JP2530591B2 - 大電流密度の電子放出に適するパルス状レ−ザ−光励起による電子源装置 - Google Patents
大電流密度の電子放出に適するパルス状レ−ザ−光励起による電子源装置Info
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- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/06—Electron sources; Electron guns
- H01J37/075—Electron guns using thermionic emission from cathodes heated by particle bombardment or by irradiation, e.g. by laser
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は大電流密度の電子放出に適するパルス状レー
ザー光励起による電子源装置に関する。本発明による装
置は従来の熱電子放出や電界放射電子放出とは異なる原
理による大電流密度の電子放出に適するパルス状レーザ
ー光励起電子放出を用いた新しい電子源装置である。
ザー光励起による電子源装置に関する。本発明による装
置は従来の熱電子放出や電界放射電子放出とは異なる原
理による大電流密度の電子放出に適するパルス状レーザ
ー光励起電子放出を用いた新しい電子源装置である。
従来技術、および発明が解決しようとする問題点 電子を物質内部から真空中へ放出させるには、仕事関
数Ｗと呼ばれるポテンシャル障壁を乗り超えるだけのエ
ネルギを与えてやらねばならない。この放出の可能性に
は大別して３種類がある。
数Ｗと呼ばれるポテンシャル障壁を乗り超えるだけのエ
ネルギを与えてやらねばならない。この放出の可能性に
は大別して３種類がある。
この可能性が第２図、第３図のエネルギ状態図を参照
しつつ説明される。第１の可能性は熱電子放出であっ
て、これは物体を加熱し、電子の運動エネルギを増加さ
せ、仕事関数Ｗよりも高いエネルギ状態にある電子密度
を増加させて電子放出に至る現象である。第２の可能性
は電界電子放出であって、これは物体に外から強い電界
を印加すると表面付近のポテンシャル障壁は薄くなりト
ンネル効果により電子がしみ出す現象を利用したもので
ある（第２図）。第３の可能性は仕事関数Ｗよりも大な
るエネルギーｈνを有する光子を物体に入射し電子を励
起して放出させるもの、すなわち光電子放出である（第
３図）。
しつつ説明される。第１の可能性は熱電子放出であっ
て、これは物体を加熱し、電子の運動エネルギを増加さ
せ、仕事関数Ｗよりも高いエネルギ状態にある電子密度
を増加させて電子放出に至る現象である。第２の可能性
は電界電子放出であって、これは物体に外から強い電界
を印加すると表面付近のポテンシャル障壁は薄くなりト
ンネル効果により電子がしみ出す現象を利用したもので
ある（第２図）。第３の可能性は仕事関数Ｗよりも大な
るエネルギーｈνを有する光子を物体に入射し電子を励
起して放出させるもの、すなわち光電子放出である（第
３図）。
一般に、電子源の評価は下記の諸観点すなわち、
（ｉ）十分な放出電流強度が得られること、（ii）電子
顕微鏡等、高精度が要求される使用時に重要な質の問
題、すなわち、放出電子のエネルギ分布や電流密度従っ
て電子源サイズ等によって評価されること、（iii）運
転の容易さや寿命、および（iv）価格、等の観点からな
される。
（ｉ）十分な放出電流強度が得られること、（ii）電子
顕微鏡等、高精度が要求される使用時に重要な質の問
題、すなわち、放出電子のエネルギ分布や電流密度従っ
て電子源サイズ等によって評価されること、（iii）運
転の容易さや寿命、および（iv）価格、等の観点からな
される。
従来、電子源に最も一般的に用いられてきたのは第４
図に示される熱電子放出による電子源である。これは直
接型又は傍熱型により陰極材料を高温に加熱するもので
あり、最も良く使用されているものでダングステンで25
00℃以上に加熱するものであるが、大電流を得るために
高温にすればするほど蒸発、酸化、再結晶による脆化等
により寿命が短くなる欠点があった。次に電子ビームの
質について見ると、一般に放出電子のエネルギー分布幅
ΔＥは絶対温度Ｔに比例しΔＥ∝kT（k:ボルツマン定
数）であるから、熱陰極を用いることの方法では本質的
にエネルギー幅を狭めることはできない。また、電子源
の大きさはヘアピン型フィラメントで50μｍポイント型
フィラメントで10μｍ程度であり、更に点放出源に近づ
けることは困難である。これら、電子のエネルギー分布
幅や電子源の大きさはともに小さければ小さいほど良質
と言うことが出来るが、以上のように熱電子放出による
電子源には質の向上に限界がある。
図に示される熱電子放出による電子源である。これは直
接型又は傍熱型により陰極材料を高温に加熱するもので
あり、最も良く使用されているものでダングステンで25
00℃以上に加熱するものであるが、大電流を得るために
高温にすればするほど蒸発、酸化、再結晶による脆化等
により寿命が短くなる欠点があった。次に電子ビームの
質について見ると、一般に放出電子のエネルギー分布幅
ΔＥは絶対温度Ｔに比例しΔＥ∝kT（k:ボルツマン定
数）であるから、熱陰極を用いることの方法では本質的
にエネルギー幅を狭めることはできない。また、電子源
の大きさはヘアピン型フィラメントで50μｍポイント型
フィラメントで10μｍ程度であり、更に点放出源に近づ
けることは困難である。これら、電子のエネルギー分布
幅や電子源の大きさはともに小さければ小さいほど良質
と言うことが出来るが、以上のように熱電子放出による
電子源には質の向上に限界がある。
第５図に示される電界放出による電子源については、
電界電子放射が適正に作動するためには10-11Torrとい
う超高真空が必須条件となるが、又、一方で電子源を使
用する目的上、試料の変換による装置への空気の導入や
試料の蒸発による汚染等は避けられないから、これら相
反する条件を満足させるために装置は大がかりになり、
運転能率も低下する。陰極材料には例えば、容易電子放
出方位に伸びた単結晶、例えばタングステンの場合（31
0）方位、で先端の曲率半径約100nmという高価なチップ
を用いている。放出電流の安定度については突発的なノ
イズの他に使用時間とともに電流強度が低下するドリフ
ト現象があり、再び高い電流値を得るために、瞬間的に
チップを高温に加熱し表面を再活性化するフラッシング
を行うが、これが陰極チップの寿命を決める一因とな
る。真空度が十分達成されないと放電によりチップは破
壊されるし、又、現時点では100KV以上に電子を加速す
ることは実現されていない。したがって電界放射による
電子源は未だ一般的には用いられていない。
電界電子放射が適正に作動するためには10-11Torrとい
う超高真空が必須条件となるが、又、一方で電子源を使
用する目的上、試料の変換による装置への空気の導入や
試料の蒸発による汚染等は避けられないから、これら相
反する条件を満足させるために装置は大がかりになり、
運転能率も低下する。陰極材料には例えば、容易電子放
出方位に伸びた単結晶、例えばタングステンの場合（31
0）方位、で先端の曲率半径約100nmという高価なチップ
を用いている。放出電流の安定度については突発的なノ
イズの他に使用時間とともに電流強度が低下するドリフ
ト現象があり、再び高い電流値を得るために、瞬間的に
チップを高温に加熱し表面を再活性化するフラッシング
を行うが、これが陰極チップの寿命を決める一因とな
る。真空度が十分達成されないと放電によりチップは破
壊されるし、又、現時点では100KV以上に電子を加速す
ることは実現されていない。したがって電界放射による
電子源は未だ一般的には用いられていない。
本発明者は、これらの欠点を克服するために光電子放
出に注目した。光電効果又は光電子放出という現象は最
も基礎的な物理現象として良く知られているが、一般に
その放出電子数は極めて微小であって電子源としての応
用は省りみられなかった。
出に注目した。光電効果又は光電子放出という現象は最
も基礎的な物理現象として良く知られているが、一般に
その放出電子数は極めて微小であって電子源としての応
用は省りみられなかった。
本発明者は、現在、存在するレーザー中、光子のエネ
ルギｈνの高いもの即ち波長λの比較的短い（λ∝1/
ν）レーザーと適当な陰極材料を組み合わせることによ
って十分、電子源として成り立ちうるだけの電流が得ら
れるとの見込みのもとに実験をくりかえした。この実験
の結果にもとづき、本発明は従来の熱電子放出による電
子源、電界放射による電子源のもつ欠点を克服した、充
分実用に役立つ、大電流密度の電子放出に適するレーザ
ー光励起による電子源装置を提供することを目的とす
る。
ルギｈνの高いもの即ち波長λの比較的短い（λ∝1/
ν）レーザーと適当な陰極材料を組み合わせることによ
って十分、電子源として成り立ちうるだけの電流が得ら
れるとの見込みのもとに実験をくりかえした。この実験
の結果にもとづき、本発明は従来の熱電子放出による電
子源、電界放射による電子源のもつ欠点を克服した、充
分実用に役立つ、大電流密度の電子放出に適するレーザ
ー光励起による電子源装置を提供することを目的とす
る。
問題点を解決するための手段 本発明においては、真空中に設置された光電子放出に
行うことができる稀土類元素の硼化物からなる陰極、該
陰極からの光電子放出による電子をひき出すための陽
極、該陰極材料の仕事関数Ｗ（eV）の1.5倍より大なる
エネルギ値ｈν（eV）をもち、光による光電子放出の量
子効率10-5以上の値を実現する振動数νのパルス状レー
ザー光を発する光源、および、該光源からのパルス状レ
ーザー光を該陰極へ指向させる光学系、を具備し該陰極
材料は大気露出後も繰返し使用が可能であることを特徴
とする大電流密度の電子放出に適するパルス状レーザー
光励起による電子源装置が提供される。
行うことができる稀土類元素の硼化物からなる陰極、該
陰極からの光電子放出による電子をひき出すための陽
極、該陰極材料の仕事関数Ｗ（eV）の1.5倍より大なる
エネルギ値ｈν（eV）をもち、光による光電子放出の量
子効率10-5以上の値を実現する振動数νのパルス状レー
ザー光を発する光源、および、該光源からのパルス状レ
ーザー光を該陰極へ指向させる光学系、を具備し該陰極
材料は大気露出後も繰返し使用が可能であることを特徴
とする大電流密度の電子放出に適するパルス状レーザー
光励起による電子源装置が提供される。
実施例 本発明の一実施例としてのレーザー光励起による電子
源装置が第１図に示される。第１図装置は光学系と電子
系とから成る。
源装置が第１図に示される。第１図装置は光学系と電子
系とから成る。
第１図装置は、光学系として、レーザーの光源11、必
要に応じ、光を集束、発散、平行ビーム化するレンズ、
（なお図面には示されない反射鏡、強度や偏光度を調節
する偏光レンズを用いる場合もある）、光ビームの形状
と強度を調節する絞り14、光を真空装置２内に組み込ま
れた電極部に導入する窓（又はレンズ）16等からなる光
学機器系を有する。
要に応じ、光を集束、発散、平行ビーム化するレンズ、
（なお図面には示されない反射鏡、強度や偏光度を調節
する偏光レンズを用いる場合もある）、光ビームの形状
と強度を調節する絞り14、光を真空装置２内に組み込ま
れた電極部に導入する窓（又はレンズ）16等からなる光
学機器系を有する。
また、第１図装置は、電子系として、真空中に設置さ
れた電子放出材料からなる陰極31と電子を引き出すため
の陽極33が設けられる。必要に応じ陰極と陽極の間に電
流調節のために設けられたグリッド32を有する。
れた電子放出材料からなる陰極31と電子を引き出すため
の陽極33が設けられる。必要に応じ陰極と陽極の間に電
流調節のために設けられたグリッド32を有する。
第１図装置はまた、目的に応じたエネルギを有する電
子を得るために陽極に引き続いて加速電極列51、電子を
集束、発散させる電磁（又は静電）レンズ52、エネルギ
ー単色化のためのフィルター53、電子が照射される試料
部７、試料部７から発せられる放射後の検出部81、およ
び測定回路82を有する。
子を得るために陽極に引き続いて加速電極列51、電子を
集束、発散させる電磁（又は静電）レンズ52、エネルギ
ー単色化のためのフィルター53、電子が照射される試料
部７、試料部７から発せられる放射後の検出部81、およ
び測定回路82を有する。
いま、充分光電子放出を実現しうるだけの波長と出力
を有する光源１から発した光は光学機器系２により目的
に応じ適当な修正を受け、光を透過する窓から真空内に
設置された陰極部31に照射され光電子を放出する。空間
電荷効果を調節し、解消しうるだけの電圧を陽極33にか
け電流として取り出される。必要に応じグリッド又はウ
ェーネルト電極32により電流強度を調節あるいは電子流
を集束させる。電子源装置から出た電子は目的に応じ加
速電極列51によって適当に加速され、電磁レンズ52によ
り集束、発散させられ、電磁フィルター53によりエネル
ギーを選別された後、試料部７に至り、試料の製造、成
形、あるいは状態分析等が行われる。
を有する光源１から発した光は光学機器系２により目的
に応じ適当な修正を受け、光を透過する窓から真空内に
設置された陰極部31に照射され光電子を放出する。空間
電荷効果を調節し、解消しうるだけの電圧を陽極33にか
け電流として取り出される。必要に応じグリッド又はウ
ェーネルト電極32により電流強度を調節あるいは電子流
を集束させる。電子源装置から出た電子は目的に応じ加
速電極列51によって適当に加速され、電磁レンズ52によ
り集束、発散させられ、電磁フィルター53によりエネル
ギーを選別された後、試料部７に至り、試料の製造、成
形、あるいは状態分析等が行われる。
発明者の行った実験の結果が下記の表に示される。
表における７つの列のうち右側の４つの列、すなわち
パルス発振に属する列が本発明による電子源装置の場合
に該当する。表における陰極材料のうち、Sb-Cs,BaO等
は仕事関数が小さく最も電子を放出しやすいものである
が、大気に曝すと再活性化が不能になるため封じ切りで
の使用に限られる。
パルス発振に属する列が本発明による電子源装置の場合
に該当する。表における陰極材料のうち、Sb-Cs,BaO等
は仕事関数が小さく最も電子を放出しやすいものである
が、大気に曝すと再活性化が不能になるため封じ切りで
の使用に限られる。
しかしながら、一般の電子源の使用目的から言って大
気露出後も繰り返し使用可能な陰極材料を用いて、本方
法の有効性を実証することが必要であり、この意味で稀
土類元素の硼化物例えばLaB6の結果は重要である。パル
ス発振レーザーによる放出電流をパルス電流のピーク強
度で示してあるが、パルス大電流が得られることがわか
る。また、波長が短くなるほど量子効率が上昇し、大電
流が得られやすくなる。
気露出後も繰り返し使用可能な陰極材料を用いて、本方
法の有効性を実証することが必要であり、この意味で稀
土類元素の硼化物例えばLaB6の結果は重要である。パル
ス発振レーザーによる放出電流をパルス電流のピーク強
度で示してあるが、パルス大電流が得られることがわか
る。また、波長が短くなるほど量子効率が上昇し、大電
流が得られやすくなる。
実験によれば、光源からの光のエネルギ値ｈν（eV）
が陰極材料の仕事関数Ｗ（eV）の1.5倍より大であると
みれらる。
が陰極材料の仕事関数Ｗ（eV）の1.5倍より大であると
みれらる。
LaB6陰極の光励起による電子放出に関し、光子エネル
ギｈνと量子効率の関係をあらわす特性が第６図に示さ
れる。横軸の光子エネルギの2.66eVの値がLaB6の仕事関
数である。曲線C1はパルスエネルギ100μＪの場合、曲
線C2はパルスエネルギ10μＪの場合、曲線C3はパルスエ
ネルギ0.8μＪの場合、曲線C4は文献に発表されているL
affertyによるデータである。また、陰極、陽極間電圧
とパルス放出電子流ピーク強度の関係をあらわす特性が
第７図に示される。曲線D1はKrFについて10μＪの場
合、曲線D2はArFについて0.8μＪの場合、曲線D3はKeF
について110μＪの場合、曲線D4はArFについて15μＪの
場合、曲線D5はArFについて120μＪの場合をそれぞれあ
らわす。
ギｈνと量子効率の関係をあらわす特性が第６図に示さ
れる。横軸の光子エネルギの2.66eVの値がLaB6の仕事関
数である。曲線C1はパルスエネルギ100μＪの場合、曲
線C2はパルスエネルギ10μＪの場合、曲線C3はパルスエ
ネルギ0.8μＪの場合、曲線C4は文献に発表されているL
affertyによるデータである。また、陰極、陽極間電圧
とパルス放出電子流ピーク強度の関係をあらわす特性が
第７図に示される。曲線D1はKrFについて10μＪの場
合、曲線D2はArFについて0.8μＪの場合、曲線D3はKeF
について110μＪの場合、曲線D4はArFについて15μＪの
場合、曲線D5はArFについて120μＪの場合をそれぞれあ
らわす。
また、陰極・陽極間電圧と電流密度および電流の関係
をあらわす特性図が第８図に示される。
をあらわす特性図が第８図に示される。
アンチモン−セシウム（Sb-Cs）、酸化バリウム（Ba
O）の陰極材料は大気に曝すと水分吸収による変質、表
面汚染等のため再活性化が困難になり使用不能になるた
めに封じ切り形態でのみ使用可能である。大気に曝して
も繰り返し使用可能であるためには稀土類元素の硼化
物、例えばLaB6（2.66eV）、CeB6（2.59eV）、が適して
いる。
O）の陰極材料は大気に曝すと水分吸収による変質、表
面汚染等のため再活性化が困難になり使用不能になるた
めに封じ切り形態でのみ使用可能である。大気に曝して
も繰り返し使用可能であるためには稀土類元素の硼化
物、例えばLaB6（2.66eV）、CeB6（2.59eV）、が適して
いる。
第１図に示される装置においては、熱電子法と異な
り、冷陰極を用いるのであるから、加熱のため、陰極形
状をフィラメント状にする必要は必ずしも無く、平板、
球状でも可能である。又、表面のみが電子放出に関与す
るのであるから、電子放出材料を基盤上に蒸着、電着等
表面処理したものを陰極として用いることもできる。高
温加熱による蒸発、酸化、基盤への拡散や電界放射法の
ような強電界下の放電による破壊等、陰極材料を短寿命
化する要因を無くすことができる。又、光電子放出は本
発明者らの実験によれば、通常の高真空装置で得られる
10-7Torr域の真空度で十分作動し超高真空を必須とする
電界放射法におけるような運転の困難さは無い。
り、冷陰極を用いるのであるから、加熱のため、陰極形
状をフィラメント状にする必要は必ずしも無く、平板、
球状でも可能である。又、表面のみが電子放出に関与す
るのであるから、電子放出材料を基盤上に蒸着、電着等
表面処理したものを陰極として用いることもできる。高
温加熱による蒸発、酸化、基盤への拡散や電界放射法の
ような強電界下の放電による破壊等、陰極材料を短寿命
化する要因を無くすことができる。又、光電子放出は本
発明者らの実験によれば、通常の高真空装置で得られる
10-7Torr域の真空度で十分作動し超高真空を必須とする
電界放射法におけるような運転の困難さは無い。
放出電子の質については、冷陰極であるから、温度効
果によるエネルギ分布幅は小さく、かつ電子源の大きさ
も入射光を波長程度（約200nm）まで絞り得るから、極
めて小さくすることが可能で良質電子源となる。もちろ
ん、必要によって陰極を昇温し、熱陰極で、光電子放出
させることも可能である。
果によるエネルギ分布幅は小さく、かつ電子源の大きさ
も入射光を波長程度（約200nm）まで絞り得るから、極
めて小さくすることが可能で良質電子源となる。もちろ
ん、必要によって陰極を昇温し、熱陰極で、光電子放出
させることも可能である。
次に熱電子法や電界放射電子法において真空中で電子
放出になんらかの空間的、瞬間的変化を与えることは簡
単なことではない。しかし、第１図に示される装置にお
いては、真空外で光源やレンズ等の光学系を使用者自身
が調節することにより容易に達成することができる。例
えば放出電流強度は入射光ビームの強度を偏光レンズや
絞りによって調節して変化し得るし、電子源の大きさは
集束、発散レンズや絞り等の使用により最小径、光の波
長程度から、任意の大きさまで変えることができる。電
子源の形状も通常の円形の他に適当な絞りを用いれば、
ドーナツ状、角状等、任意に変化させることができる。
放出になんらかの空間的、瞬間的変化を与えることは簡
単なことではない。しかし、第１図に示される装置にお
いては、真空外で光源やレンズ等の光学系を使用者自身
が調節することにより容易に達成することができる。例
えば放出電流強度は入射光ビームの強度を偏光レンズや
絞りによって調節して変化し得るし、電子源の大きさは
集束、発散レンズや絞り等の使用により最小径、光の波
長程度から、任意の大きさまで変えることができる。電
子源の形状も通常の円形の他に適当な絞りを用いれば、
ドーナツ状、角状等、任意に変化させることができる。
次に光子が入射してから、電子が放出されるまでの遅
れ時間は極めて小さく、ps領域でも追随できるから、入
射光の瞬間的変化はすべて放出電流の変化として現れ
る。連続光レーザー等を用いれば連続電流が得られ、パ
ルス光レーザーを用いれば、パルス電流を容易に得るこ
とができる。パルス電流の反復周波数、パルス幅、波高
値もそれぞれパルスレーザー光を調節することにより変
化させられる。近年のパルス光発振レーザーはパルス幅
10nsからps領域のものまで、開発されつつあり、これに
応じ、より短いパルス幅のパルス大電流が得られる。こ
れは、熱電子法、電界放射電子法では実現困難なもので
ある。価格面について光学系の費用があるが、電界放射
銃のような超高真空を達成するための大がかりな装置は
必要とはせず運転も容易であるから、この面でも有利で
ある。
れ時間は極めて小さく、ps領域でも追随できるから、入
射光の瞬間的変化はすべて放出電流の変化として現れ
る。連続光レーザー等を用いれば連続電流が得られ、パ
ルス光レーザーを用いれば、パルス電流を容易に得るこ
とができる。パルス電流の反復周波数、パルス幅、波高
値もそれぞれパルスレーザー光を調節することにより変
化させられる。近年のパルス光発振レーザーはパルス幅
10nsからps領域のものまで、開発されつつあり、これに
応じ、より短いパルス幅のパルス大電流が得られる。こ
れは、熱電子法、電界放射電子法では実現困難なもので
ある。価格面について光学系の費用があるが、電界放射
銃のような超高真空を達成するための大がかりな装置は
必要とはせず運転も容易であるから、この面でも有利で
ある。
第１図に示される装置について注意すべきことはレー
ザー等の光源は熱源の手段として用いられているのでは
なく、あくまで光源として用いられていることである。
熱源としての使用には波長よりもレーザーの出力が問題
になるが、第１図に示される装置においては、陰極材料
との関連において、光電子放出を可能とするだけの十分
短い波長の光源がまず選択され、次にその出力が問題に
なるのである。発明者は、レーザーの出力から考え、電
子源として充分な電流を引き出すためには量子効率が10
-5以上になる光振動数領域が望ましいという見解をも
つ。短波長光を発振するレーザーの開発により、今後、
陰極材料の選択幅は拡がるのであろう。
ザー等の光源は熱源の手段として用いられているのでは
なく、あくまで光源として用いられていることである。
熱源としての使用には波長よりもレーザーの出力が問題
になるが、第１図に示される装置においては、陰極材料
との関連において、光電子放出を可能とするだけの十分
短い波長の光源がまず選択され、次にその出力が問題に
なるのである。発明者は、レーザーの出力から考え、電
子源として充分な電流を引き出すためには量子効率が10
-5以上になる光振動数領域が望ましいという見解をも
つ。短波長光を発振するレーザーの開発により、今後、
陰極材料の選択幅は拡がるのであろう。
本発明の実施にあたっては、前述の実施例のほか種々
の変形形態をとることができる。例えば光源から発した
レーザー光を凹面鏡等を用い集光したものを用いること
ができる。また、光源を除く光学系として、集束、発
散、平行ビーム化のためのレンズ、反射鏡、適当な形状
と大きさの絞り、偏光レンズ、石英、MgF2等紫外線より
短い波長域の光を透過する石英、MgF2等の材料からなる
平行平板又はレンズ状窓、光導波ファイバー等を用いる
ことができる。
の変形形態をとることができる。例えば光源から発した
レーザー光を凹面鏡等を用い集光したものを用いること
ができる。また、光源を除く光学系として、集束、発
散、平行ビーム化のためのレンズ、反射鏡、適当な形状
と大きさの絞り、偏光レンズ、石英、MgF2等紫外線より
短い波長域の光を透過する石英、MgF2等の材料からなる
平行平板又はレンズ状窓、光導波ファイバー等を用いる
ことができる。
また、陰極部の構造として、ヘアピン型フィラメン
ト、ポイント型フィラメント、平板、ヘアピン型フィラ
メント、ポイント型フィラメント、平板のいずれについ
ても加熱可能にした熱陰極併用のもの、いずれも表面処
理により、電子放出能を変えることができるようにした
もの、等を用いることができる。
ト、ポイント型フィラメント、平板、ヘアピン型フィラ
メント、ポイント型フィラメント、平板のいずれについ
ても加熱可能にした熱陰極併用のもの、いずれも表面処
理により、電子放出能を変えることができるようにした
もの、等を用いることができる。
第１図に示される装置は種々の方面に応用されること
ができる。例えば電子線レジスト等ICやLSIなどの電子
ビーム挿画装置；電子ビーム溶解装置、電子ビーム蒸着
装置等の試料作成装置;X線管、ブラウン管、撮像管等の
電子管の主ビームとして；または、透過形、走査形、オ
ージェ電子形等の各種電子顕微鏡、EPMA（電子プローブ
マイクロアナリシス）等の分析装置、電子線超音波顕微
鏡、その他の顕微鏡；大電流を用いる電子線機器、パル
ス電子源、パルスＸ線発生装置、Ｘ線顕微鏡；等に応用
されることができる。
ができる。例えば電子線レジスト等ICやLSIなどの電子
ビーム挿画装置；電子ビーム溶解装置、電子ビーム蒸着
装置等の試料作成装置;X線管、ブラウン管、撮像管等の
電子管の主ビームとして；または、透過形、走査形、オ
ージェ電子形等の各種電子顕微鏡、EPMA（電子プローブ
マイクロアナリシス）等の分析装置、電子線超音波顕微
鏡、その他の顕微鏡；大電流を用いる電子線機器、パル
ス電子源、パルスＸ線発生装置、Ｘ線顕微鏡；等に応用
されることができる。
発明の効果 本発明によれば、稀土類元素の硼化物からなる陰極材
料の仕事関数の1.5倍より大なるエネルギ値をもち、光
による光電子放出の量子効率10-5以上の値を実現する振
動数のパルス状レーザー光を発する光源が用いられ、該
陰極材料は大気露出後も繰返し使用が可能であるように
され、従来の熱電子放出による電子源、または電界放射
にろう電子源のもつ欠点を克服した、充分実用に役立
つ、大電流密度の電子放出に適するパルス状レーザー光
励起による電子源を得ることができる。
料の仕事関数の1.5倍より大なるエネルギ値をもち、光
による光電子放出の量子効率10-5以上の値を実現する振
動数のパルス状レーザー光を発する光源が用いられ、該
陰極材料は大気露出後も繰返し使用が可能であるように
され、従来の熱電子放出による電子源、または電界放射
にろう電子源のもつ欠点を克服した、充分実用に役立
つ、大電流密度の電子放出に適するパルス状レーザー光
励起による電子源を得ることができる。
第１図は本発明の一実施例としての光励起による電子源
装置を示す図、 第２図は、電子放出時の仕事関数と強電界をかけた時の
効果を説明する図、 第３図は光電子放出の原理を説明する図、 第４図は熱電子放出による電子源装置を模式的に示す
図、 第５図は電界放射法による電子源装置を模式的に示す
図、 第６図は光子エネルギーと量子効率の関係をあらわす特
性図、 第７図は陰極、陽極間電圧とパルス放出電子流ピーク強
度の関係をあらわす特性図、 第８図は陰極・陽極間電圧と電流密度および電流の関係
をあらわす特性図である。 （符号の説明） １……光源、11……レーザー光源、12,13……レンズ、1
4……絞り、15……レンズ、16……窓、２……真空槽、3
1……陰極、32……グリッド、33……陽極、41……電
源、42……ポテンシオメータ、51……加速電極列、52…
…電磁レンズ、53……フィルタ、62,63……電源、７…
…試料部、81……検出部、82……測定回路。
装置を示す図、 第２図は、電子放出時の仕事関数と強電界をかけた時の
効果を説明する図、 第３図は光電子放出の原理を説明する図、 第４図は熱電子放出による電子源装置を模式的に示す
図、 第５図は電界放射法による電子源装置を模式的に示す
図、 第６図は光子エネルギーと量子効率の関係をあらわす特
性図、 第７図は陰極、陽極間電圧とパルス放出電子流ピーク強
度の関係をあらわす特性図、 第８図は陰極・陽極間電圧と電流密度および電流の関係
をあらわす特性図である。 （符号の説明） １……光源、11……レーザー光源、12,13……レンズ、1
4……絞り、15……レンズ、16……窓、２……真空槽、3
1……陰極、32……グリッド、33……陽極、41……電
源、42……ポテンシオメータ、51……加速電極列、52…
…電磁レンズ、53……フィルタ、62,63……電源、７…
…試料部、81……検出部、82……測定回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−108639（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−61595（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−82257（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】真空中に設置された光電子放出を行うこと
ができる稀土類元素の硼化物からなる陰極、 該陰極からの光電子放出による電子をひき出すための陽
極、 該陰極材料の仕事関数Ｗ（eV）の1.5倍より大なるエネ
ルギ値ｈν（eV）をもち、光による光電子放出の量子効
率10-5以上の値を実現する振動数νのパルス状レーザー
光を発する光源、および、 該光源からのパルス状レーザー光を該陰極へ指向させる
光学系、 を具備し、該陰極材料は大気露出後も繰返し使用が可能
であることを特徴とする大電流密度の電子放出に適する
パルス状レーザー光励起による電子源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59212577A JP2530591B2 (ja) | 1984-10-12 | 1984-10-12 | 大電流密度の電子放出に適するパルス状レ−ザ−光励起による電子源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59212577A JP2530591B2 (ja) | 1984-10-12 | 1984-10-12 | 大電流密度の電子放出に適するパルス状レ−ザ−光励起による電子源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6191844A JPS6191844A (ja) | 1986-05-09 |
| JP2530591B2 true JP2530591B2 (ja) | 1996-09-04 |
Family
ID=16625002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59212577A Expired - Lifetime JP2530591B2 (ja) | 1984-10-12 | 1984-10-12 | 大電流密度の電子放出に適するパルス状レ−ザ−光励起による電子源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2530591B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10245052A1 (de) * | 2002-09-26 | 2004-04-08 | Leo Elektronenmikroskopie Gmbh | Elektronenstrahlquelle und elektronenoptischer Apparat mit einer solchen |
| WO2005098895A2 (en) * | 2004-04-02 | 2005-10-20 | California Institute Of Technology | Method and system for ultrafast photoelectron microscope |
| JP4845022B2 (ja) * | 2006-08-22 | 2011-12-28 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | イオンビーム源装置 |
| WO2017168554A1 (ja) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 電子顕微鏡 |
| US9984846B2 (en) * | 2016-06-30 | 2018-05-29 | Kla-Tencor Corporation | High brightness boron-containing electron beam emitters for use in a vacuum environment |
| US11784022B2 (en) | 2019-01-28 | 2023-10-10 | Hitachi High-Tech Corporation | Electron beam apparatus |
-
1984
- 1984-10-12 JP JP59212577A patent/JP2530591B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6191844A (ja) | 1986-05-09 |
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