(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線放出構造体と電子放出構造体とが互いに対向し、前記Ｘ線放出構造体と前記電子放出構造体との間に真空内部間隙が存在するように配置された少なくとも１つのスペーサで隔てられた、前記Ｘ線放出構造体と前記電子放出構造体とを備えるＸ線発生装置であって、
前記Ｘ線放出構造体は、Ｘ線ターゲットである陽極を含み、
前記電子放出構造体は、少なくとも１つのアクティブゾーンを有し、各アクティブゾーンは、
（ａ）陰極と、
（ｂ）アレイ状に配置された複数のエミッタティップを含む、ゲーテッドコーン型電子源と、
（ｃ）前記ゲーテッドコーン型電子源と前記陰極との間に位置する抵抗層と、
（ｄ）複数のゲートホールを含み、前記複数のゲートホールのうち少なくとも１つの位置は前記複数のエミッタティップのうち少なくとも１つの位置に対応しているゲート電極と、を有する複数のアクティブエリアを含み、
前記複数のエミッタティップは、前記Ｘ線放出構造体に向けて電子ビームを放出するように構成され、
前記アクティブゾーンは、少なくとも１つの集束構造で囲まれており、
前記複数のアクティブエリアは、正方形の格子パターンで前記アクティブゾーン内に配置され、
前記複数のアクティブエリアのうちの１つまたは複数のサブセットを、独立に駆動することが可能であり、
前記ゲート電極は、ゲート配線リードを介して電圧源に接続され、前記ゲート電極がすべての側において前記ゲート配線リードに接続されるように前記ゲート配線リードの割れ目に配置されており、
前記ゲート配線リードは、前記ゲート電極よりも厚い、
Ｘ線発生装置。
【請求項２】
前記複数のアクティブエリアのうちの１つまたは複数の制御された駆動により、前記アクティブゾーンの全放出電流を調整することが可能である、請求項１に記載のＸ線発生装置。
【請求項３】
前記複数のアクティブエリアの前記サブセットは、同心状の領域として編成され、これにより、前記同心状の領域のうち１つまたは複数の制御された駆動によって前記電子ビームの初期幅を調整することが可能である、請求項１に記載のＸ線発生装置。
【請求項４】
前記ゲートホールの直径は、２００ナノメートル未満である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＸ線発生装置。
【請求項５】
前記抵抗層は、ＳｉＣＮを含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＸ線発生装置。
【請求項６】
前記抵抗層は、前記陰極との界面に配置された第１のバリア副層を含む、請求項５に記載のＸ線発生装置。
【請求項７】
前記抵抗層は、前記ゲーテッドコーン型電子源との界面に配置された第２のバリア副層を含む、請求項５又は６に記載のＸ線発生装置。
【請求項８】
前記第１及び第２のバリア副層はそれぞれ、４０％未満のシリコン原子パーセントを有するＳｉＣＮまたはＳｉＣを含む、請求項７に記載のＸ線発生装置。
【請求項９】
前記第１及び第２のバリア副層はそれぞれ、アモルファスカーボンを含む、請求項７に記載のＸ線発生装置。
【請求項１０】
前記複数のエミッタティップの各々の位置、対応する前記ゲートホール、前記陰極、および前記抵抗層は、前記電子放出構造体の平面に沿ってオーバラップしている、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のＸ線発生装置。
【請求項１１】
前記内部間隙は、前記電子放出構造体と前記Ｘ線放出構造体との間に遮るもののない空間を提供する、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のＸ線発生装置。
【請求項１２】
前記陽極は、モリブデン、ロジウム、タングステンからなる群からの１つまたは複数のものを含む、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のＸ線発生装置。
【請求項１３】
前記電子放出構造体は、シリコン系の基板をさらに含む、請求項１乃至１２のいずれか１つに記載のＸ線発生装置。
【請求項１４】
前記ゲート電極、前記陰極、前記抵抗層、前記ゲーテッドコーン型電子源からなる群から選択された少なくとも一項の部材は、前記基板と一体である、請求項１３に記載のＸ線発生装置。
【請求項１５】
Ｘ線放出構造体と電子放出構造体とが互いに対向し、前記Ｘ線放出構造体と前記電子放出構造体との間に真空内部間隙が存在するように配置された少なくとも１つのスペーサで隔てられた、前記Ｘ線放出構造体と前記電子放出構造体とを備えるＸ線発生装置であって、
前記Ｘ線放出構造体は、Ｘ線ターゲットである陽極を含み、
前記電子放出構造体は、少なくとも１つのアクティブゾーンを有し、各アクティブゾーンは、
（ａ）陰極と、
（ｂ）アレイ状に配置された複数のエミッタティップを含む、ゲーテッドコーン型電子源と、
（ｃ）前記ゲーテッドコーン型電子源と前記陰極との間に位置する抵抗層と、
（ｄ）複数のゲートホールを含み、前記複数のゲートホールのうち少なくとも１つの位置は前記複数のエミッタティップのうち少なくとも１つの位置に対応しているゲート電極と、を有する少なくとも１つのアクティブエリアを含み、
前記複数のエミッタティップは、前記Ｘ線放出構造体に向けて電子ビームを放出するように構成され、
前記ゲート電極は、前記ゲート電極よりも厚いゲート配線リードを介して電圧源に接続され、前記ゲート電極がすべての側において前記ゲート配線リードに接続されるように前記ゲート配線リードの割れ目に配置されている、
Ｘ線発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１２年３月１６日に出願された米国仮特許出願第６１／６１１，９９０号、および２０１２年１２月３１日に出願された米国仮特許出願第６１／７４７，４５５号の優先権ならびに利益を主張するものであり、これらの内容および開示は、その全体が参照により組み込まれる。
【０００２】
本明細書で開示する実施形態は、電界放出型電子源ならびにそれを備える装置に関し、特に、撮像装置およびＸ線発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
映像管およびＸ線撮像装置で用いる熱陰極線管電子源を電界放出型電子源で置き換えることにより小型化および薄型化された、（平面型）撮像装置に対する関心が高まりつつある。電界放出型電子源を用いた撮像装置の例は、例えば特許文献１に提示されているような可視光撮像装置、および例えば特許文献２に提示されているようなＸ線撮像装置である。
【０００４】
例えば特許文献３に提示されているものなど、熱陰極電子源を用いた映像管、ならびに電界放出型電子源を備えた上記の従来技術による撮像装置では、一般に、例えば小さな開口の配列を有する格子状、網目状、または篩状の構造の薄材などのグリッド電極が、陽極と陰極との間に配置されて用いられてきた。このグリッド電極は、制御グリッドまたはトリミング電極と呼ばれることもある。グリッド電極は、通常、熱陰極または電界放出型電子源からの電子を加速して、電子ビームを投射するためのものである。グリッド電極は、また、電子源から垂直に進む電子ビームのみを通過させて、角度成分を持つ電子ビームを遮断することにより、電子ビームの照準性を向上させることもできる。
【０００５】
ここで、図１を参照すると、これは、特許文献１に提示されているような、電界放出型電子源１５とグリッド電極２０とを有する、一般的な従来技術による撮像装置を示している。（電界放出型電子源１５を含む）電子放出構造体と（フェースプレート３を含む）電子受容構造体との間に配置されたグリッド電極２０は、電界放出型電子源１５からの電子ビームを、加速して、電子受容構造体上の所定のターゲット領域に誘導する。
【０００６】
グリッド電極を有する撮像装置は、電子源から放出される電子ビームの利用効率が低下するという欠点がある。例として、例えば特許文献３で例示されているようなグリッド電極を使用すると、開口領域を通過することができない電子は、グリッドに吸収されて、信号電流を供給することなく失われる。一方、（電子ビームの利用効率を高めるために）グリッド電極開口の大きさを広げると、角度（すなわち、非垂直）成分を持つ電子が通過して、所定のターゲット位置の外の光導電体に当たるという別の問題が生じる。このようにして、電子ビームが隣接画素に当たって、ターゲット画素とは異なる画素で読み出しが生じることがあり、これにより、画像品質（例えば、分解能）が低下する。また、グリッド電極の物理的強度は、グリッド開口の開口度が大きくなるにつれて、低下する。従って、開口度の大きいグリッドの組付けおよび保守は難しい。少なくともこれらの理由から、グリッド電極に起因する電子ビームの利用効率の低下を、グリッド電極を改良することで緩和できる可能性は、制限される。
【０００７】
さらに、グリッド電極は、ビデオ撮像、ＣＴスキャン、または蛍光透視などの照射の際にシステムが動く必要がある適用においては、マイクロフォニックノイズの発生源になり得る。電子ビームとグリッドとの相互作用によって、電子ビームのエネルギーの広がりが生じ得ることで、システム特性が変化する。
【０００８】
最後に、グリッド電極の存在によって、グリッド開口の開口度に関わりなく、組付け問題が生じる。この組付け問題は、グリッド電極を狭い隙間に正確に組付けなければならない平面パネル型撮像装置のような大型かつ薄型の撮像装置では、深刻となり、欠陥品の増加および生産コストの増加につながる。
【０００９】
以下の開示は、電界放出型電子源を用いる従来の撮像装置に関連した上記問題に対処するものである。
【００１０】
また、電界放出型電子源によるＸ線発生装置に対する関心が高まりつつある。ところが、そのような装置が所望の機能パラメータを持つことを可能にすることは難しい。そのような装置についての、特にそのような装置の電子放出要素についての、これまでの試みは、例えば、電子源が十分な流束密度の電子ビームを放出できない、電子ビームを所望の焦点サイズに集束させることができない、電子源（ひいては装置自体）が短寿命で安定性および均一性に劣るなど、様々な理由で不十分であった。
【００１１】
以下の開示は、電界放出型電子源によるＸ線発生装置に関連した上記問題に対処するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−０４８７４３号公報
【特許文献２】特開２００９−２７２２８９号公報
【特許文献３】特開２００７−０２９５０７号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本開示の第１の態様において、本明細書で記載する実施形態により、電子受容構造体と電子放出構造体との間に内部間隙が存在するように配置された少なくとも１つのスペーサで隔てられた電子受容構造体と電子放出構造体とを備える撮像装置を提供する。前記電子受容構造体は、フェースプレートと、陽極と、内向き光導電体と、を含むことができる。前記電子放出構造体は、（ａ）バックプレートと、（ｂ）基板と、（ｃ）陰極と、（ｄ）アレイ状に配置された複数の電界放出型電子源であって、前記光導電体に向けて電子ビームを放出するように構成された電界放出型電子源と、（ｅ）ゲート電極と、含むことができる。前記内部間隙によって、電子放出構造体と電子受容構造体との間に遮るもののない空間を提供することができる。
【００１４】
本開示の一部の実施形態では、撮像装置は、グリッド電極を備えていない。
【００１５】
本開示の一部の実施形態では、電子放出構造体は、さらに、アレイ状に配置された複数の第１の集束構造を含むことができ、前記第１の集束構造の各々は、第１の集束電極を有する。
【００１６】
本開示の一部の実施形態では、第１の集束構造は、前記電界放出型電子源のうちのサブセットを含む単位セルを取り囲むことができ、前記単位セルは画素を画定している。
【００１７】
本開示の一部の実施形態では、電子放出構造体は、さらに、アレイ状に配置された複数の第２の集束構造を含むことができ、前記第２の集束構造の各々は、第２の集束電極を有する。
【００１８】
本開示の一部の実施形態では、光導電体は、アモルファスセレンを含む。
【００１９】
本開示の一部の実施形態では、電界放出型電子源は、スピント型電子源である。
【００２０】
本開示の一部の実施形態では、撮像装置は、電界放出型電子源と陰極との間に位置する抵抗層を備える。
【００２１】
本開示の一部の実施形態では、電界放出型電子源は、信号線を介して駆動回路に電気的に接続されており、第１の集束電極が前記信号線を取り囲んでいる。
【００２２】
本開示の一部の実施形態では、基板は、シリコン系のものである。
【００２３】
本開示の一部の実施形態では、陰極、抵抗層、信号線、電界放出型電子源、ゲート電極、第１の集束構造、第１の集束電極、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択された少なくとも１つの部材が、基板と一体である。
【００２４】
本開示の一部の実施形態では、画素は、１００マイクロメートル×１００マイクロメートル以下の画素ピッチを有する。
【００２５】
本開示の一部の実施形態では、電界放出型電子源のアレイと陽極との距離は、５０マイクロメートルから４００マイクロメートルの間である。
【００２６】
本開示の一部の実施形態では、電界放出型電子源のアレイと陽極との距離は、前記画素ピッチの０．５から４．０倍である。
【００２７】
本開示の第２の態様において、本明細書で記載する実施形態により、Ｘ線放出構造体と電子放出構造体とが互いに対向し、電子受容構造体と電子放出構造体との間に真空内部間隙が存在するように配置された少なくとも１つのスペーサで隔てられた、Ｘ線放出構造体と電子放出構造体とを備えるＸ線発生装置を提供し、前記Ｘ線放出構造体は、Ｘ線ターゲットである陽極を含み、また、前記電子放出構造体は、少なくとも１つのアクティブソーンを有し、各アクティブゾーンは、陰極と、アレイ状に配置された複数のエミッタティップを含むゲーテッドコーン型電子源と、ゲーテッドコーン型電子源と陰極との間に位置する抵抗層と、複数のゲートホールを含み前記ゲートホールのうち少なくとも１つの位置は前記エミッタティップのうち少なくとも１つの位置に対応しているゲート電極と、を有する少なくとも１つのアクティブエリアを含み、前記エミッタティップは、Ｘ線放出構造体に向けて電子ビームを放出するように構成されている。
【００２８】
本開示の一部の実施形態では、ゲートホールの直径は、２００ナノメートル未満である。
【００２９】
本開示の一部の実施形態では、エミッタティップのベース幅は、３００ナノメートル未満である。
【００３０】
本開示の一部の実施形態では、アクティブゾーンは、複数のアクティブエリアを含む。
【００３１】
本開示の一部の実施形態では、ゲート電極は、ゲート配線リードを介して電圧源に接続され、前記ゲート電極がすべての側において前記ゲート配線リードに接続されるようにゲート配線リードの間隙に配置されている。オプションとして、ゲート配線リードは、ゲート電極よりも厚い。
【００３２】
本開示の一部の実施形態では、ゲート配線リードは、０．５ミクロンから２０ミクロンの間の厚さである。本開示の一部の実施形態では、抵抗層は、３００ｎｍ超または３００から５０００ナノメートルの間の厚さである。
【００３３】
本開示の一部の実施形態では、抵抗層は、ＳｉＣＮを含む。オプションとして、抵抗層は、さらに、陰極との界面に配置された第１のバリア副層、ゲーテッドコーン型電子源との界面に配置された第２のバリア副層、または第１と第２のバリア副層の両方を含む。オプションとして、バリア副層は、４０％未満のシリコン原子パーセントを有するＳｉＣＮもしくはＳｉＣを含むか、またはアモルファスカーボンを含む。
【００３４】
本開示の一部の実施形態では、ゲーテッドコーン型電子源は、１から１０ｍＡ／ｍｍ２の間の流束密度の電流を流すことが可能である。
【００３５】
本開示の一部の実施形態では、アクティブエリアは、１００平方ミクロンから４平方ミリメートルの間の面積である。
【００３６】
本開示の一部の実施形態では、アクティブエリアは、１平方ミクロン当たり１から１０個の間のエミッタティップを含む。
【００３７】
本開示の一部の実施形態では、陰極は、０．５ミクロンから２０ミクロンの間の厚さである。
【００３８】
本開示の一部の実施形態では、エミッタティップの各々の位置、対応するゲートホール、陰極、および抵抗層は、電子放出構造体の平面に沿ってオーバラップしている。
【００３９】
本開示の一部の実施形態では、内部間隙は、前記電子放出構造体と前記電子受容構造体との間に遮るもののない空間を提供している。
【００４０】
本開示の一部の実施形態では、陽極は、モリブデン、ロジウム、タングステンからなる群からの１つまたは複数のものを含む。
【００４１】
本開示の一部の実施形態では、基板は、シリコン系のものである。オプションとして、ゲート電極、陰極、抵抗層、ゲーテッドコーン型電子源からなる群から選択された少なくとも１つの部材が、基板と一体である。
【００４２】
本開示の一部の実施形態では、アクティブゾーンは、少なくとも１つの集束構造で囲まれている。
【００４３】
本開示の一部の実施形態では、アクティブゾーンは複数のアクティブエリアを含み、前記複数のアクティブエリアは、同時駆動されるように構成されている。
【００４４】
本開示の一部の実施形態では、アクティブゾーンは複数のアクティブエリアを含み、前記複数のアクティブエリアのうちの１つまたは複数のサブセットを、独立に駆動することが可能である。オプションとして、前記アクティブゾーンのうちの１つまたは複数の制御された駆動により、アクティブゾーンの全放出電流を調整することが可能である。オプションとして、複数のアクティブエリアの前記サブセットは、同心状の領域として編成され、これにより、前記同心状の領域のうち１つまたは複数の制御された駆動によって電子ビームの初期幅を調整することが可能である。
【００４５】
本開示の第３の態様において、本明細書で記載する実施形態により、本開示の第１の態様で提供されるような撮像装置を備え、さらに本開示の第２の態様で提供されるようなＸ線発生装置を備えるＸ線撮像システムを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
実施形態について、より良く理解するため、さらには、それを実施し得る方法を提示するため、以下、単なる例として、添付の図面を参照する。
【００４７】
以下で、詳細に図面を具体的に参照すると、強調すべきことは、示された詳細は、例として且つ選択された実施形態例示的な議論の目的のためのみのものであり、原理および概念的側面についての最も有効で分かりやすい説明であると考えられるものを提供する目的において提示されるものであるということである。この観点から、構造細部については、基本的理解のために必要である以上に詳細に示すようなことはしていないが、いくつかの選択された実施形態がどのように実施され得るのかは、本説明を図面と共に理解することで、当業者に明らかとなる。添付図面において、
【００４８】
【図１】図１は、グリッド電極を備えた従来技術による撮像装置を示す模式図である。
【００４９】
【図２】図２は、本開示による撮像装置を示す模式図である。
【００５０】
【図３】図３は、撮像装置を示す模式図であり、装置の厚さａ、画素ピッチｂ、および画素サイズｃをさらに示している。
【００５１】
【図４】図４は、第２の集束構造のアレイを有する撮像装置を示す模式図である。
【００５２】
【図５】図５は、電子放出構造体の俯瞰図を示す模式図である。
【００５３】
【図６】図６は、電子放出構造体が組み込まれたＸ線発生装置を示す側面模式図である。
【００５４】
【図７】図７は、電子放出構造体が組み込まれた別のＸ線発生装置の側面図を示す模式図である。
【００５５】
【図８】図８は、電子放出構造体の俯瞰図を示す模式図である。
【００５６】
【図９Ａ】図９Ａは、種々のパターンで駆動される、アクティブゾーン内のアクティブエリアの様々な実施形態の模式図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、種々のパターンで駆動される、アクティブゾーン内のアクティブエリアの様々な実施形態の模式図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、種々のパターンで駆動される、アクティブゾーン内のアクティブエリアの様々な実施形態の模式図である。
【図９Ｄ】図９Ｄは、種々のパターンで駆動される、アクティブゾーン内のアクティブエリアの様々な実施形態の模式図である。
【００５７】
【図１０】図１０は、電子放出構造体のアクティブエリアの（例えば、図９ＡのＡ線に沿った）側面図を示す模式図である。
【００５８】
【図１１Ａ】図１１Ａは、本開示によるＸ線撮像システムの模式図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本開示によるＸ線撮像システムの模式図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、本開示によるＸ線撮像システムの模式図である。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、本開示によるＸ線撮像システムの模式図である。
【００５９】
【図１２】図１２は、エミッタエリアの電子源からの電子ビームが当たる光導電体上の領域の幅（ビームランディング幅）に対する、電子放出構造体と電子受容構造体との間隔幅（間隙）の影響を示す、シミュレーション結果を示している。
【００６０】
【図１３】図１３は、電子ビーム軌道に対するシングル集束構造の影響を示すシミュレーション結果を示している。
【００６１】
【図１４】図１４は、電子ビーム軌道に対するダブル集束構造の影響を示すシミュレーション結果を示している。
【００６２】
【図１５】図１５は、焦点サイズに対する初期電子速度フォーカスバイアスの影響を示すシミュレーション結果を示すプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
［撮像装置］
【００６４】
ここで図２〜５を参照すると、本開示の撮像装置１００を示している。撮像装置１００は、スペーサ４で隔てられた電子放出構造体１１０と電子受容構造体１２０とを備える。スペーサ４は、電子受容構造体１２０と電子放出構造体１１０との間に内部間隙３０が存在するように配置することができる。内部間隙３０は、密閉されて真空下に維持されることができ、また、電子放出構造体１１０と電子受容構造体１２０との間に遮るもののない空間を提供することができる。
【００６５】
以下で図２〜５を参照して説明されるような電子放出構造体１１０およびその構成要素について記載される種々のオプションは、Ｘ線発生装置１００だけではなく、Ｘ線発生装置を含めて、本明細書に記載の電子放出構造体が組み込まれる他のあらゆる装置に組み込まれた電子放出構造体１１０についてのオプションであることは、理解されるであろう。
【００６６】
電子放出構造体１１０は、バックプレート５と、基板６と、陰極電極７と、電界放出型電子源９のアレイと、ゲート電極１０と、を含むことができる。電子受容構造体１２０は、フェースプレート１と、陽極２と、内向き光導電体３と、を含むことができる。
【００６７】
電子放出構造体１１０は、さらに、アレイ状に配置された複数の第１の集束構造１１を含むことができ、前記第１の集束構造１１の各々は、第１の集束電極１２を有する。一部の実施形態では、電子放出構造体１１０は、さらに、第２の集束電極１４を有する複数の第２の集束構造１３を含むことができる（図５を参照）。
【００６８】
撮像装置１００は、さらに、電界放出型電子源９への電流を調整するために、陰極７と電界放出型電子源９との間に位置する抵抗層８（図示せず）を備えることができる。
【００６９】
電界放出型電子源９は、光導電体３に向けて誘導される電子ビーム２０を放出するように駆動されることができる。電界放出型電子源９は、陽極２と陰極７との間に配置されており、これにより、電界放出型電子源９により放出される電子ビームは、陽極に向けて加速される。光導電体３は、放出型電子源９と陽極２との間に配置することができ、これにより、放出された電子は光導電体３に衝突する。
【００７０】
特に注目されることは、従来技術による撮像装置では一般に電子放出構造体１１０と電子受容構造体１２０との間に配置されるグリッド電極が、本開示の撮像装置１００では典型的には存在しないということである。グリッド電極は、陽極と陰極との間に配置される、小さな開口の配列を有する格子状、網目状、または篩状の構造の薄材とすることができる。グリッド電極は、メッシュ電極、制御グリッド、またはトリミング電極と呼ばれることがある。図１に示す従来技術によるシステムでは、グリッド電極２０が、（電界放出型電子源１５を含む）電子放出構造体と（フェースプレート３を含む）電子受容構造体との間に存在する。これに対し、図２を参照すると、本開示の撮像装置１００の内部間隙３０は、電子放出構造体１２０と電子受容構造体１１０との間に遮るもののない空間を提供し、これにより、電界放出型電子源９から放出される電子ビームは、電子放出構造体１１０と電子受容構造体１２０との間に位置する中間構造物を横切ることなく、光導電体３まで直接進む。
【００７１】
［電子受容構造体］
【００７２】
図２〜５を参照して、入射電磁放射線が光導電体３に到達するように、電子受容構造体１２０のフェースプレート１および陽極電極２は、フェースプレート１の前面から放射される入射電磁放射線を透過させる材料で構成することができ、および／またはそのような構成とすることができる。光導電体３に使用される材料としては、例えば、アモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）、ＨｇＩ２、ＰＨＩ２、ＣｄＺｎＴｅ、またはＰｂＯが、当技術分野で知られている。好ましい一実施形態では、光導電体３は、アモルファスセレンを含む。
【００７３】
電磁放射線は、任意の周波数とすることができる。一部の実施形態では、電磁放射線は、Ｘ線周波数範囲内にある。あるいは、電磁放射線は、可視光周波数範囲内とすることができる。
【００７４】
［電子放出構造体の基板］
【００７５】
図２〜５を参照して、基板６は、半導体材料、例えば結晶化シリコンとすることができる。また、陰極電極７、抵抗層８、電界放出型電子源９、ゲート電極１０、第１の集束構造１１、第１の集束電極１２、第２の集束構造１３、第２の集束電極１４、および信号線（図示せず）のうちいずれか１つ、またはそれらの任意の組み合わせを、基板６上に加工して、これと一体とすることができる。一部の実施形態では、抵抗層８を、基板６上にさらに加工して、これと一体とすることができる。
【００７６】
［電界放出型電子源］
【００７７】
図２〜５を参照して、電界放出型電子源９は、信号線（図示せず）を介して駆動回路に電気的に接続することができ、さらにゲート電極１０に電気的に接続することができる。電界放出型電子源９に接続された駆動回路およびゲート電極１０の調整された電気的駆動によって、それは駆動され、すなわち電子を放出する。電界放出型電子源９は、電界放出型電子源９とゲート電極１０との間に形成される電界によって、電子放出を行う。電界放出型電子源９は、アレイ状に配置されたコーン（「エミッタティップ」）を有して各エミッタティップがゲート電極１０の開口（「ゲートホール）」）で囲まれているゲーテッドコーン電子源、スピント型電子源、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）型電子源、金属−絶縁体−金属（ＭＩＭ）型電子源、または金属−絶縁体−半導体（ＭＩＳ）型電子源とすることができる。好ましい一実施形態では、電子源９は、スピント型電子源とすることができる。
【００７８】
［陽極と陰極］
【００７９】
図２〜５を参照して、陽極２と陰極７は、これらの間に電界を生成するように構成される。この電界によって、電界放出型電子源から放出された電子を加速させて、光導電体３に向けて誘導する。陽極２と陰極７との間の電界の強度は、マイクロメートル当たり０．１から２ボルト、マイクロメートル当たり０．１から１．８ボルト、マイクロメートル当たり０．１から１．５ボルト、マイクロメートル当たり０．１から１ボルト、マイクロメートル当たり０．１から０．５ボルト、マイクロメートル当たり約０．１ボルト、マイクロメートル当たり約０．２ボルト、マイクロメートル当たり約０．３ボルト、マイクロメートル当たり約０．４ボルト、マイクロメートル当たり約０．５ボルト、マイクロメートル当たり約０．６ボルト、マイクロメートル当たり約０．７ボルト、マイクロメートル当たり約０．８ボルト、マイクロメートル当たり約０．９ボルト、マイクロメートル当たり約１ボルト、マイクロメートル当たり約１．２ボルト、またはマイクロメートル当たり約１．５ボルトとすることができる。
【００８０】
［集束構造］
【００８１】
図２〜５を参照して、電界放出型電子源９は、一般的には、発散角と呼ばれる軌道の範囲を有する電子を放出し、すべての電子が電子放出構造体１１０から垂直に放出されるわけではない。このため、望ましくない軌道で放出される電子の損失を最小限に抑えつつ、電子の軌道を補正するための機構が望まれる。本開示の集束構造、例えば、第１の集束電極１２を有する第１の集束構造１１、および第２の集束電極１４を有する第２の集束構造１３は、そのような機能を果たすものである。
【００８２】
図２〜５を参照して、第１の集束構造１１は、エミッタエリア２５を取り囲むように、すなわち複数の電界放出型電子源９のうちのサブセットを含む単位セルを取り囲むように、構成することができる。また、エミッタエリア２５は、画素サイズを規定している。第１の集束電極１２は、第１の集束電圧を印加することにより、対応するエミッタエリア２５から放出される電子ビームの散乱を抑えるように構成することができ、これにより、放出された電子ビームを集束させる。
【００８３】
一部の実施形態では、本開示の撮像装置１００は、さらに、第２の集束電極１４を有する第２の集束構造１３のアレイを、電子放出構造体１１０内に備えることができる。第２の集束構造１３のそれぞれは、（第１の集束電極１２を有する）第１の集束構造１１のそれぞれに関して、隣接するとともに内向きとすることができ、これにより、電子放出構造体１１０は、全体として、電子受容構造体１２０に向けたダブル集束構造を有する。第２の集束電極１４は、第２の集束電圧を印加することにより、対応するエミッタエリア２５から放出される電子をさらに加速させるように構成することができ、これにより、放出された電子ビームをさらに集束させる。電子放出構造体１１０は、結果として、全体でトリプル（３重）、クォッドルプル（４重）などの集束構造となるように、さらに追加の集束構造を含み得ることは、理解されるであろう。
【００８４】
集束電極を有する集束構造（例えば、第１の集束構造１２を有する第１の集束構造１１、および／または第２の集束構造１４を有する第２の集束構造１３）は、さらに、誤った方向に導かれた電子のドレインとして機能し得る。一部の実施形態では、第１の集束電極１２は、電界放出型電子源９の駆動回路の信号線を覆うように位置決めすることができ、これにより、誤った方向に導かれた電子による放射から信号線を保護することで、信号線における放射ノイズを低減させる。
【００８５】
［画素ピッチおよび装置の厚さ］
【００８６】
上述のように、さらには図２〜５を参照して、第１の集束構造１１は、エミッタエリア２５を、すなわち前記電界放出型電子源９のうちのサブセットを含む単位セルを、取り囲むことができる。エミッタエリア２５内の電界放出型電子源９のサブセットによって、撮像装置１００の画素を画定することができる。
【００８７】
画素ピッチは、当技術分野で知られている画素ベースの撮像装置１００の仕様である。画素ピッチは、例えば、隣接する画素間の距離として表すことができる。例えば、図３における距離ｂを参照する。画素サイズは、例えばエミッタエリア２５の、面積として、（矩形の場合は）幅と長さとして、または（円形の場合は）直径として、表すことができる。例えば、図３における距離ｃを参照する。画素サイズおよび画素ピッチが小さいほど、本開示の装置で取得される像の、より微細な分解能につながる。
【００８８】
平面型撮像装置に用いられる他の仕様は、装置の厚さである。撮像装置１００の厚さは、例えば、電界放出型電子源９と陽極２上の直交位置との間の距離（図３に距離ａで示す）として表すことができる。あるいは、装置の厚さは、陽極２と陰極７との間の直交距離として、または電子受容構造体１２０のいずれか１つの構成要素（例えば、フェースプレート１、陽極２、または光導電体３）と電子放出構造体１１０のいずれか１つの構成要素（例えば、電界放出型電子源９、陰極７、基板６、およびバックプレート５）との間の直交距離として、表すことができる。
【００８９】
上述のように、本開示の撮像装置１００は、撮像装置１００の電子利用効率を向上させるように、すなわち電界放出型電子源９から放出される電子のうち光導電体３の所定の位置に衝突する割合を増加させるように、設計されている。このため、本開示では、撮像装置１００の各エミッタエリア２５（すなわち、第１の集束構造１１で取り囲まれた複数の電界放出型電子源９を含むセル）は、従来技術による撮像装置と比較して、光導電体３に衝突する同じ電子密度を達成するために要する電子源から放出される電子密度をより低くすることができる。したがって、各エミッタエリア２５は、さらに、必要な電界放出型電子源の数をより少なくすることができ、それ故に、本開示の撮像装置１００の画素サイズならびに画素ピッチをより小さくすることができる。本開示の撮像装置１００の画素は、例えば、１０マイクロメートルから１０００マイクロメートルの間、５０マイクロメートルから２００マイクロメートルの間、約５０マイクロメートル、約７５マイクロメートル、約１００マイクロメートル、約１２５マイクロメートル、約１５０マイクロメートル、または約２００マイクロメートルの画素ピッチを有する正方画素とすることができる。好ましくは、本開示の撮像装置１００の画素は、約マイクロメートル１００マイクロメートルの画素ピッチを有する正方画素とすることができる。
【００９０】
一般に、より薄型化された撮像装置が望まれ得る。ところが、より薄型化された装置は、組付けがより難しく、グリッド電極が存在することによって、組付けの難しさは深刻となる。本開示の特に有利な点は、グリッド電極を使用しなくてもよいため、本開示の撮像装置１００は、グリッド電極を備えた従来技術による撮像装置と比較して、より薄型化することができ、または同じ薄さのものを、より低コストで生産することができることである。
【００９１】
平面型撮像装置１００の他の仕様は、画素ピッチと装置の厚さとの比である。本開示の撮像装置１００では、装置の厚さ、例えば陰極７と陽極２との間の距離は、画素ピッチの０．５から４．０倍である。別の表現方法では、装置の厚さと画素ピッチとの比（すなわち、マイクロメートルでの装置の厚さ／マイクロメートルでの画素ピッチ）は、０．５から４．０の間である。上記の比が所与であるとして、画素ピッチが１００マイクロメートルである場合、陰極７と陽極２との間の間隙は５０から４００マイクロメートルの間となる。一部の実施形態では、装置の厚さ、例えば陰極７と陽極２との間の距離は、画素ピッチの０．５から２．０倍、画素ピッチの０．５から１．５倍、画素ピッチの１から３倍、画素ピッチの１から４倍、画素ピッチの約０．５倍、画素ピッチの約０．７５倍、画素ピッチの約１倍、画素ピッチの約１．５倍、画素ピッチの約１．７５倍、画素ピッチの約２倍、画素ピッチの約２．２５倍、画素ピッチの約２．５倍、画素ピッチの約２．７５倍、画素ピッチの約３倍、画素ピッチの約３．２５倍、画素ピッチの約３．５倍、画素ピッチの約３．７５倍、または画素ピッチの約４倍である。電界放出型電子源９のパラメータ、集束構造１１（および１３）の寸法、集束電極１２（および１４）に印加される電圧、スペーサ４の高さ、および装置の他のパラメータは、必要に応じて調整することができる。
【００９２】
［Ｘ線発生装置］
【００９３】
次に図６を参照すると、本開示のＸ線発生装置１０００を示している。Ｘ線発生装置１０００は、互いに対向する電子放出構造体２１０と、（「電子受容構造体」とも呼ばれる）Ｘ線放出構造体２２０と、を備え、これらは少なくとも１つのスペーサ５４で隔てられている。スペーサ５４は、Ｘ線放出構造体２２０と電子放出構造体２１０との間に内部間隙５８が存在するように配置することができる。内部間隙５８は、密閉されて真空下に維持されることができ、また、電子放出構造体２１０とＸ線放出構造体２２０との間に遮るもののない空間を提供することができる。
【００９４】
電子放出構造体２１０は、Ｘ線放出構造体２２０に向けて誘導される電子ビーム７１を放出するように駆動されることができる。電子放出構造体２１０に組み込まれるゲーテッドコーン型電子源は、放出された電子ビーム７１がＸ線放出構造体２２０の陽極５２に向けて加速されるように配置される。
【００９５】
Ｘ線放出構造体２２０は、電子放出構造体２１０に対向するように配置されて、陽極５２を有している。Ｘ線放出構造体２２０の陽極５２と電子放出構造体２１０の陰極は、それらの間に電界を生成するように構成されている。この電界によって、ゲーテッドコーン型電子源から放出される電子を加速させて、それらを陽極５２に向けて誘導する。また、陽極５２は、電子ビーム７１が当たると、Ｘ線７５を放出することが可能である。このような陽極５２は、当技術分野で知られており、「ターゲット」または「Ｘ線ターゲット」と呼ばれることもある。陽極５２は、例えば、モリブデン、ロジウム、タングステン、またはそれらの組合せで構成することができる。
【００９６】
Ｘ線放出構造体２２０は、さらにコリメータ（図示せず）を、外向きの側に含むことができる。Ｘ線７５は、一般的には、Ｘ線放出構造体２２０から円錐状に広がるような方向の範囲内に放出される。コリメータは、放射線流を、特定の方向に平行に進むもののみ通過させるようにフィルタリングする装置である。このようにして、放出されたＸ線の横方向への広がりを最小限とする、または解消することができる。
【００９７】
特に注目されることは、従来技術による装置では、一般に、電子放出構造体２１０とＸ線放出構造体２２０との間にグリッド電極が配置されていたということである。グリッド電極は、格子状、網目状、または篩状構造を有する小さな開口の配列を備えた薄材とすることができる。グリッド電極は、メッシュ電極、制御グリッド、またはトリミング電極と呼ばれることがある。そのようなグリッド電極は、本開示のＸ線発生装置では、典型的には存在しない。図６を参照して、本開示のＸ線発生装置の内部間隙５８は、電子放出構造体２２０と電子受容構造体２１０との間に遮るもののない空間を提供し、これにより、放出された電子ビーム７１は、電子放出構造体２１０とＸ線放出構造体２２０との間に位置する中間構造物を横切ることなく、Ｘ線放出構造体２２０まで直接進む。
【００９８】
電子ビーム７１が当たると陽極５２で発生するＸ線７５は、（図６に示すように）陽極を介して送信されることができる。あるいは、図７に示すように、Ｘ線発生装置１０００'は、電子放出構造体２１０から放出される電子ビーム７１が、電子ビーム７１の方向に対して例えば４５度の角度で配置されたＸ線放出構造体２２０'の陽極５２'に当たるように構成されていてもよい。このような構成では、制動放射により発生するＸ線７５'が、入射電子ビーム７１に対して９０度で放出されて、装置１０００'から窓５９'を通して横向きに出射され得る。
【００９９】
Ｘ線発光装置１０００'は、互いに対向する電子放出構造体２１０'と、Ｘ線放出構造体２２０'と、を備え、これらは少なくとも１つのスペーサ５４'で隔てられている。Ｘ線放出構造体２２０'は、陽極５２'と窓５９'とを含むことができる。スペーサ５４'は、Ｘ線放出構造体２２０'と電子放出構造体２１０'との間に内部間隙５８'が存在するように配置することができる。内部間隙５８'は、密閉されて真空下に維持されることができ、また、電子放出構造体２１０とＸ線放出構造体２２０'との間に遮るもののない空間を提供することができる。
【０１００】
以下で図８〜１０を参照して説明されるような電子放出構造体２１０およびその構成要素について記載される種々のオプションは、Ｘ線発生装置１０００'に組み込まれた電子放出構造体２１０、Ｘ線発生装置１０００'だけでなく、撮像装置を含む本明細書に記載の電子放出構造体が組み込まれる他のあらゆる装置についてのオプションであることは、理解されるであろう。
【０１０１】
以下、図８を参照して、本開示は、１つまたは複数の放出ユニット９０を含む電子放出構造体２１０を提供する。放出ユニット９０は、基板５５に組み込むことができる。放出ユニット９０は、１つまたは複数のアクティブエリア８０を有するアクティブゾーン８５を含むことができ、各アクティブエリア８０は、ゲーテッドコーン型電子源（図示せず）とゲート電極６０とを有する。ゲーテッドコーン型電子源は、アレイ状に配置されたコーン（「エミッタティップ」）を有する電界放出型電子源とすることができ、各エミッタティップは、ゲート電極６０の開口（「ゲートホール）」）で囲まれている。アクティブエリア８０は、ゲート電極（複数の場合もある）６０に導通接続されたゲート配線リード６４を介して、さらにはゲート配線リード６４とオーバラップした陰極５６を介して、電圧源に接続可能である。放出ユニット９０は、さらに集束構造９５を含むことができる。
【０１０２】
放出ユニット９０は、アクティブゾーン８５内にある１つまたは複数のアクティブエリア８０に組み込まれたゲーテッドコーン型電子源（図示せず）が駆動されると、電子ビームを放出するように構成されている。アクティブエリア８０は、ゲート配線リード６４（ひいては、さらにゲート電極６０）および陰極５６を電圧源に接続することにより、駆動され得る。ゲーテッドコーン型電子源に組み込まれたエミッタティップが、結果として電圧勾配を受けることによって、前記エミッタティップは電子ビームを放出する。
【０１０３】
［集束構造］
【０１０４】
図８をさらに参照して、電界放出型電子源は、一般的には、発散角と呼ばれる、軌道の範囲を有する電子を放出し、すべての電子が電子放出構造体２１０から垂直に放出されるわけではない。このため、望ましくない軌道で放出される電子の損失を最小限に抑えつつ、電子の軌道を補正するための機構が望まれる。本開示の集束構造９５は、そのような機能を果たすものである。
【０１０５】
集束構造９５は、アクティブゾーン８５を取り囲むように構成することができる。集束構造９５は、その中に組み込まれた集束電極に集束電圧を印加することにより、対応するアクティブゾーン８５から放出される電子ビームの散乱を抑えるように構成することができ、これにより、放出された電子ビームを集束させる。
【０１０６】
一部の実施形態では、集束構造９５は、第１の集束構造と第２の集束構造とを含むことができ、その一方が他方の上に配置されて、これにより、集束構造９５は、全体として、ダブル集束構造を有する。第２の集束電極は、第２の集束電圧を印加することにより、アクティブゾーン８５から放出される電子をさらに加速させるように構成することができ、これにより、放出された電子ビームをさらに集束させる。集束構造９５は、全体としてトリプル（３重）集束構造、クォッドルプル（４重）集束構造などを有し得ることは、理解されるであろう。
【０１０７】
集束構造９５は、さらに、誤った方向に導かれた電子のドレインとして機能し得る。一部の実施形態では、集束構造９５は、ゲーテッドコーン型電子源の駆動回路の信号線を覆うように位置決めすることができ、これにより、誤った方向に導かれた電子による放射から信号線を保護することで、信号線における放射ノイズを低減する。
【０１０８】
［ゲート電極］
【０１０９】
上述のように、アクティブゾーン８５は、ゲート配線リード６４と陰極５６とがオーバラップしたところに配置される。図９Ａに示すように、各アクティブエリア８０は、ゲート配線リード６４内の完全に包囲された間隙に配置することができる。すなわち、各アクティブエリア８０は、ゲート配線リード６４で囲まれたアイランド状とすることができる。これにより、ゲート電極６０は、一部またはすべての側部からゲート配線リード６４に導通接続され得る。
【０１１０】
図９Ａに示すように、アクティブゾーン８５は、１６個のアクティブエリア８０を含む。ただし、電子放出構造体２１０の使用に適切と認められる個数のアクティブエリアをアクティブゾーン８５が有し得ることは、理解されるであろう。多様に、アクティブゾーン８５内には、わずか１つのアクティブエリア８０、百個もの（例えば、１０×１０のアクティブエリア８０）、千個もの（例えば、１００×１００のアクティブエリア８０）、またはさらに多くのアクティブエリア８０があってもよい。
【０１１１】
図９Ａに示すアクティブエリア８０の形状は正方形であるが、アクティブエリア８０は、多様に、矩形、円形、湾曲帯、扇形などとすることができる。同様に、アクティブエリア８０は、多様に、矩形、円形、湾曲帯、扇形などとすることができる。また、アクティブゾーン８５内に複数のアクティブエリア８０を、（図９Ａに示すように）正方形の格子パターン、矩形のグリップパターン、放射状のパターンなどに配置することができる。
【０１１２】
アクティブエリア８０は、例えば、約２ｍｍ×２ｍｍ、約１．５ｍｍ×約１．５ｍｍ、約１．０ｍｍ×１．０ｍｍ、約７５０ミクロン×７５０ミクロン、約５００ミクロン×５００ミクロン、約４００ミクロン×４００ミクロン、約３００ミクロン×３００ミクロン、約２００ミクロン×２００ミクロン、約１５０ミクロン×１５０ミクロン、約１００ミクロン×１００ミクロン、約７５ミクロン×７５ミクロン、約５０ミクロン×５０ミクロン、約２５ミクロン×２５ミクロン、約１０ミクロン×１０ミクロン、または７５ミクロンから１２５ミクロンの間の、正方形とすることができる。約２ｍｍ×２ｍｍの寸法を有するアクティブエリア８０は、約４平方ミリメートル（ｍｍ２）のサイズ（すなわち、表面積）を有し、約１０ミクロン×１０ミクロンの寸法を有するアクティブエリア８０は、約１００平方ミクロンのサイズを有する、などである。
【０１１３】
アクティブゾーン８５のサイズは、アクティブエリア８０のサイズおよびアクティブゾーン８５内のアクティブエリア８０の個数に依存するだけではなく、各アクティブエリア間に散在してそれを取り囲むゲート配線リード６４の一部分の幅にも依存する。典型的には、ゲート配線リード６４の散在する部分によって、アクティブゾーン８５の寸法は、同じ側に沿ったアクティブエリア８０の総寸法よりも約１０〜２０％大きくなり得る。例えば、４×４の格子に配列された１６個のアクティブエリア８０を有し、各アクティブエリア８０が１００ミクロン×１００ミクロンのサイズを有し、グリッド配線リード６４の一部によって各アクティブエリア８０が散在しているアクティブゾーン８５において、（ゲート配線リード６４の散在する部分によってアクティブゾーンの幅が２０％増加する場合に）アクティブゾーン８５は、約４８０ミクロン×４８０ミクロンのサイズを有し得る。
【０１１４】
アクティブゾーン８５のすべてのアクティブエリア８０が同時駆動される構成となるように、その放出ユニットを構成することができる。あるいは、アクティブゾーン８５内の各アクティブエリア８０（またはアクティブエリア８０の異なるサブセット）を独立に駆動可能とすることができ、すなわち、そのアクティブゾーン８５内の残りのアクティブエリア８０は非作動のまま、個々のアクティブエリア８０またはアクティブエリア８０のサブセットを駆動することができる。このように、アクティブエリア８０は、様々な空間的・時間的パターンで駆動することができる。その場合、アクティブエリア８０の複数のサブセットは、アクティブゾーン８５のための複数の異なる放出電流を実現するように駆動され得る。代替的または追加的に、アクティブゾーン８５の複数の異なる同心状の領域を網羅する複数のアクティブエリア８０の複数のサブセットを個別に駆動することができ、これにより、アクティブゾーン８５で放出される電子ビームの初期幅、例えば断面積について、ひいては放出される電子ビームの焦点サイズについて、複数の異なるサイズを実現する。すなわち、アクティブゾーン８５内の複数のアクティブエリア８０のうち１つ以上の制御された駆動によって、アクティブゾーン８５により放出される電子ビームの放出電流を調整可能とすることができ、また、複数の同心状の領域として編成された複数のアクティブエリア８０の複数のサブセットのうち１つ以上の制御された駆動によって、アクティブゾーン８５により放出される電子ビームの初期幅を調整可能とすることができる。
【０１１５】
具体的な一実施形態として、３×３格子に配列された９つのアクティブエリアを有するアクティブゾーンを、２つの同心状の領域に分割することができ、その第１の同心状の領域は中心のアクティブエリアを含み、第２の同心状の領域は外側の８つのアクティブエリアを含む。別の実施形態として、５×５格子に配列された２５個のアクティブエリアを有するアクティブゾーンを、３つの同心状の領域に分割することができ、その第１の同心状の領域は中心のアクティブエリアを含み、第２の同心状の領域は８つの中間のアクティブエリアを含み、第３の同心状の領域は、１６個の外側のアクティブエリアを含む。アクティブエリアのさらに大きなアレイを有して、例えば４つ、５つ、６つ、またはさらに多くの同心状の領域を含むように、アクティブゾーンを構成してもよいことは、理解されるであろう。
【０１１６】
次に図９Ｂ〜Ｄを参照すると、５×５の格子パターンに配列された２５個のアクティブエリア８０Ａ'〜８０Ｙ'を有するアクティブゾーン８５'を示しており、前記アクティブゾーン８５'は、個別に駆動可能な３つの同心状の領域を含むことができ、第１の領域は中心のアクティブエリア８０Ｍ'を含み、第２の同心状の領域は中間のアクティブエリア８０Ｇ'、８０Ｈ'、８０Ｉ'、８０Ｌ'、８０Ｎ'、８０Ｑ'、８０Ｒ'、８０Ｓ'を含み、第３の同心状の領域は外側のアクティブエリア８０Ａ'〜８０Ｅ'、８０Ｆ'、８０Ｊ'、８０Ｋ'、８０Ｏ'、８０Ｐ'、８０Ｔ'、８０Ｕ'〜８０Ｙ'を含む。図９Ｂに示すように、第２と第３の同心状の領域を非作動のままとしつつ（非作動のアクティブエリア８０'を黒色で表示している）、第１の同心状の領域を駆動すると（駆動されるアクティブエリア８０'を白色で表示している）、小さい放出電流で狭幅の電子ビームが放出されることになる（図９Ｂ）。あるいは、第３の同心状の領域を非作動のままとしつつ、第１と第２の同心状の領域を共に駆動すると、中程度の放出電流で中幅の電子ビームが放出されることになる（図９Ｃ）。最後に、３つの同心状の領域をすべて、すなわち２５個のアクティブエリアをすべて駆動すると、大きな放出電流で幅広の電子ビームが放出されることになる（図９Ｄ）。
【０１１７】
図９Ａ〜Ｄに関連した上記開示によって、複数のアクティブエリアを含むアクティブゾーンにより放出される電子ビームの放出電流および／または初期幅を調整する方法が提供されることは、理解されるであろう。また、当然のことながら、前記方法は、ゲーテッドコーン型電子源を有するアクティブエリアに限定されることなく、任意のタイプの電子源を有するアクティブエリアに適用することができる。その場合、例えば、スピント型電子源、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）型電子源、金属−絶縁体−金属（ＭＩＭ）型電子源、または金属−絶縁体−半導体（ＭＩＳ）型電子源に、上記方法を適用することができる。
【０１１８】
［電子放出構造体のさらなる特徴］
【０１１９】
図１０を参照して、電子放出構造体２１０のアクティブエリア８０は、基板５５と、陰極電極５６と、抵抗層５７と、ゲーテッドコーン型電子源７０と、ゲート電極６０と、を含むことができる。上述のように、アクティブエリア８０は、ゲーテッドコーン型電子源７０および／または対応するゲート電極６０が占める領域と定義することができる。また、アクティブエリア８０は、ゲート配線リード６４で囲まれた領域と定義することもできる。
【０１２０】
ゲーテッドコーン型電子源７０は、アレイ状に配置された複数のエミッタティップ７２を含むことができる。ゲーテッドコーン型電子源７０は、さらに、複数のＩＬＤ窓を有する層間誘電体（ＩＬＤ）層７４を含むことができ、各ＩＬＤ窓にエミッタティップ７２が配置される。ＩＬＤ７４は、さらに、その上に配置されたゲート電極６０の支持体として機能し得る。
【０１２１】
エミッタティップ７２は、例えば、クロム、モリブデンなどで構成することができる。各エミッタティップ７２は、約５００ナノメートル（ｎｍ）、約４００ｎｍ、約３００ｎｍ、約２００ｎｍ、約１００ｎｍ、５００ｎｍ未満、４００ｎｍ未満、３００ｎｍ未満、２００ｎｍ未満、１００ｎｍ未満、１００から３００ｎｍの間、または２００から４００ｎｍの間の高さとすることができる。各エミッタティップは、約５００ｎｍ、約４００ｎｍ、約３００ｎｍ、約２００ｎｍ、約１００ｎｍ、５００ｎｍ未満、４００ｎｍ未満、３００ｎｍ未満、２００ｎｍ未満、１００ｎｍ未満、１００から３００ｎｍの間、または２００から４００ｎｍの間のベース幅とすることができる。具体的な一実施形態では、エミッタティップ７２は、３００ｎｍ未満の高さ、かつ３００ｎｍ未満のベース幅とすることができる。
【０１２２】
ゲート電極６０は、複数のゲートホール６２を含むことができる。ゲート電極６０は、クロム、ニオブなどの導電性材料で構成することができる。典型的には、ゲートホール６２の位置は、ＩＬＤ窓およびエミッタティップ７２の位置に対応しており、これにより、各エミッタティップは、ゲートホール６２から外へ電子ビームを放出するように構成されている。ゲートホール６２は、５０から５００ナノメートルの間、１００から４００ナノメートルの間、１５０から２５０ナノメートルの間、約１００ナノメートル、約１５０ナノメートル、約１７５ナノメートル、約２００ナノメートル、約２２５ナノメートル、約２５０ナノメートル、約３００ナノメートル、約３５０ナノメートル、３００ナノメートル未満、２５０ナノメートル未満、２００ナノメートル未満、１５０ナノメートル未満、および１００ナノメートル未満の直径を有し得る。
【０１２３】
ゲート電極６０は、ゲート配線リード６４を介して電圧源に導通接続することができる。ゲート電極６０は、約５０ナノメートル（ｎｍ）、約６０ｎｍ、約７０ｎｍ、約８０ｎｍ、約９０ｎｍ、約１００ｎｍ、約１２５、５０ｎｍから１２５ｎｍの間、または８０ｎｍから１００ｎｍの間の厚さを有し得る。ゲート配線リード６４は、０．５ミクロンから２０ミクロンの間の厚さを有し得る。このように、ゲート電極６０は、ゲート配線リード６４よりも薄い。この薄さと、さらにゲートホール６２があることによって、ゲート電極６０の抵抗は、ゲート配線リード線６４の抵抗よりもかなり高い。
【０１２４】
抵抗層５７は、陰極５７とゲーテッドコーン型電子源７０との間に配置されており、数ある機能の中でも特に、陰極５７とエミッタティップ７２との間にそれらの駆動時に流れる電流を調整するように機能する。抵抗層５７は、シリコンカーボンナイトライド（ＳｉＣＮ）、シリコンカーバイト、またはアモルファスシリコンを含み得る。抵抗層５７は、さらに、その外面の１つ以上にバリア副層を含むことができる。すなわち、抵抗層５７は、陰極との界面に配置されたバリア副層、ゲーテッドコーン型電子源との界面に配置されたバリア副層、または陰極との界面とゲーテッドコーン型電子源との界面の両方に配置されたバリア副層を含むことができる。バリア副層は、炭素リッチなＳｉＣＮ層または窒素リッチなＳｉＣＮ層を含み得る。
【０１２５】
ＳｉＣＮは、広範な組成を包含する。ＳｉＣＮは、Ｓｉ（ｘ）Ｃ（ｙ）Ｎ（ｚ）で表すことができ、ｘ、ｙ、ｚは、各元素の原子パーセントを示す。例えば、ｘ＝７５％、ｙ＝１５％、ｚ＝１０％で構成されるＳｉ（ｘ）Ｃ（ｙ）Ｎ（ｚ）は、原子の７５％がシリコン、原子の１５％が炭素、原子の１０％が窒素であるシリコンカーボンナイトライド組成を意味する。このＳｉＣＮの表記法は、原子パーセントが０である場合を含む。例えば、ｚ＝０％の組成のＳｉ（ｘ）Ｃ（ｙ）Ｎ（ｚ）は、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）である。同様に、ｘ＝０％かつｚ＝０％の場合はｙ＝１００％であり、これは、純カーボン、例えばアモルファスカーボンである。
【０１２６】
典型的な抵抗層５７では、例えば、ｘ＝４７％、ｙ＝４７％、ｚ＝６％で構成されるＳｉ（ｘ）Ｃ（ｙ）Ｎ（ｚ）を利用することができる。窒化物リッチまたは炭素リッチなバリア層は、抵抗層５７で利用されるＳｉ（ｘ）Ｃ（ｙ）Ｎ（ｚ）と比較して、ｙ値（炭素原子パーセント）が高いか、またはｚ値（窒素原子パーセント）が高いＳｉＣＮとすることができる。例えば、窒化物リッチまたは炭素リッチなバリア層は、４０％未満のシリコン原子パーセントを有するＳｉＣＮまたはＳｉＣとすることができる。さらなる一例として、ｘ＝４７％、ｙ＝４７％、ｚ＝６％で構成される上記のＳｉ（ｘ）Ｃ（ｙ）Ｎ（ｚ）が抵抗層５７で利用される場合、窒素リッチなバリア層では、ｘ＝３０％、ｙ＝３０％、ｚ＝４０％で構成されるＳｉ（ｘ）Ｃ（ｙ）Ｎ（ｚ）を利用することができ、また、炭素リッチなバリア層では、ｘ＝３０％、ｙ＝６５％、ｚ＝５％で構成されるＳｉ（ｘ）Ｃ（ｙ）Ｎ（ｚ）を利用することができる。あるいは、炭素リッチなバリア層は、アモルファスカーボンとすることができる。Ｓｉ（ｘ）Ｃ（ｙ）Ｎ（ｚ）組成のｘ、ｙ、ｚ値は、例えば、化学気相成長（ＣＶＤ）のスパッタリングを用いる成膜条件など、当技術分野で知られている種々の方法で制御することが可能である。
【０１２７】
陰極５６は、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）を含むことができ、０．５ミクロンから２０ミクロンの間の厚さとすることができる。
【０１２８】
本開示の電子放出構造体２１０において、ゲーテッドコーン型電子源７０、抵抗層５７、および陰極５６が垂直方向に整列されていることは、理解されるであろう。すなわち、ゲート電極６０、ゲーテッドコーン型電子源７０、抵抗層５７、および陰極５６は、すべて、アクティブエリア８０および電子放出構造体２１０の平面に沿って相互にオーバラップしている。また、エミッタティップ７２のそれぞれの位置、対応するゲートホール６２、陰極５６、および抵抗層５７は、電子放出構造体の平面に沿ってオーバラップさせることができる。このような構成では、上記構成要素の各々の間で横方向のずれは、ほとんどまたは全く見られず、その結果、（数ある効果の中でも特に）ゲート電極６０と陰極５６との間の電圧勾配の均一性が維持され、また、個々のエミッタティップ７２に供給される電流の経路および電流によって発生した抵抗の均一性が維持される。
【０１２９】
基板５５は、半導体材料、例えば結晶化シリコンを含み得る。また、陰極５６、抵抗層５７、エミッタティップ７２およびＩＬＤ７４を含むゲーテッドコーン型電子源７０、ゲート電極６０、リード配線リード６４のうちいずれか１つ、またはそれらの任意の組み合わせを、基板５５上に加工して、これと一体とすることができる。
【０１３０】
［Ｘ線撮像システム］
【０１３１】
本開示は、本明細書で記載するような少なくとも１つのＸ線発生装置と、本明細書で記載するような少なくとも１つの撮像装置とを備え、光導電体を含み得る撮像装置の電子受容構造体に向けてＸ線発生装置がＸ線ビームを放出するように配置された、Ｘ線撮像システムをさらに提供する。
【０１３２】
図１１Ａは、撮像装置１００とＸ線発生装置１０００'とを備えるＸ線撮像システム２０００を示している。
【０１３３】
撮像装置１００は、スペーサ４で隔てられた電子放出構造体１１０と電子受容構造体１２０とを有する。スペーサ４は、電子受容構造体１２０と電子放出構造体１１０との間に内部間隙３０が存在するように配置することができる。内部間隙３０は、密閉されて真空下に維持されることができ、また、電子放出構造体１１０と電子受容構造体１２０との間に遮るもののない空間を提供することができる。電子受容構造体１１０は、光導電体を含むことができ、Ｘ線発生装置１０００'により放出されるＸ線を受けるように構成することができる。撮像装置１００ならびにその構成要素については、本明細書の他の箇所でさらに詳細に記載している。
【０１３４】
Ｘ線発光装置１０００'は、電子放出構造体２１０から放出される電子ビーム７１が、電子ビーム７１の方向に対して例えば４５度の角度で配置されたＸ線放出構造体２２０'の陽極５２'に当たるように構成することができる。このような構成では、制動放射により発生するＸ線７５'が、入射電子ビーム７１に対して９０度で放出されて、装置１０００'から窓５９'を通して横向きに出射され得る。Ｘ線発光装置１０００'ならびにその構成要素については、本明細書の他の箇所でさらに詳細に記載している。
【０１３５】
Ｘ線撮像システム２０００は、Ｘ線発生装置１０００'と撮像装置１００との間に物体３００を配置することができるように構成されており、これにより、Ｘ線７５'（またはその一部）が、撮像装置１００（またはその一部）に当たる前に物体３００（またはその一部）を横切ることで、物体３００のＸ線透過像を生成する。
【０１３６】
Ｘ線撮像システム２０００においてＸ線発生装置１０００'により放出されるＸ線の出力および／または幅は、調整可能とすることができる。ここで、図１１Ｂ〜Ｄを参照すると、Ｘ線撮像システム２０００を、その電子放出構造体２１０に組み込まれ、５×５の格子パターンに配列された２５個のアクティブエリア８０Ａ'〜８０Ｙ'を有するアクティブゾーン８５'の拡大図と共に示している。アクティブゾーン８５'は、例えば、個別に駆動可能な３つの同心状の領域を含むことができ、第１の領域は中心のアクティブエリア８０Ｍ'を含み、第２の同心状の領域は中間のアクティブエリア８０Ｇ'、８０Ｈ'、８０Ｉ'、８０Ｌ'、８０Ｎ'、８０Ｑ'、８０Ｒ'、８０Ｓ'を含み、第３の同心状の領域は外側のアクティブエリア８０Ａ'〜８０Ｅ'、８０Ｆ'、８０Ｊ'、８０Ｋ'、８０Ｏ'、８０Ｐ'、８０Ｔ'、８０Ｕ'〜８０Ｙ'を含む。
【０１３７】
図１１Ｂに示すように、第２と第３の同心状の領域を非作動のままとしつつ（非作動のアクティブエリア８０'を黒色で表示している）、第１の同心状の領域を駆動すると（駆動されるアクティブエリア８０'を白色で表示している）、小さい放出電流で狭幅の電子ビームが放出され、これにより、Ｘ線発生装置１０００'は狭幅のＸ線ビームを放出することになる（図１１Ｂ）。あるいは、第３の同心状の領域を非作動のままとしつつ、第１と第２の同心状の領域を共に駆動すると、中程度の放出電流で中幅の電子ビームが放出され、これにより、Ｘ線発生装置１０００'は中幅のＸ線ビームを放出することになる（図１１Ｃ）。最後に、３つの同心状の領域をすべて、すなわち２５個のアクティブエリアをすべて駆動すると、大きな放出電流で幅広の電子ビームが放出され、これにより、Ｘ線発生装置１０００'は幅広のＸ線ビームを放出することになる（図１１Ｄ）。
【０１３８】
本開示で提示されるＸ線撮像システムは、例えば、図６〜１０に示すとともにこれらを参照して説明したような、本明細書に記載のいずれのＸ線発生装置を備えてもよく、また、例えば、図２〜５に示すとともにこれらを参照して説明したような、本明細書に記載のいずれの撮像装置を備えてもよいことは、理解されるであろう。さらに、本開示で提示されるＸ線撮像システムは、複数のＸ線発生装置および／または複数の撮像装置を備えてもよいことは、理解されるであろう。
【０１３９】
［電子放出構造体の機能的特徴］
【０１４０】
（図８、９Ａ〜Ｄ、１０に関して）上述したように、アクティブエリア８０および対応するゲート電極６０は、ゲート配線リード６４の複数の部分によって取り囲むことができる。すなわち、アクティブエリア８０のゲート電極６０は、ゲート配線リード６４内の完全に包囲された間隙に配置することができる。１つの大きなアクティブエリア８０を有するアクティブゾーン８５と比較して、複数のアクティブエリア８０を有する上記構成には様々な利点があり、例えば、高抵抗のゲート電極６０を通る電流の経路長が短縮されて、これにより、ゲーテッドコーン型電子源７０の平面に沿ったゲート電極６０と陰極５６との間の電圧勾配の均一性を向上させることができる。さらに、ゲート配線リード６４はゲート電極６０よりも優れた熱伝導体であり得るため、この構成には、アクティブゾーン８５の温度分布が均一になるという追加的な効果がある。
【０１４１】
エミッタティップ７２およびゲートホール６２が微小（サブミクロン）サイズであることから、ゲーテッドコーン型電子源７０は、ナノゲーテッドコーン型電子源であるとみなすことができる。特に注目されることは、ゲーテッドコーン型電子源７０、例えばエミッタティップ７２の個々の要素が微小サイズであることと、ゲートホール６２が小径であることの組み合わせによって、各アクティブエリア８０内に、ひいては各アクティブゾーン８５内に、多数のエミッタティップ７２を配置することが可能になるということである。例えば、アクティブエリア８０は、１平方ミクロン当たり約１個のエミッタティップ７２を含むことができる。すなわち、１０，０００平方ミクロン（１００ミクロン×１００ミクロン）のアクティブエリア８０では、微小サイズのエミッタティップ７２およびゲートホール６２によって、約１０，０００個のエミッタティップ７２の配置を可能とすることができる。エミッタティップ７２のベース幅およびゲーテッドコーン型電子源７０の他の特徴、さらにはゲート電極６０の特徴に基づくと、ゲーテッドコーン型電子源７０は、１平方ミクロン当たり１個のエミッタティップ７２よりも高いエミッタティップ密度、例えば、１平方ミクロン当たり１から１０個の間のエミッタティップ７２、１平方ミクロン当たり２から４個の間のエミッタティップなどのエミッタティップ密度を有し得る。このように、微小サイズのエミッタティップ７２およびゲートホール６２によって、高密度のエミッタティップ７２を可能とすることで、各エミッタティップ７２に流れる電流を低くすることを可能としながら、ゲーテッドコーン型電子源７０によって高流束密度を発生させ、さらにこれにより、ゲーテッドコーン型電子源の寿命ならびにその機能の安定性および均一性を向上させる結果となる。
【０１４２】
ゲーテッドコーン型電子源７０は、１から１０ｍＡ／ｍｍ２（ミリアンペア／平方ミリメートル）の間の流束密度の電流を流すことが（すなわち、１から１０ｍＡ／ｍｍ２の間の放出電流密度を有することが）可能であり得る。
【０１４３】
ゲーテッドコーン型電子源７０は、約５ｅＶ、約１０ｅＶ、約１５ｅＶ、約２０ｅＶ、または５から１５ｅＶの間の初速度で、電子ビームを放出するように構成することができる。
【０１４４】
ゲーテッドコーン型電子源７０が（上述のように）流すことができる特定の放出電流密度が所与であれば、アクティブエリア８０の放出電流は、そのサイズ（例えば、表面積）に依存することは、理解されるであろう。同様に、アクティブゾーン８５の放出電流は、それが含むアクティブエリア８０の個数に依存する。例えば、１０ｍＡ／ｍｍ２の放出電流密度を有する１００ミクロン×１００ミクロンのサイズのアクティブエリア８０は、０．１ｍＡの放出電流を有する。この場合、そのようなアクティブエリア８０を１００個含む１．１ｍｍ２のサイズのアクティブゾーンは、１０ｍＡの放出電流を有する。同様に、そのようなアクティブエリア８０を１０００個含む１１ｍｍ２のサイズのアクティブゾーンは、１００ｍＡの放出電流を有する。また、同様に、そのようなアクティブエリア８０を５０００個含む５５ｍｍ２のサイズのアクティブゾーンは、５００ｍＡの放出電流を有する。このように、アクティブゾーン８５の放出電流は、１０ｍＡほどの低いもの、または５００ｍＡほどの高いもの、またはさらに高いものであり得る。
【０１４５】
陰極５６は、約１０ｍＡ、約５０ｍＡ、約１００ｍＡ、約２００ｍＡ、約３００ｍＡ、約４００ｍＡ、約５００ｍＡ、約６００ｍＡ、約７００ｍＡ、約８００ｍＡ、約９００ｍＡ、約１Ａ、８００ｍＡ超、５００から７００ｍＡの間、３００ｍＡから８００ｍＡの間、１００ｍＡから８００ｍＡの間、１０ｍＡから１Ａの間、少なくとも５００ｍＡ、少なくとも６００ｍＡ、少なくとも７００ｍＡ、または少なくとも８００ｍＡの電流（「陰極電流」）を流すように構成され得る。陰極電流は、（上述のような）対応するアクティブゾーン８５の放出電流と、対応するゲート電極６０（および対応するゲート配線リード６４）を通したゲートリーク電流と、を含み得る。一般的には、ゲートリーク電流は、放出電流に比べて小さく、従って、陰極電流は、アクティブゾーン８５の放出電流と同程度であるか、またはそれよりわずかに高い。
【０１４６】
［Ｘ線発生装置の応用］
【０１４７】
本出願で提供されるＸ線発生装置は、ＣＴスキャナ、コーンビームＣＴ、電子ビームＣＴ、乳房トモシンセシス断層撮影を含む他の断層撮影モダリティ、（様々な位置から高速でＸ線を放出可能な拡張Ｘ線源を患者の近くに配置し、Ｘ線検出器を患者から遠くに配置する）逆配置Ｘ線構成、および患者の周りの様々な位置に配置された固定Ｘ線源間の高速スイッチングを要する他の構成を含む、幅広いＸ線システム構成を満たすように、様々なジオメトリで配置することができる。
【０１４８】
［実施例］
【０１４９】
［実施例１‐集束構造の効果のシミュレーション］
【０１５０】
図１２は、電子放出構造体と電子受容構造体との間の間隙が大きくなるにつれて、電子ビームがこれに対向する電子受容構造体（例えば、本開示の撮像装置の場合の光導電体、または本開示のＸ線発生装置の場合のＸ線ターゲット）の対向面に当たる点における電子ビームの幅が増加する様子を示す、撮像装置のシミュレーション結果を示している。図１２（ならびに図１３〜１５）を参照して、ビームランディング幅、または焦点サイズは、電子ビームがこれに対向する電子受容構造体に当たる点における電子ビームの幅を意味し、また、間隙は、（電子受容構造体の）陽極と（電子放出構造体の）陰極との間の距離を意味する。
【０１５１】
多くの場合、ビームランディング幅は、狭いままであることが望ましい。例えば、撮像装置の場合には、ある１つのエミッタエリアから放出される電子ビームが、隣接するエミッタエリアから放出される電子ビームとオーバラップしないように、焦点サイズは画素ピッチ以下であることが望ましい。間隙距離に伴うビームランディング幅の広がりを考慮すると、ある特定の間隙距離内で実現可能な画素ピッチは制限される。集束構造／電極は、間隙距離に伴うビームランディング幅の広がりを制限するように機能し、例えばこれによって、（例えば、陽極と陰極との間の）より大きな間隙で、より小さな画素ピッチを可能とする。
【０１５２】
図１３を参照して、第１の集束構造が存在することと、第１の集束電極を介して第１の集束電圧を印加することによって、ビームランディング幅を制限することができる。例えば、（陽極から陰極まで）１００マイクロメートルの間隙で、シングル集束構造を有する電子放出構造体を備えた撮像装置のシミュレーションでは、第１の集束電極に約３０ボルトを印加して（陰極基準）、ビームランディング幅は、１００マイクロメートルのターゲット画素ピッチに一致するように約１００マイクロメートルに制限された。１５０マイクロメートルの間隙では、第１の集束電極に約２２．５ボルト（２０から２５ボルトの間）を印加して、ビームランディング幅は約１００マイクロメートルに制限された。最適な第１の集束電圧は、間隙のサイズ（例えば、陽極から陰極までの距離）だけでなく、電界放出型電子源の仕様、集束構造の寸法、必要に応じて調整され得る装置の他のパラメータを含む他のパラメータにも依存する。シングル集束のシミュレーション結果を以下の表１に示す。
【０１５３】
【表１】
0006400776.tif 000002
【０１５４】
同様に構成された選択放出構造体を備えるＸ線発生装置のシミュレーションにおいて、上記のビームランディング幅に対する集束構造の効果が同じようになり得ることは、理解されるであろう。
【０１５５】
図１４を参照して、第１の集束構造と組み合わせてさらに第２の集束構造が存在すること（すなわち、ダブル集束）によって、ビームランディング幅をさらに制限することができる。例えば、（陽極から陰極まで）３００マイクロメートルの間隙で、ダブル集束構造を有する撮像装置のシミュレーションでは、第１の集束電極への３０ボルトの印加（陰極基準）と組み合わせて第２の集束電極に約６００ボルトを印加（陰極基準）することによって、ビームランディング幅は、１００マイクロメートルのターゲット画素ピッチに一致するように約１００マイクロメートルに制限された。４００マイクロメートルの間隙では、第１の集束電極への３０ボルトの印加と組み合わせて第２の集束電極に約１０００ボルトを印加することによって、ビームランディング幅は約１００マイクロメートルに制限された。最適な第２の集束電圧は、間隙のサイズ（例えば、陽極から陰極までの距離）だけではなく、電界放出型電子源の仕様、集束構造の寸法、必要に応じて調整され得る装置の他のパラメータを含む他のパラメータにも依存する。ダブル集束のシミュレーション結果を以下の表２に示す。
【０１５６】
【表２】
0006400776.tif 000003
【０１５７】
同様に構成された電子放出構造体を備えるＸ線発生装置のシミュレーションにおいて、上記のビームランディング幅に対する集束構造の効果が同じようになり得ることは、理解されるであろう。
【０１５８】
［実施例２‐焦点サイズに対する初期電子速度の効果］
【０１５９】
図１５は、ゲーテッドコーン型電子源から放出される電子ビームの初期電子速度が０ｅＶから５０ｅＶまで増加するにつれて、電子ビームがこれに対向する陽極に当たる点における電子ビームの幅（すなわち、焦点サイズ）が増加する様子を示す、電子放出構造体と電子受容構造体とを備える装置（例えば、撮像装置またはＸ線発生装置）のシミュレーション結果を示している。シミュレーションに適用される条件が所与であるとして（５ｍｍの陰極領域、陽極と陰極との間の距離は４ｍｍ、フォーカスウィンドウ（集束構造の内幅）は１４ｍｍ）、１０ｅＶの初期電子速度および−４０００Ｖのフォーカスバイアス（集束構造に印加される電圧）によって、１０００ミクロン未満の焦点サイズが達成された。
【０１６０】
開示された実施形態の範囲は、添付の請求項によって規定することができ、上述の種々の特徴の組み合わせおよび部分的組み合わせが共に含まれるだけではなく、上記説明を読むことで当業者が考え付くであろう、それらの変形および変更が含まれる。
【０１６１】
本明細書で使用される技術用語および科学用語は、本開示の関連の技術分野の当業者が一般的に捉えるのと同じ意味を持つべきものである。ただし、本出願から特許権の存続期間が満了するまでの間に、数多くの関連するシステムならびに方法が開発されると予想される。
【０１６２】
本明細書で使用される「約」という用語は、少なくとも±１０％を意味する。
【０１６３】
「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（備える）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備えている）」、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ（含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含んでいる）」、「ｈａｖｉｎｇ（有している）」という表現ならびにそれらの変化形は、「含むが、それらに限定されない」ことを意味して、列挙された構成要素が含まれることを示すものであり、通常、他の構成要素を除外するものではない。そのような表現は、「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ（〜で構成される）」、「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ（〜で基本的に構成される）」という表現を包含する。
【０１６４】
「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ（〜で基本的に構成される）」という表現は、組成物または方法が追加の成分および／またはステップを含み得ることを意味するが、ただし、それらの追加の成分および／またはステップが、請求項に係る組成物または方法の基本的かつ新規の特徴を実質的に変えないものである場合に限られる。
【０１６５】
本明細書で使用される、単数形"ａ"、"ａｎ"、および"ｔｈｅ"は、特に文脈で明確に示していない限り、複数を指す場合を含み得る。例えば、「化合物」または「少なくとも１つの化合物」と言う表現は、その混合物を含めて、複数の化合物を含み得る。
【０１６６】
「例示的」という表現は、本明細書では「例、事例、または実例としての役目を果たす」という意味で用いられる。「例示的」として記載される実施形態はいずれも、他の実施形態に比して好適もしくは効果的であると、または他の実施形態からの特徴の組み入れを除外するものと、必ずしも解釈されるべきものではない。
【０１６７】
「オプションとして」という表現は、本明細書では「いくつかの実施形態では提供されるが、他の実施形態で提供されない」という意味で用いられる。本開示の具体的な実施形態はいずれも、複数の「オプションの」特徴を、それらの特徴が互いに矛盾しない限りにおいて含み得る。
【０１６８】
本明細書で数値範囲が提示される場合には、必ず、任意の引用数値（小数または整数）を、その提示された範囲内に含むものとする。第１の提示数値と第２の提示数値との「間の範囲にある／範囲となる」という表現と、第１の提示数値「から」第２の提示数値「までの範囲にある／範囲となる」という表現は、本明細書においては区別なく用いられ、第１と第２の提示数値ならびにそれらの間のすべての小数および整数を含むものとされる。よって、理解されるべきことは、範囲形式での記載は、単に便宜上および簡潔にするためのものにすぎず、本開示の範囲を堅く制限するものと解釈されるべきではないということである。従って、範囲の記載は、その範囲内の全ての可能性のある部分範囲ならびに個々の数値を具体的に開示したものとみなされるべきである。例えば、１から６までというような範囲の記載は、１から３まで、１から４まで、１から５まで、２から４まで、２から６まで、３から６まで、などのような部分範囲、ならびにその範囲内の個々の数値である例えば１、２、３、４、５、６および非整数の中間値を、具体的に開示したものとみなされるべきである。これは、範囲の大きさに関わりなく、言えることである。
【０１６９】
認識されるべきことは、明確にするために別々の実施形態の文脈で記載された本開示のいくつかの特徴を、ある１つの実施形態で組み合わせて提供することもできるということである。逆に、簡潔にするために１つの実施形態の文脈で記載された本開示のいくつかの特徴を、別々に、またはいずれかの適切な部分的組み合わせで、または適切であれば本開示の他のいずれかの実施形態で、提供することもできる。種々の実施形態の文脈で記載された一部の特徴は、それらの要素を備えていなくても実施形態が実施不可能とならないのであれば、それらの実施形態の本質的特徴とみなされるべきではない。
【０１７０】
本開示について、その具体的な実施形態と関連させて説明したが、数多くの代替案、変更、および変形が当業者に明らかであろうことは言うまでもない。よって、添付の請求項の趣旨および広義の範囲から逸脱しない、かかる代替案、変更、および変形は、すべて包含するものとする。
【０１７１】
本明細書に記載されたすべての刊行物、特許、および特許出願は、個々の刊行物、特許、または特許出願が具体的かつ個別に提示されて参照により本明細書に組み込まれるのと同じように、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。また、本出願における如何なる参照文献の引用もしくは明示も、かかる参照文献を本開示の先行技術とされることを認めるものと解釈されてはならない。セクションの見出しが使用される範囲内において、それらは必ずしも限定するものと解釈されるべきではない。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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