(57)【要約】【課題】第一の電極部材と金属部材の接合部のクラックや割れ等を抑制してそれらの接合を強固にし、また、両者の接合部に電界が集中するのを抑制して放電を有効に防止すること。【解決手段】断面が略四角形の略円環状とされ、内周面に全周に亘って周方向に溝７が形成され、溝７の一方の側面とそれに対向する一方の側面との間を貫通する切欠き１ａが略等間隔でｎ個（ｎは２以上の整数）形成された第一の電極部材１と、略棒状の中央部２ａ及び互いに反対方向に鉤状とされた両端部２ｂから成り、切欠き１ａ間の溝７の対向する側面の貫通孔１ｂに両端部２ｂが挿入されロウ付けされた金属部材２と、第一の電極部材１の内側に嵌入される略円筒形とされた第二の電極部材３とを具備し、金属部材２は、両端部２ｂの端面と第一の電極部材１の側面とそれらの間のロウ材４の表面とが略面一になっている。【選択図】　図１
2004031237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面形状が略四角形の略円環状とされ、内周面に全周にわたって周方向に溝が形成されているとともに該溝の一方の側面とそれに対向する一方の側面との間を貫通する切欠きが略等間隔でｎ個（ｎは２以上の整数）形成された第一の電極部材と、略棒状の中央部および該中央部から互いに反対方向に鉤状に延設された両端部から成り、前記切欠き間に位置する前記溝の対向する側面に所定距離ずらしてそれぞれ形成された、前記溝の側面とそれに対向する前記第一の電極部材の側面との間を貫通する貫通孔に前記両端部が挿入されロウ付けされた金属部材と、前記第一の電極部材の内側に嵌入される略円筒形とされているとともに外周面の周方向に並んで略等間隔でｎ個の突起が形成され、該ｎ個の突起を前記切欠きから前記溝にそれぞれ挿入して前記溝内を周方向に移動させ前記金属部材に当接させることにより位置決めされる第二の電極部材とを具備しており、前記金属部材は、前記両端部の端面と前記第一の電極部材の側面とそれらの間のロウ材の表面とが略面一になっていることを特徴とする加速管用電極。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子やイオン等の荷電粒子を多段的に加速する加速管用電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子顕微鏡には電子等の荷電粒子を加速するための加速管が使用されている。この加速管に設けられる加速管用電極の第一の電極部材を図２の正面図と図３の断面図に示し、また、加速管の基本構成を図４の断面図に示す。第一の電極部材と金属部材の中心軸方向からの断面図を図５に示す。図２、図３、図４、図５において、１は第一の電極部材、１ａは切欠き、１ｂは貫通孔、２は金属部材、２ａは金属部材２の中央部、２ｂは金属部材２の両端部、３は第二の電極部材、５は絶縁リング、６は凸部、７は溝、８は突起であり、主にこれらで加速管は構成されている。
【０００３】
加速管用電極は、図２〜図５に示すように、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金等の金属から成る略円環状とされ、内周面に全周にわたって周方向に溝７が形成されているとともにその溝７の一方の側壁を貫通する切欠き１ａが略等間隔でｎ個（ｎは２以上の整数）形成されている第一の電極部材１と、略棒状の中央部およびその中央部２ａから互いに反対方向に鉤状に延設された両端部２ｂから成り、第一の電極部材１の溝７の切欠き１ａ間の対向する側壁に所定距離ずらしてそれぞれ形成された貫通孔１ａに両端部２ｂを挿入され、溶接等によって取着されたステンレス等の金属材料から成る金属部材２と、第一の電極部材１の内側に嵌入される略円筒形とされているとともに外周面の周方向に並んで略等間隔でｎ個の突起８が形成され、そのｎ個の突起８を複数の切欠き１ａから溝７にそれぞれ挿入して溝７内を周方向に移動させ金属部材２に当接させることにより位置決めされるステンレスもしくはパーマロイ等の金属から成る第二の電極部材３とを具備している。
【０００４】
なお、第一の電極部材１は、アルミナセラミックス等の電気絶縁材料から成る絶縁リング５と、これらの中心軸が実質的に一致するようにして、かつ第一の電極部材１の間に絶縁リング５が挟まれるようにして銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）ろう等のろう材を介して取着されており、両端に位置する第一の電極部材１に溶接によりステンレス等の金属から成る取り付け用フランジ（図示せず）を取着させることによって、加速管が電子顕微鏡内等に配置されるようになっている。
【０００５】
上記の構成により、加速管は、各電極間に高電圧を印加するとともに内部空間に電子流を流すと、その電子は各電極により形成される電場によって大きく加速され、これによって加速管として機能する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような加速管用電極においては、第一の電極部材１と絶縁リング５とをＡｇ−Ｃｕろう等のろう材でろう付けする際に、第一の電極部材１と金属部材２の両端部２ｂとの溶接部（図５）に両者の熱膨張係数の差に起因する大きな応力が発生し、その応力によって第一の電極部材１における金属部材２の溶接部付近にクラックや割れ等が発生し、第一の電極部材１で第二の電極部材３を保持できなくなるという問題があった。また、金属部材２の両端部２ｂの端面が溶接によって凸部６（図５）となり、凸部６に電界が集中し、放電し易くなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、第一の電極部材と金属部材の接合部のクラックや割れ等を抑制し、第一の電極部材と金属部材の接合を強固にして信頼性の高いものとすることにある。
また、両者の溶接部の凸部で発生する電界の集中を抑制し、放電を有効に防止し、電子等の荷電粒子を所定の速度に確実かつ安定的に加速できるとともに、所定方向に確実かつ安定的にビームを発生できるものとすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の加速管用電極は、断面形状が略四角形の略円環状とされ、内周面に全周にわたって周方向に溝が形成されているとともに該溝の一方の側面とそれに対向する一方の側面との間を貫通する切欠きが略等間隔でｎ個（ｎは２以上の整数）形成された第一の電極部材と、略棒状の中央部および該中央部から互いに反対方向に鉤状に延設された両端部から成り、前記切欠き間に位置する前記溝の対向する側面に所定距離ずらしてそれぞれ形成された、前記溝の側面とそれに対向する前記第一の電極部材の側面との間を貫通する貫通孔に前記両端部が挿入されロウ付けされた金属部材と、前記第一の電極部材の内側に嵌入される略円筒形とされているとともに外周面の周方向に並んで略等間隔でｎ個の突起が形成され、該ｎ個の突起を前記切欠きから前記溝にそれぞれ挿入して前記溝内を周方向に移動させ前記金属部材に当接させることにより位置決めされる第二の電極部材とを具備しており、前記金属部材は、前記両端部の端面と前記第一の電極部材の側面とそれらの間のロウ材の表面とが略面一になっていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の加速管用電極は、金属部材が、両端部の端面と第一の電極部材の側面とそれらの間のロウ材の表面とが略面一になっていることから、第一の電極部材と金属部材との間に熱膨張係数差に起因する大きな応力が発生しても、これをろう材により緩和することができ、応力によって両者の接合部にクラックや割れ等が発生することが有効に抑えられる。従って、第一の電極部材と金属部材の接合を強固にして信頼性の高い加速管とすることができる。
【００１０】
また、両者をろう付けすることによって第一の電極部材の溝の側面の貫通孔と金属部材の両端部との隙間を埋めることができ、金属部材の両端部の端面と第一の電極部材の側面とそれらの間のロウ材の表面とが略面一になるため、第一の電極部材と金属部材の接合部に電界が集中しにくくなり、大きな放電に発展しにくい。そのため、電子等の荷電粒子を所定の速度に確実かつ安定的に加速できるとともに、所定方向に確実かつ安定的にビームを発生できるという作用効果を有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の加速管用電極について以下に詳細に説明する。加速管用電極の第一の電極部材と金属部材の接合部を第一の電極部材の中心軸方向からみた断面図を図１に示す。図２は第一の電極部材の正面図、図３は第一の電極部材の断面図、図４は加速管の基本構成を示す断面図である。これらの図において、１は第一の電極部材、１ａは切欠き、１ｂは貫通孔、２は金属部材、２ａは金属部材２の中央部、２ｂは金属部材２の両端部、３は第二の電極部材、４はロウ材、５は絶縁リング、７は溝、８は突起であり、主にこれらで加速管用電極は構成されている。
なお、図１〜図４において、図５と同じ部位には同じ符号を付している。
【００１２】
本発明の加速管用電極は、断面形状が略四角形の略円環状とされ、内周面に全周にわたって周方向に溝７が形成されているとともに溝７の一方の側面とそれに対向する一方の側面との間を貫通する切欠き１ａが略等間隔でｎ個（ｎは２以上の整数）形成された第一の電極部材１と、略棒状の中央部２ａおよび中央部２ａから互いに反対方向に鉤状に延設された両端部２ｂから成り、切欠き１ａ間に位置する溝７の対向する側面に所定距離ずらしてそれぞれ形成された、溝７の側面とそれに対向する第一の電極部材１の側面との間を貫通する貫通孔１ｂに両端部２ｂが挿入されロウ付けされた金属部材２と、第一の電極部材１の内側に嵌入される略円筒形とされているとともに外周面の周方向に並んで略等間隔でｎ個の突起が形成され、ｎ個の突起を切欠き１ａから溝７にそれぞれ挿入して溝７内を周方向に移動させ金属部材２に当接させることにより位置決めされる第二の電極部材３とを具備し、金属部材２は、両端部２ｂの端面と第一の電極部材１の側面とそれらの間のロウ材４の表面とが略面一になっている。
【００１３】
なお、図４に示すように第一の電極部材１は、アルミナセラミックス等の電気絶縁材料から成る絶縁リング５と、これらの中心軸が実質的に一致するようにして、かつ第一の電極部材１の間に絶縁リング５が挟まれるようにしてＡｇ−Ｃｕろう等のろう材を介して取着されており、両端に位置する第一の電極部材１に溶接によりステンレス等の金属から成る取り付け用フランジ（図示せず）を取着させることによって加速管が電子顕微鏡内等に配置されるようになっている。この絶縁リング５は、各加速管用電極の電気的絶縁をとる作用をなす。
【００１４】
また、第一の電極部材１は、それぞれに高電圧が印加されることにより、その内部空間に電子を加速するための電場を形成するものであり、真空容器とされているか真空装置内に設けられる。この第一の電極部材１は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成り、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等のインゴット（塊）を圧延加工法や打ち抜き加工法等の従来周知の金属加工法により所定の円環状に加工することによって製作される。
【００１５】
第一の電極部材１は、断面形状が略四角形の略円環状とされ、内周面に全周にわたって周方向に溝７が形成されているとともにその溝７の一方の側面とそれに対向する一方の側面との間を貫通する切欠き１ａが略等間隔でｎ個（ｎは２以上の整数）形成されており、溝７の一方の側面を貫通する切欠き１ａは、第二の電極部材３の外周面の周方向に並んで略等間隔でｎ個形成された突起８を、切欠き１ａから溝７にそれぞれ挿入して溝７内を周方向に移動させるようになっている。
【００１６】
切欠き１ａの個数は５以下がよく、５個を超えると、第二の電極部材３を各切欠き１ａの位置に同時に合わせてのはめ込むことがし難くなる。
【００１７】
なお、第一の電極部材１は断面形状が略四角形の略円環状であるが、円板状の中央部に円形の貫通孔が形成された形状のものであり、その環部の断面形状が略四角形である。
【００１８】
そして、溝７の切欠き１ａ間に位置する溝７の対向する側面に所定距離ずらしてそれぞれ形成された、溝７の側面とそれに対向する第一の電極部材１の側面との間を貫通する貫通孔１ｂに、金属部材２の両端部２ｂが挿入されＡｇ−Ｃｕろう等のろう材４を介して接合される。この場合、両者の隙間がろう材４によって埋まるようになっている。
【００１９】
第一の電極部材１と金属部材２をＡｇ−Ｃｕろう等のろう材４でろう付けすることによって、ろう付け時の両者の熱膨張係数差によって生じる応力を吸収緩和することができる。また、両者の隙間をろう材４によって埋めることができるので、従来の溶接による接合より強固に接合できる。
【００２０】
金属部材２は、略棒状の中央部２ａおよびその中央部２ａから互いに反対方向に鉤状に延設された両端部２ｂから成り、その両端部２ｂに第二の電極部材３の外周面の周方向に並んで略等間隔で形成されたｎ個の突起８が当接し固定されることによって、第二の電極部材３の位置が決められる。また金属部材２は、第二の電極部材３の外周面の突起８が当接して固定される際のショックを吸収するために、ばね用ステンレス鋼（ＪＩＳ　Ｇ　４３１４）等から成る。
【００２１】
金属部材２は、その両端部２ｂが第一の電極部材１の溝７の貫通孔１ｂに挿入されろう材４を介して接合されているが、金属部材２の両端部２ｂの端面とその端面の周囲の余分なろう材４を旋盤等を用いた機械加工で研削、研磨等することによって、両端部２ｂの端面と第一の電極部材１の側面とが略面一になるように仕上げられている。これにより、金属部材２の両端部２ｂの端面およびロウ材４の表面が突出しないため、両者の接合部に電界が集中しにくくなり、大きな放電に発展しにくいため、電子等の荷電粒子を所定の速度に確実かつ安定的に加速できるとともに、所定方向に確実かつ安定的にビームを発生できる。
【００２２】
また金属部材２は、断面の直径が０．７ｍｍ程度の棒状（円柱状）で長さが１６ｍｍ程度のものであり、両端部２ｂの長さは全体の３０％程度である。従って、溝７の対向する側面に形成された２つの貫通孔１ｂ間の距離は、１１．２ｍｍ程度となる。また、図１のように、金属部材２の中央部２ａの略半分は溝７の周方向に対して端部２ｂ側へ若干傾斜しており（１５〜２５°程度）、この傾斜部と溝７内面とで突起８を挟むようにして固定し、第二の電極部材３を位置決めする。
【００２３】
第二の電極部材３は、その内部空間の軸方向に電子等を加速させるものであり、加速管の外部の高電圧発生回路で発生した交流磁場によって電子線が偏向されにくくするようになっている。つまり、交流磁場による偏向を防止するために、磁場シールドに効果のあるパーマロイ（ＪＩＳ　Ｃ　２３５１）等の金属材から成る。
【００２４】
かくして、本発明の加速管用電極によれば、第一の電極部材１と金属部材２との接合部の隙間を埋めてろう付けすることによって、両者の熱膨張係数差に起因による応力を吸収緩和し、両者を強固に接合できる。また、金属部材２の両端部２ｂの端面とその端面の周囲のろう材４を第一の電極部材１の側面に略面一になるようにしているため、第一の電極部材１と金属部材２との接合部に電界が集中しにくくなり、大きな放電に発展しにくくなる。従って、各加速管用電極に所定の高電圧を印加して加速管内部に所定の電場を形成し、加速管の内部空間に電子流を発生させる際に、電子流は電場によって所定方向、所定速度に安定的に加速される。
【００２５】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行うことは何ら差し支えない。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の加速管用電極は、断面形状が略四角形の略円環状とされ、内周面に全周にわたって周方向に溝が形成されているとともに溝の一方の側面とそれに対向する一方の側面との間を貫通する切欠きが略等間隔でｎ個（ｎは２以上の整数）形成された第一の電極部材と、略棒状の中央部および中央部から互いに反対方向に鉤状に延設された両端部から成り、切欠き間に位置する溝の対向する側面に所定距離ずらしてそれぞれ形成された、溝の側面とそれに対向する第一の電極部材の側面との間を貫通する貫通孔に両端部が挿入されロウ付けされた金属部材と、第一の電極部材の内側に嵌入される略円筒形とされているとともに外周面の周方向に並んで略等間隔でｎ個の突起が形成され、ｎ個の突起を切欠きから溝にそれぞれ挿入して溝内を周方向に移動させ金属部材に当接させることにより位置決めされる第二の電極部材とを具備し、金属部材は、両端部の端面と第一の電極部材の側面とそれらの間のロウ材の表面とが略面一になっていることにより、第一の電極部材と金属部材との間に熱膨張係数差に起因する大きな応力が発生しても、これをろう材により緩和することができ、応力によって両者の接合部にクラックや割れ等が発生することが有効に抑えられる。従って、第一の電極部材と金属部材の接合を強固にして信頼性の高い加速管とすることができる。
【００２７】
また、両者をろう付けすることによって第一の電極部材の溝の側面の貫通孔と金属部材の両端部との隙間を埋めることができ、金属部材の両端部の端面と第一の電極部材の側面とそれらの間のロウ材の表面とが略面一になるため、第一の電極部材と金属部材の接合部に電界が集中しにくくなり、大きな放電に発展しにくい。そのため、電子等の荷電粒子を所定の速度に確実かつ安定的に加速できるとともに、所定方向に確実かつ安定的にビームを発生できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加速管用電極について実施の形態の例を示し、第一の電極部材と金属部材との接合構造を示す断面図である。
【図２】本発明の加速管用電極における第一の電極部材の正面図である。
【図３】図２の第一の電極部材の断面図である。
【図４】加速管の基本構成を示す断面図である。
【図５】従来の加速管用電極における第一の電極部材と金属部材との接続構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１：第一の電極部材
１ａ：切り欠き
２：金属部材
３：第二の電極部材
４：ろう材
７：溝
８：突起
【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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