JP2000021288A - 熱電界放出形電子銃 - Google Patents
熱電界放出形電子銃Info
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- JP2000021288A JP2000021288A JP18717998A JP18717998A JP2000021288A JP 2000021288 A JP2000021288 A JP 2000021288A JP 18717998 A JP18717998 A JP 18717998A JP 18717998 A JP18717998 A JP 18717998A JP 2000021288 A JP2000021288 A JP 2000021288A
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- Japan
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- emitter
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- electron gun
- field emission
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/06—Sources
- H01J2237/063—Electron sources
- H01J2237/06308—Thermionic sources
- H01J2237/06316—Schottky emission
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Solid Thermionic Cathode (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 仮想光源が小さく、輝度が高く、更にはエミ
ッションが安定な熱電界放出形電子銃を実現する。 【解決手段】 エミッタ１０は、例えば、比較的広い面
積のファセット面を有したエミッタに対して、集束イオ
ンビームによる微細加工装置によりリング状に溝１１を
掘って削り落とし、その後、溝１１が形成されたエミッ
タ１０の先端に、再度熱電界を掛けることによって形成
される。この熱電界の印加により、エミッタ１０は自己
修復し、頂上チップ１２とその頂上に結晶面であるファ
セットＦ0が形成される。
ッションが安定な熱電界放出形電子銃を実現する。 【解決手段】 エミッタ１０は、例えば、比較的広い面
積のファセット面を有したエミッタに対して、集束イオ
ンビームによる微細加工装置によりリング状に溝１１を
掘って削り落とし、その後、溝１１が形成されたエミッ
タ１０の先端に、再度熱電界を掛けることによって形成
される。この熱電界の印加により、エミッタ１０は自己
修復し、頂上チップ１２とその頂上に結晶面であるファ
セットＦ0が形成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、走査電子顕微鏡等
に使用される熱電界放出形電子銃に関する。
に使用される熱電界放出形電子銃に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は熱電界放出形電子銃の基本構成を
示している。１はタングステン単結晶よりなる電子放出
エミッタであり、加熱電源２により所定の温度に加熱さ
れる。エミッタ１と引出電極３との間には、引出電圧電
源４から引出電圧が印加され、また、エミッタ１と接地
電位の加速電極５との間には、加速電源６から加速電圧
が印加される。
示している。１はタングステン単結晶よりなる電子放出
エミッタであり、加熱電源２により所定の温度に加熱さ
れる。エミッタ１と引出電極３との間には、引出電圧電
源４から引出電圧が印加され、また、エミッタ１と接地
電位の加速電極５との間には、加速電源６から加速電圧
が印加される。
【０００３】ところで、上記した熱電界放出形電子銃に
おいて、エミッタ１の先端半径は、冷陰極タイプの電界
放出形電子銃の先端半径が大略０．２μｍ以下であるの
に対して、大略０．４μｍ以上と大きい。
おいて、エミッタ１の先端半径は、冷陰極タイプの電界
放出形電子銃の先端半径が大略０．２μｍ以下であるの
に対して、大略０．４μｍ以上と大きい。
【０００４】これは、熱電界放出形電子銃においては、
エミッタ先端形状は、エミッタ先端に掛かっている電界
強度の大きさと、エミッタ先端温度とのバランスによっ
て保たれているためである。
エミッタ先端形状は、エミッタ先端に掛かっている電界
強度の大きさと、エミッタ先端温度とのバランスによっ
て保たれているためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記した熱電界放出形
電子銃では、エミッタ先端半径が大きくなり、この結
果、仮想光源が大きく、かつ、輝度が小さくなるという
問題点があった。この点を図２、図３を用いて更に詳細
に説明する。図２、図３はいずれも従来のエミッタ１の
先端部を示しているが、図２は断面方向から見た図、図
３は斜視図である。
電子銃では、エミッタ先端半径が大きくなり、この結
果、仮想光源が大きく、かつ、輝度が小さくなるという
問題点があった。この点を図２、図３を用いて更に詳細
に説明する。図２、図３はいずれも従来のエミッタ１の
先端部を示しているが、図２は断面方向から見た図、図
３は斜視図である。
【０００６】タングステン単結晶からなるエミッタ１の
頂点には、ファセットＦと呼ばれる結晶面があり、この
面より電子が放出される。この放出電子Ｅの軌道の接線
は、エミッタ１内でクロスし、最小径となる部位が仮想
光源Ｓとなり、その大きさｄが光源の大きさとなる。
頂点には、ファセットＦと呼ばれる結晶面があり、この
面より電子が放出される。この放出電子Ｅの軌道の接線
は、エミッタ１内でクロスし、最小径となる部位が仮想
光源Ｓとなり、その大きさｄが光源の大きさとなる。
【０００７】したがって、ファセットＦが大きいと、仮
想光源Ｓが大きくなってしまう。しかし、エミッタ１の
先端の半径を小さくすると、エミッタ先端に掛かってい
る電界強度とエミッタ先端での温度とのバランスが崩
れ、エミッタ先端での原子が不安定となり、エミッショ
ンが不安定となり、最終的にはエミッションしなくなっ
てしまうという問題点があった。なお、仮想光源Ｓが大
きいと、この電子銃を用いた走査電子顕微鏡では、高い
分解能の像を観察することができない。
想光源Ｓが大きくなってしまう。しかし、エミッタ１の
先端の半径を小さくすると、エミッタ先端に掛かってい
る電界強度とエミッタ先端での温度とのバランスが崩
れ、エミッタ先端での原子が不安定となり、エミッショ
ンが不安定となり、最終的にはエミッションしなくなっ
てしまうという問題点があった。なお、仮想光源Ｓが大
きいと、この電子銃を用いた走査電子顕微鏡では、高い
分解能の像を観察することができない。
【０００８】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、仮想光源が小さく、輝度が高く、
更にはエミッションが安定な熱電界放出形電子銃を実現
するにある。
もので、その目的は、仮想光源が小さく、輝度が高く、
更にはエミッションが安定な熱電界放出形電子銃を実現
するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１の発明に基づく熱電
界放出形電子銃は、エミッタを加熱すると共に、加熱さ
れたエミッタから電子を引き出すようにした熱電界放出
形電子銃において、エミッタ先端に形成されるファセッ
ト面をリング状に削り落としたことを特徴としている。
界放出形電子銃は、エミッタを加熱すると共に、加熱さ
れたエミッタから電子を引き出すようにした熱電界放出
形電子銃において、エミッタ先端に形成されるファセッ
ト面をリング状に削り落としたことを特徴としている。
【００１０】第１の発明では、エミッタ先端に形成され
るファセット面をリング状に削り落とし、その先端から
熱電界放出電子を放出させる。第２の発明に基づく熱電
界放出形電子銃は、請求項１の発明において、エミッタ
先端に形成されるファセット面を、集束イオンビームに
よってリング状に削り落としたことを特徴としている。
るファセット面をリング状に削り落とし、その先端から
熱電界放出電子を放出させる。第２の発明に基づく熱電
界放出形電子銃は、請求項１の発明において、エミッタ
先端に形成されるファセット面を、集束イオンビームに
よってリング状に削り落としたことを特徴としている。
【００１１】第３の発明に基づく熱電界放出形電子銃
は、エミッタを加熱すると共に、加熱されたエミッタか
ら電子を引き出すようにした熱電界放出形電子銃におい
て、比較的大きな先端半径を有したエミッタ先端に比較
的小さな先端半径を有したエミッタを形成したことを特
徴としている。
は、エミッタを加熱すると共に、加熱されたエミッタか
ら電子を引き出すようにした熱電界放出形電子銃におい
て、比較的大きな先端半径を有したエミッタ先端に比較
的小さな先端半径を有したエミッタを形成したことを特
徴としている。
【００１２】第３の発明では、比較的大きな先端半径を
有したエミッタ先端に比較的小さな先端半径を有したエ
ミッタを形成し、比較的小さな先端半径を有したエミッ
タの先端に形成されたファセット面から熱電界放出電子
を放出させる。
有したエミッタ先端に比較的小さな先端半径を有したエ
ミッタを形成し、比較的小さな先端半径を有したエミッ
タの先端に形成されたファセット面から熱電界放出電子
を放出させる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図４、図５は本発明に基づ
く熱電界放射型電子銃のエミッタ１０を示しており、図
４は断面方向から見た図、図５は斜視図である。このエ
ミッタ１０は、頂面の外側にリング状の溝１１が形成さ
れている。
施の形態を詳細に説明する。図４、図５は本発明に基づ
く熱電界放射型電子銃のエミッタ１０を示しており、図
４は断面方向から見た図、図５は斜視図である。このエ
ミッタ１０は、頂面の外側にリング状の溝１１が形成さ
れている。
【００１４】このエミッタ１０は、例えば、図２に示し
た比較的広い面積のファセット面Ｆを有したエミッタ１
に対して、集束イオンビームによる微細加工装置により
リング状に溝１１を掘って削り落とし、その後、溝１１
が形成されたエミッタ１０の先端に、再度熱電界を掛け
ることによって形成される。この熱電界の印加により、
エミッタ１０は自己修復し、頂上チップ１２とその頂上
に結晶面であるファセットＦ0 が形成される。
た比較的広い面積のファセット面Ｆを有したエミッタ１
に対して、集束イオンビームによる微細加工装置により
リング状に溝１１を掘って削り落とし、その後、溝１１
が形成されたエミッタ１０の先端に、再度熱電界を掛け
ることによって形成される。この熱電界の印加により、
エミッタ１０は自己修復し、頂上チップ１２とその頂上
に結晶面であるファセットＦ0 が形成される。
【００１５】この頂上チップ１２上に形成されたファセ
ットＦ0 は、図２に示したファセットＦよりも小さく、
ファセットＦ0 から放出される放出電子Ｅの仮想光源Ｓ
の大きさが小さくなり、また、輝度が高くなる。
ットＦ0 は、図２に示したファセットＦよりも小さく、
ファセットＦ0 から放出される放出電子Ｅの仮想光源Ｓ
の大きさが小さくなり、また、輝度が高くなる。
【００１６】図６において、エミッタ１０の先端に頂上
チップ１２を形成した場合のエミッタ先端付近の電界強
度を等電位線１３で示す。この図６から明らかなよう
に、エミッタ１０の先端の全体形状は、先端半径Ｒの大
きな先端形状を維持しており、溝１１を掘って頂上チッ
プ１２を形成しても、頂上チップ１２上に掛かる電界強
度は図２に示した従来の形状のエミッタとあまり変わら
ない。
チップ１２を形成した場合のエミッタ先端付近の電界強
度を等電位線１３で示す。この図６から明らかなよう
に、エミッタ１０の先端の全体形状は、先端半径Ｒの大
きな先端形状を維持しており、溝１１を掘って頂上チッ
プ１２を形成しても、頂上チップ１２上に掛かる電界強
度は図２に示した従来の形状のエミッタとあまり変わら
ない。
【００１７】そのため、熱電界を掛けてもエミッタ先端
の形状は長時間に渡って崩れることがなく、安定したエ
ミッションをさせることができる。これによって、先端
半径Ｒのエミッタ先端に、先端半径ｒのエミッタが形成
された構造となる。
の形状は長時間に渡って崩れることがなく、安定したエ
ミッションをさせることができる。これによって、先端
半径Ｒのエミッタ先端に、先端半径ｒのエミッタが形成
された構造となる。
【００１８】このように、図４，図５に示したエミッタ
を備えた熱電界放出形電子銃を走査電子顕微鏡の電子銃
として用いると、仮想光源の径が小さいので、高い分解
能の像を観察することが可能となる。
を備えた熱電界放出形電子銃を走査電子顕微鏡の電子銃
として用いると、仮想光源の径が小さいので、高い分解
能の像を観察することが可能となる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、第１の発明では、
エミッタ先端に形成されるファセット面をリング状に削
り落とし、その先端から熱電界放出電子を放出させるよ
うにしたので、仮想光源を小さくできると共に、輝度を
高くすることができる。また、エミッタの全体構造とし
ては大きいため、エミッタ先端の形状が崩れにくく、長
時間に渡って安定して動作させることができる。
エミッタ先端に形成されるファセット面をリング状に削
り落とし、その先端から熱電界放出電子を放出させるよ
うにしたので、仮想光源を小さくできると共に、輝度を
高くすることができる。また、エミッタの全体構造とし
ては大きいため、エミッタ先端の形状が崩れにくく、長
時間に渡って安定して動作させることができる。
【００２０】第２の発明に基づく熱電界放出形電子銃
は、第１の発明において、エミッタ先端に形成されるフ
ァセット面を、集束イオンビームによってリング状に削
り落とすようにしたので、精密にリング状の溝を形成す
ることができる。
は、第１の発明において、エミッタ先端に形成されるフ
ァセット面を、集束イオンビームによってリング状に削
り落とすようにしたので、精密にリング状の溝を形成す
ることができる。
【００２１】第３の発明では、比較的大きな先端半径を
有したエミッタ先端に比較的小さな先端半径を有したエ
ミッタを形成し、比較的小さな先端半径を有したエミッ
タの先端に形成されたファセット面から熱電界放出電子
を放出させるようにしたので、仮想光源を小さくできる
と共に、輝度を高くすることができる。また、エミッタ
の全体構造としては大きいため、エミッタ先端の形状が
崩れにくく、長時間に渡って安定して動作させることが
できる。
有したエミッタ先端に比較的小さな先端半径を有したエ
ミッタを形成し、比較的小さな先端半径を有したエミッ
タの先端に形成されたファセット面から熱電界放出電子
を放出させるようにしたので、仮想光源を小さくできる
と共に、輝度を高くすることができる。また、エミッタ
の全体構造としては大きいため、エミッタ先端の形状が
崩れにくく、長時間に渡って安定して動作させることが
できる。
【図１】熱電界放出形電子銃の基本構成を示す図であ
る。
る。
【図２】従来のエミッタの形状を示す図である。
【図３】従来のエミッタの形状を示す図である。
【図４】本発明に基づくエミッタの形状を示す図であ
る。
る。
【図５】本発明に基づくエミッタの形状を示す図であ
る。
る。
【図６】本発明に基づくエミッタの先端部分の等電位線
を示す図である。
を示す図である。
１０ エミッタ １１ リング状溝 １２ 頂上チップ
Claims (3)
- 【請求項１】 エミッタを加熱すると共に、加熱された
エミッタから電子を引き出すようにした熱電界放出形電
子銃において、エミッタ先端に形成されるファセット面
をリング状に削り落としたことを特徴とする熱電界放出
形電子銃。 - 【請求項２】 エミッタ先端に形成されるファセット面
を、集束イオンビームによってリング状に削り落とした
ことを特徴とする請求項１記載の熱電界放出形電子銃。 - 【請求項３】 エミッタを加熱すると共に、加熱された
エミッタから電子を引き出すようにした熱電界放出形電
子銃において、比較的大きな先端半径を有したエミッタ
先端に比較的小さな先端半径を有したエミッタを形成し
たことを特徴とする熱電界放出形電子銃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18717998A JP3581254B2 (ja) | 1998-07-02 | 1998-07-02 | 熱電界放出形電子銃 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18717998A JP3581254B2 (ja) | 1998-07-02 | 1998-07-02 | 熱電界放出形電子銃 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000021288A true JP2000021288A (ja) | 2000-01-21 |
| JP3581254B2 JP3581254B2 (ja) | 2004-10-27 |
Family
ID=16201499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18717998A Expired - Fee Related JP3581254B2 (ja) | 1998-07-02 | 1998-07-02 | 熱電界放出形電子銃 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3581254B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2389450A (en) * | 2001-10-30 | 2003-12-10 | York Electron Optics Ltd | Electron source |
| WO2004073010A1 (ja) * | 2003-02-17 | 2004-08-26 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | 電子銃 |
| JP2008204868A (ja) * | 2007-02-21 | 2008-09-04 | Nano Geometry Kenkyusho:Kk | 電界放出型電子銃の製造方法、その製造方法による電界放出型電子銃、荷電粒子ビーム装置、電界放出型電子銃の再生方法、その再生方法による電界放出型電子銃、荷電粒子ビーム装置、および複数分割エミッタ電極 |
-
1998
- 1998-07-02 JP JP18717998A patent/JP3581254B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2389450A (en) * | 2001-10-30 | 2003-12-10 | York Electron Optics Ltd | Electron source |
| WO2004073010A1 (ja) * | 2003-02-17 | 2004-08-26 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | 電子銃 |
| JPWO2004073010A1 (ja) * | 2003-02-17 | 2006-06-01 | 電気化学工業株式会社 | 電子銃 |
| JP2008204868A (ja) * | 2007-02-21 | 2008-09-04 | Nano Geometry Kenkyusho:Kk | 電界放出型電子銃の製造方法、その製造方法による電界放出型電子銃、荷電粒子ビーム装置、電界放出型電子銃の再生方法、その再生方法による電界放出型電子銃、荷電粒子ビーム装置、および複数分割エミッタ電極 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3581254B2 (ja) | 2004-10-27 |
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Legal Events
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