JP7674594B2 - エミッター及びこれを備える装置 - Google Patents

Description

本開示は電子を放出するエミッター及びこれを備える装置に関する。

電子を放出するエミッターは、例えば、電子顕微鏡及び半導体検査装置に使用されている。エミッターは、電子源と、電子源を加熱するヒーターとを備え、ヒーターへの通電により電子源を加熱することによってエミッション電流が得られる。特許文献１は、エミッタチップと、エミッタチップを保持する発熱性保持体と、発熱性保持体を支持しこれへ電流を供給する導電部材とを備え、発熱性保持体が熱分解グラファイト材料から構成されている熱電子陰極装置を開示している。特許文献１の第１頁右欄第２～１４行及び第１図によれば、エミッタチップ１１が加熱されるとウェーネルト円筒体１３の開口部１２から電子が放出される。ウェーネルト円筒体１３とエミッタチップ１１との間に印加する電圧を制御することにより、エミッタチップ１１からの電子の流れが揃えられる。

特公昭４７－２５９１１号公報

ヒーターへの通電によってヒーター及び電子源は１６００～１９００Ｋにまで加熱される場合がある。高温条件下、ヒーター及び／又は電子源を構成する材料が気化して蒸発物が生じ得る。この蒸発物が冷えて例えば碍子の表面上で固化すると、碍子表面の絶縁性が低下し、意図せぬ電流が発生する。この電流はエミッション電流の信頼性が損なわれるという問題を招来する。

本開示はエミッション電流の信頼性を十分に長期にわたって維持できるエミッター及びこれを備える装置を提供する。

本開示の一側面はエミッターに関する。このエミッターは、碍子と、碍子に取り付けられており且つ互いに離間している一対の導電端子と、一対の導電端子の先端部の間に配置されており且つ通電によって発熱するヒーターと、ヒーターにより加熱されて電子を放出する第一材料で構成された電子源と、碍子の表面とともに内部空間を構成する内面を有し且つ電子源との間にバイアス電圧を印加するためのウェーネルト電極と、内部空間内において碍子の表面の一部を覆う遮蔽部材とを備える。

上記遮蔽部材は、ヒーターの発熱により内部空間で発生する蒸発物が碍子の表面において固化することによって導電端子とウェーネルト電極の間に導電層が連続的に形成されることを抑制する役割を果たすことが好ましい。導電端子とウェーネルト電極との間には、比較的大きい電圧（例えば、１５～１０００Ｖ）が印加されるため、導電端子とウェーネルト電極との間の絶縁性が高度に維持されることが好ましい。他方、一対の導電端子の間に印加される電圧は、例えば、１～１０Ｖ程度であるため、一対の導電端子の間に求められる絶縁性は、導電端子とウェーネルト電極との間に求められる絶縁性と比較すると高くない。

遮蔽部材は、ウェーネルト電極の内面と離間していることが好ましい。例えば、遮蔽部材は、碍子の表面のうち、ウェーネルト電極の内面に沿った領域を少なくとも覆うように配置されていることが好ましい。遮蔽部材は、一対の導電端子と離間していてもよい。例えば、遮蔽部材は、碍子の表面のうち、一対の導電端子にそれぞれ沿った二つの領域を少なくとも覆うように配置されていてもよい。

上記エミッターは、第一材料よりも熱伝導性が低い第二材料で構成された中間部材を更に備え、一対の導電端子の先端部が中間部材を介して電子源を把持していてもよい。電子源とヒーターとの間に、電子源（第一材料）よりも熱伝導率が低い中間部材（第二材料）を配置することにより、中間部材を設けない場合と比較してヒーターの温度をより高温で動作させることが可能となる。これにより、電子源を構成する材料がヒーターの近傍に蒸着することを抑制でき、これに起因するエミッターの性能低下を抑制できる。これは、ヒーターによって電子源が効率的に加熱されることをある程度阻害し、その一方で、ヒーターの過剰な熱を利用してヒーターの近傍（例えば、導電端子の先端部）に電子源を構成する材料が蒸着することを抑制するというコンセプトに基づくものである。このコンセプトと、遮蔽部材による碍子表面の絶縁性の維持のコンセプトとを併用することで、エミッション電流の優れた信頼性をより長期にわたって維持できる。

本開示の一側面は上記エミッターを備える装置に関する。エミッターを備える装置として、例えば、電子顕微鏡、半導体製造装置、検査装置及び加工装置が挙げられる。

本開示によれば、エミッション電流の信頼性を十分に長期にわたって維持できるエミッター及びこれを備える装置が提供される。

図１は本開示に係るエミッターの一実施形態を模式的に示す縦断面図である。 図２は図１に示すエミッターからウェーネルト電極を外した状態を模式的に示す上面図である。 図３（ａ）は遮蔽部材の一例を模式的に示す斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示すｂ－ｂ線における断面図である。 図４（ａ）は一対の導電端子の先端部の間に配置された電子源等の構成を模式的に示す縦断面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す構成の横断面図である。 図５（ａ）～図５（ｃ）は図１に示すエミッターを製造する過程を模式的に示す断面図である。 図６（ａ）は図１に示すエミッターを長期にわたって使用した後の状態を模式的に示す断面図であり、図６（ｂ）は遮蔽部材が設けられていないエミッターを長期にわたって使用した後の状態を模式的に示す断面図である。 図７（ａ）は他の例に係る遮蔽部材を備えるエミッターを模式的に示す上面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示す遮蔽部材の断面図である。 図８（ａ）は他の例に係る遮蔽部材を備えるエミッターを模式的に示す上面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）に示す遮蔽部材の断面図である。 図９（ａ）は一対の導電端子の先端部の間に配置された電子源等の他の構成を模式的に示す縦断面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）に示す構成の横断面図である。 図１０（ａ）は一対の導電端子の先端部の間に配置された電子源等の他の構成を模式的に示す縦断面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に示す構成の上面図である。 図１１は本開示に係るエミッターの他の実施形態を模式的に示す縦断面図である。 図１２（ａ）は一対の導電端子の先端部の間に配置された電子源等の他の構成を模式的に示す縦断面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）に示す構成の横断面図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態について説明する。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

＜エミッター＞
図１は本実施形態に係るエミッターを模式的に示す縦断面図である。この図に示すエミッター１０は、電子源１と、中間部材２ａ，２ｂと、一対のヒーター５ａ，５ｂと、一対の導電端子６ａ，６ｂと、碍子７と、遮蔽部材８と、ウェーネルト電極９とを備える。通電によってヒーター５ａ，５ｂが発熱することで電子源１が加熱され、電子源１から出射された電子はウェーネルト電極９の開口部９ａから放出される。電子源１の先端は開口部９ａから突き出ない位置にある。ウェーネルト電極９は、電子源１（陰極）と陽極（不図示）との間に配置される電極であり、電子源１に対してマイナスのバイアス電圧が与えられるように構成されており、電子の放出量を制御する役割を果たす。かかる構成により、電子源１の側面からの余剰な電子を抑制し、電子源１の先端からの電子のみを利用することができる。ウェーネルト電極９は筒状部９ｂと、筒状部９ｂの一方の端部を塞ぐ閉鎖部９ｃとを備え、閉鎖部９ｃの中央部に開口部９ａが形成されている。ウェーネルト電極９の内面９ｄは、碍子７の表面７ａとともに内部空間Ｓを構成している。電子源１の加熱のために、一対の導電端子６ａ，６ｂの間に、例えば、１～１０Ｖ程度の電圧が印加され、０．５～３Ａ程度の電流が流れる。エミッター１０を備える装置として、電子顕微鏡、半導体製造装置、検査装置及び加工装置が挙げられる。

図２は、図１に示すエミッター１０からウェーネルト電極９を外した状態を模式的に示す上面図である。図２における一点鎖線の円はウェーネルト電極９の内面９ｄの位置を示したものである。図１，２に示すように、碍子７の表面７ａ上に遮蔽部材８が配置されている。遮蔽部材８は、ヒーター５ａ，５ｂの発熱に起因して内部空間Ｓで発生する蒸発物が碍子７の表面７ａにおいて固化することによって導電端子６ａ，６ｂとウェーネルト電極９の間に導電層Ｌｃ（導電性を有する堆積層）が連続的に形成されることを抑制する役割を果たす（図６（ａ）参照）。導電端子６ａ，６ｂとウェーネルト電極９との間には、例えば、１５～１０００Ｖの電圧が印加されるため、導電端子６ａ，６ｂとウェーネルト電極９との間の絶縁性が高度に維持されることが好ましい。

本実施形態に係る遮蔽部材８は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、碍子７の表面７ａに当接する嵩上げ部８ａと、内部空間Ｓに露出する面８ｓを有する張り出し部８ｂとによって構成されている。嵩上げ部８ａは、横断面において矩形である。その一辺の長さは、例えば、４～１０ｍｍ程度である。嵩上げ部８ａの厚さは、例えば、０．５～２ｍｍである。平面視において、張り出し部８ｂは、嵩上げ部８ａよりも側方に張り出すように設けられており、横断面において円形である。その直径は、例えば、８～２０ｍｍ程度である。

遮蔽部材８は、絶縁性を有する材料（例えば、セラミックス）で構成されている。加工性の観点から、遮蔽部材８の材質は快削性セラミックスであることが好ましい。嵩上げ部８ａと、張り出し部８ｂは一体的に形成されていてもよいし、互いに分離可能であってもよい。遮蔽部材８は、碍子７に対して遮蔽部材８をボルト１４で固定するための孔８ｃと、導電端子６ａ，６ｂが挿入される孔８ｄ，８ｅとを有する。ボルト用の孔８ｃは遮蔽部材８の中心を貫通するように設けられ、孔８ｄ，８ｅは孔８ｃを挟むような位置に設けられている。

図４（ａ）は内部空間Ｓに収容される電子源１等の構成を模式的に示す縦断面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す構成の横断面図である。これらの図に示すように、導電端子６ａ，６ｂの先端部の間に電子源１が配置されている。導電端子６ａ，６ｂは、電子源１等を把持するとともにヒーター５ａ，５ｂに通電するためのものである。電子源１は中間部材２ａ，２ｂによって挟まれている。中間部材２ａ，２ｂの外側にはヒーター５ａ，５ｂが配置されている。ヒーター５ａに導電端子６ａの先端部が接しており、ヒーター５ｂに導電端子６ｂの先端部が接している。

電子源１は、電子放出特性を有する第一材料（電子放出材料）で構成されている。電子源１の先端部１ａは円錐状に成形されており、その先端から電子が放出される。本実施形態において、電子源１の側面１ｂ，１ｃは内部空間Ｓに露出している。

本実施形態において、電子源１の先端部１ａ以外の部分の形状は四角柱状である。電子源１の長さは、例えば、０．１～２ｍｍであり、０．２～１．５ｍｍ又は０．２～１ｍｍであってもよい。長さが０．１ｍｍ以上であることでハンドリングが良好となる傾向にあり、２ｍｍ以下であることで加熱が均一となる傾向にある。電子源１における四角柱の部分の断面形状は略正方形である。その辺の長さは、例えば、０．０２～１ｍｍであり、０．０５～０．５ｍｍ又は０．０５～０．１５ｍｍであってもよい。

電子放出材料の例として、ホウ化ランタン（ＬａＢ_６）、ホウ化セリウム（ＣｅＢ_６）などの希土類ホウ化物；タングステン、タンタル、ハフニウムなどの高融点金属ならびにその酸化物、炭化物及び窒化物；イリジウムセリウムなどの貴金属－希土類系合金が挙げられる。

電子放出特性、強度及び加工性の観点から、電子源１を構成する電子放出材料は希土類ホウ化物であることが好ましい。電子源１が希土類ホウ化物からなる場合、電子源１は電子を放出しやすい＜１００＞方位が電子放出方向に一致するよう加工された単結晶体であることが好ましい。電子源１は放電加工などによって所望の形状にすることができる。電子源１の側面は、蒸発速度が遅くなると考えられることから、（１００）面の結晶面であることが好ましい。

電子源１を構成する材料は、中間部材２ａ，２ｂを構成する材料よりも高い熱伝導性を有する。電子源１を構成する材料の熱伝導率は、好ましくは５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、より好ましくは１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。この材料の熱伝導率が５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることで電子源１の全体がヒーター５ａ，５ｂからの熱によって十分均一に加熱される傾向にある。なお、この材料の熱伝導率の上限値は、例えば、２００Ｗ／ｍ・Ｋである。以下に複数の材料の熱伝導率を示す。
・ホウ化ランタン（ＬａＢ_６）：６０Ｗ／ｍ・Ｋ
・タングステン：１７７Ｗ／ｍ・Ｋ

電子源１の熱伝導率の値Ｔ_Ｅは、中間部材２ａ，２ｂの熱伝導率の値Ｔ_Ｉよりも十分に大きいことが好ましい。中間部材２ａ，２ｂの熱伝導率の値Ｔ_Ｉに対する電子源１の熱伝導率の値Ｔ_Ｅの比率（Ｔ_Ｅ／Ｔ_Ｉ）は、例えば、７～１３であり、８～１２又は１０～１１であってもよい。この比率がこれらの範囲内であることで、通電時におけるヒーター５ａ，５ｂの温度を適度に高くすることができる。通電時におけるヒーター５ａ，５ｂの温度を電子源１の温度よりも、例えば、１５０～２５０℃程度高くすることができる。これにより、ヒーター５ａ，５ｂの近傍に電子源１を構成する材料が蒸着することを抑制できる。

中間部材２ａ，２ｂは、電子源１の一対の面１ｄ，１ｅに接し且つこれらの面を覆うように配置されている（図４（ｂ）参照）。ヒーターから電子源に向かうときに通る中間部材の最短経路の長さが１００μｍ以上であることが好ましい。すなわち、本実施形態においては、中間部材２ａの厚さ（電子源１とヒーター５ａの離間距離）は１００μｍ以上であることが好ましく、１００～１０００μｍ又は３００～８００μｍであってもよい。

中間部材２ａ，２ｂは、電子源１を構成する材料よりも熱伝導率が低い材料（第二材料）で構成されている。中間部材２ａ，２ｂを構成する材料の熱伝導率は、例えば、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、好ましくは１～１００Ｗ／ｍ・Ｋであり、より好ましくは１～６０Ｗ／ｍ・Ｋである。この値の下限値は２Ｗ／ｍ・Ｋであってもよく、３Ｗ／ｍ・Ｋであってもよい。この値の上限値は４５Ｗ／ｍ・Ｋであってもよく、４０Ｗ／ｍ・Ｋであってもよい。この材料の熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることでヒーター５ａ，５ｂからの熱が電子源１に十分伝わる傾向にあり、他方、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることでヒーター５ａ，５ｂと電子源１とに十分な温度差を生じさせることができる傾向にある。

中間部材２ａ，２ｂを構成する材料は、高融点金属又はその炭化物を含むことが好ましく、金属タンタル、金属チタン、金属ジルコニウム、金属タングステン、金属モリブデン、金属レニウム、炭化タンタル、炭化チタン及び炭化ジルコニウムから少なくとも一つ以上を含むことが好ましい。また、この材料は、炭化ホウ素と黒鉛（炭素材料）のうちの少なくとも一つ以上を含んでもよく、ニオブ、ハフニウム、バナジウムのうちの少なくとも一つ以上を含んでもよい。この材料として、ガラス状カーボン（例えば、グラッシーカーボン（商品名、株式会社レイホー製作所製））を使用してもよい。この材料として、窒化ホウ素を使用してもよい。以下に複数の材料の熱伝導率を示す。
・金属レニウム：４８Ｗ／ｍ・Ｋ
・炭化ホウ素：３５Ｗ／ｍ・Ｋ
・黒鉛：８０～２５０Ｗ／ｍ・Ｋ
・ガラス状カーボン：５．８Ｗ／ｍ・Ｋ

中間部材２ａ，２ｂを構成する材料は導電性を有する。通電によって中間部材２ａ，２ｂが過度に発熱することを抑制する観点から、中間部材２ａ，２ｂを構成する材料はヒーター５ａ，５ｂを構成する材料よりも電気抵抗率が低いことが好ましい。中間部材２ａ，２ｂを構成する材料の電気抵抗率は、好ましくは３００μΩ・ｍ以下であり、より好ましくは１００μΩ・ｍ以下である。この材料の電気抵抗率が３００μΩ・ｍ以下であることで、通電によって中間部材２ａ，２ｂが過度に発熱することを抑制できる傾向にある。なお、この材料の電気抵抗率の下限値は、例えば、０．１μΩ・ｍであり、０．３μΩ・ｍ又は１．０μΩ・ｍであってもよい。以下に複数の材料の電気抵抗率を示す。
・金属レニウム：０．２μΩ・ｍ
・黒鉛：５～１５μΩ・ｍ
・ガラス状カーボン：４２μΩ・ｍ

ヒーター５ａ，５ｂは、高い電気抵抗率を有する材料からなり、通電によって発熱するものである。ヒーター５ａ，５ｂを構成する材料の電気抵抗率は、好ましくは５００～１０００μΩ・ｍであり、より好ましくは６００～９００μΩ・ｍである。この材料の電気抵抗率が５００μΩ・ｍ以上であることで、通電によって電子源１を十分に加熱することができる傾向にあり、他方、１０００μΩ・ｍ以下であることで十分に通電できる傾向にある。ヒーター５ａ，５ｂを構成する材料として、熱分解黒鉛、ホットプレスカーボンが挙げられる。なお、熱分解黒鉛の電気抵抗率（代表的な値）は８００μΩ・ｍである。

ヒーター５ａ，５ｂの電気抵抗率の値Ｒ_Ｈは、中間部材２ａ，２ｂの電気抵抗率の値Ｒ_Ｉよりも十分に大きいことが好ましい。中間部材２ａ，２ｂの電気抵抗率の値Ｒ_Ｉに対するヒーター５ａ，５ｂの電気抵抗率の値Ｒ_Ｈの比率（Ｒ_Ｈ／Ｒ_Ｉ）は、例えば、１２～２０であり、１３～１９又は１４～１８であってもよい。この比率が１２以上であることで、通電時におけるヒーター５ａ，５ｂの温度を十分に高くすることができ、ヒーター５ａ，５ｂの近傍に電子源１を構成する材料が蒸着することを抑制できる傾向にある。他方、この比率が２０以下であることで、ヒーター５ａ，５ｂを加熱するための電力のロスを低減できる傾向にある。

エミッター１０は以下の工程を経て製造することができる。まず、例えば、ロウ付けによって碍子７の孔７ｂ，７ｃに導電端子６ａ，６ｂを固定する（図５（ａ））。次いで、碍子７の孔８ｄ，８ｅに導電端子６ａ，６ｂを通した状態で遮蔽部材８をボルト１４で碍子７に固定する（図５（ｂ））。そして、導電端子６ａ，６ｂの先端が互いに近づくように導電端子６ａ，６ｂを曲げる（図５（ｃ））。その後、導電端子６ａ，６ｂの先端部の間に、電子源１、中間部材２ａ，２ｂ及びヒーター５ａ，５ｂを配置する。電子源１の位置を調整した後、ウェーネルト電極９を装着する工程を経て図１に示すエミッター１０が得られる。

上記実施形態によれば、エミッター１０のエミッション電流の信頼性を十分に長期にわたって維持することができる。すなわち、図６（ａ）に示すように、遮蔽部材８が碍子７の表面７ａの一部（特に、ウェーネルト電極９の内面９ｄに沿った環状の領域Ｒ１を覆うように配置されているため、エミッター１０を長期にわたって使用しても、導電端子６ａ，６ｂとウェーネルト電極９の間に導電層Ｌｃが連続的に形成されることを十分に抑制することができる。このため、導電端子６ａ，６ｂとウェーネルト電極９との間の絶縁性を高度に維持することができる。他方、図６（ｂ）は遮蔽部材８が設けられていないエミッター１００は、長期にわたって使用されると、導電端子６ａ，６ｂとウェーネルト電極９の間に導電層Ｌｃが連続的に形成され、導電端子６ａ，６ｂとウェーネルト電極９との間の絶縁性が低下し得る。

以上、本開示の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、遮蔽部材は以下のような態様であってもよい。図７（ａ）に示すエミッター２０は環状の遮蔽部材１８を備える。遮蔽部材１８は、碍子７の表面７ａのうち、ウェーネルト電極９の内面９ｄに沿った環状の領域Ｒ１を選択的に覆っている。図７（ｂ）に示すように、遮蔽部材１８は、碍子７の表面７ａに当接する嵩上げ部１８ａと、内部空間Ｓに露出する面１８ｓを有する張り出し部１８ｂとによって構成されている。嵩上げ部１８ａの厚さは、例えば、０．５～２ｍｍである。平面視において、張り出し部１８ｂは嵩上げ部１８ａよりも側方に張り出すように設けられている。碍子７に溝（不図示）を設け、この溝に遮蔽部材１８を嵌合させてもよいし、ロウ付けによって碍子７に遮蔽部材１８を固定してもよい。

図８（ａ）に示すエミッター３０は一対の遮蔽部材２８，２９を備える。一対の遮蔽部材２８，２９はいずれも環状であり、碍子７の表面７ａのうち、導電端子６ａ，６ｂの外面にそれぞれ沿った二つの環状の領域Ｒａ，Ｒｂを選択的に覆っている。遮蔽部材２８は、碍子７の表面７ａに当接する嵩上げ部２８ａと、内部空間Ｓに露出する面２８ｓを有する張り出し部２８ｂとによって構成されている。嵩上げ部２８ａの厚さは、例えば、０．５～２ｍｍである。平面視において、張り出し部２８ｂは嵩上げ部２８ａよりも側方に張り出すように設けられている。遮蔽部材２９の構成は、遮蔽部材２８と同様であればよい。碍子７に複数の孔（不図示）を設け、これらに遮蔽部材２８，２９をそれぞれ嵌合させてもよいし、導電端子６ａ，６ｂに遮蔽部材２８，２９を嵌めて固定してもよい。

上記実施形態においては、電子源１が中間部材２ａ，２ｂによって挟まれている態様を例示したが、以下のような態様であってもよい。図９（ａ）及び図９（ｂ）は第一の変形例を示す図である。この変形例に係る電子源１は、その柱状部の四つの側面が中間部材２で覆われている。電子源１の柱状部の四つの側面が中間部材２で覆われていることで、電子源の蒸発物の拡散を抑制できるとともに、電子源１の加熱を均一にできるなどの効果が奏される。中間部材２の材質は上記実施形態に係る中間部材２ａ，２ｂの材質と同様であればよい。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は第二の変形例を示す図である。この変形例に係る中間部材３は、柱状部３ａと、円錐状の部分３ｂとによって構成されている。円錐状の部分３ｂの先端部に開口部４が設けられており、開口部４に電子源１が挿入されている。この変形例において、電子源１の形状は四角柱状である。電子源１の長さは、例えば、０．１～１ｍｍであり、０．２～０．６ｍｍ又は０．３ｍｍであってもよい。長さが０．１ｍｍ以上であることでハンドリングが良好となる傾向にあり、１ｍｍ以下であることでクラック等が入りにくくなる傾向にある。電子源１の断面形状は略正方形である。その辺の長さは、例えば、２０～３００μｍであり、５０～１５０μｍ又は１００μｍであってもよい。中間部材３の柱状部３ａの形状は四角柱状である。柱状部３ａの断面形状は略正方形である。その辺の長さは、例えば、０．５～２ｍｍであり、０．６～１ｍｍ又は０．７～０．９ｍｍであってもよい。電子源１の電子放出面以外の面が中間部材３で覆われていることで、電子放出面以外の面からの電子の放出が抑制される。中間部材３の材質は上記実施形態に係る中間部材２ａ，２ｂの材質と同様であればよい。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、中間部材３に電子源１が包埋されており、電子源１の電子放出面以外の面が中間部材３で覆われている構成である場合、図１１に示すように、電子源１の先端は開口部９ａから突き出ていてもよい。この場合、電子源１に対してプラスのバイアス電圧をかけることにより、電子源１から放出される電子の量を増大させることができる。一方、電子源１が中間部材３に埋設されているため、電子源１の側面から余剰の電子が放出されることを抑制できる。この場合も、電子源１の加熱のために、一対の導電端子６ａ，６ｂの間に印加される電圧は、例えば、１～１０Ｖ程度であり、他方、導電端子６ａ，６ｂとウェーネルト電極９との間に印加される電圧は、例えば、１５～１０００Ｖである。

図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は第三の変形例を示す図である。この変形例は中間部材２ａ，２ｂが配置されておらず、ヒーター５ａ，５ｂによって電子源１が直接挟まれている。

本開示は以下の発明を含む。
［１］碍子と、
前記碍子に取り付けられており且つ互いに離間している一対の導電端子と、
前記一対の導電端子の先端部の間に配置されており且つ通電によって発熱するヒーターと、
前記ヒーターにより加熱されて電子を放出する第一材料で構成された電子源と、
前記碍子の表面とともに内部空間を構成する内面を有し且つ前記電子源との間にバイアス電圧を印加するためのウェーネルト電極と、
前記内部空間内において前記碍子の前記表面の一部を覆う遮蔽部材と、
を備えるエミッター。
［２］前記遮蔽部材は、前記ヒーターの発熱により前記内部空間で発生する蒸発物が前記碍子の前記表面において固化することによって前記一対の導電端子と前記ウェーネルト電極の間に導電層が連続的に形成されることを抑制する、［１］に記載のエミッター。
［３］前記遮蔽部材は、前記ウェーネルト電極の前記内面と離間している、［１］又は［２］に記載のエミッター。
［４］前記遮蔽部材は、前記一対の導電端子と離間している、［１］～［３］のいずれか一つに記載のエミッター。
［５］前記遮蔽部材は、前記碍子の前記表面のうち、前記ウェーネルト電極の前記内面に沿った領域を少なくとも覆うように配置されている、［１］～［４］のいずれか一つに記載のエミッター。
［６］前記遮蔽部材は、前記碍子の前記表面のうち、前記一対の導電端子にそれぞれ沿った二つの領域を少なくとも覆うように配置されている、［１］～［５］のいずれか一つに記載のエミッター。
［７］前記第一材料よりも熱伝導性が低い第二材料で構成された中間部材を更に備え、
前記一対の導電端子の前記先端部は、前記中間部材を介して前記電子源を把持している、［１］～［６］のいずれか一つに記載のエミッター。
［８］［１］～［７］のいずれか一つに記載のエミッターを備える装置。

１…電子源、２，２ａ，２ｂ，３…中間部材、５ａ，５ｂ…ヒーター、６ａ，６ｂ…導電端子、７…碍子、８，１８，２８，２９…遮蔽部材、９…ウェーネルト電極、１０，２０，３０…エミッター、Ｒ１，Ｒａ，Ｒｂ…領域。

Claims (6)

1. 碍子と、
   前記碍子に取り付けられており且つ互いに離間している一対の導電端子と、
   前記一対の導電端子の先端部の間に配置されており且つ通電によって発熱するヒーターと、
   前記ヒーターにより加熱されて電子を放出する第一材料で構成された電子源と、
   前記碍子の表面とともに内部空間を構成する内面を有し且つ前記電子源との間にバイアス電圧を印加するためのウェーネルト電極と、
   前記内部空間内において前記碍子の前記表面の一部を覆う遮蔽部材と、
   を備え、
   前記遮蔽部材は、前記ウェーネルト電極の前記内面と離間し且つ前記一対の導電端子と離間しているエミッター。
2. 前記遮蔽部材は、前記ヒーターの発熱により前記内部空間で発生する蒸発物が前記碍子の前記表面において固化することによって前記一対の導電端子と前記ウェーネルト電極の間に導電層が連続的に形成されることを抑制する、請求項１に記載のエミッター。
3. 前記遮蔽部材は、前記碍子の前記表面のうち、前記ウェーネルト電極の前記内面に沿った領域を少なくとも覆うように配置されている、請求項１に記載のエミッター。
4. 前記遮蔽部材は、前記碍子の前記表面のうち、前記一対の導電端子にそれぞれ沿った二つの領域を少なくとも覆うように配置されている、請求項１に記載のエミッター。
5. 前記第一材料よりも熱伝導性が低い第二材料で構成された中間部材を更に備え、
   前記一対の導電端子の前記先端部は、前記中間部材を介して前記電子源を把持している、請求項１に記載のエミッター。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載のエミッターを備える装置。

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