JPH0384839A - 多段加速方式荷電粒子線加速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多段加速方式荷電粒子線加速装置にかかわり、
特に、電界放射型電子銃に好適な改良構造を有する多段
加速方式荷電粒子線加速装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の多段加速方式荷電粒子線加速装置を電界放射型電
子銃を例として説明する０例えば特開昭６０−１１７５
３４号公報に記載された装置では、多段加速管の内側各
段に加速電極、外側各段にシールド電極を設け、多段加
速管の管壁とシールド電極との間に、各段に加速電圧を
分割して印加するための分割抵抗が配設されている。こ
の例では。

上記加速電極および上記シールド電極は、いずれも高透
磁率金属であるパーマロイを用いて作られており、外部
の交流磁界に対するシールド作用と。

多段加速管の段間の放電防止の２つの役割を兼ねている
。なお、上記公報の図面では、多段加速管全体を覆って
絶縁性ガスを充填するための絶縁容器は図示が省略され
ている。電子銃では、しばしば分解、組立てが必要なこ
とがあるが、上記電子銃を分解あるいは組み立てるとき
には、加速電極。

シールド電極および分割抵抗を１つずつ取り外し。

取り付けることが必要である。

加速電極およびシールド電極では、加速電極間あるいは
シールド電極間の放電を防止するために、電極間の間隙
は１園あたり５ｋＶ程度の電界となるように設定されて
いる。このため、磁気シールドの効果は必ずルも十分で
はなかった。さらに。

電極同士が対向する面は鏡面に研磨されているため、加
工コストが高く、取付け・取外しの際に電極に傷が付き
やすいなどの問題があった。

また、分割抵抗は、必ずしも上記従来例のように多段加
速管の近傍に配置する必要はないが、同じ絶縁容器内に
位置し、かつそれぞれが加速管の各段に接続されている
必要がある。しかし、リード線の接続は煩雑である上、
分割抵抗表面の汚れが高電圧放電の原因にもなるため、
作業性や電圧安定性の面でも問題があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

内外電極間の高電圧放電は、電極間の距離、電極形状あ
るいは電極表面の状態に大きく依存している。上記従来
技術では、このために各電極表面を鏡面研磨する必要が
あり、そのため製作コストが高いこと、また、組立て・
調整時に電極類や分割抵抗を一段一段取付け・取外しを
行うため、作業性の面および耐電圧性能の維持が難しい
ことなどの問題があった。さらに、多段加速電子銃の場
合、この電極を高透磁率金属製にして磁気シールド性能
を持たせているが、電極と電極との間は、電極間の放電
のためにある程度以上間隔を狭めることができず、十分
な磁気シールド性能を得ることが難しかった。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を同時に解決し
、電極の製作コストが安く、組立て・調整時の作業性が
よく、かつ耐電圧性能の維持が容易で、十分な磁気シー
ルド性能を確保できる多段加速方式荷電粒子線加速装置
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため１本発明では、電極、特に外部
電極の一部または全部を絶縁性の樹脂などでモールド一
体化する。多段加速管の内側電極にこの方法を用いると
、絶縁物にチャージアップして、電子線に悪影響を与え
る可能性もあるが。

これに対して外側電極では、取付け・取外しの頻度が内
側電極に比べてはるかに多く、電子線に悪影響を与える
可能性もないため、本発明の有効性はより大きなものと
なる。

さらに、分割抵抗を外部電極の近傍に有するものや、電
子線源を電子光学軸上に位置せしめるために低電圧側か
ら駆動力を導入するようにした軸合わせ機構を有するも
のにあっては、分割抵抗を同時にモールドするとともに
、モールド体の絶縁性材料部を中心軸方向に貫通するご
とく軸合わせ機構の廃動軸を配置すれば、放電の防止や
作業性の面でさらに望ましい結果が得られる。

〔作　　用〕

従来技術による装置では、前述したように多段加速管全
体を覆うようにフロンガスや六フッ化イオウなどの絶縁
性ガスを充填し、これらのガスを用いて外部電極間を絶
縁していたが、これら電極を絶縁性材料、例えばエポキ
シ樹脂のような絶縁性樹脂を用いてモールドすると、エ
ポキシ樹脂の絶縁耐力は前記絶縁性ガスのそれに比べて
数倍以上高いので、電極表面を鏡面研磨する必要がなく
なり１部品コストが低下する。

また、モールド一体化することにより、複数個の電極、
あるいは複数個の電極と分割抵抗を、−度に取り付け、
取り外しができるため、分解・組立て・調整の作業効率
が向上する。

さらに、モールド一体化することにより、電極間の間隙
を小さくすることができるため、磁気シールド効果は著
しく増大する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図によって説明する。本
実施例は、多段加速方式電界放射型電子銃についてのも
ので、電子銃の電源については図示省略されている。

第１図において、鏡体３および多段加速管２とその上に
電子ＡＩ源１を取り付けたフランジ４とによって、真空
容器が構成されている。多段加速管２の内部は、鏡体３
の側から図示しない排気手段により真空排気され、多段
加速管２と絶縁ハウジング３０との間は、フロンガスな
ど絶縁性ガス雰囲気になっている。多段加速管２の外側
各段には第１シールド電極工２と、各段に加速電圧を分
割印加するための分割抵抗１４があり、これら第１シー
ルド電極１２と分割抵抗１４とはエポキシ樹脂により一
体化されて、モールド電極１５を形成している。モール
ド電極１５の外周部には、モールド電極１５の沿面放電
を防止するとともに、磁気シールドの役割を兼ねた第２
シールド電極１３が取り付けられている。

モールド電極１５の樹脂体部に軸方向に設けられた貫通
孔には絶縁棒２２が通っており、外部から回転導入機１
２０と下部歯車装置２１とによって伝えられた回転力を
上部歯車装置２３に伝える役割を果たしている。上部歯
車装置２３は、その回転力をねじ送り機構２４に伝え、
ねじの押圧力により電子線源１を移動させて軸合わせを
行う。

図には省略されているが、このねじ送り機構２４と電子
光学軸を挾んでほぼ対向する位置に、電子！！源１を逆
方向に移動させるための同様な機構が設けられている。

さらに、これらと直角方向にも一対の軸合わせ機構が設
けられており、高電圧を印加したままの状態で電子線源
１を水平面内で移動させることができるようになってい
る。

高電圧は高電圧ケーブル３１によって装置内に導入され
、絶縁ハウジング３ｏの内部において、電子線源１、引
き出し電極１ｏおよび分割抵抗１４に対し、それぞれ所
定の電圧が印加される。

引き出し電極１０は、電子線源１に対向して記数され、
両者の間に印加された電圧によって引き出された電子線
は、引き出し電極１ｏの中心に設けられた小孔を通過し
、加速電極１１によって所定のエネルギーに加速される
。

電界放射型電子銃では、電子ビームの径が従来型電子銃
の約１／１０００と極めて細いため、周辺装置から発生
する交流磁界によって電子ビームが偏向されると、従来
型電子銃よりも１０００倍大きな影響を受ける。また、
この電子銃の最大の特長は輝度が高い（従来型電子銃の
約１０００倍）ことであるが、電子ビームが交流磁界に
よって偏向されると、実用上の輝度が低下してしまい、
特長を生かすことができない、このため、従来がら、鏡
体や電極類を透磁率の高い金属で作り、磁気シールド性
能を持たせている。磁気シールド性能は磁気的に閉じて
いるほど効果が高いので、鏡体の部分ではほとんど問題
はないが、多段加速管の部分では高電圧を絶縁するため
に磁気的なギャップが必ず生じてしまい、シールド効果
を低下させていた。本実施例では、第１シールド電極１
２をエポキシ樹脂でモールドすることによって、第１シ
ールド電極１２間の間隔、すなわち磁気的なギャップを
従来の１／３程度に小さくすることができるので、磁気
シールド効果は著しく向上する。

本電子銃を組み立てるときには、まず多段加速管２に加
速電極１１を取り付け、これを鏡体３に真空シール材（
図示せず）を挾んで取り付ける。

次いで、多段加速管２に、電子ＩＩＩ源１をセットした
フランジ４を、やはり真空シール材（図示せず）を挾ん
で取り付ける。こうして出来た電子銃内部を真空排気し
、次に超高真空にするため、電子銃全体を３００℃程度
に加熱しながら真空排気する。

冷却後、電子銃内部が超高真空に到達したら、モールド
電極１５と第２シールド電極１３とを一体化したものを
セットし、軸合わせ機構を取り付け、全体を絶縁ハウジ
ング３０で覆い、絶縁性ガスを封入すれば、稼動状態と
なる。

ところで、本電子銃を分解するのは、なんらかの問題が
生じたときであり、最も可能性の高いのは、電子線源工
が破損したときである。この場合は、まず軸合わせ機構
を分解し、第２シールド電極１３とモールド電極１５と
を同時に取り外し、真空を破って電子線源ｌを交換する
。このときには、加速電極１１まで分解する必要はない
。しかし、真空内部で高電圧放電が継続して発生したよ
うな場合は、内部の加速電極１１まで分解して放電対策
を講じることも必要である。

このように、外部電極だけをモールド構造にしても１分
解・組立ての作業は大幅に簡略化され、電極類に傷を付
ける危険性も少なくなり、さらに磁気シールド特性も大
幅に向上させることができる。なお、加速段数が多い場
合は、モールド電極を複数個に分割しても同様な効果が
得られることは言うまでもない。

次に、本発明の他の実施例を第２図を用いて説明する１
本実施例は、第１図の電子銃を簡略化したもので１回転
導入機構から絶縁体、上部歯車装置までの部分と、第２
シールド電極とが省略されている０本実施例では、軸合
わせは、絶縁ハウジング３０を取り外して、ねじ送り機
構２４を手動で回転させることで行オ）れる。この構造
では、高電圧を印加した状態で電子線源ｌを移動させる
ことはできない。また、第２シールド電極がないので、
第１図に示した電子銃よりも磁気シールド性能は劣るが
、それでも従来型の電子銃よりは良好な磁気シールド特
性を示し、加速段数の少ない電子銃であれば、実用に供
することができる。これ以外については、第１図の実施
例と全く同じであるので５分解・組立ての作業の簡素化
にも同様の効果がある。

次に、本発明の別の実施例を第３図を用いて説明する０
本実施例は、基本的には第２図に示した実施例と同じも
のであるが、分割抵抗１４をシールド電極１２とは別に
モールドし、モールド抵抗エフとしている点で異なって
いる。このため、分割抵抗１４の各段とそれに対応する
シールド電極１２とを結線する必要があるなど、作業性
の面では第１図、第２図に示した実施例に比べて劣って
いるが、抵抗や電極が破損した場合にそれぞれ単独に交
換できるメリットがある。

次に１本発明のさらに別の実施例を第４図を用いて説明
する１本実施例では、分割抵抗１４はモールドせず、従
来の方法でモールド電極に取り付けている。このため５
作業性の面では第３図に示した実施例に比べてさらに劣
っているが、抵抗が破損した場合や電圧の分割比を変え
て電子光学系を変えるときなどには便利である。また、
前記第３図に示した実施例に本実施例の構成の分割抵抗
を併用し、基本的な分割比はモールドした分割抵抗で設
定し、補助的に個別の分割抵抗を取り付けて分割比を調
整することも可能である。

次に、本発明のもう一つの実施例を第５図によって説明
する１本実施例は、第４図に示した実施例をさらに簡略
化したもので、シールド電極の全体をモールドするので
はなく、シールド電極間の対向する部分だけをモールド
するか、あるいはその部分に絶縁性材料からなるスペー
サを挿入することによって、電極間に絶縁体１６が介在
するようにしたものである。この構成でもシールド電極
間の間隔を狭めることができるので、磁気シールド効果
が向上する。また、電極と絶縁性材料の界面の状態によ
っては、一体化も可能である６〔発明の効果〕 以上説明したようｉｒ、本発明によれば、多段加速方式
荷電粒子線加速装置において、電極間の高電圧放電を大
幅に減らすことができるばかりでなく、電極の鏡面研磨
が不要になることから、部品コストの低下が図れ、さら
に、解体・組立て・調整時の作業効率も大きく向上する
。また、本発明を電子顕微鏡に応用すれば、磁気シール
ド効果が著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は、いずれも本発明の実施例である多段
加速方式電界放射型電子銃を示す構成図である。 符号の説明 １・・・電子線源 ３・・・鏡体 １０・・・引き出し電極 １２・・・第１シールド電極 １３・・・第２シールド電極 １４・・・分割抵抗 １６・・・絶縁体 ２０・・・回転導入機構 ２２・・・絶縁体 ２４・・・ねじ送り機構 ３工・・・高電圧ケーブル ２・・・多段加速管 ４・・・フランジ エト・・加速電極 １５・・・モールド電極 １７・・・モールド抵抗 ２１・・・下部歯車装置 ２３・・・上部歯車装置 ３０・・・絶縁ハウジング

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、荷電粒子線源と、多段加速管と、多段加速管内部に
   設置された荷電粒子線を加速するための２つ以上の加速
   電極と、多段加速管外部に設置された２つ以上の外部電
   極とを有してなる多段加速方式荷電粒子線加速装置にお
   いて、前記電極類の一部または全部を絶縁性材料でモー
   ルド一体化するとともに、少なくとも電極同士の対向す
   る部分が該絶縁性材料で覆われるようにしたことを特徴
   とする多段加速方式荷電粒子線加速装置。 ２、請求項１に記載の多段加速方式荷電粒子線加速装置
   において、各段の加速電極に加速電圧を分割印加するた
   めの複数の分割抵抗の一部または全部を絶縁性材料でモ
   ールド一体化したことを特徴とする多段加速方式荷電粒
   子線加速装置。 ３、請求項２に記載の多段加速方式荷電粒子線加速装置
   において、分割抵抗の一部または全部を、前記電極類の
   一部または全部と共に絶縁性材料でモールド一体化した
   ことを特徴とする多段加速方式荷電粒子線加速装置。 ４、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の多段加速
   方式荷電粒子線加速装置において、荷電粒子線源を中心
   軸上に位置せしめるための軸合わせ機構を有し、該軸合
   わせ機構の駆動軸が、モールド体の絶縁性材料部を電圧
   印加方向に貫通するごとく配設されたことを特徴とする
   多段加速方式荷電粒子線加速装置。