JPH04144149A - 光電子変換装置 - 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】 〔発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、電子顕微鏡の電子銃に利用される光電子変換
装置に係わり、特に短パルス時間幅の電子ビームパルス
を得る光電子変換装置の改良に関する。

（従来の技術） 従来から短パルスレーザ−光を充電変換部に照射し、こ
の光電変換部から短パルス時間幅の電子ビームを取り出
すことが知られており、この手法によって得られた電子
ビームは電子顕微鏡の電子銃等から発生する電子ビーム
の代りに利用されている。

ところで、従来、かかるレーザー光から短パルス時間幅
の電子ビームを取り出す装置として、第３図に示すよう
な光電子変換装置が用いられている。この装置は、レー
ザー光源１から発生するレーザー光２を集光用光学系３
を介して光電変換部４に照射することにより電子ビーム
を得るものであるが、このとき人為的にスポット位置調
整機構５およびスポット径調整機構６を操作して集光用
光学系３の設定位置および集光調整を行い、光電変換部
４の光電変換面上に小さなスポットのレーザー光を集光
することにより電子ビームを得る構成となっている。７
は加速電源、８は加速電極である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、以上のような装置においては次のような
点が問題とされている。

その１つは、小さなスポット径（数ミクロン）のレーザ
ー光を得るための光学系の調整が非常に難しいことであ
る。一般に、この種の光電変換部４は消耗度合が激しく
１００時間程度で交換する必要があるが、その交換の度
に光電変換部４てのレーザー光のスポット位置がずれる
ことから、レーザー光のスポット径か異なってしまう。

そこで、光電変換部４の交換の度に人為的にスポット位
置調整機構５およびスポット径調整機構６を操作して集
光用光学系３の位置調整を行うが、特に小さなスポット
径のレーザー光を得る調整はスポット径調整機構６を操
作して光軸上での集光用光学系３の位置を微小に変えつ
つ、光電変換部４から発する電子ビームの微小電流を測
定しながら調整するので、非常に調整が煩雑であるとと
もに高度な熟練を必要とする問題がある。

さらに、他の１つは、動作の安定性を確保する観点から
、レーザー光源１を含む集光用光学系３を堅牢な構造と
する必要があるか、そのために装置全体の大形化は避け
られない。

本発明は上記実情にかんがみてなされたもので、光学系
の調整を必要とせずに十分少さいスボ・ソト径の電子ビ
ームが得られ、かつ、装置の小形化を実現しうる光電子
変換装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために、レーザー光を発生
する半導体レーザーと、この半導体レーザーから発生さ
れるレーザー光を短パルス駆動する変調手段と、前記半
導体レーザーのレーザー光取り出し部分または半導体レ
ーザーから所要とする距離を隔てて任意のレーザー光取
り出し部分に設けられ、前記変調手段によって変調され
て得られた短パルスレーザ−光を光電変換して電子ビー
ムを出力する光電変換物質からなる光電変換部とを備え
た構成である。

（作用） 従って、本発明は以上のような手段を講じたことにより
、半導体レーザーを用いることで非常に小さなスポット
径のレーザー光を出力できる一方、この半導体レーザー
を短パルス駆動することにより短パルスレーザ−先を出
力でき、しかも半導体レーザーのレーザー光取り出し面
に光電変換物質を蒸着して光電変換すれば、装置全体を
小形にして短パルス時間幅の電子ビームを容易に得るこ
とができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図は本発明装置の一実施例を示す構成図であって
、この装置の光源として半導体レーザー１１が用いられ
る。この半導体レーザー１１には種々の励起法があるが
、例えば半導体レーザー電源１２から第２図に示す如（
ＰＮ接合に順方向の電圧を印加してキャリアを注入する
ことにより、所定の方向からレーザー光を放出させる。

さらに、半導体レーザー１１の一端面上に半導体レーザ
ー１１の発振波長に感度を有する光電変換物質を蒸着し
て光電変換部１３が形成され、ここで半導体レーザー１
１から発生したレーザー光を電子に変換して出力する。

因みに、半導体レーザー１１として例えば赤色発振する
７１ｊｌＱａＡｓ系の素子を用いた場合、光電変換物質
には例え（ｆマルチアルカリ光電物質（Ｎａ−に−３ｂ
−Ｃｓ）など力（用０られる。

１４は半導体レーザー電源１２を高速電流変調すること
により半導体レーザー１１のレーザー光を短パルス駆動
するパルス変調器、１５は半導体レーザー１１から発生
するレーザー光をその光軸上に対し垂直方向に位置決め
するスポ・ソト位置調整機構である。１６は加速電源、
１７は加速電極である。

なお、本装置においては、空気による電子の吸収を回避
する意味から少なくとも光電変換部１３は高真空状態に
設定する必要があるが、半導体レーザー１１が小形であ
ること、を考えれば、半導体レーザー１１と光電変換部
１３の両方を高真空容器の中に収納してもよいものであ
る。

次に、以上のように構成された装置の動作について説明
する。半導体レーザー電源１２から半導体レーザー１１
に所定の電圧を印加すると、内部励起によって半導体レ
ーザー１１よりレーザー光が発生され、このレーザー光
は光電変換部１３にて速やかに電子に変換されて出力さ
れる。なお、このレーザー光は光電変換部１３を損傷し
ない程度のものであり、従来のように光電変換面の消耗
による交換の問題が生じない。

そして、以上のようにして光電変換部１３から発生され
た電子は加速電極１７によって引き出されて電子ビーム
となり、かつ、加速によって所定の軌道を通って出力さ
れる。このときの電子ビームの等砺的スポットサイズは
半導体レーザー１１の活性層の大きさに依存し、−船釣
には１μｍオーダとなり、従来のようにスポット径調整
機構を用いることなく十分に所要とするスポットサイズ
の電子ビームを得ることができる。しかも、この電子ビ
ームのスポットサイズが小さいことから、例えば電子顕
微鏡内で使用される電子レンズの収差を小さくするメリ
ットかある。さらに、パルス変調器１４によって半導体
レーザー電源１２を高速にて電流変調すれば、短パルス
時間幅の電子ビームを得ることができる。

なお、上記実施例では、光源として半導体レーザーを用
いたが、例えば半導体レーザー励起固体レーザーを用い
るとともにその出力鏡上に光電変換物質を蒸着して光電
変換部１３を形成してもよい。さらに、半導体レーザー
１１から発生するレーザー光を光ファイバーに入射し、
この光ファイバーを所要とする場所まで導いた後、その
光フアイバー出射端に光電変換物質による光電変換部１
３を設けてもよい。その他、本発明はその要旨を逸脱し
ない範囲で種々変形して実施できる。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、半導体レーザーか
らのレーザー光を光電変換部にて電子ビームに変換して
出力するこ、とにより、非常に小さなスポットサイズの
電子ビームを得ることができ、従来のような光電変換面
での焦点調整、つまりスポット径の調整が不要となり、
電子ビームの位置調整だけであるので調整が非常に容易
となる。

また、半導体レーザー自体が小形であるので、装置全体
か従来のものに比べて数分の１ないし数十分の１に小さ
くでき、装置の小形化に大きく貢献する光電子変換装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる光電子変換装置の一実施例を示
す構成図、第２図は半導体レーザーと光電変換部の関係
を示す図、第３図は従来装置の構成図である。 １１・・・半導体レーザー　１２・・・半導体レーザー
電源、１３・・・光電変換部、１４・・・パルス変調器
、１５・・・スポット位置調整機構、１７・・・加速電
極。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　レーザー光を発生する半導体レーザーと、この半導体
   レーザーから発生されるレーザー光を短パルス駆動する
   変調手段と、前記半導体レーザーのレーザー光取り出し
   部分または半導体レーザーから所要とする距離を隔てて
   任意のレーザー光取り出し部分に設けられ、前記変調手
   段によって得られた短パルスレーザー光を光電変換して
   電子ビームを出力する光電変換物質からなる光電変換部
   とを備えたことを特徴とする光電子変換装置。