JPH02204952A - X-ray generating hot cathode - Google Patents
X-ray generating hot cathodeInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、Ｘ線を利用するＸ線リソグラフィー装置、生
体顕微鏡膜厚測定装置、Ｘ線回折装置などのＸ線発生用
熱陰極に関するものである。Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a hot cathode for generating X-rays in an X-ray lithography device, a biological microscope film thickness measuring device, an X-ray diffraction device, etc. that utilizes X-rays. be.
（従来の技術）
Ｘ線は真空中で高速電子流を銅、モリブデン、タングス
テンなどの金属ターゲソ（・に衝突させることによって
発生させる。電子源は高温の金属から放射される熱電子
が利用され、通常タングステン・フィラメントをコイル
状に加工した熱陰極が用いられている（文献：日本電子
機械工業全編、電波新聞社１９８０年発行「総合電子部
品ハンドブックＪ１１７−１２４頁）。(Prior technology) X-rays are generated by colliding a high-speed electron stream with a metal target such as copper, molybdenum, or tungsten in a vacuum. Usually, a hot cathode made of a tungsten filament processed into a coil shape is used (Reference: Complete edition of Japan Electronics Machinery Industry, published by Dempa Shimbunsha in 1980, "Comprehensive Electronic Components Handbook J117-124").
（発明が解決しようとする課題）
しかし、従来の熱陰極は必要な量の熱電子を放射させる
ためにタングステン・フィラメントの温度を高くしなけ
ればならず、タングステン・フィラメントの消耗が激し
く、その寿命が短かい上に、蒸発したタングステンがタ
ーゲット上に蒸着するために、Ｘ線が発生しにくくなる
という問題がある。さらに、タングステン・フィラメン
トコイルの微小化には限度があり、広がりのある電子源
から電子が放射するため、電子流をターゲット上の一点
に集束させることができず、発生するＸ線流を細く絞る
ことがむずかしいという問題がある。(Problem to be solved by the invention) However, in conventional hot cathodes, the temperature of the tungsten filament must be increased in order to emit the necessary amount of thermionic electrons, and the tungsten filament wears out rapidly, resulting in its lifespan. In addition, there is a problem in that the evaporated tungsten is deposited on the target, making it difficult to generate X-rays. Furthermore, there is a limit to the miniaturization of tungsten filament coils, and since electrons are emitted from a spread-out electron source, it is not possible to focus the electron stream to a single point on the target, and the generated X-ray stream cannot be narrowed down. The problem is that it is difficult.
この発明は上記の問題を解決し、電子源の消耗が少なく
、また、電子流を集束させやすいように微小化された電
子源を有するＸ線発生用熱陰極を提供することを目的と
する。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a hot cathode for generating X-rays, which has a miniaturized electron source so that the electron source is less consumed and the electron flow is easily focused.
（課題を解決するための手段）
この発明は六ホウ化ランタンを電子源に使用したことを
特徴とするＸ線発生用熱陰極である。(Means for Solving the Problems) The present invention is a hot cathode for generating X-rays, characterized in that lanthanum hexaboride is used as an electron source.
六ホウ化ランタンは単結晶または焼結体が用いられる。Lanthanum hexaboride is used in the form of a single crystal or a sintered body.
効率面からは単結晶の方が好ましい。その結晶方位とし
ては＜１００＞、＜１１０＞、＜１１１＞、＜２１０＞
、＜３１０＞、＜３２０＞などが用いられるが、電子の
放出されやすさから＜１００＞または＜１１０＞が良い
。In terms of efficiency, single crystal is preferable. Its crystal orientations are <100>, <110>, <111>, <210>
, <310>, <320>, etc. are used, but <100> or <110> is preferable because electrons are easily emitted.
焼結体を用いるときには純度９９．９％以上の六ホウ化
ランタン原料粉をホットプレス炉で焼結する。六ホウ化
ランタンチップの形状は必要な熱電子量や熱電子放出形
状に応じて長さ、太さおよび断面形状を任意に定められ
る。六ホウ化ランタンチップの電気抵抗を高（したいと
きには第１図に示すとおり、蛇行形にし、その先頭面か
ら放射される熱電子を利用するとよい。また、簡単な構
造の六ホウ化ランタンチップとしては第３図に示すアー
チ状のチップが通している。また、より堅固でじょうぶ
な六ホウ化ランタンチップとしては第５図に示すブロッ
ク形が通している。いずれにしても、熱電子放射を利用
する先頭の大きさは正方形、円形または点状であるより
も、長方形、だ円形または線状である方が望ましい。後
者の方が電子放射面の面積が大きくなり、電子放射量が
多くできるためである。When using a sintered body, lanthanum hexaboride raw material powder with a purity of 99.9% or more is sintered in a hot press furnace. The length, thickness, and cross-sectional shape of the lanthanum hexaboride chip can be arbitrarily determined depending on the required amount of thermionic electrons and the shape of thermionic emission. If you want to increase the electrical resistance of a lanthanum hexaboride chip, you can make it into a serpentine shape as shown in Figure 1 and utilize the thermoelectrons emitted from its top surface.In addition, as a lanthanum hexaboride chip with a simple structure, The arch-shaped chip shown in Fig. 3 is passed through the lanthanum hexaboride chip, as shown in Fig. 3.The block-shaped lanthanum hexaboride chip shown in Fig. 5 is passed through the lanthanum hexaboride chip. It is preferable to use a rectangular, oval, or linear shape rather than a square, circle, or dot shape.The latter allows for a larger area of the electron emitting surface and a greater amount of electron emission. It's for a reason.
先頭面の長方形、だ円形または線状の長さと幅は必要な
電子線の量と電子線の集束のさせやすさとの兼ね合いで
任意で定めることができるが、長さ１〜１０ｎ、幅０．
１〜０．５１鳳の範囲が実用上量も好ましい。The length and width of the rectangular, elliptical, or linear shape of the leading surface can be determined arbitrarily depending on the required amount of electron beam and ease of focusing the electron beam, but the length may be 1 to 10 nm and the width may be 0.
Practically speaking, a range of 1 to 0.51 is preferable.
（実施例１）
第１図は、焼結体の六ホウ化ランタンを電子源とし、装
置に簡単に取り付は可能なように組立てた熱陰極である
。六ホウ化ランタンチップ１は六ホウ化ランタンの焼結
体の厚さ１關の板をワイヤカット放電加工法により蛇行
形に切断したものである。六ホウ化ランタンチップｌの
脚の部分を端子板２Ａ、２Ｂに押え仮３Ａ、３Ｂとネジ
４Ａ、４Ｂを用いて固定した。なお、あらかじめ端子板
２人と２Ｂは碍子５にネジ６Ａ、６Ｂを用いて固定して
おいた。(Example 1) FIG. 1 shows a hot cathode that uses a sintered lanthanum hexaboride as an electron source and is assembled so that it can be easily attached to an apparatus. The lanthanum hexaboride chip 1 is obtained by cutting a 1-thick plate of a sintered body of lanthanum hexaboride into a meandering shape by wire-cut electrical discharge machining. The leg portions of the lanthanum hexaboride chips 1 were fixed to the terminal plates 2A, 2B using temporary pressers 3A, 3B and screws 4A, 4B. Note that the two terminal boards and 2B were fixed to the insulator 5 in advance using screws 6A and 6B.
この熱陰極を第４図に示す通りＸ線管に装着した。なお
、平面蛇行形の六ホウ化ランタンチップを用いるときに
は第４図に示す通り、六ホウ化ランタンチップ屈曲部の
先頭面７から放射する熱電子を利用する。This hot cathode was attached to an X-ray tube as shown in FIG. When using a planar meandering lanthanum hexaboride chip, as shown in FIG. 4, thermoelectrons emitted from the front surface 7 of the bent portion of the lanthanum hexaboride chip are utilized.
Ｘ線管を排気口８からＩ Ｘ １０−’ Ｔｏｒｒに排
気後、上記六ホウ化ランタンチップ１に電流２５Ａ、流
９を３００ｍＡ引出し、ウェネルト電極１０で電子流を
集束させてターゲットｔｉに照射し、ターゲットのＸ線
流１２を窓板１３を通して出させた。このＸｖＡ管は２
．５００時間使用可能であった。After the X-ray tube was evacuated to I x 10-' Torr from the exhaust port 8, a current of 25 A and a current of 300 mA were drawn to the lanthanum hexaboride chip 1, and the electron current was focused by the Wehnelt electrode 10 to irradiate the target ti. , the target X-ray stream 12 was caused to exit through the window plate 13. This XvA tube is 2
．． It was usable for 500 hours.
ＸｖＡ管の使用中、六ホウ化ランタンの蒸発は極めて少
なく、ターゲットの汚染は見られなかった。During use of the XvA tube, evaporation of lanthanum hexaboride was extremely low and no target contamination was observed.
（実施例２）
六ホウ化ランタンの単結晶をワイヤカット放電加工法で
切断して、ｌ ｍｍ Ｘ ４ ＋ｎ Ｘ ５ ｍｓの直
方体とし、最も長い辺の角を削り落して第５図に示す形
で先頭面７の面積がＱ、 ３ ｗ Ｘ ５ ａｍの六ホ
ウ化ランタンチップにした。このチップを第６図に示す
構造体に固定して熱陰極とした。第６図において、六ホ
ウ化ランタンチップ１を炭素発熱体１４Ａ、１４Ｂで挟
み、炭素発熱体に耐熱導電片１５Ａ、１５Ｂを押しあて
、耐熱導電片をバネ１６Ａ、１６Ｂで押えた。これらの
耐熱導電片とバネは支持金属１７Ａ、１７Ｂに固定され
ている。支持金属は碍子１８を貫通して端子１９Ａ、１
９Ｂに接続されている。(Example 2) A single crystal of lanthanum hexaboride was cut by wire-cut electrical discharge machining to form a rectangular parallelepiped of l mm x 4 + n x 5 ms, and the corners of the longest sides were shaved off to form the shape shown in Figure 5. Thus, a lanthanum hexaboride chip with the area of the top surface 7 of Q, 3 w x 5 am was made. This chip was fixed to the structure shown in FIG. 6 to serve as a hot cathode. In FIG. 6, a lanthanum hexaboride chip 1 is sandwiched between carbon heating elements 14A and 14B, heat-resistant conductive pieces 15A and 15B are pressed against the carbon heating elements, and the heat-resistant conductive pieces are held down by springs 16A and 16B. These heat-resistant conductive pieces and springs are fixed to supporting metals 17A and 17B. The supporting metal passes through the insulator 18 and connects the terminals 19A, 1.
Connected to 9B.
この熱陰極を六ホウ化ランタンチップの先頭面をＸ線管
のターゲットに向けてＸ線管に固定した。This hot cathode was fixed to an X-ray tube with the top surface of the lanthanum hexaboride chip facing the target of the X-ray tube.
Ｘ線管を５． Ｑ Ｘ １０−’ Ｔｏｒｒに排気後、
上記熱陰極に電流１５Ａ、電圧４ｖを入力し、１５５０
℃に加熱し、先頭面７から電子流９を引き出し、ウェネ
ルト電極１０を通過させたところ、電子流をターゲット
上で０．１１票×５龍の大きさに集束できた。このＸ線
管は３． ＯＯ０時間使用可能であった。使用中、六ホ
ウ化ランタンの蒸発は極めて少なく、ターゲットの汚染
は見られなかった。5. X-ray tube. After exhausting to Q X 10-' Torr,
Input a current of 15 A and a voltage of 4 V to the hot cathode, and
When heated to a temperature of 0.degree. C., an electron flow 9 was drawn from the leading surface 7, and passed through a Wehnelt electrode 10, the electron flow could be focused on the target to a size of 0.11 votes x 5 dragons. This X-ray tube is 3. It was usable for 00 hours. During use, evaporation of lanthanum hexaboride was extremely low and no target contamination was observed.
（比較例）
直径０．１２５ ａｍのタングステン線を外径１ｍｍで
７回、らせん状に巻いて長さ１０龍のコイルにしたもの
を熱陰極として、実施例１の熱陰極の代りに用いたＸ線
管の場合は、電子ビームをターゲット上で０．８ ａｍ
Ｘ ８ ｍｍの大きさまでしか集束できなかった。ま
た、タングステンの蒸発消耗のため、この熱陰極は１０
０時間で断線した。(Comparative Example) A tungsten wire with a diameter of 0.125 am was spirally wound 7 times with an outer diameter of 1 mm to form a coil with a length of 10 mm, and this was used as a hot cathode instead of the hot cathode of Example 1. In the case of an X-ray tube, the electron beam is set at 0.8 am on the target.
It was possible to focus only up to a size of 8 mm. Also, due to evaporative consumption of tungsten, this hot cathode
The wire was disconnected at 0 hours.
（発明の効果）
以上説明したようにこの発明は、熱陰極に六ホウ化ラン
タンを利用することにより、熱陰極の長寿命化を達成で
き、しかもターゲット上に電子線を集束させることが容
易になり、微細Ｘ線発生用に適したものとなる。(Effects of the Invention) As explained above, in this invention, by using lanthanum hexaboride as a hot cathode, it is possible to extend the life of the hot cathode, and moreover, it is possible to easily focus an electron beam on a target. Therefore, it is suitable for generating fine X-rays.
第１図および第２図は本発明の実施例を示す。
第１図は正面図、第２図は上面図である。第３図は本発
明の別の実施例の正面図である。第４図はＸ線管の略図
であり、本発明の熱陰極の使用方法を示すものである。
第５図は本発明に用いる六ホウ化ランタンチップの１例
の斜視図である。第６図は本発明の更に別の実施例の断
面図である。
符号
１−・六ホウ化ランタンチップ、
押え板、
２ Ａ’、２Ｂ一端子板、 ３Ａ、３Ｂ４Ａ、４Ｂ−ね
じ、 ５−碍子、
６Ａ、６Ｂ−ネジ、 ７−先頭面、
８−排気口、 ９−・−電子流、０−・−ウ
ェネルト電極、１１−・ターゲット、２−Ｘ線流、
１３−窓板、
４Ａ、１４Ｂ・−・炭素発熱体、
５Ａ、１５Ｂ・−耐熱導電片、
６ Ａ、 １６ Ｂ−−−バネ、
７ Ａ、 １７ Ｂ−支持金属、
８−碍子、
９Ａ、、１９Ｂ−・一端子。1 and 2 show an embodiment of the invention. FIG. 1 is a front view, and FIG. 2 is a top view. FIG. 3 is a front view of another embodiment of the invention. FIG. 4 is a schematic diagram of an X-ray tube illustrating the method of using the hot cathode of the present invention. FIG. 5 is a perspective view of an example of a lanthanum hexaboride chip used in the present invention. FIG. 6 is a sectional view of yet another embodiment of the invention. Code 1 - lanthanum hexaboride chip, holding plate, 2 A', 2B one terminal board, 3A, 3B4A, 4B - screws, 5 - insulator, 6A, 6B - screws, 7 - top surface, 8 - exhaust port, 9-・-electron flow, 0-・-Wehnelt electrode, 11-・target, 2-X-ray current,
13-Window plate, 4A, 14B---Carbon heating element, 5A, 15B---Heat-resistant conductive piece, 6A, 16B---Spring, 7A, 17B-Support metal, 8-Insulator, 9A, 19B-・One terminal.
Claims (1)
とするＸ線発生用熱陰極(1) A hot cathode for X-ray generation characterized by using lanthanum hexaboride as an electron source
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2369189A JPH02204952A (en) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | X-ray generating hot cathode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2369189A JPH02204952A (en) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | X-ray generating hot cathode |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02204952A true JPH02204952A (en) | 1990-08-14 |
Family
ID=12117453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2369189A Pending JPH02204952A (en) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | X-ray generating hot cathode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02204952A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08159992A (en) * | 1994-09-27 | 1996-06-21 | Technos:Kk | Surface defect evaluating apparatus |
| JP2014529866A (en) * | 2011-09-01 | 2014-11-13 | ウニヴェルシダッド インダストリアル デサンタンデール | Self-resonant compact X-ray source |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4999261A (en) * | 1973-01-27 | 1974-09-19 |
-
1989
- 1989-02-03 JP JP2369189A patent/JPH02204952A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4999261A (en) * | 1973-01-27 | 1974-09-19 |
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| JPH08159992A (en) * | 1994-09-27 | 1996-06-21 | Technos:Kk | Surface defect evaluating apparatus |
| JP2014529866A (en) * | 2011-09-01 | 2014-11-13 | ウニヴェルシダッド インダストリアル デサンタンデール | Self-resonant compact X-ray source |
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