JP7347796B2

JP7347796B2 - 電子銃および電子機器

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Publication number: JP7347796B2
Application number: JP2019226978A
Authority: JP
Inventors: ハンザン; 泰山内; 善博新井
Original assignee: National Institute for Materials Science
Current assignee: National Institute for Materials Science
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2023-09-20
Anticipated expiration: 2039-12-17
Also published as: JP2021096942A

Description

本発明は、電子銃および電子機器に関する。

高分解能かつ高輝度な観察画像を得るために、電子顕微鏡における電子銃や集束イオンビーム装置におけるイオン源には、先鋭化した針状物質が用いられ、種々の改良がされてきた。

このような先鋭化した針状物質を用いた電子源がある（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１によれば、カーボンナノチューブや希土類六ホウ化物ナノワイヤ等の針状物質（エミッタ）を導電性先端部材に取り付け、電子ビームの偏倚を小さくする技術がある。

しかしながら、特許文献１では、エミッタを設置後、真空を破ることなく電子ビームの照射位置をさらに調整することは困難であった。

特開２０１６－１１０７４８号公報

本発明の課題は、真空を破ることなく電子ビームの照射位置を調整するナノワイヤエミッタを備えた電子銃およびそれを用いた電子機器を提供することである。

本発明による電子銃は、電子ビームを端部より発するナノワイヤエミッタと、第１の球冠状のシェルと第２の球冠状のシェルとを備えるステージであって、前記第１の球冠状のシェルが前記ステージに固定されており、前記第２の球冠状のシェルが前記固定された第１の球冠状のシェルに対して摺動するよう重ねられており、前記重ねられた第１の球冠状のシェルと第２の球冠状のシェルの凹面側および凸面側は、それぞれ、真空および大気に晒され、前記ナノワイヤエミッタは、前記端部が前記凹面側になるように前記ステージに取り付けられる、ステージと、真空と大気とを仕切り、伸縮部を介して前記ステージを保持するハウジングとを備え、これにより上記課題を解決する。
前記第１の球冠状のシェルおよび前記第２の球冠状のシェルは、半径Ｒ（ただし、Ｒは、１ｍｍ≦Ｒ≦１０００ｍｍを満たす）の球の一部であってもよい。
前記第１の球冠状のシェルおよび前記第２の球冠状のシェルの下面は、半径ａ（ただし、ａは、１ｍｍ≦ａ≦Ｒを満たす）の円であってもよい。
前記第１の球冠状のシェルおよび前記第２の球冠状のシェルの下面から側面までの高さｈは、１ｍｍ≦Ｈ＜２×Ｒを満たしてもよい。
前記伸縮部は、ベローズ形状を有してもよい。
前記ベローズ形状は、金属材料、ゴム系材料および熱可塑性エラストマー材料からなる群から選択される材料で形成されてもよい。
前記伸縮部は、真空下において、前記第１の球冠状のシェルと前記第２の球冠状のシェルとの間の圧迫力が０．１Ｎ以上１０Ｎ以下の範囲を維持してもよい。
前記ステージは、前記第２の球冠状のシェルに取り付けられ、前記第２の球冠状のシェルの摺動を制御する４つのストリングスをさらに備えてもよい。
前記４つのストリングスは、前記第２の球冠状のシェルに等間隔で位置してもよい。
前記第１の球冠状のシェルと前記第２の球冠状のシェルとの間に潤滑剤をさらに含んでもよい。
前記ナノワイヤエミッタは、ランタン六ホウ化物（ＬａＢ_６）、炭化ハフニウム（ＨｆＣ）、カーボンナノチューブ、窒化ホウ素ナノチューブ、および、炭窒化ホウ素ナノチューブからなる群から選択される針状物質であってもよい。
冷陰極電界放出電子銃またはショットキー電子銃であってもよい。
本発明による電子機器は、上述の電子銃を備え、これにより上記課題を解決する。
前記電子機器は、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、走査型透過電子顕微鏡、オージェ電子分光器、電子エネルギー損失分光器、および、エネルギー分散型電子分光器からなる群から選択されてもよい。

本発明の電子銃は、ナノワイヤエミッタが取り付けられるステージとして、第１の球冠状のシェルに対して第２の球冠状のシェルが摺動するよう重ねらた第１および第２の球冠状のシェルを備えたステージを備え、そのステージがハウジングによって伸縮部を介して保持されているので、ナノワイヤエミッタの電子ビームを発する端部の旋回を可能にする。これにより、エミッタ設置後であっても、真空を破ることなく、電子ビームの微妙な照射位置を調整でき、ナノワイヤエミッタの表面を清浄に維持できる。

このような電子銃は、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、走査型透過電子顕微鏡、オージェ電子分光器、電子エネルギー損失分光器、エネルギー分散型電子分光器等の電子機器に採用され得る。

本発明の電子源を示す斜視図図１のＸ－Ｘ’断面図第１および第２の球冠状のシェルを拡大して示す図別の第１および第２の球冠状のシェルを拡大して示す図本発明の別の電子源を示す断面図本発明のさらに別の電子源を示す断面図本発明の電子源を用いたＸ軸方向の電子ビームの照射位置の調整方法を示す模式図本発明の電子源を用いたＹ軸方向の電子ビームの照射位置の調整方法を示す模式図実施例１の電子銃を用いた電子ビームの照射位置を示す図

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。なお、同様の要素には同様の符号を付し、その説明を省略する。

図１は、本発明の電子源を示す斜視図である。
図２は、図１のＸ－Ｘ’断面図である。

本発明の電子銃１００は、電子ビームを端部より発するナノワイヤエミッタ１１０と、第１の球冠状のシェル１２０ａと第２の球冠状のシェル１２０ｂとを備えるステージ１３０と、真空と大気とを仕切り、ステージ１３０を、伸縮部１４０を介して保持するハウジング１５０とを備える。

さらに、第１の球冠状のシェル１２０ａ（図１の上側の半球面）がステージ１３０に固定されており、第２の球冠状のシェル１２０ｂ（図１の下側の半球面）が固定された第１の球冠状のシェル１２０ａに対して摺動するよう重ねられている。ここで、重ねられた２つの第１および第２の球冠状のシェル１２０ａ、ｂの凹面側は真空に晒され、凸面側は大気に晒される。

ナノワイヤエミッタ１１０は、その端部が２つの重ねられた第１および第２の球冠状のシェル１２０ａ、ｂの凹面側になるように、ステージ１３０に取り付けられる。詳細には、ナノワイヤエミッタ１１０は、第２の球冠状のシェル１２０ｂの凹面側に後述する電極１６０と接続するよう取り付けられる。

ナノワイヤエミッタ１１０は、針状物質からなり、電子を放出できるものであれば、特に制限はないが、例示的には、ランタン六ホウ化物（ＬａＢ_６）、炭化ハフニウム（ＨｆＣ）、カーボンナノチューブ、窒化ホウ素ナノチューブ、および、炭窒化ホウ素ナノチューブからなる群から選択される針状物質が挙げられる。これらは、製造あるいは入手可能であり、電子源エミッタとして公知の材料である。

２つの重ねられた第１および第２の球冠状のシェル１２０ａ、ｂのうち第２の球冠状のシェル１２０ｂ（図１の下側の半球面）が摺動するため、ナノワイヤエミッタ１１０の電子ビームを発する端部の旋回を可能にする。さらに、ステージ１３０は伸縮部１４０を介して保持されているため、真空を破ることなく電子ビームの照射位置の微妙な調整を可能にする。

なお、図１のＹ－Ｙ’断面図は、図２と同様であるため、説明を省略する。

図３Ａは、第１および第２の球冠状のシェルを拡大して示す図である。
図３Ｂは、別の第１および第２の球冠状のシェルを拡大して示す図である。

図３Ａ、図３Ｂでは、分かりやすさのため、第２の球冠状のシェル１２０ｂの厚さを大きく、さらに、第１の球冠状のシェル１２０ａと、第２の球冠状のシェル１２０ｂとは、離間して重なっているように示すが、実際には、第１の球冠状のシェル１２０ｂの厚さは薄く、実質的に離間なく重なっているものとする。また、第１の球冠状のシェル１２０ａは、図３Ａ、図３Ｂに示されるようにステージ１３０と一体であってもよい。

第１の球冠状のシェル１２０ａおよび第２の球冠状のシェル１２０ｂは、いずれも、半径Ｒの球の一部である。これにより、第２の球冠状のシェル１２０ｂは、固定された第１の球冠状のシェル１２０ａに対して容易に摺動する。半径Ｒは、好ましくは、１ｍｍ≦Ｒ≦１０００ｍｍを満たす。さらに好ましくは、半径Ｒは、５ｍｍ≦Ｒ≦１００ｍｍを満たす。

第１および第２の球冠状のシェル１２０ａ、１２０ｂの下面は、好ましくは、半径ａの円であり、ここで、ａは、１ｍｍ≦ａ≦Ｒを満たす。なお、Ｒが１ｍｍの場合には、ａは１ｍｍとなる。この範囲であれば、第２の球冠状のシェル１２０ｂが固定された第１の球冠状のシェル１２０ａに対して容易に摺動する。さらに好ましくは、ａは、１ｍｍ≦ａ≦１００ｍｍを満たす。

第１および第２の球冠状のシェル１２０ａ、１２０ｂの下面から側面までの高さｈは、好ましくは、１ｍｍ≦Ｈ＜２×Ｒを満たす。この範囲であれば、第２の球冠状のシェル１２０ｂが固定された第１の球冠状のシェル１２０ａに対して容易に摺動する。さらに好ましくは、Ｈは、１ｍｍ≦Ｈ≦１００ｍｍを満たす。なお、図３Ａは、ＨがＨ≦Ｒの場合を模式的に示し、図３Ｂは、ＨがＲ＜Ｈ＜２×Ｒの場合を模式的に示す。

伸縮部１４０は、図１および図２に示すようにベローズ形状を有してもよい。これにより、伸縮を可能にする。ベローズ形状を形成する部材としては、金属材料、ゴム系材料、熱可塑性エラストマー材料を用いることができる。金属材料には、例えば、ステンレススチール、スチール等が挙げられる。ゴム系材料には、例えば、シリコンゴム、フッ素ゴム等が挙げられる。熱可塑性エラストマー材料には、例えば、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。

また、伸縮部１４０は、好ましくは、真空下において、第１の球冠状のシェル１２０ａと第２の球冠状のシェル１２０ｂとの間の圧迫力が、０．１Ｎ以上１０Ｎ以下の範囲を維持するよう機能する。これにより、真空下においても、第２の球冠状のシェル１２０ｂは、固定された第１の球冠状のシェル１２０ａに対して容易に摺動する。

図４は、本発明の別の電子源を示す断面図である。

本発明の別の電子源４００は、第１の球冠状のシェル１２０ａと第２の球冠状のシェル１２０ｂとの間に潤滑剤４１０を含む以外は、図１および図２の電子源１００と同じであるため、共通する要素の説明を省略する。潤滑剤４１０を含むことにより、第２の球冠状のシェル１２０ｂが固定された第１の球冠状のシェル１２０ａに対してさらに容易に摺動する。このような潤滑剤４１０は特に制限はないが、例えば、シリコンスプレー、グラファイトスプレーが挙げられる。

図５、本発明のさらに別の電子源を示す断面図である。

さらに別の電子源５００は、第２の球冠状のシェル１２０ｂに取り付けられ、第２の球冠状のシェル１２０ｂの摺動を制御する４つのストリングス５１０ａ～５１０ｄをさらに備える以外は、図１および図２の電子源１００と同じであるため、共通する要素の説明を省略する。図５では、図１のＸ－Ｘ’断面図に相当するため、４つのストリングスのうち２本のストリングス５１０ａ、５１０ｂのみを示すが、図１のＹ－Ｙ’断面図に相当する側にも同じく２本のストリングス５１０ｃおよび５１０ｄが位置することを理解されたい。すなわち、４つのストリングスは、第２の球冠状のシェル１２０ｂに９０°ごと、すなわち等間隔で位置する。本願明細書において、ストリングスは、紐に限らず、剛性を有する棒状のものも意図する。

このようなストリングスを押したり／引いたりすることにより、第２の球冠状のシェル１２０ｂを、固定された第１の球冠状のシェル１２０ａに対して高精度に摺動できる。すなわち、手動にて、あるいは、アクチュエータなどを介したコンピュータ制御にて、ストリングスを操作することにより、第２の球冠状のシェル１２０ｂを摺動できる。特に、コンピュータ制御をすれば、ナノワイヤエミッタ１１０からの電子ビームの照射位置をＸ軸方向および／またはＹ軸方向にマイクロメートルオーダ～ミリメートルオーダで高精度に制御できる。

当然ながら、図４の電子源４００に図５のストリングス５１０ａ～５１０ｄを取り付けてもよい。

なお、電子銃１００、４００、５００では、電極１６０を備えており、電極１６０が、引出電源（図示せず）および加速電源（図示せず）に接続されていてもよい。電子銃１００、４００、５００は、さらに、引出電極（図示せず）および加速電極（図示せず）を備えており、ナノワイヤエミッタ１１０と引出電極との間、ナノワイヤエミッタ１１０と加速電極との間に電圧を印加できるようになっていてもよい。

電子銃１００、４００、５００が冷陰極電界放出電子銃の場合には、電極１６０がフラッシュ電源に接続されてよく、ショットキー電子銃の場合には加熱電源に接続されてもよい。

次に、本発明の電子銃５００を用いた電子ビームの照射位置の調整方法を説明する。
図６は、本発明の電子源を用いたＸ軸方向の電子ビームの照射位置の調整方法を示す模式図である。
図７は、本発明の電子源を用いたＹ軸方向の電子ビームの照射位置の調整方法を示す模式図である。

まず、ナノワイヤエミッタ１１０を設置し、電子銃５００を真空状態にし、ナノワイヤエミッタ１１０からの電子ビームの初期状態の照射位置を確認する。ストリングス５１０ａ～５１０ｄが初期状態（すなわち、ｈ＝０）である電子銃５００からの電子ビームを蛍光板に照射し、その際の発光位置を記録する。ここでは、照射位置６１０が初期状態の照射位置である。

この照射位置６１０をＸ軸とＹ軸とが交差する中心にするために、ストリングス５１０ａ～５１０ｄを使う。図６の右図に示すように、ストリングス５１０ａが－ｈ（ｍｍ）、ストリングス５１０ｂが＋ｈ（ｍｍ）シフトすると、照射位置６１０は、さらにＸ軸方向に移動し、照射位置６２０となる。この場合、ナノワイヤエミッタ１１０のＸ軸方向の傾斜角は、＋Θｘとなる。

一方、図６の左図に示すように、ストリングス５１０ａが＋ｈ（ｍｍ）、ストリングス５１０ｂが－ｈ（ｍｍ）シフトすると、照射位置６１０は、さらに－Ｘ軸方向に移動し、照射位置６３０となる。この場合、ナノワイヤエミッタ１１０のＸ軸方向の傾斜角は、－Θｘとなる。

同様に、図７の右図に示すように、ストリングス５１０ｃが－ｈ（ｍｍ）、ストリング５１０ｄが＋ｈ（ｍｍ）シフトすると、照射位置６１０は、さらにＹ軸方向に移動し、照射位置７１０となる。この場合、ナノワイヤエミッタ１１０のＹ軸方向の傾斜角は、＋Θｙとなる。

また、図７の左図に示すように、ストリングス５１０ｃが＋ｈ（ｍｍ）、ストリングス５１０ｄが－ｈ（ｍｍ）シフトすると、照射位置６１０は、さらに－Ｙ軸方向に移動し、照射位置７２０となる。この場合、ナノワイヤエミッタ１１０のＹ軸方向の傾斜角は、－Θｙとなる。

これらのストリングス５１０ａ～５１０ｄのシフトを適宜組み合わせることにより、真空を破ることなく、初期状態の照射位置６１０をＸ軸とＹ軸とが交差する中心に移動できる。なお、シフト量（移動距離）とエミッタのＸ軸およびＹ軸方向への傾斜角とは、第１および第２の球冠状のシェル１２０ａ、ｂのサイズ（半径Ｒ、ａ、高さｈ等）によるが、予め移動距離と傾斜角との関係をメモリ等に格納しておけば、初期状態の照射位置６１０から中心までの距離を算出し、ナノワイヤエミッタ１１０から蛍光板までの距離を設定すれば、コンピュータ制御等により自動で電子ビームの照射位置を調整することもできる。

図６および図７では、移動距離をミリメートルオーダとしたが、マイクロメートルオーダとして、より高精度な制御も可能であることは言うまでもない。

図６および図７を参照して、ストリングス５１０ａ～５１０ｄを用いた高精度な電子ビームの照射位置の調整方法を説明したが、電子銃１００、４００を用いた場合も、第２の球冠状シェル１２０ｂを支持棒等の任意の手段にてシフトさせれば同様に、調整できる。

本発明の電子銃１００、４００、５００は、真空下において、電子ビームの微妙な照射位置を調整するので、ナノワイヤエミッタ１１０の表面を清浄に保ち、高効率に電子ビームを収束できる。このような電子銃１００、４００、５００は、電子集束能力を持つ任意の電子機器に採用される。例えば、このような電子機器は、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、走査型透過電子顕微鏡、オージェ電子分光器、電子エネルギー損失分光器、および、エネルギー分散型電子分光器からなる群から選択される。

次に、具体的な実施例を用いて本発明を詳述するが、本発明がこれら実施例に限定されないことに留意されたい。

［実施例１］
図５の電子銃５００を製造し、電子ビームの照射位置の調整を行った。ナノワイヤエミッタ１１０として、六ホウ化ランタン（ＬａＢ_６）を用いた。ＬａＢ_６は、例えば、特開２００８－２６２７９４号公報に開示されるＣＶＤ法によって製造した。

得られたナノワイヤについてエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）により組成分析し、ＬａＢ_６のナノワイヤであることを確認した。また、透過型電子顕微鏡によるＨＴＲＥＭ像および制限視野電子回折図形から、ＬａＢ_６のナノワイヤは、いずれも単結晶であり、ＬａＢ_６の長手方向は、＜１００＞の結晶方向に一致し、その端部は、｛１００｝面、｛１１０｝面および｛１１１｝面を有することを確認した。ＬａＢ_６ナノワイヤは、直径１０ｎｍ～２００ｎｍおよび長さ１μｍ～３０μｍを有した。以降では、直径約１００ｎｍおよび長さ１１５μｍを有するＬａＢ_６ナノワイヤを使用した。

第１および第２の球冠状のシェル１２０ａ、１２０ｂとして、半径Ｒが１２ｍｍの球の一部であり、下面の半径ａが１１ｍｍであり、高さｈが８ｍｍであるステンレススチール製の球冠状のシェルを用いた。第１の球冠状のシェル１２０ａと第２の球冠状のシェル１２０ｂとの間には潤滑剤としてグラファイトスプレーを用いた。第２の球冠状のシェル１２０ｂには、４つのストリングス５１０ａ～５１０ｄを設けた。

第１および第２の球冠状のシェル１２０ａ、１２０ｂをステージ１３０に取り付け、凹面側にナノワイヤエミッタ１１０を設置した。さらに、ステージ１３０は、ステンレススチール製のベローズである伸縮部１４０を介してハウジング１５０に保持されるようにした。ここで、ハウジング１５０に保持された、第２の球冠状のシェル１２０ｂの凹面側が、真空（真空度：１０^－８Ｐａ）に晒され、ハウジングに保持された第１および第２の球冠状のシェル１２０ａ、１２０ｂの凸面側が大気に晒された。このとき、伸縮部１４０によって、第１の球冠状のシェル１２０ａと第２の球冠状のシェル１２０ｂとの間の圧迫力が５Ｎに維持された。

このようにして得た電子銃の電極１６０を引出電源および加速電源に接続し、電子ビームの照射位置を調べ、調整を行った。詳細には、引出電圧３５０Ｖを印加し、次いで、引出電極の極性を反転させ、加速電圧３５０Ｖを印加し、電子ビームを蛍光板（ナノワイヤエミッタ１１０と蛍光板との距離：３０ｍｍ）に照射させ、発光位置を記録した。結果を図８に示す。以降の操作はすべて真空を破ることなく行った。

さらに、４つのストリングス５１０ａ～５１０ｄをシフトさせた際の電子ビームのナノワイヤエミッタ１１０のＸ軸方向およびＹ軸方向の傾斜角および照射位置の移動距離を調べた。結果を表１および表２に示す。

図８は、実施例１の電子銃を用いた電子ビームの照射位置を示す図である。

図８はグレースケールで示されるが、明るく示される領域が電子ビームの照射位置であり、点線が交わる箇所が中心を表し、紙面に対して水平方向の点線がＸ軸、垂直方向の点線がＹ軸に相当する。図８（Ａ）に示すように、実施例１の電子銃からの電子ビームは、初期状態では、蛍光板の中心からずれたところに照射された。

実施例１の電子銃のストリングス５１０ａ～５１０ｄを表１および表２に示すように、移動させたところ、ナノワイヤエミッタ１１０をＸ軸方向に－５°～５°傾斜し、－２．６ｍｍ～２．６ｍｍ移動し、Ｙ軸方向に－５°～５°傾斜し、－２．６ｍｍ～２．６ｍｍ移動できることが分かった。

図８（Ａ）の初期状態の照射位置の情報から、電子ビームの照射位置をＸ軸方向に－２．１ｍｍ、さらに、Ｙ軸方向に－２．１ｍｍ移動させることにより、照射位置が中心となるはずである。そこで、表１および表２を参照して、ストリングス５１０ａおよび５１０ｂをそれぞれ３ｍｍ、－３ｍｍ、ストリングス５１０ｃおよび５１０ｄをそれぞれ３ｍｍ、－３ｍｍ移動させた。

ストリングス５１０ａおよび５１０ｂをそれぞれ３ｍｍ、－３ｍｍ移動させたところ、ナノワイヤエミッタ１１０がＸ軸方向に－４°傾斜した。このときの電子ビームの照射位置は、図８（Ｂ）に示すように、初期状態の照射位置（図８（Ａ））からＸ軸方向に－２．１ｍｍ移動した。

さらに、ストリングス５１０ｃおよび５１０ｄをそれぞれ３ｍｍ、－３ｍｍ移動させたところ、ナノワイヤエミッタ１１０がＹ軸方向に－４°傾斜した。このときの電子ビームの照射位置は、図８（Ｃ）に示すように、図８（Ｂ）の照射位置からＹ軸方向に－２．１ｍｍ移動し、中心となった。

図示しないが、炭化ハフニウム（ＨｆＣ）からなるナノワイヤエミッタ、および、カーボンナノチューブ（単層カーボンナノチューブ、ＣｈｅａｐＴｕｂｅ製））からなるナノワイヤエミッタを用いて、同様に電子銃を構築したところ、真空を破ることなく、電子ビームの照射位置を調整できることが分かった。

以上より、本発明のナノワイヤエミッタを用いた電子銃では、真空を破ることなく、電子ビームの照射位置を調整できることが示された。

本発明の電子銃を用いれば、ナノワイヤエミッタを設定し、チャンバ内を真空にした後であっても、真空を破ることなく電子ビームの照射位置を調整できるので、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、走査型透過電子顕微鏡、オージェ電子分光器、電子エネルギー損失分光器、エネルギー分散型電子分光器等の電子集束能力をもつ任意の機器に採用される。

１００、４００、５００電子銃
１１０ナノワイヤエミッタ
１２０ａ第１の球冠状のシェル
１２０ｂ第２の球冠状のシェル
１３０ステージ
１４０伸縮部
１５０ハウジング
１６０電極
４１０潤滑剤
５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５１０ｄストリングス
６１０、６２０、６３０、７１０、７２０照射位置

Claims

電子ビームを端部より発するナノワイヤエミッタと、
第１の球冠状のシェルと第２の球冠状のシェルとを備えるステージであって、前記第１の球冠状のシェルが前記ステージに固定されており、前記第２の球冠状のシェルが前記固定された第１の球冠状のシェルに対して摺動するよう重ねられており、前記重ねられた第１の球冠状のシェルと第２の球冠状のシェルのうち前記第２の球冠状のシェルの凹面側は、真空に晒され、第１の球冠状のシェルと前記第２の球冠状のシェルの凸面側とは、大気に晒され、前記ナノワイヤエミッタは、前記端部が前記凹面側になるように前記ステージに取り付けられる、ステージと、
真空と大気とを仕切り、伸縮部を介して前記ステージを保持するハウジングと
を備え、
前記伸縮部は、真空下において、前記第１の球冠状のシェルと前記第２の球冠状のシェルとの間の圧迫力が０．１Ｎ以上１０Ｎ以下の範囲を維持する、電子銃。
前記第１の球冠状のシェルおよび前記第２の球冠状のシェルは、半径Ｒ（ただし、Ｒは、１ｍｍ≦Ｒ≦１０００ｍｍを満たす）の球の一部である、請求項１に記載の電子銃。
前記第１の球冠状のシェルおよび前記第２の球冠状のシェルの下面は、半径ａ（ただし、ａは、１ｍｍ≦ａ≦Ｒを満たす）の円である、請求項１または２に記載の電子銃。
前記第１の球冠状のシェルおよび前記第２の球冠状のシェルの下面から側面までの高さｈは、１ｍｍ≦Ｈ＜２×Ｒを満たす、請求項１～３のいずれかに記載の電子銃。
前記伸縮部は、ベローズ形状を有する、請求項１～４のいずれかに記載の電子銃。
前記ベローズ形状は、金属材料、ゴム系材料および熱可塑性エラストマー材料からなる群から選択される材料で形成される、請求項５に記載の電子銃。
前記ステージは、前記第２の球冠状のシェルに取り付けられ、前記第２の球冠状のシェルの摺動を制御する４つのストリングスをさらに備える、請求項１～６のいずれかに記載の電子銃。
前記４つのストリングスは、前記第２の球冠状のシェルに等間隔で位置する、請求項７に記載の電子銃。
前記第１の球冠状のシェルと前記第２の球冠状のシェルとの間に潤滑剤をさらに含む、請求項１～８のいずれかに記載の電子銃。
前記ナノワイヤエミッタは、ランタン六ホウ化物（ＬａＢ_６）、炭化ハフニウム（ＨｆＣ）、カーボンナノチューブ、窒化ホウ素ナノチューブ、および、炭窒化ホウ素ナノチューブからなる群から選択される針状物質である、請求項１～９のいずれかに記載の電子銃。
冷陰極電界放出電子銃またはショットキー電子銃である、請求項１～１０のいずれかに記載の電子銃。
請求項１～１１のいずれかに記載の電子銃を備えた電子機器。
前記電子機器は、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、走査型透過電子顕微鏡、オージェ電子分光器、電子エネルギー損失分光器、および、エネルギー分散型電子分光器からなる群から選択される、請求項１２に記載の電子機器。