JP6192097B2 - Photocathode type electron beam source, method for producing the same, and photocathode type electron beam source system - Google Patents

Photocathode type electron beam source, method for producing the same, and photocathode type electron beam source system Download PDF

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Description

本発明は、フォトカソード型電子線源、その作成方法及びフォトカソード型電子線源システムに関するものである。   The present invention relates to a photocathode type electron beam source, a method for producing the same, and a photocathode type electron beam source system.

電子線源は、固体中の電子を空間に取り出す装置である。電極構造の違いにより、エミッタ型又はカソード型がある。また、電子の取り出し方法の違いにより、熱エネルギーにより電子放出を行う熱電子放出型、量子力学的トンネル効果により空間に電子を取り出す電界放射(Field Emission)型等がある。   An electron beam source is a device that takes out electrons in a solid into space. Depending on the difference in electrode structure, there is an emitter type or a cathode type. Further, there are a thermionic emission type in which electrons are emitted by thermal energy, a field emission type in which electrons are extracted into space by a quantum mechanical tunnel effect, etc.

電子線源から空間に放出された電子は、電界により加速されると共に、電子レンズによりビーム状に収束・照射され、高分解能電子顕微鏡や電子線描画装置などに用いられている。
しかし、上記様々なタイプの電子線源でも、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM)の高解像度用の電子線源としては十分な輝度が得られていないという課題があった。
The electrons emitted from the electron beam source to the space are accelerated by an electric field and converged and irradiated in the form of a beam by an electron lens, and are used in high-resolution electron microscopes, electron beam drawing apparatuses, and the like.
However, even with the various types of electron beam sources, there has been a problem that, for example, sufficient luminance has not been obtained as a high-resolution electron beam source of a transmission electron microscope (TEM).

本発明者は、これまで、フォトカソード型電子線源に関する研究を続けてきた(特許文献1〜6)。フォトカソード型電子線源とは、陰極に接続又は一体化され、外部光電効果により電子を放出可能な電子線源である。   The present inventor has so far continued research on a photocathode type electron beam source (Patent Documents 1 to 6). The photocathode type electron beam source is an electron beam source that is connected to or integrated with a cathode and can emit electrons by an external photoelectric effect.

それらの研究をベースにして、外部光電効果により電子を放出する材料として、CsSb、KSb、RbSb等の量子効率(1個の光子の光電効果で放出される光電子の割合を%表示した指標)の極めて高い物質を用いることにより、透過型電子顕微鏡(TEM)の高解像度用電子線源として十分な輝度が得られる可能性があることに想到した。 Based on those studies, as materials that emit electrons by external photoelectric effect, quantum efficiency of Cs 3 Sb, K 3 Sb, Rb 3 Sb, etc. (the proportion of photoelectrons emitted by the photoelectric effect of one photon It was conceived that by using a substance having a very high index), sufficient luminance could be obtained as a high-resolution electron beam source for a transmission electron microscope (TEM).

予想どおり、CsSb、KSb、RbSb等の高量子効率物質を用いたフォトカソードは、高い量子効率を示した。しかし、前記高量子効率物質は、化学的に極めて活性であり、高真空中でもHO(水蒸気)やOが表面に付着しての酸化やアルカリ金属の真空中への蒸発により結晶構造が劣化して、その量子効率が低下し、フォトカソードとしての寿命が低下することが重大な問題であった。 As expected, photocathodes using high quantum efficiency materials such as Cs 3 Sb, K 3 Sb, Rb 3 Sb showed high quantum efficiency. However, the high quantum efficiency material is chemically extremely active, and has a crystal structure due to oxidation of H 2 O (water vapor) or O 2 adhering to the surface or evaporation of alkali metal in vacuum even in a high vacuum. As a result of deterioration, the quantum efficiency is lowered, and the lifetime as a photocathode is lowered.

特許第3569747号公報Japanese Patent No. 3567747 特許第3577518号公報Japanese Patent No. 3577718 特許第3837566号公報Japanese Patent No. 3833766 特許第5071699号公報Japanese Patent No. 5071699 特許第4915786号公報Japanese Patent No. 4915786 オランダ特許第1002246号明細書Dutch Patent No. 1002246

本発明は、従来の電子線源に比べて格段に高輝度の電子線を発生でき、寿命を格段に長くできる、「フォトカソード型電子線源、その作成方法及びフォトカソード型電子線源システム」を提供することを課題とする。   The present invention can generate an electron beam with significantly higher brightness than a conventional electron beam source, and can significantly increase the lifetime, "a photocathode type electron beam source, a method for producing the same, and a photocathode type electron beam source system" It is an issue to provide.

本発明者は、当初、CsSb等の高量子効率物質の表面にSb及びCsと化学反応を起こさないW膜やCr膜を形成することにより寿命を改善できると考え、高量子効率物質にW膜やCr膜の保護膜を形成して光電子放出実験を行った。しかし、寿命改善効果は得られなかった。しかし、その実験の試行錯誤を繰り返すことにより、W膜やCr膜を酸化して不動態皮膜からなる保護処理層を、光電子の放出を妨げない範囲に薄く、形成することにより、量子効率を低減させないで、真空中において高量子効率物質とHO(水蒸気)やO(酸素分子)との化学反応による酸化を抑制できるとともに、Csの蒸発による量子効率の低下を防止でき、かつ、寿命を長くすることができることを発見して、本発明を完成した。
本発明は、以下の構成を有する。
The present inventor originally thought that the lifetime can be improved by forming a W film or a Cr film that does not cause a chemical reaction with Sb and Cs on the surface of a high quantum efficiency material such as Cs 3 Sb. A photoelectron emission experiment was conducted by forming a protective film of a W film or a Cr film. However, the life improvement effect was not obtained. However, by repeating the trial and error of the experiment, the quantum efficiency is reduced by forming a protective treatment layer made of a passive film by oxidizing the W film or Cr film so as not to interfere with the emission of photoelectrons. In this way, oxidation due to a chemical reaction between a high quantum efficiency substance and H 2 O (water vapor) or O 2 (oxygen molecules) in a vacuum can be suppressed, and a decrease in quantum efficiency due to evaporation of Cs can be prevented. The present invention has been completed by discovering that it can be lengthened.
The present invention has the following configuration.

(1) 陰極先端の先端面に形成されたフォトカソード型電子線源であって、前記先端面に形成された接合層と、前記接合層の一面に形成された光電子放出層と、前記光電子放出層の一面に形成された保護処理層と、を有し、前記接合層が、前記陰極先端と反応しない物質であって、かつ、前記光電子放出層を構成する物質と反応しない物質の膜からなり、前記保護処理層が前記光電子放出層を構成する物質と反応しない物質の不動態皮膜からなることを特徴とするフォトカソード型電子線源。 (1) A photocathode type electron beam source formed on a tip surface of a cathode tip, a bonding layer formed on the tip surface, a photoelectron emission layer formed on one surface of the bonding layer, and the photoelectron emission A protective treatment layer formed on one surface of the layer, wherein the bonding layer is made of a material that does not react with the cathode tip and does not react with the material that constitutes the photoelectron emitting layer. The photocathode-type electron beam source is characterized in that the protective treatment layer is formed of a passive film made of a substance that does not react with the substance constituting the photoelectron emission layer.

(2) 前記光電子放出層がCsSb、KSb、RbSb、NaKSb、(Cs)NaKSb、KCsSb、CsTe、GaAs(Cs)の群から選択されるいずれか1の化合物からなり、前記光電子放出層を構成する物質がCs、Rb、K、Naのいずれかのアルカリ金属、GaのIII族金属、Sb、Te、Asのいずれかの半金属の群から選択されるいずれか1又は2以上の元素であることを特徴とする(1)に記載のフォトカソード型電子線源。 (2) The photoelectron emission layer is any selected from the group consisting of Cs 3 Sb, K 3 Sb, Rb 3 Sb, Na 2 KSb, (Cs) Na 2 KSb, K 2 CsSb, Cs 2 Te, and GaAs (Cs) And the substance constituting the photoelectron emitting layer is selected from the group consisting of alkali metals of Cs, Rb, K, and Na, group III metals of Ga, and metalloids of any of Sb, Te, and As. The photocathode type electron beam source according to (1), which is any one or more selected elements.

(3) 前記光電子放出層の膜厚が、照射される光子の最長進入深さ以上の厚さであることを特徴とする(2)に記載のフォトカソード型電子線源。
(4) 前記光電子放出層を構成する物質と反応しない物質がW又はCrであることを特徴とする(1)に記載のフォトカソード型電子線源。
(5) 前記陰極と反応しない物質であって、かつ、前記光電子放出層を構成する元素と反応しない物質がW又はCrであることを特徴とする(1)に記載のフォトカソード型電子線源。
(6) 前記不動態皮膜がWO又はCrの金属酸化物からなることを特徴とする(1)に記載のフォトカソード型電子線源。
(3) The photocathode electron beam source according to (2), wherein the thickness of the photoelectron emission layer is equal to or greater than the longest penetration depth of the photons to be irradiated.
(4) The photocathode electron beam source according to (1), wherein the substance that does not react with the substance constituting the photoelectron emitting layer is W or Cr.
(5) The photocathode electron beam source according to (1), wherein the substance that does not react with the cathode and does not react with the element constituting the photoelectron emitting layer is W or Cr. .
(6) The photocathode type electron beam source according to (1), wherein the passive film is made of a metal oxide of WO 3 or Cr 2 O 3 .

(7) 乾式成膜法により、陰極先端の先端面にW又はCrからなる接合層を形成する工程と、乾式成膜法により、前記接合層の一面にCsSb、KSb、RbSb、NaKSb、(Cs)NaKSb、KCsSb、CsTe、GaAs(Cs)の群から選択されるいずれか1の化合物からなる光電子放出層を形成する工程と、前記光電子放出層の一面に前記光電子放出層を構成する物質と反応しない物質の不動態皮膜からなる保護処理層を形成する工程と、を有することを特徴とするフォトカソード型電子線源の作成方法。 (7) A step of forming a bonding layer made of W or Cr on the tip surface of the cathode tip by a dry film formation method, and Cs 3 Sb, K 3 Sb, Rb 3 on one surface of the bonding layer by a dry film formation method. Forming a photoelectron emission layer made of any one compound selected from the group consisting of Sb, Na 2 KSb, (Cs) Na 2 KSb, K 2 CsSb, Cs 2 Te, and GaAs (Cs); Forming a protective treatment layer comprising a passive film of a substance that does not react with a substance constituting the photoelectron emitting layer on one surface of the layer. A method for producing a photocathode type electron beam source, comprising:

(8) 前記光電子放出層を形成する工程が、Sb、Te、Asのいずれかの半金属からなる第1構成元素層と、Cs、Rb、K、Naのいずれかのアルカリ金属、GaのIII族金属の何れかからなる第2構成元素層を交互に積層して、第1構成元素層と第2構成元素層と第1構成元素層とからなる単位層を1層以上有する多層膜を形成する工程と、加熱により、前記多層膜を単層化する工程と、からなることを特徴とすることを特徴とする(7)に記載のフォトカソード型電子線源の作成方法。 (8) The step of forming the photoelectron emitting layer includes a first constituent element layer made of a half metal of Sb, Te, or As, an alkali metal of any of Cs, Rb, K, or Na, or III of Ga. A second constituent element layer made of any one of group metals is alternately stacked to form a multilayer film having one or more unit layers made up of the first constituent element layer, the second constituent element layer, and the first constituent element layer The method for producing a photocathode type electron beam source according to (7), characterized by comprising the steps of: and a step of making the multilayer film into a single layer by heating.

(9) 前記保護処理層を形成する工程が、乾式成膜法により、前記光電子放出層の一面に前記光電子放出層を構成する物質と反応しない物質を形成する工程と、真空環境を変化させることにより、前記光電子放出層を構成する物質と反応しない物質を酸化して、その酸化膜からなる不動態皮膜を形成する工程と、からなることを特徴とする(7)又は(8)に記載のフォトカソード型電子線源の作成方法。
(10) 真空環境を変化させるとともに、前記フォトカソード型電子線源にレーザーを連続照射することを特徴とする(9)に記載のフォトカソード型電子線源の作成方法。
(9) The step of forming the protective treatment layer includes a step of forming a substance that does not react with a substance constituting the photoelectron emission layer on one surface of the photoelectron emission layer by a dry film forming method, and a change of a vacuum environment. The method according to (7) or (8), further comprising: oxidizing a substance that does not react with the substance constituting the photoelectron emitting layer to form a passive film made of the oxide film. A method for producing a photocathode type electron beam source.
(10) The method for producing a photocathode electron beam source according to (9), wherein the photocathode electron beam source is continuously irradiated with a laser while changing the vacuum environment.

(11) (1)〜(6)のいずれかに記載のフォトカソード型電子線源と、前記フォトカソード型電子線源に光照射可能な光源と、前記フォトカソード型電子線源から放出された光電子を引き寄せ可能な光電子捕捉部と、を有することを特徴とするフォトカソード型電子線源システム。 (11) The photocathode electron beam source according to any one of (1) to (6), a light source capable of irradiating light to the photocathode electron beam source, and emitted from the photocathode electron beam source A photocathode-type electron beam source system comprising: a photoelectron capturing section capable of attracting photoelectrons.

本発明のフォトカソード型電子線源は、陰極先端の先端面に形成されたフォトカソード型電子線源であって、前記先端面に形成された接合層と、前記接合層の一面に形成された光電子放出層と、前記光電子放出層の一面に形成された保護処理層と、を有し、前記接合層が、前記陰極先端と反応しない物質であって、かつ、前記光電子放出層を構成する物質と反応しない物質の膜からなり、前記保護処理層が前記光電子放出層を構成する物質と反応しない物質の不動態皮膜からなる構成なので、光電子の放出を妨げない範囲に薄く、丈夫に形成された保護処理層により、CsSb等の高量子効率物質から光電効果により発生する電子線を低減させることなく、光電子を放出させることができ、光電流値を高くして、光電変換に基づく量子効率を高くすることができるとともに、CsSb等の高量子効率物質と、真空中においても極微量存在する水や酸素との化学反応を抑制でき、フォトカソード型電子線源の寿命を長くすることができる。 The photocathode type electron beam source of the present invention is a photocathode type electron beam source formed on the tip surface of the cathode tip, and is formed on the one surface of the bonding layer formed on the tip surface and the bonding layer. A substance comprising a photoelectron emission layer and a protective treatment layer formed on one surface of the photoelectron emission layer, wherein the bonding layer is a substance that does not react with the cathode tip, and constitutes the photoelectron emission layer The protective treatment layer is composed of a passive film of a substance that does not react with the substance constituting the photoelectron emission layer, so that it is thin and strong in a range that does not hinder the emission of photoelectrons. the protective treatment layer, without reducing the electron beam generated by the photoelectric effect from the high quantum efficiency materials such as Cs 3 Sb, it is possible to emit photoelectrons, by increasing the photocurrent value, the quantum efficiency based on the photoelectric conversion It is possible to increase the, Cs 3 and high quantum efficiency materials such as Sb, it is possible to suppress chemical reaction of water and oxygen to trace amounts present even in a vacuum, to increase the life of the photocathode electron beam source Can do.

本発明のフォトカソード型電子線源の作成方法は、乾式成膜法により、陰極先端の先端面にW又はCrからなる接合層を形成する工程と、乾式成膜法により、前記接合層の一面にCsSb、KSb、RbSb、NaKSb、(Cs)NaKSb、KCsSb、CsTe、GaAs(Cs)の群から選択されるいずれか1の化合物からなる光電子放出層を形成する工程と、前記光電子放出層の一面に前記光電子放出層を構成する物質と反応しない物質の不動態皮膜からなる保護処理層を形成する工程と、を有する構成なので、量子効率が高く、光電流値を大きくでき、寿命が長いフォトカソード型電子線源を容易に作成することができる。 The method for producing a photocathode type electron beam source of the present invention comprises a step of forming a bonding layer made of W or Cr on the tip surface of the cathode tip by a dry film forming method, and a surface of the bonding layer by a dry film forming method. A photoelectron composed of any one compound selected from the group consisting of Cs 3 Sb, K 3 Sb, Rb 3 Sb, Na 2 KSb, (Cs) Na 2 KSb, K 2 CsSb, Cs 2 Te, and GaAs (Cs) Since the structure has a step of forming an emission layer and a step of forming a protective treatment layer made of a passive film of a substance that does not react with a substance constituting the photoelectron emission layer on one surface of the photoelectron emission layer, quantum efficiency is improved. A photocathode type electron beam source that is high, can have a large photocurrent value, and has a long lifetime can be easily produced.

本発明のフォトカソード型電子線源システムは、先に記載のフォトカソード型電子線源と、前記フォトカソード型電子線源に光照射可能な光源と、前記フォトカソード型電子線源から放出された光電子を引き寄せ可能な光電子捕捉部と、を有する構成なので、光源からの光をフォトカソード型電子線源に照射して、光電子を効率よく放出させて、光電流値の高い電子線を発生させることができるとともに、この電子線を光電子補足部に収率高く引き寄せることができる。また、保護処理層が形成されていることにより、(1)CsSb等の高量子効率物質と、真空中においても極微量存在するHOやOとの反応による高量子効率物質の酸化、及び、(2)高量子効率物質の構成原子(Cs等)の真空中への蒸発による喪失とによる、高量子効率物質の結晶構造の劣化を抑制でき、フォトカソード型電子線源の寿命を長くすることができる。以上により、より高機能な次世代型の透過型電子顕微鏡(TEM)用の電子線源等に利用できる。 The photocathode electron beam source system of the present invention is a photocathode electron beam source described above, a light source capable of irradiating the photocathode electron beam source, and the photocathode electron beam source emitted from the photocathode electron beam source. Since it has a photoelectron capturing section that can attract photoelectrons, it emits light from the light source to the photocathode-type electron beam source, efficiently emits photoelectrons, and generates an electron beam with a high photocurrent value. In addition, the electron beam can be attracted to the photoelectron capture portion with a high yield. In addition, since the protective treatment layer is formed, (1) high quantum efficiency materials such as Cs 3 Sb and high quantum efficiency materials by reaction with H 2 O and O 2 that exist in a very small amount even in a vacuum. Deterioration of the crystal structure of the high quantum efficiency material due to oxidation and (2) loss due to evaporation of constituent atoms (Cs, etc.) of the high quantum efficiency material into a vacuum can be suppressed, and the lifetime of the photocathode type electron beam source Can be lengthened. As described above, it can be used for an electron beam source for a next-generation transmission electron microscope (TEM) having higher functions.

本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源システムの一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of the photocathode type electron beam source system which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the photocathode type | mold electron beam source which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源の作成方法の一例を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows an example of the production method of the photocathode type | mold electron beam source which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源の別の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the photocathode type | mold electron beam source which is embodiment of this invention. フォトカソード型電子線源の作成・評価装置の模式図である。It is a schematic diagram of the preparation / evaluation apparatus of a photocathode type electron beam source. フォトカソード型電子線源の作成工程図である。It is a creation process figure of a photocathode type electron beam source. 試験例1−1のフォトカソード型電子線源からの光電流の規格化値の常用対数の時間変化の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the time change of the common logarithm of the normalized value of the photocurrent from the photocathode type electron beam source of test example 1-1. 試験例1−2のフォトカソード型電子線源からの光電流の規格化値の常用対数の時間変化の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the time change of the common logarithm of the normalized value of the photocurrent from the photocathode type electron beam source of test example 1-2. 試験例1−3のフォトカソード型電子線源からの光電流の規格化値の常用対数の時間変化の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the time change of the common logarithm of the normalized value of the photocurrent from the photocathode type electron beam source of Test example 1-3. 試験例1−3のフォトカソード型電子線源からの光電流の規格化値の常用対数の時間変化の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the time change of the common logarithm of the normalized value of the photocurrent from the photocathode type electron beam source of Test example 1-3. 試験例1−3のフォトカソード型電子線源からの光電流の規格化値の常用対数の時間変化の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the time change of the common logarithm of the normalized value of the photocurrent from the photocathode type electron beam source of Test example 1-3.

(本発明の実施形態)
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源、その作成方法及びフォトカソード型電子線源システムについて説明する。
(Embodiment of the present invention)
Hereinafter, a photocathode type electron beam source, a method for producing the same, and a photocathode type electron beam source system according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

<フォトカソード型電子線源システム>
まず、本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源システムについて、説明する。図1は、本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源システムの一例を示す断面模式図である。
図1に示すように、本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源システム51は、フォトカソード型電子線源11と、フォトカソード型電子線源11に光照射可能な光源33と、フォトカソード型電子線源11から放出された光電子42を引き寄せ可能な光電子捕捉部35と、を有して概略構成されている。
<Photocathode electron beam source system>
First, a photocathode electron beam source system according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a photocathode type electron beam source system according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, a photocathode electron beam source system 51 according to an embodiment of the present invention includes a photocathode electron beam source 11, a light source 33 capable of irradiating the photocathode electron beam source 11, and a photo A photoelectron capturing section 35 capable of attracting photoelectrons 42 emitted from the cathode type electron beam source 11 is schematically configured.

光源33としてはレーザー光源を挙げることができる。パルスレーザー光源とすれば、パルス電子線が得られ、装置の応用範囲を広げることがたできる。レーザーの波長は、特に限定されず、405nm、488nmなどを挙げることができる。   An example of the light source 33 is a laser light source. If a pulse laser light source is used, a pulsed electron beam can be obtained, and the application range of the apparatus can be expanded. The wavelength of the laser is not particularly limited, and examples thereof include 405 nm and 488 nm.

フォトカソード型電子線源システム51は真空排気できる真空チェンバー31を備えている。
真空チェンバー31にファラデーカップからなる光電子捕捉部35が配置されている。光電子捕捉部35の内部にはミラー36が設けられている。
The photocathode type electron beam source system 51 includes a vacuum chamber 31 that can be evacuated.
A photoelectron trap 35 made of a Faraday cup is disposed in the vacuum chamber 31. A mirror 36 is provided inside the photoelectron trap 35.

真空チェンバー31の一側面にはレンズ34が組み込まれており、外部に配置された光源33に接続された光ファイバー32の先端から放射されるレーザー光41を、レンズ34を介して、光電子捕捉部35の内部にはミラー36に照射し、その反射光を陰極支持部19に取り付けられた棒状の陰極20の先端側に照射可能とされている。
光電子捕捉部35には配線38を介して、外部の電流計37に接続され、光電子捕捉部35で捕捉する光電子からなる電子線42により得られる光電流を測定可能とされている。
A lens 34 is incorporated in one side surface of the vacuum chamber 31, and a photoelectron capturing unit 35 receives laser light 41 emitted from the tip of an optical fiber 32 connected to a light source 33 disposed outside through the lens 34. The mirror 36 is irradiated inside, and the reflected light can be irradiated to the tip side of the rod-like cathode 20 attached to the cathode support portion 19.
The photoelectron capturing unit 35 is connected to an external ammeter 37 via a wiring 38, and a photocurrent obtained by an electron beam 42 made of photoelectrons captured by the photoelectron capturing unit 35 can be measured.

真空チェンバー31には陰極支持部19が配置されている。陰極支持部19には先端部を尖らせた陰極先端20が取り付けられている。
陰極先端20の先端面にフォトカソード型電子線源が形成されている。
A cathode support portion 19 is disposed in the vacuum chamber 31. A cathode tip 20 having a sharp tip is attached to the cathode support portion 19.
A photocathode electron beam source is formed on the tip surface of the cathode tip 20.

<フォトカソード型電子線源>
次に、本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源について、説明する。
図2は、本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源の一例を示す図であって、平面図(a)、図2(a)のA−A’線における断面図(b)である。
図2に示すように、本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源11は、陰極先端20の先端面20aに形成されたフォトカソード型電子線源であって、先端面20aに形成された接合層21と、接合層21の一面21aに形成された光電子放出層22と、光電子放出層22の一面22aに形成された保護処理層23と、を有して概略構成されている。
<Photocathode type electron beam source>
Next, a photocathode electron beam source that is an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a photocathode type electron beam source according to an embodiment of the present invention, and is a plan view (a) and a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 2 (a). is there.
As shown in FIG. 2, a photocathode electron beam source 11 according to an embodiment of the present invention is a photocathode electron beam source formed on the tip surface 20a of the cathode tip 20, and is formed on the tip surface 20a. The bonding layer 21, the photoelectron emission layer 22 formed on the one surface 21 a of the bonding layer 21, and the protective treatment layer 23 formed on the one surface 22 a of the photoelectron emission layer 22 are schematically configured.

接合層21は、陰極先端20と反応しない物質であって、かつ、光電子放出層22を構成する物質と反応しない物質の膜からなる。
例えば、陰極先端20がNiの場合、NiはSbやCsと化学反応を起こすため、図2(b)に示すように、まず、例えば、陰極先端を構成する物質であるNiや、光電子放出層を構成するSbやCsと化学的に反応しないことが知られているCrを被覆する。
また、保護処理層23は光電子放出層22を構成する物質と反応しない物質の不動態皮膜からなる。不動態皮膜はその結晶構造が極めて緻密であるため、例え極めて薄膜ではあっても、効果的に酸化を防止することができる。
The bonding layer 21 is made of a material that does not react with the cathode tip 20 and that does not react with the material that constitutes the photoelectron emission layer 22.
For example, when the cathode tip 20 is Ni, Ni causes a chemical reaction with Sb and Cs. Therefore, as shown in FIG. 2B, first, for example, Ni that is a substance constituting the cathode tip, a photoelectron emission layer, or the like. Cr, which is known not to chemically react with Sb or Cs constituting the slag, is coated.
The protective treatment layer 23 is made of a passive film made of a substance that does not react with the substance constituting the photoelectron emission layer 22. Since the passive film has a very dense crystal structure, it can effectively prevent oxidation even if it is a very thin film.

光電子放出層22として、CsSb、KSb、RbSb、NaKSb、(Cs)NaKSb、KCsSb、CsTe、GaAs(Cs)の群から選択されるいずれか1の化合物を挙げることができる。これらの化合物を用いることにより、量子効率を向上させることができる。
光電子放出層22を構成する物質として、Cs、Rb、K、Naのいずれかのアルカリ金属、GaのIII族金属、Sb、Te、Asのいずれかの半金属の群から選択されるいずれか1又は2以上の元素を挙げることができる。
The photoelectron emission layer 22 is any one selected from the group consisting of Cs 3 Sb, K 3 Sb, Rb 3 Sb, Na 2 KSb, (Cs) Na 2 KSb, K 2 CsSb, Cs 2 Te, and GaAs (Cs). Can be mentioned. By using these compounds, quantum efficiency can be improved.
The substance constituting the photoelectron emitting layer 22 is any one selected from the group consisting of alkali metals of Cs, Rb, K, and Na, group III metals of Ga, and semimetals of any of Sb, Te, and As. Or 2 or more elements can be mentioned.

光電子放出層22の膜厚t22が照射される光子の最長進入深さ(CsSbで可視光照射の場合には約30nm)以上の厚さであることが好ましい。この厚さ以下では一部の光子は光電子放出層22を貫通してしまい、それらの一部の光子による光電効果が生じないからである。すべての光子が停止して、光電効果を生じることにより最大の量子効率が得られる。 It is preferred maximum penetration depth of photons thickness t 22 is irradiated with light emission layer 22 (when in Cs 3 Sb of visible light irradiation is about 30 nm) is more thick. This is because some photons penetrate the photoelectron emission layer 22 below this thickness, and the photoelectric effect due to some of these photons does not occur. Maximum photon efficiency is obtained by stopping all photons and producing a photoelectric effect.

光電子放出層22を構成する物質と反応しない物質として、W又はCrの金属を挙げることができる。
不動態皮膜として、WO3、Cr、Al等を挙げることができる。例えば、Al、Fe、Ni、Crを濃硝酸や熱濃硫酸に入れると、不動態となり、これらの溶液に溶けることはない。これは、表面に不動態皮膜(極めて薄い酸化皮膜)が形成されるからである。不動態化する金属としては、Fe、Ni、Co,Ti,Nb、Ta、Al等が有名であるが、それらの合金もまた不動態化することが知られている。
Examples of the substance that does not react with the substance constituting the photoelectron emission layer 22 include W or Cr metal.
Examples of the passive film include WO 3, Cr 2 O 3 , and Al 2 O 3 . For example, when Al, Fe, Ni, Cr is added to concentrated nitric acid or hot concentrated sulfuric acid, it becomes passive and does not dissolve in these solutions. This is because a passive film (very thin oxide film) is formed on the surface. As metals to be passivated, Fe, Ni, Co, Ti, Nb, Ta, Al and the like are well known, but it is also known that their alloys are passivated.

保護処理層23の膜厚t23は格子定数の厚さ以上で、かつ高量子効率物質から放出される光電子が透過可能な厚さ以下であることが望ましい。膜厚t23が光電子の透過可能厚さよりも厚いと光電子は真空中に放出されないからである。
例えば、WO膜の場合、厚さ0.56〜1.11nmとする。
また、Cr膜の場合、厚さ0.93nmとする。
これらの厚さであれば、光電子の放出の妨げとならない。
Thickness t 23 of the protective treatment layer 23 in the above thickness of the lattice constant, and it is desirable photoelectrons emitted from a high quantum efficiency material is less capable of transmitting thick. Thick optoelectronic than permeable layer thickness of t 23 photoelectrons is because not emitted into the vacuum.
For example, in the case of a WO 3 film, the thickness is 0.56 to 1.11 nm.
In the case of a Cr 2 O 3 film, the thickness is 0.93 nm.
These thicknesses do not hinder the emission of photoelectrons.

陰極先端20として、通電可能な固体物質とする。Ni等を挙げることができる。
金属Ni製の先端を直径0.2mmに尖らせた陰極先端の先端面にCsSbを被覆して、フォトカソード型電子線源を形成することにより、電子顕微鏡用に容易に使用することができる。
The cathode tip 20 is a solid material that can be energized. Ni etc. can be mentioned.
The tip of the cathode tip with a metal Ni tip sharpened to a diameter of 0.2 mm is coated with Cs 3 Sb to form a photocathode type electron beam source, which can be easily used for an electron microscope. it can.

<フォトカソード型電子線源の作成方法>
次に、本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源の作成方法について、説明する。
図3は、本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源の作成方法の一例を示すフローチャート図である。
図3に示すように、本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源の作成方法は、接合層形成工程S1と、光電子放出層形成工程S2と、保護処理層形成工程S3と、を有して、概略構成されている。
<Method of creating a photocathode type electron beam source>
Next, a method for producing a photocathode electron beam source according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a flowchart showing an example of a method for producing a photocathode electron beam source according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 3, the photocathode-type electron beam source production method according to the embodiment of the present invention includes a bonding layer forming step S1, a photoelectron emitting layer forming step S2, and a protective treatment layer forming step S3. Thus, it is schematically configured.

(接合層形成工程S1)
接合層形成工程S1は、乾式成膜法により、陰極先端の先端面にW又はCrからなる接合層を形成する工程である。
乾式成膜法としては、蒸着法、スパッタ法を挙げることができる。
(Junction layer forming step S1)
The bonding layer forming step S1 is a step of forming a bonding layer made of W or Cr on the tip surface of the cathode tip by a dry film forming method.
Examples of the dry film forming method include a vapor deposition method and a sputtering method.

(光電子放出層形成工程S2)
光電子放出層形成工程S2は、乾式成膜法により、前記接合層の一面にCsSb、KSb、RbSb、NaKSb、(Cs)NaKSb、KCsSb、CsTe、GaAs(Cs)の群から選択されるいずれか1の化合物からなる光電子放出層を形成する工程である。
光電子放出層形成工程S2は、例えば、多層膜形成工程S21と、多層膜単層化工程S22と、からなる。
(Photoelectron emission layer forming step S2)
In the photoelectron emission layer forming step S2, Cs 3 Sb, K 3 Sb, Rb 3 Sb, Na 2 KSb, (Cs) Na 2 KSb, K 2 CsSb, Cs 2 Te are formed on one surface of the bonding layer by a dry film forming method. , A step of forming a photoelectron emission layer made of any one compound selected from the group of GaAs (Cs).
The photoelectron emission layer forming step S2 includes, for example, a multilayer film forming step S21 and a multilayer film single layer forming step S22.

((多層膜形成工程S21))
多層膜形成工程S21は、Sb、Te、Asのいずれかの半金属からなる第1構成元素層と、Cs、Rb、K、Naのいずれかのアルカリ金属、GaのIII族金属の何れかからなる第2構成元素層を交互に積層して、第1構成元素層と第2構成元素層と第1構成元素層とからなる単位層を1層以上有する多層膜を形成する工程である。
((Multilayer film forming step S21))
The multilayer film forming step S21 includes a first constituent element layer made of a semimetal of Sb, Te, or As, an alkali metal of any of Cs, Rb, K, or Na, or a group III metal of Ga. The second constituent element layer is alternately laminated to form a multilayer film having one or more unit layers composed of the first constituent element layer, the second constituent element layer, and the first constituent element layer.

((多層膜単層化工程S22))
多層膜単層化工程S22は、加熱により、前記多層膜を単層化する工程である。多層膜形成工程S21を−20℃の温度環境で実施し、多層膜単層化工程S22で、例えば、+13℃の温度環境とする。
((Multilayer single layer process S22))
The multilayer film single layer forming step S22 is a step of forming the multilayer film into a single layer by heating. The multilayer film forming step S21 is performed in a temperature environment of −20 ° C., and the temperature environment is set to, for example, + 13 ° C. in the multilayer film single layer forming step S22.

(保護処理層形成工程S3)
保護処理層形成工程S3は、前記光電子放出層の一面に前記光電子放出層を構成する物質と反応しない物質の不動態皮膜からなる保護処理層を形成する工程である。
保護処理層を形成する工程S3は、例えば、不活性材料成膜工程S31と、不動態皮膜形成工程S32と、からなる。
(Protective treatment layer forming step S3)
The protective treatment layer forming step S3 is a step of forming a protective treatment layer made of a passive film of a substance that does not react with a substance constituting the photoelectron emission layer on one surface of the photoelectron emission layer.
The process S3 for forming the protective treatment layer includes, for example, an inert material film forming process S31 and a passive film forming process S32.

((不活性材料成膜工程S31))
乾式成膜法により、前記光電子放出層の一面に前記光電子放出層を構成する物質と反応しない物質を形成する工程である。
光電子放出層22を構成する元素と反応しない物質(不活性材料)を蒸着・成膜する。
光電子放出層22を構成する元素と反応しない物質として、W又はCrを挙げることができる。
((Inert Material Film Formation Step S31))
This is a step of forming a substance that does not react with a substance constituting the photoelectron emission layer on one surface of the photoelectron emission layer by a dry film forming method.
A substance (inert material) that does not react with the elements constituting the photoelectron emission layer 22 is deposited and formed.
Examples of the substance that does not react with the elements constituting the photoelectron emission layer 22 include W or Cr.

より具体的には、例えば、W膜を厚さ0.32〜0.63nmで成膜する。0.63nmよりも厚くしても効果は期待できる。しかし、0.32nmよりも薄くすると、すなわち、格子定数以下の厚さとすると、不動態皮膜としては不完全となり、効果は減少すると予想される。
また、W膜の代わりに、Cr膜を厚さ0.43nmで成膜してもよい。
More specifically, for example, a W film is formed with a thickness of 0.32 to 0.63 nm. Even if it is thicker than 0.63 nm, the effect can be expected. However, if the thickness is less than 0.32 nm, that is, if the thickness is less than the lattice constant, the passive film is incomplete and the effect is expected to decrease.
Further, instead of the W film, a Cr film may be formed with a thickness of 0.43 nm.

((不動態皮膜形成工程S32))
真空環境を変化させることにより、前記光電子放出層を構成する物質と反応しない物質を酸化して、その酸化膜からなる不動態皮膜を形成する工程である。
真空環境の変化とは、単純に高真空から低真空に真空度を変化させることのほか、排気方法を変えて、真空中に極微量存在する水や酸素の量を変えることも含む。例えば、主たる真空排気用ポンプをクライオポンプからターボ分子ポンプ(TMP)に変えると、真空度の他、真空中に極微量存在するHOやOの量も変わる。
((Passive film forming step S32))
This is a step of oxidizing a substance that does not react with the substance constituting the photoelectron emission layer by changing the vacuum environment to form a passive film composed of the oxide film.
The change in the vacuum environment includes not only changing the degree of vacuum from a high vacuum to a low vacuum, but also changing the amount of water and oxygen present in the vacuum by changing the exhaust method. For example, when the main pump for evacuation is changed from a cryopump to a turbo molecular pump (TMP), in addition to the degree of vacuum, the amount of H 2 O and O 2 present in a very small amount in the vacuum also changes.

クライオポンプからターボ分子ポンプ(TMP)に変えることにより、前記光電子放出層を構成する物質と反応しない物質を酸化して、その酸化膜からなる不動態皮膜を形成することができる。
W膜の場合、厚さ0.56〜1.11nmのWOの不動態皮膜が形成される。
また、Cr膜の場合、厚さ0.93nmのCrの不動態皮膜が形成される。
これらの不動態皮膜により、CsSbの表面を保護することができ、CsSbの酸化を抑制できるとともに、Csの蒸発を防ぐことができ、CsSbからの光電子の放出量の時間的な低下を著しく遅くできる。これにより、フォトカソード型電子線源の寿命を長くすることができる。
By changing from a cryopump to a turbo molecular pump (TMP), a substance that does not react with the substance constituting the photoelectron emission layer can be oxidized to form a passive film made of the oxide film.
In the case of the W film, a passive film of WO 3 having a thickness of 0.56 to 1.11 nm is formed.
Further, in the case of a Cr film, a passive film of Cr 2 O 3 having a thickness of 0.93 nm is formed.
These passive film, Cs 3 Sb surface can protect a, Cs 3 with the oxidation of Sb can be suppressed, it is possible to prevent evaporation of Cs, Cs 3 time of light amount of emitted electrons from Sb Slowing down significantly. Thereby, the lifetime of the photocathode type electron beam source can be extended.

真空環境を変化させるとともに、前記フォトカソード型電子線源にレーザーを連続照射してもよい。これにより、不動態皮膜を安定化できる。   While changing the vacuum environment, the photocathode electron beam source may be continuously irradiated with a laser. Thereby, a passive film can be stabilized.

図4は、本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源の別の一例を示す図である。
図4に示すように、陰極先端の先端面が平坦面ではなく、曲面とされていてもよい。曲面にしても、その形状に応じた層構造からなるフォトカソード型電子線源を形成することができ、不動態皮膜からなる保護処理層を備えた構成なので、光電子の放出を妨げない範囲に薄く、丈夫に形成された保護処理層により、CsSb等の高量子効率物質から光電効果により発生する電子線を低減させることなく、光電子を放出させることができ、光電流値を高くして、光電変換に基づく量子効率を高くすることができるとともに、CsSb等の高量子効率物質と、真空中においても極微量存在するHOやOとの化学反応を抑制でき、フォトカソード型電子線源の寿命を長くすることができる。
FIG. 4 is a diagram showing another example of the photocathode type electron beam source according to the embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 4, the tip surface of the cathode tip may be a curved surface instead of a flat surface. Even with a curved surface, a photocathode-type electron beam source having a layer structure corresponding to the shape can be formed, and since it is provided with a protective treatment layer made of a passive film, it is thin enough to prevent emission of photoelectrons. The robustly formed protective treatment layer can emit photoelectrons from a high quantum efficiency material such as Cs 3 Sb without reducing the electron beam generated by the photoelectric effect, increasing the photocurrent value, It is possible to increase the quantum efficiency based on photoelectric conversion, and to suppress a chemical reaction between a high quantum efficiency material such as Cs 3 Sb and H 2 O and O 2 that exist in a very small amount even in a vacuum. The lifetime of the electron beam source can be extended.

本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源11は、陰極先端20の先端面20aに形成されたフォトカソード型電子線源であって、先端面20aに形成された接合層21と、接合層21の一面21aに形成された光電子放出層22と、光電子放出層22の一面22aに形成された保護処理層23と、を有し、接合層21が、陰極先端20と反応しない物質であって、かつ、光電子放出層22を構成する物質と反応しない物質の膜からなり、保護処理層23が光電子放出層22を構成する物質と反応しない物質の不動態皮膜からなる構成なので、光電子の放出を妨げない範囲に薄く、丈夫に形成された保護処理層により、CsSb等の高量子効率物質で光電効果により発生する電子線を低減させることなく、光電子を放出させることができ、光電流値を高くして、光電変換に基づく量子効率を高くすることができるとともに、CsSb等の高量子効率物質と、真空中においても極微量存在する水や酸素との化学反応を抑制でき、フォトカソード型電子線源の寿命を長くすることができる。 A photocathode type electron beam source 11 according to an embodiment of the present invention is a photocathode type electron beam source formed on a tip surface 20a of a cathode tip 20, and a bonding layer 21 formed on the tip surface 20a, The bonding layer 21 includes a photoelectron emission layer 22 formed on one surface 21 a of the layer 21 and a protective treatment layer 23 formed on one surface 22 a of the photoelectron emission layer 22, and the bonding layer 21 is a substance that does not react with the cathode tip 20. In addition, since the protective layer 23 is composed of a passive film of a substance that does not react with the substance constituting the photoelectron emission layer 22, the photoelectron emission is performed. thin it does not inhibit a durably by formed protective treatment layer without reducing the electron beam generated by the photoelectric effect with high quantum efficiency materials such as Cs 3 Sb, this to emit photoelectrons Can be, by increasing the photocurrent value, chemistry it is possible to increase the quantum efficiency based on photoelectric conversion, and a high quantum efficiency materials such as Cs 3 Sb, water and oxygen are also trace amounts present in the vacuum The reaction can be suppressed, and the life of the photocathode type electron beam source can be extended.

本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源11は、光電子放出層22がCsSb、KSb、RbSb、NaKSb、(Cs)NaKSb、KCsSb、CsTe、GaAs(Cs)の群から選択されるいずれか1の化合物からなり、前記光電子放出層を構成する元素がCs、Rb、K、Naのいずれかのアルカリ金属、GaのIII族金属、Sb、Te、Asのいずれかの半金属の群から選択されるいずれか1又は2以上の元素である構成なので、量子効率が高く、光電流値を大きくできる。 In the photocathode electron beam source 11 according to the embodiment of the present invention, the photoelectron emission layer 22 has Cs 3 Sb, K 3 Sb, Rb 3 Sb, Na 2 KSb, (Cs) Na 2 KSb, K 2 CsSb, Cs 2. It is composed of any one compound selected from the group of Te and GaAs (Cs), and the elements constituting the photoelectron emitting layer are any one of alkali metals of Cs, Rb, K and Na, Group III metal of Ga, Sb , Te and As, any one or two or more elements selected from the group of semimetals can be used, so that the quantum efficiency is high and the photocurrent value can be increased.

本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源11は、光電子放出層22の膜厚(47nm)は、照射される光子の最長進入深さ(CsSbで可視光照射の場合には約30nm)以上の厚さである構成なので、量子効率が高く、光電流値を大きくできる。 In the photocathode type electron beam source 11 according to the embodiment of the present invention, the photoelectron emission layer 22 has a film thickness (47 nm) of about the longest penetration depth of irradiated photons (Cs 3 Sb in the case of visible light irradiation). Since the thickness is 30 nm or more, the quantum efficiency is high and the photocurrent value can be increased.

本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源11は、光電子放出層22を構成する物質と反応しない物質がW又はCrである構成なので、CsSb等の高量子効率物質の構成原子をNi等と反応させることなく、光電子放出層を形成でき、量子効率が高く、光電流値を大きくできる。また、丈夫な保護処理層を形成できる。 The photocathode type electron beam source 11 according to the embodiment of the present invention has a configuration in which the material that does not react with the material constituting the photoelectron emission layer 22 is W or Cr. Therefore, the constituent atoms of the high quantum efficiency material such as Cs 3 Sb are used. A photoelectron emission layer can be formed without reacting with Ni or the like, the quantum efficiency is high, and the photocurrent value can be increased. In addition, a strong protective treatment layer can be formed.

本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源11は、陰極先端20と反応しない物質であって、かつ、光電子放出層22を構成する物質と反応しない物質がW又はCrである構成なので、陰極先端と光電子放出層を反応させることなく、光電子放出層を形成でき、量子効率が高く、光電流値を大きくできる。   Since the photocathode electron beam source 11 according to the embodiment of the present invention is a substance that does not react with the cathode tip 20 and does not react with the substance that constitutes the photoelectron emission layer 22, the structure is W or Cr. The photoelectron emission layer can be formed without causing the cathode tip and the photoelectron emission layer to react with each other, the quantum efficiency is high, and the photocurrent value can be increased.

本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源11は、前記不動態皮膜がWO又はCrの金属酸化物からなる構成なので、量子効率を高く、光電流値を大きくしたまま、寿命を長くできる。 In the photocathode type electron beam source 11 according to the embodiment of the present invention, the passive film is composed of a metal oxide of WO 3 or Cr 2 O 3 , so that the quantum efficiency is high and the photocurrent value is kept large. Long life can be achieved.

本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源11の作成方法は、乾式成膜法により、陰極先端20の先端面20aにW又はCrからなる接合層21を形成する工程と、乾式成膜法により、接合層21の一面21aにCsSb、KSb、RbSb、NaKSb、(Cs)NaKSb、KCsSb、CsTe、GaAs(Cs)の群から選択されるいずれか1の化合物からなる光電子放出層22を形成する工程と、光電子放出層22の一面22aに光電子放出層22を構成する物質と反応しない物質の不動態皮膜からなる保護処理層23を形成する工程と、を有する構成なので、量子効率が高く、光電流値を大きくでき、寿命が長いフォトカソード型電子線源を容易に作成することができる。 The method for producing the photocathode electron beam source 11 according to the embodiment of the present invention includes a step of forming a bonding layer 21 made of W or Cr on the tip surface 20a of the cathode tip 20 by a dry film forming method, and a dry film forming method. The surface 21a of the bonding layer 21 is selected from the group of Cs 3 Sb, K 3 Sb, Rb 3 Sb, Na 2 KSb, (Cs) Na 2 KSb, K 2 CsSb, Cs 2 Te, and GaAs (Cs). Forming a photoelectron emission layer 22 made of any one of the compounds, and forming a protective treatment layer 23 made of a passive film of a substance that does not react with the substance constituting the photoelectron emission layer 22 on one surface 22a of the photoelectron emission layer 22 Therefore, a photocathode type electron beam source with high quantum efficiency, high photocurrent value, and long life can be easily produced.

本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源11の作成方法は、光電子放出層22を形成する工程が、Sb、Te、Asのいずれかの半金属からなる第1構成元素層と、Cs、Rb、K、Naのいずれかのアルカリ金属、GaのIII族金属の何れかからなる第2構成元素層を交互に積層して、第1構成元素層と第2構成元素層と第1構成元素層とからなる単位層を1層以上有する多層膜を形成する工程と、加熱により、前記多層膜を単層化する工程と、からなる構成なので、所望の光電子放出層を容易に形成でき、量子効率が高く、光電流値を大きいフォトカソード型電子線源を容易に作成することができる。   In the method for producing the photocathode-type electron beam source 11 according to the embodiment of the present invention, the step of forming the photoelectron emission layer 22 includes a first constituent element layer made of a semimetal of Sb, Te, or As, and Cs. , Rb, K, and Na, and second constituent element layers made of any one of Ga group III metals are alternately stacked to form a first constituent element layer, a second constituent element layer, and a first constituent element. Since it is composed of a step of forming a multilayer film having one or more unit layers composed of elemental layers and a step of forming the multilayer film into a single layer by heating, a desired photoelectron emission layer can be easily formed, A photocathode-type electron beam source having high quantum efficiency and a large photocurrent value can be easily produced.

本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源11の作成方法は、保護処理層23を形成する工程が、乾式成膜法により、光電子放出層22の一面22aに光電子放出層22を構成する元素と反応しない物質を形成する工程と、真空環境を変化させることにより、光電子放出層22を構成する物質と反応しない物質を酸化して、その酸化膜からなる不動態皮膜を形成する工程と、からなる構成なので、量子効率が高く、光電流値を大きくでき、寿命が長いフォトカソード型電子線源を容易に作成することができる。   In the method for producing the photocathode type electron beam source 11 according to the embodiment of the present invention, the step of forming the protective treatment layer 23 comprises forming the photoelectron emission layer 22 on the one surface 22a of the photoelectron emission layer 22 by a dry film forming method. A step of forming a substance that does not react with the element, a step of oxidizing the substance that does not react with the substance constituting the photoelectron emission layer 22 by changing the vacuum environment, and forming a passive film made of the oxide film; Therefore, a photocathode type electron beam source with high quantum efficiency, a large photocurrent value, and a long lifetime can be easily produced.

本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源11の作成方法は、真空環境を変化させるとともに、前記フォトカソード型電子線源にレーザーを連続照射する構成なので、量子効率が高く、光電流値を大きくでき、寿命が長いフォトカソード型電子線源を容易に作成することができる。   The method for producing the photocathode type electron beam source 11 according to the embodiment of the present invention is configured to change the vacuum environment and continuously irradiate the photocathode type electron beam source with a laser. The photocathode type electron beam source having a long lifetime can be easily produced.

本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源システム51は、フォトカソード型電子線源11と、フォトカソード型電子線源11に光照射可能な光源33と、フォトカソード型電子線源11から放出された光電子を引き寄せ可能な光電子捕捉部35と、を有する構成なので、光源からの光をフォトカソード型電子線源に照射して、光電子を効率よく放出させて、光電流値の高い電子線を発生させることができるとともに、この電子線を光電子補足部に収率高く引き寄せることができる。また、保護処理層が形成されていることにより、CsSb等の高量子効率物質と、真空中においても極微量存在するHOやOとの化学反応を抑制でき、フォトカソード型電子線源の寿命を長くすることができる。以上により、より高機能な次世代型の透過型電子顕微鏡(TEM)用の電子線源として利用できる。 A photocathode type electron beam source system 51 according to an embodiment of the present invention includes a photocathode type electron beam source 11, a light source 33 capable of irradiating the photocathode type electron beam source 11, and the photocathode type electron beam source 11. Since the photoelectron capturing section 35 is capable of attracting the emitted photoelectrons, the photocathode-type electron beam source is irradiated with light from the light source to efficiently emit photoelectrons, and an electron beam having a high photocurrent value. And the electron beam can be attracted to the photoelectron capture portion with high yield. In addition, since the protective treatment layer is formed, it is possible to suppress a chemical reaction between a high quantum efficiency material such as Cs 3 Sb and H 2 O or O 2 that exists in a trace amount even in a vacuum, and photocathode-type electrons The life of the radiation source can be extended. As described above, it can be used as an electron beam source for a more advanced next-generation transmission electron microscope (TEM).

本発明の実施形態であるフォトカソード型電子線源、その作成方法及びフォトカソード型電子線源システムは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で、種々変更して実施することができる。本実施形態の具体例を以下の実施例で示す。しかし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   The photocathode type electron beam source, the method for producing the photocathode type electron beam source, and the photocathode type electron beam source system according to the embodiment of the present invention are not limited to the above embodiment, and various types are possible within the scope of the technical idea of the present invention. It can be changed and implemented. Specific examples of this embodiment are shown in the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(試験例1−1)
<フォトカソード型電子線源の作成及び光電子放出特性測定>
図5は、フォトカソード型電子線源の作成・評価装置の模式図である。
当該装置は「上部真空室」、「中間真空室」、「下部真空室」と、3つに分けられている。
上部真空室は、排気速度の極めて速い「クライオポンプ」で真空排気されているため、高真空となっている。下部真空室と中間真空室は、いずれも「ターボ分子ポンプ」で真空排気されており、真空度は中程度である。上部真空室と中間真空室は狭い通路(「狭管」)で真空的にある程度隔離されており、中間真空室と下部真空室との間には遠隔操作が可能な「開閉バルブ」が設けられている。
(Test Example 1-1)
<Preparation of photocathode electron beam source and measurement of photoemission characteristics>
FIG. 5 is a schematic diagram of a photocathode-type electron beam source creation / evaluation apparatus.
The apparatus is divided into “upper vacuum chamber”, “intermediate vacuum chamber”, and “lower vacuum chamber”.
Since the upper vacuum chamber is evacuated by a “cryo pump” having an extremely high evacuation speed, it is in a high vacuum. Both the lower vacuum chamber and the intermediate vacuum chamber are evacuated by a “turbo molecular pump”, and the degree of vacuum is medium. The upper vacuum chamber and the intermediate vacuum chamber are separated to some extent by a narrow passage (“narrow tube”), and an “open / close valve” that can be operated remotely is provided between the intermediate vacuum chamber and the lower vacuum chamber. ing.

下部真空室には蒸着ボートが配置されているが、蒸着ボートの加熱中の真空度は著しく低下する。Sb、Cs等の「陰極先端」への蒸着中には、開閉バルブを開けるが、上室を排気速度の極めて速いクライオポンプで真空排気していることと、狭管と中間室の存在による真空の差動排気効果とにより、下部真空室の真空度に比べて、1000倍以上の高い真空度に保持できる。下部真空室には5個の蒸着ボートが可動に取り付けられており、それぞれCr、Sb、Cs、W等を含む粉末材料が封入してあり、「電子ビーム加熱機器」により加熱される。   Although a vapor deposition boat is disposed in the lower vacuum chamber, the degree of vacuum during heating of the vapor deposition boat is significantly reduced. During deposition on the “cathode tip” of Sb, Cs, etc., the open / close valve is opened, but the upper chamber is evacuated by a cryopump with an extremely high exhaust speed, and the vacuum due to the presence of narrow tubes and intermediate chambers. Due to the differential evacuation effect, the degree of vacuum can be maintained at 1000 times higher than the degree of vacuum in the lower vacuum chamber. Five vapor deposition boats are movably attached to the lower vacuum chamber, and powder materials containing Cr, Sb, Cs, W, and the like are sealed therein and heated by an “electron beam heating device”.

中間真空室には「水晶振動子」が納めてあり、蒸着膜の厚さ測定に用いられ、その厚さから、陰極先端での蒸着膜の厚さが計算できる。   A “crystal oscillator” is housed in the intermediate vacuum chamber, and is used to measure the thickness of the deposited film. From the thickness, the thickness of the deposited film at the cathode tip can be calculated.

上部真空室には、先端部が直径0.2mmに尖らせたNi製の陰極先端を取り付けた「陰極ユニット」を取り外し可能なように設置してある。先端部を0.2mmに尖らせたのは、空間電子効果による放出電流の減少を避けるためである。陰極先端は「ペルチェ冷却機器」を用いて、−20℃程度にまで冷却でき、「セラミック加熱機器」を用いて200℃程度にまでは加熱できるようになっている。   In the upper vacuum chamber, a “cathode unit” having a Ni cathode tip with a tip sharpened to a diameter of 0.2 mm is detachably installed. The reason why the tip is sharpened to 0.2 mm is to avoid a decrease in emission current due to the space electron effect. The cathode tip can be cooled to about −20 ° C. using a “Peltier cooling device”, and can be heated to about 200 ° C. using a “ceramic heating device”.

陰極先端の真下には、中心に微小孔を有する「絞り」が「3次元操作具」によって3次元的に可動なように位置しており、陰極先端の中心の微小領域(直径:1〜70ミクロン)に限定的にSb、Cs、Cr等の「蒸発物」を蒸着できる。これは、「1次元操作具」により、「望遠鏡」を用いて、陰極先端の先端面及び絞りの微小孔を観察し、3次元操作具を用いて絞りの微小孔の中心と陰極先端の直径0.2mmの中心の軸合わせを行うことで可能となる。
陰極先端から光電効果により真空中に飛び出した「光電子」は「2次元操作具」で2次元的に位置制御可能な「陽極板」で加速されて、1次元操作具により1次元的に位置制御可能な「ファラデーカップ」に飛び込み、電流として検出される。
A “diaphragm” having a microhole at the center is positioned just below the cathode tip so as to be three-dimensionally movable by a “three-dimensional operation tool”, and a minute region (diameter: 1 to 70) at the center of the cathode tip. “Evaporated matter” such as Sb, Cs, Cr, etc. can be deposited in a limited manner. This is because the “telescope” is used to observe the tip surface of the cathode tip and the microhole of the diaphragm using the “one-dimensional operation tool”, and the diameter of the center of the microhole of the diaphragm and the diameter of the cathode tip using the three-dimensional operation tool. This is possible by aligning the center of 0.2 mm.
The “photoelectrons” that have jumped out of the cathode tip into the vacuum due to the photoelectric effect are accelerated by the “anode plate” that can be two-dimensionally controlled by the “two-dimensional operation tool” and controlled one-dimensionally by the one-dimensional operation tool. It jumps into a possible "Faraday cup" and is detected as a current.

光ファイバーから発した「レーザー」は上部真空室の窓から導入され、大気側のレンズとファラデーカップ内に収納された45°ロッドミラーにより反射されて、陰極先端の先端面に照射される。45°ロッドミラーの中心には1.5mmの孔が開けられており、ファラデーカップの底面には2mmの孔が開けられているため、図5のファラデーカップの配置において、量子効率を向上させるためのCsの追加蒸着をしながら、光電子の放出量を測定することができる。   The “laser” emitted from the optical fiber is introduced from the window of the upper vacuum chamber, reflected by the atmospheric lens and the 45 ° rod mirror housed in the Faraday cup, and applied to the tip surface of the cathode tip. The center of the 45 ° rod mirror has a 1.5 mm hole, and the Faraday cup has a 2 mm hole in the bottom. Therefore, in order to improve quantum efficiency in the Faraday cup arrangement of FIG. The amount of photoelectrons emitted can be measured while performing additional deposition of Cs.

陰極先端に接合層であるCrを蒸着し、CsSbを形成し、格子定数程度の厚さを有するWOもしくはCrの不動態皮膜を形成した後、3次元操作具を用いて絞りを後退させてから、「操作棒」を用いて「蓋」を陰極ユニットに押しつける。
その後、「アルゴンガス」を上部真空室に1気圧程度導入し、その圧力によって蓋に取り付けてあるOリングを押しつけて、蓋とOリングとによって陰極先端が真空中にシールされるようにする。かくして、陰極先端を真空雰囲気に閉じこめたままにして、陰極ユニットを本フォトカソード型電子線源の作成・評価装置から取り出し、陰極先端が大気(水蒸気や酸素分子)に全く晒されないようにTEMに取り付ける。TEM等には、陰極先端が大気に晒されないように陰極ユニットを装着できるような構造になっていることが必要となる。
After depositing Cr as a bonding layer on the tip of the cathode to form Cs 3 Sb and forming a passive film of WO 3 or Cr 2 O 3 having a thickness of about the lattice constant, using a three-dimensional operation tool After the aperture is retracted, the “lid” is pressed against the cathode unit using the “operation bar”.
Thereafter, “argon gas” is introduced into the upper vacuum chamber at about 1 atm, and the O-ring attached to the lid is pressed by the pressure so that the cathode tip is sealed in vacuum by the lid and the O-ring. Thus, with the cathode tip kept in a vacuum atmosphere, the cathode unit is removed from the photocathode-type electron beam source creation / evaluation apparatus, and the cathode tip is exposed to the TEM so that the cathode tip is not exposed to the atmosphere (water vapor or oxygen molecules) at all. Install. A TEM or the like needs to have a structure in which a cathode unit can be mounted so that the cathode tip is not exposed to the atmosphere.

図6は、フォトカソード型電子線源の作成工程図である。
図6に示すように、フォトカソード型電子線源は、金属Ni製の先端に形成する。
まず、1×10−7Paの高真空としてから、陰極先端の先端面の汚れを完全に取り除くため、セラミック加熱機器を用いて、陰極先端を200℃に加熱して2時間保持し、ベーキングした。
その後、陰極先端の温度を室温とした。
次に、陰極先端の平坦面にCrを8nmの厚さで形成した。
次に、蒸着したCrの表面の汚れを完全に取り除くため、セラミック加熱機器を用いて、陰極先端を200℃に加熱して2時間保持し、ベーキングした。
次に、ペルチェ冷却機器を用いて、陰極先端を−15℃に冷却した。
次に、Cr膜上に、Sb膜を4nmの厚さで形成した。
次に、Sb膜上に、Cs膜を93nmの厚さで形成した。
次に、Cs膜上に、Sb膜を4nmの厚さで形成した。
以上により、図6(a)に示すSb/Cs/Sbサンドウィッチ構造体を作成した。
CsSbの形成方法としては、陰極先端を高温にしてSbとCsを頻繁に交互蒸着する方法もある。この方法に比べて、本実施例で採用した「サンドウィッチ方式」の方が操作は簡便であり、「CsSbを微小領域に形成できる構造にしたために頻繁な交互蒸着が困難」な図5に示す蒸着装置には、「本サンドウィッチ方式」は適合していた。
FIG. 6 is a production process diagram of a photocathode type electron beam source.
As shown in FIG. 6, the photocathode type electron beam source is formed at the tip end made of metallic Ni.
First, after making a high vacuum of 1 × 10 −7 Pa, in order to completely remove dirt on the tip surface of the cathode tip, the cathode tip was heated to 200 ° C. and held for 2 hours using a ceramic heating device and baked. .
Thereafter, the temperature of the cathode tip was set to room temperature.
Next, Cr was formed to a thickness of 8 nm on the flat surface of the cathode tip.
Next, in order to completely remove dirt on the surface of the deposited Cr, the cathode tip was heated to 200 ° C. and held for 2 hours using a ceramic heating device, and baked.
Next, the cathode tip was cooled to −15 ° C. using a Peltier cooling device.
Next, an Sb film having a thickness of 4 nm was formed on the Cr film.
Next, a Cs film having a thickness of 93 nm was formed on the Sb film.
Next, an Sb film having a thickness of 4 nm was formed on the Cs film.
Thus, the Sb / Cs / Sb sandwich structure shown in FIG.
As a method for forming Cs 3 Sb, there is also a method in which the cathode tip is heated at a high temperature and Sb and Cs are frequently deposited alternately. Compared to this method, the operation of the “sandwich method” employed in this example is simpler, and FIG. 5 shows that “Cs 3 Sb can be formed in a minute region, so that frequent alternating deposition is difficult”. The present sandwich method was suitable for the deposition apparatus shown.

なお、CsSbの形成において、Sb層が合計で8nmの膜厚に対して、必要最小限のCsの膜厚は60nmである。しかし、実験誤差を考慮して、実際のCs膜の計画蒸着厚さは93nmと敢えてより大きくした。余分の約33nm分に相当するCsはCsSbの形成に悪影響を与えることなく、真空中へ散逸した。 In the formation of Cs 3 Sb, the minimum necessary Cs film thickness is 60 nm, whereas the Sb layer has a total film thickness of 8 nm. However, in consideration of experimental errors, the actual deposition thickness of the actual Cs film was intentionally increased to 93 nm. Cs corresponding to the excess of about 33 nm was dissipated into the vacuum without adversely affecting the formation of Cs 3 Sb.

次に、陰極先端の温度を13℃に加熱した。
これにより、図6(b)に示すように、Sb/Cs/Sbサンドウィッチ構造体を、厚さ47nmのCsSb層とした。
これにより、高量子効率物質であるCsSb層からなる光電子放出層を形成した。
Next, the temperature of the cathode tip was heated to 13 ° C.
Thus, as shown in FIG. 6 (b), the Sb / Cs / Sb sandwich structure was Cs 3 Sb layer having a thickness of 47 nm.
This formed a photoelectron emitting layer made of Cs 3 Sb layer is a high quantum efficiency material.

Sb/Cs/Sbサンドウィッチ構造体が形成されてから63分後に陰極先端の冷却を停止したが、66分後の温度は0℃となった。
サンドウィッチ構造体形成終了時から64分後に行った405nmのレーザー照射での光電子量の検出結果から、量子効率は1.113%であることが分かった。量子効率の測定では、今回および以下のすべてにおいて、陽極に印加する電圧は1kVとした。
サンドウィッチ構造体形成から66分後の488nmレーザー照射実験から、量子効率は0.263%であり、405nmのレーザー照射に比べて、量子効率は小さいことが分かった。
The cooling of the cathode tip was stopped 63 minutes after the formation of the Sb / Cs / Sb sandwich structure, but the temperature after 66 minutes became 0 ° C.
The quantum efficiency was found to be 1.113% from the detection result of the photoelectron amount by 405 nm laser irradiation performed 64 minutes after the completion of the sandwich structure formation. In the measurement of quantum efficiency, the voltage applied to the anode was 1 kV in this and all the following.
From the 488 nm laser irradiation experiment 66 minutes after the formation of the sandwich structure, it was found that the quantum efficiency was 0.263%, which was smaller than that of the 405 nm laser irradiation.

サンドウィッチ構造体形成終了時から66分後、量子効率を高くするため、陰極先端に形成されたCsSbに追加的にCsを蒸着する実験を行った。この実験での陰極先端温度は13〜120℃の間で変化させた。
追加のCsの蒸着により、サンドウィッチ構造体形成終了時から187分後において、488nmのレーザー照射下での量子効率は0.474%の最大値を示した。これにより、Csの追加蒸着により、CsSbの量子効率が増加することが分かった。
After 66 minutes from the end of the formation of the sandwich structure, an experiment was conducted in which Cs was additionally deposited on Cs 3 Sb formed at the cathode tip in order to increase the quantum efficiency. The cathode tip temperature in this experiment was varied between 13 and 120 ° C.
Due to the deposition of additional Cs, the quantum efficiency under the laser irradiation of 488 nm showed a maximum value of 0.474% after 187 minutes from the end of the formation of the sandwich structure. Thus, the addition deposition of Cs, the quantum efficiency of Cs 3 Sb was found to increase.

Csの追加蒸着実験の終了後、陰極先端温度を13℃として、光電子の放出量の時間的な変化を調べる実験(寿命試験)を開始した。この寿命試験は、サンドウィッチ構造体形成終了時から233分後に行った。
図7に示されるように、この寿命試験開始から214.5時間後に13℃のままの温度で、W膜を0.32nm(1原子層)の厚さで形成した(図6(c))。
After the Cs additional vapor deposition experiment was completed, an experiment (life test) was started to investigate the temporal change in the amount of photoelectrons emitted at a cathode tip temperature of 13 ° C. This life test was performed 233 minutes after the completion of the sandwich structure formation.
As shown in FIG. 7, a W film was formed with a thickness of 0.32 nm (one atomic layer) at a temperature that remained at 13 ° C. 214.5 hours after the start of the life test (FIG. 6C). .

次に寿命試験の開始から312.5時間後、Wの蒸着終了時からは98時間後、陰極先端が存在する上部真空室の主たる真空排気を、クライオポンプからターボ分子ポンプ(TMP)に変換して、真空環境を変化させることにより、W膜を0.56nmの厚さのW0膜からなる保護処理層とした(図6(d))。 Next, after 312.5 hours from the start of the life test and 98 hours after the end of the deposition of W, the main vacuum exhaust in the upper vacuum chamber where the cathode tip is present is converted from a cryopump to a turbo molecular pump (TMP). Te, by varying the vacuum environment, and the protection processing layer comprising a W film from W0 3 film having a thickness of 0.56 nm (FIG. 6 (d)).

CsSb層からなる光電子放出層の形成後も、上部真空室の真空度を1×10−7Paとした状態のまま、光ファイバーからレーザーを放射し、レンズとミラーを介して、光電子放出層に照射し、光電子放出層から放出される光電子をファラデーカップで捕捉して、光電流を発生させ、その光電流値を測定した。レーザーとしては、405nmの波長のレーザー及び488nmの波長のレーザーの2種のレーザーを用いた。
また、特に記載のない限り、光電流測定時のみ10秒以内の間だけレーザーを照射することとし、実験での最短照射時間隔は1時間とした。1時間に10秒間以内の照射は、量子効率の時間変化に対しては、1時間全く照射しないのと同じ影響を有するからである。
Even after the formation of the photoelectron emission layer composed of the Cs 3 Sb layer, a laser is emitted from the optical fiber while the vacuum degree of the upper vacuum chamber is set to 1 × 10 −7 Pa, and the photoelectron emission layer is passed through the lens and the mirror. The photoelectrons emitted from the photoelectron emission layer were captured by a Faraday cup to generate a photocurrent, and the photocurrent value was measured. Two types of lasers were used: a laser with a wavelength of 405 nm and a laser with a wavelength of 488 nm.
Unless otherwise specified, the laser was irradiated only for 10 seconds or less only during photocurrent measurement, and the shortest irradiation time interval in the experiment was 1 hour. This is because irradiation within 10 seconds per hour has the same effect on the time change of quantum efficiency as if irradiation was not performed for one hour.

図7は、試験例1−1のフォトカソード型電子線源からの光電流の規格化値の常用対数の時間変化の測定結果を示すグラフである。
図7では、光電流値を時刻0時間での値で規格し、その常用対数の時間変化の測定結果を示した。時刻0時間でのCsSbの量子効率は、405nmのレーザーに対しては1.293%であり、488nmのレーザーに対しては0.212%であった。
FIG. 7 is a graph showing the measurement result of the time change of the common logarithm of the normalized value of the photocurrent from the photocathode type electron beam source of Test Example 1-1.
In FIG. 7, the photocurrent value is normalized by the value at time 0, and the measurement result of the time change of the common logarithm is shown. The quantum efficiency of Cs 3 Sb at time 0 was 1.293% for the 405 nm laser and 0.212% for the 488 nm laser.

図7に示すように、時刻0時間から時刻100時間の間は、規格化した光電子放出量の常用対数は時間とも非直線的に急激に低下したが、時刻100時間から時刻312.5時間までの間はほぼ直線的に減少していた。これは、定常状態においては、光電子の放出量は時間経過とともに、ほぼ指数関数的に減少することを示している。405nmのレーザー照射の方が、488nmのレーザー照射に比べて、規格化した光電子放出量の常用対数の低下速度は緩やかであった。   As shown in FIG. 7, between the time 0 hour and the time 100 hours, the common logarithm of the normalized photoelectron emission amount suddenly decreases nonlinearly with time, but from the time 100 hours to the time 312.5 hours. During the period, it decreased almost linearly. This indicates that in the steady state, the amount of emitted photoelectrons decreases almost exponentially with time. The rate of decrease in the common logarithm of the normalized photoelectron emission amount was slower in the 405 nm laser irradiation than in the 488 nm laser irradiation.

時刻214.5時間の時点でW膜を蒸着したが、いずれのレーザーを用いた場合でも、その後、時刻312.5時間までの範囲では、光電流値の規格値の常用対数は、時間変化はそれ以前の時刻100時間から時刻214.5時間までの期間とは同じである。このことから、1原子層のW膜の蒸着だけでは、CsSbからの光電子放出の指数関数的な低下の速度、すなわちその寿命には影響を与えていないことが分かった。
規格化した光電子放出量の常用対数が時間経過と共に低下する速度は、405nmのレーザー照射では0.00208(/h)であった。
The W film was deposited at the time of 214.5 hours. Regardless of which laser was used, the common logarithm of the standard value of the photocurrent value was changed with time in the range up to the time of 312.5 hours. The previous period from 100 hours to 214.5 hours is the same. From this, it was found that the deposition of a single atomic W film does not affect the rate of exponential decrease in photoelectron emission from Cs 3 Sb, that is, its lifetime.
The rate at which the common logarithm of the normalized photoelectron emission amount decreases with time was 0.00208 (/ h) in the case of laser irradiation at 405 nm.

上部真空室の主な真空排気ポンプをクライオポンプからターボ分子ポンプ(TMP)に変換し、真空度を1×10−7Paから1.6×10−7Paに変えた時刻312.5時間からは、規格化した光電子放出量の常用対数の低下速度は急激に速くなった。時刻312.5時間から時刻331時間の間でのその低下速度は0.0917(/h)であり、時刻100時間から時刻312.5時間までの間での低下速度に比べて、約44倍も速くなった。 From the time of 312.5 hours when the main vacuum exhaust pump of the upper vacuum chamber was changed from a cryopump to a turbo molecular pump (TMP) and the degree of vacuum was changed from 1 × 10 −7 Pa to 1.6 × 10 −7 Pa The rate of decrease in the common logarithm of the normalized photoelectron emission amount increased rapidly. The rate of decrease from 312.5 hours to 331 hours is 0.0917 (/ h), which is approximately 44 times the rate of decrease from 100 hours to 312.5 hours. Became faster.

上部真空室の主な真空排気ポンプをクライオポンプからターボ分子ポンプに変換することにより、真空度は1×10−7Paから1.6×10−7Paへと約1.6倍と悪くなったが、真空の質も変化していた。
変換前後で、酸素分子(O)の分圧の全体に占める割合は約1.45%から約1.47%とほぼ同じで、真空中のOの分圧は1.3×10−9Paから2.3×10−9Paへと約1.62倍にしか増加していない。しかし、HOの分圧の全体に占める割合は約6.45%から約25.1%へと増加しており、水蒸気の分圧としては、6.45×10−9Paから4.02×10−8Paへと約6.23倍にも増加していたことになる。
OはOに比べて物質表面により付着し易く、付着したHOから乖離したO(酸素原子)がCsSbに進入して、これを酸化させると考えられる。従って、真空中のHOの量が増加すると酸化は急激に促進されると考えられる。このため、真空中のHOの濃度の増加が上述の44倍もの急激な速度の増加の原因と考えられる。
By converting the main vacuum exhaust pump in the upper vacuum chamber from a cryopump to a turbo molecular pump, the degree of vacuum is reduced by about 1.6 times from 1 × 10 −7 Pa to 1.6 × 10 −7 Pa. However, the quality of the vacuum was also changing.
Before and after the conversion, the ratio of the partial pressure of oxygen molecules (O 2 ) to the whole is approximately the same from about 1.45% to about 1.47%, and the partial pressure of O 2 in vacuum is 1.3 × 10 − It increases only about 1.62 times from 9 Pa to 2.3 × 10 −9 Pa. However, the ratio of the partial pressure of H 2 O to the whole has increased from about 6.45% to about 25.1%, and the partial pressure of water vapor is from 6.45 × 10 −9 Pa to 4. This is an increase of about 6.23 times to 02 × 10 −8 Pa.
H 2 O is more likely to adhere to the surface of the material than O 2 , and it is considered that O (oxygen atom) separated from the attached H 2 O enters Cs 3 Sb and oxidizes it. Therefore, it is considered that the oxidation is rapidly accelerated when the amount of H 2 O in the vacuum is increased. For this reason, the increase in the concentration of H 2 O in the vacuum is considered to be the cause of the rapid increase in the speed of 44 times as described above.

図7に示されるように、時刻331時間を境に、規格化した光電子放出量の常用対数はわずかに増加に転じた。すなわち、その値は時刻331時間では−2.930であったが、時刻356時間では−2.790と微増した。
さらに、時刻356時間から時刻504時間の間での光電子放出量の常用対数の減少速度は0.000667(/h)と極めて遅くなった。これは、時刻645.5時間に、真空度をさらに低下させる処置を行うまで続いている。
As shown in FIG. 7, the common logarithm of the normalized photoelectron emission amount slightly increased after the time 331 hours. That is, the value was −2.930 at 331 hours, but slightly increased to −2.790 at 356 hours.
Furthermore, the rate of decrease of the common logarithm of the photoelectron emission amount between time 356 hours and time 504 hours was extremely slow as 0.000667 (/ h). This continues until time 655.4 hours, when a measure for further reducing the degree of vacuum is performed.

このような331時間から645.5時間の間の光電子放出量の常用対数の緩やかな変化は、時刻312.5時から時刻331時間までの間に1原子層の厚さのW膜が真空中のHOの増加により酸化され不動態皮膜WOが形成されたためである。すなわち、真空中のHOがCsSbの表面に蒸着したW膜に付着し、Wを徐々に酸化させ、時刻331時間の時点で不動態皮膜WOの形成が完了し、この形成された不動態皮膜WOがCsSbの酸化とCsSbからのCsの蒸発を防止したためである。CsSbの酸化とCsSbからのCsの蒸発はCsSbの結晶構造を劣化させ、光電子の放出量の低下を促進するわけであるが、時刻331時間から時刻645.5時間の間は、格子定数の厚さを有する不動態皮膜WOがCsSbの表面を保護して、その寿命を伸ばしたわけである。 Such a gradual change in the common logarithm of the photoelectron emission amount between 331 hours and 645.5 hours is that the W film having a thickness of one atomic layer is in a vacuum from time 312.5 to time 331 hours. This is because the passivation film WO 3 was formed by oxidation due to an increase in H 2 O. That is, H 2 O in vacuum adheres to the W film deposited on the surface of Cs 3 Sb, gradually oxidizes W, and the formation of the passive film WO 3 is completed at time 331 hours. passivating film WO 3 is due to prevent evaporation of the Cs from oxidation and Cs 3 Sb of Cs 3 Sb. Cs 3 evaporation of the Cs from oxidation and Cs 3 Sb and Sb is to degrade the crystal structure of Cs 3 Sb, but not to promote the reduction in the light amount of emitted electrons, between time 331 hours Time 645.5 hours The reason is that the passive film WO 3 having a lattice constant thickness protected the surface of Cs 3 Sb and extended its life.

図7では、陰極の温度は常に13℃を保持しているが、時刻650時間では上部真空室の真空排気の仕方を変え、真空度は1.6×10−7Paから2.8×10−7Paへと低下し、真空の質も劣化したため、不動態皮膜WOによるCsSbの保護機能が失われたため、規格化された光電子放出量の対数は再度急激に減少した。不動態皮膜WOの厚さが格子定数程度と薄すぎたために、さらなる真空度の劣化によって皮膜が破壊された可能性はある。 In FIG. 7, the temperature of the cathode is always maintained at 13 ° C., but at the time of 650 hours, the way of evacuating the upper vacuum chamber is changed, and the degree of vacuum is from 1.6 × 10 −7 Pa to 2.8 × 10 8. Since the protective function of Cs 3 Sb by the passive film WO 3 was lost because the pressure decreased to −7 Pa and the quality of the vacuum deteriorated, the logarithm of the normalized photoelectron emission amount suddenly decreased again. Since the thickness of the passive film WO 3 is too thin, about the lattice constant, there is a possibility that the film was destroyed by further deterioration of the degree of vacuum.

(試験例1−2)
寿命試験中に、保護処理層の材料として、厚さ0.63nm(2原子層)でW膜を蒸着した他は試験例1−1とほぼ同様にして、試験例1−2のフォトカソード型電子線源を作成した。寿命試験中の陰極先端の温度は、試験例1−1の場合と同様に、13℃で行った。
図8は、試験例1−2のフォトカソード型電子線源からの光電流の規格化値の常用対数の時間変化の測定結果を示すグラフである。
図8では、光電子の放出量を時刻0時間での値で規格化した値の常用対数の時間変化の測定(寿命試験)の結果を示した。
寿命試験はSb/Cs/Sbサンドウィッチ構造体形成終了時から173分後に開始されたが、時刻0での量子効率は、405nmのレーザー照射下では1.842%であり、488nmのレーザー照射下では0.910%であった。
(Test Example 1-2)
During the life test, the photocathode type of Test Example 1-2 was substantially the same as Test Example 1-1 except that a W film was deposited with a thickness of 0.63 nm (2 atomic layers) as the material for the protective treatment layer. An electron beam source was created. The temperature at the tip of the cathode during the life test was performed at 13 ° C. as in Test Example 1-1.
FIG. 8 is a graph showing the measurement result of the time change of the common logarithm of the normalized value of the photocurrent from the photocathode type electron beam source of Test Example 1-2.
FIG. 8 shows the result of measurement (life test) of the time change of the common logarithm of the value obtained by normalizing the amount of emitted photoelectrons with the value at time 0 hour.
The life test was started 173 minutes after the end of the formation of the Sb / Cs / Sb sandwich structure, but the quantum efficiency at time 0 was 1.842% under 405 nm laser irradiation, and under 488 nm laser irradiation. 0.910%.

図8に示すように、405nmのレーザーを用いた場合、時刻0時間から時刻211時間までの範囲では、規格化された光電子放出量の常用対数は時間と共にほぼ一定の速度で低下した。この間、レーザーは光電流測定時のみだけでなく、常時連続的に照射した。
時刻117時間から時刻211時間の間では、規格化された光電子放出量の常用対数は時間と共に、0.0144(/h)の速度で殆ど直線的に低下している。
As shown in FIG. 8, when a 405 nm laser was used, the common logarithm of the normalized photoelectron emission amount decreased at a substantially constant rate with time in the range from time 0 hours to time 211 hours. During this time, the laser was irradiated continuously all the time, not only during photocurrent measurement.
Between the time 117 hours and the time 211 hours, the common logarithm of the normalized photoelectron emission amount decreases almost linearly at a rate of 0.0144 (/ h) with time.

試験例1−1において、図7に示されるように、同一の真空度と温度において、405nmのレーザーを光電流の測定時のみ陰極に照射した場合の時刻100時間から時刻312時間の間では、その低下速度は0.00208(/h)とより緩やかである。   In Test Example 1-1, as shown in FIG. 7, between the time 100 hours and the time 312 hours when the cathode was irradiated with a 405 nm laser only at the time of photocurrent measurement at the same vacuum degree and temperature, The rate of decrease is more moderate at 0.00208 (/ h).

連続照射を行うことにより、光電子放出量の常用対数の低下速度は6.9倍と速くなっていた。これは、連続的にレーザーを陰極先端に照射することが、真空度を低下させることと同様の効果を有することを意味している。すなわち、レーザー照射そのものが、CsSbの酸化を促進していることを示している。これは、レーザー照射誘起酸化として一般的に知られている現象と合致するものである。 By performing continuous irradiation, the rate of decrease in the common logarithm of the photoelectron emission amount was as fast as 6.9 times. This means that continuous irradiation of the laser with the laser tip has the same effect as lowering the degree of vacuum. That is, it shows that the laser irradiation itself promotes the oxidation of Cs 3 Sb. This is consistent with a phenomenon generally known as laser irradiation induced oxidation.

図8に示されるように、時刻211時間の時点で、レーザーの連続照射を止めると、規格化された光電子放出量の常用対数の時間的変化は緩やかになった。時刻286時間の時点で、レーザーの連続照射を再開すると、光電子放出量の常用対数の減少速度は再度速くなった。
なお、図8において、グラフの上部に、「Laser:ON」又は「ON」と記した範囲は、レーザーが連続照射されていた時間範囲を示す。「On+e」と記した範囲は、レーザーを連続照射しながら同時に光電子も連続的に放出していた時間範囲を示す。「OFF」と記した範囲は、レーザーの連続照射を行っていなかった時間範囲を示す。
As shown in FIG. 8, when the continuous irradiation of the laser was stopped at the time of 211 hours, the temporal change in the common logarithm of the normalized photoelectron emission amount became moderate. When continuous laser irradiation was resumed at time 286 hours, the reduction rate of the common logarithm of the photoelectron emission amount again increased.
In FIG. 8, the range indicated as “Laser: ON” or “ON” at the top of the graph indicates the time range during which the laser was continuously irradiated. The range described as “On + e ” indicates a time range in which photoelectrons are continuously emitted while continuously irradiating a laser. The range described as “OFF” indicates a time range during which continuous laser irradiation was not performed.

レーザーの連続照射を続けながら、時刻311.5時間の時点でW膜を0.63nm(2原子層)の厚さで形成すると、短時間で光電子放出量の常用対数の値は増加したが、その値は再びWの膜形成前と同じ速度で低下を始めた。W膜の蒸着時の一時的な光電子放出量の増加の原因ははっきりしないが、おそらくCsSbの表面に付着して光電子の放出を妨害していたHOの膜がWの衝突によりはじき飛ばされたためかもしれない。 When the W film was formed with a thickness of 0.63 nm (2 atomic layers) at the time of 311.5 hours while continuing the continuous irradiation of the laser, the value of the common logarithm of the photoelectron emission amount increased in a short time. The value began to decrease again at the same rate as before the W film was formed. The cause of the temporary increase in the amount of photoelectron emission during the deposition of the W film is not clear, but the H 2 O film that probably adhered to the surface of Cs 3 Sb and hindered the emission of photoelectrons was repelled by the collision of W. Maybe because

時刻357時間の時点で、上部真空室の主な真空排気ポンプをクライオポンプからターボ分子ポンプに変換して、真空度を0.9×10−7Paから1.6×10−7Paに変えた。時刻357時間では、同時にレーザーの連続照射を停止したが、真空度が低下しているにもかかわらず、時刻357時間から時刻383時間までの間では、光電子放出量の常用対数の値の時間的変化はほとんどゼロであった。 At time 357 hours, the main evacuation pump in the upper vacuum chamber was changed from a cryopump to a turbo molecular pump, and the degree of vacuum was changed from 0.9 × 10 −7 Pa to 1.6 × 10 −7 Pa. It was. At time 357 hours, continuous laser irradiation was stopped at the same time, but the time of the common logarithm value of the photoelectron emission amount was reached between time 357 hours and time 383 hours, even though the degree of vacuum decreased. The change was almost zero.

試験例1−1においては、図7に示されるように、WOの不動態皮膜形成前での、同一の真空度、温度、レーザー照射の条件下における時刻312.5時間から時刻331時間の間でのその低下速度は0.0917(/h)と急激な低下を示した。
この試験例1−1の結果との比較から、本試験例1−2では、W膜を蒸着した時刻311.5時間から時刻357時間までの間にW膜が酸化されて、WOの不動態皮膜が形成されたことが合理的に推測できる。
In Test Example 1-1, as shown in FIG. 7, from the time of 312.5 hours to the time of 331 hours under the same vacuum degree, temperature, and laser irradiation conditions before the formation of the passive film of WO 3 The rate of decrease between them was 0.0917 (/ h), indicating a rapid decrease.
Comparison with the results of this test example 1-1, in the test example 1-2, the W film is oxidized during the period from the time 311.5 hrs with a deposit of W film to the time 357 hours, not of WO 3 It can be reasonably estimated that a dynamic film has been formed.

時刻357時間から時刻383の間では、WOの不動態皮膜がCsSbの保護膜として作用し、図8に示されるように、光電子放出量の常用対数の値の時間的変化はほぼゼロとなったことが結論された。レーザー照射誘起酸化は一般的に知られていることであるが、本試験でも時刻311.5時間から時刻357時間の間のレーザーの連続照射は2原子層のW膜の酸化を促進したものである。 Between time 357 hours and time 383, the passive film of WO 3 acts as a protective film for Cs 3 Sb, and as shown in FIG. 8, the temporal change in the value of the common logarithm of the photoelectron emission amount is almost zero. It was concluded that Laser irradiation-induced oxidation is generally known, but in this test as well, continuous laser irradiation from time 311.5 hours to time 357 hours promoted the oxidation of the W film in the diatomic layer. is there.

時刻383時間の時点で、再度、クライオポンプによる上部真空室の真空排気に戻して、真空度を1.6×10−7Paから0.9×10−7Paへと変えると同時に、405nmのレーザーの連続照射を再開した。これにより、時刻383時間からは、光電子放出量の常用対数は時間と共に、再度減少速度を速め、その減少速度は0.00781(/h)であった。この速度は、同一条件下での、WOの不動態皮膜の形成前での、時刻117時間から時刻211時間の間での低下速度0.0144(/h)に比べて、0.54倍と遅かった。これもWOの不動態皮膜の保護効果によるものである。 At the time of 383 hours, the vacuum pump is again evacuated by the cryopump and the degree of vacuum is changed from 1.6 × 10 −7 Pa to 0.9 × 10 −7 Pa. Continuous laser irradiation resumed. Thereby, from time 383 hours, the common logarithm of the photoelectron emission amount increased again with time, and the decrease rate was 0.00781 (/ h). This rate is 0.54 times the decrease rate 0.0144 (/ h) between time 117 hours and time 211 hours before the formation of the passive film of WO 3 under the same conditions. It was late. This is also due to the protective effect of the passive film of WO 3 .

405nmのレーザーの連続照射中での真空度の影響を調べるため、時刻455.5時間において、再度、上部真空室の主な真空排気ポンプをクライオポンプからターボ分子ポンプに変換し、真空度を0.9×10−7Paから1.6×10−7Paへと低下させても、規格化した光電子放出量の常用対数の低下速度には顕著な変化はなかった。これは、レーザーの連続照射による酸化の効果の方が、真空度あるいは真空の質の低下、具体的にはHOの濃度が約6.23倍になったことによる酸化の効果よりも大きいことを示している。 In order to investigate the influence of the degree of vacuum during continuous irradiation with a 405 nm laser, at 455.5 hours, the main vacuum exhaust pump in the upper vacuum chamber was changed again from a cryopump to a turbo molecular pump, and the degree of vacuum was reduced to 0. There was no significant change in the rate of decrease in the common logarithm of the normalized photoelectron emission amount even when it was reduced from 1.9 × 10 −7 Pa to 1.6 × 10 −7 Pa. This is because the effect of oxidation by continuous laser irradiation is greater than the effect of oxidation caused by a decrease in the degree of vacuum or the quality of the vacuum, specifically, the concentration of H 2 O increased by about 6.23 times. It is shown that.

時刻529時間の時点では、レーザーの連続照射はそのままにして、上部真空室の真空排気の方法を再度変え、真空度を1.6×10−7Paから3.4×10−7Paへと変えた。これにより、光電子放出量の常用対数の低下速度は0.229(/h)と著しく速くなった。これは、それ以前の減少速度0.00781(/h)の約29倍であり、真空度の低下によりWOの不動態皮膜の保護効果が消失したものと推測される。 At the time of 529 hours, the laser was continuously irradiated and the method of evacuation of the upper vacuum chamber was changed again, and the degree of vacuum was changed from 1.6 × 10 −7 Pa to 3.4 × 10 −7 Pa. changed. As a result, the reduction rate of the common logarithm of the photoelectron emission amount was remarkably increased to 0.229 (/ h). This is about 29 times the previous decrease rate of 0.00781 (/ h), and it is estimated that the protective effect of the passive film of WO 3 has disappeared due to the decrease in the degree of vacuum.

(試験例1−3)
サンドイッチ構造からCsSbを陰極先端に形成し、Csの追加蒸着の調査実験の後の寿命試験中に、保護処理層として、厚さ0.43nm(1.5原子層)でCr膜を蒸着した他は試験例1−1や試験例1−2とほぼ同様にして、試験例1−3のフォトカソード型電子線源を作成した。
(Test Example 1-3)
Cs 3 Sb is formed on the cathode tip from the sandwich structure, and a Cr film is deposited as a protective treatment layer with a thickness of 0.43 nm (1.5 atomic layers) during the life test after the investigation experiment of additional deposition of Cs. The photocathode type electron beam source of Test Example 1-3 was produced in substantially the same manner as Test Example 1-1 and Test Example 1-2.

図9〜11は、試験例1−3のフォトカソード型電子線源からの光電流の規格化値の常用対数の時間変化の測定結果を示すグラフである。試験時間が1121時間と長期に及んだため、3つのグラフに分けた。図10は、図9からの続きの時間変化であり、図11は、図10からの続きの時間変化である。
図9〜11では、光電子放出量を時刻0時間での値で規格化した値の常用対数の時間変化の測定結果を示した。
FIGS. 9-11 is a graph which shows the measurement result of the time change of the common logarithm of the normalized value of the photocurrent from the photocathode type electron beam source of Test Example 1-3. Since the test time was as long as 1121 hours, it was divided into three graphs. FIG. 10 shows a time change from FIG. 9 and FIG. 11 shows a time change from FIG.
9 to 11 show the measurement results of the time change of the common logarithm of the value obtained by normalizing the photoelectron emission amount by the value at time 0.

寿命試験はSb/Cs/Sbサンドウィッチ構造体形成終了時から233分後に開始されたが、図9の時刻0時間での量子効率は、405nmのレーザー照射下では0.968%であり、488nmのレーザー照射下では0.342%であった。   The life test was started 233 minutes after the end of the formation of the Sb / Cs / Sb sandwich structure, but the quantum efficiency at time 0 hours in FIG. Under laser irradiation, it was 0.342%.

図9に示すように、時刻0時間から時刻356時間までは、陰極先端の温度は−20℃とし、時刻356時間からは13℃とした。また、時刻0時間から時刻281時間までの上部真空室の真空度は0.9×10−7Paであるが、時刻281時間からの真空度は1.6×10−7Paであった。図9に示す時間範囲では、レーザーの連続照射は行っていない。 As shown in FIG. 9, the temperature at the cathode tip was −20 ° C. from time 0 hour to time 356 hour, and 13 ° C. from time 356 hour. Further, the vacuum degree of the upper vacuum chamber from time 0 hour to time 281 hours was 0.9 × 10 −7 Pa, but the vacuum degree from time 281 hours was 1.6 × 10 −7 Pa. In the time range shown in FIG. 9, continuous laser irradiation is not performed.

時刻142時間の時点で厚さ0.43nm(1.5原子層)のCr膜をCsSbの表面に蒸着したが、その前後で、規格化した光電子放出量の常用対数の低下速度はやや増加していた。 At the time of 142 hours, a Cr film having a thickness of 0.43 nm (1.5 atomic layer) was deposited on the surface of Cs 3 Sb. Before and after that, the rate of decrease in the common logarithm of the normalized photoelectron emission amount was somewhat It was increasing.

時刻142時間から時刻281時間の間でのその低下速度は0.00516(/h)であり、図7に示される試験例1−1での、405nmレーザー照射中、時刻100時間から時刻312時間の間(温度13℃、真空度1×10―7Pa)低下速度0.00208(/h)に比べて約2.5倍である。温度以外は、同一条件であるので、陰極温度を−20℃と低下させたことが、約2.5倍もの低下速度の原因である。温度が13℃であるよりも温度が−20℃である方が、真空中のHOがCsSbの表面に付着しやすく、酸化がより促進されることが低下速度増加の原因であると推測できる。 The rate of decrease between the time 142 hours and the time 281 hours is 0.00516 (/ h), and during the 405 nm laser irradiation in Test Example 1-1 shown in FIG. (Temperature 13 ° C., degree of vacuum 1 × 10 −7 Pa), the rate of decrease is about 2.5 times the rate of 0.00208 (/ h). Since the conditions are the same except for the temperature, reducing the cathode temperature to −20 ° C. is the cause of the reduction rate of about 2.5 times. When the temperature is −20 ° C. than when the temperature is 13 ° C., H 2 O in the vacuum is more likely to adhere to the surface of Cs 3 Sb, and the oxidation is further promoted, which is the cause of the increase in the decrease rate. Can be guessed.

時刻281.5時間の時点で、これまで述べたと同じ方法により、上部真空室の真空度を0.9×10−7Paから1.6×10−7Paに変えたが、その直後には規格化した光電子放出量の常用対数の低下速度は極めて急激に速くなった。
その速度は、時刻282時間から286時間の間では、同じ405nmレーザー照射下では、0.281(/h)と約54.5倍となった。試験例1−1で、真空度を1.6×10−7Paと低下させた時刻312.5時間以降の場合(温度13℃)の405nmレーザー照射下での低下速度0.0917(/h)よりも、約3.1倍であるが、−20℃と低温であるために、真空度の低下の影響がより顕著になったためであると推測される。
しかし、図9に示されるように、時間の経過と共に、この低下速度は徐々に、かつ、階段状的に、遅くなっていった。
At the time of 281.5 hours, the degree of vacuum in the upper vacuum chamber was changed from 0.9 × 10 −7 Pa to 1.6 × 10 −7 Pa by the same method as described above. The rate of decrease of the common logarithm of the normalized photoelectron emission amount became extremely rapid.
The speed was 0.281 (/ h), approximately 54.5 times under the same 405 nm laser irradiation from 282 hours to 286 hours. In Test Example 1-1, when the vacuum degree was reduced to 1.6 × 10 −7 Pa after 312.5 hours (temperature 13 ° C.), the rate of decrease 0.0917 (/ h) under 405 nm laser irradiation It is estimated that this is because the influence of a decrease in the degree of vacuum becomes more remarkable because of the low temperature of -20 ° C.
However, as shown in FIG. 9, the rate of decrease gradually and gradually decreased with time.

時刻286時間付近では、低下速度は0.281(/h)から0.0375(/h)へと緩やかとなり、さらに時刻292時間付近では、0.0375(/h)から0.00759(/h)へと遅くなった。
さらに、時間の経過と共に、この規格化した光電子放出量の常用対数の低下速度は階段状に低下を続け、時刻339時間から時刻356時間の間では、その速度は殆どゼロとなった。これは、真空度を1.6×10−7Paへの低下させたことにより、真空中のHOの濃度が約6.23倍と増加し、CsSbの表面に形成されていた厚さ0.43nm(1.5原子層)のCrの膜が酸化され、不動態皮膜Crとなり、CsSbを保護したためであると、合理的に推測できる。電子放出量の常用対数の低下速度が階段状に低下していったのは、不動態皮膜Crが時間経過と共に段階的に強化されたことを意味していた。
In the vicinity of time 286 hours, the rate of decrease is moderate from 0.281 (/ h) to 0.0375 (/ h), and in the vicinity of time 292 hours, 0.0375 (/ h) to 0.00759 (/ h). )
Furthermore, with the passage of time, the rate of decrease of the normalized logarithm of the normalized photoelectron emission amount continued to decrease stepwise, and the rate became almost zero between time 339 hours and time 356 hours. This was because the vacuum degree was reduced to 1.6 × 10 −7 Pa, so that the concentration of H 2 O in the vacuum increased to about 6.23 times and was formed on the surface of Cs 3 Sb. It can be reasonably estimated that this is because the Cr film having a thickness of 0.43 nm (1.5 atomic layer) was oxidized to become a passive film Cr 2 O 3 and protected Cs 3 Sb. The rate of decrease in the common logarithm of the amount of electron emission decreased stepwise means that the passive film Cr 2 O 3 was strengthened stepwise over time.

時刻356時間の時点で、陰極先端の温度を−20℃から13℃に昇温すると、図9に示されるように、405nmのレーザー照射下では規格化した光電子放出量の常用対数は−4.222から−3.699へと急激に増加した。
この急激な上昇は理解できないが、温度の上昇そのものが光電子の放出量を増加させたか、不動態皮膜Crに付着していたHOの膜厚が減少したためにHOの膜厚による光電子の真空中への逃走防止効果が軽減されたかのいずれかと推測される。
When the temperature of the cathode tip is increased from −20 ° C. to 13 ° C. at time 356 hours, as shown in FIG. 9, the common logarithm of the photoelectron emission amount normalized under the laser irradiation of 405 nm is −4. It increased rapidly from 222 to -3.699.
This sharp rise may not understand, or elevated itself temperature increased emission of photoelectrons, H 2 O of the film to the film thickness of the H 2 O which has been deposited is reduced to passive film Cr 2 O 3 It is presumed that the effect of preventing the escape of photoelectrons into the vacuum due to the thickness was reduced.

不動態皮膜CrがCsSbを保護する効果が、温度と共にどのように変化するかを、真空度を1×10−7Paのままにして調べた。レーザーの連続照射は光電子放出量の低下を加速させるが、この加速試験効果を利用することとした。すなわち、時刻476時間からは、405nmのレーザーの連続照射を断続的に行い、陰極先端の温度を13℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃と変えて、レーザーの連続照射下での規格化した光電子放出量の常用対数の低下速度を調べた。 It was examined how the effect of the passivation film Cr 2 O 3 protecting Cs 3 Sb changed with the temperature while keeping the degree of vacuum at 1 × 10 −7 Pa. Although continuous laser irradiation accelerates the decrease in photoelectron emission, this accelerated test effect was used. That is, from time 476 hours, continuous irradiation with a 405 nm laser is performed intermittently, and the temperature at the cathode tip is 13 ° C, 20 ° C, 30 ° C, 40 ° C, 50 ° C, 60 ° C, 70 ° C, 80 ° C, 90 ° C. The rate of decrease in the common logarithm of the normalized photoelectron emission amount under continuous laser irradiation was investigated by changing to 100 ° C., 100 ° C., 110 ° C., 120 ° C., 130 ° C. and 140 ° C.

図10と図11はその結果を示す。レーザーの連続照射下での光電子放出量の常用対数の低下速度は、照射するレーザーの強度の影響を受けると推測されることから、80℃と130℃の温度ではそれを調べた。
また、レーザーの連続照射と非連続照射での光電子放出量の常用対数の低下速度の違いを40℃で調べたが、それらの結果の詳細は省略する。
しかし、レーザーの連続照射下でのレーザー強度が光電子放出量の常用対数の低下速度に及ぼす効果についての結果は、不動態皮膜CrがCsSbを保護する効果の温度の効果の評価に反映させた。
図10と図11において、グラフの最上段には真空度の時間変化を数値と矢印とで示した。その下の段には、陰極先端の温度変化を数値と矢印とで示した。さらに最下段には、レーザーの連続照射を行った時刻の範囲を、陰極先端でのレーザーの強度の数値を伴ったマークによって示した。
10 and 11 show the results. Since it is presumed that the reduction rate of the common logarithm of the photoelectron emission amount under continuous laser irradiation is affected by the intensity of the laser to be irradiated, it was examined at temperatures of 80 ° C. and 130 ° C.
Further, the difference in the reduction rate of the common logarithm of the photoelectron emission amount between continuous irradiation and non-continuous irradiation of the laser was examined at 40 ° C., but details of those results are omitted.
However, the effect of the laser intensity under the continuous irradiation of the laser on the rate of decrease of the common logarithm of the photoelectron emission amount is based on the evaluation of the temperature effect of the effect that the passive film Cr 2 O 3 protects Cs 3 Sb. It was reflected in.
10 and FIG. 11, the time change of the degree of vacuum is indicated by numerical values and arrows at the top of the graph. In the lower row, the temperature change at the cathode tip is indicated by a numerical value and an arrow. Further, at the bottom, the range of the time of continuous laser irradiation is indicated by a mark with a numerical value of the laser intensity at the cathode tip.

図10に示す結果から、レーザーの連続照射下での規格化した光電子放出量の常用対数の低下速度は、陰極温度が13℃では最も速く、陰極の温度が20℃から30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃と昇温するほどに、遅くなることが分かった。
また、図11に示す結果から、同じレーザー照射強度下での比較から、陰極の温度が90℃から、100℃、110℃、120℃、130℃と昇温するほどに、規格化した光電子放出量の常用対数の低下速度は速くなっていた。
しかし、温度が140℃でのその低下速度は、温度130℃での低下速度よりは遅くなっていた。これは、温度130℃でレーザーの照射強度を0.10W/cmと極端に弱くしての連続レーザー照射を行ったことで不動態皮膜Crに何らかの結晶構造の変化が生じたことに起因している可能性はある。
From the results shown in FIG. 10, the reduction rate of the common logarithm of the normalized photoelectron emission amount under continuous irradiation of the laser is the fastest when the cathode temperature is 13 ° C., and the cathode temperature is 20 ° C. to 30 ° C., 40 ° C. It turned out that it becomes slow, so that it heats up with 50 degreeC, 60 degreeC, 70 degreeC, 80 degreeC, and 90 degreeC.
Further, from the results shown in FIG. 11, from the comparison under the same laser irradiation intensity, the standardized photoemission is increased as the temperature of the cathode is increased from 90 ° C. to 100 ° C., 110 ° C., 120 ° C., 130 ° C. The rate of decline of the common logarithm of the quantity was faster.
However, the rate of decrease at a temperature of 140 ° C. was slower than the rate of decrease at a temperature of 130 ° C. This is because some crystal structure change occurred in the passive film Cr 2 O 3 due to continuous laser irradiation at a temperature of 130 ° C. with an extremely weak laser irradiation intensity of 0.10 W / cm 2. There is a possibility that it is caused by.

以上の結果を総合的にまとめると、不動態皮膜CrがCsSbを保護する効果は温度が90℃で最も大きいだろうということが推測できた。
より強いレーザー光を照射するほどに、より多量の光電子が放出されるが、レーザー照射による陰極先端の温度は上昇するが、90℃という比較的高い温度で不動態皮膜Crの保護効果が最大となることは、有利に作用する。
Summarizing the above results, it was speculated that the effect of protecting the passive film Cr 2 O 3 on Cs 3 Sb would be greatest at a temperature of 90 ° C.
The more intense the laser beam is irradiated, the more photoelectrons are emitted, but the temperature at the cathode tip is increased by laser irradiation, but the protective effect of the passive film Cr 2 O 3 at a relatively high temperature of 90 ° C. It is advantageous to maximize the.

図10と図11に示される試験結果を総合的にまとめると、不動態皮膜CrがCsSbを保護する効果は陰極先端の温度が約90℃で最も大きいということが推測できた。
より強いレーザー光を照射するほどに、より多量の光電子が放出されるが、レーザー照射による陰極先端の温度は上昇するが、90℃という比較的高い温度で不動態皮膜Crの保護効果が最大となることは、有利に作用する。
実験結果を表1にまとめた。この表には、「実験中に検出された最大の量子効率」と、「その検出時刻を、2度目のSbの蒸着終了時からの経過時間(分)として示した値」と、を参考までに記載した。実施例で採用した「Sb/Cs/Sbサンドウィッチ構造体」からのCsSbの形成においても、所定の量子効率が得られたことが分かる。ちなみに、この方法によってCsSbを形成後に、陰極先端を高温に保持して、Csを最適に追加蒸着することにより、この表に示される最大量子効率よりもさらに高い量子効率を得ることは可能である。
When the test results shown in FIG. 10 and FIG. 11 are summarized, it can be inferred that the passive film Cr 2 O 3 protects Cs 3 Sb at the highest temperature at the cathode tip of about 90 ° C. .
The more intense the laser beam is irradiated, the more photoelectrons are emitted, but the temperature at the cathode tip is increased by laser irradiation, but the protective effect of the passive film Cr 2 O 3 at a relatively high temperature of 90 ° C. It is advantageous to maximize the.
The experimental results are summarized in Table 1. In this table, “the maximum quantum efficiency detected during the experiment” and “a value indicating the detection time as the elapsed time (minutes) from the end of the second deposition of Sb” are for reference. It was described in. It can be seen that a predetermined quantum efficiency was also obtained in the formation of Cs 3 Sb from the “Sb / Cs / Sb sandwich structure” employed in the examples. By the way, after forming Cs 3 Sb by this method, it is possible to obtain a quantum efficiency higher than the maximum quantum efficiency shown in this table by holding the cathode tip at a high temperature and optimally depositing Cs. It is.

(試験例1−4)
真空中においても極微量存在するHOやOの分圧の全体に占める割合が、上部真空室の主な真空排気ポンプの種類の違い(クライオポンプ(測定点P1、P2)とターボ分子ポンプ(測定点P3、P4、P5))、真空度によりどのように変化するかを調べた。測定点P7は、上部真空室の横からのターボ分子ポンプによる真空排気を停止し、中間真空室との間の狭管のみを通して、ターボ分子ポンプにより真空排気をした状態での測定。P1〜P7の測定時間は、図10と図11に各番号のマークで示す。
表2は、その分圧測定の結果を示すものである。
(Test Example 1-4)
The ratio of the partial pressure of H 2 O and O 2 , which are extremely small even in vacuum, to the total partial pressure of the main vacuum exhaust pump in the upper vacuum chamber (cryopump (measurement points P1, P2) and turbo molecule The pump (measurement points P3, P4, P5)) and how it changes depending on the degree of vacuum was examined. The measurement point P7 is a measurement in a state in which the vacuum evacuation by the turbo molecular pump from the side of the upper vacuum chamber is stopped and the vacuum evacuation is performed by the turbo molecular pump through only the narrow tube between the intermediate vacuum chamber. The measurement times of P1 to P7 are indicated by marks with respective numbers in FIGS. 10 and 11.
Table 2 shows the result of the partial pressure measurement.

表2に示すように、クライオポンプで上部真空室を主排気した場合(P1、P2)は、HO、Oともに、極少量しか存在しなかった。
一方、ターボ分子ポンプで上部真空室を主排気した場合(P3、P4、P5)は、真空度はクライオポンプで上部真空室を主排気した場合(P1、P2)に対して1.6〜1.8倍、低下した。この変化によって、Oの分圧(あるいは真空中の個数)は1.62倍にしか増加しなかったが、HOの分圧は6.35倍になった。1.6×10−8Paの真空度でのHOの分圧はOの分圧の5.7倍もあった。
As shown in Table 2, when the upper vacuum chamber was mainly evacuated with a cryopump (P1, P2), only a very small amount of both H 2 O and O 2 was present.
On the other hand, when the upper vacuum chamber is mainly evacuated with a turbo molecular pump (P3, P4, P5), the degree of vacuum is 1.6 to 1 compared with when the upper vacuum chamber is evacuated with a cryopump (P1, P2). .8 times lower. With this change, the partial pressure of O 2 (or the number in vacuum) increased only 1.62 times, but the partial pressure of H 2 O increased 6.35 times. The partial pressure of H 2 O at a vacuum degree of 1.6 × 10 −8 Pa was 5.7 times the partial pressure of O 2 .

本発明のフォトカソード型電子線源は、従来の電子線源に比べて、格段に高輝度の電子線を発生でき、また、フォトカソード型電子線としての使用寿命が従来に比べて格段に長くすることができる。このフォトカソード型電子線源から発する電子線を高輝度電子線源として透過型電子顕微鏡(TEM)、走査型電子顕微鏡(SEM)に利用すれば、それらの性能を格段に飛躍させることができ、産業の発展に寄与しうる新材料の発見等に寄与できる。また、電子線加速器用の高輝度電子線源としての利用も可能であり、放射線治療による医療産業、科学技術産業等の発展を促す。さらには、各種電子線装置産業等においての利用可能性もある。例えば、電子レンズ、アパーチャー、デフレクター等を通し、X−Y−Zステージを微細に制御しながらマスクブランクスへ照射して目的のパターンを露光するシステムに適用すれば、電子線加工装置、電子ビーム(EB)露光装置、電子線(EB)描画装置等にも応用可能性がある。   The photocathode type electron beam source of the present invention can generate an electron beam with much higher luminance than a conventional electron beam source, and the service life as a photocathode type electron beam is much longer than before. can do. If the electron beam emitted from this photocathode type electron beam source is used for a transmission electron microscope (TEM) and a scanning electron microscope (SEM) as a high-intensity electron beam source, their performance can be dramatically improved. It can contribute to the discovery of new materials that can contribute to industrial development. It can also be used as a high-intensity electron beam source for electron beam accelerators, and promotes the development of the medical industry, science and technology industry, etc. by radiation therapy. Furthermore, it may be used in various electron beam apparatus industries. For example, if it is applied to a system that exposes a target pattern by irradiating a mask blank through an electron lens, an aperture, a deflector, etc. while finely controlling an XYZ stage, an electron beam processing apparatus, an electron beam ( EB) There is a possibility of application to an exposure apparatus, an electron beam (EB) drawing apparatus, and the like.

11…フォトカソード型電子線源、19…陰極支持部、20…陰極先端、20a…先端面、21…接合層、21a…一面、22…光電子放出層、22a…一面、23…保護処理層、31…真空チェンバー、32…光ファイバー、33…光源、34…レンズ、35…ファラデーカップ(光電子捕捉部)、36…ミラー、37…電流計、38…配線、41…レーザー、42…電子線、51…フォトカソード型電子線源システム。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Photo cathode type electron beam source, 19 ... Cathode support part, 20 ... Cathode tip, 20a ... Tip surface, 21 ... Bonding layer, 21a ... One side, 22 ... Photoelectron emission layer, 22a ... One side, 23 ... Protection treatment layer, DESCRIPTION OF SYMBOLS 31 ... Vacuum chamber, 32 ... Optical fiber, 33 ... Light source, 34 ... Lens, 35 ... Faraday cup (photoelectron capture part), 36 ... Mirror, 37 ... Ammeter, 38 ... Wiring, 41 ... Laser, 42 ... Electron beam, 51 ... Photo cathode type electron beam source system.

Claims (9)

陰極先端の先端面に形成されたフォトカソード型電子線源であって、
前記先端面に形成されたW又はCrからなる接合層と、
前記接合層の一面に形成された光電子放出層と、
前記光電子放出層の一面に形成された保護処理層と、を有し、
前記保護処理層がW又はCrが酸化した不動態皮膜からなることを特徴とするフォトカソード型電子線源。
A photocathode type electron beam source formed on the tip surface of the cathode tip,
A junction layer made of W or Cr is formed on the tip surface,
A photoelectron emission layer formed on one surface of the bonding layer;
A protective treatment layer formed on one surface of the photoelectron emission layer,
The photocathode type electron beam source, wherein the protective treatment layer is made of a passive film in which W or Cr is oxidized .
前記光電子放出層がCsSb、KSb、RbSb、NaKSb、(Cs)NaKSb、KCsSb、CsTe、GaAs(Cs)の群から選択されるいずれか1の化合物からなり、
前記光電子放出層を構成する物質がCs、Rb、K、Naのいずれかのアルカリ金属、GaのIII族金属、Sb、Te、Asのいずれかの半金属の群から選択されるいずれか1又は2以上の元素であることを特徴とする請求項1に記載のフォトカソード型電子線源。
The photoelectron emitting layer is any one selected from the group consisting of Cs 3 Sb, K 3 Sb, Rb 3 Sb, Na 2 KSb, (Cs) Na 2 KSb, K 2 CsSb, Cs 2 Te, and GaAs (Cs). Consisting of compounds,
The material constituting the photoelectron emitting layer is any one selected from the group consisting of an alkali metal of any one of Cs, Rb, K, and Na, a group III metal of Ga, and a semimetal of any of Sb, Te, and As, or The photocathode type electron beam source according to claim 1, wherein the photocathode type electron beam source is two or more elements.
前記光電子放出層の膜厚が、照射される光子の最長進入深さ以上の厚さであることを特徴とする請求項2に記載のフォトカソード型電子線源。   3. The photocathode electron beam source according to claim 2, wherein the thickness of the photoelectron emission layer is equal to or greater than a longest penetration depth of the photons to be irradiated. 前記不動態皮膜がWO又はCrの金属酸化物からなることを特徴とする請求項1に記載のフォトカソード型電子線源。 2. The photocathode type electron beam source according to claim 1, wherein the passive film is made of a metal oxide of WO 3 or Cr 2 O 3 . 請求項1に記載のフォトカソード型電子線源の作成方法であって、
乾式成膜法により、陰極先端の先端面にW又はCrからなる接合層を形成する工程と、
乾式成膜法により、前記接合層の一面にCsSb、KSb、RbSb、NaKSb、(Cs)NaKSb、KCsSb、CsTe、GaAs(Cs)の群から選択されるいずれか1の化合物からなる光電子放出層を形成する工程と、
前記光電子放出層の一面にW又はCrが酸化した不動態皮膜からなる保護処理層を形成する工程と、を有することを特徴とするフォトカソード型電子線源の作成方法。
A method for producing a photocathode type electron beam source according to claim 1,
Forming a bonding layer made of W or Cr on the tip surface of the cathode tip by a dry film forming method;
From the group of Cs 3 Sb, K 3 Sb, Rb 3 Sb, Na 2 KSb, (Cs) Na 2 KSb, K 2 CsSb, Cs 2 Te, GaAs (Cs) on one surface of the bonding layer by a dry film forming method. Forming a photoelectron emitting layer comprising any one of the selected compounds;
Forming a protective treatment layer made of a passive film in which W or Cr is oxidized on one surface of the photoelectron emission layer, and a method for producing a photocathode type electron beam source.
前記光電子放出層を形成する工程が、Sb、Te、Asのいずれかの半金属からなる第1構成元素層と、Cs、Rb、K、Naのいずれかのアルカリ金属、GaのIII族金属の何れかからなる第2構成元素層を交互に積層して、第1構成元素層と第2構成元素層と第1構成元素層とからなる単位層を1層以上有する多層膜を形成する工程と、加熱により、前記多層膜を単層化する工程と、からなることを特徴とすることを特徴とする請求項5に記載のフォトカソード型電子線源の作成方法。 The step of forming the photoelectron emitting layer includes a first constituent element layer made of a semimetal of Sb, Te, or As, an alkali metal of Cs, Rb, K, or Na, or a group III metal of Ga. Forming a multilayer film having one or more unit layers each composed of a first constituent element layer, a second constituent element layer, and a first constituent element layer by alternately laminating any second constituent element layer; The method for producing a photocathode type electron beam source according to claim 5 , further comprising: a step of making the multilayer film into a single layer by heating. 前記保護処理層を形成する工程が、乾式成膜法により、前記光電子放出層の一面にW又はCrからなる膜を形成する工程と、真空環境を変化させることにより、前記W又はCrからなる膜を酸化して、その酸化膜からなる不動態皮膜を形成する工程と、からなることを特徴とする請求項5又は6に記載のフォトカソード型電子線源の作成方法。 The step of forming the protective treatment layer, the dry film forming method, forming a film made of W or Cr on a surface of the photoelectron emitting layer, by varying the vacuum environment, consisting of pre-Symbol W or Cr The method for producing a photocathode type electron beam source according to claim 5 or 6, comprising the step of oxidizing the film to form a passive film composed of the oxide film. 真空環境を変化させるとともに、前記フォトカソード型電子線源にレーザーを連続照射することを特徴とする請求項7に記載のフォトカソード型電子線源の作成方法。 The method for producing a photocathode type electron beam source according to claim 7 , wherein the photocathode type electron beam source is continuously irradiated with a laser while changing a vacuum environment. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のフォトカソード型電子線源と、
前記フォトカソード型電子線源に光照射可能な光源と、
前記フォトカソード型電子線源から放出された光電子を引き寄せ可能な光電子捕捉部と、を有することを特徴とするフォトカソード型電子線源システム。
The photocathode type electron beam source according to any one of claims 1 to 4 ,
A light source capable of irradiating light to the photocathode-type electron beam source;
A photocathode-type electron beam source system, comprising: a photoelectron capturing section capable of attracting photoelectrons emitted from the photocathode-type electron beam source.
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FR3074955A1 (en) * 2017-12-07 2019-06-14 Thales ELECTRON SOURCE WITH IMPROVED OPTICAL CONTROL

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9633867B2 (en) * 2015-01-05 2017-04-25 Lam Research Corporation Method and apparatus for anisotropic tungsten etching
US10395884B2 (en) * 2017-10-10 2019-08-27 Kla-Tencor Corporation Ruthenium encapsulated photocathode electron emitter
WO2019221119A1 (en) * 2018-05-17 2019-11-21 株式会社Photo electron Soul Incidence axis alignment method for electron gun equipped with photocathode, computer program, and electron gun equipped with photocathode
JP6578529B1 (en) * 2019-06-10 2019-09-25 株式会社Photo electron Soul Electron gun, electron beam application apparatus, and electron gun control method
CN114927395B (en) * 2022-04-24 2023-05-19 电子科技大学 Method for controlling reflectivity of NEA GaN electron source in real time

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2758529B2 (en) * 1992-04-22 1998-05-28 浜松ホトニクス株式会社 Reflective photocathode and photomultiplier tube
JPH1021821A (en) * 1996-06-28 1998-01-23 Sony Corp Field emitter
JP5071699B2 (en) * 2004-11-04 2012-11-14 独立行政法人物質・材料研究機構 Apparatus for local coating of high quantum efficiency material on cathode tip of photocathode type electron beam source

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3074955A1 (en) * 2017-12-07 2019-06-14 Thales ELECTRON SOURCE WITH IMPROVED OPTICAL CONTROL

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