器１８内に内蔵された電子銃１４から出射される電子ビームは、容器１８の中心軸上を上方から下方に向けて鉛直方向を指向して加速される。
【００２２】
本実施例の場合、この電子ビームの軸Ｏを中心として、第１および第２絶縁トランス１０ａ，１０ｂを軸対称位置に対向配置し、一次コイル同士が逆位相になるように接続するとともに、二次コイル同士が同位相になるように接続する。
【００２３】
このときの電気的な接続状態を図３に示している。本実施例の場合、第１絶縁トランス１０ａのシース線１０２ａ（一次コイル）の一端側には、交流電源１２が接続され、同シース線１０２ａ（一次コイル）の他端側がアースされている。
【００２４】
第２絶縁トランス１０ｂのシース線１０２ｂ（一次コイル）の一端側は、アースされ、同シース線１０２ｂ（一次コイル）の他端側に交流電源１２が接続されている。
【００２５】
一方、第１および第２絶縁トランス１０ａ，１０ｂの芯線１００ａ，１００ｂ（二次コイル）は、直列接続されている。このように接続された第１および第２絶縁トランス１０ａ，１０ｂを、各トランス１０ａ，１０ｂのＵ字形開口部分が対向するようにして、かつ、電子ビームの軸Ｏを中心として軸対称に設置すると、各絶縁トランス１０ａ，１０ｂに交流電源１２から交流を供給すると、第１および第２絶縁トランス１０ａ，１０ｂの一次コイルには、常時逆位相で電流が流れる。
【００２６】
一対の絶縁トランス１０ａ，１０ｂの一次コイル（シース線１０２ａ，１０２ｂ）をこのような接続形態にすると、以下の作用効果が得られる。すなわち、この種のトランスにおいては、漏れ磁束は、外周側に配置されている一次コイルからその殆どが発生する。
【００２７】
ところが、トランスの外周側に配置されている一次コイル（シース線１０２ａ，１０ｂｂ）には、常時逆位相で電流が流れるので、一方のトランス１０ａから発生した漏れ磁束は、他方のトランス１０ｂで発生する漏れ磁束と相殺されて、消滅し、その結果、漏れ磁束に伴う磁場の形成がなくなることになる。
【００２８】
一方、二次コイルは、芯線１００ａ，１００ｂが直接接続されていて、同位相となっており、その結果、２倍の電圧が出力される。このような絶縁トランス１０ａ，１０ｂの出力側（二次コイル側）は、本実施例の場合、図３に示すように、整流器２０を介して、電子銃１４のカソード１６が接続されている。
【００２９】
なお、本実施例の場合、二次コイルの接続点は、ブリッジ整流器２０の整流後における直流出力の中点に接続されていて、この電位は、仮想カソード電位として使用される。また、カソード１６の前方に設置される加速電極２２には、高圧直流電源２４が接続されている。
【００３０】
さて、以上のように構成された加熱用絶縁トランス１０では、電子銃１４により電子ビームを出射させる際には、交流電源１２が一次コイルに加えられ、このときの電気エネルギーを整流器２０で整流した後にカソード１６に印加して、加熱され、カソード１６から熱電子が放出されて、電子ビームが形成される。
【００３１】
このとき、本実施例の電子銃カソードの加熱用絶縁トランスによれば、絶縁トランス１０は、同一構成の一対１０ａ，１０ｂから構成され、絶縁トランス１０ａ，１０ｂのそれぞれに発生する漏れ磁束が、相互に打消すように、各絶縁トランス１０ａ，１０ｂの一次コイルおよび二次コイル同士をそれぞれ接続するので、絶縁トランス１０ａ，１０ｂを介してカソード１６を交流電源１２で加熱する際に、漏れ磁束によって、電子銃１４のカソード１６から出射した電子ビームの偏向，揺動がなくなり、電子ビームの指向精度の低下を回避することができる。
【００３２】
この場合、絶縁トランス１０ａ，１０ｂが電子銃カソード１６の近傍に設置されていると、低エネルギー状態の電子ビームは、小さい磁場の乱れでも、大きく偏向，揺動して、初期状態で指向性に乱れが発生する恐れがあるが、本実施例のように漏れ磁束を消滅させると、電子ビームの指向性を高精度に維持することができる。
【００３３】
また、このような作用効果は、一対の同一構成の同軸ケーブルで構成した絶縁トランス１０ａ，１０ｂの一次コイルを逆位相になるように接続することだけで得られ、構成が簡単で、しかも、高価な透磁率部材を必要としないので、経済的な面においても非常に有利になる。
【００３４】
なお、上記第１実施例では、同一構成の一対の絶縁トランス１０ａ，１０ｂを、電子ビームの軸Ｏを中心として、軸対称に配置した場合を例示したが、本発明の実施は、この構成に限ることはなく、例えば、４個の絶縁トランスを９０°間隔に配置しても同様な効果が得られる。
【００３５】
図４および図５は、本発明にかかる電子銃カソードの加熱用絶縁トランスの第２実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【００３６】
同図に示した絶縁トランス１０は、上記実施例と同様に、同一構成の一対の第１および第２絶縁トランス１０ａ，１０ｂを備えている。
【００３７】
各絶縁トランス１０ａ，１０ｂは、上記第１実施例と同様に、同軸ケーブルから構成され、Ｕ字型に湾曲形成されている。本実施例の場合、絶縁トランス１０ａ，１０ｂは、上下方向に積層配置されている。
【００３８】
また、第１および第２絶縁トランス１０ａ，１０ｂは、上記実施例と同様に、一次コイル（シース線）同士が逆位相になるように接続されるとともに、二次コイル（芯線）同士が同位相になるように接続される。
【００３９】
このように構成した加熱用絶縁トランスにおいても、絶縁トランス１０ａ，１０ｂのそれぞれに発生する漏れ磁束が、相互に打消されるので、上記実施例と同等の作用効果が得られるが、この際に、本実施例の場合には、絶縁トランス１０ａ，１０ｂが、上下方向に積層配置されていて、隣接しているので、漏れ磁束を直接的に相殺することができる。
【００４０】
なお、上記実施例では、一対の絶縁トランス１０ａ，１０ｂの二次コイルは、同位相で直列接続する場合を例示したが、本発明の実施は、これに限定されることはなく、例えば、二次コイルも一次コイルと同様に逆位相に接続しても良い。
【００４１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかる電子銃カソードの加熱用絶縁トランスによれば、漏れ磁束の影響を排除することにより、電子ビームの指向精度の低下を安価に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる電子銃カソードの加熱用絶縁トランスの第１実施例を示す設置状態の上面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１に示した第１実施例の電気系統の接続図である。
【図４】本発明にかかる電子銃カソードの加熱用絶縁トランスの第２実施例を示す設置状態の上面図である。
【図５】図４の側面図である。
【図６】電子銃カソードの加熱用絶縁トランスの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０　　　　加熱用絶縁トランス
１０ａ　　　第１絶縁トランス
１０ｂ　　　第２絶縁トランス
１２　　　　交流電源
１４　　　　電子銃
１６　　　　カソード
１８　　　　容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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