JP3096385B2

JP3096385B2 - 高電圧発生装置

Info

Publication number: JP3096385B2
Application number: JP05333707A
Authority: JP
Inventors: 正二加藤
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 2000-10-10
Anticipated expiration: 2015-10-10
Also published as: JPH07192680A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば電子顕微鏡など
の電源装置として使用される高電圧発生装置に係り、特
に高電圧発生装置の検出部に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】100 ＫＶ級の高電圧を発生するための高
電圧発生装置においては、発生電圧を安定化させるため
に帰還制御を行うようにしているが、そのために検出部
を設けることが行われている。従来の高電圧発生装置の
回路構成の概念図を図４に示す。

【０００３】図４において、５０は発振器、５１は倍電
圧整流回路（ＣＷＣ）、４６はフィルタ回路、４５はバ
イアス抵抗、４１は検出部、５２は基準抵抗、５３は基
準電圧発生器、５４は帰還用の比較器である。

【０００４】図４の回路構成において、まず発振器５０
の出力を昇圧して倍電圧整流回路（ＣＷＣ）５１に入力
し、当該倍電圧整流回路５１の出力をフィルタ回路４６
に通す。当該フィルタ回路４６は、フィルタ抵抗（Ｒf
）４７とフィルタ・コンデンサ（Ｃf1）４８、（Ｃf
2）４９とからなる。なお、前記倍電圧整流回路５１の
出力は直流であるが、多少のリップル分を含むため、こ
のリップル分を除去する目的でフィルタ回路４６が設け
られている。このフィルタ回路４６の出力を、バイアス
抵抗（Ｒb ）４５を介して、検出部４１の一端子（Ａ）
に入力する。ここで、当該検出部４１は、検出抵抗４
２、４３と、シールド電極４４とを有しており、当該シ
ールド電極４４は前記フィルタ・コンデンサ４８と４９
との接続点に接続されて、中間的な電位が与えられるよ
うになっている。さらに、前記検出部４１の他端子
（Ｂ）は、基準抵抗５２及び基準電圧発生器５３に接続
されるとともに、比較器５４に接続され、増幅器５５を
介して電源入力側に帰還制御が行われるようになってい
る。なお、前記検出抵抗４２、４３としては、一般に、
酸化金属被膜抵抗が用いられている。

【０００５】このような回路構成において、例えば前記
検出抵抗４２と４３とを合わせた直列抵抗値を1000Ｍ
Ω、前記基準抵抗５２の抵抗値を１ＭΩとし、前記基準
電圧発生器５３の発生する基準電圧Ｅｓを100 Ｖとすれ
ば、定常状態において前記検出部４１のＡ点の電圧Ｖou
t は、Ｖout ＝［（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒｓ］×Ｅｓ＝（1000ＭΩ／１ＭΩ）×100 Ｖ＝100 ＫＶとなって、100 ＫＶの出力が得られることとなる。すな
わち、前記検出抵抗４２、４３の抵抗値と前記基準抵抗
５２の抵抗値とを適当に設定しておき、前記基準電圧Ｅ
ｓの値を変化させれば、それに応じて出力電圧Ｖout の
値も変化させることができるのである。前記の例におい
て、Ｅｓを20Ｖに設定すれば、出力として20ＫＶが得ら
れることになる。

【０００６】このような高電圧発生装置における上記検
出部４１の具体的構成の概念図を図５及び図６に示す。
なお、図６は、図５のＶＩ−ＶＩ断面図である。図５及
び図６において、図４と同じものについては同じ番号で
示している。

【０００７】図５及び図６において、前記検出抵抗４
２、４３は、全体を絶縁性油５６で満たされた３重構造
の絶縁性円筒状部材５７の中心部に、その軸線に沿うよ
うな形で配置されている。この絶縁性円筒状部材５７の
素材には、アクリル樹脂などが使用される。また、前記
シールド電極４４は、前記検出抵抗４２、４３を取り巻
くように円筒状に形成され、前記絶縁性円筒状部材５７
の最外部の環状部分に配置されている。なお、当該シー
ルド電極４４は、図４で説明したように、フィルタ・コ
ンデンサ４８、４９の中間接続点に接続され、Ａ端子及
びＢ端子のほぼ中間的な電位が与えられている。さら
に、前記絶縁性円筒状部材５７の中間の環状部分には、
前記絶縁性油５６が対流するのを防止するために、絶縁
性の対流防止部材５８が配置されている。

【０００８】ここで、前記シールド電極４４と前記対流
防止部材５８との作用を説明する。いま、出力電圧とし
て100 ＫＶを得る場合について考えてみると、前記検出
抵抗４２、４３の両端子間、即ちＡ端子とＢ端子の間に
は、およそ100 ＫＶの電位差が生じていることになり、
前記シールド電極４４が設置されていない場合を考える
と、特にＡ端子側において電場集中が起きる。このよう
に電場集中があると、周囲の絶縁性油５６が帯電し、対
流を起こす。そして、帯電した絶縁性油５６が対流する
と、前記検出抵抗４２、４３の表面で微小な放電を起こ
すことがあり、それが出力に対してノイズとして重畳さ
れてしまう。このような問題を解決するために、まず、
前記シールド電極４４を周囲に配置して中間的な電位、
例えば約50ＫＶを与え、電場の集中を緩和する。そし
て、さらに、前記検出抵抗４２、４３と前記シールド電
極４４との間に前記対流防止部材５８を配置して、前記
絶縁性油５６の対流を防止するようにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
上記した例でみれば、シールド電極４４には約50ＫＶが
印加されているため、前記検出抵抗４２と４３との接続
中間点付近では電場の集中を緩和できるとしても、両側
端子付近（Ａ端子側及びＢ端子側）ではシールド電極４
４との間にそれぞれ約50ＫＶの電位差（符号は互いに
逆）がかかることになるから、電場集中を完全に防止す
ることができない。そして、前記対流防止部材５８をも
ってしても完全に当該絶縁性油５６の対流を阻止するこ
とはできないから、出力におけるノイズを完全に除去す
ることができなかった。

【００１０】また、前記シールド電極４４に50ＫＶのよ
うな高電圧を印加するため、ある程度の絶縁距離が必要
となるとともに、対流防止部材５８を配置する必要性か
ら、前記検出部４１の全体構造が大型化してしまうとい
う問題もある。さらには、上記大型化の問題と相まっ
て、絶縁性油５６の熱伝導性が悪いため、長時間にわた
って熱ドリフトが続くという問題もあった。

【００１１】本発明はこのような従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、出力におけるノ
イズや絶縁性油の熱ドリフトがなく、出力の安定度が高
く、構造が簡単で小型化が可能な高電圧発生装置を提供
することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の高電圧発生装置は、その検出部において、
検出抵抗を包囲する絶縁性部材の内側長手方向に沿って
複数の絶縁性板状部材を配置し、当該複数の絶縁性板状
部材の上に前記検出抵抗を複数に分割して配置するとと
もに、前記絶縁性部材の内面に間隔をおいて複数のシー
ルド電極を配置したことを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】本発明においては、検出部の検出抵抗を多数に
分割して複数の絶縁性板状部材の上に配置し、かつ、シ
ールド電極も間隔をあけて複数個配置するようにしたの
で、検出抵抗の周囲における電場の集中が大いに緩和さ
れ、絶縁性油の帯電を可及的に防止することができる。
そのため、出力におけるノイズを極めて少なくすること
ができる。さらに、各シールド電極と検出抵抗の対応箇
所との間の電位差も小さくなるため、絶縁距離を小さく
することができ、かつ、上記したように絶縁性油の帯電
を防止することができるので、対流防止部材も不要とす
ることができ、総じて、検出部の全体構造を簡単にでき
るとともに、装置の小型化が可能となる。また、熱ドリ
フトも小さくすることが可能となる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照にして、本発明の高電圧発
生装置の検出部の実施例について説明する。図１は、本
発明に基づく高電圧発生装置の主要部、即ち検出部及び
フィルタ回路のまわりの回路構成の一実施例を示してい
る。図中、１は検出部、２〜９は検出抵抗、１０〜１４
はシールド電極、１５〜１８は分圧抵抗、１９はバイア
ス抵抗、２０はフィルタ回路、２１はフィルタ抵抗、２
２及び２３はフィルタ・コンデンサである。

【００１５】ここで、検出部１の検出抵抗は、多数の検
出抵抗２〜９に分割されて、直列接続されている。さら
に、これら検出抵抗２〜９の周囲に、複数個のシールド
電極１０〜１４を配置している。また、フィルタ回路２
０の出力側には、バイアス抵抗１９の前段に分圧抵抗１
５〜１８が接続されている。そして、これら各分圧抵抗
１５〜１８の接続点に前記複数のシールド電極１０〜１
４を電気的に接続し、前記分圧抵抗１５〜１８によって
分圧された電位を各シールド電極１０〜１４に印加する
ようにしている。

【００１６】図２及び図３に、前記検出部１の具体的構
成の一実施例を示す。なお、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩ
Ｉにおける断面図である。当該検出部１は全体をアクリ
ル樹脂や塩ビのような絶縁性の円筒状部材２４で包囲さ
れており、その内側には長手方向に沿って複数の絶縁性
板状部材２５〜３２が配置されている。なお、この絶縁
性円筒状部材２４は、絶縁性油３３で満たされている。
前記絶縁性板状部材２５〜３２の個数は前記検出抵抗２
〜９の個数と同じであり、当該絶縁性板状部材２５〜３
２の上に前記検出抵抗２〜９が取り付けられている。な
お、図２では、図面の繁雑化を防ぐため、前記検出抵抗
２〜９のうち、検出抵抗２のみの番号を示している。

【００１７】ここで、この実施例においては、各検出抵
抗２〜９を、それぞれさらに３個の抵抗体２０１〜２０
３を直列接続することによって構成している。すなわ
ち、検出部１の両端子間（Ａ端子−Ｂ端子間）には、全
部で２４個の抵抗体を直列接続し、８枚の絶縁性板状部
材２５〜３２の上にそれぞれ３個ずつ並べて取り付けて
いるものである。これらの抵抗体２０１〜２０３として
は、酸化金属被膜抵抗を用いることができる。

【００１８】また、前記絶縁性円筒状部材２４の内面側
に露出するように、前記複数のシールド電極１０〜１４
が配置されている。そして、このシールド電極１０〜１
４を、それぞれ前記分圧抵抗１５〜１８の両端及び各分
圧点に順次接続して、分圧された電圧を印加するように
している。

【００１９】なお、図２における接続線３４、すなわ
ち、フィルタ・コンデンサ２２、２３の接続点と、ほぼ
中央のシールド電極１２に電圧を印加する分圧抵抗１６
と１７の接続点とを接続する接続線３４は、シールド電
位を得るという観点からは必ずしも必要ではないが、こ
れを設けるのは次のような理由による。すなわち、この
高電圧発生装置の出力を例えば電子顕微鏡などの電子銃
の電源として用いた場合、電子銃側において放電が発生
すると、減衰振動現象が起こり異常電圧が発生する。こ
のときフィルタ・コンデンサ２２，２３の直列接続のま
まだと容量分圧が保てなくなり、片方のコンデンサのみ
に高電圧が分担されてしまう場合がある。そこで、接続
線３４によってフィルタ・コンデンサ２２と２３の接続
点に分圧抵抗１６と１７の接続点を接続し、フィルタ・
コンデンサの中点に電位を与えてＣＲ分圧方式にすれ
ば、この問題を解決できる。

【００２０】また、本実施例において、検出抵抗２〜９
を多数に分割するのも同様の要因による。すなわち、検
出抵抗を構成する個々の抵抗体２０１〜２０３等には、
実用の製品では、それぞれ浮遊容量よりも大きい補償用
のコンデンサを並列に接続しており、また、その他にも
不可避的な分布容量が存在する。このような容量の存在
により、電子銃の放電時などに電圧の減衰振動が発生す
ると、最悪の場合には出力の２倍の高電圧が発生して検
出抵抗部分に印加されることになる。このような高電圧
から検出部の各素子を保護するためには、検出抵抗を多
数に分割しておくことが好ましいのである。なお、その
場合、検出抵抗を構成する個々の抵抗体の個数や、各絶
縁性板状部材上での配列の仕方などは、適宜設定しうる
ものである。

【００２１】以上、本発明の高電圧発生装置を実施例に
基づいて説明したが、本発明はこれら実施例に限定され
ず種々の変形が可能である。例えば、シールド電極１０
〜１４の個数は、実施例では５個の場合について説明し
たが、適宜設定しうるものである。また、その形状及び
配置の仕方についても、絶縁性円筒状部材と同径の円筒
状とする必要はなく、要するに少なくとも一部が前記絶
縁性円筒状部材の内面より内側に露出して検出抵抗と対
抗しているものであれば良い。さらに、分圧抵抗１５〜
１８の段数も、シールド電極の数に応じて適宜選択する
ことができる。また、検出部の各検出抵抗２〜９は、絶
縁性板状部材２５〜３２とともにシリコンゴムなどの絶
縁材で一体にモールドするようにしてもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の高電圧発生装置によると、絶縁性油の帯電を防止でき
るため、出力のノイズを極めて少なくすることができ
る。また、絶縁油の熱ドリフトも小さくすることがで
き、ノイズの減少と相まって、高電圧出力の安定度を向
上させることができる。また、検出部の構造が簡単にな
り、小型化できるとともに、高出力化を図る際にも同じ
構造を使用することが可能となる。さらに、分圧抵抗の
中点とフィルタ・コンデンサの中点とを接続線３４で接
続することにより、電子銃の放電時などに、構成素子の
損傷を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく高電圧発生装置の主要部の回路
構成を示す図である。

【図２】本発明の高電圧発生装置の検出部の構成を示す
図である。

【図３】本発明の高電圧発生装置の検出部の一部断面図
である。

【図４】従来の高電圧発生装置の回路構成を示す図であ
る。

【図５】従来の高電圧発生装置の検出部の構成を示す図
である。

【図６】従来の高電圧発生装置の検出部の一部断面図で
ある。

【符号の説明】

１…検出部２〜９…検出抵抗１０〜１４…シールド電極１５〜１８…分圧抵抗１９…バイアス抵抗２０…フィルタ回路２１…フィルタ抵抗２２、２３…フィルタ・コンデンサ２４…絶縁性円筒状部材２５〜３２…絶縁性板状部材３３…絶縁性油３４…接続線２０１〜２０３…抵抗体

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】高電圧発生装置の検出部において、検出
抵抗を包囲する絶縁性部材の内側長手方向に沿って複数
の絶縁性板状部材を配置し、当該複数の絶縁性板状部材
の上に前記検出抵抗を複数に分割して配置するととも
に、前記絶縁性部材の内面に間隔をおいて複数のシール
ド電極を配置したことを特徴とする高電圧発生装置。
【請求項２】フィルタコンデンサの両端子間に、複数
の分圧点を有する分圧抵抗を並列接続し、当該分圧抵抗
の各分圧点をそれぞれ前記複数のシールド電極に接続し
てシールド電位を与えることを特徴とする請求項１記載
の高電圧発生装置。