JPH04255654A - パルス電子銃 - Google Patents
パルス電子銃Info
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- JPH04255654A JPH04255654A JP3017279A JP1727991A JPH04255654A JP H04255654 A JPH04255654 A JP H04255654A JP 3017279 A JP3017279 A JP 3017279A JP 1727991 A JP1727991 A JP 1727991A JP H04255654 A JPH04255654 A JP H04255654A
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- ionization chamber
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- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 14
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 abstract description 23
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 11
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Landscapes
- Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】［発明の目的］
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、高電力電子銃に係り、
特に、パルス電子ビームの強度を容易に変化させること
ができるように改良を施したパルス電子銃に関するもの
である。
特に、パルス電子ビームの強度を容易に変化させること
ができるように改良を施したパルス電子銃に関するもの
である。
【０００３】
【従来の技術】近年、化学反応，顕微鏡，分析，溶接等
の多くの先端材料の分野で電子ビームが使用され、この
電子ビームの発生源として電子銃が用いられている。図
２に、一般的な電子銃の構成を示した。即ち、電子銃は
、絶縁物２を介して陽極ワイヤ１をその内部に貫通配置
したイオン化室３と、後述する導電性抽出グリッド１１
を介して前記イオン化室３と連通する高電圧室５とから
構成されている。また、前記イオン化室３には、高電圧
室５とは反対側に、電子に対して透過性のある出口窓１
０が形成され、さらに、高電圧室５との連結部には、出
口窓１０の電圧にほぼ等しい電圧の導電性抽出グリッド
１１が形成されている。一方、前記高電圧室５内には、
高い負のバイアス電圧にある陰極７が絶縁物８に支持さ
れて収納され、この陰極７から高電圧室５の外部へ電圧
導入端子９が引き出されている。また、高電圧室５には
排気口１２が設けられ、これを排気装置（図示せず）に
連結することによって、前記イオン化室３及び高電圧室
５内の圧力を制御できるように構成されている。
の多くの先端材料の分野で電子ビームが使用され、この
電子ビームの発生源として電子銃が用いられている。図
２に、一般的な電子銃の構成を示した。即ち、電子銃は
、絶縁物２を介して陽極ワイヤ１をその内部に貫通配置
したイオン化室３と、後述する導電性抽出グリッド１１
を介して前記イオン化室３と連通する高電圧室５とから
構成されている。また、前記イオン化室３には、高電圧
室５とは反対側に、電子に対して透過性のある出口窓１
０が形成され、さらに、高電圧室５との連結部には、出
口窓１０の電圧にほぼ等しい電圧の導電性抽出グリッド
１１が形成されている。一方、前記高電圧室５内には、
高い負のバイアス電圧にある陰極７が絶縁物８に支持さ
れて収納され、この陰極７から高電圧室５の外部へ電圧
導入端子９が引き出されている。また、高電圧室５には
排気口１２が設けられ、これを排気装置（図示せず）に
連結することによって、前記イオン化室３及び高電圧室
５内の圧力を制御できるように構成されている。
【０００４】なお、イオン化室３と高電圧室５の両者は
、陽イオン化を達成できる極めて低い圧力の気体を含有
しており、通常は、１０〜５０ミリ・トールのヘリウム
が用いられる。また、イオン化室３の壁４と高電圧室５
の壁６は、共にアース電位になっている。さらに、イオ
ン化を行なう際には、陽極ワイヤ１とイオン化室の壁４
との間に、１０〜２０キロ・ボルトのパルス電圧が印加
される。一方、陰極７は、高電圧供給源（図示せず）に
接続された電圧導入端子９を通じて、負のバイアス電圧
（例えば、−１５０キロ・ボルト）に恒常的に維持され
ている。また、出口窓１０は、高エネルギーに対して透
過性のある幾分薄いシートで構成されている。このシー
トは、アルミニウムまたはチタンの様な金属で作成する
ことが可能であり、数１０マイクロ・メーターの厚さを
有している。さらに、この窓幅としては、多くの適用例
、特に、照射による材料の処理に関連した適用例におい
ては、１ｃｍを越える窓幅を要している。
、陽イオン化を達成できる極めて低い圧力の気体を含有
しており、通常は、１０〜５０ミリ・トールのヘリウム
が用いられる。また、イオン化室３の壁４と高電圧室５
の壁６は、共にアース電位になっている。さらに、イオ
ン化を行なう際には、陽極ワイヤ１とイオン化室の壁４
との間に、１０〜２０キロ・ボルトのパルス電圧が印加
される。一方、陰極７は、高電圧供給源（図示せず）に
接続された電圧導入端子９を通じて、負のバイアス電圧
（例えば、−１５０キロ・ボルト）に恒常的に維持され
ている。また、出口窓１０は、高エネルギーに対して透
過性のある幾分薄いシートで構成されている。このシー
トは、アルミニウムまたはチタンの様な金属で作成する
ことが可能であり、数１０マイクロ・メーターの厚さを
有している。さらに、この窓幅としては、多くの適用例
、特に、照射による材料の処理に関連した適用例におい
ては、１ｃｍを越える窓幅を要している。
【０００５】この様に構成された従来のパルス電子銃に
おいては、以下に述べる様にして、パルス電子ビーム源
となるパルス状の電子が放出される。即ち、イオン化室
３に絶縁物２を介して貫通配置された陽極ワイヤ１に、
低圧力下でパルス電圧を印加すると、アース電位にある
イオン化室の壁４との間にパルス放電が起こり、イオン
化室３内にパルス状のプラズマが発生する。一方、高電
圧室５内に配設された陰極７は、前記プラズマ中から陽
イオンを引き出す。
おいては、以下に述べる様にして、パルス電子ビーム源
となるパルス状の電子が放出される。即ち、イオン化室
３に絶縁物２を介して貫通配置された陽極ワイヤ１に、
低圧力下でパルス電圧を印加すると、アース電位にある
イオン化室の壁４との間にパルス放電が起こり、イオン
化室３内にパルス状のプラズマが発生する。一方、高電
圧室５内に配設された陰極７は、前記プラズマ中から陽
イオンを引き出す。
【０００６】この陽イオンは、イオン化室３と高電圧室
５との間に配設された導電性抽出グリッド１１を通って
高電圧室５内に侵入し、陰極７に当たる。すると、陰極
７の表面において、前記陽イオンの衝撃によってパルス
状の電子が放出される。この様にして放出された電子は
、陽イオンとは逆方向に進み、導電性抽出グリッド１１
に向かって加速され、さらに、イオン化室３を通過して
出口窓１０に至り、パルス電子ビーム源として供給され
る。
５との間に配設された導電性抽出グリッド１１を通って
高電圧室５内に侵入し、陰極７に当たる。すると、陰極
７の表面において、前記陽イオンの衝撃によってパルス
状の電子が放出される。この様にして放出された電子は
、陽イオンとは逆方向に進み、導電性抽出グリッド１１
に向かって加速され、さらに、イオン化室３を通過して
出口窓１０に至り、パルス電子ビーム源として供給され
る。
【０００７】ここで、導電性抽出グリッド１１の近辺に
おける陽イオンの初期エネルギーを無視し、負のバイア
ス電圧をＶＨＴ、陽イオンの電荷量をｅとすれば、陽イ
オンは（単一の荷電イオンに関係があることを念頭にお
けば）、ｅ・ＶＨＴに等しいエネルギーをもって陰極７
に到達するものと考えることができる。また、陰極７の
表面上で抽出グリッドより引き出された陽イオンの衝撃
により２次放出された電子は、抽出グリッド１１に向か
って加速され、そこで電子は、ｅ・ＶＨＴのエネルギー
に到達する。これらの状態下において、一個の陽イオン
と、この陽イオンによって放出される電子は、同じ電場
線に対応して、ほぼ重畳する軌道を呈する。
おける陽イオンの初期エネルギーを無視し、負のバイア
ス電圧をＶＨＴ、陽イオンの電荷量をｅとすれば、陽イ
オンは（単一の荷電イオンに関係があることを念頭にお
けば）、ｅ・ＶＨＴに等しいエネルギーをもって陰極７
に到達するものと考えることができる。また、陰極７の
表面上で抽出グリッドより引き出された陽イオンの衝撃
により２次放出された電子は、抽出グリッド１１に向か
って加速され、そこで電子は、ｅ・ＶＨＴのエネルギー
に到達する。これらの状態下において、一個の陽イオン
と、この陽イオンによって放出される電子は、同じ電場
線に対応して、ほぼ重畳する軌道を呈する。
【０００８】上記の様なパルス電子銃は、主として、パ
ルス電子励起によるガス・レーザーに、また、出口窓１
０をＸ線発生用ターゲットに置き換えることで、パルス
Ｘ線発生装置に適用し得るものである。
ルス電子励起によるガス・レーザーに、また、出口窓１
０をＸ線発生用ターゲットに置き換えることで、パルス
Ｘ線発生装置に適用し得るものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、パルス電子
銃より発生するパルス電子ビームの強度は、図３に示し
た様に、陽極ワイヤに印加するパルス電圧に依存するも
のである。そこで、従来は、パルス電子ビームの強度対
策として、パルス電圧を変化することにより、イオン化
室３のプラズマ密度、即ち、陽イオン数を変化させ、そ
れによって陰極表面における陽イオン衝撃によって放出
される電子数を変化させて、パルス電子ビーム強度を制
御する方法が用いられていた。
銃より発生するパルス電子ビームの強度は、図３に示し
た様に、陽極ワイヤに印加するパルス電圧に依存するも
のである。そこで、従来は、パルス電子ビームの強度対
策として、パルス電圧を変化することにより、イオン化
室３のプラズマ密度、即ち、陽イオン数を変化させ、そ
れによって陰極表面における陽イオン衝撃によって放出
される電子数を変化させて、パルス電子ビーム強度を制
御する方法が用いられていた。
【００１０】しかしながら、上述した様な従来のパルス
電子銃において、パルス電子ビームの強度を増加させる
ためには、パルス電源容量を増加させなければならず、
また、パルスの繰り返し数を増加させるためには、高繰
り返し可能なパルス電源装置が必要となっていた。
電子銃において、パルス電子ビームの強度を増加させる
ためには、パルス電源容量を増加させなければならず、
また、パルスの繰り返し数を増加させるためには、高繰
り返し可能なパルス電源装置が必要となっていた。
【００１１】本発明は、上記の様な従来技術の欠点を解
消するために提案されたものであり、その目的は、電子
ビームの強度の調整及びパルスの高繰り返しを容易に行
うことができる、高効率のパルス電子銃を提供すること
にある。
消するために提案されたものであり、その目的は、電子
ビームの強度の調整及びパルスの高繰り返しを容易に行
うことができる、高効率のパルス電子銃を提供すること
にある。
【００１２】［発明の構成］
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、電子に対して
透過性のある出口窓と、その反対側に設けられた導電性
抽出グリッドを備え、また、低圧力でイオン化すべき気
体と、この気体をパルス的に電離させて陽イオンを発生
させる陽極ワイヤを備えたイオン化室と、前記抽出グリ
ッドを介してイオン化室と連通され、抽出グリッドに対
向する位置に陰極を収容した高電圧室から成るパルス電
子銃において、前記イオン化室内に配設された陽極ワイ
ヤに、予め直流電圧を印加しておき、さらに、陽極ワイ
ヤにパルス電圧を印加するように構成したことを特徴と
するものである。
透過性のある出口窓と、その反対側に設けられた導電性
抽出グリッドを備え、また、低圧力でイオン化すべき気
体と、この気体をパルス的に電離させて陽イオンを発生
させる陽極ワイヤを備えたイオン化室と、前記抽出グリ
ッドを介してイオン化室と連通され、抽出グリッドに対
向する位置に陰極を収容した高電圧室から成るパルス電
子銃において、前記イオン化室内に配設された陽極ワイ
ヤに、予め直流電圧を印加しておき、さらに、陽極ワイ
ヤにパルス電圧を印加するように構成したことを特徴と
するものである。
【００１４】
【作用】本発明のパルス電子銃においては、イオン化室
内の陽極ワイヤに予め直流電圧を印加し、さらに、パル
ス電圧を印加することにより、イオン化室内にパルス状
のプラズマが生成されるため、従来と同じパルス電圧で
飛躍的に高い陽イオン数を達成することができる。その
結果、従来と同じ電子ビーム強度を得る場合でも、陽極
ワイヤに印加するパルス電圧は小さくて済み、パルス電
源容量を小さくできる。
内の陽極ワイヤに予め直流電圧を印加し、さらに、パル
ス電圧を印加することにより、イオン化室内にパルス状
のプラズマが生成されるため、従来と同じパルス電圧で
飛躍的に高い陽イオン数を達成することができる。その
結果、従来と同じ電子ビーム強度を得る場合でも、陽極
ワイヤに印加するパルス電圧は小さくて済み、パルス電
源容量を小さくできる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及び図２に基
づいて具体的に説明する。
づいて具体的に説明する。
【００１６】本実施例においては、図２に示したイオン
化室３内の陽極ワイヤ１に、図１に示すように、予め直
流電圧を印加し、さらにパルス電圧を印加するように構
成する。
化室３内の陽極ワイヤ１に、図１に示すように、予め直
流電圧を印加し、さらにパルス電圧を印加するように構
成する。
【００１７】この様な陽極ワイヤ印加電圧方式を有する
本実施例のパルス電子銃においては、以下に述べる様に
して、パルス電子ビームの強度を容易に調整することが
でき、また、パルスの高繰り返し化も可能となる。即ち
、イオン化室３内に配設された陽極ワイヤ１とイオン化
室の壁４との間に陽極ワイヤ放電が起こる直下の直流電
圧Ａを、予めイオン化室３内の陽極ワイヤ１に印加して
おく。次に、低電圧のパルス電圧を陽極ワイヤ１に印加
する。すると、パルス電圧によって陽極ワイヤ放電が起
こり、イオン化室３内にプラズマが生成される。
本実施例のパルス電子銃においては、以下に述べる様に
して、パルス電子ビームの強度を容易に調整することが
でき、また、パルスの高繰り返し化も可能となる。即ち
、イオン化室３内に配設された陽極ワイヤ１とイオン化
室の壁４との間に陽極ワイヤ放電が起こる直下の直流電
圧Ａを、予めイオン化室３内の陽極ワイヤ１に印加して
おく。次に、低電圧のパルス電圧を陽極ワイヤ１に印加
する。すると、パルス電圧によって陽極ワイヤ放電が起
こり、イオン化室３内にプラズマが生成される。
【００１８】この様にして、陽極ワイヤ放電によって生
成したプラズマ中の陽イオンは、高電圧室５内の陰極に
向かって加速され、導電性抽出グリッド１１を通過して
陰極７に当たる。従って、従来と同様のパルス電圧を陽
極ワイヤに印加した場合には、陽極ワイヤには予め直流
電圧が印加されているため、イオン化室内のプラズマ密
度は高くなり、プラズマ中から引き出され陰極表面に到
達する陽イオン数も増加する。その結果、この陽イオン
によって２次放出される電子数も増加し、パルス電子ビ
ームの強度も大幅に増大する。
成したプラズマ中の陽イオンは、高電圧室５内の陰極に
向かって加速され、導電性抽出グリッド１１を通過して
陰極７に当たる。従って、従来と同様のパルス電圧を陽
極ワイヤに印加した場合には、陽極ワイヤには予め直流
電圧が印加されているため、イオン化室内のプラズマ密
度は高くなり、プラズマ中から引き出され陰極表面に到
達する陽イオン数も増加する。その結果、この陽イオン
によって２次放出される電子数も増加し、パルス電子ビ
ームの強度も大幅に増大する。
【００１９】一方、従来と同様の電子ビーム強度が必要
である場合には、陽極ワイヤに予め直流電圧が印加され
ている分、パルス印加電圧は小さくて済むため、パルス
電源容量の低減を実現できる。さらに、陽極ワイヤ１に
印加するパルス電圧の低減が可能となるため、パルスの
高繰り返し化に適し、パルス発生装置の長寿命化が図れ
る。
である場合には、陽極ワイヤに予め直流電圧が印加され
ている分、パルス印加電圧は小さくて済むため、パルス
電源容量の低減を実現できる。さらに、陽極ワイヤ１に
印加するパルス電圧の低減が可能となるため、パルスの
高繰り返し化に適し、パルス発生装置の長寿命化が図れ
る。
【００２０】さらに、陽極ワイヤ１にすでに所定の値の
直流電圧を印加しているため、その後に印加するパルス
電圧は少なくて良く、調整が容易となる。その結果、所
望の強度を有するパルス電子ビームを得ることが、従来
に比べて容易なものとなる。この様に、本実施例によれ
ば、パルス電子ビームの強度の調整が容易となり、パル
ス電源の容量の低減、さらに、陽極ワイヤに印加するパ
ルス電圧の低減が可能となる。
直流電圧を印加しているため、その後に印加するパルス
電圧は少なくて良く、調整が容易となる。その結果、所
望の強度を有するパルス電子ビームを得ることが、従来
に比べて容易なものとなる。この様に、本実施例によれ
ば、パルス電子ビームの強度の調整が容易となり、パル
ス電源の容量の低減、さらに、陽極ワイヤに印加するパ
ルス電圧の低減が可能となる。
【００２１】
【発明の効果】以上述べた通り、本発明によれば、イオ
ン化室内に配設された陽極ワイヤに、予め直流電圧を印
加しておき、さらに、陽極ワイヤにパルス電圧を印加す
るようにしたことによって、電子ビームの強度の調整及
びパルスの高繰り返しを容易に行うことができる、高効
率のパルス電子銃を提供することができる。
ン化室内に配設された陽極ワイヤに、予め直流電圧を印
加しておき、さらに、陽極ワイヤにパルス電圧を印加す
るようにしたことによって、電子ビームの強度の調整及
びパルスの高繰り返しを容易に行うことができる、高効
率のパルス電子銃を提供することができる。
【図１】本発明のパルス電子銃における陽極ワイヤへの
印加電圧の一実施例を示す図
印加電圧の一実施例を示す図
【図２】一般的な電子銃の構成を示す断面図
【図３】従
来のパルス電子銃における陽極ワイヤへの印加電圧の一
例を示す図
来のパルス電子銃における陽極ワイヤへの印加電圧の一
例を示す図
１…陽極ワイヤ
２…絶縁物
３…イオン化室
４…イオン化室の壁
５…高電圧室
６…高電圧室の壁
７…陰極
８…絶縁物
９…電圧導入端子
１０…出口窓
１１…導電性抽出グリッド
１２…排気口
Claims (1)
- 【請求項１】 電子に対して透過性のある出口窓と、
その反対側に設けられた導電性抽出グリッドを備え、ま
た、低圧力でイオン化すべき気体と、この気体をパルス
的に電離させて陽イオンを発生させる陽極ワイヤを備え
たイオン化室と、前記抽出グリッドを介してイオン化室
と連通され、抽出グリッドに対向する位置に陰極を収容
した高電圧室から成るパルス電子銃において、前記イオ
ン化室内に配設された陽極ワイヤに、予め直流電圧を印
加しておき、さらに、陽極ワイヤにパルス電圧を印加す
るように構成したことを特徴とするパルス電子銃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3017279A JPH04255654A (ja) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | パルス電子銃 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3017279A JPH04255654A (ja) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | パルス電子銃 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04255654A true JPH04255654A (ja) | 1992-09-10 |
Family
ID=11939544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3017279A Pending JPH04255654A (ja) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | パルス電子銃 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04255654A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3196918A1 (en) | 2016-01-19 | 2017-07-26 | Laser Systems and Solutions of Europe | Low pressure wire ion plasma discharge source, and application to electron source with secondary emission |
-
1991
- 1991-02-08 JP JP3017279A patent/JPH04255654A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3196918A1 (en) | 2016-01-19 | 2017-07-26 | Laser Systems and Solutions of Europe | Low pressure wire ion plasma discharge source, and application to electron source with secondary emission |
| WO2017125315A1 (en) | 2016-01-19 | 2017-07-27 | Laser Systems & Solutions Of Europe | Low pressure wire ion plasma discharge source, and application to electron source with secondary emission |
| US10763070B2 (en) | 2016-01-19 | 2020-09-01 | Laser Systems & Solutions Of Europe | Low pressure wire ion plasma discharge source, and application to electron source with secondary emission |
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