(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁リングと該絶縁リングよりも大径のリング状電極とが交互に複数積層され、前記リング状電極に加速電圧を印加することにより荷電粒子を内部で加速する加速管本体と、
前記リング状電極よりも大径であり、かつ前記加速管本体の一端に設置された接続端子固定用絶縁リングと、
該接続端子固定用絶縁リングに固定され、各々が異なるリング状電極と接続した、複数の加速電圧入力用の接続端子と、を具備し、
前記リング状電極は、外周面に開口を有する孔部を備え、
前記接続端子は、前記接続端子固定用絶縁リングから前記加速管本体の長さ方向に沿って直線状に延びた直線部と、前記直線部から前記加速管本体から離間する方向に曲げられた第１曲部と、前記第１曲部よりも前記リング状電極の側に設けられた、前記加速管本体の側に曲げられた第２曲部とを備え、前記第２曲部の終端が前記リング状電極の前記孔部に挿入されていることを特徴とする加速管。
【請求項２】
前記接続端子の曲げ部が円弧状とされ、一つの曲げ部の長さが３〜１５ｍｍ、かつ曲率半径が１〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の加速管。
【請求項３】
前記接続端子固定用絶縁リングおよび絶縁リングの熱膨張係数をα１、前記接続端子の熱膨張係数をα２としたとき、α２−α１≦３×１０-6（／℃）としたことを特徴とする請求項１または２記載の加速管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子顕微鏡等に使用され電子等の荷電粒子を加速するための加速管であって、セラミックス等から成る接続端子固定用絶縁リングおよび絶縁リングと接続端子との熱膨張係数差による接続端子固定用絶縁リングおよび絶縁リングの損傷を防止するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の加速管Ｋを図３，図４に示す。図３は加速管Ｋの基本構成の斜視図、図４は図３のＢ−Ｂ線における断面図である。これらの図において、１１はＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金等から成り、絶縁リング１２を間に挟んで積層された複数のリング状電極、１２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、１３は鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金等の金属材料から成り、各リング状電極１１に約１０ｋＶ〜約５０ｋＶの加速電圧を印加するための接続端子、１４はアルミナセラミックス等の電気絶縁材料から成り、加速管Ｋ本体の一端に設けられ各接続端子１３の一端を固定する接続端子固定用絶縁リングである。
【０００３】
図４に示すように、複数のリング状電極１１と絶縁リング１２との中心軸が実質的に一致するようにし、かつ各リング状電極１１間に絶縁リング１２が挟まれるようにして銀ロウ等の金属ロウ材を介してこれらを接合し、加速管Ｋ本体を構成する。そして、各リング状電極１１に所定の加速電圧を印加し、リング状電極１１間に高電位差による電界を形成するとともに加速管Ｋ内に電子流を通すと、電子流は複数のリング状電極１１による電界によって加速される（特開平８−２２２１６２号公報参照）。
【０００４】
また各接続端子１３は、図２に示すように、その一端が接続端子固定用絶縁リング１４の貫通孔１４ａに、Ｍｏ−Ｍｎ等のメタライズ層，Ｎｉメッキ層，銀ロウ等の金属ロウ材を介して接合固定され、他端はリング状電極１１の穴に銀ロウ等の金属ロウ材を介して接合される。この場合接続端子１３の形状は直線状である。尚、貫通穴１４ａの中途には大径部と小径部による段差部が形成され、また接続端子１３の接続端子固定用絶縁リング１４側の端部には鍔が設けられ、この鍔によって貫通穴１４ａ内の段差部に係止され、上記の如く金属ロウ材等で接合固定される。そして、一般には最初に接続端子１３の一端と接続端子固定用絶縁リング１４とを接合固定し、次いで接続端子１３の他端とリング状電極１１とを接合していた。
【０００５】
このような加速管Ｋは、電子顕微鏡の電子銃等に使用されるものであり、タングステン線端等の陰極を加熱することにより発生した熱電子を、複数の陽極を成すリング状電極１１により加速するものである。この加速電圧は、透過形電子顕微鏡では約１２０ｋＶ、走査形電子顕微鏡では約５０ｋＶまでである。また、電子源であるタングステン線の熱電子放出を安定的に動作させるために、加速管Ｋ内部は１０-10 Ｔｏｒｒ程度の高真空とされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、接続端子１３の他端とリング状電極１１とを接合する際および接合した後、接続端子１３と接続端子固定用絶縁リング１４との熱膨張係数差により接続端子固定用絶縁リング１４および絶縁リング１２にクラック，割れ等の損傷が発生するという問題があった。即ち、接続端子１３の熱膨張係数が接続端子固定用絶縁リング１４および絶縁リング１２よりも大きいため、接合時の加熱、冷却により接続端子１３が大きく膨張、収縮して、接続端子固定用絶縁リング１４および絶縁リング１２を損傷させていた。特に、絶縁リング１２が半分に割れて、一つの絶縁リング１２が２つのリングに分割されるような損傷が発生していた。このようなクラック，割れ等の損傷は、加速管Ｋの内部を真空引きして使用するため、微細なクラックが生じても真空度が低下したり真空が破れて、加速管Ｋが使用不能となるという重大な問題を発生させていた。
【０００７】
さらに図３に示すように、従来リング状電極１１には、他のリング状電極１１用の接続端子１３との接触を回避するために凹部１１ａを形成する必要があり、そのためリング状電極１１の加工工程が増加し生産性の低下および高コスト化を招いていた。
【０００８】
従って、本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり、その目的は、基本構造がリング状電極と絶縁リングとを交互に複数積層させたものである加速管において、各リング状電極に加速電圧を入力するための接続端子と、加速管の一端に設けられた接続端子固定用絶縁リングおよび絶縁リングとの熱膨張係数差によって、接続端子固定用絶縁リングおよび絶縁リングが破損するのを防ぐことにある。また、リング状電極の形状を単純化して、加速管の生産性を向上させ、低コストで製造可能とすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の加速管は、絶縁リングと該絶縁リングよりも大径のリング状電極とが交互に複数積層され、前記リング状電極に加速電圧を印加することにより荷電粒子を内部で加速する加速管本体と、前記リング状電極よりも大径であり、かつ前記加速管本体の一端に設置された接続端子固定用絶縁リングと、該接続端子固定用絶縁リングに固定され、各々が異なるリング状電極と接続した、複数の加速電圧入力用の接続端子と、を具備し、前記リング状電極は、外周面に開口を有する孔部を備え、前記接続端子は、前記接続端子固定用絶縁リングから前記加速管本体の長さ方向に沿って直線状に延びた直線部と、前記直線部から前記加速管本体から離間する方向に曲げられた第１曲部と、前記第１曲部よりも前記リング状電極の側に設けられた、前記加速管本体の側に曲げられた第２曲部とを備え、前記第２曲部の終端が前記リング状電極の前記孔部に挿入されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、上記構成により、接続端子と接続端子固定用絶縁リングおよび絶縁リングとの熱膨張係数差による接続端子の膨張および収縮を、接続端子に形成された曲げ部の弾性的変形によって吸収し、接続端子固定用絶縁リングおよび絶縁リングに生じる応力を緩和することで、接続端子固定用絶縁リングおよび絶縁リングの応力集中によるクラック，割れ等の破損を防止し、さらに加速管内部の真空度の低下および真空の破れを解消することができる。また、リング状電極の形状が単純化され、その結果加速管の生産性が向上し、低コストに製造可能となる。
【００１１】
また本発明において、好ましくは、接続端子の曲げ部が円弧状とされ、一つの曲げ部の長さが３〜１５ｍｍ、かつ曲率半径が１〜５ｍｍである。これにより、接続端子の熱膨張および収縮による変形を曲げ部の弾性的変形により有効に吸収し、接続端子固定用絶縁リングおよび絶縁リングの破損を効果的に防止する。
【００１２】
さらに好ましくは、接続端子固定用絶縁リングおよび絶縁リングの熱膨張係数をα１、接続端子の熱膨張係数をα２とすると、α２−α１≦３×１０-6（／℃）とする。この構成により、接続端子の変形を抑制して接続端子固定用絶縁リングおよび絶縁リングがさらに破損し難いものとなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の加速管について以下に説明する。本発明の加速管Ｋ１を図１，図２に示す。図１は加速管Ｋ１の基本構成の斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線における断面図である。これらの図において、１はＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｔｉ等から成り、絶縁リング２を間に挟んで積層された複数のリング状電極、２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、３はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属材料から成り、各リング状電極１に約１０ｋＶ〜約５０ｋＶの加速電圧を印加するための接続端子、４はアルミナセラミックス等の電気絶縁材料から成り、加速管Ｋ１本体の一端に設けられ各接続端子３の一端を固定する接続端子固定用絶縁リングである。また、リング状電極１は絶縁リング２よりも大径であり、接続端子固定用絶縁リング４はリング状電極１よりも大径である。
【００１４】
そして、図２に示すように、複数のリング状電極１と絶縁リング２との中心軸が実質的に一致するようにし、かつ各リング状電極１間に絶縁リング２が挟まれるようにして銀ロウ等の金属ロウ材を介してこれらを接合し、加速管Ｋ１本体を構成する。接続端子固定用絶縁リング４と接続端子３との接合構造等の構成については、図３，図４のものと同様である。
【００１５】
本発明の接続端子３はその直線状部の中途に１箇所以上の曲げ部を形成するが、接続端子３の端部を接合するために略９０°程度に曲げる場合を除く。例えば、接続端子３の端部をリング状電極１や接続端子固定用絶縁リング４の側部に接合する場合は、その接合部は中途の直線状部から略９０°程度に曲げられることがあるが、このような接合のための略９０°の曲げは応力緩和の作用は有していない。よって、接続端子３の本来直線的に形成される直線状部に曲げ部を形成するものである。
【００１６】
本発明の前記曲げ部は、１本の接続端子３の直線状部の複数箇所に形成しても良い。例えば図５（ａ）に示すように半円または円弧の一部から成る曲げ部を複数箇所に形成した構成とすることもできる。その他、（ｂ）のように一つの角部を有する曲げ部を１箇所形成した構成、（ｃ）のように（ｂ）の曲げ部を複数箇所に形成した構成、（ｄ）のように２つの角部を有する曲げ部を１箇所形成した構成、（ｅ）のように（ｄ）の曲げ部を複数箇所に形成した構成、（ｆ）のようにコイル状の曲げ部を形成した構成等を採り得る。
【００１７】
これらの曲げ部は、接続端子３のリング状電極１側に形成するのが良い。即ち、接続端子３の接続端子固定用絶縁リング４側の端部を接合させ、次いで接続端子３のリング状電極１側の端部を接合させる際に、リング状電極１側の端部が大きく熱膨張および冷却収縮するからである。より好ましくは、接続端子３のリング状電極１側半分の領域内に曲げ部を形成するのが良く、最適には、接続端子３のリング状電極１側端部に形成するのが良い。
【００１８】
また本発明において、好ましくは、図１，図２，図５（ａ）の如き円弧状の接続端子３の一曲げ部の長さｄを３〜１５ｍｍ、曲率半径を１〜５ｍｍとするのが良い。長さｄが３ｍｍ未満では応力の緩和効果が不十分であり、長さｄが１５ｍｍを超えると、応力緩和効果の向上は望めないうえ構造的に大きくなり過ぎ他の部品と接触する危険性がある。また、曲率半径が１ｍｍ未満では応力の緩和効果が不十分であり、曲率半径が５ｍｍを超えると応力緩和効果の向上は望めないうえ構造的に大きくなり過ぎ他の部品と接触する危険性がある。
【００１９】
本発明の接続端子固定用絶縁リング４はアルミナセラミックス等の絶縁材料から成り、接続端子３はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金，Ｎｉ，Ｔｉ，無酸素銅（ＯＦＨＣ銅：Oxygen Free High Conductivity copper）等から成る。
【００２０】
そして、接続端子固定用絶縁リング４および絶縁リング２の熱膨張係数をα１、接続端子３の熱膨張係数をα２とすると、α２−α１≦３×１０-6（／℃）とすることが好ましい。α２−α１＞３×１０-6（／℃）では、曲げ部による応力緩和効果が低下する。このような特性を有する接続端子固定用絶縁リング４および絶縁リング２と接続端子３の材質は、例えば接続端子固定用絶縁リング４および絶縁リング２がアルミナセラミックス（α１＝７．９×１０-6℃）の場合、接続端子３はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（α２＝１０．８×１０-6／℃）である。
【００２１】
本発明の加速管Ｋ１は電子顕微鏡の電子銃等に使用されるものであるが、電子等の荷電粒子を電界により加速するものであれば適用できる。
【００２２】
かくして、本発明は、接続端子の膨張および収縮を接続端子に形成された曲げ部の弾性的変形によって吸収し、接続端子固定用絶縁リングおよび絶縁リングに生じる応力を緩和することで、接続端子固定用絶縁リングおよび絶縁リングの応力集中によるクラック，割れ等の破損を防止し、加速管内部の真空度の低下および真空の破れを解消することができる。また、リング状電極の形状が単純化され、加速管の生産性が向上し低コストに製造可能となる、という作用効果を有する。
【００２３】
尚、本発明は上記の実施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は何等差し支えない。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、一端が接続端子固定用絶縁リングに他端がいずれか一つのリング状電極に接合されて接続端子固定用絶縁リングとリング状電極とを直線状に接続する複数の接続端子について、その中途の直線状部に１箇所以上の曲げ部を有することにより、接続端子と接続端子固定用絶縁リングとの熱膨張係数差による接続端子の膨張および収縮を接続端子に形成された曲げ部の弾性的変形によって吸収し、接続端子固定用絶縁リングに生じる応力を緩和することで、接続端子固定用絶縁リングの応力集中によるクラック，割れ等の破損を防止し、その結果加速管内部の真空度の低下および真空の破れを解消することができる。また、リング状電極の形状が単純化され、加速管の生産性が向上し低コストに製造可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加速管の基本構成の斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における加速管の断面図である。
【図３】従来の加速管の基本構成の斜視図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線における加速管の断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は接続端子の各種形状を示すものであり、接続端子の模式的部分側面図である。
【符号の説明】
１：リング状電極
２：絶縁リング
３：接続端子
４：接続端子固定用絶縁リング
【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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