(57)【要約】  フォトカソードを搭載した電子銃から射出される電子ビームを、電子光学系の入射軸に自動的に調整するための方法を提供することを課題とする。【解決手段】フォトカソードを搭載した電子銃の入射軸合わせ方法であって、  前記電子銃は、前記フォトカソードに励起光を照射することで第１の状態の電子ビームを射出することができ、  前記方法は、    励起光照射工程と、    前記フォトカソードへの前記励起光の照射位置を変化させ、前記励起光の照射位置を調整する第１励起光照射位置調整工程と、    前記第１の状態の電子ビームの中心線と電子光学系の入射軸が一致したか否かを検出する電子ビーム中心検出工程と、を少なくとも含む、入射軸合わせ方法により、課題が解決できる。
2019221119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトカソードを搭載した電子銃の入射軸合わせ方法であって、
前記電子銃は、前記フォトカソードに励起光を照射することで第１の状態の電子ビームを射出することができ、
前記方法は、
励起光照射工程と、
前記フォトカソードへの前記励起光の照射位置を変化させ、前記励起光の照射位置を調整する第１励起光照射位置調整工程と、
前記第１の状態の電子ビームの中心線と電子光学系の入射軸が一致したか否かを検出する電子ビーム中心検出工程と、
を少なくとも含む、入射軸合わせ方法。
【請求項２】
前記第１の状態の電子ビームの射出方向を前記フォトカソードとは離れた位置で偏向する第１電子ビーム射出方向偏向工程、
を更に含み、
前記第１電子ビーム射出方向偏向工程は、前記電子ビーム中心検出工程で第１の状態の電子ビームの中心線と電子光学系の入射軸とが一致しないと判定した場合に進む、
請求項１に記載の入射軸合わせ方法。
【請求項３】
電子光学系の絞りを通過し、検出器に電子ビームが到達したか否かを検出する電子ビーム到達検出工程と、
前記フォトカソードに励起光を照射することで射出される電子ビームが照射する照射領域を、前記第１の状態の電子ビームの照射領域より拡張する電子ビーム照射領域拡張工程と、
前記励起光の照射位置を変化させ、前記励起光の照射位置を調整する第２励起光照射位置調整工程と、
前記電子ビーム照射領域拡張工程により拡張した電子ビームを第１の状態に戻す電子ビーム照射領域復元工程と、
を更に含み、
前記電子ビーム到達検出工程は、前記励起光照射工程の直後に設けられ、
前記電子ビーム到達検出工程で電子ビームの到達を検出した場合は、前記第１励起光照射位置調整工程に進み、
前記電子ビーム到達検出工程で電子ビームの到達を検出しなかった場合は、前記電子ビーム照射領域拡張工程に進み、
前記第２励起光照射位置調整工程は、前記電子ビーム照射領域拡張工程と前記電子ビーム照射領域復元工程の間に設けられる、
請求項１または２に記載の入射軸合わせ方法。
【請求項４】
前記第２励起光照射位置調整工程の直前または直後に、
前記電子ビーム照射領域拡張工程により拡張した電子ビームの射出方向をフォトカソードとは離れた位置で偏向する第２電子ビーム射出方向偏向工程
を含む、請求項３に記載の入射軸合わせ方法。
【請求項５】
前記電子ビーム照射領域拡張工程および前記電子ビーム照射領域復元工程が、励起光照射領域調整装置を用いて前記励起光の照射領域を変えることで行われる、
請求項３または４に記載の入射軸合わせ方法。
【請求項６】
前記電子ビーム照射領域拡張工程が、励起光照射方向制御装置を用いて前記励起光の照射位置を連続的に変化することで行われ、
前記電子ビーム照射領域復元工程が、前記励起光照射方向制御装置を用いて前記励起光の照射位置を変化しないことで行われる、
請求項３または４に記載の入射軸合わせ方法。
【請求項７】
前記電子ビーム照射領域拡張工程および前記電子ビーム照射領域復元工程が、射出された電子ビームに印加する加速電圧を変えることで行われる、
請求項３または４に記載の入射軸合わせ方法。
【請求項８】
前記第１励起光照射位置調整工程が、励起光照射方向制御装置を用いて行われる、
請求項１乃至７の何れか一項に記載の入射軸合わせ方法。
【請求項９】
前記第２励起光照射位置調整工程が、励起光照射方向制御装置を用いて行われる、
請求項３乃至８の何れか一項に記載の入射軸合わせ方法。
【請求項１０】
前記電子ビーム照射領域復元工程の後に、前記電子ビーム到達検出工程に進む、
請求項３乃至９の何れか一項に記載の入射軸合わせ方法。
【請求項１１】
プロセッサ及び前記プロセッサの制御下にあるメモリを含むコンピュータに、
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の各工程を実行させる、
コンピュータプログラム。
【請求項１２】
フォトカソードを搭載した電子銃であって、該電子銃は、
プロセッサ及び前記プロセッサの制御下にあるメモリを含むコンピュータを少なくとも備え、
前記メモリには、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の各工程を前記コンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムが記録されている、
フォトカソードを搭載した電子銃。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトカソードを搭載した電子銃の入射軸合わせ方法、コンピュータプログラム、および、フォトカソードを搭載した電子銃に関し、特に、フォトカソードを搭載した電子銃から射出する電子ビームを、電子光学系の入射軸に自動的に調整するための方法、該方法を実施するためのコンピュータプログラム、および、当該プログラムを記録したメモリ含むコンピュータを備えた電子銃に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトカソードを搭載した電子銃、当該電子銃を含む電子顕微鏡、自由電子レーザー加速器、検査装置等の装置（以下、電子銃を含む装置を、単に「装置」と記載することがある。）が知られている（特許文献１参照）。【０００３】
電子銃を備えた装置は、明るい像、高い解像度を得る必要がある。そのため、電子銃を最初に搭載した時、電子銃を交換した時に、電子銃から射出した電子ビームが、装置の電子光学系の光軸と一致するように、電子ビームの入射軸を調整する作業が必要である。また、通常運転時においても、経時変化等による電子ビームの入射軸と装置の電子光学系の光軸のずれを調整するため、必要に応じて電子ビームの入射軸の調整が行われる（以下、電子ビームの入射軸の調整を「アライメント」と記載することがある）。【０００４】
アライメントは、電子銃を装置に搭載した後にマニュアルで操作されることも多いが、近年は、自動化の研究も多くなされている。関連する技術として、モータを駆動して電子銃を機械的に走査させ、環状のアノード電極Ａ２の開口に対する電子ビームの入射軸を調整し、アノード電極Ａ２の開口を通過する電流量が最大となる時の前記電子銃の最適な機械的位置を自動的に取得することで、電子ビームのアノード電極Ａ２に対する入射軸を自動で最適化する方法が知られている（特許文献２参照）。【０００５】
その他の関連する技術として、電子ビームを射出する電子銃と、電子ビームを集束する集束コイルと、集束コイルの中心に電子ビームを入射させるためのアライメント手段、電子ビームの照射画像を観測するデジタル観測光学系、デジタル観測光学系からの画像データを処理する画像処理部、並びに、画像処理部からの処理データにもとづいて、電子銃、集束コイル及びアライメント手段を制御する制御部を有するアライメント制御手段とを備え、アライメント制御手段の制御部が、電子銃及び集束コイルを制御し、所定のフォーカスの異なる状態で電子ビームをターゲットに照射し、これらの照射画像の位置座標の差分から算出した補正値にもとづいて、アライメント手段に、アライメント制御信号を出力する方法も知られている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１５／００８５６１号公報
【特許文献２】特許第５３９４７６３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１２５４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、電子銃としては、熱電子射出型、電界放射（ＦＥ）型、ショットキー型が従来から知られている。中でも、熱電子射出型は、プローブ電流量、電流安定度、価格などの点で優れており、汎用形ＳＥＭ、ＥＰＭＡ、オージェ分析装置などに多く使われている。そのため、特許文献２及び３に記載等、アライメントの自動化に関する研究は、熱電子射出型の電子銃が多い。【０００８】
一方、特許文献１に記載のフォトカソードを搭載した電子銃は、フォトカソードに励起光を照射することで、明るく、シャープな電子ビームを射出することができる。そのため、近年開発が進められている。しかしながら、フォトカソードを搭載した電子銃は開発途上にあり、フォトカソードの特徴を利用したアライメントについては知られていない。【０００９】
本発明者らは、鋭意研究を行ったところ、（１）フォトカソードを搭載した電子銃は、従来の電子銃と異なり、フォトカソードに照射する励起光の位置を変えることで、フォトカソードからから射出する電子ビームの位置を簡単に調整できること、（２）そのため、アライメントの際に、フォトカソードに照射する励起光の位置を変える励起光照射位置調整工程を実施することで、装置に搭載した電子銃の位置を変えることなく簡単にアライメントが実施できること、を見出した。【００１０】
そこで、本出願の開示の目的は、フォトカソードを搭載した電子銃から射出される電子ビームを、電子光学系の入射軸に自動的に軸合わせするための方法、該方法を実施するためのコンピュータプログラム、および、当該プログラムを記録したメモリ含むコンピュータを備えた電子銃を提供することにある。本出願の開示のその他の任意付加的な効果は、発明を実施するための形態において明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本出願は、以下に示す、フォトカソードを搭載した電子銃の入射軸合わせ方法、コンピュータプログラム、および、フォトカソードを搭載した電子銃に関する。【００１２】
（１）フォトカソードを搭載した電子銃の入射軸合わせ方法であって、
前記電子銃は、前記フォトカソードに励起光を照射することで第１の状態の電子ビームを射出することができ、
前記方法は、
励起光照射工程と、
前記フォトカソードへの前記励起光の照射位置を変化させ、前記励起光の照射位置を調整する第１励起光照射位置調整工程と、
前記第１の状態の電子ビームの中心線と電子光学系の入射軸が一致したか否かを検出する電子ビーム中心検出工程と、
を少なくとも含む、入射軸合わせ方法。
（２）前記第１の状態の電子ビームの射出方向を前記フォトカソードとは離れた位置で偏向する第１電子ビーム射出方向偏向工程、
を更に含み、
前記第１電子ビーム射出方向偏向工程は、前記電子ビーム中心検出工程で第１の状態の電子ビームの中心線と電子光学系の入射軸とが一致しないと判定した場合に進む、
上記（１）に記載の入射軸合わせ方法。
（３）電子光学系の絞りを通過し、検出器に電子ビームが到達したか否かを検出する電子ビーム到達検出工程と、
前記フォトカソードに励起光を照射することで射出される電子ビームが照射する照射領域を、前記第１の状態の電子ビームの照射領域より拡張する電子ビーム照射領域拡張工程と、
前記励起光の照射位置を変化させ、前記励起光の照射位置を調整する第２励起光照射位置調整工程と、
前記電子ビーム照射領域拡張工程により拡張した電子ビームを第１の状態に戻す電子ビーム照射領域復元工程と、
を更に含み、
前記電子ビーム到達検出工程は、前記励起光照射工程の直後に設けられ、
前記電子ビーム到達検出工程で電子ビームの到達を検出した場合は、前記第１励起光照射位置調整工程に進み、
前記電子ビーム到達検出工程で電子ビームの到達を検出しなかった場合は、前記電子ビーム照射領域拡張工程に進み、
前記第２励起光照射位置調整工程は、前記電子ビーム照射領域拡張工程と前記電子ビーム照射領域復元工程の間に設けられる、
上記（１）または（２）に記載の入射軸合わせ方法。
（４）前記第２励起光照射位置調整工程の直前または直後に、
前記電子ビーム照射領域拡張工程により拡張した電子ビームの射出方向をフォトカソードとは離れた位置で偏向する第２電子ビーム射出方向偏向工程
を含む、上記（３）に記載の入射軸合わせ方法。
（５）前記電子ビーム照射領域拡張工程および前記電子ビーム照射領域復元工程が、励起光照射領域調整装置を用いて前記励起光の照射領域を変えることで行われる、
上記（３）または（４）に記載の入射軸合わせ方法。
（６）前記電子ビーム照射領域拡張工程が、励起光照射方向制御装置を用いて前記励起光の照射位置を連続的に変化することで行われ、
前記電子ビーム照射領域復元工程が、前記励起光照射方向制御装置を用いて前記励起光の照射位置を変化しないことで行われる、
上記（３）または（４）に記載の入射軸合わせ方法。
（７）前記電子ビーム照射領域拡張工程および前記電子ビーム照射領域復元工程が、射出された電子ビームに印加する加速電圧を変えることで行われる、
上記（３）または（４）に記載の入射軸合わせ方法。
（８）前記第１励起光照射位置調整工程が、励起光照射方向制御装置を用いて行われる、
上記（１）乃至（７）の何れか一つに記載の入射軸合わせ方法。
（９）前記第２励起光照射位置調整工程が、励起光照射方向制御装置を用いて行われる、
上記（３）乃至（８）の何れか一つに記載の入射軸合わせ方法。
（１０）前記電子ビーム照射領域復元工程の後に、前記電子ビーム到達検出工程に進む、
上記（３）乃至（９）の何れか一つに記載の入射軸合わせ方法。
（１１）プロセッサ及び前記プロセッサの制御下にあるメモリを含むコンピュータに、
上記（１）乃至（１０）の何れか一つに記載の各工程を実行させる、
コンピュータプログラム。
（１２）フォトカソードを搭載した電子銃であって、該電子銃は、
プロセッサ及び前記プロセッサの制御下にあるメモリを含むコンピュータを少なくとも備え、
前記メモリには、上記（１）乃至（１０）の何れか一つに記載の各工程を前記コンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムが記録されている、
フォトカソードを搭載した電子銃。
【発明の効果】
【００１３】
本出願の開示により、フォトカソードを搭載した電子銃の入射軸合わせを自動化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、電子銃１、および、電子銃１を搭載した装置を模式的に示す図である。
【図２】図２は、入射軸合わせ方法の第１の実施形態の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、電子銃１を相手側装置Ｅに搭載した際に、検出器９に到達する電子ビームＢＮと検出器９で検出する電子量の関係を説明するための図である。
【図４】図４は、第１励起光照射位置調整工程（ＳＴ３）の概略を説明するための図である。
【図５】図５は、第１励起光照射位置調整工程（ＳＴ３）において、励起光Ｌをスキャンした際の電子ビームＢＮの位置の変化と、検出器９で検出する電子の強度（電子量）の関係を説明するための図である。
【図６】図６は、電子ビームＢＮの照射領域と電子量の関係を説明するための図である。
【図７】図７は、電子ビーム中心検出工程（ＳＴ４）の概略を説明するための図である。
【図８】図８は、電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）の概略を説明するための図である。
【図９】図９は、実施形態Ａを説明するための図である。
【図１０】図１０は、実施形態Ａを説明するための図である。
【図１１】図１１は、実施形態Ｂを説明するための図である。
【図１２】図１２は、実施形態Ｃを説明するための図である。
【図１３】図１３は、実施形態Ｄを説明するための図である。
【図１４】図１４は、入射軸合わせ方法の第２の実施形態の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、フォトカソードを搭載した電子銃の入射軸合わせ方法、コンピュータプログラム、および、フォトカソードを搭載した電子銃について詳しく説明する。なお、本明細書において、同種の機能を有する部材には、同一または類似の符号が付されている。そして、同一または類似の符号の付された部材について、繰り返しとなる説明が省略される場合がある。
【００１６】
（電子銃の実施形態）
図１を参照して、電子銃の構成例について説明する。図１は、電子銃１、および、電子銃１を搭載した装置Ｅ（以下、電子銃１を搭載した装置に関し、電子銃１を除いた部分を「相手側装置」と記載することがある。）を模式的に示す図である。
【００１７】
電子銃１の実施形態では、光源２と、フォトカソード３と、アノード４と、アライメント装置６と、入射軸情報処理装置７と、電源８と、を少なくとも具備し、必要に応じて検出器９を具備してもよい。
【００１８】
光源２は、フォトカソード３に励起光Ｌを照射することで、電子ビームＢを射出できるものであれば特に制限はない。光源２は、例えば、高出力（ワット級）、高周波数（数百ＭＨｚ）、超短パルスレーザー光源、比較的安価なレーザーダイオード、ＬＥＤ等が挙げられる。照射する励起光は、パルス光、連続光の何れでもよく、目的に応じて適宜調整すればよい。図１に記載の例では、光源２は、真空チャンバーＣＢ外に配置されている。代替的に、光源２を真空チャンバーＣＢ内に配置しても構わない。
【００１９】
図１に記載の例では、フォトカソード３は、真空チャンバーＣＢ内に配置されている。フォトカソード３は、光源２から照射される励起光Ｌの受光に応じて、電子ビームＢを射出する。より具体的には、フォトカソード３中の電子は、励起光によって励起され、励起された電子が、フォトカソード３から射出される。射出した電子は、アノード４と（フォトカソード３を含む）カソードとによって生成される電界によって加速され、電子ビームを形成する。図１に記載の例では、励起光が、フォトカソード３の正面側から照射されているが、代替的に、励起光が、フォトカソード３の背面側から照射されるようにしてもよい。また、図１に記載の例では、フォトカソード３は、電子ビーム通過孔５ｈを備えたフォトカソード収納容器５内に配置されている。フォトカソード収納容器５内には、フォトカソード３をＥＡ表面処理（換言すれば、電子親和力の低下処理）するための処理材料５ｍが配置されていてもよい。
【００２０】
フォトカソード３を形成するためのフォトカソード材料は、励起光を照射することで電子ビームを射出できれば特に制限はなく、ＥＡ表面処理が必要な材料、ＥＡ表面処理が不要な材料等が挙げられる。ＥＡ表面処理が必要な材料としては、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、ＩＩ−ＶＩ族半導体材料が挙げられる。具体的には、ＡｌＮ、Ｃｅ２Ｔｅ、ＧａＮ、１種類以上のアルカリ金属とＳｂの化合物、ＡｌＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ等およびそれらの混晶等が挙げられる。その他の例としては金属が挙げられ、具体的には、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｎｂ、ＬａＢ６、ＳｅＢ６、Ａｇ等が挙げられる。前記フォトカソード材料をＥＡ表面処理することでフォトカソード３を作製することができ、該フォトカソード３は、半導体のギャップエネルギーに応じた近紫外−赤外波長領域で励起光の選択が可能となるのみでなく、電子ビームの用途に応じた電子ビーム源性能（量子収量、耐久性、単色性、時間応答性、スピン偏極度）が半導体の材料や構造の選択により可能となる。
【００２１】
また、ＥＡ表面処理が不要な材料としては、例えば、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｙ等の金属単体、或いは、合金、金属化合物、又は、ダイアモンド、ＷＢａＯ、Ｃｓ2Ｔｅ等が挙げられる。ＥＡ表面処理が不要であるフォトカソードは、公知の方法（例えば、特許第３５３７７７９号等を参照）で作製すればよい。フォトカソード３として、ＥＡ表面処理が不要なフォトカソードを用いた場合は、フォトカソード収納容器５は配置しなくてもよい。
【００２２】
アライメント装置６は、フォトカソード３から射出した電子ビームＢを、電子銃１を搭載する相手側装置Ｅの電子光学系の入射軸ＯＡと一致させるための装置である。アライメント装置６は、フォトカソード３から射出した電子ビームＢの射出方向を、フォトカソード３とは離れた位置で偏向できれば特に制限はない。例えば、直交する２組のコイルをセットにし、２次元的な偏向によって軸合わせを行える偏向コイル、ビームデフレクター等が挙げられる。アライメント装置６は、入射軸情報処理装置７と接続しており、入射軸情報処理装置７により制御される。
【００２３】
入射軸情報処理装置７は、後述する入射軸合わせ方法を実行するプログラムが記録されたメモリ７１を搭載したコンピュータ、ＰＬＣ（プログラマブル  ロジック  コントローラ）などである。図１に記載の例では、入射軸情報処理装置７は、光源２、アライメント装置６、検出器９に接続し、それらの動作を制御している。
【００２４】
電源８は、フォトカソード３から射出した電子を加速するため、フォトカソード３とアノード４に加速電圧を印加する。アノード４、電源８は、電子銃１の分野において公知の部品を用いればよい。
【００２５】
検出器９は、相手側装置Ｅの電子光学系の入射軸ＯＡを規定する絞りＤ１、Ｄ２を通過した電子（電子ビーム）を検出できれば特に制限はない。検出器９としては、例えば、ファラデーカップ、シンチレータ、マイクロチャネルプレート等の電子検出器が挙げられる。なお、検出器９は、電子銃１の構成要素の一部としてもよいが、相手側装置Ｅが検出器９を具備する場合は当該検出器９を用いればよく、電子銃１として検出器９を具備する必要はない。なお、図１に示す例では、相手側装置Ｅは２つの絞り（Ｄ１、Ｄ２）を備えているが、絞りは少なくとも２つあればよく、３つ、４つ等、複数の絞りを備えていてもよい。
【００２６】
（入射軸合わせ方法の第１の実施形態）
図１乃至図８を参照して、電子銃の入射軸合わせ方法の第１の実施形態の概略について説明する。図２は、入射軸合わせ方法の第１の実施形態の一例を示すフローチャートである。図３は、電子銃１を相手側装置Ｅに搭載した際に、検出器９に到達する電子ビームＢＮと検出器９で検出する電子量の関係を説明するための図である。図４は、第１励起光照射位置調整工程（ＳＴ３）の概略を説明するための図である。図５は、第１励起光照射位置調整工程（ＳＴ３）において、励起光Ｌをスキャンした際の電子ビームＢＮの位置の変化と、検出器９で検出する電子の強度（電子量）の関係を説明するための図である。図６は、電子ビームＢＮの照射領域と電子量の関係を説明するための図である。図７は、電子ビーム中心検出工程（ＳＴ４）の概略を説明するための図である。図８は電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）の概略を説明するための図である。
【００２７】
第１ステップＳＴ１では、励起光照射工程が行われる。励起光照射工程（ＳＴ１）では、図１に示すように、光源２からフォトカソード３に向けて励起光Ｌが照射され、フォトカソード３から電子ビームが射出される。なお、本明細書において、電子銃１の通常運転時に照射する励起光Ｌに応じて射出する電子ビームを「第１の状態の電子ビーム（ＢＮ）」と規定する。フォトカソード３から射出した電子ビームＢＮは、フォトカソード３とアノード４に印加された加速電圧により加速し、電子銃１を搭載した相手側装置Ｅの絞りＤ１、Ｄ２方向に射出される。
【００２８】
第２ステップＳＴ２では、電子ビーム到達検出工程が行われる。電子ビーム到達検出工程（ＳＴ２）では、検出器９が電子を検出した時には、電子ビームＢＮが到達した（ｙｅｓ）と判定する。一方、検出器９が電子を検出しなかった時には、電子ビームＢＮは到達していない（ｎｏ）と判定する。
【００２９】
図３は、電子銃１を相手側装置Ｅに搭載した際に、検出器９に到達する電子ビームＢＮと検出器９で検出する電子量の関係を説明するための図である。なお、図３では説明の関係上、第１の状態の電子ビームＢＮの中心線ＢＣを記載しているが、入射軸合わせ方法の第１の実施形態では、後述する工程により、第１の状態の電子ビームＢＮの中心線ＢＣを相手側装置Ｅの電子光学系の入射軸ＯＡが一致するように調整する。図３ａは、第１の状態の電子ビームＢＮの中心線ＢＣと相手側装置Ｅの電子光学系の入射軸ＯＡが少なくとも平行で、且つ、電子ビームＢＮの照射領域が絞りＤ１の全領域を覆う状態を示している。図３ａに示す場合、絞りＤ１、Ｄ２の孔の面積と同じ断面積の電子ビームが検出器９に到達する。図３ｂは、第１の状態の電子ビームＢＮの中心線ＢＣと相手側装置Ｅの電子光学系の入射軸ＯＡが少なくとも平行ではあるが、電子ビームＢＮの照射領域が絞りＤ１の一部領域のみを覆う状態を示している。図３ｂに示す場合、電子ビームＢＮの内、絞りＤ１、Ｄ２を通過した電子ビームＢＮのみが検出器９に到達する。図３ｃは、第１の状態の電子ビームＢＮの中心線ＢＣと相手側装置Ｅの電子光学系の入射軸ＯＡが傾いている状態を示している。図３ｃに示す場合、電子ビームＢＮの内、絞りＤ１の面積とほぼ同じ断面積の電子ビームＢＮが絞りＤ１を通過する。しかしながら、絞りＤ１を通過した電子ビームＢＮの一部が絞りＤ２で遮蔽されることから、検出器９に到達する電子ビームＢＮの断面積は小さくなる。図３ｄは、第１の状態の電子ビームＢＮの照射領域が絞りＤ１と全く異なる状態を示している。図３ｄに示す場合、検出器９に電子ビームＢＮは到達しない。なお、図３に示す例では、絞りＤ１、Ｄ２の孔の大きさが同じであるが、絞りＤ１、Ｄ２の孔の大きさは異なっていてもよい。
【００３０】
電子ビーム到達検出工程（ＳＴ２）では、検出器９で少量でも電子を検出した場合、例えば、図３ａ乃至図３ｃに示すような場合には、電子ビームＢＮが到達した（ｙｅｓ）と判定する。ｙｅｓと判定された場合、電子銃１が所期の位置、或いは、ほぼ所期の位置に搭載されているといえる。一方、図３ｄに示すように、検出器９が電子を全く検出しない場合、電子ビームＢＮは到達していない（ｎｏ）と判定する。ｎｏと判定された場合、電子銃１が所期の位置から外れて搭載されているといえる。
【００３１】
電子ビーム到達検出工程（ＳＴ２）で“ｙｅｓ”と判定された場合、第３ステップＳＴ３で、第１励起光照射位置調整工程（ＳＴ３）が行われる。図４は、第１励起光照射位置調整工程（ＳＴ３）の概略を説明するための図である。なお、説明の関係上、図４では、フォトカソード３に対する励起光Ｌの入射方向が図１とは異なるが、何れの方向から励起光Ｌを照射してもよい。図４ａは励起光Ｌをスキャンする前の状態、図４ｂは励起光Ｌをスキャンした後の状態を示す図である。第１励起光照射位置調整工程（ＳＴ３）は、励起光照射方向制御装置２２を用いて、励起光Ｌの照射位置を変化（スキャン）させることで実施される。なお、励起光照射方向制御装置２２の詳細については後述する。
【００３２】
図５は、第１励起光照射位置調整工程（ＳＴ３）において、励起光Ｌをスキャンした際の電子ビームＢＮの位置の変化と、検出器９で検出する電子の強度（電子量）の関係を説明するための図である。なお、図５では、光源２、励起光照射方向制御装置２２、フォトカソード３及び励起光Ｌの記載は省略してある。図５に示すように、励起光Ｌの照射位置を変化（スキャン）させると、絞りＤ１に到達する電子ビームＢＮの位置も変わる。しかしながら、図５ｃおよび図５ｄに示すとおり、励起光Ｌの照射位置（電子ビームＢＮの到達位置）を変えても、検出器９が検出する電子の強度（電子量）が変わらない範囲がある。第１励起光照射位置調整工程（ＳＴ３）では、励起光ＬをＸ軸およびＹ軸方向、換言すると、絞りＤ１を含む平面を幅広くスキャンすることで、励起光Ｌの照射位置および検出器９で検出した電子量を関連付けて入射軸情報処理装置７に記憶する。そして、検出器９で検出する電子の強度が同じとなる励起光Ｌの照射領域を決定し、決定した照射領域の中心を励起光Ｌの照射中心として入射軸情報処理装置７に記憶する。記憶した照射中心に励起光Ｌの中心が一致するように照射すると、射出した電子ビームＢＮの中心線ＢＣは相手側装置Ｅの電子光学系の入射軸ＯＡと一致する。
【００３３】
なお、図５は、電子ビームＢＮが相手側装置の電子光学系の入射軸と並行な場合を示しているが、電子ビームＢＮが相手側装置の電子光学系の入射軸に対して傾いた場合も、上記と同様の手順で励起光Ｌの照射中心を決定し、入射軸情報処理装置７に記憶すればよい。
【００３４】
図６は、電子ビームＢＮの照射領域と電子量の関係を説明するための図である。電子ビームＢＮの照射領域内における強度は、電子ビームＢＮの射出条件等により、図６ａに示すように照射領域内のどの位置でも同じになる場合もあるが、図６ｂおよび図６ｃに示すように照射領域の周辺部が弱くなる場合もある。しかしながら、電子ビームＢＮの照射領域内強度が図６ａ乃至図６ｃの何れの場合でも、図５に示すように励起光Ｌの照射位置および検出器９で検出した電子量を関連付けて記憶することで、検出器９で検出する電子の強度が同じとなる励起光Ｌの照射領域の中心を決定できる。
【００３５】
次に、第４ステップＳＴ４では、電子ビーム中心検出工程（ＳＴ４）が行われる。電子ビーム中心検出工程（ＳＴ４）は、第１の状態の電子ビームＢＮの中心線ＢＣと相手側装置Ｅの電子光学系の入射軸ＯＡとが一致したか否かを検出する。なお、「一致」とは、第１の状態の電子ビームＢＮの中心線ＢＣと相手側装置Ｅの電子光学系の入射軸ＯＡとが完全に一致する場合に限定されるのではなく、予め設定したズレの範囲内であれば一致するとしてもよい。図７は、電子ビーム中心検出工程（ＳＴ４）の概略を説明するための図である。フォトカソード３から射出される電子量は、励起光Ｌの照射強度に基づき計算できる。また、絞りＤ１、Ｄ２の面積も計算できる。そのため、励起光Ｌの強度に応じて、検出器９で検出する電子量の最大値は計算が可能である。或いは、検出器９で検出する電子量の最大値は、実測値から求めることもできる。したがって、電子ビーム中心検出工程（ＳＴ４）では、検出器９で検出する電子量の最大値を参考に閾値を設定し、第１励起光照射位置調整工程（ＳＴ３）で入射軸情報処理装置７に記憶した位置に励起光Ｌを照射した際に、検出器９で検出する電子量が、閾値より大きい場合はｙｅｓと判定し、閾値より小さい場合はｎｏと判定する。なお、閾値は、最大値の９０％以上、９５％以上等、適宜設定すればよい。閾値に応じて、第１の状態の電子ビームＢＮの中心線ＢＣと相手側装置Ｅの電子光学系の入射軸ＯＡとの一致の程度（予め設定したズレの範囲）を調整できる。
【００３６】
例えば、電子ビーム到達検出工程（ＳＴ２）で“ｙｅｓ”と判定された電子ビームＢＮが、図７ａに示すように相手側装置Ｅの電子光学系の入射軸ＯＡと並行であったと仮定する。その場合、第１励起光照射位置調整工程（ＳＴ３）において入射軸情報処理装置７に記憶した位置に励起光Ｌを照射すると、図７ｂに示すように、フォトカソード３から射出した電子ビームＢＮの中心線ＢＣは、相手側装置Ｅの電子光学系の入射軸ＯＡと一致する。そうすると、絞りＤ１に到達した電子ビームＢＮは、絞りＤ２で遮蔽されないことから、電子量の最大値を参考に設定した閾値以上となり、電子ビーム中心検出工程（ＳＴ４）で“ｙｅｓ”と判定される。電子ビーム中心検出工程（ＳＴ４）で“ｙｅｓ”と判定された場合は、アライメントが適切に実施されたことから、処理を終了する。
【００３７】
一方、電子ビーム到達検出工程（ＳＴ２）で“ｙｅｓ”と判定された電子ビームＢＮが、図７ｃに示すように相手側装置Ｅの電子光学系の入射軸ＯＡに対して傾いていたと仮定する。その場合、第１励起光照射位置調整工程（ＳＴ３）において入射軸情報処理装置７に記憶した位置に励起光Ｌを照射すると、図７ｄに示すように、フォトカソード３から射出した電子ビームＢＮの中心線ＢＣは、相手側装置Ｅの電子光学系の入射軸ＯＡと一致しない。そのため、図７ｄに示すように、絞りＤ１を通過した電子ビームＢＮの一部は絞りＤ２で遮蔽され、検出器９で検出する電子量は、電子量の最大値より小さくなる。そして、図７ｄで測定した電子量が閾値より小さい場合は、電子ビーム中心検出工程（ＳＴ４）で“ｎｏ”と判定し、第５ステップＳＴ５に進む。
【００３８】
第５ステップＳＴ５では、第１電子ビーム射出方向偏向工程（ＳＴ５）が行われる。図７ｄに示すように、電子ビームＢＮが相手側装置Ｅの電子光学系の入射軸ＯＡに対して傾いた状態で絞りＤ１に到達した場合は、絞りＤ２で電子ビームＢＮが遮蔽される。そのため、第１電子ビーム射出方向偏向工程（ＳＴ５）では、図１に示すように、入射軸情報処理装置７を用いてアライメント装置６を駆動し、フォトカソード３から射出した電子ビームＢＮの射出方向を偏向する。そして、電子ビームＢＮの射出方向の偏向と検出器９による検出を繰り返し、検出器９が検出する電子量が最大となる値（電子ビームＢＮの偏向量）を決定し入射軸情報処理装置７に記憶する。アライメント装置６として偏向コイルを用いた場合、コイルに通電する電気量により電子ビームＢの偏向量を調整できる。
【００３９】
そして、第１電子ビーム射出方向偏向工程（ＳＴ５）終了後は、第１電子ビーム射出方向偏向工程（ＳＴ５）で設定した偏向条件で電子ビームＢＮを偏向しながら再度第１励起光照射位置調整工程（ＳＴ３）を実施することで、相手側装置Ｅの電子光学系の入射軸ＯＡに対してより平行に近い電子ビームＢＮを、絞りＤ１に向けて照射できる。以後は、ＳＴ４で“ｙｅｓ”と判定されるまで、ＳＴ５→ＳＴ３→ＳＴ４のループを繰り返せばよい。ループを繰り返すことで、アライメントの精度を上げることができる。
【００４０】
なお、より精度の高いアライメントが要求される場合には、必要に応じて、ＳＴ４で“ｙｅｓ”と判定された後に所定回数ＳＴ５→ＳＴ３→ＳＴ４のループを繰り返すことで、微調整を行ってもよい。
【００４１】
次に、電子ビーム到達検出工程（ＳＴ２）において、電子ビームＢＮが到達していない（ｎｏ）と判定された場合は、第６ステップＳＴ６に進み、電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）が行われる。図８は電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）の概略を説明するための図である。図８ａは、電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）を実施する前の第１の状態の電子ビームＢＮを示しており、図８ｂは、電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）を実施した後の電子ビーム（以下、拡張した電子ビームを「電子ビームＢＷ」と記載する）を示している。
【００４２】
図８ａに示すように、フォトカソード３を搭載した電子銃１は、フォトカソード３に励起光Ｌを照射することで第１の状態の電子ビームＢＮを射出する。しかしながら、電子銃１を相手側装置Ｅに搭載した時に所期の位置からのずれが大きい場合、第１の状態の電子ビームＢＮが、絞りＤ１の領域を全く照射しない場合がある。その場合、従来の方法では、電子ビームＢＮが検出器９に到達するように、電子銃１の搭載位置の調整および検出器９による検出を繰り返す必要があった。
【００４３】
一方、入射軸合わせ方法の第１の実施形態では、図８ｂに示すように、電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）において、相手側装置Ｅの絞りＤ１に到達する電子ビームＢＷの照射領域を第１の状態の電子ビームＢＮの照射領域より拡張している。そのため、電子銃１の搭載位置が所期の位置から多少ずれても、電子ビームＢＷが絞りＤ１、Ｄ２を通過し、検出器９で電子ビームを検出し易くなる。したがって、電子銃１の搭載位置の調整および検出器９による検出の有無を繰り返す作業が不要、または、作業回数が少なくなり、アライメントに要する時間を短縮できる。
【００４４】
なお、本明細書において、「第１の状態の電子ビームの照射領域より拡張する」とは、「電子ビーム照射領域拡張工程」後に、相手側装置Ｅの絞りＤ１を照射する電子ビームＢＷの照射領域（絞りＤ１を平面と仮定した時に、電子ビームＢが到達する面積）が、第１の状態の電子ビームＢＮの照射領域より拡張していることを意味する。代替的に、「第１の状態の電子ビームの照射領域より拡張する」とは、上記の電子ビーム（ＢＮ、ＢＷ）が実際に照射する領域に代え、電子ビーム（ＢＮ、ＢＷ）の中心軸ＢＣに対して略直交する方向の断面積としてもよい。なお、「第１の状態の電子ビームの照射領域より拡張する」とは、図８ａ及び図８ｂに示すように、フォトカソード３から射出する単一の電子ビームの照射領域を、第１の状態の電子ビームＢＮの照射領域より広げること、および、第１の状態の電子ビームＢＮの照射方向を連続的に変化することで、絞りＤ１を照射する電子ビームの照射領域を広げることも含む。電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）の各種実施形態については後述する。
【００４５】
第７ステップＳＴ７では、第２電子ビーム射出方向偏向工程（ＳＴ７）が行われる。第２電子ビーム射出方向偏向工程（ＳＴ７）は、電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）において拡張した電子ビームＢＷを偏向する以外は、第１電子ビーム射出方向偏向工程（ＳＴ５）と同様の手順で実施することができる。
【００４６】
第８ステップＳＴ８では、第２励起光照射位置調整工程（ＳＴ８）が行われる。第２励起光照射位置調整工程（ＳＴ８）は、電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）において拡張した電子ビームＢＷを用い、第２電子ビーム射出方向偏向工程（ＳＴ７）で偏向した電子ビームＢＷの方向を維持（アライメント装置６の偏向条件を維持）した状態で、励起光Ｌの照射位置を変化（スキャン）させる以外は、第１励起光照射位置調整工程（ＳＴ３）と同様の手順で実施することができる。そして、第２励起光照射位置調整工程（ＳＴ８）で決定した照射領域の中心を励起光Ｌの照射中心として入射軸情報処理装置７に記憶し、記憶した照射中心に励起光Ｌの中心が一致するように励起光Ｌを照射すると、射出した電子ビームＢＮの中心線ＢＣは相手側装置Ｅの電子光学系の入射軸ＯＡと一致する。
【００４７】
第９ステップＳＴ９では、電子ビーム照射領域復元工程が行われる。電子ビーム照射領域復元工程（ＳＴ９）は、電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）とは逆の手順で電子ビームＢＷを第１の状態の電子ビームＢＮに戻せばよい。その際に、第２励起光照射位置調整工程（ＳＴ８）で記憶した照射中心に励起光Ｌの中心が一致するように復元すればよい。
【００４８】
そして、電子ビーム照射領域復元工程（ＳＴ９）が終了した後は、電子ビーム到達検出工程（ＳＴ２）に戻すことで、第１の状態に戻した電子ビームＢＮが、正しくアライメントされたか否か確認をすればよい。なお、電子ビーム到達検出（ＳＴ２）で“ｎｏ”と判定された後は、第２電子ビーム射出方向偏向工程（ＳＴ７）により、電子ビームＢＷの偏向が行われる。したがって、第２電子ビーム射出方向偏向工程（ＳＴ７）後の電子ビームＢＷの中心線ＢＣは、相手側装置Ｅの電子光学系の入射軸ＯＡに対して少なくとも平行になっている。そのため、電子ビーム照射領域復元工程（ＳＴ９）を実施した後は、アライメントが適切に実施されたとして処理を終了してもよい。
【００４９】
入射軸合わせ方法の第１の実施形態は、上記の各ステップを行うことで実施されるが、入射軸合わせが実施可能な範囲内であれば各ステップの追加・変更・削除を行ってもよい。例えば、第２電子ビーム射出方向偏向工程（ＳＴ７）は含まれない、換言すると、任意の工程としてもよい。また、第２電子ビーム射出方向偏向工程（ＳＴ７）は、第２励起光照射位置調整工程（ＳＴ８）の後で行ってもよい。また、第１電子ビーム射出方向偏向工程（ＳＴ５）を第１励起光照射位置調整工程（ＳＴ３）と電子ビーム中心検出工程（ＳＴ４）の間に設け、電子ビーム中心検出工程（ＳＴ４）が“ｎｏ”の場合は第１励起光照射位置調整工程（ＳＴ３）に戻るようにしてもよい。或いは、第１電子ビーム射出方向偏向工程（ＳＴ５）を電子ビーム到達検出工程（ＳＴ２）と第１励起光照射位置調整工程（ＳＴ３）の間に設け、電子ビーム中心検出工程（ＳＴ４）が“ｎｏ”の場合は第１電子ビーム射出方向偏向工程（ＳＴ５）に戻るようにしてもよい。ところで、上記のとおり、フォトカソードを搭載した電子銃は、従来の電子銃と異なり、フォトカソードに照射する励起光の位置を変えることで、フォトカソードからから射出する電子ビームの位置を簡単に調整できることが大きな特徴である。したがって、相手側装置Ｅと電子銃１の搭載部分の取付構造を精緻に作製することで取り付け精度を高めることができる場合は、励起光照射工程（ＳＴ１）を実施後、直接、第１励起光照射位置調整工程（ＳＴ３）に進んでもよい。上記の例示した変更点は、単独あるいは組み合わせてもよい。
【００５０】
以下に、入射軸合わせ方法の第１の実施形態の各工程をより具体化した各種実施形態について説明する。
【００５１】
（実施形態Ａ）
図１、図９および図１０を参照して、実施形態Ａについて説明する。図９ａおよび図９ｂは、電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）の具体例を説明するための図である。実施形態Ａでは、図９ａおよび図９ｂに示すように、電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）はフォトカソード３に入射する励起光Ｌの照射領域を拡張することで行われる。図９ａ及び図９ｂに示すように、励起光Ｌの照射領域が拡張するほどフォトカソード３から射出する電子ビームの照射領域は拡張する。したがって、図９ａが第１の状態の電子ビームＢＮとした場合、実施形態Ａでは、図９ｂに示すように、フォトカソード３に照射する励起光Ｌの照射領域を、第１の状態の電子ビームＢＮを射出するための励起光Ｌの照射領域より拡張する。図９ｂに示す例では、励起光Ｌの照射領域は、光源２とフォトカソード３の間に設けられている励起光照射領域調整装置２１を用いて拡張している。
【００５２】
励起光照射領域調整装置２１は、励起光Ｌの照射領域を拡張できれば特に制限はなく、例えば、光学的装置（方法）が挙げられる。光学的装置の具体例としては、通常運転時（第１の状態の電子ビームＢＮを射出する時）の励起光Ｌを集光している場合は、集光レンズを外す、フォーカスを外す、凹レンズを追加する等の手段（方法）が挙げられる。また、通常運転時に略平行な励起光Ｌを照射している場合には、レンズを挿入、或いは、ビームエキスパンダ等を用いて励起光Ｌを拡張してもよい。また、光学的装置（方法）として、レンズ等の透過光学系の代わりに、曲率つきのミラー等を用いた反射光学系を用いてもよい。
【００５３】
図１０ａおよび図１０ｂは、第２励起光照射位置調整工程（ＳＴ８）において、励起光Ｌの照射位置を変える実施形態の一例を示す図である。図１０ａは、電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）により、励起光Ｌの照射領域を拡張した状態を示す図で、図１０ｂは第２励起光照射位置調整工程（ＳＴ８）により、励起光Ｌの照射位置を変化（スキャン）させた後の状態を示す図である。図１０ａおよび図１０ｂに示す例では、光源２および励起光照射領域調整装置２１を光源ユニット２ａとして一体的に取り扱い、光源ユニット２ａから射出される励起光Ｌの方向を制御する励起光照射方向制御装置２２を設けている。励起光照射方向制御装置２２は、光源ユニット２ａから射出される励起光Ｌの方向を制御できれば特に制限はない。例えば、図１０ａおよび図１０ｂに示す例では、励起光照射方向制御装置２２として、光源ユニット２ａから射出する励起光Ｌがフォトカソード３を照射する位置を変える光源ユニット回動装置２２ａを設けている。光源ユニット回動装置２２ａは、光源ユニット２ａを回動できれば特に制限はなく、例えば、取り付けた光源ユニット２ａを任意の方向に回動できる公知の回動機構を用いればよい。図１０ａおよび図１０ｂに示す実施形態では、光源ユニット２ａを回動して励起光Ｌの照射位置を変化（スキャン）することで、電子ビームＢＷの中心線ＢＣと相手側装置Ｅの電子光学系の入射軸ＯＡが一致する位置を決定することができ、その際の光源ユニット回動装置２２ａの回動位置を入射軸情報処理装置７に記憶すればよい。また、光源ユニット２ａを回動することに代え、光源ユニット２ａを平面方向に移動する光源ユニット平面方向移動装置を用いてもよい。平面方向移動装置は、Ｘ軸、Ｙ軸方向に移動可能な公知の移動機構を用いることができる。光源ユニット平面方向移動装置を用いた場合は、電子ビームＢＷの中心線ＢＣと相手側装置Ｅの電子光学系の入射軸ＯＡが一致する位置（Ｘ軸およびＹ軸の座標）を入射軸情報処理装置７に記憶すればよい。つまり、図１０ａおよび図１０ｂに示す実施形態では、入射軸情報処理装置７は、励起光照射領域調整装置２１、励起光照射方向制御装置２２にも接続および制御している。なお、第１励起光照射位置調整工程（ＳＴ３）は、励起光照射領域調整装置２１を機能させない状態で、励起光Ｌの照射位置を変化（スキャン）させればよい。
【００５４】
電子ビーム照射領域復元工程（ＳＴ９）では、先ず、入射軸情報処理装置７は記憶した回動位置となるよう光源ユニット回動装置２２ａを駆動制御、または、記憶したＸ軸およびＹ軸の座標となるように光源ユニット平行移動装置を駆動制御し、次いで、励起光照射領域調整装置２１を通常運転の状態に戻せばよい。なお、実施形態Ａにおいて、特に言及がない部分に関しては、入射軸合わせ方法の第１の実施形態と同様の手順で行えばよい。
【００５５】
（実施形態Ｂ）
図１１ａおよび図１１ｂを参照して、実施形態Ｂについて説明する。図１１ａは、電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）により、励起光Ｌの照射領域を拡張した状態を示す図で、図１１ｂは第２励起光照射位置調整工程（ＳＴ８）により、励起光Ｌの照射位置を変化（スキャン）させた後の状態を示す図である。実施形態Ｂでは、第２励起光照射位置調整工程（ＳＴ８）において、励起光照射方向制御装置２２として、光源ユニット回動装置２２ａ（光源ユニット平行移動装置）に代え、励起光スキャン装置２２ｂを用いている点で実施形態Ａと異なる。
【００５６】
励起光スキャン装置２２ｂは、図１１ｂに示すように、励起光照射領域調整装置２１とフォトカソード３の間に設けられ、励起光照射領域調整装置２１で拡張した励起光Ｌの照射方向を変えることができれば特に制限はない。励起光スキャン装置２２ｂの具体例としては、ポリゴンミラー、ＭＥＭＳミラー、ガルバノミラー等が挙げられる。励起光スキャン装置２２ｂを用いることで、光源２から射出した励起光Ｌの方向を制御することができ、その結果、励起光Ｌがフォトカソード３を照射する位置を連続的に変化させ、フォトカソード３から射出する電子ビームＢＷの位置を連続的に変化できる。実施形態Ｂでは、励起光スキャン装置２２ｂにより励起光Ｌの照射位置を変化（スキャン）することで、電子ビームＢＷの中心線ＢＣと相手側装置Ｅの電子光学系の入射軸ＯＡが一致する位置を決定することができ、その際の励起光スキャン装置２２ｂの制御条件を入射軸情報処理装置７に記憶すればよい。
【００５７】
そして、電子ビーム照射領域復元工程（ＳＴ９）では、先ず、入射軸情報処理装置７は励起光スキャン装置２２ｂの制御条件を記憶した条件に制御し、次いで、励起光照射領域調整装置２１を通常運転の状態に戻せばよい。
【００５８】
なお、実施形態Ｂでは、光源ユニット回動装置２２ａ（光源ユニット平行移動装置）に代え、励起光スキャン装置２２ｂを設けた例を示しているが、励起光照射方向制御装置２２として、光源ユニット回動装置２２ａ（光源ユニット平行移動装置）および励起光スキャン装置２２ｂを組合わせて用いてもよい。
【００５９】
（実施形態Ｃ）
図１および図１２を参照して、実施形態Ｃについて説明する。図１２ａは、実施形態Ｃにおいて、第１の状態の電子ビームＢＮを示す図である。図１２ｂは、実施形態Ｃにおいて、電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）により電子ビームＢＮを拡張した後の電子ビームＢＷを示す図である。実施形態Ａおよび実施形態Ｂでは、電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）において、励起光照射領域調整装置２１を用いて光源２から射出した励起光Ｌを拡張し、拡張した励起光Ｌをフォトカソード３に照射しているが、実施形態Ｃでは、励起光Ｌをスキャンしながらフォトカソード３に照射することで、電子ビームＢの照射領域を拡張する点で異なる。
【００６０】
図１２ａおよび図１２ｂに示す例では、励起光Ｌの照射位置を連続的に変化させる手段として、励起光照射方向制御装置２２を用いた例が記載されている。実施形態Ａでは、励起光照射方向制御装置２２は、光源２と励起光照射領域調整装置２１を含む光源ユニット２ａを回動または平行移動している。一方、図１２ａおよび図１２ｂに示す例では、励起光照射方向制御装置２２は、光源２を直接回動または平行移動している点で異なるが、実施形態Ａの光源ユニット回動装置および光源ユニット平行移動装置と同様の装置を用いることができる。また、図示は省略するが、実施形態Ｃでは、光源２を直接回動または平行移動する励起光照射方向制御装置２２に代え、実施形態Ｂの励起光スキャン装置２２ｂをそのまま用いて電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）を行ってもよい。また、光源２の回動装置（平行移動装置）および励起光スキャン装置２２ｂを組合わせて用いてもよい。
【００６１】
なお、実施形態Ｃでは、励起光Ｌを広域にスキャンした場合、励起光Ｌの照射位置によっては、検出器９に電子ビームＢＷが到達しない場合がある。そのため、入射軸情報処理装置７は、検出電子ビームＢＷが検出器９に到達した時の励起光Ｌのスキャン領域を記憶しておき、第２電子ビーム射出方向偏向工程（ＳＴ７）では、記憶したスキャン領域で励起光Ｌをスキャンすることが好ましい。
【００６２】
第２励起光照射位置調整工程（ＳＴ８）では、励起光照射方向制御装置２２を用いて励起光Ｌをスキャンすることで、電子ビームＢＷの中心線ＢＣと相手側装置Ｅの電子光学系の入射軸ＯＡが一致する位置を決定できる。そして、実施形態Ａと同様、スキャンすることで決定した回動位置、または、Ｘ軸およびＹ軸の座標を入射軸情報処理装置７に記憶すればよい。また、励起光照射方向制御装置２２として、励起光スキャン装置２２ｂを用いた場合は、決定した励起光照射方向制御装置２２の制御条件を入射軸情報処理装置７に記憶すればよい。
【００６３】
そして、電子ビーム照射領域復元工程（ＳＴ９）では、入射軸情報処理装置７は、第２励起光照射位置調整工程（ＳＴ８）で記憶した回動位置、または、Ｘ軸およびＹ軸座標となるように、励起光照射方向制御装置２２を駆動制御、或いは、記憶した励起光スキャン装置２２ｂの制御条件に設定すればよい。
【００６４】
（実施形態Ｄ）
図１及び図１３を参照して、実施形態Ｄについて説明する。なお、図１及び図１３では図示が省略されているが、入射軸情報処理装置７は電源８にも接続している。実施形態Ａ乃至Ｃは、光源２とフォトカソード３との間における励起光Ｌを制御しているが、実施形態Ｄでは、図１３ｂに示すように、フォトカソード３から射出された電子ビームに印加する加速電圧を変えることで電子ビーム照射領域拡張が行われる。図１３ａに示すように、フォトカソード３から射出した電子ビームＢＮの照射領域は、フォトカソード３とアノード４に印加する加速電圧を大きくすると縮小する。一方、図１３ｂに示すように、加速電圧を小さくすると、電子ビームＢＷの照射領域は拡張する。したがって、図１３ａが第１の状態の電子ビームＢＮとした場合、実施形態Ｄでは、第１の状態の電子ビームを照射する際の加速電圧より、加速電圧を小さくすることで、電子ビーム照射領域の拡張ができる。そして、電子ビーム照射領域復元工程（ＳＴ９）では、加速電圧を通常運転の状態に戻せばよい。
【００６５】
上記のとおり、実施形態Ａ乃至Ｃでは、光源２とフォトカソード３との間の励起光Ｌを制御しており、実施形態Ｄでは、フォトカソード３から射出した電子ビームＢＮの制御を行っている。なお、従来の熱電子射出型の電子銃を用いた場合でも、加速電圧を調整することで、電子ビームＢＮの照射領域を変えることは可能である。しかしながら、従来の熱電子射出型の電子銃を用いて第１および第２励起光照射位置調整工程（ＳＴ３、ＳＴ８）に類似する工程を実施する場合、電子銃自体の位置を調整、或いは、アライメント装置６を２つ以上設けて電子ビームの中心線ＢＣと電子光学系の入射軸ＯＡを一致させる必要がある。一方、実施形態Ａ乃至Ｄでは、第１および第２励起光照射位置調整工程（ＳＴ３、ＳＴ８）は、励起光Ｌの照射位置を変化させるのみで調整が可能である。換言すると、フォトカソードを搭載した電子銃１自体の配置は変更する必要はなく、アライメント装置６は一つでも実施が可能である（無論、必要に応じてアライメント装置６を２以上使用してもよい）。フォトカソードを搭載した電子銃特有の構成により、従来の電子銃と比較して簡単にアライメントができる。
【００６６】
上記に実施形態Ａ乃至Ｄについて説明をしたが、必要に応じて、各実施形態を組合わせてもよい。例えば、実施形態Ａの励起光照射領域調整装置２１により励起光Ｌの照射領域を拡張しながら、実施形態Ｃのように励起光Ｌをスキャンしてもよい。或いは、実施形態Ａ乃至Ｃに実施形態Ｄを付加してもよい。
【００６７】
上記で説明した入射軸合わせ方法の第１の実施形態（実施形態Ａ乃至Ｄ）を実施するためのプログラムは、電子銃１の各構成要素を制御する制御装置のメモリにインストールされていてもよいし、コンピュータプログラムとして提供されてもよい。制御装置のメモリにプログラムがインストールされることで、制御装置は入射軸情報処理装置７として機能する。コンピュータプログラムとして提供された場合は、既存のフォトカソードを搭載した電子銃の入射軸合わせを自動化できる。
【００６８】
（入射軸合わせ方法の第２の実施形態）
図１４を参照して、電子銃の入射軸合わせ方法の第２の実施形態の概略について説明する。図１４は、入射軸合わせ方法の第２の実施形態の一例を示すフローチャートである。入射軸合わせ方法の第１の実施形態では、第１の状態の電子ビームＢＮを先ず照射し、電子ビーム到達検出工程（ＳＴ２）で電子ビームＢＮの到達を検出しなかった場合のみ、電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）を実施していた。そのため、熟練した者が電子銃１を相手側装置Ｅに搭載することで、ほぼ所期の位置に電子銃１を搭載できる場合は、迅速にアライメントが実施できるという効果を奏する。
【００６９】
一方、入射軸合わせ方法の第２の実施形態では、電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）を先ず実施する点で、電子銃の入射軸合わせ方法の第１の実施形態と異なる。入射軸合わせ方法の第２の実施形態は、熟練していない者が電子銃１を搭載しても、最初に電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）を実施することから、検出器９で電子ビームＢＷの到達を容易に検知できるという効果を奏する。
【００７０】
入射軸合わせ方法の第２の実施形態は、図１４に示すように、電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）を先ず実施し、次いで、励起光照射工程（ＳＴ１）、電子ビーム到達検出工程（ＳＴ２）を順に実施する。上記のとおり、電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）を先ず実施していることから、電子ビーム到達検出工程（ＳＴ２）で電子ビームＢＷの到達を検知する可能性はかなり高いが、電子ビームＢＷの到達を検知できない場合（ＳＴ２で“ｎｏ”と判定）は、電子銃の再搭載工程（ＳＴ１０）を行い、電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）に戻す。
【００７１】
一方、電子ビーム到達検出工程（ＳＴ２）で“ｙｅｓ”と判定された場合は、入射軸合わせ方法の第１の実施形態と同様、第２電子ビーム射出方向偏向工程（ＳＴ７）、第２励起光照射位置調整工程（ＳＴ８）、電子ビーム照射領域復元工程（ＳＴ９）に進む。電子ビーム照射領域復元工程（ＳＴ９）実施後は、終了すればよい。
【００７２】
入射軸合わせ方法の第２の実施形態において、電子ビーム照射領域拡張工程（ＳＴ６）、励起光照射工程（ＳＴ１）、電子ビーム到達検出工程（ＳＴ２）、第２電子ビーム射出方向偏向工程（ＳＴ７）、第２励起光照射位置調整工程（ＳＴ８）および電子ビーム照射領域復元工程（ＳＴ９）の具体的手順は、入射軸合わせ方法の第１の実施形態と同じでよい。
【００７３】
入射軸合わせ方法の第２の実施形態は、入射軸合わせ実施可能な範囲内であれば各ステップの追加・変更を行ってもよい。例えば、図１４の点線に示すように、電子ビーム照射領域復元工程（ＳＴ９）実施後に、励起光照射工程（ＳＴ１）、電子ビーム到達検出工程（ＳＴ２）、第２電子ビーム射出方向偏向工程（ＳＴ７）、第２励起光照射位置調整工程（ＳＴ８）を実施することで、復元後の電子ビームＢＮで再度アライメントを行い、アライメント精度の向上またはアライメントの確認後に、終了してもよい。また、第２電子ビーム射出方向偏向工程（ＳＴ７）は含まれない、換言すると、任意の工程としてもよい。また、第２電子ビーム射出方向偏向工程（ＳＴ７）は、第２励起光照射位置調整工程（ＳＴ８）の後で行ってもよい。
【００７４】
電子銃を搭載する相手側装置Ｅは、電子銃を搭載する公知の装置が挙げられる。例えば、電子顕微鏡、電子線ホログラフィー装置、電子線描画装置、電子線回折装置、電子線検査装置、電子線金属積層造形装置、電子線リソグラフィー装置、電子線加工装置、電子線硬化装置、電子線滅菌装置、電子線殺菌装置、プラズマ発生装置、原子状元素発生装置、スピン偏極電子線発生装置、カソードルミネッセンス装置、逆光電子分光装置等が挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本明細書で開示するフォトカソードを搭載した電子銃の入射軸合わせ方法、コンピュータプログラム、および、フォトカソードを搭載した電子銃を用いると、フォトカソードを搭載した電子銃の入射軸合わせを自動化できる。したがって、電子銃を搭載した装置を製造する業者、当該装置または入射軸合わせ方法を用いる業者にとって有用である。
【符号の説明】
【００７６】
１…電子銃、２…光源、２ａ…光源ユニット、３…フォトカソード、５…フォトカソード収納容器、５ｈ…電子ビーム通過孔、５ｍ…処理材料、６…アライメント装置、７…入射軸情報処理装置、８…電源、９…検出器、２１…励起光照射領域調整装置、２２…励起光照射方向制御装置、２２ａ…光源ユニット回動装置、２２ｂ…励起光スキャン装置、７１…メモリ、ＢＮ…第１の状態の電子ビーム、ＢＣ…電子ビームの中心線、ＢＷ…拡張した電子ビーム、ＣＢ…真空チャンバー、Ｄ１、Ｄ２…絞り、Ｅ…相手側装置、Ｌ…励起光、ＯＡ…電子光学系の入射軸、
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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