JPH0211974B2 - - Google Patents

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JPH0211974B2
JPH0211974B2 JP56048316A JP4831681A JPH0211974B2 JP H0211974 B2 JPH0211974 B2 JP H0211974B2 JP 56048316 A JP56048316 A JP 56048316A JP 4831681 A JP4831681 A JP 4831681A JP H0211974 B2 JPH0211974 B2 JP H0211974B2
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JP
Japan
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cathode
capacitor
anode
tube
ignition
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JP56048316A
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JPS56153655A (en
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Geeruku Yotsuhien
Ratsutsueru Furitsutsu
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KERUNFUORUSHUNGUSUTSUENTORUMU KAARUSURUUE GmbH
Original Assignee
KERUNFUORUSHUNGUSUTSUENTORUMU KAARUSURUUE GmbH
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/06Electron sources; Electron guns
    • H01J37/077Electron guns using discharge in gases or vapours as electron sources

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、高電圧放電発生用の真空室にキヤ
リヤの発生と加速のための電極が設けられ、高圧
コンデンサが高電圧放電の電源としてこれらの電
極の間に接続されている電子線パルス発生装置に
関する。
各種の固体、特に半導体および金属の表面の短
時間熱処理は最近の材料技術において重要な試料
準備法の一つとなつている。
この熱処理例えばテンパリングは普通継続時間
約100nsのレーザー光パルスを使用して実施され
る。このレーザー焼なまし(LA)と呼ばれてい
る方法はイオン注入された半導体結晶の放射線損
傷の回復に利用されている。イオン注入半導体結
晶に対するこのような短時間焼なまし熱処理は、
通常の加熱炉内の熱処理に比べて放射線損傷を完
全に回復させると同時に加熱時間が短いため注入
された不純物原子の拡散が避けられるという利点
がある。多くの半導体においてレーザー焼なまし
による場合炉内焼なましの場合よりも桁違いに高
い不純物原子濃度が得られる。
多くの半導体デバイスの特性はその製作過程中
に短時間熱処理を行なうことによつて改善され
る。特に太陽電池においてこの効果は顕著であ
る。炉内で長時間熱処理を行うと半導体結晶内部
の欠陥が表面の感光層に移動し太陽電池の効率を
低下させることがあるが、レーザー焼なましの場
合には表面の少数μm厚さだけが加熱されるため
このようなことは起らない。従つてレーザー焼な
ましを行なつた太陽電池は全波長範囲に亘つて高
い効率を示す。
このレーザー焼なましの欠点は主としてレーザ
ー光の吸収が半導体の種類によつて異なりしかも
ドーパントの種類とその濃度に関数することであ
る。特に多くの金属はレーザー光を95%まで反射
するからLAを金属に応用することは困難である。
材料の導電率と反射率に無関係な短時間焼なま
しは電子線パルスを使用して実現することができ
る。焼なましされる表面層の厚さは電子の侵入深
さと密接に関係し、この侵入深さは電子の入射エ
ネルギーに直接関係する。電子が注入された表面
層厚さを100nmの少数倍程度とするたの注入エ
ネルギーは10乃至20keVの範囲内にある。焼なま
しに必要なエネルギーは1J/cm2程度であるから
(シリコンの場合1−3J/cm2)パルス長100nsの場
合電子流の電流密度は1000乃至3000A/cm2とな
る。
電界放出プラズマ・ダイオードを使用する電子
流パルス発生装置は公知である(IEEE
Transactions on Nuclear Science、NS23、
5、p1470−1477)が、この装置の欠点はプラズ
マ・ダイオードが少くとも数100kVの印加電圧の
下に動作するときに限つて均等な電子流を再現性
良く発生することである。これはプラズマ・ダイ
オードの場合電子を放出するプラズマ層が陰極面
から突出する多数のホイスカーが蒸発してできた
ガスから成り、このホイスカーの蒸発はそれから
出る電界放出電流のジユール熱によることに基く
ものである。大きな面積に亘つてホイスカーを再
現性良く蒸発させるたために200kV/cm程度の電
界が必要となる。別の難点はプラズマ・ダイオー
ドの動作電圧を10乃至15nsという極めて短い時間
だけ加えることである。そのためにはプラズマ・
ダイオードと水を誘電体として満たした同軸コン
デンサから成るエネルギー供給源の間に極めて低
いインダクタンスのガス放電開閉器を挿入する必
要がある。
この発明の目的は、従来の装置よりも一桁低い
加速電圧によつて一様な再現性の良い電子線を発
生することが可能であり、エネルギー源と放電間
隙の間にガス放電型開閉器を必要としない電子線
パルス発生装置を開発することである。
この目的は特許請求の範囲第1項に示した構成
の電子線パルス発生装置により達成される。
この発明による電子線パルス発生装置の利点
は、印加する高電圧を著しく低くすることがでか
るため構造が著しく簡潔になること、加速電圧を
直接陰極に加えることができるため低インダクタ
ンスガス開閉器が不要となること、プラズマ層の
形成過程が加速電圧に無関係となり電子線エネル
ギーが広い範囲に亘つて調整可能となることであ
る。
図面に示した実施例についてこの発明を更に詳
細に説明する。
第1図に電極配置の概要を示す。円板形の陰極
1には中心孔2があり、これに小管3が挿入され
ている。管3の陽極4に対して反対の端部は陰極
から少数mmだけ突出し、そこに点火電極7の孔6
に挿し込まれたグラフアイト円筒5が接してい
る。点火電極7には第一支持管8がとりつけら
れ、陰極7に第一支持管に対して同軸に第二支持
管9がとりつけられている。点火コンデンサ10
の一方の極は接続片によつて第二支持管9に固定
接続され、その他の極は開閉器11は通して第一
支持管8と接続可能である。第二支持管9は電極
構造を収容する真空室13に気密に挿入され地電
位に接続された保護管12によつて同軸的に包囲
されている。
管状の陽極支持体14は真空室13内に突き出
した保護管12の端部に差し込まれ、軸方向に移
動可能である。陽極支持体14の開放された下端
面は透過度の高い金網で作られた陽極4を閉鎖さ
れている。
点火コンデンサ10が開閉器11によつて点火
電極7に接続されると、陰極1を貫通する小管3
とグラフアイト円筒5の間にプラズマ放電が発生
する。この点火プラズマ15は小管3を通して陰
極1と陽極4の間の放電室16に達し、ここで真
空放電を誘起する。陰極1と陽極4の間に接続さ
れた衝撃コンデンサ17は必要な電子加速エネル
ギーに対応して例えばU=−20kVで充電されて
いるから、放電室16内に電界を作り点火プラズ
マ15の電荷雲から電子流を陽極4に向つて引き
出し加速する。同時に電荷平衡を維持するため点
火プラズマから正イオンが陰極1に向つて引き出
される。これによつて陰極点が形成され、続く真
空プラズマ放電に対して必要な電子とプラズマの
形成に必要なガス量(この場合金属蒸気)を供給
する。この陰極点においては拡がつた点火プラズ
マから引き出されたイオンによる電流密度は著し
く高い。その結果陰極のこの部分は強く加熱さ
れ、熱電子電界放射およびシヨツトキ増幅された
熱電子放射過程に基く強力な電子源となる。放出
された電子は引き出されたイオン流による空間電
荷を補償し、イオン流と放出電子流の強度を高め
る。陰極点の電子流密度は107A/cm2にも達する。
しかしその固有の磁界によつて電子流断面が縮小
しているから、陰極点から出る電流に値はほとん
ど100Aを越えることはない。従つて大電流例え
ば10000Aの真空放電の場合多数の陰極点が同時
に発生する。ガス放電の場合と異なり真空放電の
陰極点は正の傾斜の電流電圧特性を示すことが可
能である。陰極点で発生した金属蒸気は約106
cm/sという高加速で陰極1と陽極4の間の放電
室に流れ込み、そのため陰極点から引き出された
多数の電子により高い電子密度のプラズマに変え
られる。このプラズマの陽極側の境界面も金属蒸
気と同じ速度で陽極4に向つて動き、この境界面
から電子が陽極4の方向に引き出される。陰極点
においては電圧が100V以下に低下しているから、
これらの電子は実際上衝撃コンデンサ17の充電
電圧に対応するエネルギーを持つている。従つて
陽極4と陰極1の間の放電室16の全体は高い導
電率のプラズマで満たされ、時として残つている
衝撃コンデンサの残留エネルギーは例えば高周波
電磁波の形で放出される。
引き出された電子は陽極4を構成する金網を通
り抜けプローブを照射する。
放電点火用と電子加速用に別々の互に無関係な
エネルギー源を備える電子線パルス発生装置を第
2図に示す。
地電位に接続された第一保護室20は一端が衝
撃コンデンサ21の外側同軸接続導体に結合さ
れ、他端は真空室22の壁に気密に結合されてい
る。第一保護管20に同軸に設けられた陰極管2
3は一端が衝撃コンデンサ21の内側同軸接続導
体に結合され、他端は陰極板24に結合されてい
る。陰極23の真空室内に突き出した部分は真空
室22の壁にとりつけられた管状の支持装置25
によつて同軸的にかこまれている。第一保護管2
0は衝撃コンデンサ21と真空室22の間に第一
保護管の軸26に対して90゜回転したフランジ2
7を備え、第二保護管28がこのフランジにとり
つけられている。第二保護管28には点火コンデ
ンサ29が絶縁環30によつて絶縁されてとりつ
けられている。陰極管23には第一保護管のフラ
ンジ27に同軸に孔31が設けられ、この孔に点
火コンデンサ29の外側導体を構成する管32が
第二保護管28に同軸にとりつけられている。外
側導体32に同軸に中実内側導体33が設けら
れ、点火コンデンサ29の中心孔34に挿入され
たボルト35がこの導体に結合される。内側導体
33は陰極管の孔31を通り抜けた後陰極板24
に向つて直角に曲げられ、陰極に対向する端面に
は孔36があつて、グラフアイト板37がこの孔
にはめこまれている。
陰極板24には内側導体33との間に接続部3
8があり、その内側導体側の端面の孔39の平坦
な底面は絶縁板40により、その側面は絶縁被覆
41で覆われているから、内側導体33と陰極板
の接続部38の間は電気的に絶縁されている。
絶縁板40には中心に貫通孔42があり、接続
部38にも中心に陰極板24に向つて拡がつた円
錐形の貫通孔43がある。
第2図の実施例では第1図の実施例と異なりグ
ラフアイト板37が接続部38に接触していな
い。ここでは点火放電が37と38の間に薄い絶
縁板40の中心孔を通して発生する。支持装置2
5には管状の陽極支持体44が軸26の方向に移
動可能に設けられ、この支持体の一端に陽極45
を構成する金網構造がとりつけられ、陰極板24
と網陽極45の間の間隔aを所定の値に調節する
ことができる。網陽極45の陰極板24に対して
反対側には軸26従つて電子線に対して位置の調
節が可能なプローブ支持体46が設けられ、これ
に特定のエネルギーの電子で照射されるプローブ
47がとりつけられている。
電極24,45およびプローブ47をとりつけ
たプローブ支持体46は真空室22内に閉じこめ
られている。
点火コンデンサ29の中心孔34を通して気密
に導入されたボルト25は内側導体33に対して
反対側の端面が点火コンデンサ29の起動用の可
動接点51を持つ開閉器50の固定接点49とし
て構成されている。
【図面の簡単な説明】
第1図と第2図はそれぞれこの発明の互に異な
る実施例の断面を示す。第1図において1は陰
極、4は陽極、5はグラフアイト円筒、7は点火
電極、10は点火コンデンサ、17は衝撃コンデ
ンサである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 高圧放電用の真空室を備え、この真空室内に
    荷電体の発生および加速用の電極と加速された荷
    電体にさらされるプローブが設けられ、高電圧放
    電特に金属蒸気放電用の電源として第一の高圧コ
    ンデンサ(衝撃コンデンサ)が陰極と陽極の間に
    接続されている電子線パルス発生装置において、 陰極・陽極間の放電を誘起する補助放電発生装
    置が設けられていること、 この補助放電の電源として第二の高圧コンデン
    サ(点火コンデンサ)が陰極と一つの点火電極の
    間に接続可能であること、 陰極と点火電極の間の間隔は点火コンデンサが
    接続されたとき点火電極と陰極の間に放電が起り
    高圧放電を誘起する点火プラズマが形成されるよ
    うに選ばれていること、 陰極は中央に孔がありこの孔を通つて点火プラ
    ズマがが陰極・陽極間の放電室に進入することが
    できること、 陽極は透過度の高い金網として構成され陰極と
    陽極の間に点火コンデンサの接続によつて形成さ
    れた電界により加速された電子がこの金網を通り
    抜けて進むこと、 網陽極の陽極に対して反対の側には電極軸従つ
    て電子線軸に対して位置の調節が可能であるプロ
    ーブ支持体が電子線にさらされるプローブを支持
    するために設けられていること、 を特徴とする電子線パルス発生装置。 2 放電電圧源としての衝撃コンデンサおよび点
    火コンデンサが巻型コンデンサであり、それぞれ
    内側導体と外側導体に対する同軸接続部を備えて
    いること を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の装置。 3 地電位に接続された第一保護管(外側導体)
    の一端が衝撃コンデンサの同軸接続部の外側導体
    と結ばれ、その他端が真空室に気密に結合されて
    いること、 第一保護管に同軸に設けられた陰極管の一端が
    衝撃コンデンサの同軸接続部の内側導体と結ばれ
    その他端が環状陰極と結ばれていること、 陰極管の真空室内に突き出した部分が真空室の
    壁にとりつけられ同軸外側導体の延長部を形成す
    る管状の支持体によつて包囲されていること、 第一保護管が衝撃コンデンサと真空室の間で第
    一保護管に対して90゜回転したフランジを備えて
    いること、 このフランジに点火コンデンサを支持する管が
    結合されていること、 管が絶縁環をはさんで点火コンデンサに結合さ
    れていること、 第一保護管のフランジに同軸に孔が陰極管に設
    けられ、この孔に点火コンデンサの外側導体を形
    成する管がとりつけられていること、 中実内側導体が管状の外側導体に同軸に設けら
    れ、点火コンデンサの中心孔を通してさし込まれ
    たボルトに結合されていること、 内側導体は孔を通過した後直角に曲げられ軸に
    同軸に陰極板に向つて延長していることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の装置。 4 点火コンデンサの中心孔を通して導かれたボ
    ルトの内側導体に対して反対側の端面が点火コン
    デンサ接続用のスイツチの固定接点となつている
    こと を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の装置。 5 内側導体の陰極板に向つた端面にグラフアイ
    ト板を入れる孔が作られていること、 グラフアイト板を収めた内側導体が陰極板に結
    合された金属接続部の第一の孔に挿入されている
    こと、 この接続部が内側導体の端部を包囲する絶縁被
    覆および内側導体の端面とグラフアイト板の自由
    表面を覆う薄い絶縁によつて内側導体から電気的
    に絶縁されていること、絶縁板が中心に貫通孔を
    持つていること を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の装置。 6 陰極が陰極板とこの陰極板を内側導体と結合
    する接続部から構成されていること、 接続部が貫通孔を持つていること、 貫通孔が陰極板に向つて円錐形に拡がつている
    こと、 陰極板の外周が高電位に接続された陰極管に結
    合されていること を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の装置。 7 管状の陽極支持体が陰極板と網陽極の間の間
    隔を調節するため軸の方向に移動可能に支持装置
    上に設けられていること、 陽極支持体の一端が陽極を構成する金属網構造
    に結合されていること を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の装置。
JP4831681A 1980-04-12 1981-03-31 Electron beam pulse generator Granted JPS56153655A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3014151A DE3014151C2 (de) 1980-04-12 1980-04-12 Generator für gepulste Elektronenstrahlen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS56153655A JPS56153655A (en) 1981-11-27
JPH0211974B2 true JPH0211974B2 (ja) 1990-03-16

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ID=6099881

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JP4831681A Granted JPS56153655A (en) 1980-04-12 1981-03-31 Electron beam pulse generator

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JP (1) JPS56153655A (ja)
DE (1) DE3014151C2 (ja)
FR (1) FR2480500A1 (ja)
GB (1) GB2073943B (ja)

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