JPH04255655A

JPH04255655A - 電子銃

Info

Publication number: JPH04255655A
Application number: JP3018061A
Authority: JP
Inventors: Sukeyuki Yasui; 祐之安井; Koichi Yasuoka; 康一安岡; Akira Ishii; 彰石井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-02-08
Filing date: 1991-02-08
Publication date: 1992-09-10

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】

【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、電子ビームの照射領域を容易に変化させることが
できるように改良を施した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、従来から用いられている電子銃の一例を示した。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１０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。

【０００５】この様に構成された従来の電子銃において
は、以下に述べる様にして、電子ビーム源となる電子が
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
にワイヤ放電が起こり、イオン化室３内の陽極ワイヤ露
出部とイオン化室の壁との間に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
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、電子ビーム源として供給される。この場合、電
子ビームの照射領域の長手方向は、図２に示した様に、
イオン化室内の陽極ワイヤの露出部で決定される。これ
は、ワイヤ放電に特有な性質である。

【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。

【０００８】上記の様な電子銃は、主として、電子銃を
電子励起によるガス・レーザー、マグネット・ハイドロ
ダイナミック発電機に、また、出口窓１０をＸ線発生用
ターゲットに置き換えることで、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、電子銃より
発生する電子ビームに要求される照射領域は、適用対象
（例えば、電子励起によるガス・レーザー等）に著しく
依存するものである。この電子ビームの照射領域を所望
の大きさに変化させるためには、上記の様に陽極ワイヤ
の露出部の長さを変えれば良い。

【００１０】しかしながら、上述した様な従来の電子銃
においては、イオン化室３内に配設される陽極ワイヤ１
は、絶縁物２を介してイオン化室３の壁に固定されてい
るため、その長さを変化させるには、イオン化室３自体
の長手方向の大きさを変えなくてはならなかった。その
ため、所望の照射領域に合わせて、それぞれに対応でき
るようにイオン化室３を作製しなければならず、装置の
汎用効率が非常に悪いものであった。

【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、単一
の装置で、電子ビームの照射領域の調整を容易に行うこ
とができる、汎用効率の高い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電子銃において、イ
オン化室の側壁に絶縁物を介して棒状の導電物を取付け
、また、この導電物内に前記陽極ワイヤを貫通配置し、
さらに、前記導電物を陽極ワイヤに沿って摺動可能に構
成したことを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】本発明の電子銃においては、イオン化室の両側
壁に摺動可能に取付けられた導電物を、その内部に貫通
配置された陽極ワイヤに沿って移動させることにより、
イオン化室内における陽極ワイヤの露出部の長さを適宜
調整することができる。その結果、陽極ワイヤの露出部
とイオン化室の壁との間に発生するワイヤ放電の領域を
制御することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に基づいて具
体的に説明する。なお、図２に示した従来型と同一の部
材には同一の符号を付して、説明は省略する。

【００１６】本実施例においては、図１に示した様に、
イオン化室２０が高電圧室５の上部に、互いの側壁４，
６を一致させて形成されている。また、イオン化室２０
の両側壁４には、絶縁物２を介して、円筒状の導電物２
１が図中左右方向に摺動可能に取付けられている。さら
に、この円筒状の導電物２１内には、陽極ワイヤ１が貫
通して設けられ、円筒状の導電物２１が図中左右方向に
摺動することによって、陽極ワイヤ１の露出部の長さを
可変とすることができるように構成されている。　　な
お、イオン化室２０と高電圧室５との間に形成される導
電性抽出グリッド１１、及びイオン化室２０の前記導電
性抽出グリッドと対向する面に形成される出口窓１０は
、それぞれイオン化室と高電圧室の全面に形成されてい
る。また、他の構成は図２に示した従来型と同様である
。

【００１７】この様な構成を有する本実施例の電子銃に
おいては、以下に述べる様にして、電子ビームの照射領
域を容易に調整することができる。即ち、電子ビームの
照射領域を調整する必要が生じた場合には、イオン化室
２０の両側壁４に摺動可能に取付けられた円筒状の導電
物２１を、図中左右方向に移動することによって、その
内部に貫通配置された陽極ワイヤ１の露出部の長さを適
宜調整する。

【００１８】この場合、図１において、円筒状の導電物
２１を左右両側に最大限移動させた時には、イオン化室
２０内の陽極ワイヤ１の大部分が露出され、この陽極ワ
イヤ露出部とイオン化室２０の壁との間にプラズマが発
生する。一方、円筒状の導電物２１をイオン化室の中央
側に移動させた時には、イオン化室２０内の陽極ワイヤ
１の一部のみが露出され、この陽極ワイヤ露出部とイオ
ン化室２０の壁との間にプラズマが発生する。つまり、
イオン化室２０の両側壁間に設けられた陽極ワイヤ１の
内、円筒状の導電物２１によって被覆されていない部分
のみが、有効な電子ビーム照射領域Ｓとなる。

【００１９】この様に、本実施例によれば、陽極ワイヤ
１を貫通配置した円筒状の導電物２１を、陽極ワイヤに
対して移動可能とすることで、容易にイオン化室内の陽
極ワイヤの露出部の長さを変化させることができ、イオ
ン化室内のワイヤ放電領域を制御することができる。ま
た、イオン化室２０に対する陽極ワイヤ１の設置長さを
変える必要がないため、単一の装置で多種の照射領域に
適用することができ、装置の汎用効率が大幅に向上する
。

【００２０】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではなく、所望の電子ビームの照射領域に合わせ
て円筒状の導電物を移動させる手段は、イオン化室内に
配設された陽極ワイヤに沿って移動可能とできるもので
あれば良い。また、イオン化室の対向する両側面に取付
けられた円筒状の導電物は、両者が連動して移動するよ
うに構成しても、それぞれ別個に移動するように構成し
ても良い。さらに、導電物の形状は円筒状に限定される
ものではなく、陽極ワイヤをその内部に貫通配置でき、
ワイヤに沿って移動可能なものであれば良い。

【００２１】

【発明の効果】以上述べた通り、本発明によれば、イオ
ン化室の側壁に絶縁物を介して棒状の導電物を取付け、
また、この導電物内に陽極ワイヤを貫通配置し、さらに
、前記導電物を陽極ワイヤに沿って摺動可能に構成する
ことによって、単一の装置で、電子ビームの照射領域の
調整を容易に行うことができる、汎用効率の高い電子銃
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電子銃の一実施例を示す断面図

【
図２】従来の電子銃の一例を示す断面図

【符号の説明】

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２０…イオン化室２１…円筒状導電物

Claims

【特許請求の範囲】

【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
室から成る電子銃において、前記イオン化室の側壁に絶
縁物を介して棒状の導電物が取付けられ、また、この導
電物内に前記陽極ワイヤが貫通配置され、さらに、前記
導電物が陽極ワイヤに沿って摺動可能に構成されている
ことを特徴とする電子銃。