JP3224588B2 - 電界放射型電子銃 - Google Patents
電界放射型電子銃Info
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- JP3224588B2 JP3224588B2 JP07979892A JP7979892A JP3224588B2 JP 3224588 B2 JP3224588 B2 JP 3224588B2 JP 07979892 A JP07979892 A JP 07979892A JP 7979892 A JP7979892 A JP 7979892A JP 3224588 B2 JP3224588 B2 JP 3224588B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子顕微鏡等の電子銃
に関し、特に、エミッターの加熱電流を簡単な構成によ
り正確にモニターできるサーマルタイプの電界放射型電
子銃に関する。
に関し、特に、エミッターの加熱電流を簡単な構成によ
り正確にモニターできるサーマルタイプの電界放射型電
子銃に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子顕微鏡等に用いられる電界放射型電
子銃は、図３に模式的に構成を示すように、電子を放出
するエミッターＥ、電子を引き出す電子線引き出し電極
Ａ１、放出された電子線を集束するレンズＬ、電子線加
速用電極Ａ２等により構成される。電界放射型電子銃に
は、エミッターＥを加熱するサーマルタイプと加熱しな
いコールドタイプがあり、サーマルタイプの場合、エミ
ッターを加熱するためにエミッターに電流を流す必要が
あるが、この加熱電流は加熱温度と関係があり、電子を
放出させるときの重要な因子となる。
子銃は、図３に模式的に構成を示すように、電子を放出
するエミッターＥ、電子を引き出す電子線引き出し電極
Ａ１、放出された電子線を集束するレンズＬ、電子線加
速用電極Ａ２等により構成される。電界放射型電子銃に
は、エミッターＥを加熱するサーマルタイプと加熱しな
いコールドタイプがあり、サーマルタイプの場合、エミ
ッターを加熱するためにエミッターに電流を流す必要が
あるが、この加熱電流は加熱温度と関係があり、電子を
放出させるときの重要な因子となる。
【０００３】さらに、サーマルタイプのエミッターの加
熱電流は、エミッション電流に関係しているだけでな
く、エミッターの寿命、つまり、電界放射型電子銃の品
質管理に影響を与える。このため、エミッターの加熱電
流のモニターが必要になる。従来は、図３に示したよう
なエミッター加熱回路を用い、加熱電流用パワー伝送回
路の一次側電流から換算して、エミッターの加熱電流を
モニターする方式を採用している。すなわち、例えば、
直流電源２から絶縁トランス１の一次側コイルの中間タ
ップを経て電流を入力し、その一次側コイルの両端に接
続したトランジスタ３及び４を交互に一定周期で導通し
て絶縁トランス１の一次側に交番電流Ｉinを流す。絶縁
トランス１の二次側からは、エミッターＥを経て加熱電
流Ｉout が流れる。絶縁トランス１の一次側に流れる電
流Ｉinは、トランジスタ３、４のエミッター側に接続さ
れた電流計５により測定される。絶縁トランス１の一次
側の電流Ｉinと二次側の電流（エミッター加熱電流）Ｉ
out は、図４に示すような関係があるので、測定された
電流Ｉinからエミッター加熱電流Ｉout を求める。
熱電流は、エミッション電流に関係しているだけでな
く、エミッターの寿命、つまり、電界放射型電子銃の品
質管理に影響を与える。このため、エミッターの加熱電
流のモニターが必要になる。従来は、図３に示したよう
なエミッター加熱回路を用い、加熱電流用パワー伝送回
路の一次側電流から換算して、エミッターの加熱電流を
モニターする方式を採用している。すなわち、例えば、
直流電源２から絶縁トランス１の一次側コイルの中間タ
ップを経て電流を入力し、その一次側コイルの両端に接
続したトランジスタ３及び４を交互に一定周期で導通し
て絶縁トランス１の一次側に交番電流Ｉinを流す。絶縁
トランス１の二次側からは、エミッターＥを経て加熱電
流Ｉout が流れる。絶縁トランス１の一次側に流れる電
流Ｉinは、トランジスタ３、４のエミッター側に接続さ
れた電流計５により測定される。絶縁トランス１の一次
側の電流Ｉinと二次側の電流（エミッター加熱電流）Ｉ
out は、図４に示すような関係があるので、測定された
電流Ｉinからエミッター加熱電流Ｉout を求める。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、サーマルタイ
プのエミッターは、加熱されることによりそれ自身の抵
抗値が変化するため、一次電流Ｉinに対してエミッター
加熱電流Ｉout は、図４に示すように、ダイオード特性
に近い非線形なものとなり、図３に示すような単純な線
形のモニター回路では、モニターが容易でなく、その正
確性も欠けてしまう。
プのエミッターは、加熱されることによりそれ自身の抵
抗値が変化するため、一次電流Ｉinに対してエミッター
加熱電流Ｉout は、図４に示すように、ダイオード特性
に近い非線形なものとなり、図３に示すような単純な線
形のモニター回路では、モニターが容易でなく、その正
確性も欠けてしまう。
【０００５】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、サーマルタイプの電界放射型
電子銃のエミッター加熱電流を簡単な構成により正確に
モニターすることができるようにすることである。
ものであり、その目的は、サーマルタイプの電界放射型
電子銃のエミッター加熱電流を簡単な構成により正確に
モニターすることができるようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の電界放射型電子銃は、電子銃のエミッター又はフィ
ラメントにトランスを介して加熱電流を供給する電界放
射型電子銃において、前記トランスの一次側電流を表す
信号を、前記エミッター又はフィラメントの加熱電流を
表す信号にほぼ近似するように、一次側電流が所定値ま
ではゼロで、一次側電流がそれ以上に対しては一定の傾
きの１次変換とする信号変換手段を備えたことを特徴と
するものである。
明の電界放射型電子銃は、電子銃のエミッター又はフィ
ラメントにトランスを介して加熱電流を供給する電界放
射型電子銃において、前記トランスの一次側電流を表す
信号を、前記エミッター又はフィラメントの加熱電流を
表す信号にほぼ近似するように、一次側電流が所定値ま
ではゼロで、一次側電流がそれ以上に対しては一定の傾
きの１次変換とする信号変換手段を備えたことを特徴と
するものである。
【０００７】
【作用】本発明においては、トランスの一次側電流を表
す信号を、エミッター又はフィラメントの加熱電流を表
す信号にほぼ近似するように、一次側電流が所定値まで
はゼロで、一次側電流がそれ以上に対しては一定の傾き
の１次変換とする信号変換手段を備えているので、簡単
な構成で二次側のサーマルタイプの電界放射型電子銃の
加熱電流を簡単かつ正確にモニターすることができ、ま
た、一次側の電圧を調節して加熱電流を設定、調節する
ことにより、電子銃のエミッション電流を正確に設定、
調節でき、その加熱温度管理が可能になり、さらに、電
子銃の寿命を向上させることができる。
す信号を、エミッター又はフィラメントの加熱電流を表
す信号にほぼ近似するように、一次側電流が所定値まで
はゼロで、一次側電流がそれ以上に対しては一定の傾き
の１次変換とする信号変換手段を備えているので、簡単
な構成で二次側のサーマルタイプの電界放射型電子銃の
加熱電流を簡単かつ正確にモニターすることができ、ま
た、一次側の電圧を調節して加熱電流を設定、調節する
ことにより、電子銃のエミッション電流を正確に設定、
調節でき、その加熱温度管理が可能になり、さらに、電
子銃の寿命を向上させることができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の電界放射型電子銃の実施例に
ついて図面を参照にして説明する。本発明の電界放射型
電子銃の基本原理は、サーマルタイプのものにおいて、
図３に示すようなエミッター加熱電流用パワー伝送回路
の一次側電流を、変換回路により非線形関数に変換し、
二次側の加熱電流値に近似させるようにすることであ
る。
ついて図面を参照にして説明する。本発明の電界放射型
電子銃の基本原理は、サーマルタイプのものにおいて、
図３に示すようなエミッター加熱電流用パワー伝送回路
の一次側電流を、変換回路により非線形関数に変換し、
二次側の加熱電流値に近似させるようにすることであ
る。
【０００９】図２に、図３のようなエミッター加熱電流
用パワー伝送回路を用いる場合に、エミッターの加熱電
流Ｉout と一次側電流Ｉinとの関係を示す。この関係
は、一次側電圧を上げていくと、初期には、加熱電流Ｉ
out は一次側の電流Ｉinが増加してもほとんど流れない
が、一次側電流Ｉinがある値Ｉset を過ぎると、急にあ
る勾配Ａで流れ始める。そして、この勾配Ａはほとんど
変化しないものである。この関係は、以下のように近似
することができる。
用パワー伝送回路を用いる場合に、エミッターの加熱電
流Ｉout と一次側電流Ｉinとの関係を示す。この関係
は、一次側電圧を上げていくと、初期には、加熱電流Ｉ
out は一次側の電流Ｉinが増加してもほとんど流れない
が、一次側電流Ｉinがある値Ｉset を過ぎると、急にあ
る勾配Ａで流れ始める。そして、この勾配Ａはほとんど
変化しないものである。この関係は、以下のように近似
することができる。
【００１０】 ０ ≦Ｉin＜Ｉset の時、Ｉout ＝０ Ｉset ≦Ｉin の時、Ｉout ＝ｆ(Iin) ，Ｇｒａ
ｄ（ｆ(Iin) ）≒Ａ ここで、ｆ(Iin) は一次関数である。
ｄ（ｆ(Iin) ）≒Ａ ここで、ｆ(Iin) は一次関数である。
【００１１】一次側の電流Ｉinを変換して、一次側のモ
ニター値が上記の関係を満たすようにする。そのために
は、例えば図１に示すように、直流電源２から絶縁トラ
ンス１の一次側コイルの中間タップを経て電流を入力
し、その一次側コイルの両端に接続したトランジスタ３
及び４を交互に一定周期で導通して絶縁トランス１の一
次側に交番電流Ｉinを流し、絶縁トランス１の二次側か
らは、エミッターＥに加熱電流Ｉout を流すような構成
のエミッター加熱電流用パワー伝送回路において、一次
側に、一次側電流Ｉinを電圧値に変換する例えば抵抗か
らなる電圧変換回路６、電圧変換回路６により変換され
た電圧から所定値を減算する例えばオペアンプからなる
減算回路７、減算回路７の出力の中正の値のみ通し負の
値を０に変換する例えばダイオードからなる正値検出回
路８、例えばオペアンプからなる増幅回路９を配置し
て、一次側電流Ｉinを変換して表示するようにする。こ
こで、電圧変換回路６によるＩin、Ｉset の各電圧変換
値をＶ(Iin) 、Ｖ(Iset)とし、増幅回路９からの出力電
圧を電圧計１０によりモニターされる値をＶabs とする
と、 Ｖ’＝Ｖ(Iin) −Ｖ(Iset) Ｖ’≦０の時、Ｖabs ＝０ Ｖ’＞０の時、Ｖabs ＝ｋ×Ｖ’＝Ａ×Ｉin ∴｜Ｖabs ｜≒｜Ｉout ｜ を満足するように、減算回路７の減算値Ｖ(Iset)を調節
し、増幅回路９のゲインｋを調節する。
ニター値が上記の関係を満たすようにする。そのために
は、例えば図１に示すように、直流電源２から絶縁トラ
ンス１の一次側コイルの中間タップを経て電流を入力
し、その一次側コイルの両端に接続したトランジスタ３
及び４を交互に一定周期で導通して絶縁トランス１の一
次側に交番電流Ｉinを流し、絶縁トランス１の二次側か
らは、エミッターＥに加熱電流Ｉout を流すような構成
のエミッター加熱電流用パワー伝送回路において、一次
側に、一次側電流Ｉinを電圧値に変換する例えば抵抗か
らなる電圧変換回路６、電圧変換回路６により変換され
た電圧から所定値を減算する例えばオペアンプからなる
減算回路７、減算回路７の出力の中正の値のみ通し負の
値を０に変換する例えばダイオードからなる正値検出回
路８、例えばオペアンプからなる増幅回路９を配置し
て、一次側電流Ｉinを変換して表示するようにする。こ
こで、電圧変換回路６によるＩin、Ｉset の各電圧変換
値をＶ(Iin) 、Ｖ(Iset)とし、増幅回路９からの出力電
圧を電圧計１０によりモニターされる値をＶabs とする
と、 Ｖ’＝Ｖ(Iin) −Ｖ(Iset) Ｖ’≦０の時、Ｖabs ＝０ Ｖ’＞０の時、Ｖabs ＝ｋ×Ｖ’＝Ａ×Ｉin ∴｜Ｖabs ｜≒｜Ｉout ｜ を満足するように、減算回路７の減算値Ｖ(Iset)を調節
し、増幅回路９のゲインｋを調節する。
【００１２】このように、電圧変換回路６、減算回路
７、正値検出回路８、増幅回路９を配置して、一次側電
流値Ｉinを変換すると、電圧計１０でモニターされる値
Ｖabsは、少なくとも現実的にエミッターＥに流して加
熱する電流範囲において、その加熱電流Ｉout とほぼ等
しくなるので、簡単な構成で二次側の加熱電流Ｉout を
簡単かつ正確にモニターすることができ、電源２の電圧
を調節して加熱電流Ｉout を設定、調節することによ
り、電子銃のエミッション電流を正確に設定、調節で
き、また、電子銃の寿命を長らえることもできる。な
お、実際の加熱電流Ｉout の特性は、電子銃毎に異なる
ので、上記減算値Ｖ(Iset)及びゲインｋは電子銃毎に調
節される。
７、正値検出回路８、増幅回路９を配置して、一次側電
流値Ｉinを変換すると、電圧計１０でモニターされる値
Ｖabsは、少なくとも現実的にエミッターＥに流して加
熱する電流範囲において、その加熱電流Ｉout とほぼ等
しくなるので、簡単な構成で二次側の加熱電流Ｉout を
簡単かつ正確にモニターすることができ、電源２の電圧
を調節して加熱電流Ｉout を設定、調節することによ
り、電子銃のエミッション電流を正確に設定、調節で
き、また、電子銃の寿命を長らえることもできる。な
お、実際の加熱電流Ｉout の特性は、電子銃毎に異なる
ので、上記減算値Ｖ(Iset)及びゲインｋは電子銃毎に調
節される。
【００１３】以上、本発明の電界放射型電子銃の実施例
について説明してきたが、本発明はこの実施例に限定さ
れず種々の変形が可能である。
について説明してきたが、本発明はこの実施例に限定さ
れず種々の変形が可能である。
【００１４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電界放射型電子銃によると、トランスの一次側電流を
表す信号を、エミッター又はフィラメントの加熱電流を
表す信号にほぼ近似するように、一次側電流が所定値ま
ではゼロで、一次側電流がそれ以上に対しては一定の傾
きの１次変換とする信号変換手段を備えているので、簡
単な構成で二次側のサーマルタイプの電界放射型電子銃
の加熱電流を簡単かつ正確にモニターすることができ、
また、一次側の電圧を調節して加熱電流を設定、調節す
ることにより、電子銃のエミッション電流を正確に設
定、調節でき、その加熱温度管理が可能になり、さら
に、電子銃の寿命を向上させることができる。
の電界放射型電子銃によると、トランスの一次側電流を
表す信号を、エミッター又はフィラメントの加熱電流を
表す信号にほぼ近似するように、一次側電流が所定値ま
ではゼロで、一次側電流がそれ以上に対しては一定の傾
きの１次変換とする信号変換手段を備えているので、簡
単な構成で二次側のサーマルタイプの電界放射型電子銃
の加熱電流を簡単かつ正確にモニターすることができ、
また、一次側の電圧を調節して加熱電流を設定、調節す
ることにより、電子銃のエミッション電流を正確に設
定、調節でき、その加熱温度管理が可能になり、さら
に、電子銃の寿命を向上させることができる。
【図１】本発明の電界放射型電子銃の１実施例のエミッ
ター加熱電流用パワー伝送回路及び加熱電流モニター回
路を示す図である。
ター加熱電流用パワー伝送回路及び加熱電流モニター回
路を示す図である。
【図２】エミッターの加熱電流と一次側電流との関係及
びエミッターの加熱電流の近似関数を示す図である。
びエミッターの加熱電流の近似関数を示す図である。
【図３】従来の電界放射型電子銃のエミッター加熱電流
用パワー伝送回路及び加熱電流モニター回路を示す図で
ある。
用パワー伝送回路及び加熱電流モニター回路を示す図で
ある。
【図４】エミッターの加熱電流と一次側電流との関係を
示す図である。
示す図である。
１…絶縁トランス ２…直流電源 ３、４…トランジスタ ６…電圧変換回路 ７…減算回路 ８…正値検出回路 ９…増幅回路 １０…電圧計 Ｅ …エミッター Ａ１…電子線引き出し電極 Ａ２…電子線加速用電極 Ｌ …レンズ
Claims (1)
- 【請求項１】 電子銃のエミッター又はフィラメントに
トランスを介して加熱電流を供給する電界放射型電子銃
において、前記トランスの一次側電流を表す信号を、前
記エミッター又はフィラメントの加熱電流を表す信号に
ほぼ近似するように、一次側電流が所定値まではゼロ
で、一次側電流がそれ以上に対しては一定の傾きの１次
変換とする信号変換手段を備えたことを特徴とする電界
放射型電子銃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07979892A JP3224588B2 (ja) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | 電界放射型電子銃 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07979892A JP3224588B2 (ja) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | 電界放射型電子銃 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05283031A JPH05283031A (ja) | 1993-10-29 |
| JP3224588B2 true JP3224588B2 (ja) | 2001-10-29 |
Family
ID=13700243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07979892A Expired - Fee Related JP3224588B2 (ja) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | 電界放射型電子銃 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3224588B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5416431B2 (ja) * | 2009-02-20 | 2014-02-12 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | 電子ビーム描画装置、その電子ビーム描画装置の電子銃のカソード加熱用の電力制御装置及び電力制御方法 |
-
1992
- 1992-04-01 JP JP07979892A patent/JP3224588B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05283031A (ja) | 1993-10-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010731 |
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