JP4636966B2

JP4636966B2 - 低速電子測定装置

Info

Publication number: JP4636966B2
Application number: JP2005226739A
Authority: JP
Inventors: 嘉之中島; 卓雄会田; 良治青
Original assignee: Riken Keiki KK
Current assignee: Riken Keiki KK
Priority date: 2005-08-04
Filing date: 2005-08-04
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2025-08-04
Also published as: JP2007040885A

Description

本発明は、２つの格子電極が陽極を中心に筒状に配置された二重円筒形の低速電子測定装置、より詳細には信号ケーブルの配置形態に関する。

大気に晒された固体表面の仕事関数、エキソ電子、金属や半導体表面の酸化膜の厚さ、磁気ディスク上に塗られた有機潤滑膜の厚さ等の測定には、試料に励起光(紫外線)を照射し、大気に放出された低速電子を空気を増倍ガスとして検出する気体電子増倍管、いわゆる低速電子測定装置が用いられている。
低速電子測定装置は、特許文献１に見られるように、高電圧を印加する直線状の陽極と、陽極を中心とし同心に配置された内筒及び外筒ならびにそれらの一部を構成する二重円筒形格子電極と、二重円筒形格子電極の外側に配置された陰極と、低速電子の陽極への到達に応答して一定時間内筒電位を上昇させかつ外筒電位を陰極電位以下に下降させるパルス発生装置とにより構成されている。
しかしながら、小型化を図ろうとすると、試料から発生した低速電子を気体増倍作用により検出できる程度に加速するために陽極と陰極との間に印加する２．５ｋＶ程度の高電圧部、前置増幅部、連続放電を阻止する信号を供給するケーブルとが極めて近接して共存するため、雑音の影響を受けるという問題がある。
特開平9-211137号公報

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、検出信号への雑音の回り込みを防止して可及的に高い信頼性でもって試料に励起光(紫外線)を照射したときに大気に放出される電子（以下、本願では、「低速電子」という）を検出することができる低速電子測定装置を提供することである。

このような課題を達成するために本発明においては、シールドケースを遮蔽板により複数の空間に区画し、各空間に高電圧供給基板と、前置増幅回路基板、及び外部制御回路から低速電子検出器のクエンチンググリッド及びサプレッサグリッドにフィードバック信号を送出するケーブルをそれぞれ分離して配置するとともに、前記低速電子検出器を前記シールドケースの外面に着脱可能に取り付けるようにした。

パルス状の高電圧であるフィードバック信号を供給する信号のケーブルが、前置増幅回路から電磁的に分離されるから、検出信号に雑音が侵入するのを防止できる。

そこで、以下に本発明の詳細を図示した実子例に基づいて説明する。
図１は、本発明の二重円筒形低速電子測定装置の一実施例を、筐体の蓋を開けて示すものであり、また図２は、筐体の中央領域の断面構造を示すものであり、図３は背面の構造を示すものであって、略直方体状の有底のケース本体１は、金属などの導電材料で構成され、またその開口部を封止する蓋体２も導電材料により構成されている。

ケース本体１は、巾方向を導電性の遮蔽板３により左右に分割され、２つの空間４、５に分割され、一方の空間４に高電圧給電回路基板６が、また他方の空間には前置増幅回路基板７が収容されている。これら基板６、７は、ぞれぞれコネクタ８、９を介して外部に接続可能とされている。

また、高電圧給電回路基板６と前置増幅回路基板７とは、コンデンサ１０を介してケーブル１１により接続され、検出部２での放電による信号が前置増幅回路基板７に入力するように接続されている。
このケーブル１１は、遮蔽板３を迂回するように引き回されている。また、高電圧給電回路基板６と陽極２１とは抵抗１２を介して接続されている。

また、空間４、５の一方、この実施例では高電圧給電回路基板６が収容されている空間４は、水平方向に延びる導電性の遮蔽板１３により厚み方向に分割され、ケーブル収容空間１４が形成されている。

一方、ケースの前面には低速電子検出器２０が着脱可能に取り付けられている。図３は、上述の低速電子検出器の一実施例を示すものであって、長手方向に延びるように中心に陽極を構成する線状の陽極２１と、中央領域に低速電子の流入が可能な導電性メッシュ部２２ａ、２３ａが形成された同軸状の円筒電極２２、２３を配して、これらメッシュ部２２ａ、２３ａをクエンチンググリッド、サプレッサグリッドとして機能させ、さらにこれらの外面を囲み、かつメッシュ部２２ａ、２３ａに対向する領域に窓２４ａを備えた陰極として機能する導電性の外筒２４を設け、ケース本体１と導電関係を維持できるように構成されている。

また、陽極２１の、メッシュ部２２ａ、２３ａに対向する領域以外の両端部分には、誘電体スリーブ２９が装着されていて、メッシュ部２２ａ、２３ａに対向する以外の領域の電界強度を緩和して外部からの放射線などの励起線による放電の誘発を抑えるように構成されている。

これら陽極２１、及び円筒電極２２、２３は、それぞれケース本体１と対向する側にコネクタを構成するリード部２５、２６、２７が接続されている。
このような構造により、リード部２５〜２７をケース本体１に設けられたコネクタに挿入した状態で、ネジ等の固着手段２８により装着固定でき、低速電子検出器２０を容易に交換することができる。

図４は、低速電子検出器２０の構造を、陰極を省略して模式的に示すものであって、陽極２１はコネクタ２５を介して高電圧給電回路基板６に接続され、またメッシュ部２２ａにより構成されるクエンチンググリッド３２及びメッシュ部２３ａに構成されるサプレッサグリッド３３は、それぞれリード部２６、２７を介してケーブル３４、３５によりケース本体１の背面のコネクタ15に接続され、後述するパルス信号を受ける。
これらクエンチンググリッド３２及びサプレッサグリッド３３に接続するケーブル３４、３５は、図２に示したように遮蔽板３及び遮蔽板１３とにより区画された空間１４を通過するよう引き回されている。

このように構成された低速電子検出器２０は、特開平9-211137号公報で説明されているように、検出すべき低速電子が陰極２４の窓２４ａから検出器２０の内部に進入すると、陽極２１の周辺で放電が開始する。これにより負荷抵抗Ｒに電圧降下が生じ、コンデンサ１０を介して検出信号(図５(Ａ))が前置増幅回路基板７に入力する。

一方、放電が開始されると電子が増倍されて遂には火花放電に進行するので、図示しない外部の制御回路はフィードバック信号をクエンチンググリッド３２及びサプレッサグリッド３３に出力する。すなわち、クエンチンググリッド３２にプラスの電圧(図５(Ｂ))を、所定時間だけ印加して気体増倍作用による連続放電の発生を防止させる。またサプレッサグリッド３３には、クエンチンググリッド３２に印加する電圧のタイミングに合わせてマイナスの電圧(図５(Ｃ))を、印加して低速電子の侵入を防止する。

これらクエンチンググリッド３２、サプレッサグリッド３３に印加する電圧は、急峻なパルス状信号であるため、ケーブル３４、３５から高周波ノイズが発生するが、遮蔽板３、遮蔽板１３及びケース本体１に遮蔽されるため、遮蔽板１３を隔てた他方の空間５に収容された前置増幅回路基板７に到達せず、検出信号に雑音が混入するのを可及的に抑えることができる。

なお、この実施例では、ケーブル３４、３５は、高電圧給電回路基板６と対向する側に収容されているので、前置増幅回路基板７との距離が大きくなり、検出信号に雑音が侵入するのをより確実に防止することができる。

本発明の低速電子測定装置の一実施例を、ケースの蓋を取り外した状態で示す斜視図である。図(イ)、(ロ)は、それぞれ図１のＡ−Ａ線での同上ケースの断面構造を示す断面図、及び背面の構造を示す平面図である。図(イ)、(ロ)は、それぞれ低速電子検出器の一実施例を示す断面図、及びケースに装着した状態で示す正面図である。低速電子検出器の接続構造を模式的に示す図である。図(Ａ)乃至(Ｃ)は、それぞれ同上測定装置の信号を示す線図である。

符号の説明

１ケース本体
３遮蔽板
６高電圧給電回路基板
７前置増幅回路基板
１３遮蔽板
１４ケーブル収容空間
２０低速電子検出器
２４陰極
３２クエンチンググリッド
３３サプレッサグリッド
３４、３５ケーブル

Claims

シールドケースを遮蔽板により複数の空間に区画し、各空間に高電圧供給基板と、前置増幅回路基板、及び外部制御回路から低速電子検出器のクエンチンググリッド及びサプレッサグリッドにフィードバック信号を送出するケーブルをそれぞれ分離して配置するとともに、前記低速電子検出器を前記シールドケースの外面に着脱可能に取り付けてなる低速電子測定装置。