JP2017529661A - 高電圧フィードスルー・アセンブリ、時間分解透過型電子顕微鏡、および真空環境における電極操作の方法 - Google Patents

Abstract

真空環境に電位を形成するよう構成した高電圧フィードスルーアセンブリ100は、真空容器201との接続に適合し、真空容器を向く内側11と 空容器の環境を向く外側12を持つフランジコネクタ10;フランジコネクタを向く第1端部21と 空容器内に突出するよう適合化した第2端部22を有す真空気密電気絶縁チューブ20;絶縁チューブの第2端部22に結合され、光電陰極か電界エミッタチップを含み真空容器を向く前電極31と 電圧ケーブル214受入れ用ケーブルアダプタ32を持つ電極装置30;絶縁チューブとフランジコネクタの真空気密結合に適合化した柔軟チューブコネクタ40;絶縁チューブに接続されフランジコネクタに対す絶縁チューブの配置を調整するよう適合化した操作装置50を含む。高電圧フィードスルーアセンブリ100を含む構造調査用(ナノ)結晶学と実空間画像化を含む静的及び/又は時間分解回折用電子回折か画像化装置(透過電子顕微鏡TEM)200と真空環境での電極装置の操作方法。【選択図】図１

Description

本発明は、真空環境において電位を供給する高電圧フィードスルー・アセンブリに関し、特に、真空容器内の電極装置に高電圧を印加するよう適合化された高電圧フィードスルー・アセンブリに関する。さらに、本発明は、時間分解（パルス型）電子回折または画像化装置（時間分解透過型電子顕微鏡、ＴＥＭ）に関するものであり、その装置は、回折モードでは、特に時間分解回折、例えばナノ結晶学、に適合化された電子回折装置を形成するよう動作可能であり、または画像化（イメージング、結像、撮像）モードでは、電子源への電圧の印加用の高電圧フィードスルー・アセンブリおよび光電電子源を含む電子画像化装置を形成するよう動作可能なものである。さらに、本発明は、高電圧フィードスルー・アセンブリが使用される、真空環境における電極装置を操作する方法に関する。

本発明の適用例は、例えば、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）における、特に、時間分解電子回折測定用に構成された電子回折装置および／または時間分解ＴＥＭ画像化（撮像）用に構成された電子画像化（撮像）装置における、またはシンクロトロン装置用の直流注入器における、または例えば電子および負（または正）電位を使用するＸ線管のような荷電粒子加速用の高電位を用いる放射装置における、例えば電子源であり、真空環境における高電圧電極装置の動作で利用可能なものである。

本明細書では、時間分解電子回折測定と、真空環境において高電圧を印加するための技術とに関する技術的背景を説明する以下の従来技術が参照される。

［１］G. Sciaini and R. J. D. Miller、“Reports on Progress in Physics”, vol.74, 2011, p.096101、
［２］R. J. D. Miller et al.、“Acta Crystallographica”, vol.A66, 2010, p.137-156、
［３］B. J. Siwick et al.、“Chemical Physics”, vol.299, 2004, p.285-305、
［４］S. Shibuya et al、“Proceedings of EPAC” 2000, Vienna, Austria, p.2465、
［５］米国特許第７０８５３５１号、
［６］米国特許第５９２９３７３号、
［７］欧州特許出願公開第１５１５８０６号、
［８］米国特許第４００８４１３号、
［９］米国特許第３９７８３６３号、
［１０］欧州特許出願公開第０３８３９８８号、
［１１］国際公開第２０１１／１３２７６７号、
［１２］特開２００２−２１６６８６号公報、
［１３］特開昭５１−８４５６７号公報、
［１４］米国特許出願公開第２０１３／２６４４９６号、
［１５］国際公開第２０１４／０６１６２５号、
［１６］欧州特許出願公開第０５５６０４３号、および
［１７］M. Harb et al.、"J. Phys. Chem. B" vol.110, 2006, 25308-25313。

電子回折は、原子スケール（規模、尺度）で構造を調べるための周知のツールである。原子レベルで動的に構造転移または構造変化を測定するために、時間分解電子回折測定が提案された。充分な時間分解能を得るために、５００ｆｓ（ｆｗｈｍ：半値全幅）未満の持続時間を有する電子パルスが、調査中の試料（サンプル）中を透過させられる（フェムト秒電子回折）。例えば構造および動的構造変化を調べるために、１００ｆｓ（ｆｗｈｍ）未満の持続時間を有する短い光子光パルスを達成するための、例えばドイツのハンブルクにおける自由電子レーザＦＬＡＳＨまたはＸＦＥＬのような、第４世代の光源を使用することが提案された。光子光パルスは、適用例の範囲が限られ、複雑な光子機械（complex photon machine）のみに関連して使用することができる。

真空容器において光電電子銃（photoelectric electron gun：光電子銃、光電陰極電子銃）を用いてフェムト秒の電子パルスを達成する別の手法が、文献［１］〜［３］および［１７］に記載されている。光電電子銃は、フェムト秒の光パルスでの光電陰極（photo-cathode：光陰極）の照射または照明と、異なる電位のピンホール陽極または電極に向かう電界における生成光電電子パルスの加速とに基づくものである。加速電子パルスは、調査中の試料との相互作用の前または後における磁気レンズでコリメートされ（collimated）、回折または実空間画像化（撮像）パターンが、検出器で記録される。Ｇ．シャイニ氏（G. Sciaini）およびＲ．Ｊ．Ｄ．ミラー氏（R. J. D. Miller）［１］によれば、数百ｆｓ（ｆｗｈｍ）の光パルスが使用され、電子パルスは光電陰極と陽極の間の電圧−５５ｋＶで加速された。

米国特許第７０８５３５１号 米国特許第５９２９３７３号 欧州特許出願公開第１５１５８０６号 米国特許第４００８４１３号 米国特許第３９７８３６３号 欧州特許出願公開第０３８３９８８号 国際公開第２０１１／１３２７６７号 特開２００２−２１６６８６号公報 特開昭５１−８４５６７号公報 米国特許出願公開第２０１３／２６４４９６号 国際公開第２０１４／０６１６２５号 欧州特許出願公開第０５５６０４３号

G. Sciaini and R. J. D. Miller、"Reports on Progress in Physics", vol.74, 2011, p.096101 R. J. D. Miller et al.、"Acta Crystallographica", vol.A66, 2010, p.137-156 B. J. Siwick et al.、"Chemical Physics", vol.299, 2004, p.285-305 S. Shibuya et al、"Proceedings of EPAC" 2000, Vienna, Austria, p.2465 M. Harb et al.、"J. Phys. Chem. B" vol.110, 2006, 25308-25313

光電（電子）銃は、第４世代光源に対する有望で競争力のある代替品であるが、コンパクトなまたは小型の直流（ＤＣ）作動の電子光源を用いた回折および実空間画像化（結像）測定の空間的および時間的分解能または解像度に関して、依然としてかなりの制限がある。電子パルスは、電子の相互反発に起因する空間的広がり（broadening）（spreading）の影響を受ける。電子パルスの空間的および時間的分解能は、直流設定（装置）における電界強度を増加させること、即ち、固定間隙サイズでの加速電圧を増大させること、または固定電圧の光電陰極と陽極の間の距離を減少させることによって、改善することができる。しかし、電子パルスの広がりを制限するための光電陰極−陽極の距離および加速電圧の変更の結果として、直流加速電界の部分的または完全な置き換えとしてのＲＦキャビティの導入を含めた通常の技術では、未だ充分に解決されていない課題がある。直流設定（装置）における幾何学的形状の改善によって、コンパクトな直流電子銃において、通常使用される最大１０ＭＶ／ｍより大きい電界勾配が得られ、電極アセンブリ（組立体）と接地ピンホール陽極の間の間隙において２０ＭＶ／ｍより大きく最大３０ＭＶ／ｍに既に達した。これらの強電界勾配では、より高いパルス電荷でより短い電子パルスを得ることができ、電子源の輝度は少なくとも１のオーダ（桁）の大きさだけ実質的に増大した。

一例として、文献［２］において、市販の高電圧フィードスルー（貫通接続）が、電界勾配９．２ＭＶ／ｍに関連して、距離６ｍｍにわたって光電陰極に加速電圧−５５ｋＶを印加するために、使用された（文献［１７］）。しかし、市販のフィードスルー設計は、例えば最大３００ｋＶ以上までの、印加電位の無制限の増大を許容しない。それは、フィードスルー内の中央導電体の表面での極端に高い電界強度の結果として、電子の電界放出が生じ、その後で、フィードスルーを最終的に破壊する周囲の部品（構成要素）の意図しない荷電（帯電）および放電が生じるからである。文献［２］の実験設定（装置）の別の欠点は、真空容器の窓を通した光電陰極の背面側の照射と、光電陰極から陽極および試料までの電子経路方向に対する高電圧フィードスルーの傾斜した方位とを組み合わせた幾何学的配置から生じる。光電陰極および陽極は、電子銃の支持体において、各電極の相互の相対的な可動性なしで、固定される。さらに、フィードスルーの傾斜した配置に起因して、光電陰極の位置を変更するには、複雑な機械的測定が必要になる。

高電圧フィードスルー・アセンブリは、光電電子銃に必要なだけでなく、真空環境における電位（正または負）の供給を必要とする他の技術的課題にも必要である。一例として、陽子シンクロトロンにおける応用のためのコンパクトな高電圧フィードスルーが、文献［４］に、図１３（従来技術）に示されるように記載されている。この高電圧フィードスルー１００’は、フランジ・コネクタ１０’と、絶縁体チューブ（管）２０’と、陰極を有する電極装置３０’とを含み、陰極位置の微細な調整を含めて電極装置３０’に最大２００ｋＶの電圧を印加するよう設計されている。欠点として、調整システム（図１３に示さず）は、高電圧フィードスルー１００’から分離されて、その結果として、フェムト秒回折測定に使用されるようなコンパクトな光電電子銃には適用できない複雑な構造が得られる。

他の高電圧フィードスルーの構想が、文献［５］〜［１６］に記載されている。これらのフィードスルー構造は、例えば、Ｘ線管またはイオン源における特定の課題のために、またはフィードスルーでの熱歪みを低減するために、最適化される。文献［１２］は、調整可能な電界エミッタ・チップ（先端部）を開示しており、チップ・ホルダは調整ネジで直接駆動される。

本発明の目的は、通常の技術の欠点および制限を回避することができる改良された高電圧フィードスルー・アセンブリを実現することである。特に、高電圧フィードスルーは、２００ｋＶより高い電位差を、例えば３００ｋＶより高い電位差をも、供給することができるものである。さらに、高電圧フィードスルーは、高電圧フィードスルーおよび電子源のコンパクトな構造を可能にしつつ、改善された柔軟性および安定性を有する真空環境内で電極位置を調整することができるものである。さらに、本発明の目的は、改善された空間的および／または時間的分解能を有する時間分解された電子回折または画像化調査（investigations）を可能にする改良された電子回折または画像化（撮像）装置を実現することである。さらに、本発明の目的は、通常の技術の制限を回避しつつ、真空環境において電極装置を操作する改良された方法を実現することである。

発明の概要
これらの目的は、独立請求項の特徴をそれぞれ含む、高電圧フィードスルー・アセンブリ、静的なおよび／または時間分解された動作に適合化された電子回折または画像化（撮像）装置、および電極装置操作方法によって達成（解決）される。本発明の好ましい実施形態および適用例が従属請求項に記載されている。

本発明の第１の一般的な態様または特徴によれば、上述の目的は、真空環境において電位を供給するよう適合化されたフィードスルー・アセンブリによって達成（解決）される。フィードスルー・アセンブリは、フランジ・コネクタ、真空気密（vacuum-tight）絶縁体チューブ、および電極装置を含んでいる。フランジ・コネクタは、フィードスルー・アセンブリを、真空容器に、例えば電子回折または映像（画像化）装置の本体（柱）に、真空気密接続するよう適合化される。フランジ・コネクタは内側部（内面）および外側部（外面）を有する。フィードスルー・アセンブリがフランジ・コネクタを介して真空容器に接続されるとき、内側部は真空容器の内部空間の方を向き（に面し）、一方、外側部は真空容器の外部環境（周囲）の方を向く（に面する）。絶縁体チューブは、電気絶縁材料で形成され直線状のまたは真っ直ぐな長手（縦）方向の伸長（extension：延長、長さ）を有する中空部品（コンポーネント、構成要素）である。絶縁体チューブの第１の端部（近位端部）は、フランジ・コネクタの方を向き（に面し）、一方、絶縁体チューブの第２の端部はフランジ・コネクタから離れて突出する。フィードスルー・アセンブリが真空容器に接続されたとき、絶縁体チューブは、第２の端部と共に、真空容器の内部空間内に突出する。絶縁体チューブは真空容器内に配置され、絶縁体チューブの内部空間は大気圧であり、絶縁体チューブの外面は真空状態に晒される。電極装置は、絶縁体チューブの第２の端部（遠位端部）に結合される。絶縁体チューブの第２の端部は、電極装置によって、または、代替形態として、ロード（負荷）ロックまたは部品交換システムの一部である受容器（レシピエント）またはアダプタによって、閉じられることが好ましい。電極装置は、絶縁体チューブを通って供給することができる高電圧ケーブルを収容するよう適合化されたケーブル・アダプタを含んでいる。さらに、電極装置は、絶縁体チューブの第２の端部から外方を向いた前部電極、特に真空容器の内部空間内を向いた前部電極を含んでいる。

高電圧フィードスルー・アセンブリは、さらに、絶縁体チューブをフランジ・コネクタに真空気密の形態で結合する柔軟なまたは可撓性のチューブ・コネクタと、マニピュレータ（操作）装置とを含んでいる。そのマニピュレータ（操作）装置は、絶縁体チューブに、例えば絶縁体チューブに直接または上側チューブ部の別の部分に、しっかりと固定的に接続され、また、フランジ・コネクタに対して絶縁体チューブを幾何学的に設定することができるものである。利点として、柔軟チューブ・コネクタは、圧密性（pressure tightness：耐圧性、気密性）の劣化なしに、フランジ・コネクタに対する絶縁体チューブの可動性を実現する。フィードスルー・アセンブリが真空容器に取り付けられたとき、その第２の端部に前部電極を有する絶縁体チューブは、真空容器の内部空間内で移動させることができる。従って、前部電極は、マニピュレータ装置を用いてフランジ・コネクタに対する絶縁体チューブの幾何学的配置を調整することによって、真空容器内で、特に真空容器内の固定部品に対して、例えば対電極（counter electrode）に対して、位置決めすることができる。

本発明によれば、前部電極は、少なくとも１つの電界エミッタ・チップを有する光電陰極または電界放出源を含んでいる。光電陰極または少なくとも１つの電界エミッタ・チップは、電極装置に含まれ、真空容器内に露出される。通常の光電電子銃において光電陰極を駆動するために使用される通常のフィードスルー・アセンブリとは対照的に、本発明によるフィードスルー・アセンブリによって、光電電子銃または電界放出源に光電陰極を含む前部電極の柔軟な調整が可能になる。さらに、文献［１］〜［３］および［１７］の技術とは対照的に、絶縁体チューブは、少なくとも１００ｋＶの高電圧の、例えば少なくとも２００ｋＶまたはさらには３００ｋＶより高い電圧の、安定な絶縁用に適合化される。文献［４］における通常の調整とは対照的に、本発明によるフィードスルー・アセンブリは、操作装置が絶縁体チューブに接続され、その間隔または距離で配置されるのではないので、コンパクトな構造を有する。コンパクトな構造は、光電電子銃用の本発明によるフィードスルー・アセンブリの適用に関して特別な利点を与える。

光電陰極は、例えばＡｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｓ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａのようなフォトエミッタ材料の金属層、またはカーボン・ナノチューブ、または、例えばＳｉまたはＧａＡｓのような半導電性材料を含む平面プレート（板）状の要素を含んでいる。光電陰極は、フォトエミッタ材料の層を支持する、例えばガラス製の、透明な基板を含むことが好ましい。

少なくとも１つの電界エミッタ・チップは平面光電陰極に対する有利な代替物である。それは、電界放出源が、拡張した空間的コヒーレンスを光電陰極で形成するからである。これは、ナノメートル・サイズの構造の実空間画像化と、拡張ナノ粒子による回折との双方にとって、即ち、ナノ結晶学において、および数ナノメートル（例えば５ナノメートル）を超える複雑な構造の調査研究において、重要である。電界エミッタ・チップは、例えばＭｏ、Ｎｂ、ＴａまたはＷで形成された、例えば、ナノチップ、マイクロチップ上のナノチップ、またはショットキー電界放出源である。電界エミッタ・チップは、光学的および／または電気的にゲート制御された動作のために配置構成することができる。

柔軟チューブ・コネクタは、空間における全ての方向、特に絶縁体チューブの長手方向の伸長に対して平行および／または垂直な全ての方向、に沿って柔軟性を有するよう適合化されることが好ましい。本発明の好ましい実施形態によれば、柔軟チューブ・コネクタは、機械的安定性および柔軟性の点で利点を有するベローズ・コネクタ（bellows connector）を含んでいる。代替形態として、柔軟チューブ・コネクタは、例えば金属箔で形成された、柔軟で真空気密性の閉じた壁部、および可動な支持ロッド（棒）を含む構造を有してもよい。

本発明の別の好ましい実施形態によれば、絶縁体チューブの第２の端部は、前部プレートによって閉じられる。電極装置は前部プレートに接続されている。利点として、前部プレートは、絶縁体チューブを真空気密に閉じ、高電位のロード（負荷）ロック・システムの受容器（レシピエント）またはアダプタまたは電極装置を機械的に支持する、といった複数の機能を果たす。さらに、前部プレートは、絶縁体チューブの内部空間の方を向く（に面する）高電圧ケーブル・アダプタを支持することができる。

さらに、前部プレートには、例えば電界放出チップを動作させるように、光ファイバ要素を介して光を伝送しまたは他の電位を伝達することを可能にする他の特徴を備えることができる。従って、本発明の特に好ましい実施形態によれば、前部プレートは、少なくとも１つの光コネクタおよび／または少なくとも１つの電気コネクタを含んでいてもよい。少なくとも１つの光コネクタは、絶縁体チューブの内部空間から、光電陰極または少なくとも１つの電界エミッタ・チップに向かって伸びる光ファイバを支持する。少なくとも１つの電気コネクタは、電界エミッタ・チップに向かう給電線を支持し、または真空環境において露出した補助電極を形成する。

本発明の別の好ましい特徴によれば、柔軟チューブ・コネクタの固定された端部は、フランジ・コネクタの内側部に結合される。支持チューブ（管）が、フランジ・コネクタの内側部と、チューブ・コネクタ、例えばベローズ・コネクタ、との間に配置されることが好ましい。利点として、フランジ・コネクタの内側部への接続で、フィードスルー・アセンブリのコンパクトな構造を改善することができる。柔軟チューブ・コネクタの可動な端部は、絶縁性チューブに、好ましくはその第１の端部で、結合される。代替形態として、柔軟チューブ・コネクタの可動な端部は、絶縁体チューブに、その長手方向の伸長に沿った別の位置で、例えば絶縁体チューブの第２の端部の近傍で、結合することができる。

一般的に、マニピュレータ（操作）装置は、電動操作および／または手動操作用に適合化させることができる。電動操作は、絶縁体チューブおよび電極装置の調整のフィードバック制御を実現するのに特に有利である。マニピュレータ装置は、絶縁体チューブに作用する駆動装置（ユニット）を含んでいることが好ましい。代替形態として、手動操作は、例えば電子回折または画像化装置において、フィードスルー・アセンブリのオペレータによる調整を容易にする利点を有してもよい。

本発明の好ましい実施形態によれば、マニピュレータ装置はフランジ・コネクタに結合される。マニピュレータ装置の固定部分は、フランジ・コネクタに取り付けられ、一方、マニピュレータ装置の可動部分は、絶縁体チューブに取り付けられる。フランジ・コネクタの外側部にマニピュレータ装置を配置することが特に好ましい。従って、フィードスルー・アセンブリが真空容器に接続されたとき、マニピュレータ装置は、真空容器の外部環境、特に大気圧の外部環境に配置される。

電動駆動のために、マニピュレータ装置は、アクチュエータ（作動器）モータと、絶縁体チューブに結合されたギヤ・ボックスとを含むことが好ましい。利点として、ギヤ・ボックスによって、サブミリメートル範囲のステップ（段階的）移動で絶縁体チューブの微調整が可能になる。

本発明の別の利点として、マニピュレータ装置は、フランジ・コネクタに対する絶縁体チューブの移動のための複数の自由度を与える。絶縁体チューブの長手方向の伸長に平行な運動で、軸方向の移動が形成され、一方、絶縁体チューブの長手方向の伸長に垂直な各方向への平行移動で横方向の移動が可能である。さらに、旋回（ピボット）運動を、例えば柔軟ベローズ・コネクタを用いて、得ることができ、その結果、フランジ・コネクタに対する絶縁体チューブの傾斜配置が得られる。

利点として、絶縁体チューブを設けるために、複数の設計オプション（選択肢）が利用可能である。本発明の特定の適用例に応じて、以下の複数の特徴の中の１つ以上の特徴を別々にまたは組合せで使用することができる。一般的に、絶縁体チューブは、電気絶縁材料、好ましくはセラミック、例えばＡ_２Ｏ_３、またはプラスチック材料、例えばポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、架橋ポリエチレン（ＰＥ−Ｘ）、またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で形成される。

本発明の別の好ましい特徴によれば、絶縁体チューブはその外側面にリップルまたは波紋を有する。絶縁体チューブの外側面のリップルまたは波紋で、電気力線（electric field lines）と電子のクリープ（沿面）経路との共直線性（co-linearity）が回避される。利点として、クリープ電流およびスパーク（放電）の危険性がそのリップルによって低減されて、絶縁体チューブの動作安定性および耐久性が改善される。参考文献［４］は、意図された２００ｋＶに達する際の大きな問題を報告した。ここで、放電による損傷が最小限に抑えられまたは完全に回避されるので、フィードスルーは長い寿命を有し、３００ｋＶの電圧がフィードスルー・アセンブリに既に印加された。

絶縁体チューブの内部空間は大気圧である。従って、絶縁体チューブは、例えば大気または不活性の乾燥ガスのような、ガス（気体）で充填することができる。代替形態として、絶縁体チューブは、フルオロカーボン系（ベース）の流体、例えばフルオリナート（Fluorinert（商品名））、のような誘電性液体、絶縁油または他の誘電性材料で充填することができ、従って、絶縁体チューブ中に通されるケーブルの遮蔽（シールド）が有利な形態で改善される。

絶縁体チューブは、一体的な部品または構成要素として形成することができ、即ち、絶縁体チューブは、例えばセラミックまたはプラスチックのような絶縁材料で完全に構成してもよい。単一の絶縁体チューブ部を有するこの実施形態は、長手方向の長さ（電圧に応じて、例えば５０ｃｍ未満）を有する相対的に短い絶縁体チューブで充分であるような適用例で好ましい。

代替形態として、特に、長手方向の長さが最大で例えば６ｍで、極端に高い電圧に対してより長い絶縁体チューブが必要とされる場合には、絶縁体チューブは、２つ以上の絶縁体チューブ部で形成することができる。複数の絶縁体チューブ部を使用すると、文献［４］と比較して、真空環境で供給される電圧の増大に関する利点が得られる。絶縁体チューブ部は、絶縁体チューブの長手方向の伸長に沿って真空気密の形態で接続される。好ましくは、隣接の各絶縁体チューブ部の圧密（耐圧）接続は導電性の金属接合で得られ、これは例えばステンレス鋼製の遮蔽リング（または遮蔽リング状電極）によって遮蔽することができる。利点として、各遮蔽リング状電極は、関連する高オーム抵抗器を介して、隣接の遮蔽リング状電極または接地点に接続することができる。絶縁体チューブ部相互間の接合部は、高オーム抵抗器を介して放電することができて、絶縁体チューブの帯電（チャージアップ：充電）を回避することができる。制御された電流によって、最大の印加電位を相等しい複数の部分に分割することができ、各部分は数ｋＶ以上のステップ（段状）を有する。代替形態として、絶縁体チューブ部は、誘電体材料および／または非導電性材料、例えば上述のような材料、または例えばエポキシ接着剤で接続される。

本発明の別の特別な利点として、絶縁体チューブの第２の端部における電極装置の特徴は、本発明の特定の適用例の要件に適合化させることができる。以下の好ましい特徴は、別々にまたは組合せで実現することができる。

本発明の特に好ましい実施形態によれば、電極装置は、絶縁体チューブの長手方向の伸長に対して、半径方向および軸方向に絶縁体チューブの第２端部を包囲する第１のリング状電極を含んでいる。利点として、前部プレートに電気的に接続された第１のリング状電極は、過度の電気的ストレス（応力）を回避するために、絶縁体チューブの第２の端部の電気的遮蔽（シールド）を形成する。絶縁体チューブの第２端部における各電界勾配は等化されて、意図しないスパーク（火花）のリスク（危険性）が低減される。

第１のリング状電極の表面形状は、局所的な電界強度に応じて電界勾配が最小化されるように、選択される。従って、最大電界強度の位置（前部電極の中心付近、典型的には絶縁体チューブの軸上）では、電界勾配または電界増強が、基本的に平面状の表面形状によって抑制され、最大電界強度の位置からの距離が増大するに従って、前部電極の表面形状の湾曲が徐々に増大する（例えば、正弦曲線形状で）。本発明の適用例に応じて、好ましい表面形状は、ブルース（Bruce）プロファイルまたはロゴスキー（Rogowski）プロファイル、または別のプロファイルに基づくものであり、そのプロファイルは、その中央に、即ち電子生成領域の中心軸近傍に、陽極（anode）装置に向けて、均一な電界分布を生成するよう適合化されたものである。そのプロファイルは、種々の陰極−陽極のギャップ（間隙）サイズで均一な電界が形成されるように、選択されることが好ましい。代替形態として、相異なる電極形状を、相異なるギャップ・サイズに使用することができる。

異なるタイプ（種類）の前部電極が、利用可能であり、本発明の特定の適用例のために選択することができる。本発明の第１の実施形態によれば、前部電極は、周囲、特に真空容器の内部空間に露出された光電陰極を含んでいる。光電陰極では、本発明による高電圧フィードスルー・アセンブリは、特に時間分解フェムト秒電子回折または時間分解画像化適用例のための、光電電子銃（光電子銃、光電陰極電子銃）を形成する。代替形態として、本発明の第２の実施形態によれば、前部電極は、周囲に露出された、特に真空容器の内部空間に露出された少なくとも１つの電界エミッタ・チップ（または、ナノ・エミッタ）を含んでいる。この第２の実施形態では、本発明による高電圧フィードスルー・アセンブリは、試料の連続的または時間分解の画像化に適合化できる、回折または画像化の適用例のための、透過型顕微鏡に含まれることが好ましい。

本発明の電子銃の適用例のために、前側（フロント側）および後側（バック側）の照射の少なくとも一方のために光電陰極を配置することができる。前側の照射で、光電陰極は、例えば周囲からのレーザ・パルスで、照射できるように、露出される。後方側照射で、電極装置は、光電陰極の後側に透明な光路を形成するよう適合化される。光電陰極の後方側照射によって、光電陰極で生成される電子パルスを用いる加速および／または時間分解画像化を劣化させ得るような追加の部品（構成要素）を、電極装置の前部に設けることが、回避される。

電極装置の好ましい変形によれば、前部電極を第１のリング状電極に接続するために第２のリング状電極が設けられる。第２のリング状電極は、中空のシリンダまたは円筒（円柱）形状を有し、好ましくは光偏向器装置、例えば平面ミラーが、入力レーザ・ビームを光電陰極、特にその後側へと方向づける（指向させる）よう、第２のリング状電極内に配置される。さらに、第２のリング状電極は、入力レーザ・ビームを、外部レーザ源から光偏向器装置へ、さらに光電陰極の後部へと方向づけるための少なくとも１つの側部開口部を有する。第２のリング状電極は、電界エミション・チップを制御するための他の電子制御装置を収容することもできる。追加の高電圧電源を電極アセンブリ内に収容することができる。

本発明の別の有利な変形例によれば、半透過型光偏向器装置を使用することができ、それ（光偏向器装置）は、光電陰極に対して入力レーザ・ビームを調整するための開孔部（アパーチャ）を含んでいてもよい。その開孔部は、光偏向器装置の前および後にある絶縁体チューブの長手方向の伸長に対して半径方向（放射状）に配置することができ、それは、入力レーザ・ビームが両開孔部を通過した場合に光電陰極の後側の中心へと自動的に偏向されるようになっている。

さらに、レーザ入力ビームのビーム位置を監視するために監視カメラを設けることができる。監視カメラは、電極装置を有する絶縁体チューブの幾何学的配置のフィードバック制御を実現するのに有利である。

代替形態として、光偏向器装置を省略することができる。この場合、後方側照射に対して、絶縁プレートを通し前部プレートの窓プレート部を介した光電陰極の後側への入力レーザ光の光路が、設けられる。絶縁体チューブは、入力レーザ・ビームの光路が通るように案内される内側チューブを含んでいることが好ましい。内側チューブの第１の端部は、絶縁体チューブの第１の端部に結合することができ、一方、内側チューブの第２の端部は、窓プレート部の位置で絶縁体チューブの前部プレートに結合することができる。

本発明の別の特に有利な実施形態によれば、高電圧フィードスルー・アセンブリは、高電圧フィードスルー・アセンブリの電気的、幾何学的および／または光学的に測定された量に応じてマニピュレータ装置を駆動することによって、電極装置の位置をフィードバック制御するための制御ループを含んでいる。好ましい例では、電気的測定量は、真空容器内の前部電極と対電極の間の電流を含んでもよい。幾何学的測定量は、例えば、前部電極と対電極の間の距離を含んでもよい。最後に、監視カメラで収集される入力レーザ・ビームの特徴を用いて、外部レーザ源に対する電極装置の最適位置を試験し制御することができる。

本発明の別の有利な変形例によれば、電極装置は、前部電極に、特に電界エミッタ・チップに、および／または真空容器に向けて露出した少なくとも１つの補助電極に、追加の電位および／または電流を印加または供給するよう配置構成された電源装置を含んでいる。電源装置は、電極装置の高電圧電源に追加的に設けられる。利点として、追加の電源装置を使用して、電界エミッタ・チップの光学的および／または電気的ゲート制御動作を実現することができる。

本発明の別の実施形態によれば、前部プレートは、真空容器内の方を向く（に面する）アダプタを含み、そのアダプタは電子源交換システムにおける受容器として構成されるものである。利点として、そのアダプタによって、電極装置またはその各部分の交換が可能になる。

本発明の第２の一般的な態様によれば、上述の目的は、電子回折または画像化装置によって達成（解決）され、その装置は、試料の時間分解電子回折または画像化調査用に適合化されるものであり、また、電子源、任意にレーザ・パルス源、電子源から放出された電子を加速するための陽極装置、試料支持体、電子光学系、および検出器装置を含むものである。電子源は、光電陰極または少なくとも１つの電界エミッタ・チップを含む光電電子銃である。光電陰極または少なくとも１つの電界エミッタ・チップは、本発明の上述の第１の態様による本発明の高電圧フィードスルー・アセンブリの前部電極を形成し、一方、陽極装置が電子回折装置の真空容器内に固定的に配置される。陽極装置の固定位置は、電子光学系の安定動作のために好ましい。レーザ・パルス源は、入力レーザ・ビームで、特にフェムト秒レーザ・パルスで、光電陰極を照射するよう配置構成される。試料支持体は、調査される試料を収容する。試料支持体は、さらに冷却および／または加熱機能を果たすことが好ましい。電子光学系は、試料画像を収集する検出器装置に向けて試料中を透過した電子を画像化または結像する。動作モード、即ち回折モードまたは画像化モードに応じて、試料画像は、得られる回折画像および／または空間画像を含んでいる。

電子回折または画像化装置の好ましい実施形態によれば、電子源から検出器装置への電子ビーム経路は、（重力に平行な）垂直方位の電子光学軸を画定する。通常の技術（［１］参照）とは対照的に、垂直方位は、電子回折または画像化装置の特にコンパクトな構造を可能とし、放射安全性の面で有利である。

本発明の別の好ましい実施形態によれば、電子回折または画像化装置は、電子源に印加される電圧、および／または電子源に供給される電流、および／または陽極装置に対する電子源の位置、のフィードバック制御、を形成する電子源制御装置を含んでいる。電子源制御装置によって、スパークまたは他の不安定性を回避しつつ最大加速電圧が得られるように、電子源動作の自動制御が可能になる。

利点として、電子回折または画像化装置は、電子パルス分析および時間分解測定のうちの少なくとも一方のために構成されたストリーク・カメラ（streak camera）を備えることができる。

本発明の別の好ましい実施形態によれば、電子回折または画像化装置は、電子源を照射するよう配置されたレーザ・パルス源を有する。レーザ・パルス源は、パルス状レーザ源または連続レーザ源を含むことができる。特に、レーザ・パルス源は、試料における時間分解ポンプ−プローブ（pump-probe）測定に適合化させることができる。

電子光学系は、実空間および逆格子空間画像化（イメージング）用の強いおよび弱い電子−光学レンズ、および画像改善用の開孔部および収差補正器を含んでいることが好ましい。利点として、強い電子−光学レンズと弱い電子−光学レンズは、５ｎｓ未満、好ましくは１０ｐｓ未満のパルス持続時間を有する実空間画像化のための短い電子パルスの処理に適合化されている。従って、時間分解能は、通常の電子顕微鏡と比較してはるかに良好である。弱いレンズは、回折画像化に適合したレンズであり、例えば３０ｍｍより大きい自由開孔を有する。強いレンズは、実空間画像化に適したレンズであり、弱いレンズよりも小さい開孔と、増大した磁界とを有する。さらに、移動可能なピンホール開孔、静電偏向器および収差補正器を、電子光学系に含めることができる。

本発明の別の好ましい実施形態によれば、陽極装置は単一の加速段を実現する。好ましくは、電子源および陽極装置は、１００ｋＶ、２００ｋＶ、またはさらに３００ｋＶを超える電位差、および／または１０ＭＶ／ｍを超える電界勾配用に構成されている。利点として、単一加速段を有する通常の電子源の電位差は、２乃至３倍を超える。１０ＭＶ／ｍより大きい電界の増強で、１パルス当りの増大された電子数（例えば、１０^５）を有する、例えば２００ｆｓ未満（ｆｗｈｍ）、さらに１００ｆｓ未満（ｆｗｈｍ）の短い電子パルスを得ることができる。

本発明の他の有利な実施形態によれば、電子回折または画像化装置は、電界エミッタ・チップを制御するための電極装置に含まれる少なくとも１つの補助電極を含んでいる。

利点として、電子回折または画像化装置は、電子源および／または電極を交換するよう配置構成された部品（構成要素）交換システムを備えることができる。

本発明の第３の一般的な態様によれば、上述の目的は、真空環境において、例えば電子回折または画像化装置の真空容器内で、電極装置を操作する方法で達成（解決）される。本発明によれば、上述の第１の一般的な態様による本発明の高電圧フィードスルー・アセンブリは、真空環境内に電位を形成するために使用される。本発明による方法は、高電圧ケーブルを電極装置のケーブル・アダプタに接続し、電極装置の位置を設定するための絶縁体チューブの幾何学的配置を調整する第１の工程（ステップ）を含んでいる。電極装置の位置決めは、真空環境に配置された、前部電極と、例えば陽極のような対電極との間に所定の距離を設定することを含んでいることが好ましい。前部電極と対電極の間の距離は、上述した電気的、幾何学的および／または光学的な量に応じて、フィードバック制御されることが好ましい。

本発明による高電圧フィードスルー・アセンブリは、以下の他の利点を有する。フィードスルー設計は、外部と内部における接地電位に対して数百ｋｅＶ乃至最大１ＭｅＶの電位差を保持することができる。達成可能な最高の電圧は、本発明のレイアウトを変形する必要なく、印加電圧でスケール（拡張）可能なフィードスルーの長さおよび直径に応じて決まるにすぎない。さらに、フィードスルー・アセンブリは、電位および／または電流のフィードスルーの経路に沿った電子の電界放出を回避し、従って、フィードスルーに近接した電気的破壊の発生が回避される。フィードスルーは、特に、前部と任意の電気的接続が適切に遮蔽されている場合、放射線がない。その結果、迷走放射（stray radiation）の問題が抑制され、放射線防護が緩和される。

高電圧ケーブル・アダプタの設計、好ましくは雌型コネクタは、任意のタイプの高電圧ケーブルを収容するように高い柔軟性または可撓性がある。さらに、絶縁されたチューブの内部は、特定の適用例に応じて決まる種々の誘電体絶縁体を充填することができる。従って、フィードスルー設計は、電子パルスによる時間分解回折および画像化の範囲外でも、非常に柔軟で汎用性がある。

柔軟チューブ・コネクタ、特に柔軟なまたは可撓性のベローズでは、変化する陰極−陽極（陰極と陽極の間の）距離が形成される。この特徴は、特に電子回析または画像化設定（装置）用に初めて提案された。その距離の変化によって、電源の利用可能な最大電位まで、種々の電位を電極に印加することができ、常に、陰極−陽極距離が最小に維持され、電界勾配が最大に維持されて、短い電子パルスの速い加速（数百乃至数十フェムト秒以下）が与えられる。陰極−陽極距離は、任意の印加電圧に対して、その間のギャップ距離を変化させることによって、最適化することができる。

特に、光電電子銃を放電領域付近で動作させることができるように、物理的条件によってのみ制限される極端な条件でその装置（電子回折およい画像化装置）が動作させられるように、フィードスルー位置を調整することができる。

本発明の他の利点および詳細を、図面を参照して以下で説明する。

図１は、本発明の好ましい実施形態による高電圧フィードスルー・アセンブリの断面図および側面図である。 図２は、本発明による電子回折または画像化装置の好ましい実施形態の概略的な断面図である。 図３は、本発明によるフィードスルー・アセンブリのマニピュレータ装置の断面図である。 図４および５は、図３のマニピュレータ装置の他の図である。 . 図６は、本発明の高電圧フィードスルー・アセンブリの好ましい実施形態による電極装置の断面図である。 図７および８は、図６による電極装置の他の図である。 . 図９は、図６の電極装置に含まれる光偏向器装置の概略図である。 図１０は、本発明による高電圧フィードスルー・アセンブリの代替的な実施形態の部分断面図である。 図１１および１２は、本発明による高電圧フィードスルー・アセンブリの他の代替的な実施形態の部分断面図である。 . 図１３は、通常のフィードスルー・アセンブリ（従来技術）の概略的な断面図である。

本発明の好ましい各実施形態の特徴を、電子回折または画像化装置用の光電銃、特に試料の時間分解（フェムト秒）電子回折または画像化調査のための光電銃、を例示的に参照して以下説明する。本発明の適用例はこの例に限定されないことを強調する。本発明による高電圧フィードスルーは、他のタイプの電極、例えば電界エミッタ電極、および／または他の適用例、例えばシンクロトロン装置用の注入器、にも同様に使用することができる。電子パルスの光電源（photoelectric source）の動作の詳細は、従来技術、例えば文献［１］で知られている限り、説明しない。さらに、電子回折または画像化装置の特徴、その動作、試料調製および画像解析は、通常の技術で既知なので、説明しない。

図１は、切断図（図１Ａ）および側面図（図１Ｂ）で、本発明による高電圧フィードスルー・アセンブリ１００の好ましい実施形態を示している。高電圧フィードスルー・アセンブリ１００は、フランジ・コネクタ１０、絶縁体（絶縁）チューブ２０、電極装置３０、柔軟なまたは可撓性のチューブ・コネクタ４０、およびマニピュレータ装置または操作装置５０（概略的に図示、詳細は図３乃至５参照）を含んでいる。

フランジ・コネクタ１０は、真空用途の標準的フランジである。これは、絶縁体チューブ２０が柔軟チューブ・コネクタ４０を介して結合される内側１１と、操作装置５０が配置される外側１２と、を有する。真空環境での、例えば電子回折または画像化装置２００の真空容器２０１（図２参照）における電位の生成のために、フランジ・コネクタ１０は真空容器２０１の壁部に真空気密の形態で結合される（図１に図示せず）。

絶縁体チューブ２０は、絶縁材料、例えばＡｌ_２Ｏ_３で形成された長手（縦）方向（図１のz方向）に沿って伸びる中空のチューブである。絶縁体チューブ２０は、柔軟チューブ・コネクタ４０に固定的に接続された第１の端部２１と、電極装置３０を支持する第２の端部２２とを有する。電極装置において約３００ｋＶの高電圧を供給する好ましい例について、絶縁体チューブ２０は、長手方向の長さ、例えば６００ｍｍ、内径８０ｍｍ、半径方向の壁の厚さ約１０ｍｍ、および外面リップル２３、例えば１ｃｍ当り２つのリップル、および例えば５ｍｍのリップル深さを有する。

図示の例では、絶縁体チューブ２０は２つの絶縁体チューブ部２４を含み、これらの絶縁体チューブ部は、例えばＣｕ製の金属接合部を介して接続される。金属接合部は、絶縁体チューブ部２４の隣接の各端部に硬ろう付けされる（hard brazed）。遮蔽リング状電極２５は、例えばステンレス鋼製で、例えば半径方向の距離約７０ｍｍで、金属接合部を包囲する。遮蔽リング状電極２５は、曲面を有し、金属接合部および高オーム抵抗器２６を介して接地電位または隣接の遮蔽リング状電極に接続することができることが好ましい。図１Ａは、例えば常圧で、両絶縁体チューブ部２４のうちの一方の内側に配置された抵抗器２６を示しいている。代替形態として、抵抗器２６は、絶縁体チューブ２０の外側に、即ちその真空側に、配置することができる。図示された実施形態の別の変形として、絶縁体チューブ２０は一体的なセラミックまたはプラスチック片で形成することができる。

電極装置３０は、高電圧が印加される前部電極３１（図１に概略的に示され、図６乃至８に詳細が示される）を有する。前部電極３１は、絶縁体チューブ２０の第２の端部２２を包囲する。さらに、電極装置３０は、絶縁体チューブ２０を真空気密の形態で閉じる前部プレート３３を含んでいる。絶縁体チューブ２０の内側で、前部プレートは、高電圧ケーブル（図１に示さず、詳細は図２参照）を受け入れまたは収容するためのケーブル・アダプタ３２を支持する。前部プレート３３は、ケーブル・アダプタ３２および前部電極３１に電気的に接続される。

柔軟チューブ・コネクタ４０は、例えばステンレス鋼製の、ベローズ・コネクタ４１を含んでいる。柔軟チューブ・コネクタ４０の固定端部は、第１の剛性チューブ片４２を介してフランジ・コネクタ１０の内側１１に接続される。反対側（可動端部）で、ベローズ・コネクタ４１は、第２の剛性チューブ片４３を介して、絶縁体チューブ２０の第１の端部２１に硬ろう付けされた、例えばステンレス鋼およびＣｕ製の、金属結合リング４４に接続される。ベローズ・コネクタ４１は、例えば１ｃｍ乃至最大６ｃｍ以上の調整範囲を与える。

マニピュレータ装置５０は、フランジ・コネクタ１０の外側１２に固定的に接続される。例えば支持チューブ（管）５３のような、マニピュレータ装置５０の剛性被駆動部分は、絶縁体チューブ２０に固定的に接続されている。マニピュレータ装置５０を作動することによって、絶縁体チューブ２０は支持チューブ５３と共に移動させることができ、一方、フランジ・コネクタ１０との真空気密の接続は、柔軟チューブ・コネクタ４０によって維持される。マニピュレータ装置の動作の他の詳細は、図３を参照して以下で説明する。

図２は、本発明による電子回折または画像化装置２００の好ましい実施形態の断面図を概略的に示している。電子回折または画像化装置２００は、外側の機械的支持体を形成するフレームなしで、周囲の磁界の放射線防護および均質化のための任意の手段なしで、示されている。電子回折または画像化装置２００は、真空容器２０１を含み、さらに、高電圧フィードスルー・アセンブリ１００、電子源２１０、レーザ・パルス源２２０、試料支持体２３０、電子光学系２４０、検出器装置２５０、電源２６０および電子源制御装置２７０が設けられている。

電子光学軸２１３が、電子源２１０から、試料支持体２３０および電子光学系２４０を介して、検出器装置２５０へと伸びる。電子光学軸は、高電圧フィードスルー・アセンブリ１００の長手方向の軸に平行に伸び、特にその軸に一致している（同軸である）ことが好ましい。実際の使用において、電子回折または画像化装置２００は、電子−光学軸２１３が垂直な方位、即ち重力方向（ｚ方向）に平行な方位を有するように、配置される。コンパクトな構造を得るために、真空容器２０１は、ｚ方向に伸びる長手方向の形状を有することが好ましい。

高電圧フィードスルー・アセンブリ１００は、特に図１および３〜１０を参照して説明するように、本発明によるフィードスルーの実施形態である。高電圧フィードスルー・アセンブリ１００のフランジ・コネクタ１０は、真空容器２０１の壁部に、特にその真空フランジ２０２に、真空気密な形態で結合される。絶縁体チューブ２０は、電極装置３０と共に、周囲に間隙（clearance）のある状態で真空容器２０１の内部空間内に突出していて、高電圧フィードスルー・アセンブリ１００の幾何学的配置、特にそのｚ位置、ｘおよびｙ位置および／または方位（配向）が、マニピュレータ装置５０で自由に調整できるようになっている。

電子源２１０は、高電圧フィードスルー・アセンブリ１００の前部電極３１に一体化された光電陰極２１１（直径が例えば１６ｍｍ）と、陽極装置２１２とを含んでいる。光電陰極２１１を有する前部電極３１を、図６を参照してさらに詳細に以下説明する。陽極装置２１２は、貫通孔（ピンホール電極）が接地電位に接続された、プレート状電極を含んでいる。貫通孔は、例えば０．０２５ｍｍ乃至０．５ｍｍの直径を有する。陽極装置２１２は、真空容器２０１内に固定的に配置され、即ち、真空容器２０１の壁部に固定的に結合されることが好ましい。

レーザ・パルス源２２０は、例えば可視のスペクトル範囲、特に緑または紫外線のスペクトル範囲の中心波長、１０ｎｓ未満、１０ｐｓ未満、１００ｆｓ未満、特に５０ｆｓ未満の持続時間、および例えば１Ｈｚ〜２００ｋＨｚの繰り返しレート、を有するレーザ・パルスを生成するパルス状レーザを含んでいる。好ましい例では、レーザ・パルス源２２０は、コヒーレント・エリート・デュオ（Coherent Elite Duo）レーザ・システム、またはライト・コンバージョン社（Light Conversion）より市販されているファロスＳＰ（Pharos-SP）レーザ・システムのような、市販の装置を含んでいる。レーザ・パルス源２２０は、レーザ・パルスの入力レーザ・ビーム２２１が入力窓２０３を介して電極装置３０へと方向づけることができるように配置される。例えば真空容器２０１の内側および／または外側のミラーまたは結像光学系（図示せず）のような、光ビーム経路および任意の複数のビーム経路要素の詳細は、使用時の実際の条件に応じて、ユーザによって選択される。

試料支持体２３０（概略的に示されている）は、電子顕微鏡法、例えば試料を支持する移送装置用の受容器または支持台で、知られているような、通常の支持体である。試料は、電子顕微鏡法で知られているように、ロック（lock）またはロードロック（load lock）装置を介して試料支持体２３０上に配置される。

電子光学系２４０および検出器デバイス２５０は、通常の電子顕微鏡で知られているように、設けられる。好ましい例では、電子光学系は、試料支持体２３０上の試料を通って通過した電子を検出器装置２５０上に結像（像形成）させるための２つ以上の磁気レンズ２４１〜２４３を含んでいる。通常のＴＥＭで知られているように、電子光学系２４０は、回折モードでは回折像を、画像化（イメージング、結像、撮像）モードでは空間像を形成する。この目的のために、電子光学系２４０は、強いおよび弱いレンズ、開孔部、ビーム偏向器および収差補正部を含んでいる。検出器装置２５０は、例えば、ＭＯＳＦＥＴマトリックスに基づく、結像または画像センサを含んでいる。検出器装置２５０は、回折像データを記録、処理および／または表示するための主制御装置（ユニット）（図示せず）に接続される。

電源２６０は、高電圧ケーブル２１４を介して電極装置３０に接続される。電源２６０は、例えば６００Ｗの出力パワーを有する、例えば３００ｋＶまたは４００ｋＶの出力電圧を供給する商用装置である。ケーブル２１４は、遮蔽された高電圧同軸ケーブルを含み、これ（ケーブル）は電極装置３０のケーブル・アダプタ３２に結合される。同軸ケーブルの内部導体は、例えば２．５ｍｍの直径を有する。

電源２６０は、手動でおよび／または主制御ユニット（図示せず）で、制御することができる。フィードバック・ループ８０が設けられ、電源２６０は電子源制御装置２７０で制御されることが好ましい。電子源制御装置２７０は、電子源２１０から制御変数を受信する。制御変数は、例えば、陽極装置２１２に対する光電陰極２１１の現在（current）位置および／または光電陰極２１１と陽極装置２１２の間の電流、および／または光電陰極２１１と陽極装置２１２の間の電圧を表す位置を含んでいる。位置データは、監視装置７０（以下、図８参照）を用いた光学的検出で、および／または、絶縁体チューブ２０の長手方向の位置との関係で電気抵抗を返す（returns）少なくとも１つの直線変位センサ（線形ポテンショメータ）５７を用いた幾何学的検出で、得ることができる。電流および／または電圧は、電源２６０で測定することができる。制御変数に応じて、電源２６０および／またはマニピュレータ装置５０は、例えばスパークを防止しつつ光電陰極２１１の電圧を最大化するように、電子源制御装置２７０によって設定される。

特に電子回折または画像化装置２００を操作するために、真空容器２０１において電極装置３０を操作する好ましい方法で、高電圧ケーブル２１４が電極装置２１０に接続される。ケーブル２１４は、高電圧フィードスルー・アセンブリ１００中に通され、ケーブル・アダプタ３２に結合される。その後、真空容器２０１における絶縁体チューブ２０の幾何学的配置は、電極装置３０が、特に陽極装置２１２を参照して、真空容器２０１において所定の位置を有するように、調整される。この調整は、上述の電子源装置を用いたフィードバック制御で行うことができる。一例として、光電陰極２１１と陽極の距離は、最大３０ｍｍとなる範囲で調整される。

図３は、フランジ・コネクタ１０の外側１２に取り付けられたマニピュレータ装置５０の断面図を示している。図４Ａおよび４Ｂおよび図５は、それぞれ、マニピュレータ装置５０の側面図および上面図を示している。

マニピュレータ装置５０の図示の例は、ｚ軸マニピュレータであり、これ（マニピュレータ）は、ｚ軸方向に平行な絶縁体チューブ２０（部分的に示す）の電動平行移動のために適合化されている。さらに、ｘ−ｙ方向の調整は、フランジ・コネクタ１０上のマニピュレータ装置５０の三点支持（図５参照）によって行われる。フィードスルー装置の横方向移動のために、ｘマニピュレータおよびｙマニピュレータを使用することができる。マニピュレータ装置５０は、ギヤ・ボックス５２および支持チューブ５３を介して絶縁体チューブ２０に接続された、概略的に示されたモータ５１を含んでいる。絶縁体チューブ２０を調整するために、モータ（アクチュエータ・モータ）５１が駆動される。ギヤ・ボックス５２はクラッチを介して台形のねじ付きロッド（棒状体）に接続されて、モータの回転を絶縁体チューブ２０のｚ平行移動に伝達することができるようになっている。さらに、マニピュレータ装置５０は、ケーブル２１４を絶縁体チューブ２０へ通すための空き空間５６（図５参照）を含んでいる。

第１のスケール５４（図４参照）が、フランジ・コネクタ１０に対する絶縁体チューブ２０の第２の端部における電極装置の実際のｚ位置、特に、真空容器内に固定的に配置された陽極装置と、電極装置３０の光電陰極との間の距離、を示すために、設けられる。図２に示された直線変位センサ５７は、第１のスケール５４の方位（配向）と同一の方位で取り付けることができる。第２のスケール５５は、膜ベローズの実際の位置を示す。

図６は、絶縁体チューブ２０の第２の端部２２（図１参照）および電極装置３０を、さらに詳細に示している。絶縁体チューブ２０は前部プレート３３で真空気密の形態で閉止される。絶縁体チューブ２０の内側において、前部プレート３３は、高電圧ケーブル２１４を受け入れるケーブル・アダプタ３２を支持する。ケーブル・アダプタ３２は、例えば、Ｍ１２ｘ１のタップ穴または開口を有するケーブル・マウント（取付け部）である。

電極装置３０は、一体化された光電陰極２１１を有する前部電極３１と、絶縁体チューブ２０の第２の端部２２を電気的に遮蔽する第１のリング状電極３４と、第２のリング状電極３６とを備える。第２のリング状電極３６は、前部電極３１と第１のリング状電極３４の電気的接続と、光偏向器装置６０を収容するための空間（間隔）とを形成する。

前部電極３１は、滑らかな表面形状を有する湾曲した外面を有する。一例として、前部電極３１は研磨されたステンレス鋼で形成される。その表面形状は、例えばブルース（Bruce）またはロゴスキー（Rogowski）のプロファイル（外形、輪郭）を用いて、光電陰極２１１の周囲の電界勾配を最小化するように選択される。電極装置３０の特定の適用例に応じて、別のプロファイルを、例えば、前部電極３１の近傍の電界に影響を与える各部品の存在に応じて、ユーザが選択することができる。前部電極３１の外径は、例えば１２０ｍｍである。

それに対応して、第１のリング状電極３４は、電界勾配を最小化するための曲面形状を有する。第１のリング状電極３４は、同様に、研磨されたステンレス鋼で形成することが好ましい。

第２のリング状電極３６は、前部電極３１と第１のリング状電極３４の間に、例えばネジおよび／またはバヨネット（bayonet）接続によって、取り付けられる。第２のリング状電極３６は、例えば鋼製の、中空のシリンダまたは円筒である。利点として、ポット状（壺状）の第２のリング状電極３６は、ファラデー・ケージ（Faraday cage）のように作用する。シリンダ壁部には、２つの貫通孔３５、３７が互いに対向する位置に設けられる。入力レーザ・ビーム２２１は、第１の貫通孔３５を通して光偏向器装置６０に結合され、第２の貫通孔３７は、制御目的のために入力レーザ・ビーム２２１の一部を通過させるために、設けられる（図８Ａ参照）。ケーブル２１４と光電陰極２１１の間の電気的接続は、ケーブル・アダプタ３２、前部プレート３３、第２のリング状電極３６および前部電極３１を介して形成される。

光偏向器装置６０は、絶縁体チューブ２０の長手方向の軸および入力レーザ・ビーム２２１の光軸に対して４５°の傾斜を有する平面ミラー６１を含んでいる。ミラー６１は、例えば、ガラス本体およびＡｌ被覆（コーティング）を有するＡｌミラーまたは半透明ミラーを含んでいる。入力レーザ・ビーム２２１は、ミラー６１によって、光電陰極ホルダ３８に取り付けられた光電陰極２１１へと反射される。図示された好ましい例では、光電陰極ホルダ３８は、電気的接触を形成する光電陰極２１１の各端部を把持する２つのクランプを含んでいる（図９も参照）。

図７は、第２のリング状電極３６の中を通る入力レーザ・ビームの光ビーム経路に沿った電極装置３０の縮小した側面図を示している。第１の貫通孔３５によって、ミラー６１の直接照射が可能になる。

図８Ａは、入力レーザ・ビーム２２１の光ビーム経路を示している。入力レーザ・ビーム２２１の主要部分は、ミラー６１で光電陰極３５へと反射され、一方、その一部（例えば、１０％）が、透過されて、第２のリング状電極３６の反対側に出る。反射および透過率は、入力レーザ・ビームおよびミラー被覆の波長（特性）に応じて決まる。透過された部分は、監視装置、例えば、ビーム位置を調査するためのスクリーンおよび／または監視カメラ７０で監視することができる。監視カメラ７０の出力は、電極装置３０の位置を調整するための電子源制御装置２７０（図２参照）に、制御変数として供給することができる。さらに、光偏向器装置は、図８Ｂに示されているように、開孔部６２を含んでいてもよい。開孔部６２は、光電陰極３５に対する入力レーザ・ビームの調整を容易にするように適合化される。一例として、開孔部６２は、０．５ｍｍ〜３ｍｍの直径を有する。再び、入力レーザ・ビームの透過された部分は、スクリーン７１および／または監視カメラで監視することができる。開孔部６２で、入来するレーザ・ビームが常にミラー６１および光電陰極２１１の中心に当たることを確実にすることができる。制御変数を測定する代替的な方法が図８Ｃに示されている。陽極装置２１２のダウンストリーム（下り、光進行方向）には、光電陰極２１１から陽極２１２への電子電流の強度を測定するために電子検出器７２を設けることができる。

図１０は、（フィードスルーの前端部のみを示す）光電陰極２１１の後側（背面）の照射に適合化された、高電圧フィードスルー・アセンブリ１００の代替的な実施形態を示している。図１０には、前部金属部分の全てを収容して覆うであろう高電圧電極（上述の前部電極３１と同様）が示されていない。この実施形態で、金属前部プレート３３は、絶縁体チューブ２０を通した、特に絶縁体チューブ２０の内側に配置された内側セラミック・チューブ２７を通した、光電陰極２１１の照射、を可能にする窓プレート部分３９を含んでいる。従って、ケーブル・アダプタ３２は非対称に配置される。この設計の利点は、フィードスルー１００が上下に動かされるとき（垂直に取り付けられる場合）に、光電陰極２１１上への（に対する）レーザ・ビーム位置を再調整する必要性がなくなることである。

内側セラミック・チューブ２７は、前部セラミック端部に小さい銅リングを介して硬ろう付けされた前部プレート３３に接着することができる。内側セラミック・チューブ２７を前部プレート３３へ硬ろう付けする工程も可能である。内側セラミック・チューブ２７の外側には閉じた液密容積が確保され、それ（液密容積）は、誘電性液体、例えばフルオロカーボン系の流体、例えばフルオリナート（Fluorinert（商品名））、オイル、または荷電部品を遮蔽するための他の材料を充填することができるものであり、内部セラミック・チューブ２７の中心部の他のチャンネルに対する分離を有することができるものである。ＣＦ銅ガスケットは、（封止しなければ）内部のセラミック・パイプを介して外部に接続されるであろう体積空間から、真空容器の残り部分を封止する。フィードスルー１００の他方の端部は、上述したｘ／ｙ／ｚ操作およびピボット調整に関して、同じ柔軟性を有することができる。

内側セラミック・チューブ２７は、フィードスルー１００の後部（背部）を通る入力レーザ・ビームのための経路である。この設計では、入力レーザ・ビームは、内側セラミック・チューブ２７を自由に通過して、窓プレート部３９、例えばガラス板、に当たることができる。窓プレート部３９は、通常の銅ガスケットによって内側セラミック・チューブ内の空気または他の媒体に対して容器を真空状態に封止する市販のビューポート（viewport：観察窓、のぞき窓）フランジに取り付けられるものである。同様に、内側セラミック・チューブ２７を排気することができるが、それは真空容器内の真空容積と比較して異なる真空容積となるであろう。

窓プレート部３９は、真空側を金（または適用されるレーザ波長に応じた他の金属）の薄い層で覆って、或る種類の光電陰極として直接使用することができるであろう。さもなければ（示されているように）、それは、入力レーザ・ビームが通過し、次いでそのレーザ・ビームは下のホルダ３８に取り付けられた光電陰極２１１に当たる。

さらに、光ファイバを使用してレーザ・ビーム／パルスを光活性材料に案内することができ、従って光ファイバを使用して電界放出源を操作することができる。一例として、図１１は、光ファイバ９２、９３を収容する光ファイバ・フィードスルー９１を有する光コネクタ９０を含む、本発明による高電圧フィードスルー１００の実施形態を示している。

この実施形態では、内側セラミック・チューブ２７が絶縁体チューブ２０の内側に配置され、金属製の前部プレート３３が、図１０に示されているようにケーブル・アダプタ３２を支持する。さらに、前部プレート３３は、光ファイバ９２、９３を支持する光コネクタ９０に結合される。さらに、前部プレート３３は、真空環境（図１１に図示せず）において露出補助電極に接触する供給線（ライン）を有する少なくとも１つの電気コネクタを含むことができる。

高電圧フィードスルー１００の電極装置３０は、一体化された電界エミッタ・チップ２１５を有する前部電極３１、第１のリング状電極３４および第２のリング状電極３６を含んでいる。第１および第２のリング状電極３４、３６は、図６を参照して上述したように、設けられる。第２のリング状電極３６は、シリンダ壁部に少なくとも１つの貫通孔３７を有する中空円筒の形状で、第１のリング状電極３４と前部電極３１の間に取り付けられる。

光コネクタ９０は、レーザ・パルス源（図示せず）に接続された上側光ファイバ９２と、電界エミッタ・チップ２１５へと方向づけられた下側光ファイバ９３とを真空気密の形態で収容する光ファイバ・フィードスルー９１を含んでいる。代替形態として、単一の光ファイバを使用して、レーザ・パルスを電界エミッタ・チップ２１５へと案内することができる。

電界エミッタ・チップ２１５は、前部電極３１の中心部における凹所に配置される。さらに、電界を整形して、電界エミッタ・チップ２１５および別の補助電極２１５Ｂから放射された電子パッケージを集束させるよう構成された抽出器電極２１５Ａを含む複数の補助電極が、前部電極３１の凹所に配置される。電界エミッタ・チップ２１５は、例えば、ショットキー電界放出源を含んでいる。それは、光ファイバ９２、９３を通って電界エミッタ・チップ２１５に向けて方向づけられるレーザ・パルスによって、トリガすることができる。電界エミッタ・チップ２１５は、低減された電界の環境で前部電極３１の凹所に嵌入または封入され、抽出器電極および補助電極２１５Ａ、２１５Ｂによって包囲される。そのチップは、最も外側の電極２１５Ｂに追従する例えば３００ｋＶの高い電位降下に対して保護されるが、例えば５ｋＶの電位降下を経験する(sees)。

抽出器電極および補助電極２１５Ａ、２１５Ｂは、電極装置３０の内部に含まれる追加の電源２１６によって、供給線２１７を介して給電される。さらに、この電源２１６は、外側から貫通孔３７を介し、光ダイオード２１８（電極装置３０の外側のエミッタおよび内側のレシーバ）を介して光学的にトリガされる。電源２１６をさらに使用して、例えばショットキー・エミッタが使用される場合に、電界エミッタ・チップ２１５を通して電流を駆動することができて、レーザ・パルスおよび抽出器電極および補助電極２１５Ａ、２１５Ｂによる光学的トリガとの組合せで、電界放出電流を駆動することができる。

代替形態として、図１１の実施形態は、電界エミッタ・チップの代わりに、光電陰極を備えることができる。光電陰極は、図１１に示されているように、光ファイバを介した照射で、図１０に示されているように配置することができる。

図１２は、本発明による高電圧フィードスルー１００の別の実施形態を示している。フィードスルー９５を有する電気コネクタ９４が電極装置の前部プレート３３に結合され、例えば電界エミッタ・チップ２１５に給電するために、電源２１６がこのフィードスルー９５に接続される。電極装置は、図１２には示されていないが、図１１に示されているように設けることができる。

以上の説明、図面および特許請求の範囲に開示された本発明の各特徴は、個々にもまたは組合せまたは部分的組合せでも、本発明を異なる実施形態で実現のために、重要であり得る。

Claims (42)

1. 真空環境において電位を形成するよう構成された高電圧フィードスルー・アセンブリ（１００）であって、
   − 真空容器（２０１）との接続に適合化されたフランジ・コネクタ（１０）であって、前記真空容器（２０１）の方を向く内側（１１）と、前記真空容器（２０１）の環境の方を向く外側（１２）とを有するフランジ・コネクタ（１０）と、
   − 前記フランジ・コネクタ（１０）の方を向く第１の端部（２１）と、前記真空容器（２０１）内に突出するよう適合化された第２の端部（２２）とを有する、長手方向の伸長を有する真空気密の電気絶縁体チューブ（２０）と、
   − 前記絶縁体チューブ（２０）と前記フランジ・コネクタ（１０）とを真空気密結合するよう適合化された柔軟チューブ・コネクタ（４０）と、
   − 前記絶縁体チューブ（２０）に接続され、前記フランジ・コネクタ（１０）に対する前記絶縁体チューブ（２０）の幾何学的配置を調整するよう適合化されたマニピュレータ装置（５０）と、
   − 前記絶縁体チューブ（２０）の前記第２の端部に結合され、前記真空容器（２０１）の方を向く前側電極（３１）と、高電圧ケーブル（２１４）を受け入れるためのケーブル・アダプタ（３２）とを有する電極装置（３０）と、
   を含み、
   − 前記前側電極（３１）は、前記マニピュレータ装置（５０）を用いて前記フランジ・コネクタに対する前記絶縁体チューブ（２０）の幾何学的配置を調整することによって、前記真空容器内の固定部品との相対的関係で前記真空容器（２０１）内に配置することができ、
   特徴として、
   − 前記前側電極（３１）は、前記電極装置（３０）に含まれ前記真空容器（２０１）に露出される光電陰極（２１１）または電界エミッタ・チップ（２１５）を含むものである、
   高電圧フィードスルー・アセンブリ。
2. 前記絶縁体チューブ（２０）の前記第２の端部は、前側プレート（３３）によって閉じられ、前記電極装置（３０）は前記前側プレート（３３）に接続されるものである、請求項１に記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
3. 前記前側プレート（３３）は、前記光電陰極（２１１）または前記電界エミッタ・チップ（２１５）に向かって伸びる光ファイバを支持するよう適合化された少なくとも１つの光コネクタ、および／または前記電界エミッタ・チップ（２１５）に向かう給電線を支持するよう適合化されたまたは前記真空環境において露出した補助電極を形成する少なくとも１つの電気コネクタ（９４）を含むものである、請求項２に記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
4. 前記柔軟チューブ・コネクタ（４０）は、前記フランジ・コネクタ（１０）の前記内側（１１）に結合されるものである、請求項１乃至３のいずれかに記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
5. 前記マニピュレータ装置（５０）は前記フランジ・コネクタ（１０）に接続されるものである、請求項１乃至４のいずれかに記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
6. 前記マニピュレータ装置（５０）は、前記フランジ・コネクタ（１０）の前記外側（１２）に配置されるものである、請求項１乃至５のいずれかに記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
7. 前記マニピュレータ装置（５０）は、アクチュエータ・モータ（５１）と、前記絶縁体チューブ（２０）に結合されたギア・ボックス（５２）とを有するものである、請求項１乃至６のいずれかに記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
8. 前記マニピュレータ装置（５０）は、前記絶縁体チューブ（２０）の長手方向の伸長に平行な、前記絶縁体チューブ（２０）および前記電極装置（３０）の軸方向の移動に適合化されるものである、請求項１乃至７のいずれかに記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
9. 前記マニピュレータ装置（５０）は、前記絶縁体チューブ（２０）の長手方向の伸長に垂直な、前記絶縁体チューブ（２０）および前記電極装置（３０）の横方向の移動に適合化されるものである、請求項１乃至８のいずれかに記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
10. 前記マニピュレータ装置（５０）は、前記フランジ・コネクタ（１０）に対する前記絶縁体チューブ（２０）および前記電極装置（３０）の旋回運動に適合化されるものである、請求項１乃至９のいずれかに記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
11. 前記電気絶縁体チューブ（２０）は、セラミックまたはプラスチックで形成されたものである、請求項１乃至１０のいずれかに記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
12. 前記電気絶縁体チューブ（２０）は、チューブ外面上にリップル（２３）を有するものである、請求項１乃至１１のいずれかに記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
13. 前記電気絶縁体チューブ（２０）は一体的な部品である、請求項１乃至１２のいずれかに記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
14. 前記電気絶縁体チューブ（２０）は、前記絶縁体チューブ（２０）の長手方向の伸長に沿って配置された、および、金属接合部、誘電体接合部および非金属接合部の中の少なくとも１つによって接続された、少なくとも２つの絶縁体チューブ部（２４）で形成されるものである、請求項１乃至１３のいずれかに記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
15. ２つの電気絶縁体チューブ部（２４）の各金属接合部は、遮蔽リング状電極（２５）によって遮蔽され、
    前記遮蔽リング状電極（２５）と、接地点または隣接の遮蔽リング状電極との間に高抵抗器（２６）が接続されるものである、請求項１３に記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
16. 前記電気絶縁体チューブ（２０）は誘電性液体が充填されるものである、請求項１乃至１５のいずれかに記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
17. 前記電極装置（３０）は、前記絶縁体チューブ（２０）の前記第２の端部（２２）を電気的に遮蔽するよう配置された第１のリング状電極（３４）を含むものである、請求項１乃至１６のいずれかに記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
18. − 前記前側電極（３１）は、ブルース・プロファイルまたはロゴスキー・プロファイルを有する、および／または
    − 前記前側電極（３１）は、その中央において前記陽極装置に向かう均一な電界分布を生成するよう適合化されるものである、
    請求項１乃至１７のいずれかに記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
19. 前記電極装置（３０）は、前記光電陰極（２１１）を含み、
    前記光電陰極（２１１）は、前方照射用に配置された光電陰極プレートである、
    請求項１乃至１８のいずれかに記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
20. 前記電極装置（３０）は前記光電陰極（２１１）を含み、
    前記光電陰極（２１１）は、後方照射用に配置された光電陰極プレートである、
    請求項１乃至１８のいずれかに記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
21. − さらに、前記前側電極（３１）を前記第１のリング状電極（３４）に電気的に接続するよう配置された第２のリング状電極（３６）を含み、
    − 前記絶縁体チューブ（２０）の前記第２の端部（２２）と前記前側電極（３１）との間の第２のリング状電極（３６）の内部空間に、光偏向器装置（６０）が配置され、
    前記光偏向器装置（６０）は、前記入力レーザ・ビーム（２１１）を前記光電陰極（２１１）に方向づけるように適合化され、
    − 前記第２のリング状電極（３６）は、前記入力レーザ・ビームを前記光偏向器装置（６０）に結合するための少なくとも１つの側部開口（３５、３７）を有するものである、
    請求項２０に記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
22. 前記光偏向器装置（６０）は、前記光電陰極（２１１）に対して前記入力レーザ・ビーム（２２１）を調整するための開孔部（６２）を有するものである、請求項２１に記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
23. さらに、ビーム位置を監視するよう配置された監視装置（７０、７１、７２）を含む、請求項２１または２２に記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
24. − 前記前側プレート（３３）は後方照射用に配置された窓プレート部（３９）を有し、
    − 前記絶縁体チューブ（２０）は、前記絶縁体チューブ（２０）の第１の端部（２１）に結合された第１の端部と、前記前側プレート（３３）に結合された第２の端部とを有する内側チューブ（２７）を含んでいて、前記後方照射が前記内側チューブ（２７）を通って前記窓プレート部（３９）に当たるものである、
    請求項２０乃至２３のいずれかに記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
25. さらに、前記高電圧フィードスルー・アセンブリ（１００）の電気的、幾何学的および光学的な測定量の中の少なくとも１つの測定量に応じて前記マニピュレータ装置（５０）を制御するよう配置された制御ループ（８０）を含む、請求項１乃至２４のいずれかに記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
26. 前記電極装置（３０）は、前記前側電極（３１）、特に電界エミッタ・チップ（２１５）、および補助電極のうちの少なくとも１つに、追加の電位および／または電流を供給するように配置された追加の電源を含むものである、請求項１乃至２５のいずれかに記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
27. 前記前側プレートは、前記真空容器（２０１）の方を向き、電子源交換システムにおいて受容器として構成されたアダプタを含むものである、請求項２乃至２６のいずれかに記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
28. 前記電界エミッタ・チップ（２１５）は、光学的および／または電気的にゲート制御されるものである、請求項１乃至２７のいずれかに記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ。
29. 試料の時間分解電子回折または画像化調査用に構成された、電子回折または画像化装置（２００）であって、
    − 請求項１乃至２８のいずれかに記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ（１００）と、
    − 前記高電圧フィードスルー・アセンブリ（１００）の前記前側電極（３１）を含む電子源（２１０）と、
    − 高電圧フィードスルー・アセンブリ（１００）の前面電極（３１）を含む電子源（２１０）と、
    − 前記電子源（２１０）から放出された電子を加速するよう配置された陽極装置（２１２）と、
    − 前記試料を収容するように配置された試料支持体（２３０）と、
    − 回折像および／または空間像を含む試料像を供給するように配置された電子光学系（２４０）と、
    − 前記試料像を収集するよう配置された検出器装置（２５０）と
    を含む、電子回折または画像化装置。
30. 前記電子源（２１０）から前記検出器装置（２５０）までの電子光学軸（２１３）が垂直な方位を有する、請求項２９に記載の電子回折または画像化装置。
31. さらに、前記電子源（２１０）に印加される電圧、前記電子源（２１０）に供給される電流、および前記陽極装置（２１２）に対する前記電子源（２１０）の位置の中の少なくとも１つを制御するよう配置された電子源制御装置を含む、請求項２９または３０に記載の電子回折または画像化装置。
32. さらに、電子パルス分析および時間分解測定の中の少なくとも１つのために構成されたストリーク・カメラを含む、請求項３１に記載の電子回折または画像化装置。
33. さらに、前記電子源（２１０）を照射するよう配置されたレーザ・パルス源（２２０）を含む、請求項２９乃至３２のいずれかに記載の電子回折または画像化装置。
34. 前記レーザ・パルス源（２２０）は、時間分解型ポンプ・プローブ測定に適合化されたパルス状または連続レーザ源である、請求項３３に記載の電子回折または画像化装置。
35. 前記電子光学系（２４０）は、実空間および逆格子空間画像化用の強および弱の電子光学レンズ、および開孔、ビーム偏向器、および画像改善用の収差補正器を含むものである、請求項１９乃至３４のいずれかに記載の電子回折または画像化装置。
36. 前記陽極装置（２１２）は単一の加速段を形成するものである、請求項２９乃至３５のいずれかに記載の電子回折または画像化装置。
37. 前側電極（３１）および前記陽極装置（２１２）は、１００ｋＶを超える電位差および／または１０ＭＶ／ｍを超える電界勾配用に構成されたものである、請求項２９乃至３６のいずれかに記載の電子回折または画像化装置。
38. 前記電界エミッタ・チップを制御するために配置された少なくとも１つの補助電極を含む、請求項２９乃至３７のいずれかに記載の電子回折または画像化装置。
39. さらに、電子源および／または電極を交換するよう配置された部品交換システムを含む、請求項２９乃至３８のいずれかに記載の電子回折または画像化装置。
40. 請求項１乃至２８のいずれかに記載の高電圧フィードスルー・アセンブリ（１００）を用いて、真空環境において電極装置（３０）を操作する方法であって、
    − 前記絶縁体チューブ（２０）中に通される高電圧ケーブル（２１４）を、前記電極装置（３０）の前記ケーブル・アダプタ（３２）に接続する工程と、
    − 電極装置（３０）が前記真空環境における所定の位置を有するように、前記マニピュレータ装置（５０）を用いて、前記フランジ・コネクタ（１０）に対する前記絶縁体チューブ（２０）の幾何学的配置を調整する工程と、
    を含む、方法。
41. 前記調整する工程は、前記前側電極（３１）が前記真空環境に配置された対電極から所定の距離を有するように、前記電極装置（３０）を位置決めする工程を含むものである、請求項４０に記載の方法。
42. 前記調整する工程は、前記前側電極（３１）と前記対電極の間の距離をフィードバック制御する工程を含むものである、請求項４１に記載の方法。

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