JP6809809B2 - Insulated structure, charged particle gun and charged particle beam application device - Google Patents

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Description

本発明は、絶縁構造、荷電粒子銃及び荷電粒子線応用装置に関する。より特定的には、高圧電源に接続されて用いられる絶縁構造、荷電粒子銃及び荷電粒子線応用装置に関する。 The present invention relates to an insulating structure, a charged particle gun and a charged particle beam application device. More specifically, it relates to an insulating structure, a charged particle gun and a charged particle beam application device used by being connected to a high voltage power source.

荷電粒子線応用装置としては、走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:以下、「SEM」と略す。)、EPMA(Electron Probe Micro Analyser)、電子ビーム溶接機、集束イオンビーム、透過型電子顕微鏡、開放型エックス線装置及び電子線描画装置などが存在する。これらの荷電粒子線応用装置には、電子線を出射する電子銃などの荷電粒子銃が用いられる。例えば熱電子放出型の電子銃は、真空環境におかれた電子源が熱せられることで、電子線を出射する。電子源は、一般的に、真空環境と大気圧環境との間に配置された絶縁用の碍子により支持されている。電子源には、高電圧が印加される。 Examples of the charged particle beam application device include a scanning electron microscope (hereinafter abbreviated as "SEM"), an EPMA (Electron Probe Micro Analyzer), an electron beam welder, a focused ion beam, a transmission electron microscope, and an open type. There are X-ray devices and electron beam drawing devices. A charged particle gun such as an electron gun that emits an electron beam is used in these charged particle beam application devices. For example, a thermionic emission type electron gun emits an electron beam when an electron source placed in a vacuum environment is heated. The electron source is generally supported by an insulating insulator placed between the vacuum environment and the atmospheric pressure environment. A high voltage is applied to the electron source.

電子銃においては、長時間、安定して高電圧を印加できるように、高い耐電圧性能が要求される。このような耐電圧性能を満足させるためには、絶縁用の碍子の周辺の電位勾配が緩やかであることが重要である。特に、ウェーネルト電極の周辺と碍子の周辺との電位勾配が急激であると、放電が発生しやすくなる。 The electron gun is required to have high withstand voltage performance so that a high voltage can be stably applied for a long time. In order to satisfy such withstand voltage performance, it is important that the potential gradient around the insulator for insulation is gentle. In particular, if the potential gradient between the periphery of the Wenert electrode and the periphery of the insulator is steep, electric discharge is likely to occur.

このような問題に対して、下記の特許文献1には、電界放射型の電子銃において、碍子の引き出し電極取り付け部にメタライズされた溝を設け、溝部分の電位を引き出し電極と同電位として電位勾配を緩やかにすることが開示されている。 In response to such a problem, in Patent Document 1 below, in a field emission electron gun, a metallized groove is provided in the extraction electrode mounting portion of the porcelain, and the potential of the groove portion is set to the same potential as the extraction electrode. It is disclosed to make the gradient gentle.

特開2002−313269号公報JP-A-2002-313269

しかしながら、上記特許文献1に記載されている構造においては、メタライズされた溝部分と引き出し電極とが同電位になっている。電界の引き出し電極の側部と高電圧絶縁碍子の周辺部とにおいては、引き出し電極から高電圧絶縁碍子に向かう電界が存在するので、電子が高電圧絶縁碍子に向かって放出されやすい状態にある。そのため、微少な電子放出が発生し、碍子から二次電子放出が発生すると、高電圧絶縁碍子が正に帯電する。高電圧絶縁碍子が正に帯電すると、引き出し電極と高電圧絶縁碍子との間の電界が強まり、さらに電子放出が増え、ガス放出や電離が発生して、沿面放電が発生しやすくなる。 However, in the structure described in Patent Document 1, the metallized groove portion and the extraction electrode have the same potential. Since there is an electric field from the extraction electrode toward the high-voltage insulation insulator at the side portion of the electric field extraction electrode and the peripheral portion of the high-voltage insulation insulator, electrons are likely to be emitted toward the high-voltage insulation insulator. Therefore, when minute electron emission occurs and secondary electron emission occurs from the insulator, the high-voltage insulating insulator is positively charged. When the high-voltage insulating insulator is positively charged, the electric field between the extraction electrode and the high-voltage insulating insulator is strengthened, the electron emission is further increased, gas emission and ionization are generated, and creeping discharge is likely to occur.

本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであって、耐電圧性能の高い絶縁構造、荷電粒子銃及び荷電粒子線応用装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an insulating structure having high withstand voltage performance, a charged particle gun, and a charged particle beam application device.

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、高圧電源に接続されて用いられる絶縁構造は、第1の電極と、第1の電極に対して電位が高い第2の電極と、第1の電極と第2の電極とに接している固体誘電体と、第3の電極とを備え、第1の電極、第2の電極及び第3の電極は、高圧電源に接続されており、固体誘電体の表面のうち、第1の電極と第2の電極との間に位置する部位は、真空、気体、又は液体のいずれかに接する境界面であり、第3の電極は、境界面から、固体誘電体側に離れた位置に配置されており、第3の電極の電位は、第1の電極の電位よりも低くなっている。 According to an aspect of the present invention to achieve the above object, the insulating structure used in connection with the high voltage power supply includes a first electrode, a second electrode having a higher potential than the first electrode, and a first electrode. The solid dielectric material in contact with the electrode and the second electrode, and the third electrode are provided, and the first electrode, the second electrode, and the third electrode are connected to a high-voltage power source and are solid. On the surface of the dielectric, the portion located between the first electrode and the second electrode is the interface in contact with either vacuum, gas, or liquid, and the third electrode is from the interface. , It is arranged at a position away from the solid dielectric side, and the potential of the third electrode is lower than the potential of the first electrode.

この発明の他の局面に従うと、高圧電源に接続されて用いられる絶縁構造は、第1の電極と、第1の電極に対して電位が高い第2の電極と、第1の電極と第2の電極とに接している固体誘電体と、第3の電極とを備え、第1の電極、第2の電極及び第3の電極は、高圧電源に接続されており、固体誘電体の表面のうち、第1の電極と第2の電極との間に位置する部位は、真空、気体、又は液体のいずれかに接する境界面であり、第3の電極は、境界面から固体誘電体側に離れた位置に配置されており、第3の電極の電位は、第2の電極の電位よりも高くなっている。 According to another aspect of the present invention, the insulating structure used connected to the high voltage power supply includes a first electrode, a second electrode having a higher potential than the first electrode, a first electrode and a second electrode. A solid dielectric in contact with the electrode and a third electrode are provided, and the first electrode, the second electrode, and the third electrode are connected to a high-voltage power source and are on the surface of the solid dielectric. Of these, the portion located between the first electrode and the second electrode is the boundary surface in contact with any of vacuum, gas, or liquid, and the third electrode is separated from the boundary surface toward the solid dielectric side. The potential of the third electrode is higher than the potential of the second electrode.

この発明のさらに他の局面に従うと、高圧電源に接続されて用いられる絶縁構造は、第1の電極と、第1の電極に対して電位が高い第2の電極と、第1の電極と第2の電極とに接している固体誘電体と、第3の電極とを備え、固体誘電体の表面のうち、第1の電極と第2の電極との間に位置する部位は、真空、気体、又は液体のいずれかに接する境界面であり、第3の電極は、境界面から、固体誘電体側に離れた位置に配置されており、第3の電極の電位は、第1の電極の電位よりも低くなっており、第1の電極と、第2の電極と、第3の電極と、固体誘電体とのそれぞれが、同一の中心軸に対して略軸対称形状を有している。
この発明のさらに他の局面に従うと、高圧電源に接続されて用いられる絶縁構造は、第1の電極と、第1の電極に対して電位が高い第2の電極と、第1の電極と第2の電極とに接している固体誘電体と、第3の電極とを備え、固体誘電体の表面のうち、第1の電極と第2の電極との間に位置する部位は、真空、気体、又は液体のいずれかに接する境界面であり、第3の電極は、境界面から固体誘電体側に離れた位置に配置されており、第3の電極の電位は、第2の電極の電位よりも高くなっており、第1の電極と、第2の電極と、第3の電極と、固体誘電体とのそれぞれが、同一の中心軸に対して略軸対称形状を有している。
According to yet another aspect of the present invention, the insulating structure used in connection with a high voltage power source is a first electrode, a second electrode having a higher potential than the first electrode, a first electrode and a first electrode. A solid dielectric in contact with the second electrode and a third electrode are provided, and the portion of the surface of the solid dielectric located between the first electrode and the second electrode is a vacuum or gas. , Or the interface in contact with the liquid, the third electrode is arranged at a position away from the interface on the solid dielectric side, and the potential of the third electrode is the potential of the first electrode. It has become lower than a first electrode, a second electrode, a third electrode, each of the solid dielectric, has a substantially axisymmetric shape with respect to the same central axis.
According to yet another aspect of the present invention, the insulating structure used in connection with a high voltage power source is a first electrode, a second electrode having a higher potential than the first electrode, a first electrode and a first electrode. A solid dielectric in contact with the second electrode and a third electrode are provided, and the portion of the surface of the solid dielectric located between the first electrode and the second electrode is a vacuum or gas. , Or the interface in contact with the liquid, the third electrode is located at a position away from the interface on the solid dielectric side, and the potential of the third electrode is higher than the potential of the second electrode. The first electrode, the second electrode, the third electrode, and the solid dielectric each have a substantially axially symmetric shape with respect to the same central axis.

好ましくは、第1の電極又は第2の電極が接地電位である。 Preferably, the first electrode or the second electrode is the ground potential.

この発明のさらに他の局面に従うと、高圧電源に接続されて用いられる絶縁構造は、第1の電極と、第1の電極に対して電位が高い第2の電極と、第1の電極と第2の電極とに接している固体誘電体と、第3の電極とを備え、固体誘電体の表面のうち、第1の電極と第2の電極との間に位置する部位は、真空、気体、又は液体のいずれかに接する境界面であり、第3の電極は、境界面から、固体誘電体側に離れた位置に配置されており、第3の電極の電位は、第1の電極の電位よりも低くなっており、固体誘電体は、第1の電極から第2の電極までの境界面を分断するように形成された溝部を有する。
この発明のさらに他の局面に従うと、高圧電源に接続されて用いられる絶縁構造は、第1の電極と、第1の電極に対して電位が高い第2の電極と、第1の電極と第2の電極とに接している固体誘電体と、第3の電極とを備え、固体誘電体の表面のうち、第1の電極と第2の電極との間に位置する部位は、真空、気体、又は液体のいずれかに接する境界面であり、第3の電極は、境界面から固体誘電体側に離れた位置に配置されており、第3の電極の電位は、第2の電極の電位よりも高くなっており、固体誘電体は、第1の電極から第2の電極までの境界面を分断するように形成された溝部を有する。
According to yet another aspect of the present invention, the insulating structure used in connection with a high voltage power supply includes a first electrode, a second electrode having a higher potential than the first electrode, a first electrode and a first electrode. A solid dielectric in contact with the second electrode and a third electrode are provided, and the portion of the surface of the solid dielectric located between the first electrode and the second electrode is a vacuum or gas. , Or the interface in contact with the liquid, the third electrode is arranged at a position away from the interface on the solid dielectric side, and the potential of the third electrode is the potential of the first electrode. The solid dielectric has a groove formed to divide the interface from the first electrode to the second electrode.
According to yet another aspect of the present invention, the insulating structure used in connection with the high voltage power supply includes a first electrode, a second electrode having a higher potential than the first electrode, a first electrode and a first electrode. A solid dielectric in contact with the second electrode and a third electrode are provided, and the portion of the surface of the solid dielectric that is located between the first electrode and the second electrode is a vacuum or gas. , Or a boundary surface in contact with either liquid, the third electrode is arranged at a position away from the boundary surface on the solid dielectric side, and the potential of the third electrode is higher than the potential of the second electrode. The solid dielectric also has a groove formed to divide the interface from the first electrode to the second electrode.

この発明のさらに他の局面に従うと、上述に記載の絶縁構造を有する、荷電粒子を出射する荷電粒子銃は、固体誘電体は、荷電粒子源を支持する支持部を有し、第1の電極は、支持部に接するように配置されているガードリングであり、第2の電極は、固体誘電体に接し、荷電粒子源の周囲を囲むように配置されている真空チャンバ壁であり、第3の電極は、固体誘電体に対してガードリングの反対側に配置されており、リング形状を有するリング電極であり、荷電粒子銃は、それぞれ導電性を有し、固体誘電体を貫通する複数の貫通部材を有し、荷電粒子源は、複数の貫通部材のうち一対の貫通部材に接続されており、ガードリングは、複数の貫通部材のいずれかに接続されている。 According to yet another aspect of the present invention, a charged particle gun that emits charged particles having the insulating structure described above, the solid dielectric has a support that supports the charged particle source and is a first electrode. Is a guard ring arranged so as to be in contact with the support portion, and a second electrode is a vacuum chamber wall arranged so as to be in contact with the solid dielectric material and surround the circumference of the charged particle source. The electrodes of are arranged on the opposite side of the guard ring with respect to the solid dielectric and are ring electrodes having a ring shape, and the charged particle guns are each conductive and have a plurality of penetrating solid dielectrics. It has a penetrating member, the charged particle source is connected to a pair of penetrating members among the plurality of penetrating members, and the guard ring is connected to any of the plurality of penetrating members.

好ましくは、真空チャンバ壁は、接地電位に接続されている。 Preferably, the vacuum chamber wall is connected to the ground potential.

好ましくは、荷電粒子源が接続されている一対の貫通部材のうちの1つと、ガードリングとが、電気的に接続されている。 Preferably, one of the pair of penetrating members to which the charged particle source is connected and the guard ring are electrically connected.

好ましくは、ガードリングは、荷電粒子源の電位よりも高い電位に接続されている。 Preferably, the guard ring is connected to a potential higher than the potential of the charged particle source.

好ましくは、ガードリングは、荷電粒子源から荷電粒子源電子を引き出す第一陽極部に電気的に接続されている。 Preferably, the guard ring is electrically connected to a first anode portion that draws charged particle source electrons from the charged particle source.

好ましくは、荷電粒子銃は、複数の貫通部材のいずれかに接続されており、荷電粒子銃から出射される荷電粒子の量を制限する制限電極をさらに備え、制限電極に接続されている貫通部材は、第3の電極に電気的に接続されている。 Preferably, the charged particle gun is connected to one of a plurality of penetrating members, further comprising a limiting electrode that limits the amount of charged particles emitted from the charged particle gun, and a penetrating member connected to the limiting electrode. Is electrically connected to the third electrode.

好ましくは、リング電極の最外周部は、ガードリングの周縁部よりも外側に位置している。 Preferably, the outermost peripheral portion of the ring electrode is located outside the peripheral edge portion of the guard ring.

好ましくは、固体誘電体は、絶縁部材であり、支持部は、荷電粒子の出射方向に突出するように形成されている。 Preferably, the solid dielectric is an insulating member and the support is formed so as to project in the exit direction of the charged particles.

好ましくは、ガードリングは、支持部の突出端部を覆うような凹形状を有し、ガードリングの上端部は、断面に円弧状の部分を有する丸面取り形状を有する。 Preferably, the guard ring has a concave shape that covers the protruding end of the support, and the upper end of the guard ring has a round chamfer shape with an arcuate portion in cross section.

好ましくは、支持部は、荷電粒子の出射方向に対して反対の方向に開口する凹部を有し、リング電極は、凹部の内側に配置されている。 Preferably, the support has a recess that opens in a direction opposite to the exit direction of the charged particles, and the ring electrode is located inside the recess.

好ましくは、複数の貫通部材のそれぞれの電位は、2つ以上の抵抗を用いた分圧回路により与えられている。 Preferably, the potential of each of the plurality of penetrating members is given by a voltage divider circuit using two or more resistors.

この発明のさらに他の局面に従うと、荷電粒子線応用装置は、上述に記載の荷電粒子銃と、荷電粒子銃から出射された荷電粒子線を試料に集束させる対物レンズと、荷電粒子線の入射に伴い試料から放出された反射電子を検出する検出器とを備える。 According to still another aspect of the present invention, the charged particle beam application device comprises the charged particle gun described above, an objective lens that focuses the charged particle beam emitted from the charged particle gun on a sample, and an incident of the charged particle beam. It is equipped with a detector that detects the reflected electrons emitted from the sample.

本発明によれば、耐電圧性能の高い絶縁構造、荷電粒子銃及び荷電粒子線応用装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an insulating structure having high withstand voltage performance, a charged particle gun, and a charged particle beam application device.

本発明の第1の実施の形態に係るSEMの概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the SEM which concerns on 1st Embodiment of this invention. 電子銃の概略構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the electron gun. 電子銃の碍子周辺の等電位線の分布を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the distribution of the equipotential lines around the insulator of an electron gun. 第1の実施の形態の一変形例に係る電子銃の概略構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the schematic structure of the electron gun which concerns on one modification of 1st Embodiment. 第1の実施の形態のさらに別の変形例に係る電子銃の概略構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the schematic structure of the electron gun which concerns on still another modification of 1st Embodiment. 本発明の第2の実施の形態に係るSEM、透過型電子顕微鏡、及び開放型エックス線装置の電子銃の概略構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the electron gun of the SEM, the transmission electron microscope, and the open type X-ray apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 絶縁構造の第1の例について説明する図である。It is a figure explaining the 1st example of an insulation structure. 絶縁構造の第1の例について説明する側面図である。It is a side view explaining the 1st example of an insulation structure. 絶縁構造の第2の例について説明する図である。It is a figure explaining the 2nd example of an insulation structure. 絶縁構造の第3の例について説明する図である。It is a figure explaining the 3rd example of an insulation structure.

次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面は模式的なものであり、寸法や縦横の比率は現実のものとは異なることに留意すべきである。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the drawings below are schematic and the dimensions and aspect ratios may differ from the actual ones.

また、以下に示す本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想を具現化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 Further, the embodiments of the present invention shown below exemplify devices and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is the material and shape of the component parts. , Structure, arrangement, etc. are not specified as follows. The technical idea of the present invention can be modified in various ways within the technical scope described in the claims.

[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るSEMの概略構成を示す図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an SEM according to the first embodiment of the present invention.

[SEMの概略構成]
図1に示されるように、SEM(荷電粒子線応用装置の一例)100は、一次電子線(荷電粒子線)12を出射して加速する電子銃50と、加速された一次電子線12を集束するコンデンサレンズ15と、一次電子線12の不要な部分を除く対物レンズ絞り16と、一次電子線12を試料23上で二次元的に走査する二段偏向コイル17と、一次電子線12を試料23上に集束させる対物レンズ18と、試料23から放出された信号電子21(二次電子21a、反射電子21b)を検出する二次電子検出器19及び検出器20とを備えた電子線装置である。
[Outline configuration of SEM]
As shown in FIG. 1, the SEM (an example of a charged particle beam application device) 100 focuses an electron gun 50 that emits and accelerates a primary electron beam (charged particle beam) 12 and an accelerated primary electron beam 12. The condenser lens 15, the objective lens aperture 16 excluding unnecessary parts of the primary electron beam 12, the two-stage deflection coil 17 that scans the primary electron beam 12 two-dimensionally on the sample 23, and the primary electron beam 12 as a sample. An electron beam device including an objective lens 18 focused on 23, and a secondary electron detector 19 and a detector 20 for detecting signal electrons 21 (secondary electrons 21a, reflected electrons 21b) emitted from the sample 23. is there.

SEM100は、電磁レンズの制御部として、対物レンズ18の強度を可変する対物レンズ電源41と、対物レンズ電源41を制御する制御装置45とを備える。 The SEM 100 includes an objective lens power supply 41 that changes the intensity of the objective lens 18 and a control device 45 that controls the objective lens power supply 41 as a control unit for the electromagnetic lens.

制御装置45は、対物レンズ18の強度を制御できる。また、図には示していないが、各電源は制御装置45に接続されることで調整できるようになっている。 The control device 45 can control the intensity of the objective lens 18. Further, although not shown in the figure, each power source can be adjusted by being connected to the control device 45.

電子銃50は、電子源(荷電粒子源)11と、電子源11から放出される一次電子線(荷電粒子線)12を加速する加速電源14等を有している。 The electron gun 50 has an electron source (charged particle source) 11 and an acceleration power source 14 for accelerating the primary electron beam (charged particle beam) 12 emitted from the electron source 11.

電子源11としては、熱電子放出型(熱電子源型)、電界放出型(ショットキー型、又は冷陰極型)を用いることができる。第1の実施の形態では、電子源11に、熱電子放出型のLaB6などの結晶電子源、又はタングステンフィラメントが用いられている。加速電源14は、電子源11と、接地電位とされるアノード板14dとの間に、例えば加速電圧−0.5kVから−30kVを印加する。ウェーネルト電極13には、バイアス電圧により、電子源11の電位よりも負の電位が与えられる。これにより、電子源11から発生した一次電子線12の量がコントロールされる。そして、電子源11のすぐ前方(一次電子線12の出力方向;以下、下方ということがある)に、一次電子線12の一度目の最小径であるクロスオーバー径が作られる。この最小径が、電子源の大きさSoと呼ばれる。 As the electron source 11, a thermionic emission type (thermoelectron source type) and a field emission type (Schottky type or cold cathode type) can be used. In the first embodiment, a crystal electron source such as a thermoelectron emitting type LaB6 or a tungsten filament is used as the electron source 11. The acceleration power supply 14 applies, for example, an acceleration voltage of −0.5 kV to −30 kV between the electron source 11 and the anode plate 14d, which is used as the ground potential. The Wenert electrode 13 is given a potential more negative than the potential of the electron source 11 due to the bias voltage. As a result, the amount of the primary electron beam 12 generated from the electron source 11 is controlled. Then, a crossover diameter, which is the first minimum diameter of the primary electron beam 12, is formed immediately in front of the electron source 11 (the output direction of the primary electron beam 12; hereinafter, may be referred to as downward). This minimum diameter is called the size So of the electron source.

加速された一次電子線12は、コンデンサレンズ15により集束され、電子源の大きさSoは縮小される。このコンデンサレンズ15により、縮小率及び試料23に照射される電流(プローブ電流)が調整される。そして、対物レンズ絞り16により、不用な軌道の電子が取り除かれる。この対物レンズ絞り16の穴径によって、試料23に入射するビームの開き角αとプローブ電流とが調整される。 The accelerated primary electron beam 12 is focused by the condenser lens 15, and the size So of the electron source is reduced. The reduction ratio and the current (probe current) applied to the sample 23 are adjusted by the condenser lens 15. Then, the objective lens diaphragm 16 removes unnecessary orbital electrons. The opening angle α of the beam incident on the sample 23 and the probe current are adjusted by the hole diameter of the objective lens diaphragm 16.

対物レンズ絞り16を通過した一次電子線12は、二段偏向コイル17を通過する。SEM100は、二段偏向コイル17の調整によって、試料23上を二次元的に走査する。二段偏向コイル17は、電子源側の上段偏向コイル17aと、試料側の下段偏向コイル17bとを含んでいる。 The primary electron beam 12 that has passed through the objective lens diaphragm 16 passes through the two-stage deflection coil 17. The SEM100 scans the sample 23 two-dimensionally by adjusting the two-stage deflection coil 17. The two-stage deflection coil 17 includes an upper deflection coil 17a on the electron source side and a lower deflection coil 17b on the sample side.

二段偏向コイル17は、上段偏向コイル17aの強度を可変する上段偏向電源43と、下段偏向コイル17bの強度を可変する下段偏向電源44とにより駆動される。上段偏向電源43と下段偏向電源44とは、制御装置45により制御される。 The two-stage deflection coil 17 is driven by an upper-stage deflection power supply 43 that changes the strength of the upper-stage deflection coil 17a and a lower-stage deflection power supply 44 that changes the strength of the lower-stage deflection coil 17b. The upper deflection power supply 43 and the lower deflection power supply 44 are controlled by the control device 45.

二段変更コイル17を通過した一次電子線12は、対物レンズ18を通過する。対物レンズ18により、一次電子線12の焦点が、試料23上に合うように調整される。一次電子線12は、対物レンズ18の下部に設けられた孔部から出射される。 The primary electron beam 12 that has passed through the two-stage change coil 17 passes through the objective lens 18. The objective lens 18 adjusts the focus of the primary electron beam 12 so that it is on the sample 23. The primary electron beam 12 is emitted from a hole provided in the lower part of the objective lens 18.

一次電子線12は、加速電源14で加速されたエネルギーで試料23上を走査する。試料23から放出された二次電子21aは、二次電子検出器19からの引込み電界により偏向されて二次電子検出器19に捕獲される。すなわち、二次電子検出器19から発生する電界が、荷電粒子によって試料23から放出される二次電子21aを引き付けるように、二次電子検出器19は配置される。 The primary electron beam 12 scans on the sample 23 with the energy accelerated by the acceleration power supply 14. The secondary electrons 21a emitted from the sample 23 are deflected by the drawn electric field from the secondary electron detector 19 and captured by the secondary electron detector 19. That is, the secondary electron detector 19 is arranged so that the electric field generated from the secondary electron detector 19 attracts the secondary electrons 21a emitted from the sample 23 by the charged particles.

[電子銃50の構成]
図2は、電子銃50の概略構成を模式的に示す図である。
[Configuration of electron gun 50]
FIG. 2 is a diagram schematically showing a schematic configuration of the electron gun 50.

図2に示されるように、電子銃50は、大まかに、電子銃室(第1の領域の一例)10a側と、電子銃室10aの外側の大気圧(第2の領域の一例)側との両部分に分かれている。電子銃室10aは、Oリング50aを介して碍子(絶縁部材、固体誘電体の一例)51及び真空チャンバ壁(第2の電極の一例)10で囲まれており、真空環境が維持されている。電子銃室10a内には、電子源11と、ウェーネルト電極13と、アノード板14dとが配置されている。 As shown in FIG. 2, the electron gun 50 is roughly described on the side of the electron gun chamber (an example of the first region) 10a and the side of the outer atmospheric pressure (an example of the second region) of the electron gun chamber 10a. It is divided into both parts. The electron gun chamber 10a is surrounded by an insulator (an example of an insulating member and a solid dielectric) 51 and a vacuum chamber wall (an example of a second electrode) 10 via an O-ring 50a, and a vacuum environment is maintained. .. An electron source 11, a Wenert electrode 13, and an anode plate 14d are arranged in the electron gun chamber 10a.

碍子51は、大まかに、上方に窪んだ凹型形状を有している。換言すると、碍子51は、略水平の板状である上板部51aの周縁部に下方に突出する周壁部51bが設けられた椀形状を有している。碍子51の上板部51aの中央部には、周壁部51bよりも突出量が少なくなるように下方に突出した支持部51cが形成されている。碍子51の材質は、固体誘電体であり、例えばセラミックス、ガラス、樹脂、およびこれらの混合体などである。 The insulator 51 has a concave shape that is roughly recessed upward. In other words, the insulator 51 has a bowl shape in which a peripheral wall portion 51b protruding downward is provided on the peripheral edge portion of the upper plate portion 51a which is a substantially horizontal plate shape. At the center of the upper plate portion 51a of the insulator 51, a support portion 51c that protrudes downward is formed so that the amount of protrusion is smaller than that of the peripheral wall portion 51b. The material of the insulator 51 is a solid dielectric, for example, ceramics, glass, resin, and a mixture thereof.

電子源11のフィラメント11aの両端部は、2本の、フィラメント側の高圧導入接続ピン(以下、フィラメント接続ピンということがある;貫通部材(第1の貫通部材)の一例)52aに取り付けられている。フィラメント接続ピン52aは、導電性を有し、碍子51の支持部51cを、電子銃室10a側から大気圧側に貫通するように配置されている。フィラメント接続ピン52aは、碍子51により支持されている。すなわち、碍子51は、電子源11を電子銃室10a側に保持している。フィラメント11aは、フィラメント接続ピン52aを介して、大気圧側において、加速電源14に接続された高圧導入ケーブル14aに接続されている。加速電源14によりフィラメント11aに電圧が印加されて、フィラメント11aの先端部から熱電子が放出される。 Both ends of the filament 11a of the electron source 11 are attached to two high-pressure introduction connection pins on the filament side (hereinafter, may be referred to as filament connection pins; an example of a penetrating member (first penetrating member)) 52a. There is. The filament connecting pin 52a has conductivity and is arranged so as to penetrate the support portion 51c of the insulator 51 from the electron gun chamber 10a side to the atmospheric pressure side. The filament connecting pin 52a is supported by the insulator 51. That is, the insulator 51 holds the electron source 11 on the electron gun chamber 10a side. The filament 11a is connected to the high-voltage introduction cable 14a connected to the acceleration power supply 14 on the atmospheric pressure side via the filament connection pin 52a. A voltage is applied to the filament 11a by the acceleration power supply 14, and thermions are emitted from the tip of the filament 11a.

碍子51には、ウェーネルト電極(荷電粒子の量を制限する制限電極の一例)13に電気的に接続されたウェーネルト側の高圧導入接続ピン(以下、ウェーネルト接続ピンということがある;貫通部材(第2の貫通部材)の一例)52bが取り付けられている。ウェーネルト接続ピン52bは、導電性を有し、碍子51の支持部51cを、電子銃室10a側から大気圧側に貫通するように配置されている。ウェーネルト電極13は、ウェーネルト接続ピン52bを介して、大気圧側において、加速電源14に接続された高圧導入ケーブル14aに接続されている。加速電源14は、ウェーネルト電極13にバイアス電圧を印加する。ウェーネルト電極13は、電子源11に対して負の電圧にバイアスされる電極である。 In the insulator 51, a high-pressure introduction connection pin on the Wehnelt side (hereinafter, referred to as a Wehnelt connection pin) electrically connected to a Wehnelt electrode (an example of a limiting electrode that limits the amount of charged particles) 13; a penetrating member (the first). Example of 2) through member) 52b is attached. The Wenert connection pin 52b has conductivity and is arranged so as to penetrate the support portion 51c of the insulator 51 from the electron gun chamber 10a side to the atmospheric pressure side. The Wenelt electrode 13 is connected to the high-voltage introduction cable 14a connected to the acceleration power supply 14 on the atmospheric pressure side via the Wenelt connection pin 52b. The acceleration power supply 14 applies a bias voltage to the Wenert electrode 13. The Wenert electrode 13 is an electrode that is biased to a negative voltage with respect to the electron source 11.

電子銃50のうち、チャンバ壁10より上方の大気圧側の部分は、例えば、高圧導入ケーブル14aが外部に貫通するようにして、電子銃カバー58で覆われている。電子銃カバー58の内部には、シリコーンゴム59や樹脂等が充填されている。これにより、高圧となる部位から沿面放電が発生しないようになっている。 The portion of the electron gun 50 on the atmospheric pressure side above the chamber wall 10 is covered with the electron gun cover 58 so that, for example, the high-voltage introduction cable 14a penetrates to the outside. The inside of the electron gun cover 58 is filled with silicone rubber 59, resin, or the like. As a result, creeping discharge does not occur from the high-voltage portion.

第1の実施の形態において、碍子51の支持部51cの下部(電子銃室10a側の部位)であってフィラメント11aよりも上方には、ガードリング(第1の電極の一例)54が配置されている。ガードリング54は、電子源11よりも支持部51cに近い位置に配置されている。ガードリング54は、例えば、略水平の円板状である。ガードリング54は、その中央部の軸が一次電子線12が出射される部分を通るようにして配置されている。ガードリング54は、周縁部が支持部51cよりも側方に張り出すようにして配置されている。 In the first embodiment, a guard ring (an example of the first electrode) 54 is arranged below the support portion 51c of the insulator 51 (a portion on the electron gun chamber 10a side) and above the filament 11a. ing. The guard ring 54 is arranged at a position closer to the support portion 51c than the electron source 11. The guard ring 54 has, for example, a substantially horizontal disk shape. The guard ring 54 is arranged so that the axis at the center thereof passes through the portion where the primary electron beam 12 is emitted. The guard ring 54 is arranged so that the peripheral edge portion projects laterally from the support portion 51c.

ガードリング54は、例えば導線等を介して、2本のフィラメント接続ピン52aのうち一方に電気的に接続されている。 The guard ring 54 is electrically connected to one of the two filament connecting pins 52a, for example, via a conducting wire or the like.

碍子51の周壁部51bは、チャンバ壁10に接している。沿面放電の経路Rは、ガードリング54から、碍子51の真空に接している境界面を通して、接地電位であるチャンバ壁10に至る経路である。チャンバ壁10は、ガードリング54に対して高電位である。 The peripheral wall portion 51b of the insulator 51 is in contact with the chamber wall 10. The creepage discharge path R is a path from the guard ring 54 to the chamber wall 10, which is the ground potential, through the boundary surface of the insulator 51 in contact with the vacuum. The chamber wall 10 has a high potential with respect to the guard ring 54.

また、第1の実施の形態において、碍子51の上板部51aの上面(大気圧側の表面)には、リング電極(第3の電極の一例)56が配置されている。リング電極56は、導電性の材質であり、例えば予め円環状に成形された金属製の部材である。リング電極56は、碍子51の上面に、碍子51の上面から上方に環状に隆起するようにして配置されている。リング電極56の上部は、例えば断面が半円弧状になるように、丸みを帯びるように成形されている。リング電極56は、その環状部分の内側にフィラメント接続ピン52aやウェーネルト接続ピン52bが位置するようにして配置されている。なお、リング電極56の形状は円環状に限られるものではなく、多角形等の環形状であってもよい。 Further, in the first embodiment, a ring electrode (an example of a third electrode) 56 is arranged on the upper surface (surface on the atmospheric pressure side) of the upper plate portion 51a of the insulator 51. The ring electrode 56 is a conductive material, for example, a metal member that is formed in an annular shape in advance. The ring electrode 56 is arranged on the upper surface of the insulator 51 so as to bulge upward in an annular shape from the upper surface of the insulator 51. The upper portion of the ring electrode 56 is formed to be rounded so that the cross section has a semicircular shape, for example. The ring electrode 56 is arranged so that the filament connection pin 52a and the Wenert connection pin 52b are located inside the annular portion thereof. The shape of the ring electrode 56 is not limited to an annular shape, and may be a ring shape such as a polygon.

リング電極56は、例えば銅やアルミニウム等を主に含む金属製であるが、これに限られず、例えばグラファイト電極などであってもよい。リング電極56として、例えば銅合金やアルミニウム合金などの比較的熱伝導性に優れた金属を用いた場合には、電子銃50の放熱効果を得ることができる。 The ring electrode 56 is made of a metal mainly containing, for example, copper or aluminum, but is not limited to this, and may be, for example, a graphite electrode. When a metal having relatively excellent thermal conductivity such as a copper alloy or an aluminum alloy is used as the ring electrode 56, the heat dissipation effect of the electron gun 50 can be obtained.

リング電極56は、例えば、接着剤を用いて、碍子51の上面部に固定されていてもよい。なお、リング電極56は、ウェーネルト接続ピン52bなどに係合する固定部材などを用いて、碍子51の大気圧側の表面に固定されていてもよい。 The ring electrode 56 may be fixed to the upper surface of the insulator 51 using, for example, an adhesive. The ring electrode 56 may be fixed to the surface of the insulator 51 on the atmospheric pressure side by using a fixing member or the like that engages with the Wenert connection pin 52b or the like.

リング電極56は、リング電極56の円環の中央を上下に通る中央軸が一次電子線12が出射される部分を通るようにして配置されている。すなわち、リング電極56の円環部分と、ガードリング54と、電子源11とが略同軸に並んでいる。リング電極56の最外周部は、ガードリング54の周縁部よりも側方に位置する。換言すると、中央軸からリング電極56の最外周部までの距離は、中央軸からガードリング54の周縁部までの距離より少し大きくなっている。なお、中央軸からリング電極56の最外周部までの距離と、中央軸からガードリング54の周縁部までの距離とが略等しくてもよい。例えば、碍子51の電子銃室10a側(図2において下方)と大気圧側(図2において上方)とのそれぞれの側の、ガードリング54の最外縁部の位置が、電子銃室10a側又は大気圧側の一方から見て、略重なるようにしてもよい。すなわち、リング電極56の外径寸法は、ガードリング54の、最外周部の位置に応じて設定することができる。 The ring electrode 56 is arranged so that the central axis passing vertically through the center of the ring of the ring electrode 56 passes through the portion where the primary electron beam 12 is emitted. That is, the annular portion of the ring electrode 56, the guard ring 54, and the electron source 11 are arranged substantially coaxially. The outermost peripheral portion of the ring electrode 56 is located lateral to the peripheral edge portion of the guard ring 54. In other words, the distance from the central axis to the outermost peripheral portion of the ring electrode 56 is slightly larger than the distance from the central axis to the peripheral edge portion of the guard ring 54. The distance from the central axis to the outermost peripheral portion of the ring electrode 56 and the distance from the central axis to the peripheral edge portion of the guard ring 54 may be substantially equal. For example, the position of the outermost edge of the guard ring 54 on each of the electron gun chamber 10a side (lower in FIG. 2) and the atmospheric pressure side (upper in FIG. 2) of the insulator 51 is the electron gun chamber 10a side or When viewed from one side of the atmospheric pressure side, they may be substantially overlapped. That is, the outer diameter of the ring electrode 56 can be set according to the position of the outermost peripheral portion of the guard ring 54.

リング電極56は、例えば導線等を介して、ウェーネルト接続ピン52bに電気的に接続されている。これにより、ウェーネルト電極13とリング電極56とが同電位になっている。なお、ウェーネルト接続ピン52bに係合する金属製の固定部材などによりリング電極56が固定されるようにし、これによりリング電極56がウェーネルト接続ピン52bに電気的に接続されるようにしてもよい。また、単にウェーネルト接続ピン52bがリング電極56の一部に接触し導通するようにした状態でリング電極56やウェーネルト接続ピン52bが固定されていてもよい。 The ring electrode 56 is electrically connected to the Wenert connection pin 52b, for example, via a conducting wire or the like. As a result, the Wenert electrode 13 and the ring electrode 56 have the same potential. The ring electrode 56 may be fixed by a metal fixing member or the like that engages with the Wehnelt connection pin 52b, whereby the ring electrode 56 may be electrically connected to the Wehnelt connection pin 52b. Further, the ring electrode 56 and the Wenelt connection pin 52b may be fixed in a state where the Weinert connection pin 52b is in contact with a part of the ring electrode 56 to be conductive.

ここで、加速電源14によりフィラメント11aに印加される電圧(フィラメント電位)よりも、ウェーネルト電極13に印加されるバイアス電圧(ウェーネルト電位)の方が、低い電圧とされる。そのため、ガードリング54の電位よりも、リング電極56の電位の方が低くなる。例えば、フィラメント電位はマイナス30kV(キロボルト)であり、ウェーネルト電位はマイナス31kVである。この場合、ガードリング54の電位はマイナス30kVになり、リング電極56の電位はマイナス31kVになる。 Here, the bias voltage (Wenert potential) applied to the Wehnelt electrode 13 is lower than the voltage (filament potential) applied to the filament 11a by the acceleration power supply 14. Therefore, the potential of the ring electrode 56 is lower than the potential of the guard ring 54. For example, the filament potential is −30 kV (kilovolt) and the Wenert potential is −31 kV. In this case, the potential of the guard ring 54 becomes minus 30 kV, and the potential of the ring electrode 56 becomes minus 31 kV.

図3は、電子銃50の碍子51周辺の等電位線の分布を模式的に示す図である。 FIG. 3 is a diagram schematically showing the distribution of equipotential lines around the insulator 51 of the electron gun 50.

図3において、等電位線の例が二線鎖線で示されている。図3に示されているように、第1の実施の形態においては、碍子51の電子銃室10a側に、支持部51cよりも外側に張り出すガードリング54が配置されており、碍子51を挟んで上方の大気圧側にリング電極56が配置されている。そして、ガードリング54の電位よりも、リング電極56の電位の方が低くなっている。そのため、ガードリング54とリング電極56との間において、等電位線が、突出した支持部51cの側面に対して平行に近くなっている。すなわち、支持部51cの側面は同電位に近くなり、沿面に沿った力が電子に働かないようになる。さらに、支持部51cの側面から周壁部51bに向かう経路では、リング電極56の電位がガードリング54よりも低いので、電子に働く周壁部51に向かう力が弱くなる。または電子は逆向きの力を受けるので周壁部51への電子の移動が妨げられる。したがって、電子源11に高電圧が印加されたときに、従来では沿面放電を引き起こしかねない電子の放出現象が発生しても、支持部51cの表面部分において電子放出が連鎖しにくくなり、沿面放電の発生が防止される。したがって、電子銃50の耐電圧性能を高くすることができる。ガードリング54及びリング電極56を設けた簡素な構成であるので、電子銃50やそれを用いたSEM100の製造コストを低く抑えることができる。 In FIG. 3, an example of equipotential lines is shown by an alternate long and short dash line. As shown in FIG. 3, in the first embodiment, a guard ring 54 is arranged on the electron gun chamber 10a side of the insulator 51 so as to project outward from the support portion 51c, and the insulator 51 is placed. The ring electrode 56 is arranged on the atmospheric pressure side above the sandwich. The potential of the ring electrode 56 is lower than the potential of the guard ring 54. Therefore, the equipotential lines between the guard ring 54 and the ring electrode 56 are close to parallel to the side surface of the protruding support portion 51c. That is, the side surface of the support portion 51c becomes close to the same potential, and the force along the creeping surface does not act on the electrons. Further, in the path from the side surface of the support portion 51c to the peripheral wall portion 51b, the potential of the ring electrode 56 is lower than that of the guard ring 54, so that the force acting on the electrons toward the peripheral wall portion 51 becomes weak. Alternatively, since the electrons receive a force in the opposite direction, the movement of the electrons to the peripheral wall portion 51 is hindered. Therefore, when a high voltage is applied to the electron source 11, even if an electron emission phenomenon that may cause creepage discharge occurs in the past, electron emission is less likely to be chained on the surface portion of the support portion 51c, and creepage discharge occurs. Is prevented. Therefore, the withstand voltage performance of the electron gun 50 can be improved. Since the structure is simple with the guard ring 54 and the ring electrode 56, the manufacturing cost of the electron gun 50 and the SEM100 using the electron gun 50 can be kept low.

また、碍子51の周辺の電位勾配が急激であると、電子の放出現象や、ガス脱離や電離の発生等が活発になり、放電が発生しやすくなる。放電が発生する可能性を低くするためには、電位が異なる電極同士を離すことが考えられる。このとき、電位勾配への影響を考慮すると、電極同士の間隔を広くしたり、電極を理想的な位置に配置したりすることが考えられる。しかしながら、このように電極を配置すると、電子銃が大型化してしまうという問題がある。これに対して、第1の実施の形態においては、碍子51の上面に環状のリング電極が配置されているので、ガードリング54や支持部51cの周辺における電位勾配は比較的緩やかになる。したがって、電子銃50の小型化と、耐電圧性能の向上とを両立させることができる。 Further, if the potential gradient around the insulator 51 is steep, the electron emission phenomenon, gas desorption, ionization, etc. become active, and discharge is likely to occur. In order to reduce the possibility of electric discharge, it is conceivable to separate electrodes having different potentials. At this time, considering the influence on the potential gradient, it is conceivable to widen the distance between the electrodes or to arrange the electrodes at ideal positions. However, if the electrodes are arranged in this way, there is a problem that the electron gun becomes large. On the other hand, in the first embodiment, since the annular ring electrode is arranged on the upper surface of the insulator 51, the potential gradient around the guard ring 54 and the support portion 51c becomes relatively gentle. Therefore, it is possible to achieve both the miniaturization of the electron gun 50 and the improvement of the withstand voltage performance.

なお、リング電極56としては、電子銃50におけるガードリング54の位置や碍子51の形状等に応じて、上述のような向きの電界が生じ、電場の強さの偏りが小さく(等電位線の局所的なゆがみが小さく)なる形状や大きさのものを適宜用いるようにすればよい。これにより、放電が発生する可能性をより低減させ、電子銃を高電圧で安定して駆動させることができる。 As the ring electrode 56, an electric field in the above-mentioned direction is generated depending on the position of the guard ring 54 in the electron gun 50, the shape of the insulator 51, and the like, and the bias of the electric field strength is small (equal potential lines). It is advisable to appropriately use a shape and a size that causes (small local distortion). As a result, the possibility of electric discharge can be further reduced, and the electron gun can be stably driven at a high voltage.

また、上述のような突出した支持部51cを有する碍子51に代えて、支持部の下面側が平面状に構成された、上方に窪んだ凹型形状を有する碍子を用いてもよい。この場合、ガードリング54の外径よりもリング電極56の外径を大きくするのが好ましい。リング電極56の電位がガードリング54よりも低いので、電子を周壁部に向かわせる力が弱くなる。または、電子は逆向きの力を受けるので、周壁部への電子の移動が妨げられる。この場合も、放電が発生する可能性を低減させることができる。 Further, instead of the insulator 51 having the protruding support portion 51c as described above, an insulator having a concave shape recessed upward may be used, in which the lower surface side of the support portion is formed in a flat shape. In this case, it is preferable to make the outer diameter of the ring electrode 56 larger than the outer diameter of the guard ring 54. Since the potential of the ring electrode 56 is lower than that of the guard ring 54, the force for directing electrons toward the peripheral wall portion is weakened. Alternatively, since the electrons receive a force in the opposite direction, the movement of the electrons to the peripheral wall portion is hindered. In this case as well, the possibility of electric discharge can be reduced.

リング電極56は、電子銃50の組立時に、容易に碍子51に取り付けることができる。したがって、例えばメタライズ電極を設けるような複雑な作業工程を要することなく、電子銃50を容易に組み立てることができ、電子銃50の製造コストを低減させることができる。なお、リング電極56として、予め環状に成型されたものを碍子51に取り付けるのではなく、碍子51の上面にメタライズ処理を行うことにより設けられるものを用いるようにしてもよい。 The ring electrode 56 can be easily attached to the insulator 51 when assembling the electron gun 50. Therefore, the electron gun 50 can be easily assembled without requiring a complicated work process such as providing a metallized electrode, and the manufacturing cost of the electron gun 50 can be reduced. The ring electrode 56 may be provided by performing a metallizing treatment on the upper surface of the insulator 51, instead of attaching a ring electrode 56 molded in an annular shape to the insulator 51 in advance.

ガードリング54は、フィラメント接続ピン52aに接続されてフィラメント電位とされている。そして、リング電極56は、ウェーネルト接続ピンに接続されてウェーネルト電位とされている。したがって、リング電極56の電位をガードリング54の電位よりも低くするために専用の電源や高圧導入ケーブル14aなどの電線を用意する必要がなく、電子銃50の構成を簡易なものにすることができる。 The guard ring 54 is connected to the filament connecting pin 52a to obtain a filament potential. Then, the ring electrode 56 is connected to the Wenert connection pin to obtain the Wenert potential. Therefore, in order to make the potential of the ring electrode 56 lower than the potential of the guard ring 54, it is not necessary to prepare a dedicated power supply or an electric wire such as a high voltage introduction cable 14a, and the configuration of the electron gun 50 can be simplified. it can.

[第1の実施の形態の変形例]
図4は、第1の実施の形態の一変形例に係る電子銃250の概略構成を模式的に示す図である。
[Modified example of the first embodiment]
FIG. 4 is a diagram schematically showing a schematic configuration of an electron gun 250 according to a modification of the first embodiment.

図4に示されるように、電子銃250は、電子銃50と以下の点で相違する。碍子(絶縁部材、固体誘電体の一例)251の支持部51cの内側に、凹部251dが形成されている。ガードリング54とは周縁部近傍の形状が異なるガードリング254が設けられている。リング電極56とは環の内側の形状が異なるリング電極256が設けられている。その他、以下に特に説明しない部分については、電子銃250は電子銃50と同様に構成されている。 As shown in FIG. 4, the electron gun 250 differs from the electron gun 50 in the following points. A recess 251d is formed inside the support portion 51c of the insulator (an example of an insulating member and a solid dielectric) 251. A guard ring 254 having a shape different from that of the guard ring 54 in the vicinity of the peripheral edge is provided. A ring electrode 256 having a different shape inside the ring from the ring electrode 56 is provided. In addition, the electron gun 250 is configured in the same manner as the electron gun 50, except for the parts not particularly described below.

ガードリング254の周縁部近傍には、上方に突出した形状の突出部254aが設けられている。突出部254aは、支持部51cの下部の外側を囲むように形成されている。突出部254aの上端部は、例えば断面が半円弧状になるように、丸みを帯びるように成形されている。 A protruding portion 254a having a shape protruding upward is provided in the vicinity of the peripheral edge portion of the guard ring 254. The protrusion 254a is formed so as to surround the outer side of the lower portion of the support portion 51c. The upper end of the protrusion 254a is formed to be rounded so that the cross section has a semicircular shape, for example.

凹部251dは、大気圧側(上方)に開口するように、下方に凹むようにして形成されている。凹部251dの底部の上下方向の位置は、突出部254aの上端と略同じかそれよりも下方になっている。凹部251dの内側面は、フィラメント接続ピン52aよりも側方に位置している。凹部251dの内部において、フィラメント接続ピン52aが大気圧側に露出している。 The recess 251d is formed so as to be recessed downward so as to open toward the atmospheric pressure side (upward). The vertical position of the bottom of the recess 251d is substantially the same as or below the top of the protrusion 254a. The inner surface of the recess 251d is located laterally to the filament connecting pin 52a. Inside the recess 251d, the filament connecting pin 52a is exposed to the atmospheric pressure side.

リング電極256は、環状部256aと筒部256dとを有している。環状部256aは、リング電極56と同様に形成されている。筒部256dは、環状部256aの内側下部に繋がっている。筒部256dは、碍子251の上板部51aの上面と凹部251dの内側面とに沿うような形状を有している。筒部256dの下端部は、凹部251dの底部の近傍に位置している。リング電極256は、凹部251dにはめ込まれた状態で、リング電極56と同様の方法で碍子251に固定されている。 The ring electrode 256 has an annular portion 256a and a tubular portion 256d. The annular portion 256a is formed in the same manner as the ring electrode 56. The tubular portion 256d is connected to the inner lower portion of the annular portion 256a. The tubular portion 256d has a shape along the upper surface of the upper plate portion 51a of the insulator 251 and the inner side surface of the recess 251d. The lower end of the tubular portion 256d is located near the bottom of the concave portion 251d. The ring electrode 256 is fixed to the insulator 251 in the same manner as the ring electrode 56 in a state of being fitted in the recess 251d.

リング電極256は、環状部256aと筒部256dとが型を用いて一度に成形されたもの(切削品、鋳造品、プレス成形品など)であってもよいし、環状部256aと筒部256dとが別々に成形された後で互いに接合されたものであってもよい。環状部256aと筒部256dとのいずれか一方又は両方がメタライズ電極又は導電性材料の塗装であってもよい。環状部256aと筒部256dとは、同一の素材で構成されていてもよいし、互いに異素材で構成されていてもよい。リング電極256の素材として、例えば銅やアルミニウム等を主に含む金属を用いることができるが、これに限られず、例えばグラファイトなどが用いられてもよい。 The ring electrode 256 may be an annular portion 256a and a tubular portion 256d molded at one time using a mold (cut product, cast product, press-molded product, etc.), or the annular portion 256a and the tubular portion 256d. And may be separately molded and then joined to each other. Either or both of the annular portion 256a and the tubular portion 256d may be coated with a metallized electrode or a conductive material. The annular portion 256a and the tubular portion 256d may be made of the same material, or may be made of different materials from each other. As the material of the ring electrode 256, for example, a metal mainly containing copper, aluminum, or the like can be used, but the material is not limited to this, and for example, graphite or the like may be used.

ガードリング254は、ガードリング54と同様に、フィラメント接続ピン52aに接続されている。また、リング電極256は、リング電極56と同様に、ウェーネルト接続ピン52bに接続されている。すなわち、ガードリング254の電位はフィラメント電位であり、リング電極256の電位はウェーネルト電位である。リング電極256の電位は、ガードリング254の電位よりも低くなっている。 The guard ring 254 is connected to the filament connecting pin 52a in the same manner as the guard ring 54. Further, the ring electrode 256 is connected to the Wenert connection pin 52b in the same manner as the ring electrode 56. That is, the potential of the guard ring 254 is the filament potential, and the potential of the ring electrode 256 is the Wenert potential. The potential of the ring electrode 256 is lower than the potential of the guard ring 254.

本変形例において、電子銃250は上記のように構成されているので、上述の第1の実施の形態に係る電子銃50と概ね同様の効果が得られる。 In this modification, since the electron gun 250 is configured as described above, substantially the same effect as that of the electron gun 50 according to the first embodiment described above can be obtained.

特に本変形例においては、ガードリング254に突出部254aが設けられているので、支持部51cの下部の側面周辺において、電界が弱められている。また、リング電極256に筒部256dが設けられているので、ガードリング254の上端部とリング電極56との間の等電位線は、支持部51cの側面と略平行になる。すなわち、支持部51cの側面の上部と下部とは同電位に近くなり、沿面に沿う方向の力が電子に働くことがなくなる。また、筒部256dの電位は、突出部254aの電位よりも低い。電子銃カバー58は接地電位に接続されているので、支持部51cの側面の電位と突出部254aの電位とが、略同じ程度の高さになる。そのため、ガードリング254の突出部254aから支持部51cの側面に向かう電界も、非常に弱くなっている。したがって、沿面放電の発生をより確実に防止することができ、電子銃250の耐電圧性能をより高くすることができる。 In particular, in this modification, since the guard ring 254 is provided with the protruding portion 254a, the electric field is weakened around the side surface of the lower portion of the support portion 51c. Further, since the ring electrode 256 is provided with the tubular portion 256d, the equipotential lines between the upper end portion of the guard ring 254 and the ring electrode 56 are substantially parallel to the side surface of the support portion 51c. That is, the upper part and the lower part of the side surface of the support portion 51c are close to the same potential, and the force in the direction along the creeping surface does not act on the electrons. Further, the potential of the tubular portion 256d is lower than the potential of the protruding portion 254a. Since the electron gun cover 58 is connected to the ground potential, the potential on the side surface of the support portion 51c and the potential on the protruding portion 254a are approximately the same height. Therefore, the electric field from the protruding portion 254a of the guard ring 254 toward the side surface of the support portion 51c is also very weak. Therefore, the occurrence of creeping discharge can be more reliably prevented, and the withstand voltage performance of the electron gun 250 can be further improved.

図5は、第1の実施の形態のさらに別の変形例に係る電子銃350の概略構成を模式的に示す図である。 FIG. 5 is a diagram schematically showing a schematic configuration of an electron gun 350 according to still another modification of the first embodiment.

図5に示されるように、電子銃350は、電子銃50と以下の点で相違する。碍子(絶縁部材、固体誘電体の一例)351の電子銃室10a側の表面(真空に接している境界面)には、碍子351の表面から凹む、環状の溝部351eが形成されている。溝部351eは、例えば、支持部51cの外周面や、上板部51aの下面や、周壁部51bの内周面に形成されている。溝部351eは、ガードリング54から真空チャンバ壁10までの沿面を分断し、沿面放電の経路Rを遮るように形成されている。溝部351eは、例えば、3つ形成されている。なお、溝部351eの位置や数は、これに限られない。その他、以下に特に説明しない部分については、電子銃350は電子銃50と同様に構成されている。 As shown in FIG. 5, the electron gun 350 differs from the electron gun 50 in the following points. An annular groove 351e recessed from the surface of the insulator 351 is formed on the surface (boundary surface in contact with the vacuum) of the insulator (an example of an insulating member and a solid dielectric) 351 on the electron gun chamber 10a side. The groove portion 351e is formed, for example, on the outer peripheral surface of the support portion 51c, the lower surface of the upper plate portion 51a, or the inner peripheral surface of the peripheral wall portion 51b. The groove portion 351e is formed so as to divide the creepage surface from the guard ring 54 to the vacuum chamber wall 10 and block the creepage discharge path R. For example, three groove portions 351e are formed. The position and number of the groove portions 351e are not limited to this. In addition, the electron gun 350 is configured in the same manner as the electron gun 50, except for the parts not particularly described below.

このように碍子351に溝部351eが形成されていることにより、沿面放電の経路Rは、逆向きの電界となる経路を経由することになる。したがって、さらに、沿面放電の発生の抑制効果が得られる。 Since the groove portion 351e is formed in the insulator 351 in this way, the path R of the creeping discharge goes through the path that becomes the electric field in the opposite direction. Therefore, the effect of suppressing the occurrence of creeping discharge can be further obtained.

なお、溝部351eの数は、1つ又は2つであってもよいし、4つより多くてもよい。溝部351eの凹みの底の形状は、丸みを帯びた形状であるが、これに限られない。 The number of groove portions 351e may be one or two, or may be more than four. The shape of the bottom of the recess of the groove portion 351e is a rounded shape, but the shape is not limited to this.

[第2の実施の形態]
第2の実施の形態におけるSEMの電子銃の構成について説明する。第1の実施の形態における電子銃と同様の形状又は機能を有する部材については、以下での説明を省略することがある。
[Second Embodiment]
The configuration of the SEM electron gun in the second embodiment will be described. The description of the member having the same shape or function as the electron gun in the first embodiment may be omitted below.

図6は、本発明の第2の実施の形態に係るSEM、透過型電子顕微鏡、及び開放型エックス線装置の電子銃450の概略構成を模式的に示す図である。 FIG. 6 is a diagram schematically showing a schematic configuration of an electron gun 450 of an SEM, a transmission electron microscope, and an open-type X-ray apparatus according to a second embodiment of the present invention.

電子銃450は、いわゆるショットキー型のものである。 The electron gun 450 is a so-called Schottky type.

図6に示されるように、電子銃450は、大まかに、電子銃室10a側と、電子銃室10aの外側の大気圧側との両部分に分かれている。電子銃450の電子銃室10aは、碍子(絶縁部材、固体誘電体の一例)451、Oリング50a、チャンバ壁10及びカバー458で囲まれており、真空環境が維持される。電子銃室10a内には、電子源411と、サプレッサ電極(荷電粒子の量を制限する制限電極の一例)413と、ガードリング454と、アノード414dとが配置されている。アノード414dとチャンバ壁10とは、接地電位に接続されている。 As shown in FIG. 6, the electron gun 450 is roughly divided into both an electron gun chamber 10a side and an atmospheric pressure side outside the electron gun chamber 10a. The electron gun chamber 10a of the electron gun 450 is surrounded by an insulator (an example of an insulating member and a solid dielectric) 451 and an O-ring 50a, a chamber wall 10 and a cover 458, and a vacuum environment is maintained. In the electron gun chamber 10a, an electron source 411, a suppressor electrode (an example of a limiting electrode that limits the amount of charged particles) 413, a guard ring 454, and an anode 414d are arranged. The anode 414d and the chamber wall 10 are connected to a ground potential.

碍子451は、下方に先細になる有底の筒形状を有し、その略全体が、電子の出射方向に突出する支持部451cとなっている。碍子451の底部には、4つの接続ピン(高圧導入接続ピン;貫通部材の一例)452(2本のエミッタ接続ピン(第1の貫通部材の一例)452a、サプレッサ接続ピン(第2の貫通部材の一例)452b、及びガードリング接続ピン452c)が、電子銃室10a側から大気圧側に貫通するように配置されている。各接続ピン452は、高圧導入ケーブル14aに接続されている。 The insulator 451 has a bottomed tubular shape that tapers downward, and substantially the entire insulator is a support portion 451c that protrudes in the electron emitting direction. At the bottom of the insulator 451, four connecting pins (high pressure introduction connecting pin; an example of a penetrating member) 452 (two emitter connecting pins (an example of a first penetrating member) 452a, a suppressor connecting pin (a second penetrating member). Example) 452b and the guard ring connecting pin 452c) are arranged so as to penetrate from the electron gun chamber 10a side to the atmospheric pressure side. Each connection pin 452 is connected to the high voltage introduction cable 14a.

第2の実施の形態において、碍子451の内側は大気圧側の凹部となる。碍子451の側面部は、後述する部位を除いて、略均一の厚みを有している。碍子451の内側には、シリコーンゴム459又は樹脂等が充填されている。これにより、高圧となる部位から沿面放電が発生しないようになっている。 In the second embodiment, the inside of the insulator 451 is a recess on the atmospheric pressure side. The side surface portion of the insulator 451 has a substantially uniform thickness except for a portion described later. The inside of the insulator 451 is filled with silicone rubber 459, resin or the like. As a result, creeping discharge does not occur from the high-voltage portion.

電子源411は、エミッタ411aを有している。エミッタ411aの両端部は、2本のエミッタ接続ピン452aに取り付けられている。エミッタ411aの先端近傍には、サプレッサ電極413が配置されている。サプレッサ電極413は、サプレッサ接続ピン452bに電気的に接続されている。サプレッサ電極413は、エミッタ411aに印加される電圧(エミッタ電位)よりもわずかに低いサプレッサ電位とされる。サプレッサ電極413は、電子源411に対して負の電圧にバイアスされる電極である。加速電源14によりエミッタ411aに電圧が印加されて、エミッタ411aの先端部から電子が放出される。 The electron source 411 has an emitter 411a. Both ends of the emitter 411a are attached to two emitter connecting pins 452a. A suppressor electrode 413 is arranged near the tip of the emitter 411a. The suppressor electrode 413 is electrically connected to the suppressor connection pin 452b. The suppressor electrode 413 has a suppressor potential slightly lower than the voltage (emitter potential) applied to the emitter 411a. The suppressor electrode 413 is an electrode that is biased to a negative voltage with respect to the electron source 411. A voltage is applied to the emitter 411a by the acceleration power supply 14, and electrons are emitted from the tip of the emitter 411a.

ガードリング454は、碍子451の下部に取り付けられており、電子源411よりも碍子451に近い位置に配置されている。ガードリング454は、側部から上方に突出する突出部454aと、側部から下方に延びる第一陽極部454bとを有している。 The guard ring 454 is attached to the lower part of the insulator 451 and is arranged at a position closer to the insulator 451 than the electron source 411. The guard ring 454 has a projecting portion 454a projecting upward from the side portion and a first anode portion 454b extending downward from the side portion.

突出部454aは、碍子451の下部の外側を囲むように形成されている。突出部454aの上端部は、例えば断面が半円弧状になるように、丸みを帯びるように成形されている。突出部454aの上端の上下方向の位置は、碍子451の内側の底部と略同じかそれよりも上方になっている。 The protrusion 454a is formed so as to surround the outer side of the lower portion of the insulator 451. The upper end portion of the protruding portion 454a is formed to be rounded so that the cross section has a semicircular shape, for example. The vertical position of the upper end of the protrusion 454a is substantially the same as or above the inner bottom of the insulator 451.

第一陽極部454bは、電子源411やサプレッサ電極413を囲むように配置されており、下部中央部から一次電子線12が放出されるように構成されている。ガードリング454には、エミッタ電位よりも高い陽極電位が与えられる。 The first anode portion 454b is arranged so as to surround the electron source 411 and the suppressor electrode 413, and is configured so that the primary electron beam 12 is emitted from the lower central portion. The guard ring 454 is given an anodic potential higher than the emitter potential.

第2の実施の形態において、碍子451の内側の表面のうち、底部に近い部位は、略垂直な面をなすように成形されている。この部位には、碍子451の内面に沿うように円筒状に形成されたリング電極456が配置されている。すなわち、リング電極456は、碍子451の内側の底部近傍から上方に配置されている。リング電極456の素材として、例えば銅やアルミニウム等を主に含む金属を用いることができるが、これに限られず、例えばグラファイトなどの導電性材料が用いられてもよい。 In the second embodiment, the portion of the inner surface of the insulator 451 near the bottom is formed so as to form a substantially vertical surface. A ring electrode 456 formed in a cylindrical shape along the inner surface of the insulator 451 is arranged at this portion. That is, the ring electrode 456 is arranged above the inner bottom of the insulator 451. As the material of the ring electrode 456, for example, a metal mainly containing copper, aluminum, or the like can be used, but the material is not limited to this, and a conductive material such as graphite may be used.

なお、リング電極456は、予め成形されたものが碍子451に挿入されて配置されていてもよいし、例えばメタライズ電極として形成されるものであってもよい。リング電極456は、図6に示されるような薄肉の円筒状のものに限られず、厚みが大きいものであってもよい。碍子451の内側の表面は、底部に近い部位においても傾斜しているように成形されていてもよい。また、リング電極456の径方向(図6において左右方向)の寸法が略一定ではなくてもよい。例えば、リング電極456は、外側の面が碍子451の表面に沿うように形成されており、内側の面が水平面に対して略垂直になるように形成されていてもよい。 The ring electrode 456 may be formed by inserting a preformed one into the insulator 451 and may be arranged, or may be formed as, for example, a metallized electrode. The ring electrode 456 is not limited to a thin cylindrical one as shown in FIG. 6, and may have a large thickness. The inner surface of the insulator 451 may be formed so as to be inclined even at a portion near the bottom. Further, the radial dimension of the ring electrode 456 (horizontal direction in FIG. 6) may not be substantially constant. For example, the ring electrode 456 may be formed so that the outer surface is formed along the surface of the insulator 451 and the inner surface is substantially perpendicular to the horizontal plane.

リング電極456は、サプレッサ接続ピン452bに電気的に接続されており、サプレッサ電位となっている。第2の実施の形態において、リング電極456の下部の一部は、サプレッサ接続ピン452bに向けて延びており、サプレッサ接続ピン452bに接続されている。 The ring electrode 456 is electrically connected to the suppressor connection pin 452b and has a suppressor potential. In the second embodiment, a portion of the lower portion of the ring electrode 456 extends toward the suppressor connection pin 452b and is connected to the suppressor connection pin 452b.

このように、電子源411のエミッタ411aは、エミッタ電位とされ、ガードリング454は、エミッタ電位よりも高い陽極電位とされる。また、リング電極456は、サプレッサ電極413と共に、エミッタ電位よりもわずかに低いサプレッサ電位とされる。例えば、エミッタ電位は、マイナス100kVとされる。陽極電位は、マイナス97kVとされる。サプレッサ電位は、マイナス100.3kVとされる。 As described above, the emitter 411a of the electron source 411 has an emitter potential, and the guard ring 454 has an anode potential higher than the emitter potential. Further, the ring electrode 456 and the suppressor electrode 413 have a suppressor potential slightly lower than the emitter potential. For example, the emitter potential is -100 kV. The anodic potential is minus 97 kV. The suppressor potential is set to -100.3 kV.

以上のようにガードリング454に陽極電位が与えられ、リング電極456に陽極電位より低いサプレッサ電位が与えられているので、ガードリング454の近傍であってガードリング454の上方の領域において、電位勾配すなわち電界強度が弱められる。ガードリング454の突出部454aから碍子451に向かう電界が弱くなるので、電子が碍子451に向かって放出されにくくなる。あるいは、ガードリング454の近傍の碍子451の表面電位が、ガードリング454の電位より低くなり、ガードリング454からの電子放出が妨げられる。この領域は、従来の技術では、ガードリング454から碍子451に向けて電子が放出されやすい領域である。したがって、電子源411に高電圧が印加されたときに、従来では沿面放電を引き起こしかねない電子の放出現象が発生しにくくなる。碍子451の表面部分において電子放出が連鎖しにくくなり、沿面放電の発生が防止される。したがって、電子銃50の耐電圧性能を高くすることができる。したがって、電子銃450の小型化と、耐電圧性能の向上とを両立させることができる。 As described above, the anodic potential is applied to the guard ring 454, and the suppressor potential lower than the anodic potential is applied to the ring electrode 456. Therefore, the potential gradient in the region near the guard ring 454 and above the guard ring 454. That is, the electric potential strength is weakened. Since the electric field from the protruding portion 454a of the guard ring 454 toward the insulator 451 becomes weak, it becomes difficult for electrons to be emitted toward the insulator 451. Alternatively, the surface potential of the insulator 451 in the vicinity of the guard ring 454 becomes lower than the potential of the guard ring 454, and electron emission from the guard ring 454 is hindered. This region is a region in which electrons are likely to be emitted from the guard ring 454 toward the insulator 451 in the conventional technique. Therefore, when a high voltage is applied to the electron source 411, the electron emission phenomenon that may cause creepage discharge is less likely to occur in the past. Electron emission is less likely to be chained on the surface portion of the insulator 451 and generation of creeping discharge is prevented. Therefore, the withstand voltage performance of the electron gun 50 can be improved. Therefore, it is possible to achieve both the miniaturization of the electron gun 450 and the improvement of the withstand voltage performance.

[その他]
本発明は上記実施形態によって記載したが、この開示の記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。上記の各部の特徴点を適宜組み合わせて電子銃を構成してもよい。ガードリングの電位よりも低い電位の電極を、碍子に対してガードリングの反対側に配置することにより、上述のように沿面放電の発生を防止することができる。
[Other]
Although the present invention has been described in accordance with the above embodiments, the description and drawings of this disclosure should not be understood to limit the invention. An electron gun may be configured by appropriately combining the above-mentioned feature points of each part. By arranging an electrode having a potential lower than the potential of the guard ring on the opposite side of the guard ring with respect to the insulator, it is possible to prevent the occurrence of creeping discharge as described above.

碍子やガードリング、リング電極などの細部の形状は、上記のような効果が得られる程度に適宜変更可能である。 The shape of details such as insulators, guard rings, and ring electrodes can be changed as appropriate to the extent that the above effects can be obtained.

リング電極やガードリングは、必ずしも高圧導入接続ピンに電気的に接続されていなくてもよい。別の電源から電圧が与えられ、全体としてガードリングよりもリング電極の方が低電位になるように構成されていてもよい。 The ring electrode and guard ring do not necessarily have to be electrically connected to the high voltage introduction connection pin. A voltage may be applied from another power source, and the ring electrode may be configured to have a lower potential than the guard ring as a whole.

電子銃は、上述の実施の形態の構成に限られない。例えば、真空側において、碍子とウェーネルト電極との間に、リング電極と略同じ外径を有するリング部材を設け、放電の発生を防止するようにしてもよい。 The electron gun is not limited to the configuration of the above-described embodiment. For example, on the vacuum side, a ring member having substantially the same outer diameter as the ring electrode may be provided between the insulator and the Wenert electrode to prevent the generation of electric discharge.

碍子の材質として、アルミナなどのセラミックスに代えて、ガラスや樹脂などの絶縁性のある種々の素材を絶縁部材として用いることができる。 As the material of the insulator, various insulating materials such as glass and resin can be used as the insulating member instead of ceramics such as alumina.

上記説明によって本発明は、荷電粒子線装置であるEPMA、FIB、電子線描画装置などの荷電粒子応用装置に容易に適用できることが理解できる。 From the above description, it can be understood that the present invention can be easily applied to charged particle application devices such as EPMA, FIB, and electron beam drawing devices, which are charged particle beam devices.

また、上記のような電子銃における、上下2つの領域(例えば、電子銃室側(真空側)の第1の領域と大気圧側の第2の領域)を区画する碍子と、その2つの領域に通じるように碍子を貫通する高圧導入接続ピンと、碍子の下方に配置されたガードリングと、碍子の上方に配置されガードリングより低い電位が与えられたリング電極とで構成される絶縁構造を、電子銃以外の物に用いてもよい。この場合においても、沿面放電の発生を防止するという効果を得ることができる。例えば、このような絶縁構造は、絶縁ガスや絶縁オイルで満たされた高圧電源から電力を取り出すための高圧ケーブルのコネクタ部として用いることができる。この場合、例えば、碍子を介して下方に絶縁ガスや絶縁オイルで満たされた領域が配置され、高圧電源に接続された高圧導入接続ピンを通じて碍子の上方の領域から電力を取り出し可能にすることができる。 Further, in the above-mentioned electron gun, an insulator that divides two upper and lower regions (for example, a first region on the electron gun chamber side (vacuum side) and a second region on the atmospheric pressure side) and the two regions thereof. An insulating structure consisting of a high-pressure introduction connection pin that penetrates the insulator so that it leads to the insulator, a guard ring placed below the insulator, and a ring electrode placed above the insulator and given a lower potential than the guard ring. It may be used for things other than electron guns. Even in this case, the effect of preventing the occurrence of creeping discharge can be obtained. For example, such an insulating structure can be used as a connector portion of a high-voltage cable for extracting electric power from a high-voltage power source filled with insulating gas or insulating oil. In this case, for example, a region filled with insulating gas or insulating oil may be arranged below the insulator, and power can be taken out from the region above the insulator through a high-voltage introduction connection pin connected to the high-voltage power supply. it can.

また、絶縁構造は、以下に示すようなものであってもよい。高耐圧を実現できる絶縁構造を高圧電源を利用する種々の用途に用いることができる。 Further, the insulating structure may be as shown below. An insulating structure capable of achieving a high withstand voltage can be used for various applications using a high-voltage power supply.

図7は、絶縁構造の第1の例について説明する図である。図8は、絶縁構造の第1の例について説明する側面図である。 FIG. 7 is a diagram illustrating a first example of an insulating structure. FIG. 8 is a side view illustrating the first example of the insulating structure.

図7に示されるように、絶縁構造501は、平板状の固体誘電体551を有している。固体誘電体551の上面には、第1の電極554と、第2の電極510とが配置されている。また、固体誘電体551の下面には、第3の電極556が配置されている。固体誘電体551の上面は、真空に接している界面である境界面551xになっている。なお、境界面551xは、気体や液体に接している界面であってもよい。固体誘電体の境界面551x以外の表面は、例えばシリコーンゴム等で覆われていてもよい。 As shown in FIG. 7, the insulating structure 501 has a flat plate-shaped solid dielectric 551. A first electrode 554 and a second electrode 510 are arranged on the upper surface of the solid dielectric 551. A third electrode 556 is arranged on the lower surface of the solid dielectric 551. The upper surface of the solid dielectric 551 is an interface 551x, which is an interface in contact with vacuum. The boundary surface 551x may be an interface in contact with a gas or liquid. The surface of the solid dielectric other than the boundary surface 551x may be covered with, for example, silicone rubber.

第1の電極554と、第2の電極510とは、境界面551xに接するように(すなわち、固体誘電体551に接するように)、互いに離れた位置に配置されている。すなわち、固体誘電体551の表面のうち、第1の電極554と第2の電極510との間に位置する部位は、境界面551xである。第3の電極556は、境界面551xから、下方に離れた位置に、すなわち固体誘電体551側に離れた位置に配置されている。換言すると、第3の電極556は、境界面551xに対し固体誘電体551側に、境界面551xに接触しないように配置されている。第3の電極556は、第1の電極554寄りに配置されている。 The first electrode 554 and the second electrode 510 are arranged at positions separated from each other so as to be in contact with the boundary surface 551x (that is, in contact with the solid dielectric material 551). That is, on the surface of the solid dielectric 551, the portion located between the first electrode 554 and the second electrode 510 is the boundary surface 551x. The third electrode 556 is arranged at a position distant from the boundary surface 551x downward, that is, at a position distant from the solid dielectric 551 side. In other words, the third electrode 556 is arranged on the solid dielectric 551 side with respect to the boundary surface 551x so as not to come into contact with the boundary surface 551x. The third electrode 556 is arranged closer to the first electrode 554.

第1の電極554の電位Va、第2の電極510の電位Vb、及び第3の電極556の電位Vcの関係は、Vc<Va<Vbになっている。そのため、境界面551xのうち第1の電極554と第2の電極510との間の部分の周辺の等電位線は、図8に2点鎖線で示されるようになる。この境界面551x部分においては、第3の電極556の影響により、第1の電極554と第2の電極510との間で電界が一様の方向とはならない。したがって、第1の電極554から第2の電極510にかけての沿面放電が、発生しにくくなっている。なお、電位Vbは、接地電位であってもよい。 The relationship between the potential Va of the first electrode 554, the potential Vb of the second electrode 510, and the potential Vc of the third electrode 556 is Vc <Va <Vb. Therefore, the equipotential lines around the portion of the boundary surface 551x between the first electrode 554 and the second electrode 510 are shown by a two-dot chain line in FIG. At the boundary surface 551x portion, the electric field does not become a uniform direction between the first electrode 554 and the second electrode 510 due to the influence of the third electrode 556. Therefore, creeping discharge from the first electrode 554 to the second electrode 510 is less likely to occur. The potential Vb may be the ground potential.

図9は、絶縁構造の第2の例について説明する図である。 FIG. 9 is a diagram illustrating a second example of the insulating structure.

図9に示されるように、絶縁構造601は、ケース659内に、第1の電極654、第2の電極610、第3の電極656、及び固体誘電体651が収納されている構造を有している。ケース659内は、真空状態か、気体又は液体が満たされている状態である。 As shown in FIG. 9, the insulating structure 601 has a structure in which the first electrode 654, the second electrode 610, the third electrode 656, and the solid dielectric 651 are housed in the case 659. ing. The inside of the case 659 is in a vacuum state or a state filled with a gas or a liquid.

第1の電極654と、第2の電極610と、第3の電極656と、固体誘電体651とは、それぞれ、同一の中心軸に対して略軸対称形状を有している(図9においてはその中心軸を通る平面における断面が示されている)。すなわち、円柱状の固体誘電体651の下部に、円盤状の第1の電極654が接するように配置されている。中央部が空いた円盤状の第2の電極610は、固体誘電体651の上部に接するように配置されている。第1の電極654の外径寸法及び第2の電極610の外径寸法は、固体誘電体651の径寸法(直径)よりも大きくなっている。固体誘電体651の側周面は、真空、気体、又は液体のいずれかに接する境界面651xになっている。すなわち、固体誘電体651の表面のうち、第1の電極654と第2の電極610との間に位置する部位は、境界面651xである。第3の電極656は、固体誘電体651の内部に、すなわち境界面651xから固体誘電体651側に離れた位置に配置されている。換言すると、第3の電極656は、境界面651xに対し固体誘電体651側に、境界面651xに接触しないように配置されている。第3の電極656は、第1の電極654寄りに配置されている。 The first electrode 654, the second electrode 610, the third electrode 656, and the solid dielectric 651 each have a substantially axisymmetric shape with respect to the same central axis (in FIG. 9). Shows a cross section in a plane passing through its central axis). That is, the disk-shaped first electrode 654 is arranged so as to be in contact with the lower part of the columnar solid dielectric 651. The disk-shaped second electrode 610 with an open central portion is arranged so as to be in contact with the upper portion of the solid dielectric material 651. The outer diameter of the first electrode 654 and the outer diameter of the second electrode 610 are larger than the diameter of the solid dielectric 651. The side peripheral surface of the solid dielectric 651 is an interface 651x in contact with any of vacuum, gas, and liquid. That is, on the surface of the solid dielectric 651, the portion located between the first electrode 654 and the second electrode 610 is the boundary surface 651x. The third electrode 656 is arranged inside the solid dielectric 651, that is, at a position away from the boundary surface 651x toward the solid dielectric 651. In other words, the third electrode 656 is arranged on the solid dielectric 651 side with respect to the boundary surface 651x so as not to come into contact with the boundary surface 651x. The third electrode 656 is arranged closer to the first electrode 654.

第1の電極654の電位Va、第2の電極610の電位Vb、及び第3の電極656の電位Vcの関係は、Vc<Va<Vbになっている。また、ケース659は、接地電位に接続されている。そのため、境界面651x部分においては、第3の電極656の影響により、第1の電極654と第2の電極610との間で電界が一様の方向とはならない。第1の電極654から出て第2の電極610に向かおうとする電子は、第3の電極656によって動きを止められたり、動きにくくされたりしている。したがって、第1の電極654から第2の電極610にかけての沿面放電(例えば図9において点線で示される経路の放電)が、発生しにくくなっている。なお、電位Vbは、接地電位であってもよい。 The relationship between the potential Va of the first electrode 654, the potential Vb of the second electrode 610, and the potential Vc of the third electrode 656 is Vc <Va <Vb. Further, the case 659 is connected to the ground potential. Therefore, at the boundary surface 651x portion, the electric field does not become a uniform direction between the first electrode 654 and the second electrode 610 due to the influence of the third electrode 656. Electrons exiting the first electrode 654 and heading toward the second electrode 610 are stopped or impeded by the third electrode 656. Therefore, creeping discharge (for example, discharge in the path shown by the dotted line in FIG. 9) from the first electrode 654 to the second electrode 610 is less likely to occur. The potential Vb may be the ground potential.

なお、各電極610,654,656の電位は、2つ(3つ以上であってもよい)の抵抗を用いた分圧回路605により与えられている。したがって、1つの電源に接続して絶縁構造601を用いることができる。 The potentials of the electrodes 610, 654, 656 are given by a voltage divider circuit 605 using two (or three or more) resistors. Therefore, the insulating structure 601 can be used by connecting to one power source.

絶縁構造は、例えば、ガス絶縁機器、高圧リレー、X線管、開放型X線源の高圧部、高圧電源のコネクタ部、又はクライオストロンなどに用いることができる。 The insulating structure can be used, for example, in a gas insulating device, a high-voltage relay, an X-ray tube, a high-voltage portion of an open X-ray source, a connector portion of a high-voltage power supply, or a cryostron.

図10は、絶縁構造の第3の例について説明する図である。 FIG. 10 is a diagram illustrating a third example of an insulating structure.

図10に示されるように、絶縁構造701は、ケース759内に、第1の電極754、第2の電極710、第3の電極756、及び固体誘電体751が収納されている構造を有している。ケース759内は、上述の構造部分を除いて、例えば、絶縁ゴム、絶縁樹脂、絶縁液、又は絶縁ガス等で満たされている。 As shown in FIG. 10, the insulating structure 701 has a structure in which the first electrode 754, the second electrode 710, the third electrode 756, and the solid dielectric 751 are housed in the case 759. ing. The inside of the case 759 is filled with, for example, insulating rubber, insulating resin, insulating liquid, insulating gas, or the like, except for the above-mentioned structural portion.

第1の電極754と、第2の電極710と、第3の電極756と、固体誘電体751とは、それぞれ、同一の中心軸に対して略軸対称形状を有している(図10においてはその中心軸を通る平面における断面が示されている)。すなわち、円筒状の固体誘電体751の下部に、円盤状の第1の電極754が接するように配置されている。円盤状の第2の電極710は、固体誘電体751の上部に接するように配置されている。第1の電極754の外径寸法及び第2の電極710の外径寸法は、固体誘電体751の径寸法(直径)よりも大きくなっている。固体誘電体751の内部であって第1の電極754と第2の電極710で封止された部分は、真空状態か、気体又は液体が満たされている状態である。固体誘電体751の内周面は、真空、気体、又は液体のいずれかに接する境界面751xになっている。すなわち、固体誘電体751の表面のうち、第1の電極754と第2の電極710との間に位置する部位は、境界面751xである。第3の電極756は、環状であって、固体誘電体751の外周部よりも外側に、すなわち境界面751xから固体誘電体751側に離れた位置に配置されている。換言すると、第3の電極756は、境界面751xに対し固体誘電体751側に、境界面751xに接触しないように配置されている。第3の電極756は、第1の電極754寄りに配置されている。 The first electrode 754, the second electrode 710, the third electrode 756, and the solid dielectric 751 each have a substantially axisymmetric shape with respect to the same central axis (in FIG. 10). Shows a cross section in a plane passing through its central axis). That is, the disk-shaped first electrode 754 is arranged so as to be in contact with the lower part of the cylindrical solid dielectric 751. The disk-shaped second electrode 710 is arranged so as to be in contact with the upper part of the solid dielectric 751. The outer diameter of the first electrode 754 and the outer diameter of the second electrode 710 are larger than the diameter of the solid dielectric 751. The portion of the solid dielectric 751 sealed by the first electrode 754 and the second electrode 710 is in a vacuum state or a state filled with a gas or liquid. The inner peripheral surface of the solid dielectric 751 is an interface 751x in contact with any of vacuum, gas, and liquid. That is, on the surface of the solid dielectric 751, the portion located between the first electrode 754 and the second electrode 710 is the boundary surface 751x. The third electrode 756 is annular and is arranged outside the outer peripheral portion of the solid dielectric 751, that is, at a position separated from the boundary surface 751x toward the solid dielectric 751. In other words, the third electrode 756 is arranged on the solid dielectric 751 side with respect to the boundary surface 751x so as not to come into contact with the boundary surface 751x. The third electrode 756 is arranged closer to the first electrode 754.

第1の電極754の電位Va、第2の電極710の電位Vb、及び第3の電極756の電位Vcの関係は、Vc<Va<Vbになっている。そのため、境界面751x部分においては、第3の電極756の影響により、第1の電極754と第2の電極710との間で電界が一様の方向とはならない。したがって、第1の電極754から第2の電極710にかけての沿面放電(例えば図10において点線で示される経路の放電)が、発生しにくくなっている。 The relationship between the potential Va of the first electrode 754, the potential Vb of the second electrode 710, and the potential Vc of the third electrode 756 is Vc <Va <Vb. Therefore, at the boundary surface 751x portion, the electric field does not become a uniform direction between the first electrode 754 and the second electrode 710 due to the influence of the third electrode 756. Therefore, creeping discharge (for example, discharge in the path shown by the dotted line in FIG. 10) from the first electrode 754 to the second electrode 710 is less likely to occur.

なお、第2の電極710から第1の電極754に向かって正イオンが移動することが放電の原因になるような場合には、第2の電極710寄りの部分に、第3の電極756と同様の付加電極(第3の電極の別例)756bを設ければよい。付加電極756bに第2の電極710の電位Vbよりも高い電位を与えることで、正イオンの移動を妨げることができる。付加電極756bは、第3の電極756を設けずに配置されていてもよい。なお、このとき、電位Vaは、接地電位であってもよい。 If the movement of positive ions from the second electrode 710 to the first electrode 754 causes an electric discharge, a third electrode 756 is placed in a portion closer to the second electrode 710. A similar additional electrode (another example of the third electrode) 756b may be provided. By giving the additional electrode 756b a potential higher than the potential Vb of the second electrode 710, the movement of positive ions can be prevented. The additional electrode 756b may be arranged without providing the third electrode 756. At this time, the potential Va may be the ground potential.

上述の実施の形態及び変形例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments and modifications described above should be considered exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

10 真空チャンバ壁(第2の電極の一例)
10a 電子銃室(第1の領域の一例)
11,411 電子源
12 荷電粒子線(一次電子線)
13 ウェーネルト電極(荷電粒子の量を制限する制限電極の一例)
14 加速電源
14a 高電圧導入ケーブル
14d アノード板
18 対物レンズ
19 二次電子検出器
20 検出器(半導体検出器、ロビンソン検出器又はMCP検出器)
21 信号電子
21a 二次電子
21b 反射電子
23 試料
41 対物レンズ電源
50,250,350,450 電子銃(絶縁構造の一例)
51,251,351,451 碍子(絶縁部材、固体誘電体の一例)
51c,451c 支持部
52a フィラメント接続ピン(第1の貫通部材の一例)
52b ウェーネルト接続ピン(第2の貫通部材の一例)
54,254,454 ガードリング(第1の電極の一例)
56,256,456 リング電極(第3の電極の一例)
100 SEM(荷電粒子線応用装置の一例)
413 サプレッサ電極(荷電粒子の量を制限する制限電極の一例)
452 接続ピン(貫通部材の一例)
452a エミッタ接続ピン(第1の貫通部材の一例)
452b サプレッサ接続ピン(第2の貫通部材の一例)
452c ガードリング接続ピン
501,601,701 絶縁構造
510,610,710 第2の電極
551,651,751 固体誘電体
551x,651x,751x 境界面
554,654,754 第1の電極
556,656,756 第3の電極
756b 付加電極(第3の電極の一例)
10 Vacuum chamber wall (an example of the second electrode)
10a electron gun chamber (an example of the first area)
11,411 Electron source 12 Charged particle beam (primary electron beam)
13 Wenert electrode (an example of a limiting electrode that limits the amount of charged particles)
14 Acceleration power supply 14a High voltage introduction cable 14d Anode plate 18 Objective lens 19 Secondary electron detector 20 Detector (semiconductor detector, Robinson detector or MCP detector)
21 Signal electrons 21a Secondary electrons 21b Reflected electrons 23 Sample 41 Objective lens power supply 50, 250, 350, 450 Electron gun (example of insulation structure)
51,251,351,451 insulators (an example of insulating member and solid dielectric)
51c, 451c Support 52a Filament connection pin (example of first penetrating member)
52b Wenert connection pin (an example of a second penetrating member)
54,254,454 Guard ring (an example of the first electrode)
56,256,456 Ring electrode (an example of a third electrode)
100 SEM (Example of charged particle beam application device)
413 Suppressor electrode (an example of a limiting electrode that limits the amount of charged particles)
452 connection pin (example of penetrating member)
452a Emitter connection pin (example of first through member)
452b Suppressor connection pin (an example of a second penetrating member)
452c Guard ring connection pin 501,601,701 Insulation structure 510,610,710 Second electrode 551,651,751 Solid dielectric 551x, 651x, 751x Boundary surface 554,654,754 First electrode 556,656,756 Third electrode 756b Additional electrode (an example of the third electrode)

Claims (19)

高圧電源に接続されて用いられる絶縁構造であって、
第1の電極と、
前記第1の電極に対して電位が高い第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極とに接している固体誘電体と、
第3の電極とを備え、
前記第1の電極、前記第2の電極及び前記第3の電極は、前記高圧電源に接続されており、
前記固体誘電体の表面のうち、前記第1の電極と前記第2の電極との間に位置する部位は、真空、気体、又は液体のいずれかに接する境界面であり、
前記第3の電極は、前記境界面から、前記固体誘電体側に離れた位置に配置されており、
前記第3の電極の電位は、前記第1の電極の電位よりも低くなっている、絶縁構造。
An insulating structure that is used by being connected to a high-voltage power supply.
With the first electrode
A second electrode having a higher potential than the first electrode and
A solid dielectric material in contact with the first electrode and the second electrode,
With a third electrode
The first electrode, the second electrode, and the third electrode are connected to the high voltage power supply.
On the surface of the solid dielectric, the portion located between the first electrode and the second electrode is a boundary surface in contact with any of vacuum, gas, and liquid.
The third electrode is arranged at a position away from the boundary surface on the solid dielectric side.
An insulating structure in which the potential of the third electrode is lower than the potential of the first electrode.
高圧電源に接続されて用いられる絶縁構造であって、
第1の電極と、
前記第1の電極に対して電位が高い第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極とに接している固体誘電体と、
第3の電極とを備え、
前記第1の電極、前記第2の電極及び前記第3の電極は、前記高圧電源に接続されており、
前記固体誘電体の表面のうち、前記第1の電極と前記第2の電極との間に位置する部位は、真空、気体、又は液体のいずれかに接する境界面であり、
前記第3の電極は、前記境界面から前記固体誘電体側に離れた位置に配置されており、
前記第3の電極の電位は、前記第2の電極の電位よりも高くなっている、絶縁構造。
An insulating structure that is used by being connected to a high-voltage power supply.
With the first electrode
A second electrode having a higher potential than the first electrode and
A solid dielectric material in contact with the first electrode and the second electrode,
With a third electrode
The first electrode, the second electrode, and the third electrode are connected to the high voltage power supply.
On the surface of the solid dielectric, the portion located between the first electrode and the second electrode is a boundary surface in contact with any of vacuum, gas, and liquid.
The third electrode is arranged at a position away from the boundary surface on the solid dielectric side.
An insulating structure in which the potential of the third electrode is higher than the potential of the second electrode.
高圧電源に接続されて用いられる絶縁構造であって、
第1の電極と、
前記第1の電極に対して電位が高い第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極とに接している固体誘電体と、
第3の電極とを備え、
前記固体誘電体の表面のうち、前記第1の電極と前記第2の電極との間に位置する部位は、真空、気体、又は液体のいずれかに接する境界面であり、
前記第3の電極は、前記境界面から、前記固体誘電体側に離れた位置に配置されており、
前記第3の電極の電位は、前記第1の電極の電位よりも低くなっており、
前記第1の電極と、前記第2の電極と、前記第3の電極と、前記固体誘電体とのそれぞれが、同一の中心軸に対して略軸対称形状を有している、絶縁構造。
It is an insulating structure that is used by being connected to a high-voltage power supply.
With the first electrode
A second electrode having a higher potential than the first electrode and
A solid dielectric material in contact with the first electrode and the second electrode,
With a third electrode
On the surface of the solid dielectric, the portion located between the first electrode and the second electrode is a boundary surface in contact with any of vacuum, gas, and liquid.
The third electrode is arranged at a position away from the boundary surface on the solid dielectric side.
The potential of the third electrode is lower than the potential of the first electrode.
Wherein the first electrode, the second electrode, the third electrode, each of said solid dielectric, has a substantially axisymmetric shape with respect to the same central axis, insulation structure ..
高圧電源に接続されて用いられる絶縁構造であって、 It is an insulating structure that is used by being connected to a high-voltage power supply.
第1の電極と、 With the first electrode
前記第1の電極に対して電位が高い第2の電極と、 A second electrode having a higher potential than the first electrode and
前記第1の電極と前記第2の電極とに接している固体誘電体と、 A solid dielectric material in contact with the first electrode and the second electrode,
第3の電極とを備え、 With a third electrode
前記固体誘電体の表面のうち、前記第1の電極と前記第2の電極との間に位置する部位は、真空、気体、又は液体のいずれかに接する境界面であり、 On the surface of the solid dielectric, the portion located between the first electrode and the second electrode is a boundary surface in contact with any of vacuum, gas, and liquid.
前記第3の電極は、前記境界面から前記固体誘電体側に離れた位置に配置されており、 The third electrode is arranged at a position away from the boundary surface on the solid dielectric side.
前記第3の電極の電位は、前記第2の電極の電位よりも高くなっており、 The potential of the third electrode is higher than the potential of the second electrode.
前記第1の電極と、前記第2の電極と、前記第3の電極と、前記固体誘電体とのそれぞれが、同一の中心軸に対して略軸対称形状を有している、絶縁構造。 An insulating structure in which the first electrode, the second electrode, the third electrode, and the solid dielectric each have a substantially axisymmetric shape with respect to the same central axis.
前記第1の電極又は前記第2の電極が接地電位である、請求項1からのいずれか1項に記載の絶縁構造。 The insulating structure according to any one of claims 1 to 4 , wherein the first electrode or the second electrode has a ground potential. 高圧電源に接続されて用いられる絶縁構造であって、
第1の電極と、
前記第1の電極に対して電位が高い第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極とに接している固体誘電体と、
第3の電極とを備え、
前記固体誘電体の表面のうち、前記第1の電極と前記第2の電極との間に位置する部位は、真空、気体、又は液体のいずれかに接する境界面であり、
前記第3の電極は、前記境界面から、前記固体誘電体側に離れた位置に配置されており、
前記第3の電極の電位は、前記第1の電極の電位よりも低くなっており、
前記固体誘電体は、前記第1の電極から前記第2の電極までの前記境界面を分断するように形成された溝部を有する、絶縁構造。
An insulating structure that is used by being connected to a high-voltage power supply.
With the first electrode
A second electrode having a higher potential than the first electrode and
A solid dielectric material in contact with the first electrode and the second electrode,
With a third electrode
On the surface of the solid dielectric, the portion located between the first electrode and the second electrode is a boundary surface in contact with any of vacuum, gas, and liquid.
The third electrode is arranged at a position away from the boundary surface on the solid dielectric side.
The potential of the third electrode is lower than the potential of the first electrode.
The solid dielectric having a groove formed so as to divide the boundary surface of the first electrode to the second electrode, insulation structure.
高圧電源に接続されて用いられる絶縁構造であって、 It is an insulating structure that is used by being connected to a high-voltage power supply.
第1の電極と、 With the first electrode
前記第1の電極に対して電位が高い第2の電極と、 A second electrode having a higher potential than the first electrode and
前記第1の電極と前記第2の電極とに接している固体誘電体と、 A solid dielectric material in contact with the first electrode and the second electrode,
第3の電極とを備え、 With a third electrode
前記固体誘電体の表面のうち、前記第1の電極と前記第2の電極との間に位置する部位は、真空、気体、又は液体のいずれかに接する境界面であり、 On the surface of the solid dielectric, the portion located between the first electrode and the second electrode is a boundary surface in contact with any of vacuum, gas, and liquid.
前記第3の電極は、前記境界面から前記固体誘電体側に離れた位置に配置されており、 The third electrode is arranged at a position away from the boundary surface on the solid dielectric side.
前記第3の電極の電位は、前記第2の電極の電位よりも高くなっており、 The potential of the third electrode is higher than the potential of the second electrode.
前記固体誘電体は、前記第1の電極から前記第2の電極までの前記境界面を分断するように形成された溝部を有する、絶縁構造。The solid dielectric has an insulating structure having a groove formed so as to divide the boundary surface from the first electrode to the second electrode.
請求項1からのいずれか1項に記載の絶縁構造を有する、荷電粒子を出射する荷電粒子銃であって、
前記固体誘電体は、荷電粒子源を支持する支持部を有し、
前記第1の電極は、前記支持部に接するように配置されているガードリングであり、
前記第2の電極は、前記固体誘電体に接し、前記荷電粒子源の周囲を囲むように配置されている真空チャンバ壁であり、
前記第3の電極は、前記固体誘電体に対して前記ガードリングの反対側に配置されており、リング形状を有するリング電極であり、
前記荷電粒子銃は、それぞれ導電性を有し、前記固体誘電体を貫通する複数の貫通部材を有し、
前記荷電粒子源は、前記複数の貫通部材のうち一対の貫通部材に接続されており、
前記ガードリングは、前記複数の貫通部材のいずれかに接続されている、荷電粒子銃。
A charged particle gun that emits charged particles and has the insulating structure according to any one of claims 1 to 7 .
The solid dielectric has a support that supports a charged particle source.
The first electrode is a guard ring arranged so as to be in contact with the support portion.
The second electrode is a vacuum chamber wall that is in contact with the solid dielectric and is arranged so as to surround the charged particle source.
The third electrode is a ring electrode that is arranged on the opposite side of the guard ring with respect to the solid dielectric and has a ring shape.
Each of the charged particle guns has conductivity and has a plurality of penetrating members penetrating the solid dielectric.
The charged particle source is connected to a pair of penetrating members among the plurality of penetrating members.
The guard ring is a charged particle gun connected to any of the plurality of penetrating members.
前記真空チャンバ壁は、接地電位に接続されている、請求項に記載の荷電粒子銃。 The charged particle gun according to claim 8 , wherein the vacuum chamber wall is connected to a ground potential. 前記荷電粒子源が接続されている前記一対の貫通部材のうちの1つと、前記ガードリングとが、電気的に接続されている、請求項8又は9に記載の荷電粒子銃。 The charged particle gun according to claim 8 or 9 , wherein one of the pair of penetrating members to which the charged particle source is connected and the guard ring are electrically connected. 前記ガードリングは、前記荷電粒子源の電位よりも高い電位に接続されている、請求項8又は9に記載の荷電粒子銃。 The charged particle gun according to claim 8 or 9 , wherein the guard ring is connected to a potential higher than the potential of the charged particle source. 前記ガードリングは、前記荷電粒子源から前記荷電粒子源電子を引き出す第一陽極部に電気的に接続されている、請求項11に記載の荷電粒子銃。 The charged particle gun according to claim 11 , wherein the guard ring is electrically connected to a first anode portion that draws the charged particle source electrons from the charged particle source. 前記複数の貫通部材のいずれかに接続されており、前記荷電粒子銃から出射される前記荷電粒子の量を制限する制限電極をさらに備え、
前記制限電極に接続されている前記貫通部材は、前記第3の電極に電気的に接続されている、請求項8から12のいずれか1項に記載の荷電粒子銃。
Further comprising a limiting electrode connected to any of the plurality of penetrating members and limiting the amount of the charged particles emitted from the charged particle gun.
The charged particle gun according to any one of claims 8 to 12 , wherein the penetrating member connected to the limiting electrode is electrically connected to the third electrode.
前記リング電極の最外周部は、前記ガードリングの周縁部よりも外側に位置している、請求項8から13のいずれか1項に記載の荷電粒子銃。 The charged particle gun according to any one of claims 8 to 13 , wherein the outermost peripheral portion of the ring electrode is located outside the peripheral edge portion of the guard ring. 前記固体誘電体は、絶縁部材であり、
前記支持部は、前記荷電粒子の出射方向に突出するように形成されている、請求項8から14のいずれか1項に記載の荷電粒子銃。
The solid dielectric is an insulating member and
The charged particle gun according to any one of claims 8 to 14 , wherein the support portion is formed so as to project in the emission direction of the charged particles.
前記ガードリングは、前記支持部の突出端部を覆うような凹形状を有し、
前記ガードリングの上端部は、断面に円弧状の部分を有する丸面取り形状を有する、請求項15に記載の荷電粒子銃。
The guard ring has a concave shape that covers the protruding end of the support.
The charged particle gun according to claim 15 , wherein the upper end portion of the guard ring has a round chamfer shape having an arcuate portion in a cross section.
前記支持部は、前記荷電粒子の出射方向に対して反対の方向に開口する凹部を有し、
前記リング電極は、前記凹部の内側に配置されている、請求項16に記載の荷電粒子銃。
The support portion has a recess that opens in a direction opposite to the emission direction of the charged particles.
The charged particle gun according to claim 16 , wherein the ring electrode is arranged inside the recess.
前記複数の貫通部材のそれぞれの電位は、2つ以上の抵抗を用いた分圧回路により与えられている、請求項8から17のいずれか1項に記載の荷電粒子銃。 The charged particle gun according to any one of claims 8 to 17 , wherein the potential of each of the plurality of penetrating members is given by a voltage dividing circuit using two or more resistors. 請求項8から18のいずれか1項に記載の荷電粒子銃と、
前記荷電粒子銃から出射された荷電粒子線を試料に集束させる対物レンズと、
前記荷電粒子線の入射に伴い前記試料から放出された反射電子を検出する検出器とを備える、荷電粒子線応用装置。
The charged particle gun according to any one of claims 8 to 18 .
An objective lens that focuses the charged particle beam emitted from the charged particle gun on the sample, and
A charged particle beam application device including a detector that detects reflected electrons emitted from the sample when the charged particle beam is incident.
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