JP2726442B2 - 荷電粒子検出器用電源装置 - Google Patents

荷電粒子検出器用電源装置

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JP2726442B2 JP63219123A JP21912388A JP2726442B2 JP 2726442 B2 JP2726442 B2 JP 2726442B2 JP 63219123 A JP63219123 A JP 63219123A JP 21912388 A JP21912388 A JP 21912388A JP 2726442 B2 JP2726442 B2 JP 2726442B2
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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、イオンビーム等をターゲットに照射した際
に発生した2次電子と2次イオンを選択的に検出する荷
電粒子検出器用の電源装置に関する。
(従来の技術) 第4図はイオンビームをターゲット1に照射した際に
発生する2次電子と2次イオンと選択的に検出するイオ
ンビーム装置の要部を示しており、イオンビームIBは加
速され、図示していないレンズによってターゲット1上
に集束されている。ターゲット1へのイオンビームIBの
照射によって発生した2次電子あるいは2次イオンは、
検出器2によって検出されるが、検出器2はマイクロチ
ャンネルプレート3とアノード4から構成されている。
マイクロチャンネルプレート3の入射面には、2次電子
収集用の電圧Veを発生するVe電源5からの電圧か、2次
イオン収集用の電圧Viを発生するVi電源6からの電圧が
スイッチ7によって切換えて印加される。マイクロチャ
ンネルプレート3の入射面と出射面との間には、マイク
ロチャンネルプレート3への2次荷電粒子の入射によっ
て発生した電子を増倍するための高電圧Vh(例えば1k
V)がVh電源8から供給される。
マイクロチャンネルプレート3によって増倍され出射
した電子は、アノード4によって検出される。アノード
4によって検出された信号は、増幅器9によって増幅さ
れ、発光ダイオード10に供給されて検出信号強度に応じ
て発光ダイオード10を発光させる。なお、11はI/V変換
用抵抗である。発光ダイオード10の発光は、受光ダイオ
ード12によって検出され、その検出信号は増幅器13によ
って増幅された後、ビデオ信号として用いられる。
上述した構成の動作は次の通りである。イオンビーム
IBの照射によってターゲット1から発生した2次電子を
検出する場合、スイッチ回路7によってVe電圧電源5か
らの電圧、例えば、+100Vがマイクロチャンネルプレー
ト3の入射面に印加され、その結果、ターゲット1から
発生した2次電子がマイクロチャンネルプレート3に加
速されて入射し、この入射した2次電子量に応じてマイ
クロチャンネルプレート3内で電子が増倍されその強度
に応じた信号がアノード4によって検出される。又、イ
オンビームIBの照射によって発生した2次イオンを検出
する場合、スイッチ回路7によってVi電圧電源5からの
電圧、例えば、−100Vがマイクロチャンネルプレート3
の入射面に印加され、その結果、ターゲット1から発生
した2次イオンがマイクロチャンネルプレート3に加速
されて入射し、この入射した2次イオン量に応じてマイ
クロチャンネルプレート3内で電子が増倍されその強度
に応じた信号がアノード4によって検出される。
(発明が解決しようとする課題) 第4図におけるVh電圧、Ve電圧、Vi電圧を発生する回
路は、今まで具体的には提案されていないが、各電圧の
安定化を考慮した場合の回路の一例としては、第5図の
構成が考えられる。
第5図において、回路C1,C2,C3は、夫々Vh電圧,Ve電
圧,Vi電圧を発生するが、回路C1における第1の直流電
源15は、発振ドライブ回路16と誤差増幅器17とを駆動す
る。発振ドライブ回路16の出力電圧は、昇圧トランス18
によって昇圧された後、整流しリップルを除去する回路
19に供給され、この回路19の出力電圧がVh電圧(マイク
ロチャンネルプレートの出射面に印加される電圧)とな
る。Vh電圧は、検出抵抗20を介して誤差増幅器17に供給
され、この増幅器17においてVh電圧設定抵抗21を介して
供給されるVh設定用電圧と比較される。誤差増幅器17
は、検出電圧と設定用電圧との差信号を発生して発振ド
ライブ回路16に供給し、回路16を制御してVh電圧をVh設
定用電圧に安定化する。
Ve電圧発生回路C2もVh電圧発生回路C1と同様な構成と
なっており、第2の直流電源22によってドライブされる
発振ドライブ回路23,昇圧トランス24,整流・リップル除
去回路25,検出抵抗26,誤差増幅器27,Ve設定抵抗28より
構成され、安定にVe電圧を発生できるようになってい
る。Vi電圧発生回路C3もVh電圧発生回路C1と同様な構成
となっているが、直流電源はVe電圧発生回路C2の直流電
源22と併用されている。この回路C3は、発振ドライブ回
路29,昇圧トランス30,整流・リップル除去回路31,検出
抵抗32,誤差増幅器33,Vi設定抵抗34より構成され、安定
にVi電圧を発生できるようになっている。回路C2の出力
電圧Veと回路C3の出力電圧Viとは、検出する2次荷電粒
子が電子かイオンかスイッチ35によって切換えられて、
Vh電圧の基準電位となり、マイクロチャンネルプレート
3の入射面に印加される。
上記構成においては、特に第4図から容易に理解でき
るように、2次電子の検出と2次イオンの検出とを切換
えても、マイクロチャンネルプレートに印加される電子
増倍電圧には変化はなく、Vh設定用電圧を調整する必要
はない。しかし、誤差増幅器27と誤差増幅器33の基準電
位が接地電位であるのに対し、誤差増幅器17の基準電位
は、接地電位ではなくVe電圧かVi電圧となるため、第1
の直流電源15と第2の直流電源22とを共用することがで
きないという機械的構成上の問題がある。
一方、第5図に示した回路を変更し、この回路におけ
る誤差増幅器17等の基準電位を誤差増幅器27,33等の基
準電圧(接地電位)に等しくし、第1の直流電源15と第
2の直流電源22とを一つの直流電源で共用しようとする
と、以下のような調整上の問題が生じる。
即ち、2次電子を検出する場合、マイクロチャンネル
プレート3の入射面には例えば+100Vが印加されるの
で、マイクロチャンネルプレート3における電子増倍電
圧を1000Vとするためには、Vh電圧設定抵抗21を調整
し、Vh電圧が1100Vとなるようにしなければならない。
又、2次イオンを検出する場合、マイクロチャンネルプ
レート3の入射面には例えば−100Vが印加されるので、
マイクロチャンネルプレート3における電子増倍電圧を
1000Vとするためには、Vh電圧設定抵抗21を調整し、Vh
電圧が900Vとなるようにしなければならない。このた
め、検出粒子の種類を変える際には、Vh電圧の面倒な調
整が必要となる。
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的
は、簡単な構成により、しかも、面倒な調整なしに、安
定に電子増倍電圧(Vh電圧)及び2次荷電粒子収集電圧
(Ve電圧,Vi電圧)を発生することができる荷電粒子検
出器用電源装置を実現することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明に基づく荷電粒子検出器用電源装置は、1次ビ
ームの照射に基づいてターゲットから発生した2次荷電
粒子が入射するマイクロチャンネルプレートと、マイク
ロチャンネルプレートによって増倍された電子を検出す
るアノードとを備えた荷電粒子検出器の電源装置におい
て、直流電源と、該直流電源に接続され、マイクロチャ
ンネルプレートの出射面に印加される電圧を発生する電
子増倍電圧発生回路と、前記直流電源に接続され、マイ
クロチャンネルプレートの入射面に印加される2次荷電
粒子収集電圧を発生する収集電圧発生回路とを備え、前
記収集電圧発生回路は、2次イオンや2次電子等を切換
えて収集するために、基準電位に対して正負の2次荷電
粒子収集電圧設定用電圧を発生する回路部を有し、前記
設定用電圧に応じて生じた正負の2次荷電粒子収集電圧
を切換えて前記マイクロチャンネルプレートの入射面に
印加するように構成され、前記電子増倍電圧発生回路
は、前記2次荷電粒子収集電圧設定用電圧と基準電位が
共通する電子増倍電圧設定用電圧を発生する回路部と、
前記2次荷電粒子収集電圧の切換えに連動して、切換え
後の前記2次荷電粒子収集電圧設定用電圧と前記電子増
倍電圧設定用電圧とを合算し前記マイクロチャンネルプ
レートの出射面に印加する電圧を差し引く演算を行い、
その差分を増幅して出力する誤差増幅器とを有し、該誤
差増幅器の出力に基づいて、前記差分が零となるよう
に、前記マイクロチャンネルの出射面に印加する電圧を
制御するように構成されたことを特徴としている。
尚、2次荷電粒子収集電圧設定用電圧と2次荷電粒子
収集電圧とが等しいことから、上記電子増倍電圧設定用
電圧と合算する2次荷電粒子収集電圧設定用電圧とし
て、2次荷電粒子収集電圧を用いてもよい。
(作用) マイクロチャンネルプレートの入射面には、収集電圧
発生回路から、収集が2次イオンか2次電子か等に応じ
て、正負の2次荷電粒子収集電圧が切換えられて印加さ
れる。一方、マイクロチャンネルプレートの出射面に
は、電子増倍電圧発生回路から、2次荷電粒子収集電圧
設定用電圧と電子増倍電圧設定用電圧との加算値に対応
した電圧が印加される。
この構成では、2次電子の検出と2次イオンの検出と
の切換え時に、電子増倍電圧設定用電圧を調整する必要
はない。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。第1図は第4図に示されたイオンビーム装置等にお
ける検出器用電源装置を示しているが、第5図と同一構
成要素には同一番号を付してある。この実施例と第5図
の提案装置と相異する点は、Vh電圧発生回路(電子増倍
電圧発生回路)C1,Ve電圧発生回路(収集電圧発生回
路)C2,Vi電圧発生回路(収集電圧発生回路)C3の直流
電源として単一の直流電源40を用いた点と、スイッチ35
と同期して切換わるスイッチ41を設け、スイッチ41によ
りVe設定用電圧とVi設定用電圧とを切換えて誤差増幅器
17に供給した点である。
誤差増幅器17においては、検出抵抗20を介してVh電圧
が例えば(−)端子に供給され、Vh電圧設定抵抗21から
のVh設定用電圧と、スイッチ41を介して基準電位に対し
て正のVe設定用電圧か負のVi設定用電圧が、(+)端子
に供給される。誤差増幅器17は、供給される3種の電圧
を加減算し、その差分が零となるように発振ドライブ回
路16を制御する。
この結果、2次電子を検出する場合、スイッチ35と41
が図中実線のように切換えられ、基準電位に対して正の
Ve電圧(+100V)がマイクロチャンネルプレート3の入
射面に印加する電圧として使用され、Ve設定用電圧が誤
差増幅器17に供給される。Vh電圧は、Vh電圧設定抵抗21
で設定されたVh設定用電圧1000Vと、Ve設定抵抗28で設
定されたVe設定用電圧(Ve電圧と等価)+100Vとが加算
された1100Vとされ、従って、マイクロチャンネルプレ
ート3の入射面と出射面との間の電圧は、1000Vに維持
される。一方、2次イオンを検出する場合、スイッチ35
と41が図中点線のように切換えられ、基準電位に対して
負のVi電圧(−100V)がマイクロチャンネルプレート3
の入射面電圧として使用され、Vi設定用電圧が誤差増幅
器17に供給される。この時のVh電圧は、Vh電圧設定抵抗
21で設定されたVh設定用電圧1000Vと、Vi設定抵抗28で
設定されたVi設定用電圧(Vi電圧と等価)−100Vとが加
算された900Vとされ、従って、マイクロチャンネルプレ
ート3の入射面と出射面との間の電圧は、切換え後も、
1000Vに持続される。
なお、この実施例では、3種の電圧を誤差増幅器で加
減算するように構成したが、例えば、Vh設定用電圧とVe
あるいはVi設定用電圧とを加算器よって加算し、誤差増
幅器ではVh出力電圧と加算器からの加算出力とを比較す
るように構成しても良い。
第2図は本発明の他の実施例を示しており、第1図と
同一部分には同一番号が付してある。この実施例は、Ve
電圧発生回路とVi電圧発生回路とを同一の発生回路C4で
構成した点に特徴がある。回路C4は、発振ドライブ回路
45,昇圧トランス46,極性切換え可能な整流器47,リップ
ル除去回路48,検出抵抗49,誤差増幅器50,Ve電圧設定抵
抗28,Vi電圧設定抵抗34,スイッチ51,52,53より構成され
ている。2次電子を検出する場合、各スイッチが図中実
線の状態に切換えられ、誤差増幅器50の(+)端子には
Ve設定抵抗28からの電圧が供給され、(−)端子には、
検出抵抗49からの信号が供給されてVe電圧が発生され
る。2次イオンを検出する場合、各スイッチが図中点線
の状態とされ、誤差増幅器50の(−)端子にはVi設定抵
抗34からの電圧が供給され、(+)端子には、検出抵抗
49からの信号が供給されてVi電圧が発生される状態とな
る。第3図は極性切換え可能な整流器47の具体例を示し
たもので、整流器55の両端子には、スイッチ56,57が設
けられ、入力電圧の極性によってこのスイッチ56,57が
同期して切換えられる。
なお、上記実施例では2次電子と2次イオンを切換え
て検出する例を示したが、これに限定されず、例えば反
対電子と2次イオンを切換えて検出してもよい。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明では、マイクロチャンネ
ルプレートの出射面に印加される電圧を発生する電子増
倍電圧発生回路と、入射面に印加される2次荷電粒子収
集電圧を発生する収集電圧発生回路とが共通の直流電源
に接続されているので、構成が簡単になる。又、収集電
圧発生回路は、2次イオンや2次電子等を切換えて収集
するために、基準電位に対して正負の2次荷電粒子収集
電圧設定用電圧を発生する回路部を有し、設定用電圧に
応じて生じた正負の2次荷電粒子収集電圧を切換えてマ
イクロチャンネルプレートの入射面に印加するように構
成され、電子増倍電圧発生回路は、2次荷電粒子収集電
圧設定用電圧と基準電位が共通する電子増倍電圧設定用
電圧を発生する回路部と、2次荷電粒子収集電圧の切換
えに連動して、切換え後の2次荷電粒子収集電圧設定用
電圧と電子増倍電圧設定用電圧とを合算しマイクロチャ
ンネルプレートの出射面に印加する電圧を差し引く演算
を行い、その差分を増幅して出力する誤差増幅器とを有
し、該誤差増幅器の出力に基づいて、上記差分が零とな
るように、マイクロチャンネルの出射面に印加する電圧
を制御するように構成されているので、2次電子の検出
と2次イオンの検出の切換え時に、電子増倍電圧設定用
電圧を調整する必要がない。
即ち、発明によれば、簡単な構成により、しかも、面
倒な調整なしに安定に、電子増倍電圧及び2次荷電粒子
収集電圧を発生できる荷電粒子検出器用電源装置を実現
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例である電源装置を示す図、第
2図は本発明の他の実施例を示す図、第3図は極性切換
え可能な整流器の一例を示す図、第4図は2次電子と2
次イオンを切換えて検出することができるイオンビーム
装置の要部を示す図、第5図は第4図の装置に用いられ
る検出器用電源回路の一例を示す図である。 1……ターゲット、2……検出器 3……マイクロチャンネルプレート 4……アノード、5……Ve電源 6……Vi電源、7……スイッチ 8……Vh電源、9……増幅器 10……発光ダイオード、12……受光ダイオード、13……
増幅器 15,22,40……直流電源 16,23,29,45……発振ドライブ回路 18,24,30,46……昇圧トランス 19,25,31……整流・リップル除去回路 20,26,32,49……検出抵抗 17,27,33,50……誤差増幅器 21……Vh電圧設定抵抗 28……Ve電圧設定抵抗 34……Vi電圧設定抵抗

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1次ビームの照射に基づいてターゲットか
    ら発生した2次荷電粒子が入射するマイクロチャンネル
    プレートと、マイクロチャンネルプレートによって増倍
    された電子を検出するアノードとを備えた荷電粒子検出
    器の電源装置において、 直流電源と、該直流電源に接続され、マイクロチャンネ
    ルプレートの出射面に印加される電圧を発生する電子増
    倍電圧発生回路と、前記直流電源に接続され、マイクロ
    チャンネルプレートの入射面に印加される2次荷電粒子
    収集電圧を発生する収集電圧発生回路とを備え、 前記収集電圧発生回路は、2次イオンや2次電子等を切
    換えて収集するために、基準電位に対して正負の2次荷
    電粒子収集電圧設定用電圧を発生する回路部を有し、前
    記設定用電圧に応じて生じた正負の2次荷電粒子収集電
    圧を切換えて前記マイクロチャンネルプレートの入射面
    に印加するように構成され、 前記電子増倍電圧発生回路は、前記2次荷電粒子収集電
    圧設定用電圧と基準電位が共通する電子増倍電圧設定用
    電圧を発生する回路部と、前記2次荷電粒子収集電圧の
    切換えに連動して、切換え後の前記2次荷電粒子収集電
    圧設定用電圧と前記電子増倍電圧設定用電圧とを合算し
    前記マイクロチャンネルプレートの出射面に印加する電
    圧を差し引く演算を行い、その差分を増幅して出力する
    誤差増幅器とを有し、該誤差増幅器の出力に基づいて、
    前記差分が零となるように、前記マイクロチャンネルの
    出射面に印加する電圧を制御するように構成されたこと
    を特徴とする荷電粒子検出器用電源装置。
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