(57)【要約】【課題】イオン源・電子銃装置の軸調整装置に使用されているベローズを廃し該装置の真空部分の容積を縮小し且つ全長を短縮し、且つ調整を容易にする。【解決手段】イオン源・電子銃装置の調整装置にベローズを廃し可撓板を外筒のフランジ部とイオン・電子発生室基底部に気密に固定して大気と外筒内の真空を仕切り、その外側にネジによる軸調整装置を設ける。なお軸調整装置は前記可撓板の作動範囲を弾性変形の範囲に制限する機能も有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を真空としたイオン源・電子銃の外筒の一端側より該イオン源・電子銃の外筒の長手方向の中心軸に沿ってイオン発生室・電子発生室、アノード、収束コイル、偏向コイル等の各々の長手方向の中心軸を一致させて配置したイオン源装置・電子銃装置において、前記イオン発生室・電子発生室側の外筒の端部と該イオン発生室・電子発生室の基底部との間を可撓板で前記真空と大気圧とを仕切り且つ該可撓板の位置を規制する機構を設けたことを特徴とするイオン源・電子銃の軸調整装置。
【請求項２】
可撓板が金属薄板であることを特徴とする請求項１記載のイオン源・電子銃の軸調整装置。
【請求項３】
可撓板に同心円状の凹凸の襞を設けたことを特徴とする請求項１及び請求項２に記載のイオン源・電子銃の軸調整装置。
【請求項４】
可撓板の位置を規制する機構がイオン源・電子銃の軸調整装置であることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のイオン源・電子銃の軸調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン源・電子銃の軸調整装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
イオンビーム・電子ビームを微細に絞ったものは、素材の微細加工又は微細領域の分析に利用されている。これらイオン発生装置・電子発生装置としてのイオン源・電子銃は微細領域を精度よく走査できる。この目的のためにイオン源・電子銃は一般に幾何学的に精度の高いレンズ要素系の軸とビーム源の軸を合わせる微細調整機構を具備している。
【０００３】
図３は従来のイオン源・電子銃のビーム源側要部の正面断面図である。
図において３０はイオン源・電子銃の軸調整装置（イオン源・電子銃の軸調整装置は、イオン源の軸調整装置又は電子銃の軸調整装置を意味しているが、以下イオン源・電子銃の軸調整装置３０を電子銃の軸調整装置３０と略称する。）である。３１は外筒である。該外筒３１はその内部を高度の真空を保ち且つ構成部品を保護する容器でもある。３２は図において外筒３１の右端に設けたフランジである。該フランジ３２には少なくとも３本のガイドピン４３を植設するネジ孔３３を該フランジ３２と同心円周上に等間隔に螺設してある。前記ガイドピン４３には全長に亘ってネジを設けている。４４はガイドピン４３をネジ孔３３に固定するロックナットである。
【０００４】
３４はイオン発生室・電子発生室（以下イオン発生室・電子発生室３４を電子発生室３４と略称する。）である。３６はフィラメントである。該フィラメント３６は、通電されることによりイオン・電子（以下イオン・電子を電子と略称する。）を発生する。該フィラメント３６は支持体３７の一端に固定支持されている。該支持体３７の他端は、導線３８により図示しない電源に連結されている。３９は絶縁体である。該絶縁体３９は前記支持体３７を支持し、且つ２本の支持体３７間の電気的絶縁を司る。３５は電子発生室３４の基底部である。該電子発生室基底部３５は、前記絶縁体３８を収容し固定している。４０はイオン放射孔・電子放射孔である。該イオン放射孔・電子放射孔４０（以下電子放射孔４０と略称する。）は前記フィラメントで発生するイオン・電子の放射を司る。
【０００５】
４８は固定フランジである。該固定フランジ４８はその中央部に電子発生室３４をその基底部３５で固定している。該固定フランジ４８の外周部には前記電子発生室３４の中心軸を中心とする同心円上且つ前記ガイドピン用ネジ孔３３に対向する位置にガイドピン挿通孔４７を設けている。該ガイドピン挿通孔４７は前記固定フランジ４８をガイドピン４３に対して斜めに固定し得るように該ガイドピン径に対して十分余裕を持った径としている。該ガイドピン挿通孔４７にガイドピン４３を挿通後固定フランジ４８はその両側を位置調整ナット４５，４６により所定調整範囲で任意の位置に固定が可能である。
【０００６】
４９はベローズである。該ベローズ４９は外筒３１の内径とほぼ同じ内径を有し、外周側に向かって凹凸の襞を有する。図において該ベローズ４９の左端は外筒３１の右端に長手方向の中心軸を一致させて気密に接続している。その右端は前記固定フランジ４８にその中心軸を前記電子発生室３４の中心軸に一致させて気密に固定している。
【０００７】
上記電子発生室３４、固定フランジ４８、ガイドピン４３、ロックナット４４、位置調整ナット４５，４６、ベローズ４９で上記電子発生室３４の電子放射孔４０の向及び位置を調整する軸調整装置３０を構成している。
４１はビーム引き出し電極である。該ビーム引き出し電極４１は、その中心軸を外筒３１の長手方向の中心軸に沿って配置している。図において更にその左側には図示しない収束コイル及び偏向コイルがそれぞれの長手方向の中心軸を前記ビーム引き出し電極の中心軸に一致させて配置してある。４２は加速ビーム軌跡である。該加速ビーム軌跡４２は電子発生室３４のフィラメント３６の加熱により発生する。電子が電子放出孔４０より加速されて射出され、ビーム引き出し電極４１の作用により細孔５２よりビーム引き出し電極に入り、外筒の中心軸に沿って直進する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
而して、電子発生室３４で発生する電子の加速ビーム軌跡４２は本来外筒３１の中心線に沿って直進するように設計されているが、諸条件により前記中心線より逸れることがある。電子の加速ビーム軌跡の修正には前記イオン・電子射出孔の向き及び位置のを軸調整装置３０により行う。
【０００９】
調整操作を説明すると、先ず電子射出孔４０を図３において下側に移動させたい時には上のガイドピン４３の位置調整ナット４５を右に回し次いで位置調整ナット４６を右に回し固定する。これにより固定フランジの上側の位置調整ナットが下側の位置よりも左に進むするため固定フランジ４８が左側に倒れる。
従ってこれに固定されている電子発生室３４の先端の電子射出孔の位置が下向きに調整される。これと同様にして他のガイドピン４３の位置調整ナット４６，４５を回転させて微調整を行うことが出来る。位置調整後は位置調整ナット４６，４５を締め上げて確実にロックしておく。
【００１０】
なおベローズ４９は固定フランジ４８の変位に追従して外筒内の真空を維持する機能を持つ。しかし、該ベローズ４９はそれ自体で外部の大気圧を支えて内部の真空との差圧に耐える必要がある。ベローズ４９のリング状の襞はこの荷重に耐え支えるに十分な剛性を保持させる必要性から板厚が決まる。他方板圧が厚いことは前記調整に必要な動きに対して求められる柔軟性とは相反する特性でり、調整に必要な動き代をこのベローズで確保するためには自ずとその長さを確保する必要があり、長いベローズを使用することは、必然的に真空部分の容積を増し且つ本装置の全長を長くするという問題がある。
【００１１】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的は、可動部分をベローズに替えて可撓板として真空圧を張力で受け且つ該可撓板の動きを規制して異常な応力の発生を防止して長い寿命を確保しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の手段は請求項１に該当し内部を真空とした外筒の一端側より該外筒の長手方向の中心軸に沿ってイオン・電子発生室、アノード、収束コイル、偏向コイル等の長手方向の軸を一致させて配置したイオン源・電子銃装置において、前記イオン源・電子銃側の外筒の端部で前記イオン源・電子銃との間を可撓板で前記真空と大気圧とを仕切り且つ大気側で該板状の弾性体の位置を規制するするようにしている。
【００１３】
本発明の第１の手段によれば、外部の大気圧と内部の真空との差圧による圧縮荷重に耐える剛性と調整機構の動きに追随する柔軟性とを必要としたベローズに代えて可撓板とし且つ可撓板の中央部の位置を規制することにより、該可撓板は外部の大気圧と内部の真空との差圧を張力で受け且つ位置規制機構により該可撓板の弾性でカバーできる範囲で使用される。従って極めて薄く且つ径の比較的小さい可撓板を使用することが出来るという効果がある。
【００１４】
更にこれによりベローズを設けるために必要としたベローズの追加容積が不要となり電子銃の長さを短縮することが出来るという効果がある。更に軸調整装置がコンパクトに出来且つ部品点数を削減することが出来る。
【００１５】
本発明の第２の手段は、請求項２に該当し可撓板として金属薄板を使用するようにしている。本発明の第２の手段によれば高い引っ張り荷重で使用することが出来、極めて薄い可撓板を使用できる。このため弾性変形範囲を大きくとれるので、外筒に対する電子発生室の変位の許容範囲が大きくとれる。よって比較的小さい可撓板とすることが出来る。これにより外筒と電子発生室基底との間を閉じる該可撓板の設計を容易にし、且つ電子銃全体の長さを短く設計することが出来るという効果を奏する。
【００１６】
本発明の第３の手段は請求項３に該当し、可撓板に同心円状の凹凸の襞を設けるようにしている。
本発明の第３の手段によれば本発明の第２の手段による効果を保持しつつ軸調整装置を該可撓板の該板の面方向へ移動させる調整が可能となる。
【００１７】
本発明の第４の手段は請求項４に該当し、請求項１、請求項２の効果に加えて可撓板の位置を規制する機構が電子銃の軸調整装置を兼ねるようにしている。
本発明の第４の手段によれば可撓板の位置規制機構を電子銃の軸調整装置が兼ねるので直接的且つ合理的で無駄がないという効果を奏する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態例について図面を参照して説明する。図１は本発明になる電子銃の軸調整装置の第１例を示す。図において従来技術と同一の部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【００１９】
図において１は本発明になる電子銃の軸調整装置である。２はフランジである。該フランジ２は外筒３１の径よりも径が一段大きく拡大している。３は側端部である。該側端部３はフランジ２の側面をなし、前記外筒３の内径部に半径方向に広がる面をなしている。５は固定フランジである。該固定フランジ５にはその外周部近く且つ該フランジ５の外周と同心円周上に等間隔に少なくとも３個の引っ張りボルトネジ孔６が貫通して螺設してある。又、該固定フランジ５には電子発生室基底部３５がその中央部に固定されている。
【００２０】
７はベースフランジである。該ベースフランジ７は外筒３１のフランジ２の拡径された外周部４に該ベースフランジ７の内周部８が嵌合する。該ベースフランジ７には前記固定フランジ５の外周部に螺設された引っ張りボルト用ネジ孔６に対向する位置に引っ張りボルト挿通孔９が設けてある。該引張りボルト挿通孔９は前記固定フランジ５がベースフランジ７に対して傾斜して固定される場合、引張りボルトが該引っ張りボルト挿通孔９に斜めになることを許容するようにボルトの径に対して十分大きい径であるが、該引張りボルトの頭は通過しないような孔となっている。又該ベースフランジ７にはその中心より前記引張りボルト挿通孔９の中心を結ぶ線上に該引張りボルト挿通孔９より等距離の位置に押しボルトネジ孔１０が螺設されている。
【００２１】
１１は引張りボルトである。該引張りボルト１１は前記ベースフランジ７の引張りボルト挿通孔９から固定フランジ５の引張りボルトネジ孔６に螺合している。１２は押しボルトである。該押しボルト１２は前記ベースフランジ７の押しボルトネジ孔１０に螺合して固定フランジ５にその先端を当接させている。
１３は可撓板である、該可撓板１３は、その内径部を電子発生室基底部３５に、外周部を前記外筒３１のフランジ２の側端部３に夫々気密に固定してある。
【００２２】
次に、このように構成された電子銃の軸調整装置１の動作について説明する。図１は電子発生室３４を下方向に傾斜させた例である。このように傾斜させる手順は、先ず上側の引張りボルト１１を左回転させて緩める。次に下側の押しボルト１２を左に１回転させて手前に戻し次に下の引張りボルト１１を前記固定フランジ５が前記下側の押しボルト１２に当たるまで右回転させる。次に上側の押しボルト１２を１回転右に回転させた後、上側の引張りボルト１１を右に回転させて前記上の押しボルト１２が固定フランジ５に当たり止まるまで回転させる。
【００２３】
次に下の押しボルト１２を上の押しボルトの進み量と同じになるように戻し、その後下の引張りボルト１１を右回転させて固定フランジ５の該部を引き寄せ、下の押しボルト１２に当て固定する。この際左右のボルトは必要に応じて微調する。即ち傾斜させたい方向のネジのみを操作し且つその操作量は一方が引き出す方向であれば反対側へは等量だけ送り込むように操作する。
【００２４】
上記の如く本発明の電子銃の軸調整装置１においては調整ネジを使用する全長が短く簡潔な構造であると同時にネジの回転操作が容易であるから正確な調整が楽に行える。なお本軸調整装置１は固定フランジ５が引張りボルト１１及び押しネジ１２でベースフランジ７に固定されているために可撓板１３の弾性範囲内の変形で作動するように規制が可能である。換言すれば本可撓板１３は極めて薄い板であるが、長時間の作動に耐えることが出来る。
【００２５】
本発明の実施の形態の第２例の電子銃の軸調整装置を図２に示す。
図２において従来例で説明した部分と共通の部分には同じ符号を付して説明を省略する。図において１５は電子銃の軸調整装置の他の例である。図において１６はフランジである。該フランジ１６はその内端部に第一の側端部１７及び第２の側端部１８を備えている。該フランジ１６の外周部には少なくとも３箇所の押しネジ孔１９が等間隔に螺設している。２１は固定フランジである。該固定フランジ２１はその外周部をフランジ１６の中に収容され、第２の側端部１８にその外周の側面を当接させて位置決めされている。２０は押しネジである。該押しネジ２０はフランジ１６に螺設された押しネジ孔１９に外側から螺合され固定フランジ２１の外周にその先端を当接している。２２は可撓板である。該可撓板２２は同心円状の襞２３を持っている。
【００２６】
該可撓板２２は、フランジ１６の第１の側端部１７に収容され、その外周部はフランジ１６の第１の側端部１７の外周に気密に固定されており、可撓板２２の襞２３は該フランジ１６の第１の側端部１７に支えられている。又可撓板２２の内周部は発生室基底部３５に気密に固定されて外筒３１の内側の真空と外側の大気を仕切っている。
【００２７】
次に、このように構成された電子銃の軸調整装置１５の動作について説明する。
電子銃の外筒３１の内部は高度の真空であるから可撓板２２は内側に向かう力を受ける。この力は、該可撓板２２の外周側ではフランジ２の第１の側端部１７の外周で受ける。該可撓板２２の襞２３は第１の側端部１７に支えられている。又該可撓板２２の中心側は、発生室基底部３５を介して固定フランジ２１に伝えられ、該固定フランジ２１の外周に当接するフランジ１６の第２の側端部１８に支持されている。
【００２８】
次に、フランジ１６の外周面にの押しネジ孔１９に螺合して固定フランジ２１の外周を支持する少なくとも３本の押しネジ１９を一方でねじ込み、反対側で緩めることにより固定フランジ２１を介して電子発生室３４を前記外筒３１の長手方向の中心軸に対して直角方向に移動させて加速ビーム軌跡４２の放射方向を調節することが出来る。この調節方法により極めて精度の高い調節が可能である。なおこの調節に伴い可撓板２２の電子発生室基底部３５はその中心位置より偏心するがこの偏心は前記可撓板２２の襞２３により吸収される。
【００２９】
本軸調整装置について２つの実施例について説明したが本実施例に限定されるものではなく発明の要旨の範囲内で変更が自由であることは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の電子銃の軸調整装置は、
請求項１による効果は外部の大気圧と内部の真空との差圧に耐える剛性と調整のための動きに求められる柔軟性の必要性から生じる大きな容積と電子銃本体の長さの増加を削減することが出来る。
【００３１】
請求項２による効果は、極めて薄い可撓板が使用出来るので、弾性変形範囲を大きく取れるので、設計を容易にする。
請求項３による効果は、請求項２の効果を保持しつつ加速ビームの軌跡に直角方向の調整が可能となるこの調整法は高精度の調整を可能とする。
請求項４による効果は軸調整装置がコンパクトになり部品点数を削減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示すイオン源・電子銃の軸調整装置を示す正面断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の第２例のイオン源・電子銃の軸調整装置を示す正面断面図である。
【図３】従来のイオン源・電子銃の軸調整装置を示す正面断面図である。
【符号の説明】
１、１５、３０  軸調整装置
２、１６、３２  フランジ
３  側端部
４  外周部
５、２１、４８  発生室基底固定フランジ
６  引張りボルトネジ孔
７  ベースフランジ
８  内周部
９  引張りボルト孔
１０、１９  押しネジ孔
１１  引張りボルト
１２  押しボルト
１３、２２  可撓板
１７  第１の側端部
１８  第２の側端部
２０  押しネジ
２３  襞
３１  外筒
３３  ガイドピン用ネジ
３４  イオン・電子発生室
３５  イオン・電子発生室基底部
３６  フィラメント
３７  支持体
３８  導線
３９  絶縁体
４０  イオン・電子放射孔
４１  ビーム引き出し電極
４２  加速ビーム軌跡
４３  ガイドピン
４４  ロックナット
４５、４６  位置調整ナット
４７  ガイドピン挿通孔
４９  ベローズ
５２  細孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004327410.tif 000005