(57)【要約】【目的】  ナノシリコン面電子源のように高輝度且つ長寿命であり、点電子線源のように電子を集束して放射することが可能であり、しかも安価で且つ取扱いの容易な、電子線源およびＸ線源を提供する。【構成】  高エネルギー垂直面電子源（２）と、高エネルギー垂直面電子源（２）から放射された電子を加速させ集束させる加速集束電極（３，４）とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高エネルギー垂直面電子源と、高エネルギー垂直面電子源から放射された電子を加速し集束する加速集束電極とを備えたことを特徴とする電子線源。
【請求項２】
前記加速集束電極による電子の集束位置に開口部を有する領域制限体をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の電子線源。
【請求項３】
凹表面を有する高エネルギー垂直面電子源と、高エネルギー垂直面電子源から放射された電子の集束位置に開口部を有する領域制限体とを備えたことを特徴とする電子線源。
【請求項４】
前記高エネルギー垂直面電子源の凹表面が、凹球面、凹楕円面、樋状凹面のいずれかであることを特徴とする請求項３記載の電子線源。
【請求項５】
前記領域制限体の開口部が、点状、楕円状、長方形状、線状のいずれかであることを特徴とする請求項３記載の電子線源。
【請求項６】
前記高エネルギー垂直面電子源と前記領域制限体との間に、前記高エネルギー垂直面電子源から放射された電子を加速させる加速電極をさらに備えたことを特徴とする請求項３記載の電子線源。
【請求項７】
前記高エネルギー垂直面電子源が、放射電子のエネルギーが１ｅＶ以上で、且つその放射方向が電子放射面に垂直である面電子源であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の電子線源。
【請求項８】
前記高エネルギー垂直面電子源が、ナノシリコン面電子源であることを特徴とする請求項７記載の電子線源。
【請求項９】
高エネルギー垂直面電子源から放射された電子を加速し集束した後にターゲットに衝突させることによってＸ線を発生することを特徴とするＸ線源。
【請求項１０】
前記高エネルギー垂直面電子源が、放射電子のエネルギーが１ｅＶ以上で、且つその放射方向が電子放射面に垂直である面電子源であることを特徴とする請求項９記載のＸ線源。
【請求項１１】
前記高エネルギー垂直面電子源が、ナノシリコン面電子源であることを特徴とする請求項１０記載のＸ線源。
【請求項１２】
請求項１ないし８のいずれかに記載の電子線源から放射された電子を加速し集束した後にターゲットに衝突させることによってＸ線を発生することを特徴とするＸ線源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願の発明は電子線源およびＸ線源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子顕微鏡や電子線描画装置などにおいては、一点から電子線を放射する形式の点電子線源が用いられており、この場合、電子線結像系の解像度を向上させるために、輝度の高い点電子線源が望まれている。ここで、輝度とは、単位立体角当たりに放射される電子電流の大きさを意味する。点電子線源としては、たとえば、タングステン単結晶の針状電極にジルコニウムと酸素とからなる被覆層を設けてなる電極を電子源とするものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
一方、点電子線源ではないが、高輝度の電子線源として、平面状の放射面から電子を放射するナノシリコン面電子源も知られている（特許文献２参照）。図１１は、このナノシリコン面電子源の構成を例示した断面図である。この図１１において、ナノシリコン面電子源（ア）は、基板（イ）（この場合には、導電性の基板、たとえばｎ形シリコン基板とする）の上に、ナノシリコン層（ウ）と上部電極（エ）とを順次形成することによって作製されている。ナノシリコン層（ウ）は、化学気相堆積法によって形成したポリシリコン層を陽極酸化することによって作製され、上部電極（エ）は、たとえば厚さ約１０ｎｍの金属膜によって構成される。また基板（イ）のナノシリコン層（ウ）とは反対側の面には、電圧を基板（イ）と上部電極（エ）との間に印加するために、基板（イ）とオーミック接触する下部電極（オ）が形成されている。
【０００４】
このナノシリコン面電子源（ア）は、真空中において、１０〜３０Ｖの電圧を上部電極（エ）と下部電極（オ）との間に上部電極（エ）側を正として印加した際に、電子を上部電極（エ）の表面から８ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で放射することができる。このときの動作下限真空度は１〜１０Ｐａであり、他の面電子源と比較して格段に低い真空度での動作が可能である。また、超低真空度動作という特徴に加えて、長寿命であることも特徴としている。これらの特徴の理由は、タングステンの熱電子放射電子源やタングステン細針の電界放射電子源等の電子源とは異なり、１ｅＶ以上の高エネルギーで電子を放射することができるので、放射電子が表面の汚染などの影響を受けにくいためである。しかしながら、これらの特徴を実現するには、電子の放射方向が揃っていて、放射エネルギーの分布幅が狭いことが併せて必要である。実際、多くのナノシリコン面電子源による電子放射は、主として放射面に垂直であり、そのエネルギーは７ｅＶを中心に幅２ｅＶと狭い。
【０００５】
他方、従来、分析測定や医療診断などに使われるＸ線源としては、熱電子源から放出される電子を真空中で加速させ、電子線としてタングステンや胴などのターゲットに入射させて、Ｘ線を発生させるＸ線源が用いられており、この場合も、Ｘ線像の解像度や測定及び診断の精度を向上させるために、輝度の高い点Ｘ線源が望まれている。ここで、輝度とは、単位時間単位立体角当たりに放射されるＸ線のエネルギー量を意味する。このような高輝度点Ｘ線源を実現するには、ターゲット上で局所的に高い電子線照射密度を得る必要がある。しかしながら、従来の熱電子源から放出される電子は広い角度範囲の方向に放出されるため、いくら理想的な電子線結像系を用いてもターゲット上での電子線照射密度を熱電子源上での放出密度以上に上げることは困難である。熱電子線源としては、電流加熱されるタングステンフィラメントや、タングステン単結晶の針状電極にジルコニウムと酸素とからなる被覆層を設けてなる電極を電子源とするもの（特許文献１参照）などが知られている。
【特許文献１】特開２０００−２９４１８３号公報
【特許文献２】特開２０００−１００３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、高輝度な点電子線源が求められているものの、上記特許文献１に記載の点電子線源ではナノシリコン面電子源ほどの高輝度な電子は実現できず、またもちろんナノシリコン面電子源では電子が集束する集束点を持っていないので、点電子線源としては用いることができない。
【０００７】
しかも、上記特許文献１に記載の点電子線源は熱電子線源でもあるので、針状電極を超高真空下（たとえば、圧力が１千万分の１Ｐａ以下）で高温（たとえば、１４００Ｋ以上）に加熱する必要があり、そのためのコストが極めて高くなってしまう。
【０００８】
また、従来のＸ線源においても、熱電子線源としてのタングステンフィラメントを高真空下（たとえば、圧力が１万分の１Ｐａ以下）で高温（たとえば、１４００Ｋ以上）に加熱する必要があり、そのためのコストが高くなってしまう。
【０００９】
そこで、以上のとおりの事情に鑑み、この出願の発明は、ナノシリコン面電子源のように高輝度且つ長寿命であり、点電子線源のように電子を集束して放射することが可能であり、しかも安価で且つ取扱いの容易な、電子線源およびＸ線源を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、高エネルギー垂直面電子源と、高エネルギー垂直面電子源から放射された電子を加速し集束する加速集束電極とを備えたことを特徴とする電子線源を提供する。
【００１１】
第２には、前記加速集束電極による電子の集束位置に開口部を有する領域制限体をさらに備えたことを特徴とする前記電子線源を提供する。
【００１２】
第３には、凹表面を有する高エネルギー垂直面電子源と、高エネルギー垂直面電子源から放射された電子の集束位置に開口部を有する領域制限体とを備えたことを特徴とする電子線源を提供する。
【００１３】
第４には、前記高エネルギー垂直面電子源の凹表面が、凹球面、凹楕円面、樋状凹面のいずれかであることを特徴とする前記電子線源を提供する。
【００１４】
第５には、前記領域制限体の開口部が、点状、楕円状、長方形状、線状のいずれかであることを特徴とする前記電子線源を提供する。
【００１５】
第６には、前記高エネルギー垂直面電子源と前記領域制限体との間に、前記高エネルギー垂直面電子源から放射された電子を加速させる加速電極をさらに備えたことを特徴とする前記電子線源を提供する。
【００１６】
第７には、前記高エネルギー垂直面電子源が、放射電子のエネルギーが１ｅＶ以上で、且つその放射方向が電子放射面に垂直である面電子源であることを特徴とする前記電子線源を提供する。
【００１７】
第８には、前記高エネルギー垂直面電子源が、ナノシリコン面電子源であることを特徴とする前記電子線源を提供する。
【００１８】
第９には、高エネルギー垂直面電子源から放射された電子を加速し集束した後にターゲットに衝突させることによってＸ線を発生することを特徴とするＸ線源を提供する。
【００１９】
第１０には、前記高エネルギー垂直面電子源が、放射電子のエネルギーが１ｅＶ以上で、且つその放射方向が電子放射面に垂直である面電子源であることを特徴とする前記Ｘ線源を提供する。
【００２０】
第１１には、前記高エネルギー垂直面電子源が、ナノシリコン面電子源であることを特徴とする前記Ｘ線源を提供する。
【００２１】
第１２には、前記電子線源から放射された電子を加速し集束した後にターゲットに衝突させることによってＸ線を発生することを特徴とするＸ線源を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
上記第１の電子線源によれば、高エネルギー垂直面電子源および加速集束電極による高輝度な電子の加速放射が可能であり、高輝度且つ長寿命、しかも安価且つ取扱い容易な電子線源を実現することができる。
【００２３】
上記第２の電子線源によれば、上記第１の電子線源と同様な効果が得られ、また集束放射性能をさらに向上させることができる。
【００２４】
上記第３の電子線源によれば、凹表面の高エネルギー垂直面電子源および領域制限体による高輝度な電子の優れた集束放射が可能であり、高輝度且つ長寿命、しかも安価且つ取扱い容易な電子線源を実現することができる。
【００２５】
上記第４および第５の電子線源によれば、上記第３の電子線源と同様な効果が得られ、また放射電子の点状や楕円状、線状の集束形状が得られるようになる。
【００２６】
上記第６の電子線源によれば、上記第３の電子線源と同様な効果が得られ、また電子の加速放射が可能となる。
【００２７】
上記第７の電子線源によれば、上記第１〜６の電子線源と同様な効果が得られ、また高輝度な電子放射をより確実ならしめることができる。
【００２８】
上記第８の電子線源によれば、上記第７の電子線源と同様な効果が得られ、またナノシリコン面電子源による高輝度な電子放射が可能になる。
【００２９】
上記第９のＸ線源によれば、高輝度なＸ線を発生させることができ、高輝度且つ長寿命、しかも安価且つ取扱い容易なＸ線源を実現することができる。
【００３０】
上記第１０および第１１のＸ線源によれば、上記第９および１０のＸ線源と同様な効果が得られ、また高輝度なＸ線発生をより確実ならしめることができる。
【００３１】
上記第１２のＸ線源によれば、上記第１〜第８の電子線源と同様な効果が得られ、また高輝度なＸ線を発生させることができ、高輝度且つ長寿命、しかも安価且つ取扱い容易なＸ線源を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
上記のとおりの特徴を有するこの出願の発明においては、高エネルギー垂直面電子源から放射される電子を加速し集束して電子線として放射する電子線源を構成する。また、この電子線源あるいはその一部分を用いて、電子を加速し集束した後にターゲットに衝突させてＸ線を発生するＸ線源を構成する。
【００３３】
［第１の実施形態］
図１は、この出願の発明の電子線源の一実施形態を示したものである。
【００３４】
この図１において、（１）は基板、（２）は基板（１）上に形成された高エネルギー垂直面電子源、（３）および（４）は加速集束電極としての第１電極および第２電極であり、高エネルギー垂直面電子源（２）により電子を放射し、その電子を第１電極（３）および第２電極（４）により加速させ集束させる電子線源となっている。
【００３５】
高エネルギー垂直面電子源（２）は、放射電子のエネルギーが通常の面電子源よりも高くたとえば１ｅＶ以上で、且つその放射方向が電子放射面に垂直な面電子源であり、たとえばナノシリコン面電子源を考慮できる。ナノシリコン面電子源としては、たとえば前述の図１１に例示した構成のものを使うことができる。
【００３６】
なお、放射エネルギーおよび放射方向については、放射される電子の主要なエネルギーおよび主要な方向が１ｅＶ以上および垂直であればよいことは言うまでもない。すなわち、実際には、面放射に関する各種条件や環境によって、放射電子の中に１ｅＶ以上および垂直方向でない電子も僅かに含まれる場合が考えられるが、全体からみて１ｅＶ以上および垂直方向の放射であれば、本願発明の電子線源および後述のＸ線源を実現することができるのである。
【００３７】
第１電極（３）および第２電極（４）は、同軸に配置された金属製の円筒状の加速集束電極であり、高エネルギー垂直面電子源（２）から放射された電子が円筒内を通過するように配置されている。
【００３８】
この電子線源を動作させるときには、まず電子線源全体を真空中に置き、高エネルギー垂直面電子源（２）の表面と第１電極（３）とを同一電位に保ち、第２電極（４）の電位を第１電極（３）の電位よりも高く保ち、高エネルギー垂直面電子源（２）を動作状態とする。この高エネルギー垂直面電子源（２）の表面から電子が、面に垂直な指向性を持って放射され、第１電極（３）および第２電極（４）との間に形成される静電電子レンズによって加速、集束され、図中に示したような電子軌道（５）を描いて、電子線源外部に向けて放射される。
【００３９】
ここで、電子が最も密度高く集束される点である電子の集束点を「焦点」（図中Ｆ）と呼び、焦点Ｆにおける電子の軌道を直線的に電子の進行方向とは逆の方向に延長した直線（図中Ｌ）と静電電子レンズに入る前の電子の軌道（＝直線部分）との交点（図中Ｉ）の位置における静電電子レンズの軸（光軸と呼ぶ。図中Ｏ）に垂直な平面を考え、その面を「主要面」（図中Ｈ）と呼び、主要面Ｈから焦点Ｆまでの距離を「焦点距離」と呼ぶこととする。
【００４０】
高エネルギー垂直面電子源（２）からの電子が、光軸Ｏに並行に、電子電流密度Ｄ［Ａ／ｃｍ2］で放射されると仮定したとき、焦点距離をｆ［ｃｍ］とすると、焦点Ｆは、仮想的点電子線源とみなすことができる。この仮想的点電子線源の輝度をＢ［Ａ／ステラジアン］とすると、輝度Ｂは、静電電子レンズに収差がなく、電子同士の空間電荷反発がないとすれば、次式によって与えられる。
【００４１】
【数１】
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この式に従えば、輝度Ｂは、焦点距離ｆの２乗に比例して大きくなるので、ｆを大きくすることによって、高輝度の電子線源が得られることがわかる。
【００４２】
なお、本実施形態においては、図１に例示したように、焦点Ｆから離れた軌道を通る電子を電子線源外に放出させないために、焦点Ｆの位置に開口部を有する領域制限体を設けてもよい。図１では、この領域制限体の一種として、点状の開口部を有する板状のピンホール体（６）を図示している。このピンホール体（６）を代表とする領域制限体は、電子の放射領域を制限するだけでなく、上記仮想的点電子線源の大きさを制限することにも役立つ。ピンホール体（６）は、たとえば金属板に微小孔を開けて作ることができる。
【００４３】
本実施形態において、高エネルギー垂直面電子源（２）に最も近い位置にある第１電極（３）が円筒状の電極であることも、１つの重要な特徴である。このような電極を用いて、電子利用効率が高く高輝度の仮想的点電子線源を形成できる理由は、高エネルギー垂直面電子源（２）が電子放射面に垂直な方向に強い指向性を持って電子を放射することができるためである。この高エネルギー垂直面電子源（２）の代わりに、同様な指向性が無いかあるいは弱い面電子源を用いても、本実施形態のような電子利用効率が高く高輝度の仮想的点電子線源を形成することは不可能である。
【００４４】
［第２の実施形態］
図２は、この出願の発明の電子線源の別の一実施形態を示したものである。
【００４５】
この図２において、（１）は凹球表面を持つ基板、（２）は基板（１）の凹球表面上に形成された凹球表面を持つ高エネルギー垂直面電子源、（６）は高エネルギー垂直面電子源（２）の凹球表面の曲率中心の位置に開口部を有するピンホール体であり、高エネルギー垂直面電子源（２）の凹球表面から電子を集束放射し、ピンホール体（６）の開口部を通して放出する電子線源となっている。
【００４６】
高エネルギー垂直面電子源（２）は、１ｅＶ以上の高放射エネルギーで電子放射面に垂直な放射方向を持つ面電子源であることは第１の実施形態と同じであるが、少なくとも放射表面が凹面状、より具体的には凹球面状となっているものであり、たとえば図１１に例示した構成のナノシリコン面電子源を凹球面状の放射表面を持つものとすればよい。
【００４７】
この電子線源を動作させるときには、まず電子線源全体を真空中に置き、高エネルギー垂直面電子源（２）の表面とピンホール体（６）とを同一電位に保ち、高エネルギー垂直面電子源（２）を動作状態とする。この高エネルギー垂直面電子源（２）から電子が、等電位空間中を、図中に示したような電子軌道（５）を描いて、凹球表面の曲率中心に向かって進み、曲率中心に集束する。すなわち、高エネルギー垂直面電子源（２）の凹球表面の曲率中心が電子の集束点つまり焦点Ｆであり、ピンホール体（６）はこの電子の集束点に開口部を有していることになる。この場合の焦点距離ｆは、高エネルギー垂直面電子源（２）の表面上の一点（たとえば表面と光軸との交点）から焦点Ｆまでの距離、つまり表面の曲率半径に等しい。かかる場合にも、焦点Ｆが仮想的点電子線源となり、その輝度Ｂは上記数１で与えられる。なお、ここでの光軸は、電子の軌道全体が作る円錐の軸である。
【００４８】
本実施形態では、高エネルギー垂直面電子源（２）の凹表面とピンホール体（６）が同一電位に保たれることも、１つの重要な特徴である。このような構成により、電子利用効率が高く高輝度の仮想的点電子線源を形成できる理由は、上記第１の実施形態と同様に、高エネルギー垂直面電子源（２）が電子放射面に垂直な方向に強い指向性を持って電子を放射することができるためである。この高エネルギー垂直面電子源（２）の代わりに、同様な指向性が無いかあるいは弱い面電子源を用いても、本実施形態のような電子利用効率が高く高輝度の仮想的点電子線源を形成することは不可能である。
【００４９】
［第３の実施形態］
図３は、この出願の発明の電子線源のさらに別の一実施形態を示したものである。
【００５０】
本実施形態では、その構成要素は第２の実施形態におけるものと同じであるが、高エネルギー垂直面電子源（２）とピンホール体（６）との距離を大きくし、ピンホール体（６）を高エネルギー垂直面電子源（２）の表面の電位よりも高い電位に保つようにしている。この場合も、ピンホール体（６）の開口部は、焦点Ｆつまり高エネルギー垂直面電子源（２）の凹球表面の曲率中心に位置する。そして、ピンホール体（６）の電位を調節することによって、電子を、図中に示したような電子軌道（５）をもって焦点Ｆに集束させることができる。この場合の焦点距離ｆは、高エネルギー垂直面電子源（２）の表面と光軸との交点Ｍから焦点Ｆまでの距離、つまり表面の曲率半径よりも大きくなり、その分だけ、上記数１により算出される仮想的点電子線源の輝度Ｂが高くなる。
【００５１】
［第４の実施形態］
図４は、この出願の発明の電子線源のまたさらに別の一実施形態を示したものである。
【００５２】
本実施形態では、上記第３の実施形態における高エネルギー垂直面電子源（２）とピンホール体（６）との間に、高エネルギー垂直面電子源（２）から放射された電子を加速する加速電極（７）を設けている。加速電極（７）の形状や、その電位およびピンホール体（６）の電位を適当なものとすることによって、電子を、図中に示したような電子軌道（５）をもって焦点Ｆに集束させることができる。これにより、集束電子光学系の焦点距離を第３の実施形態よりもさらに伸ばすことができ、集束収差をさらに小さくすることもできる。
【００５３】
なお、上記第１〜第４のいずれの実施形態においても、たとえば、基板（１）を絶縁性のものとし、基板（１）と高エネルギー垂直面電子源（２）との間に下部電極（前記図１１における下部電極（オ）に相当するもの）を設け、それと上部電極（前記図１１における上部電極（エ））との間に電圧を印加するようにしてもよい。この下部電極の材質としては、たとえばｎ形ポリシリコンを考慮できる。
【００５４】
また、ピンホール体（６）の形状および加速電極（７）の形状は、図１〜図４に図示したような平板状でなくてもよい。
【００５５】
またさらに、上記第１〜第４のいずれの実施形態も、点状に電子を集束する場合、つまり仮想的点電子線源を構成する場合のものとなっているが、たとえば、図１における第１電極（３）および第２電極（４）によりなる加速集束電極を、高エネルギー垂直面電子源（２）からの放射電子を楕円状や線状に集束可能な形状や構成のものとしたり、図２〜図４における高エネルギー垂直面電子源（２）の凹表面を、凹球面ではなく凹楕円面や樋状凹面などに変え、またそれら凹楕円面や樋状凹面からの放射電子の集束位置に配置される領域制限体の開口部を、点状ではなく楕円状や長方形状、線状などに変えたりすることで、仮想的楕円もしくは線電子線源を構成して楕円状もしくは線状の集束形状を得ることもできる。
【００５６】
たとえば、図５では、図２および図３と同様に高エネルギー垂直面電子源（２）が凹球面、領域制限体（６０）の開口部（６１）が点状となって仮想的点電子源を構成しており、図６では、樋状凹表面および長方形状開口の組合せで仮想的線電子線源を構成しており、図７では、凹楕円表面および線状開口の組合せで仮想的楕円電子線源を構成している。また図８では、図１と同様に高エネルギー垂直面電子源（２）が平面となっているが、領域制限体（６０）の開口部（６１）が長方形状となっており、仮想的線電子線源を実現ししている。これらのように、高エネルギー垂直面電子源（２）の表面形状および領域制限体（６０）の開口部（６１）形状は様々に組み合わせることができ、点状集束、楕円状集束、線状集束などの様々な集束形状を実現できるのである。
【００５７】
以上説明したように、この出願の発明の電子線源は、仮想的集束電子線源から高輝度の電子線を点状、楕円状、線状等に集束して放射するという高輝度電子線源としての特徴を有し、しかも、従来の電子線源と比較して格段に低い真空度での動作が可能であり且つ長寿命であるという特徴も有する。またもちろん、従来の針状電極やタングステンフィラメントを用いた電子線源のような高温加熱処理は不要であるため、安価で且つ取り扱い易いという利点も有している。
【００５８】
［第５の実施形態］
図９（ａ）（ｂ）は、各々、この出願の発明のＸ線源の一実施形態を示したものである。
【００５９】
本実施形態では、上記第１〜第４の実施形態におけるピンホール体（６）に代えて、加速された電子との衝突つまり電子線の入射によってＸ線を放射するターゲットを用い、加速された電子が焦点Ｆ（図１〜図４における焦点Ｆと同じ）においてターゲットと衝突するように構成されている。基板（１）、高エネルギー垂直面電子源（２）、第１電極（３）、第２電極（４）および加速電極（７）の図示は省略しており、点線枠部分が第１、第３および第４の実施形態における電子加速集束系で構成される。
【００６０】
ターゲットとしては、たとえば、ベリリウムの薄膜で構成された薄膜形ターゲット（８）（図９（ａ）参照）や、タングステンで構成されたバルク形ターゲット（９）（図９（ｂ）参照）を用いることができ、いずれの場合にも電子線の焦点Ｆに入射面が位置するように配置される。薄膜形ターゲット（８）の場合には電子線入射側とは反対側に、バルク形ターゲット（９）の場合には電子線入射側と同じ側に電子が放射される。
【００６１】
［第６の実施形態］
図１０（ａ）（ｂ）は、各々、この出願の発明のＸ線源の別の一実施形態を示したものである。
【００６２】
本実施形態では、上記第１〜第４の実施形態における電子加速集束系（図中点線枠部分）とターゲットとの間に、第１電極（１０）および第２電極（１１）をさらに設けた構成となっている。これら第１電極（１０）および第２電極（１１）は、金属製の円筒状のものであり、それぞれの軸を光軸Ｏに一致させて配置され、第２電極（１１）には第１電極（１０）よりも高い電圧が印加されている。焦点Ｆ（図１〜図４における焦点Ｆと同じ）を仮想的点電子線源として放射される電子は、第１電極（１０）と第２電極（１１）との間に形成される静電電子レンズによって加速され集束されて第２の焦点（図中Ｆｔ）を結ぶ。この第２の焦点Ｆｔの位置に薄膜形ターゲット（１１）またはバルク形ターゲット（１２）を設置し、この位置におけるターゲットへの電子線の入射によってＸ線を発生させる。図中、焦点Ｆから焦点Ｆｔまでの電子の軌道は電子軌道（５）の延長によって例示してある。
【００６３】
以上の第５および第６の実施形態において、高エネルギー垂直面電子源（２）は電子放射面に垂直な方向に強い指向性を持って電子を放射するので、高エネルギー垂直面電子源（２）から放射された電子は集束効率良くターゲット上の一点に集中し、その結果として、その一点から高輝度のＸ線が放射されることになる。しかも、第１〜第４の実施形態と同様に、他のＸ線源と比較して格段に低い真空度での動作が可能であり、もちろん安価で取り扱いが容易である。
【００６４】
また、上記Ｘ線源は点電子線源を用いた場合のものであるが、前述したように仮想的楕円もしくは線電子線源を構成して楕円状もしくは線状の集束形状を得るようにした電子線源を用いた場合には、楕円状や線状のＸ線源を実現することもできる。
【００６５】
もちろん、この出願の発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上詳しく説明した通り、この出願の発明によって、ナノシリコン面電子源のように高輝度且つ長寿命であり、点電子線源のように電子を集束して放射することが可能であり、しかも安価で且つ取扱いの容易な、電子線源およびＸ線源が提供される。
【００６７】
またこの電子線源は、点状電子集束のみならず、楕円状や線状の電子集束をも可能ならしめ、楕円状や線状の高輝度電子線源を実現することができ、それらを用いた楕円状や線状のＸ線源をも実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】この出願の発明の第１の実施形態を説明するための図である。
【図２】この出願の発明の第２の実施形態を説明するための図である。
【図３】この出願の発明の第３の実施形態を説明するための図である。
【図４】この出願の発明の第４の実施形態を説明するための図である。
【図５】この出願の発明による仮想的点電子線源の一構成例を示した概略斜視図である。
【図６】この出願の発明による仮想的線電子線源の一構成例を示した概略斜視図である。
【図７】この出願の発明による仮想的楕円電子線源の一構成例を示した概略斜視図である。
【図８】この出願の発明による仮想的線電子線源の別の一構成例を示した概略斜視図である。
【図９】（ａ）（ｂ）は、各々、この出願の発明の第５の実施形態を説明するための図である。
【図１０】（ａ）（ｂ）は、各々、この出願の発明の第５の実施形態を説明するための図である。
【図１１】従来のナノシリコン面電子源を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  基板
２  高エネルギー垂直面電子源
３  第１電極
４  第２電極
５  電子軌道
６  ピンホール体
６０  領域制限体
６１  開口部
７  加速電極
８  薄膜形ターゲット
９  バルク形ターゲット
１０  第１電極
１１  第２電極
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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