JPH0455440Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、電子顕微鏡等に用いる荷電粒子用静
電加速管の改良に関する。

（従来の技術） 電子顕微鏡等においては、フイラメントを加熱
して作り出した熱電子を加速するための加速機構
を具備している。この種の加速機構は、加速電極
と加速管よりなり、加速電極に印加された電圧を
抵抗により多段分割し、分圧電圧を加速管内の各
電極間に印加するようになつている。

第６図は、従来の荷電粒子用静電加速管の構成
例を示す図である。図において、１は加速管、２
は加速用電極（ウエーネルト電極）、３は熱電子
を放出するためのフイラメント、４は加速電圧発
生用の加速用電源、５は高周波電源、Ｔは該高周
波電源５で励磁される絶縁トランスである。R₈
は加速用電源４にその一端が、他端が絶縁トラン
スＴの２次側中間点に接続された自己バイアス抵
抗、D₁、D₂は過電圧保護用定電圧素子（非直線
素子）である。非直線素子D₁はフイラメント３
間に、D₂はフイラメント３の一端と加速用電極
２との間にそれぞれ接続されている。

R₁乃至R₆はそれぞれ互いに直列接続された分
圧抵抗で、抵抗R₁か加速用電極２に接続され、
抵抗R₆が接地されている。そして、これら抵抗
の直列回路に印加された加速用電圧は各抵抗で分
圧され、分圧された電圧はそれぞれの分圧点から
加速管１の内部に挿入された各電極に印加されて
いる。加速用電源４は加速用電極２に接続され、
絶縁トランスＴの２次側はフイラメント３に接続
されて該フイラメント３を加熱している。

（考案が解決しようとする問題点） 従来のこの種の装置では、加速管１の各段間に
印加される分圧電圧は各抵抗の抵抗比で定まつて
いる。今、ある段間の真空絶縁が悪くなつたもの
とすると、その段間が分担すべき電圧が小さくな
る。図に示す６段の分圧回路の場合、残りの５つ
の段間に絶縁の悪い段間で負担しえなくなつた分
の電圧が余分に印加されることになる。このよう
にして正規の電圧よりも高い電圧を分担した段間
の加速電極部は、強いストレスのために真空絶縁
破壊し、コンデイシヨニング（放電）されて、よ
り高い耐電圧になる場合がある。

しかしながら、その一方で絶縁が悪い段間の加
速電極間は、他の加速電極間がコンデイシヨニン
グされる原因とはなり得手も、当該加速電極間自
身はコンデイシヨニングされることはなく、他の
正常な加速電極間との真空絶縁耐圧との差はます
ます増大する。即ち、最も絶縁耐圧の悪い加速電
極間の耐圧はいつまでたつても改善されず、加速
管の加速性能が悪化したままになるという不具合
があつた。

本考案はこのような点に鑑みてなされたもので
あつて、その目的は各段階の一部に絶縁劣化が生
じても各段間で負担する電圧が均等になるように
して加速性能が低下することがないようにした荷
電粒子用静電加速管を実現することにある。

（問題点を解決するための手段） 前記した問題点を解決する本考案は、その一端
に加速用電極が接続され、該加速用電極と接地間
に複数個の抵抗を直列接続することにより各段間
を抵抗分圧して多段加速するように構成された荷
電粒子用静電加速管において、前記分圧抵抗のそ
れぞれに並列に正規電圧よりも若干高めの定電圧
特性を有する非直線素子を設けたことを特徴とす
るものである。

（実施例） 以下、図面を参照して本考案の実施例を詳細に
説明する。

第１図は、本考案の一実施例を示す構成図であ
る。第６図と同一のものは、同一の番号を付して
示す。図において、第６図の従来例と異なる部分
は、分圧回路を構成する分圧抵抗R₁〜R₆の各々
に対して並列に定電圧特性を有する非直線素子
D₁₁〜D₁₆を接続している点である。これら非直
線素子の定電圧特性としては、各加速電極間に印
加される正規電圧よりも若干高めの定電圧特性を
有するように設定する。非直線素子としては、例
えばツエナーダイオードやバリスタ（ZNR）が
用いられる。

第２図は、非直線素子の定電圧特性の一例を示
す図である。横軸は電圧（単位KV）を、縦軸は
動作電流（単位mA）をそれぞれ示す。図に示す
非直線素子は40KVの定電圧特性を有している。
このように構成された装置の動作を説明すれば、
以下のとおりである。

加速用電極２に加速電圧が印加されると、この
加速電圧は速やかに抵抗R₁〜R₆による抵抗回路
網にも印加される。この結果、各抵抗は抵抗値に
応じた電圧を分担し、分担電圧は正規電圧として
各加速電極段間に印加される。この結果、加速管
１を通過する電子は適正に加速されることにな
る。尚、各加速電極段間で正規電圧を負担してい
る場合は、各加速電極段間に接続されている非直
線素子は動作しない。その理由は、これら非直線
素子の定電圧特性が各段間の正規電圧よりも若干
大きめに設定されているからである。これら、非
直線素子の具体的な仕様としては、図に示すよう
な６分割200KVの加速管の場合、１段当たりの
分担電圧（正規電圧）は約33KVである。そこ
で、１個の非直線素子の定電圧特性として第２図
に示すような40KVのものを使用することが考え
られる。

今、加速電極段間の１つが絶縁が劣化したもの
とすると、その間の抵抗値が減少し分担電圧が減
少する。この結果、残りの加速電極段間でその分
の電圧を負担する。そして、各加速電極段間に印
加される電圧が、非直線素子の定電圧特性よりも
大きくなろうとすると、非直線素子が導通し、そ
の加速電極段間を一定値に維持する。このように
本考案によれば、或る加速電極段間で絶縁不良が
発生しても、残りの正常加速電極段間の負担電圧
がある電圧値以上に上昇することがない。従つ
て、絶縁不良加速電極間で負担する電圧は、ほぼ
正規電圧に等しくなる。

従つて、各加速電極段間の負担電圧は、それぞ
れ正規電圧に等しくなるので、正常な電子の加速
を行うことができる。尚、この場合、絶縁不良電
極段間もほぼ正規電圧を負担することになる。し
かしながら抵抗値は他の正常な加速電極段間のそ
れよりも小さい。抵抗値が小さいにも拘らず正規
電圧を負担するために、当該絶縁不良加速電極段
間には十分な放電（コンデイシヨニング）エネル
ギーが供給されることになる。このような構成の
加速管にすることにより、従来のコンデイシヨニ
ングよりも確実でかつ短時間に、各段間の耐電圧
を全電圧（加速電圧）印加法で高めることができ
る。

第３図は、非直線素子の具体的な形状を示す図
である。図に示す非直線素子は、第４図に示すよ
うな非直線素子を複数個（ここでは５個）直列に
接続した後、エポキシモールド成型したものであ
る。第４図に示す素子の定電圧特性が8KVであ
つたとすると、この素子を５個直列接続すること
により40KV特性の非直線素子を実現することが
できる。

第５図は、抵抗回路網と非直線素子回路網の加
速管への配列状態を示す図である。抵抗回路１２
と非直線素子回路１２は、互いに180°ずれた形で
取付けられている。加速管１にＵ型抵抗を取付け
ると図に示すようなスパイラル状の抵抗回路がで
きるが、このスパイラル状抵抗回路１１の中間に
第３図に示すようなＵ字型非直線素子でつくつた
スパイラル状の非直線素子回路１２を配置してい
る。各回路の上端はそれぞれ加速用電極２（第１
図参照）に接続されている。

上述の説明においては、加速用電圧200KVで、
６段構成の場合を例にとつたが、本考案はこれに
限るものではなく、任意の加速用電圧値、任意の
段数をとることができる。又、各分圧抵抗に並列
接続される非直線素子も複数個の素子の直列接続
されたものに限る必要はなく、１個の素子のもの
を用いてもよい。

（考案の効果） 以上詳細に説明したように、本考案によれば、
分圧回路を構成する分圧抵抗にそれぞれ並列に正
規電圧よりも若干高めの定電圧特性わ有する非直
線素子を接続することにより、特定段間に絶縁不
良が生じても当該段間の電圧をほぼ正規電圧に維
持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す構成図、第２
図は非直線素子の特性を示す図、第３図は非直線
素子の具体的構成を示す図、第４図は非直線素子
単体を示す図、第５図は抵抗回路と非直線素子回
路の加速管への配列状態を示す図、第６図は従来
装置の構成例を示す図である。 １……加速管、２……加速用電極、３……フイ
ラメント、４……加速用電源、５……高周波電
源、１１……抵抗回路、１２……非直線素子回
路、Ｔ……絶縁トランス、D₁，D₂，D₁₁〜D₁₆…
…非直線素子、R₁〜R₆，R₈……抵抗。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) その一端に加速用電極が接続され、該加速用
   電極と接地間に複数個の抵抗を直列接続するこ
   とにより各段間を抵抗分圧して多段加速するよ
   うに構成された荷電粒子用静電加速管におい
   て、前記分圧抵抗のそれぞれに並列に正規電圧
   よりも若干高めの定電圧特性を有する非直線素
   子を設けたことを特徴とする荷電粒子用静電加
   速管。 (2) 前記非直線素子は半円弧状にモールド成型
   し、かつスパイラル状に加速管の周囲に取付け
   各電極に接続するように構成したことを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第１項記載の荷電
   粒子用静電加速管。