JP4915786B2 - 電子線発生装置とレーザー光の陰極先端部への照射方法 - Google Patents
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Description
アルゴンイオンレーザー発生装置から出射された連続レーザー光は各種光学部品により光ファイバーに導入され、この図の左方に示すようにその光ファイバー(20)の最終端のコアー部から開き角約23°で水平右方向に放出される。凹レンズ(21)でさらに拡大されたレーザー光(22)は、レーザー集光用凸レンズ(23)で収束されながら、反射鏡(24)に照射される。この反射鏡(24)は水平方向に対して45°傾斜して設置してあるので、照射されたレーザー光の大部分が鉛直上方に反射され、陰極先端部(19)に集光照射される。
前記反射鏡(24)と陰極先端部(19)との間には中央部に孔を有する陽極板(3)が水平方向に配置され、陰極先端部から外部光電効果によって放出された光電子(34)が、陰極に対して負のバイアス電圧を印加されたウェネルト円筒(2)によって収束作用を受けながら、ウェネルト円筒の底に開けられた微小孔を通過し、陽極板(3)によって加速されながら前記反射鏡(24)に向かって照射される。前記反射鏡(24)には、前記光電子(34)が向かう箇所には穿孔(39)が形成してあり、この穿孔(39)を通過し、電子線ビーム(34)として取り出される。
光ファイバー(20)、凹レンズ(21)、レーザー集光用凸レンズ(23)及び穴開き反射鏡(24)によって構成されるレーザー集光機構(35)は同一の支持用機械部品に固定されており、当該部品はフォトカソード型電子線源試験装置の真空容器内に内蔵された遠隔操作が可能な精密XYZステージに連結されており、遠隔操作によって当該系全体は3次元的に精密な位置調整ができるようになっている。
前記穴開け反射鏡の穿孔を通過したレーザー光の強度はフォトダイオード(33)で電流値として測定され、その電気信号をアナログからデジタルへの変換器(72)を経て制御用コンピュータ(73)に入力・処理される。コンピュータは陰極先端部に照射されるレーザー光の強度が一定になるようにデジタル信号を発する。当該信号は、デジタルからアナログへの変換器(74)を経た後、角度可変偏向板用電源(75)に作用して、角度可変偏向板の角度を制御する。
なお、電子線ビームの電流値をファラデーカップ(76)によって随時測定して当該コンピュータ(73)にその情報を入力し、これをフォトダイオード(33)で測定したレーザー光の強度と比較することにより、フォトカソード型電子線源の陰極先端に被覆した高量子効率物質の量子効率の低下をモニターでき、陰極の交換時期を予測することができる。
2 ウェネルト円筒
3 陽極板
4 レーザー光
5 レーザー斜め照射用部品
6 レーザー斜め照射部品導入用光ファイバー
7 CCDカメラを搭載した陰極先端部斜め観察用光学部品
8 CCDカメラ用ケーブル
9 遠隔操作式XYZ方向精密移動ステージ
10 熱電子放出型電子線源用の陰極(フィラメント)の先端部
11 クロスオーバー
12 フィラメント加熱用電源
13 電子加速用高圧電源
14 極微曲率半径の先端を有する電界放射型電子線用陰極(エミッタ)
15 第1陽極板
16 第2陽極板
17 エミッタと第1陽極板間に印加する高電圧電源
18 第1と第2陽極板間に印加する高電圧電源
19 陰極の先端部
20 光ファイバー
21 凹レンズ
22 レーザー光の光路
23 レーザー集光用凸レンズ
24 穴開き反射鏡
25 小型反射鏡
26 陰極先端部拡大観察用凸レンズ
27 微小反射鏡
28 CCDカメラ
29 照明光集光用凸レンズ
30 照明用ランプ
31 照明光および反射レーザー光の光路
32 レーザー光拡大用凹レンズ
33 フォトダイオード
34 電子線ビーム
35 レーザー集光機構
36 陰極先端部観察機構
37 レーザー光強度測定機構
38 ガラス(BK7製)
39 穿孔
40 凹面状窪み
41 金属(Al+MgF2)のコーティング面
42 電子の進行方向
43 レーザー光の進行方向
44 平面図(図B)が見える方向
45 レーザー集光機構の保持用金属製正方型筒
46 上部支持用金属製部品
47 下部支持用金属製部品
48 鈍角型すり鉢状窪み
49 レーザー進行方向調節用反射鏡
50 鋭角型すり鉢状窪み
51 レーザー発生装置
52 出射レーザー光
53 レーザー光分岐装置
54 レーザー光強度調節装置
55 光ファイバー
56 フォトカソード型電子線源を搭載した電子顕微鏡
57 フォトカソード型電子線源を搭載したX線発生装置
58 フォトカソード型電子線源を搭載した電子線加速器
59 ビームスプリッター
60 レーザー光進路精密調節用反射鏡
61 レーザー光のストッパー
62 光ファイバーへの集光用凸レンズ
63 レーザー光導入用光ファイバー位置制御ホルダー
64 光ファイバーコネクター
65 レーザー光出射用光ファイバー位置制御ホルダー
66 角度固定偏向板
67 角度可変偏向板
68 偏向板角度変更用電源ケーブル
69 フォトダイオード用電流伝達用電線
70 電流計
71 電気器具間用ケーブル
72 AD変換器
73 制御用コンピュータ
74 DA変換器
75 角度可変偏向板用電源
76 ファラデーカップ
77 ファラデーカップ用導通性単線
Claims (9)
- 電子線源陰極先端部にレーザー光を照射して、当該陰極先端部から電子線を発生させる電子線発生装置であって、前記陰極先端部に対向する位置に反射鏡を配置し、当該反射鏡に、陰極先端部から発生した電子線を通過させる穿孔が形成してあるとともに、所定の位置に配したレーザー照射器からのレーザー光を反射して、前記陰極先端部に向かうように前記反射鏡を前記レーザー照射器からのレーザー光に対し所定角度傾斜させ、前記反射鏡の穿孔周辺の裏面を、当該穿孔を中心として、所定の曲率半径を有する凹面形状または所定の開き角を有するすり鉢の形状に薄くしてあることを特徴とする電子線発生装置。
- 請求項1に記載の電子線発生装置において、前記反射鏡の表面及び前記穿孔の内面に金属膜を形成して、当該金属膜をアースに接続してあることを特徴とする電子線発生装置。
- 請求項1又は2に記載の電子線発生装置におけるレーザー光の陰極先端部への照射方法であって、集光用凸レンズを含む光学部品を用いて、前記反射鏡で反射された後は電子線が進行するのと正反対の方向にレーザー光を進行させて陰極先端部に収束照射することを特徴とするレーザー光の陰極先端部への照射方法。
- 請求項1又は2に記載の電子線発生装置において、前記反射鏡にて前記陰極先端部に至る光路を使用して前記電子線源陰極先端部を観察する先端観察機構が前記光路に対し退避可能に設けてあることを特徴とする電子線発生装置。
- 請求項4に記載の電子線発生装置において、その先端観察機構は、前記反射鏡に対し、レーザー光照射側において対向する小型の第二反射鏡と、第二反射鏡からの光を受けるCCDカメラとからなることを特徴とする電子線発生装置。
- 請求項5に記載の電子線発生装置において、その先端観察機構には、前記両反射鏡により陰極先端部に至る照明光を発する照明ランプが設けられ、陰極先端で反射された前記照明光が前記CCDカメラに到達することを特徴とする電子線発生装置。
- 請求項1、2、あるいは4から6のいずれかに記載の電子線発生装置において、前記反射鏡の穿孔がレーザー照射器からのレーザー光の一部を通すように形成されていると共に、通過したレーザー光の強さを測定する光強度測定器が設けてあることを特徴とする電子線発生装置。
- 請求項7に記載の電子線発生装置において、前記測定器による測定結果に基づき、レーザー照射器のレーザー光量調整器を制御する自動制御機構が設けてあることを特徴とする電子線発生装置。
- 請求項7に記載の電子線発生装置において、前記光強度測定器と電子線の強度を測定する電子線強度測定器とを同期処理して、陰極先端部にコーティングした高量子効率物質の量子効率の低下を随時モニターする陰極モニター機構を設けてあることを特徴とする電子線発生装置。
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