CN110462780B - 电子射线产生装置以及电子射线应用装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种易于维护的电子射线产生装置以及电子射线应用装置。电子射线产生装置(1)包括真空腔室(2)、光电阴极支架(3)、活性化容器(4)以及腔室内动力传递部件(5b)。光电阴极支架能够相对于活性化容器移动。

Description

电子射线产生装置以及电子射线应用装置
技术领域
本发明涉及一种电子射线产生装置以及电子射线应用装置，特别是涉及一种光电阴极支架能够相对于活性化容器移动的电子射线产生装置以及电子射线应用装置。
背景技术
以利用GaAs型半导体的光电阴极的电子束源(GaAs光电阴极电子束源)来说，至今为止对加速器科学领域做出以下贡献：作为具有高极化度的自旋极化电子束源的基本粒子、强子物理实验(温伯格角(Weinberg angle)的精密测定)、作为能够以高度反复短脉冲且大电流的高亮度电子束源的1kW的红外线自由电子激光产生等。
进一步，GaAs光电阴极电子束源已成为用于下一代放射光源用加速器的能够以低发射率(光束在相位空间中所占的面积)且大电流的高亮度电子束源的有力候选者，在走近宇宙诞生之谜的线形型的下一代加速器未来计划“国际线性对撞机计划”中，被认为是唯一实用的高性能自旋极化电子束源。
另一方面，对半导体器件的微细化和功能材料的高度化而言，除了在原子尺度上进行详细的构造分析和元素分析之外，还认为构造中的电性特性测量、磁性特性测量是必不可少的。对于该要求需要有超越现有性能的下一代的观测技术、测量技术，为此，提高作为要素技术的电子束源的性能是必不可少的。从高重复短脉冲、高亮度和高自旋极化的性能来看，GaAs光电阴极电子束源作为用于下一代电子显微镜的电子束源被认为是有期望的。
GaAs光电阴极电子束源利用负电子亲和力(Negative Electron Affinity(以下会有将“负电子亲和力”描述为“NEA”的情形)表面：真空位准低于传导带底的状态)。通过利用NEA表面，能够将已从价带光激发到传导带底的潜在位准的电子可以就这样地作为电子束取出到真空中。图1是表示从GaAs光电阴极电子束源产生电子束的概念，能够说明接下来会说明的(1)激发过程、(2)扩散过程、(3)逃逸过程的三步骤模型的现象论(参照非专利文献1)。
(1)对光电阴极射入激发光，将价带电子激发到传导带(激发过程)。
(2)激发到传导带的电子向表面扩散(扩散过程)。
(3)已到达表面的电子将表面屏障作为通道逃逸到真空中(逃逸过程)。
在GaAs半导体中有大约4eV的电子亲和力(真空位准与传导带底的能量差)，为了形成NEA表面状态，需要以下的工序。
(1)首先，在真空中加热p型掺杂的GaAs半导体，去除氧化物和碳化物等表面杂质进行清洁。由此，能够在表面区域产生能带弯曲，将真空位准降低至半导体的能带隙的一半左右(φB)。
(2)接下来，为了在晶体表面得到微小的光电流，如图2所示，首先蒸镀铯，之后，每当光电流饱和就交互地重复进行铯蒸镀和氧添加，直到得到最大的光电流为止。通过该方法，能够通过降低剩下的真空位准(φD)来形成NEA表面状态(参照非专利文献1)。
另外，NEA表面状态意味着通过上述工序将光电阴极的真空位准的能级设成比传导带底的能级更低的状态的情形。然而，即使光电阴极的真空位准的能级比传导带底的能级更高，也能够从光电阴极向真空中释放出电子。此外，即使是在将光电阴极处理成NEA表面状态后，若持续电子的释放，也会有以下的情形：光电阴极的真空位准的能级从比传导带底的能级更低的位准返回到高位准并且释放出电子。因此，在将光电阴极作为电子束源使用的情况下，虽然优选为尽可能地降低光电阴极的真空位准的能级，但设成或保持成NEA表面状态并不是必须的。因此，在本发明中，“电子亲和力的降低处理”是指将光电阴极的真空位准的能级降低到能够释放出电子的位准的处理。以下，有时将“电子亲和力的降低处理”描述为“EA表面处理”，将光电阴极的真空位准的能级通过“电子亲和力的降低处理”降低到能够释放出电子的位准的状态描述为“EA表面”。
但是，EA表面由于微量的H2O、CO、CO2等残留气体的吸附或已离子化的残留气体向EA表面逆流而劣化。因此，为了从光电阴极长期稳定地取出电子束，为了处理和维持，需要超高真空度。此外，能够从已进行EA表面处理的光电阴极取出的电子的量是有限的，在释放出一定量的电子束之后，需要再次对光电阴极表面进行EA表面处理。
使用于往的已经过EA表面处理的光电阴极的电子枪至少包括EA表面处理腔室、电子枪腔室、已经过EA表面处理的光电阴极的运送单元。如上所述，已经过EA表面处理的光电阴极必须在超高真空中进行EA处理后在保持超高真空状态的同时装填到电子枪而不暴露于外部空气中，此外经过了一定时间的光电阴极有必要再次进行EA表面处理，但是以往，EA表面处理腔室与电子枪腔室必须单独地设置。其理由在于，以往的EA表面处理虽然是采用在腔室内直接在光电阴极上蒸镀表面处理材料的方法，但若在同一腔室内进行EA表面处理，则EA表面处理材料会附着在电子枪腔室以及腔室内的各种装置上，尤其附着在电极附近的EA表面处理材料会成为产生电场释放暗电流的原因，明显降低电子枪的功能。
然而，在单独地设置EA表面处理腔室与电子枪腔室的情况下，首先需要两个处于超高真空状态的腔室，并且还需要用于将已在EA表面处理腔室中处理过的光电阴极持续保持超高真空状态下运送到电子枪腔室的运送单元，所以存在电子枪装置变得非常大型化的问题。此外，在保持超高真空的状态下，需要将已经过EA表面处理的光电阴极从EA表面处理腔室移动、安装到电子枪腔室且在进行光电阴极再次EA表面处理时从电子枪腔室移动、安装到EA表面处理腔室，因此必须精密地设计装置并进行适当的操作，以使光电阴极在运送中不会脱落，从而存在装置管理变得复杂的问题。
因此，为了解决上述问题，在专利文献1(日本特许第5808021号公报)中，将用于进行降低光电阴极材料的电子亲和力的处理的活性化容器配置在真空腔室内。即，在专利文献1中，通用用于产生电子束的腔室和用于进行EA表面处理的腔室。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5808021号公报。
非专利文献
非专利文献1：MRS-J NEWS,Vol.20,No.2,May 2008。
发明内容
发明所要解决的问题
可是，在专利文献1中，描述有设置用于改变光电阴极支架的位置的驱动单元。在专利文献1中，马达等驱动单元被安装于活性化容器，或者被安装于真空腔室的内侧。
但是，当将马达配置在真空腔室内时会产生以下问题。第一，在使真空腔室内成为高真空状态的过程中，需要加热真空腔室(例如摄氏200度左右)，但由于该加热等，有可能发生马达故障或磁铁变弱。如果马达发生故障，则需要解除真空腔室内的真空状态来修理或交换马达。可是要将真空腔室内设成高真空状态需要长时间(例如一周)。因此，如果在高真空状态实现后发现马达故障，则为了修理或交换马达，实现高真空状态所需的长时间准备作业变成白费。第二，马达包括磁铁等磁场产生部件。因此，从光电阴极材料所取出的电子的轨道会因该磁场产生部件而被弯曲。
因此，本发明的目的在于提供一种易于维护的电子射线产生装置以及电子射线应用装置。此外，本发明的任意附加的目的是提供如下的电子射线产生装置以及电子射线应用装置：在真空腔室内配置了活性化容器的电子射线产生装置中，通过不设置用于在真空腔室内产生磁场的马达，能够抑制电子射线的轨道从期望的轨道偏离。
用于解决课题的手段
如下所示，本发明涉及电子射线产生装置以及电子射线应用装置。
技术方案1.一种电子射线产生装置，包括：
真空腔室；
光电阴极支架，配置在所述真空腔室内，用于支撑光电阴极材料；
活性化容器，配置在所述真空腔室内，用于支撑降低所述光电阴极材料的电子亲和力的表面处理材料；以及
腔室内动力传递部件，配置在所述真空腔室内，对所述光电阴极支架或所述活性化容器传递驱动力，
所述光电阴极支架能够相对于所述活性化容器移动。
技术方案2.如技术方案1所述的电子射线产生装置，还包括：
能量生成部，用于生成驱动所述腔室内动力传递部件的机械能，
所述能量生成部配置在所述真空腔室之外。
技术方案3.如技术方案2所述的电子射线产生装置，其中，
所述能量生成部是驱动源或者手动操作部件。
技术方案4.如技术方案1至3中任一项所述的电子射线产生装置，还包括：
腔室外动力传递部件，配置在所述真空腔室之外，
所述腔室外动力传递部件与所述腔室内动力传递部件经由所述真空腔室的无孔墙连接，以便能够传递动力。
技术方案5.如技术方案4所述的电子射线产生装置，其中，
所述腔室外动力传递部件将驱动力纯机械性地传递到所述腔室内动力传递部件。
技术方案6.如技术方案1至5中任一项所述的电子射线产生装置，其中，
所述腔室内动力传递部件配置在偏离所述光电阴极支架的中心轴的位置。
技术方案7.如技术方案1至6中任一项所述的电子射线产生装置，还包括：
导引部件，配置在所述真空腔室内，并且沿着第一方向延伸，
所述导引部件引导所述腔室内动力传递部件沿着所述第一方向的移动。
技术方案8.如技术方案1至7中任一项所述的电子射线产生装置，其中，
所述腔室内动力传递部件包括：
旋转部件；以及
变换机构，将所述旋转部件的旋转变换成所述光电阴极支架或所述活性化容器的直线移动。
技术方案9.如技术方案1至8中任一项所述的电子射线产生装置，还包括：
阳极，配置在所述真空腔室内；以及
屏蔽罩，用于抑制从所述真空腔室内的突起物产生放电，
所述屏蔽罩配置在所述阳极与所述腔室内动力传递部件的至少一部分之间。
技术方案10.如技术方案1至9中任一项所述的电子射线产生装置，其中，
所述活性化容器包括：
第一孔，能够使从所述光电阴极材料释放出的电子或者所述光电阴极材料通过；以及
第二孔，使所述腔室内动力传递部件插通。
技术方案11.如技术方案1至10中任一项所述的电子射线产生装置，其中，
所述真空腔室包括伸缩部，
通过使所述伸缩部伸缩来使所述光电阴极支架或所述活性化容器移动。
技术方案12.如技术方案11所述的电子射线产生装置，其中，
所述伸缩部构成所述真空腔室的主体部的一部分，或者被安装在所述真空腔室的顶部。
技术方案13.如技术方案1所述的电子射线产生装置，还包括：
能量生成部，用于生成驱动所述腔室内动力传递部件的热能。
技术方案14.一种电子射线应用装置，包括技术方案1至13中任一项所述的电子射线产生装置，
所述电子射线应用装置是电子枪、自由电子激光加速器、电子显微镜、电子射线全息装置、电子射线绘图装置、电子射线衍射装置、电子射线检查装置、电子射线金属积层造型装置、电子射线微影术装置、电子射线加工装置、电子射线固化装置、电子射线灭菌装置、电子射线杀菌装置、等离子体产生装置、原子状元素产生装置、自旋极化电子射线产生装置、阴极发光装置或逆光电子分光装置。
发明功效
根据本发明，能够提供一种易于维护的电子射线产生装置以及电子射线应用装置。
附图说明
图1是表示从GaAs光电阴极电子束源产生电子束的概念。
图2是表示EA表面状态的形成顺序。
图3是第一实施方式中的电子射线产生装置的概略剖视图。
图4是第一实施方式中的电子射线产生装置之概略剖视图。
图5是表示驱动源的一例的概略剖视图。
图6是表示伸缩部的一例的概念图。
图7是第二实施方式中的电子射线产生装置的概略剖视图。
图8A是图7中的区域AR的放大图。
图8B是图7中的区域AR’的放大图。
图9是第三实施方式中的电子射线产生装置的概略剖视图。
图10中的(a)以及图10中的(b)是示意性地示出加热单元的一例的图。
图11是示意性地示出方向控制单元的一例的图。
图12是示意性地示出电极布置的一例的图。
图13是电子射线应用装置的功能框图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明实施方式中的电子射线产生装置1以及电子射线应用装置100。另外，在本说明书中，对具有同种功能的部件赋予相同或类似的符号。而且，有时会对已被赋予相同或类似符号的部件省略重复说明。
(方向的定义)
在本说明书中，将光电阴极支架3朝向活性化容器4的第一孔44-1移动的方向定义为Z方向。取而代之，也可以将从光电阴极(光电阴极材料)释放出的电子行进的方向定义为Z方向。Z方向例如是垂直向下的方向，但Z方向并非限定于垂直向下的方向。
(第一实施方式的概要)
参照图3至图6，对第一实施方式中的电子射线产生装置1进行说明。图3以及图4是第一实施方式中的电子射线产生装置1的概略剖视图。图5是表示驱动源7a的一例的概略剖视图。图6是表示伸缩部的一例的概念图。另外，图3是表示执行EA表面处理时的光电阴极支架3的位置，图4是表示执行电子射线产生处理时的光电阴极支架3的位置。此外，在图4中，斜线部分是表示真空腔室2内的真空区域。进一步，在图4中，箭头D1是表示从光电阴极(即，光电阴极材料A)释放出的电子行进的方向。
电子射线产生装置1(electron beam generator)是在真空气氛中产生电子射线的装置。在真空腔室2内实现真空气氛。附带地，电子射线产生装置1也可以是在高电压下产生电子射线的装置。在该情况下，从光电阴极释放出的电子的行进方向取决于高电压作用时的真空腔室内的电场。
电子射线产生装置1具备真空腔室2、光电阴极支架3、活性化容器4以及配置在真空腔室内的腔室内动力传递部件5b。
真空腔室2是在电子射线产生装置1中用于形成真空气氛的部件。当电子射线产生装置1使用时，真空腔室2的内部压力被设定在例如10-5Pa以下。为了降低真空腔室2的内部压力，使用真空泵(vacuum pump)91。真空泵91例如与电子射线产生装置1分开地准备，且经由配管连接于电子射线产生装置1。此外，供应用于EA表面处理的气体的气体供应装置92也可以经由配管与真空腔室2连接。气体供应装置92供应的气体例如是氧、NF3、N2等。
真空腔室2的形状无特别限制，真空腔室2的形状例如是圆筒形状。在图3所示的例子中，真空腔室2具备主体部20、顶部21以及底部。此外，真空腔室2的材料例如是不锈钢、钛、μ合金等金属、玻璃、蓝宝石、陶瓷等非金属。
光电阴极支架3配置在真空腔室2内，用于支撑光电阴极材料A。在图3所示的例子中，光电阴极支架3配置在活性化容器4内，该活性化容器4配置在真空腔室2内。
光电阴极支架3能够相对于活性化容器4移动。当光电阴极支架3位于在图3中所示的位置时，通过将活性化容器4所支撑的表面处理材料B予以活性化(气化)，由此能够将表面处理材料B蒸镀在光电阴极材料A上。此外，当光电阴极支架3位于在图4中所示的位置时，通过对光电阴极支架3所支撑的光电阴极材料A照射光，由此能够从光电阴极材料A产生电子(电子射线)。
另外，光电阴极支架3的材料无特别限制。光电阴极支架3的材料例如可以使用钼、钛、钽、不锈钢等。
此外，用于形成光电阴极的光电阴极材料A并无特别限制，只要是能够进行EA表面处理的材料即可。作为光电阴极材料A而言，例如例示有III-V族半导体材料和II-V族半导体材料。具体而言，例示有AlN、Ce2Te、GaN、K2CsSb、AlAs、GaP、GaAs、GaSb、InAs等。作为光电阴极材料A的其他例子可以举出金属，具体而言，例示有Mg、Cu、Nb、LaB6、SeB6、Ag等。通过对光电阴极材料A进行EA表面处理，能够制作光电阴极。当使用已使用了光电阴极材料A的光电阴极时，可以在对应于半导体的隙能(gap energy)的近紫外光-红外光波长区域中选择电子激发光。除此之外，通过选择半导体的材料、构造来选择对应于电子束用途的电子束源性能(量子产率、耐久性、单色性、时间响应性、自旋极化度)。因此，用于电子激发的光源并非限定于高输出(瓦特级)－高频率(几百MHz)－短脉冲(几百飞秒)的激光。即使是相对低价的激光二极管，也能够产生前所未有的高性能的光束。
当电子射线产生装置1使用时，光电阴极材料A被光照射。光电阴极材料A接受到光时释放出电子。在图4所示的例子中，被释放出的电子通过施加在光电阴极支架3与阳极82之间的电压而沿Z方向移动。
光电阴极材料A配置在可以用光照射光电阴极材料A的位置。在图4所示的例子中，在光电阴极支架3的底面配置有光电阴极材料A。
在图3和图4所示的例子中，为了使光电阴极支架3在图3中所示的位置与在图4中所示的位置之间移动，对光电阴极支架3赋予驱动力。
活性化容器4配置在真空腔室2内，用于支撑降低光电阴极材料A的电子亲和力的表面处理材料B。在活性化容器4内表面处理材料B被活性化(被气化)。接下来，被活性化(被气化)的表面处理材料B被蒸镀在光电阴极材料A上。
活性化容器4包括第一孔44-1。第一孔44-1是能够使由光电阴极支架3所支撑的光电阴极材料A通过的孔，或者是能够使从光电阴极材料A释放出的电子通过的孔。第一孔44-1的大小只要是至少能够使电子通过的大小即可。从易于加工的观点、或者是从易于调整从光电阴极材料A释放出的电子与第一孔44-1之间的位置关系的观点等来看，第一孔44-1的直径例如是1nm以上且10mm以下，更优选为50μm以上且5mm以下。此外，在使光电阴极材料A经由第一孔44-1露出于活性化容器4外的情况下(参照图4)，第一孔44-1的大小也可以比上述数值范围的上限更大。
活性化容器4的材料无特别限制。作为活性化容器4的材料例如可以使用玻璃、钼、陶瓷、蓝宝石、钛、钨、钽、不锈钢等耐热性材料(例如能够承受300℃以上的热、优选为能够承受400℃的热的耐热性材料)。
活性化容器4的形状无特别限制。活性化容器4的形状只要是能够在内部支撑表面处理材料B的形状即可。活性化容器4的形状例如为圆筒形。
活性化容器4的内部与活性化容器4的外部经由第一孔44-1或其他的孔45而连通。因此，活性化容器4的内部压力与活性化容器4的外部压力实质上相等。由于活性化容器4配置在真空腔室2内，因此当电子射线产生装置1使用时，活性化容器4的内部也被保持在真空状态。
当电子射线产生装置1使用时，光电阴极材料A释放出电子。由于从光电阴极材料A取出的电子的量为有限，因此有必要对光电阴极表面再进行EA表面处理。在实施方式中的电子射线产生装置1中，能够在单一的真空腔室2内进行电子射线的产生与EA表面处理两者。即，在图3所示的状态中，若将活性化容器4或表面处理材料B自身加热而将表面处理材料B活性化(气化)，则表面处理材料B被蒸镀在光电阴极材料A上。这样一来，能够进行EA表面处理。此外，在图4所示的状态中，若对光电阴极材料A照射光，则能够产生电子射线。
在本说明书中，表面处理材料B是指能够对光电阴极材料进行EA表面处理的材料。只要是能够进行EA表面处理的材料，则表面处理材料B没有特别限制。作为构成表面处理材料B的元素例如例示有Li、Na、K、Rb、Cs、Te、Sb等。另外，在所述元素中，Li、Na、K、Rb、Cs会自发地自燃，无法保存、利用。因此，对于Li、Na、K、Rb、Cs而言，必须以这些元素的复合元素、含有这些元素的化合物的形态使用。另一方面，在以化合物的形态使用的情况下，必须防止在所述元素蒸镀时产生杂质气体。因此，在将选自Li、Na、K、Rb、Cs中的元素作为表面处理材料B使用的情况下，优选将Cs2CrO4、Rb2CrO4、Na2CrO4、K2CrO4等化合物与用于抑制产生杂质气体的还原剂组合使用。表面处理材料B使用加热单元在活性化容器4内气化并被蒸镀在光电阴极材料A上。
在图3和图4所示的例子中，活性化容器4被固定于真空腔室2的内侧的墙面，无法相对于真空腔室2的墙面移动。而且，驱动力从腔室内动力传递部件5b传递到光电阴极支架3，光电阴极支架3相对于活性化容器4移动。另外，如后述的第三实施方式那样，活性化容器4也可以经由支撑部件而被固定在真空腔室2内。取而代之，也可以将光电阴极支架3固着在真空腔室2的墙面上，驱动力从腔室内动力传递部件5b传递到活性化容器4。在该情况下，活性化容器4相对于光电阴极支架3移动。
腔室内动力传递部件5b配置在真空腔室2内，是将驱动力传递到光电阴极支架3或活性化容器4的部件。在第一实施方式中，腔室内动力传递部件5b为非磁铁部件。在图3所示的例子中，配置在真空腔室2内的腔室内动力传递部件5b的数量为一个，该一个腔室内动力传递部件5b为非磁铁部件。当配置在真空腔室2内的腔室内动力传递部件5b的数量为N个(另外，“N”为1以上的自然数)时，N个腔室内动力传递部件5b为非磁铁部件。另外，非磁铁部件是指没有被永久磁化的部件、或即使被永久磁化也是永久磁化程度弱的部件，由于不产生磁场(或磁场弱)，因此不会对从光电阴极材料释放出的电子的电子射线轨道造成影响、或者对从光电阴极材料释放出的电子的电子射线轨道造成的影响轻微的部件。在第一实施方式中，作为腔室内动力传递部件5b的材料使用铜、钛、不锈钢、铝等不能永久磁化的金属等。此外，在第一实施方式中，作为腔室内动力传递部件5b的至少一部分部件的材料在使用铁、镍等可以永久磁化的金属等的情况下，该部件配置在不会对电子射线轨道造成影响的位置。
在第一实施方式中，腔室内动力传递部件5b优选为非磁铁部件。因此，腔室内动力传递部件5b不会对电子射线轨道造成实质性的影响。这样一来，抑制电子射线的轨道从所期望的轨道偏离的情形。
(在第一实施方式中任意附加的构成例)
参照图3至图6，说明在第一实施方式中能够附加地采用的构成例。
(构成例1)
参照图3对构成例1进行说明。构成例1是关于能量生成部7的构成例。
在图3所示的例子中，能量生成部7生成用于驱动腔室内动力传递部件5b的机械能。接下来，通过能量生成部7所生成的机械能经由腔室外动力传递部件5a被传递到腔室内动力传递部件5b。这样一来，腔室内动力传递部件5b被驱动(换言之，腔室内动力传递部件5b移动)。此外，通过腔室内动力传递部件5b移动，对光电阴极支架3赋予驱动力。其结果，光电阴极支架3相对于活性化容器4移动。如上所述，在本说明书中，“腔室内动力传递部件5b”是指用于将通过能量生成部7所生成的机械能向光电阴极支架3“传递”的部件，并不同于马达等自行生成驱动力的驱动单元。另外，在图3所示的例子中，腔室内动力传递部件5b与光电阴极支架3是以一体成型制作的一个部件。取而代之，也可以将腔室内动力传递部件5b与光电阴极支架3单独制作，并经由任意的结合单元将两者连结。
在图3所示的例子中，能量生成部7是驱动源7a(drive source)，用于生成机械能。驱动源7a例如是致动器。致动器例如是通过流体压所驱动的致动器(气压式致动器、液压式致动器等)、电动致动器、螺线管致动器。
图5是表示驱动源7a为流体压驱动的致动器的例子。在图5所示的例子中，致动器具备气缸体76和活塞78。活塞78配置在缸体76的内部，被连结于伸缩管等伸缩部22的端部。活塞78还作为连结于伸缩部22的无孔墙24而发挥功能。活塞78通过空气、油等流体从泵P供应到缸体76的第一室C1内而移动，或者是通过空气、油等流体从第一室C1排出而移动。活塞78连结于腔室内动力传递部件5b。因此，当活塞78移动时，腔室内动力传递部件5b也移动。
在图5所示的例子中，缸体76具备第一室C1与第二室C2。而且，活塞78通过第一室C1内的压力P1与第二室C2内的压力P2的压差而被驱动。另外，P0是真空腔室2内的内压。在图5所示的例子中，缸体76以及活塞78的受压面至少作为腔室外动力传递部件而发挥功能。
另外，在用于连结泵P与第一室C1的配管上配置有阀V，通过阀V调整在配管内流动的流体的流量。
在使用致动器作为驱动源7a的情况下，容易将光电阴极支架3定位在所期望的位置。为了将光电阴极支架3定位在所期望的位置，例如控制被供应到流体压致动器的流体的流量、被供应到电动致动器的电流、或者被供应到螺线管致动器的电流等。
在构成例1中，能量生成部7(更具体而言为驱动源7a)配置在真空腔室2的外部。因此，即使在能量生成部7包括磁铁等磁场产生部件的情况下，该磁场产生部件对电子射线轨道的干涉也被最小化。此外，在能量生成部7不包括磁场产生部件的情况下，能量生成部7不会干涉电子射线轨道。
此外，在构成例1中，由于能量生成部7(更具体而言为驱动源7a)配置在真空腔室2的外部，因此即使在真空腔室2内成为高温的情况下，也能够抑制能量生成部7的温度上升。因此，能量生成部7不易发生故障。进一步，假设在能量生成部7发生故障的情况下，能量生成部7的修理也变得容易。例如，即使在真空腔室2内已成为高真空状态之后发现能量生成部7的故障的情况下，也能够在保持真空腔室2内的高真空状态的同时进行能量生成部7的修理。
另外，在构成例1中，能量生成部7(更具体而言为驱动源7a)为线性致动器。取而代之，能量生成部7也可以为旋转致动器。在该情况下，可以设置将旋转致动器的旋转驱动力变换成光电阴极支架的直线运动的机构。此外，在构成例1中，能量生成部7可以是手动操作部件而不是致动器等的驱动源。在该情况下，通过人力生成机械能。
此外，在构成例1中，说明了对光电阴极支架赋予驱动力并且光电阴极支架相对于活性化容器移动的例子。取而代之，也可以对活性化容器赋予驱动力并且活性化容器相对于光电阴极支架移动。在该情况下，在上述构成例1的说明中，将“光电阴极支架”以及“活性化容器”分别改称为“活性化容器”以及“光电阴极支架”即可。
(构成例2)
参照图3对构成例2进行说明。构成例2是关于动力传递机构5的构成例。
在构成例2中，能量生成部7经由动力传递机构5对光电阴极支架3赋予驱动力。其结果，光电阴极支架3相对于活性化容器4移动。在图3所示的例子中，动力传递机构5包括配置在能量生成部7与光电阴极支架3之间的轴。
另外，动力传递机构5并非限定于轴。动力传递机构5可以是齿轮机构、螺纹机构、连杆机构、曲柄机构或万向节等接头机构，或者包括其组合。
在图3所示的例子中，动力传递机构5(例如轴)的一部分配置在真空腔室2内，并且动力传递机构5(例如轴)的一部分配置在真空腔室2外。换言之，动力传递机构5包括：腔室外动力传递部件5a，配置在真空腔室外；以及腔室内动力传递部件5b，配置在真空腔室内。而且，腔室外动力传递部件5a与腔室内动力传递部件5b经由真空腔室2的无孔墙24(holeless wall)连接成能够传递动力。另外，也可以将腔室内动力传递部件5b称为第一动力传递部件，将腔室外动力传递部件5a称为第二动力传递部件。
在动力传递机构5的一部分被插通于设置在真空腔室的贯通孔的情况下，即使对贯通孔配置密封部件，也无法避免真空腔室内的真空度恶化。对于此，在构成例2中，腔室外动力传递部件5a与腔室内动力传递部件5b经由真空腔室2的无孔墙24连接，以便能够传递动力。因此，真空腔室内的真空度不会恶化。
如图3所示，电子射线产生装置1也可以具备用于引导腔室内动力传递部件5b移动的导引部件52。在图3所示的例子中，导引部件52沿第一方向(例如Z方向)延伸，引导腔室内动力传递部件5b沿着第一方向的移动。由于导引部件52的存在，因此抑制在光电阴极支架3移动时光电阴极支架3倾斜。在图3所示的例子中，导引部件52被固定于真空腔室2(更具体而言，导引部件52的上端部被固定于真空腔室2的顶部21)。
另外，从抑制光电阴极支架3倾斜的观点来看，导引部件52的数量优选为两个以上。但是，导引部件52的数量也可为一个。
在图3所示的例子中，腔室内动力传递部件5b的中心轴与光电阴极支架3的中心轴AX1一致。因此，能够简化动力传递机构5。
在构成例2中，对动力传递机构5将来自能量生成部7的驱动力传递至光电阴极支架3的例子进行了说明。取而代之，动力传递机构5也可以将来自能量生成部的动力传递至活性化容器4。在该情况下，在上述构成例2的说明中，将“光电阴极支架”以及“活性化容器”分别改称为“活性化容器”以及“光电阴极支架”即可。
另外，在构成例2中，腔室内动力传递部件5b的移动是沿Z方向的方向上的移动。换言之，腔室内动力传递部件5b不在垂直于Z方向的方向上移动。因此，能够简化动力传递机构5。此外，由于腔室内动力传递部件5b不在垂直于Z方向的方向上移动，因此在真空腔室2中的其他构成要件的配置自由度高。取而代之，在构成例2中，也可以将腔室内动力传递部件5b设成能够在垂直于Z方向的方向上移动。
(构成例3)
参照图3至图6对构成例3进行说明。构成例3是关于伸缩部22的构成例。在构成例3中，真空腔室2包括伸缩部22。而且，在构成例3中，通过使用来自能量生成部7的驱动力来使伸缩部22伸缩，由此使光电阴极支架3移动。
在真空腔室2包括伸缩部22的情况下，能够通过使真空腔室2的容积变化来驱动真空腔室2内的光电阴极支架3。另外，伸缩部22的存在不会使真空腔室2内的真空度恶化。
在图3所示的例子中，伸缩部22包括伸缩管(波纹管部件)。而且，伸缩部22的一端部连接于动力传递机构5(更具体而言为无孔墙24)，伸缩部22的另一端部连接于真空腔室2(更具体而言为真空腔室2的凸缘部21a)。此外，在图3所示的例子中，伸缩部22设置在真空腔室2的顶部21。在将伸缩部22与能量生成部7两者配置在真空腔室2的顶部21的情况下，能够简化电子射线产生装置1的整体构造。
另外，伸缩部22的配置以及构造并非限定于在图3所示的例子。例如也可以如图6所示，伸缩部22由内筒220、外筒222以及连接内筒220与外筒222的膜224来构成。
在构成例3中，对动力传递机构5将来自能量生成部7的驱动力传递至光电阴极支架3的例子进行了说明。取而代之，动力传递机构5也可以将来自能量生成部的驱动力传递至活性化容器4。在该情况下，在上述构成例3的说明中，将“光电阴极支架”以及“活性化容器”分别改称为“活性化容器”以及“光电阴极支架”即可。
(构成例4)
参照图3以及图4对构成例4进行说明。构成例4是关于光源80的配置的构成例。
在构成例4中，光源80配置在真空腔室2外。来自光源80的光经由配置在真空腔室2的墙上的光透射窗81而被照射到光电阴极材料A。在图3所示的例子中，光透射窗81相比光电阴极支架3配置在Z方向侧。取而代之，光源80相比光电阴极支架也可以配置在与Z方向的相反的一侧。即，也可以设成从光电阴极支架3的背面3a侧(即，与光电阴极材料A所配置的面相反的面侧)输入光。在该情况下，可以在光电阴极支架3上配置光可以通过的孔或者是透光材料(例如透明材料)。进一步，在图3所示的例子中，虽然光源80配置在真空腔室2外，但在朝向光电阴极材料A照射来自光纤的光的情况下，该光纤的光射出端也可以配置在真空腔室2内(取而代之，光纤的光射出端也可以配置在真空腔室外)。
(构成例5)
参照图3以及图4对构成例5进行说明。构成例5是关于阳极82和电源部83的构成例。
在构成例5中，电子射线产生装置1具备：阳极82；以及电源部83，将电压施加在阳极82与光电阴极支架3(阴极电极)之间。阳极82配置在真空腔室2内，电源部83配置在真空腔室2外。在图3所示的例子中，电源部83的阳极电连接于阳极82，电源部83的阴极经由腔室内动力传递部件5b而电连接于光电阴极支架3。即，腔室内动力传递部件5b作为导电部件发挥功能。
在第一实施方式中，也可以采用上述构成例1至构成例5中的任意一个构成例。取而代之，在第一实施方式中，也可以采用上述构成例1至构成例5中的任意两个构成例。例如，在第一实施方式中，也可以采用构成例1和2、构成例1和3、构成例1和4、构成例1和5、构成例2和3、构成例2和4、构成例2和5、构成例3和4、构成例3和5或者构成例4和5。取而代之，在第一实施方式中，也可以采用上述构成例1至构成例5中的任意三个以上构成例。
另外，在将高电压施加在阳极82与光电阴极支架3之间的情况下，也可以根据需要由电绝缘部件形成电子射线产生装置的构成部件的一部分。电绝缘部件由陶瓷等已知的绝缘材料制作即可。在图3所示的例子中，在腔室外动力传递部件5a与无孔墙24之间设有电绝缘部件30，此外，用于容纳动力传递机构5的容器也由电绝缘部件30形成。另外，图3所示的电绝缘部件30的位置仅为例示，只要是在“电源部83-阳极82-光电阴极支架3”所形成的电路之外能够防止电流在阳极82与光电阴极支架3之间流动的电路产生的地方，则不管设在哪都可以。例如，可以由电绝缘材料形成真空腔室2的主体部的一部分。此外，在图3所示的例子中，虽然电源部83连接于阳极82与腔室内动力传递部件5b，但只要能够形成“电源部83-阳极82-光电阴极支架3”的电路，则也可以连接于其他部件。例如，也可以将电源83的一端连接于凸缘部21a，并且经由导引部件52、腔室内动力传递部件5b而与光电阴极支架3电连接。另外，虽然在图3中省略图示，但除了“电源部83-阳极82-光电阴极支架3”所形成的电路之外，也可以形成用于加热表面处理材料B的电路。在该电路中，例如只要将导入端子固定于凸缘部21a并以电线连接真空区域内侧的导入端子端部与表面处理材料B的加热单元(后述)即可。此外，有时在光电阴极支架3设置用于加热光电阴极的加热器。在设置加热器的情况下，例如只要将导入端子固定于凸缘部21a并以电线连接真空区域内侧的导入端子的端部与加热器即可。另外，在超高真空中无法使用气体释放量多的树脂。因此，作为电线优选为根据需要在露出金属的裸线上使用了陶瓷等绝缘材料制的管或绝缘珠(等的电线，而不是覆盖有树脂的电线。
但是，在大气中，(1)由于在金属表面容易生成氧化膜，因此金属之间的摩擦系数保持较低；(2)使用润滑油进一步降低摩擦系数。另一方面，在超高真空环境中，(3)若氧化膜通过摩擦而被去除，则由于不能形成新的氧化膜，因此发生金属彼此间的凝结，导致摩擦系数显著上升或粘接固定；(4)不能使用会成为真空容器内污染的原因的润滑油；(5)由于没有(气体或润滑油的)对流引起的热传递，因此具备未释放热而导致滑动部温度上升等容易引起磨损或粘接固定等的条件。因此，关于在真空区域内以与其他部件能够相对移动地大致接触的方式配置的部件，也可以由表面处理或非金属材料制作相对移动的一者或两者的部件。
在第一实施方式中，相对移动的部件的组合例如可列举：腔室内动力传递部件5b和导引部件52、腔室内动力传递部件5b和凸缘部21a。
作为表面处理，只要金属彼此间不产生凝结、摩擦系数能够降低则无特别限制，例如可列举DLC(Diamond like carbon；类金刚石碳)涂层(coating)、TiN涂层、TiCN涂层、CrN涂层、S-AH涂层等。作为非金属材料，只要在高温的真空环境下具有耐受性则无特别限制，可列举陶瓷、C/C复合材料等。
(第二实施方式)
参照图7至图9对第二实施方式进行说明。图7是第二实施方式中的电子射线产生装置1的概略剖视图。图8A是图7中的区域AR的放大图。图8B是图7中的区域AR’的放大图。
在第二实施方式中，动力传递机构5以及能量生成部7的具体构成不同于第一实施方式中的动力传递机构以及能量生成部的具体构成。因此，在第二实施方式中，以动力传递机构5以及能量生成部7为中心进行说明，对于其他构成则省略重复说明。
在图7所示的例子中，腔室内动力传递部件5b配置在偏离光电阴极支架3的中心轴AX1的位置。在该情况下，能够将来自光源80的光从光电阴极支架3的背面3a侧引入至光电阴极材料A。另外，为了将来自光源80的光从光电阴极支架3的背面3a侧引入至光电阴极材料A，优选为光电阴极支架3的杆3b具有光引入孔，或者优选为由透光材料(透明材料)构成。
另外，在图7所示的例子中，光源80配置在真空腔室2外。因此，光源80不会被暴露在真空腔室2内的恶劣环境中。另外，在将光源80配置在真空腔室2外的情况下，只要由透光材料(例如透明材料)构成真空腔室2的至少一部分即可。然后，将来自光源80的光经由该透光材料引入至真空腔室2内即可。
另外，在第二实施方式中，光源80的配置并非限定于在图7所示的例子。光源80也可以配置在真空腔室2内。此外，光源80的位置也可以与第一实施方式中的光源的位置相同。
在图7所示的例子中，腔室内动力传递部件5b具有：旋转部件533，能够绕与第一方向(Z方向)平行的轴旋转；以及变换机构，将旋转部件533的旋转变换成光电阴极支架3的直线移动(例如沿第一方向的移动)。在图7所示的例子中，变换机构为设置于旋转部件533的外螺纹部533c与设置于光电阴极支架3的内螺纹部3c。外螺纹部533c与内螺纹部3c相互螺合。
进一步，在图7所示的例子中，腔室内动力传递部件5b包括万向节54。因此，动力传递机构5的配置自由度提高。在图7所示的例子中，腔室内动力传递部件5b包括两个万向节54。但是，腔室内动力传递部件5b所具备的万向节54的数量并非限定于两个。万向节54的数量可以是一个，也可以是三个以上。另外，在图7所示的例子中，虽然示出了使用万向节作为腔室内动力传递部件5b的例子，但是只要是能够在腔室内传递动力的部件则也可以为其他部件。例如，也可以使用金属制的线等作为与万向节同样地传递旋转的部件。
在图7所示的例子中，示出了在凸缘部21a与阳极82之间施加电压的例子。但是，在需要高能量的电子射线的情况下，可以在阳极与阴极之间施加高电压。此时，若在真空腔室2内存在突起物，则有可能会从该突起物产生放电。在腔室内动力传递部件5b中，从活性化容器4的第二孔44-2突出的部分也有可能成为产生放电的突起物。因此，根据需要，电子射线产生装置1也可以包括用于抑制从真空腔室2内的突起物产生放电的屏蔽罩88。
在图7所示的例子中，腔室内动力传递部件5b的一部分被活性化容器4覆盖，腔室内动力传递部件5b之中露出于活性化容器4的外部的部分通过屏蔽罩88从阳极82隐藏。换言之，屏蔽罩88配置在阳极82与腔室内动力传递部件5b的至少一部分(具体而言，腔室内动力传递部件5b之中露出于活性化容器4的外部的部分)之间。因此，抑制从腔室内动力传递部件5b产生的放电。
只要是能够抑制从腔室内动力传递部件5b产生的放电，则屏蔽罩88的形状以及配置是任意的。在图7所示的例子中，屏蔽罩88的外表面88a是光滑的曲面。此外，在屏蔽罩88的外表面88a不存在角部分。
作为屏蔽罩88的材料优选为使用不易产生放电的材料。屏蔽罩88的材料例如是钛、钼、不锈钢、TiN等。也可以在屏蔽罩88的表面涂覆钛、钼、不锈钢、TiN等。
在图7所示的例子中，活性化容器4作为覆盖腔室内动力传递部件5b的一部分的第一屏蔽罩发挥功能，屏蔽罩88作为覆盖腔室内动力传递部件5b的其他一部分的第二屏蔽罩发挥功能。另外，如第一实施方式那样，在腔室内动力传递部件5b的整体被活性化容器4覆盖的情况下，也可以省略作为第二屏蔽罩发挥功能的屏蔽罩88。此外，在第二实施方式的情况下，若施加的电压低则放电的可能性小，因此也可以省略屏蔽罩88。
参照图8A对第二实施方式中的能量生成部7的一例进行说明。图8A是图7中的区域AR的放大图。
在图8A所示的例子中，能量生成部7是手动操作部件7b。在图8A所示的例子中，若使手动操作部件7b的操作旋钮72旋转，则腔室外动力传递部件5a会绕旋转轴AX2旋转。若腔室外动力传递部件5a绕旋转轴AX2旋转，则无孔墙24会绕旋转轴AX2公转。另外，由于无孔墙24被紧固于伸缩管74，因此无法自转。若无孔墙24绕旋转轴AX2公转，则腔室内动力传递部件5b的第一轴531会绕旋转轴AX2旋转。这样一来，来自能量生成部7的驱动力(换言之为机械能)经由腔室外动力传递部件5a被传递到腔室内动力传递部件5b。
另外，在图7以及图8A所示的例子中，与第一实施方式的构成例2同样地，腔室外动力传递部件5a与腔室内动力传递部件5b经由真空腔室2的无孔墙24而连接，以便能够传递动力。因此，真空腔室2内的真空度不会恶化。
在图7所示的例子中，腔室内动力传递部件5b包括多个轴53与多个万向节54。更具体而言，第一轴531的旋转经由第一万向节541而被传递到第二轴532。此外，第二轴532的旋转经由第二万向节542而被传递到第三轴(旋转部件533)。然后，通过第三轴(旋转部件533)旋转，光电阴极支架3直线移动。
第二实施方式具有与第一实施方式同样的效果。
此外，在包括第二实施方式的几个实施方式中，在腔室内动力传递部件5b配置在偏离光电阴极支架3的中心轴的位置的情况下，光源等的配置自由度提高。
进一步，在包括第二实施方式的几个实施方式中，在腔室内动力传递部件5b具有旋转部件533与用于将旋转部件的旋转变换成光电阴极支架3的直线移动的变换机构的情况下，光电阴极支架3的定位控制变得容易。
此外，在包括第二实施方式的几个实施方式中，在腔室内动力传递部件5b包括万向节的情况下，包括腔室内动力传递部件5b的动力传递机构的配置自由度提高。
进一步，在包括第二实施方式的几个实施方式中，在电子射线产生装置1包括屏蔽罩88的情况下，抑制从腔室内动力传递部件5b等产生放电。
此外，在包括第二实施方式的几个实施方式中，在腔室外动力传递部件5a与腔室内动力传递部件5b经由真空腔室2的无孔墙24连接以便能够传递动力的情况下，有效地抑制真空腔室内的真空度恶化。
另外，在第二实施方式中说明了动力传递机构5将来自能量生成部的驱动力传递至光电阴极支架3的例子。取而代之，动力传递机构5也可以将来自能量生成部的驱动力传递至活性化容器4。
此外，在第二实施方式中说明了能量生成部7为手动操作部件7b的例子。取而代之，也可以通过马达或旋转致动器等来驱动操作旋钮72等。在该情况下，在第二实施方式中的能量生成部7变成驱动源7a。
关于在真空区域内配置成能够与其他的部件相对移动的部件，在第二实施方式中也可以与第一实施方式同样地，相对移动的一者或两者部件由表面处理或非金属材料制作。在第二实施方式中，相对移动的部件的组合例如可举出第一轴531和凸缘部21a、外螺纹部533c和内螺纹部3c、导引部件52和杆3b。
在第二实施方式中，也可以与第一实施方式同样地设置用于加热表面处理材料B的电路以及为了对用于加热光电阴极的加热器供应电的电路。图8B是图7中的区域AR’的放大图，是表示用于对加热器供应电的电路的其他例子的图。如上所述，用于形成电路的电线优选为裸线。另一方面，若用裸线将在真空区域内可移动的部件与部件连接，则裸线也在真空区域内变得可移动，从而有可能与其他部件接触以引起短路或断线。因此，相对移动的部件与部件可以通过接点方式电连接。
参照图8B，更具体地说明通过接点方式连接的例子。在图8B所示的例子中，包括导入端子60a、第一端子台62、第二端子台63、以接点方式连接第一端子台62与第二端子台63的连接部64、以及连接这些的裸线61a、61b。导入端子60a以相对于凸缘部21a成为绝缘的方式被贯通、固定，并且可以在真空区域内端部60a1与真空区域外端部60a2中与电线连接。第一端子台62被固定成使得一端与凸缘部21a绝缘。导入端子60a的真空区域内端部60a1与第一端子台62通过裸线61a连接。第二端子台63被固定于光电阴极支架3。在第一端子台62设置有与第二端子台63接触的接触部64。接触部64优选以板弹簧、线圈等可始终接触于第二端子台63的具有附加力的材料来形成。另外，接触部64也可以设置于第二端子台63，使得其与第一端子台62接触。然后，通过裸线61b连接第二端子台63与加热器3d，由此能够使电流从真空腔室的外侧流向加热器3d。此外，表面处理材料B的加热单元(后述)使用裸线61c与导入端子60b的真空区域内端部60b1连接即可，该导入端子60b相对于凸缘部21a以绝缘的方式贯通、固定。在图8B所示的实施方式中，相对移动的第一端子台62与第二端子台63通过接触部64接触、通电，裸线61a至裸线61c连接不会相对移动的部件与部件。因此，在图8B所示的实施方式中，不存在配置于真空区域内的裸线与其他部件接触而短路或断线的可能性。另外，在图8B表示的实施方式也可采用第一实施方式。此外，在图8B所示的实施方式是示出了接点方式的具体方式的一个例子，只要相对移动的部件与部件以接点方式接触、通电，也可以采用其他形式。
(第三实施方式)
参照图9对第三实施方式进行说明。图9是第三实施方式中的电子射线产生装置1的概略剖视图。
在第三实施方式中，与第一实施方式中的电子射线产生装置不同的点为：伸缩部26构成真空腔室2的主体部的一部分。此外，在第三实施方式中，活性化容器4、动力传递机构5以及能量生成部7的具体构成不同于第一实施方式中的活性化容器、动力传递机构以及能量生成部的具体构成。因此，在第三实施方式中，以伸缩部26、活性化容器4、动力传递机构5以及能量生成部7为中心进行说明，对其他构成省略重复说明。
参照图9，在第三实施方式中，伸缩部26(例如伸缩管)构成真空腔室2的主体部的一部分。更具体而言，伸缩部26配置在连结于真空腔室2的第一凸缘部58与连结于真空腔室2的第二凸缘部28之间，并且连接第一凸缘部58与第二凸缘部28。因此，第一凸缘部58能够相对于第二凸缘部28移动。
若第一凸缘部58相对于第二凸缘部28移动，则与第一凸缘部58一起移动的腔室内动力传递部件5b也相对于第二凸缘部28移动。其结果，连结于腔室内动力传递部件5b的光电阴极支架3相对于活性化容器4移动。
在图9所示的例子中，腔室内动力传递部件5b为轴。此外，腔室内动力传递部件5b与光电阴极支架3是被一体成型地制作的一个部件。取而代之，也可以分别制作腔室内动力传递部件5b与光电阴极支架3，将两者经由任意的结合构造来连结。
在图9所示的例子中，腔室内动力传递部件5b被紧固于真空腔室2的顶部(更具体而言为顶部的凸缘部21a)。取而代之，腔室内动力传递部件5b也可以被紧固于真空腔室2的主体部20。
接下来，说明腔室外动力传递部件5a和能量生成部7。在图9所示的例子中，腔室外动力传递部件5a包括连结于真空腔室2的第一凸缘部58。此外，在图9所示的例子中，腔室外动力传递部件5a包括螺杆59。而且，在第一凸缘部58设有用于与螺杆59螺合的螺孔58c。因此，若使螺杆59绕螺杆的中心轴旋转，则第一凸缘部58直线移动(例如在Z方向上移动)。这样一来，第一凸缘部58与第二凸缘部28之间的距离会变化，伸缩部26会伸缩。
在图9所示的例子中，螺杆59连接于能量生成部7。在图9所示的例子中，能量生成部7为手动操作部件7b。而且，若操作手动操作部件7b的操作旋钮72，则螺杆59绕螺杆的中心轴旋转。另外，主体部20a也可以是电绝缘部件。
如图9所示，电子射线产生装置1也可以具备引导第一凸缘部58移动的导引部件580(例如导引杆)。在图9所示的例子中，导引部件580配置成贯通第一凸缘部58的贯通孔58d。导引部件580的数量可以是一个，也可以是两个以上。
在第三实施方式中，真空腔室2包括伸缩部26。因此，通过使真空腔室2的容积变化，能够使真空腔室2内的腔室内动力传递部件5b(以及光电阴极支架3)移动。另外，即使使真空腔室2的容积变化，真空腔室2内的真空度也不会恶化。
接下来，对活性化容器4进行说明。在图9所示的例子中，活性化容器4经由支撑部件42而被安装于真空腔室2。在图9所示的例子中，活性化容器4通过多根支撑部件42被吊挂支撑。
活性化容器4具备第一孔44-1，可使光电阴极材料A或从光电阴极材料A释放出的电子通过。此外，活性化容器4具备第二孔44-2，使腔室内动力传递部件5b插通。在图9所示的例子中，第二孔44-2设置在与设置第一孔44-1的面相反侧的面上。更具体而言，第一孔44-1设置在活性化容器4的下表面，第二孔44-2设置在活性化容器4的上表面。取而代之，也可以如第二实施方式中的活性化容器那样，第二孔44-2设置在活性化容器4的侧面(参照图7)。
在图9所示的例子中，活性化容器4经由支撑部件42而被支撑于真空腔室2。因此，相比第一实施方式中的活性化容器的尺寸，能够把活性化容器4的尺寸设小。另外，支撑部件42优选为从与配置阳极82的一侧相反侧支撑活性化容器4。换言之，优选为活性化容器4配置在支撑部件42与阳极82之间。通过将活性化容器4配置在支撑部件42与阳极82之间，抑制从支撑部件42产生放电。
第三实施方式具有与第一实施方式相同样的效果。
此外，在包括第三实施方式的几个实施方式中，在伸缩部26(例如伸缩管)构成真空腔室2的主体部的一部分的情况下，能够仅单纯地使伸缩部伸缩来使腔室内动力传递部件5b移动。此外，由于腔室内动力传递部件5b的移动被限定为直线移动，因此能够简化动力传递机构5。
进一步，在包括第三实施方式的几个实施方式中，在活性化容器4经由支撑部件42而被安装于真空腔室2的情况下，能够将活性化容器4的容积设小。
此外，在包括第三实施方式的几个实施方式中，除了第一孔44-1以外，活性化容器4也可以具备使腔室内动力传递部件5b插通的第二孔44-2。在该情况下，有表面处理材料B有可能经由第二孔44-2而被释放到活性化容器4之外。因此，也可以附加地将光电阴极支架3的外径设大，由此表面处理材料B不易从第二孔44-2被释放出。
另外，在第三实施方式中说明了动力传递机构5将来自能量生成部7的驱动力传递至光电阴极支架3的例子。取而代之，动力传递机构5也可以将来自能量生成部7的驱动力传递至活性化容器4。
此外，在第三实施方式中说明了能量生成部7为手动操作部件7b的例子。取而代之，也可以通过马达或旋转致动器等来驱动操作旋钮72等。在该情况下，第三实施方式中的能量生成部7为驱动源7a。
(动力传递机构的变形例1)
在实施方式中的动力传递机构5也可以是用于将腔室外动力传递部件的振动变换成腔室内动力传递部件的移动的动力传递机构。在该情况下，作为能量生成部7使用超音波马达等振动源(驱动源)即可。
(动力传递机构的变形例2)
在上述第一实施方式至第三实施方式以及动力传递机构的变形例1中，说明了腔室外动力传递部件对腔室内动力传递部件纯机械地传递驱动力的例子。取而代之，驱动力传递到腔室内动力传递部件的至少一部分也可以以非机械的方式进行。
在动力传递机构的变形例2中，以热的方式进行对腔室内动力传递部件的驱动力的传递。例如，假设通过形状记忆合金来构成腔室内动力传递部件。在该情况下，通过对腔室内动力传递部件施加热，能够使由形状记忆合金所构成的腔室内动力传递部件伸缩。其结果，连结于腔室内动力传递部件的光电阴极支架3或活性化容器4移动。这样一来，光电阴极支架3相对于活性化容器4移动。
另外，在动力传递机构的变形例2中，能量生成部由热源构成。而且，能量生成部(热源)生成用于驱动腔室内动力传递部件的热能。另外，热源可以配置在真空腔室内，也可以配置在真空腔室外。
(动力传递机构的变形例3)
在上述第一实施方式至第三实施方式以及动力传递机构的变形例1中，说明了腔室外动力传递部件对腔室内动力传递部件纯机械地传递驱动力的例子。此外，在动力传递机构的变形例2中，说明了热力学地对腔室内动力传递部件传递驱动力的例子。取而代之，驱动力传递到腔室内动力传递部件的至少一部分也可以以磁性或电磁性的方式进行。
在变形例3中，配置在真空腔室2外的腔室外动力传递部件包括磁铁，配置在真空腔室内的腔室内动力传递部件包括被磁铁吸引的强磁性材料。在该情况下，通过使腔室外动力传递部件移动，能够使腔室内动力传递部件移动。
另外，在动力传递机构的变形例3中，作为能量生成部7可以采用用于通过人力来使腔室外动力传递部件移动的手动操作部件，也可以采用用于通非人力来使腔室外动力传递部件移动的驱动源。另外，在变形例3中，磁铁配置在真空腔室2外。因此，磁铁对于电子射线轨道的干涉止于最低限度。
在上述实施方式以及变形例中说明了各种动力传递机构。但是，从尽可能地减少对电子射线产生装置1生成的电子射线轨道的影响的观点来看，以及从尽可能地正确地进行光电阴极支架3相对于活性化容器4的定位的观点来看，动力传递机构优选为纯机械的动力传递机构。换言之，优选为腔室外动力传递部件对腔室内动力传递部件纯机械地传递驱动力。在第三实施方式中，在真空区域内中，没有以能够相对移动地大致接触的方式配置的部件。因此，与第一实施方式同样地形成用于加热表面处理材料B的电路、形成用于对加热器通电的电路即可，其中该加热器用于加热光电阴极。
(可以在实施方式中采用的其他构成)
参照图10至图12，对可以在上述各实施方式中采用的其他构成进行说明。
(加热单元)
参照图10中的(a)以及图10中的(b)，对用于活性化表面处理材料B的加热单元进行说明。图10中的(a)以及图10中的(b)是示意性地示出加热单元的一例的图。
加热单元95将表面处理材料B加热并气化。加热单元95可以通过加热整个活性化容器4来间接地加热配置在内侧的表面处理材料B，也可以仅直接加热表面处理材料B。作为前一种方法，可以举出在活性化容器4中配置电热线圈等加热单元的方法，或者使用电热线圈、灯加热器等来加热整个真空腔室2以加热活性化容器4的方法等。
此外，作为后一种方法，如图10中的(a)以及图10中的(b)所示，可举出使用组合了加热单元的表面处理材料B的方法。图10中的(a)是示出在表面处理材料B中组入了加热单元95的例子。在图10中的(a)所示的例子中，在表面处理材料B的中心部插通有电热线等加热单元95，并且在表面处理材料B上形成有长度方向的切口96。若对加热单元95通电，则如图10中的(b)所示，切口96通过加热而变大，表面处理材料B的气化气体从变大的切口96被释放出。此时，表面处理材料B的气化气体从切口96具有方向性地被释放出，因此气化气体只能朝向光电阴极材料A的方向。
(方向控制单元)
参照图11，对用于控制已气化的表面处理材料B(表面处理材料B的气化气体)的飞散方向的方向控制单元97进行说明。图11是示意性地示出方向控制单元97的一个例子的图。
在图11所示的例子中，将两片方向控制板98以夹持表面处理材料B的方式配置。而且，将已气化的表面处理材料B飞散的角度设成相对于连结第一孔44-1的端部的面能够以大于0度且小于90度的角度进行调整。另外，方向控制板98的数量并非限定于两片。方向控制板98的数量可以是一片，也可以是三片以上。
(电极布置)
参照图12对电极布置的一例进行说明。图12是示意性地示出电极布置的一例的图。
在上述实施方式中，对光电阴极为负、阳极82为正的两极构造的例子进行了说明。取而代之，如图12所示，也可以由导电材料形成活性化容器4，并且在光电阴极支架3不接触于活性化容器4的状态下使用，由此作为三极构造来使用。在使用三极构造的情况下，将光电阴极的电压VA与活性化容器4的电压VB设成VA≠VB，VA与VB均为0V以下即可。
(EA表面处理方法)
对实施方式中配置在电子射线产生装置1内的光电阴极材料A的EA表面处理方法的一例进行说明。EA表面处理方法例如以接下来的(1)至(3)的顺序执行。另外，在EA表面处理时，光电阴极支架3与活性化容器4的相对位置关系例如被设定成图3中所示的位置关系、图7中所示的位置关系或者图9中所示的位置关系。
(1)将支撑有光电阴极材料A的光电阴极支架3在真空中在300℃至700℃下加热10分钟至1小时，以去除并清洁氧化物或碳化物等表面杂质。根据所使用的光电阴极材料适当调整加热温度和时间。由此，能够在光电阴极材料A中产生能带弯曲，将真空位准降低至用于形成光电阴极的半导体的能带隙的一半左右(φB)。
(2)蒸镀表面处理材料B，使得在光电阴极材料A的晶体表面上得到微小的光电流。之后，每当光电流饱和时，交替重复表面处理材料B的蒸镀和根据需要氧、NF3、N2等气体的添加，直到得到最大的光电流。通过该方法，可以通过降低剩余的真空位准(φD)来形成EA表面状态。气体的添加例如通过将从气体供应装置92供应的气体喷附到光电阴极材料A上来进行。另外，在将多种类型的表面处理材料B例如Cs和Te、Cs和Sb等蒸镀于在电阴极材料A上的情况下，气体的添加不一定是必须的。
(3)进行一定时间的电子的释放后，通过进行上述(2)的顺序来进行EA表面的再处理。
(电子射线应用装置)
参照图13对电子射线应用装置100(electron beam applicator)进行说明。图13是电子射线应用装置100的功能框图。
电子射线应用装置100是使由电子射线产生装置1产生的电子向所期望的方向飞行的装置。电子射线应用装置100可以是向目标照射电子的装置。
电子射线应用装置100包括电子射线产生装置1。电子射线应用装置100例如是电子枪、自由电子激光加速器、透射电子显微镜或扫描电子显微镜等电子显微镜、电子射线全息装置、电子射线绘图装置、电子射线衍射装置、电子射线检查装置、电子射线金属积层造型装置(3D打印机)、电子射线微影术装置、其他的电子射线加工装置(架桥、聚合、沉积、蚀刻、表面改性等)、电子射线固化装置、电子射线灭菌装置、电子射线杀菌装置、等离子体产生装置、原子状元素(自由基)产生装置、自旋极化电子射线产生装置、分析装置(阴极发光装置、逆光电子分光装置)等。在上述各装置中，对于电子射线产生装置1以外的构成采用公知或已知的构成即可。因此，省略对各装置的说明。
本发明并非限定于上述各实施方式，在本发明的技术思想的范围内，各实施方式可适当变形或变更。此外，能够将在各实施方式、各构成例、各变形例中所使用的任意构成要件与其他实施方式组合，且能够省略各实施方式中的任意的构成要件。
(工业可利用性)
使用本发明的电子射线产生装置以及电子射线应用装置可使维护变得容易。因此，对于制造电子射线产生装置以及电子射线应用装置的人员、使用电子射线产生装置以及电子射线应用装置来处理电子射线的人员来说是有用的。
符号说明
1 电子射线产生装置
2 真空腔室
3 光电阴极支架
3a 背面
3b 杆
3c 内螺纹部
3d 加热器
4 活性化容器
5 动力传递机构
5a 腔室外动力传递部件
5b 腔室内动力传递部件
7 能量生成部
7a 驱动源
7b 手动操作部件
10 电子枪
11 EA表面处理腔室
12 电子枪腔室
13 运送单元
20、20a 主体部
21 顶部
21a 凸缘部
22、26 伸缩部
24 无孔墙
28 第二凸缘部
30 电绝缘部件
42 支撑部件
44-1 第一孔
44-2 第二孔
45 孔
52 导引部件
53 轴
54 万向节
58 第一凸缘部
58c 螺孔
58d 贯通孔
59 螺杆
60a、60b 导入端子
60a1、60b1 真空区域内端部
60a2 真空区域外端部
61a、61b、61c 裸线
62 第一端子台
63 第二端子台
64 接触部
72 操作旋钮
74 伸缩管
76 缸体
78 活塞
80 光源
81 光透射窗
82 阳极
83 电源部
88 屏蔽罩
88a 外表面
91 真空泵
92 气体供应装置
95 加热单元
96 切口
97 方向控制单元
98 方向控制板
100 电子射线应用装置
220 内筒
222 外筒
224 膜
531 第一轴
532 第二轴
533 旋转部件
533c 外螺纹部
541 第一万向节
542 第二万向节
580 导引部件
A 光电阴极材料
B 表面处理材料

Claims (14)

1.一种电子射线产生装置，包括：
真空腔室；
光电阴极支架，配置在所述真空腔室内，用于支撑光电阴极材料；
活性化容器，配置在所述真空腔室内，用于支撑降低所述光电阴极材料的电子亲和力的表面处理材料；以及
腔室内动力传递部件，配置在所述真空腔室内，对所述光电阴极支架或所述活性化容器传递驱动力，
所述光电阴极支架能够相对于所述活性化容器移动，
所述腔室内动力传递部件仅配置在所述真空腔室的真空区域内，利用配置于所述真空腔室外的能量生成部所生成的能量，仅在所述真空腔室内驱动。
2.如权利要求1所述的电子射线产生装置，还包括：
能量生成部，用于生成驱动所述腔室内动力传递部件的机械能，
所述能量生成部配置在所述真空腔室之外。
3.如权利要求2所述的电子射线产生装置，其中，
所述能量生成部是驱动源或者手动操作部件。
4.如权利要求1至3中任一项所述的电子射线产生装置，还包括：
腔室外动力传递部件，配置在所述真空腔室之外，
所述腔室外动力传递部件与所述腔室内动力传递部件经由所述真空腔室的无孔墙连接，以便能够传递动力。
5.如权利要求4所述的电子射线产生装置，其中，
所述腔室外动力传递部件将驱动力纯机械性地传递到所述腔室内动力传递部件。
6.如权利要求1至3中任一项所述的电子射线产生装置，其中，
所述腔室内动力传递部件配置在偏离所述光电阴极支架的中心轴的位置。
7.如权利要求1至3中任一项所述的电子射线产生装置，还包括：
导引部件，配置在所述真空腔室内，并且沿着第一方向延伸，
所述导引部件引导所述腔室内动力传递部件沿着所述第一方向的移动。
8.如权利要求1至3中任一项所述的电子射线产生装置，其中，
所述腔室内动力传递部件包括：
旋转部件；以及
变换机构，将所述旋转部件的旋转变换成所述光电阴极支架或所述活性化容器的直线移动。
9.如权利要求1至3中任一项所述的电子射线产生装置，还包括：
阳极，配置在所述真空腔室内；以及
屏蔽罩，用于抑制从所述真空腔室内的突起物产生放电，
所述屏蔽罩配置在所述阳极与所述腔室内动力传递部件的至少一部分之间。
10.如权利要求1至3中任一项所述的电子射线产生装置，其中，
所述活性化容器包括：
第一孔，能够使从所述光电阴极材料释放出的电子或者所述光电阴极材料通过；以及
第二孔，使所述腔室内动力传递部件插通。
11.如权利要求1至3中任一项所述的电子射线产生装置，其中，
所述真空腔室包括伸缩部，
通过使所述伸缩部伸缩来使所述光电阴极支架或所述活性化容器移动。
12.如权利要求11所述的电子射线产生装置，其中，
所述伸缩部构成所述真空腔室的主体部的一部分，或者安装在所述真空腔室的顶部。
13.如权利要求1所述的电子射线产生装置，还包括：
能量生成部，用于生成驱动所述腔室内动力传递部件的热能。
14.一种电子射线应用装置，包括权利要求1至3中任一项所述的电子射线产生装置，
所述电子射线应用装置是电子枪、自由电子激光加速器、电子显微镜、电子射线全息装置、电子射线绘图装置、电子射线衍射装置、电子射线检查装置、电子射线金属积层造型装置、电子射线微影术装置、电子射线加工装置、电子射线固化装置、电子射线灭菌装置、电子射线杀菌装置、等离子体产生装置、原子状元素产生装置、自旋极化电子射线产生装置、阴极发光装置或逆光电子分光装置。
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