JPH0459737B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、イオン・プラズマ電子銃に関する。

〈従来の技術〉 本発明のプラズマ電子銃は、米国特許第
3970892号及び米国特許出願第596093号の明細書
に開示されている電子銃とほぼ同じ型のものであ
る。前記の特許及び特許出願の明細書の従来法の
説明部分に記載したように、たとえばｅビーム
（ｅ−beam）励起ガス・レーザ等で使用するよう
な高エネルギー電子ビームを発生させる技術分野
における最近の進歩は、プラズマ・カソード電子
銃である。この種の電子銃においては、中空のカ
ソード面と、カソード面よりも低電圧で作動して
いるアノード格子との間の中空のカソード放電部
中でプラズマが発生する。アノード格子及び制御
格子を介して放電プラズマから電子を引き出し、
一般的にはカソードよりも高電圧に保持されてい
る。薄い箔製の窓である加速アノードと格子の中
間のプラズマのない領域中で引き出した電子を加
速する。プラズマ・カソード電子銃の長所は、構
造が簡単で且つ頑丈であること、制御性及び効率
が高いこと、低コストであること、大面積の電子
ビームを発生させるに適したこと等である。第二
の先行特許即ち米国特許第4025818号は、上述の
電子銃と実質的に同様の構成であり、プラズマ放
電を行なうワイヤー・アノードと、プラズマ室を
順次に接続されたプラズマ室による多数のバツフ
ル（邪魔板）を加えたイオン・プラズマ電子銃を
開示している。従来法の電子ビーム発生器の場
合、ビーム電流は通常高圧電力源によつてカソー
ドに供給される電流に比例する。従つて、均一で
一定の照射量になるよう制御し保持するという問
題は、単にカソードに印加される電流を測定し制
御する問題であつた。

〈従来技術の問題点〉 しかしながら、ワイヤー型イオン・プラズマ装
置の場合、高電圧電力供給部電流は、プラズマ室
で発生する入射ヘリウムイオンとカソードの表面
から放出される電子との和である。放出電子と入
射イオンとの比、即ち二次放出係数は、エミツタ
の表面の表面状態に依存する。エミツタの表面状
態は極めて変動し易く、単に高電圧電力供給部電
流をモニターするだけでは、ワイヤー型イオン・
プラズマ装置の照射量又は二次電子出力を制御し
一定に保持するには適さない。

〈本発明の解決課題〉 従つて、本発明の目的は、ワイヤー型イオン・
プラズマ装置の照射量又は二次電子出力を、正確
に制御し一定に保持する手段を提供することであ
る。

本発明の上述及びその他の目的は以下の開示及
び添附の図面を参照して考慮すれば、より容易に
理解できる。

〈発明の要約〉 本発明は、イオン・プラズマ電子銃装置に関す
る。本発明装置は、互いに隣接し、中間に開口部
がある第一及び第二室を形成している導電性で真
空にされたハウジングを有する。第一室内にワイ
ヤーが配置され、電流制御電力供給部に電気接続
されていて、ヘリウムイオン等の正イオンを前記
第一室中で発生させる。第二室内に位置している
カソードは、ハウジングから離され且つ絶縁され
ている。カソードは、二次電子放出面を持つ。

カソードとハウジングとの間に高圧の負電圧を
印加して、カソードに第一室から第二室に正イオ
ンを吸引させ、カソード表面を衝突させ、カソー
ド表面から二次電子を放出させる手段が設けられ
ている。導電性で電子透過性の箔が、カソードに
面した第一室の端部にあるハウジングの開口部の
上方に延びている。この箔はハウジングと電気接
続されていて、電子に対するアノードを構成して
いるので、電子は電子ビームとなつて箔を通り抜
ける。

第二室内のカソードの二次電子放出面に隣接す
る個所に、導電性のエクストラクタ格子（電子引
出し格子）が取りつけられ、エクストラクタ格子
はハウジングに接続されて、二次電子放出面で静
電場をつくり出しているので、二次電子は格子の
開口部を通過して第一室に入る。第一室内の箔に
隣接する個所に導電性の支持格子が取りつけら
れ、箔及び箔の支持体として働いているハウジン
グに接続されている。支持格子には、エクストラ
クタ格子の開口部とほぼ整合する位置に、複数の
開口部が設けられていて、エクストラクタ格子と
共働して二次電子を加速して箔にあてる作用を発
揮する。

本発明のイオン・プラズマ電子銃には、箔製の
窓から出され又はプラズマ室を通過して来る二次
電子によつて、衝撃されるターゲツト面が設けら
れている。このターゲツトは、二次電子があたる
と電圧を発生する。ターゲツトは比較回路に接続
されており、比較回路は電流調整電力供給部に接
続されている。ターゲツトと、比較回路と、電力
供給部とを組み合わせることにより、箔製の窓か
ら出る二次電子出力をほぼ一定に保持することが
できる。

〈実施例〉 第１図は、本発明に従つて構成したプラズマ電
子銃の基本的な構成部材を示す図である。電子銃
は、導電性の接地された包囲体を有し、この包囲
体は高圧室１３と、イオン・プラズマ放電室１２
と、電子透過性の箔製の窓１２とから成る。ワイ
ヤー１４がプラズマ放電室１２を貫通して延びて
いる。箔製の窓は接地された包囲体に電気接続さ
れていて、アノードを形成し、該アノードにより
電子は加速され該アノードを通り抜ける。包囲体
には１〜10ミリトール（milli−torr）のヘリウム
が充填されている。カソードは高電圧室１３の内
部に配置され、且つ室１３と絶縁されている。室
１３の下面部にカソード挿入のための挿入部５が
取りつけられる。挿入部５は通常はモンブデンで
あるが、電子放出係数が高い材料であれば、どの
ような材料でつくつてもよい。高電圧カソードは
包囲体から等しい間隔で離間していて、パツシエ
ン絶縁破壊（Paschen breakdown）を防止して
いる。

高圧電力供給部１０が、ケーブル９を介してカ
ソード６に150〜300Kvの高い負電位を与えてお
り、ケーブル９は、エポキシ樹脂製絶縁体１４を
通過して、ケーブル９とカソード６との中間に介
在する抵抗器８に延びている。カソード６及び挿
入部５は、管７を通つてポンプ圧送されている油
のような適宜な冷却液によつて冷却されている。

プラズマ室１２には、機械的且つ電気的に接続
されて一体となつた多数の金属製リム３が収納さ
れている。リム３の中央部には切欠部があり、ワ
イヤー４はこれらの切欠部を通つて構造全体にわ
たつて延伸する。カソード６に面するリム３の側
部が吸引格子１６を形成しており、リム３の反対
側部が電子透過性の箔製窓２を支持する支持格子
１５を形成している。リムの代わりに多数の孔部
を持つアノード板を用いることもできる。液冷キ
ヤンネル８がプラズマ室から熱を奪う。

電子透過性の窓２は厚さ1/4〜１ミルのチタン
又はアルミニウム製の箔であり、この箔は、支持
格子１５によつて支持されＯリングによつて包囲
体に封止されている。通常はガス・マニホルド１
０を用いて、箔製の窓を加圧窒素で冷却し、ビー
ム領域からオゾンを除去する。

電流制御された電力供給部１がワイヤー４に接
続されている。電力供給部１を励起すると、電界
囲繞ワイヤー４によつて、プラズマ室１２の内部
にヘリウムイオンと電子とから成るプラズマが生
じる。プラズマが生じると、プラズマ中の正のヘ
リウムイオンは、エクストラクタ電極（吸引格
子）１６から漏出している高圧の電界によつて、
引き出される。プラズマ中で発生する正のヘリウ
ムイオンは、吸引格子１６から漏出している電界
により、カソード６からプラズマ室に吸引され
る。電場の強さは、２〜３百ボルトから１万ボル
トの範囲で変えることができる。イオンは等電圧
線に沿つて吸引格子１６を通つて高電圧室１３に
流入する。ここでイオンは、充分な電位を横切つ
て加速され、照準されたビームとしてカソード挿
入部５を衝撃する。カソード挿入部から放出され
る二次電子は、放出方向がコサイン（cosine）分
布であるため、僅かに空間的に拡大する。

既に述べたように、ワイヤー型イオン・プラズ
マ電子銃に関しては、銃から出力される照射量又
は二次電子出力は必ずしも高電圧電力供給部１０
から供給される電流に比例しない。この型の装置
の場合、高電圧電力供給部の電流は入射するヘリ
ウムイオンと放出される電子との和である。入射
するイオンに対する放出電子の比、即ち二次放出
係数はエミツタの表面状態に依存する。表面状態
は頻繁に変化するので、照射量又は二次電子出力
の一貫性を制御するために単に高電圧電力供給部
をモニターするのは適切な処置ではない。

照射量は、大部分は、プラズマ電流の一次関数
であることが確かめられた。従つて、二次電子ビ
ームをモニターし、且つこれに応じてアノード・
ワイヤー４の電流調整電力供給部１によつて、ア
ノード・ワイヤー４に供給される電流を調整する
ことにより、二次電子出力を一定に制御し保持す
ることができる。

上記の目的は、電子銃の二次電子出力に衝撃さ
れるターゲツトとして、金属製部材５０を配設す
ることによつて、達成できる。ターゲツトは、銅
等からできた平板状の金属板、擢形部材又はワイ
ヤーのように、二次電子によつて衝撃されると電
圧を生じて電流を伝えるものであればよく、物理
的形状は実際上制約されない。

本発明によれば、ターゲツト５０から読み取つ
た電圧と比較回路に、予め設定されている設定電
圧との差を知ることができる比較回路４０にター
ゲツト５０を電気接続することが意図された。斯
くすれば、ターゲツト５０から読み取つた電圧が
設定点と相違する場合には、電流調整電力供給部
１に信号が与えられて、差を減少させるようにプ
ラズマ電流が調節される。一例を挙げると、ワイ
ヤー型イオン・プラズマ電子銃内部の状態が放出
される照射量又は出力を必要以上に高める状態
（条件）であれば、ターゲツト５０の電圧が高く
なり、比較回路は上述の設定点を超えた電圧を読
み取り、その結果、電流調整電力供給部１にプラ
ズマの発生を抑える信号が供給される。

第２図に、本発明において使用できる比較回路
の一例を示す。

ターゲツト５０から供給された電圧は、入力増
幅器６０によつて受け取られ、電位差計６２によ
つて調節自在の利得で増幅される。電位差計６２
は、出力部と入力増幅器６０の逆転入力部との中
間の負性フイードバツク・ループ（negative
feedback loop）に接続されている。緩衝（バツ
フア）増幅器６６が入力増幅器６０の出力を受け
取つて、比較器６８の一方入力端に供給する。比
較部６８は、差動増幅器等で構成することができ
る。比較部６８の他方入力端は、設定ポンント電
圧発生器７０に接続されている。第２図に示すよ
うに、、設定ポイント電圧発生器７０は、供給電
圧と接地面との中間に接続された分圧器等で構成
することができる。たとえば使用者によつて調節
できる電位差計を用いて分圧器とすることもでき
る。

比較器６８の出力は、設定ポイント圧とターゲ
ツト５０からの電圧との差に比例した信号であ
る。この差信号が電流調整電力供給部１に印加さ
れることになるが、電力供給部１としてはニユー
ヨーク州、フラツシングのケプコ（Kepco of
Flushing，New York）で製造されているモデ
ルBHK1000〜0.2M電力供給器を使用することが
できる。ワイヤー４にかかる電流を調整すること
により電流調整電力供給部１を応答させて、プラ
ズマの強さを変化させることができる。この変化
はターゲツト５０によつて検出され、プラズマの
強さの変動に応じて比較部６８からの差信号が変
わる。このようにして、ターゲツト５０が所望す
るプラズマ強度を検出するまで、ワイヤー４にか
かる電流を変調すればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のイオン・プラズマ電子銃の
基本的な構成要素の一部分を断面で示す斜視図で
ある。第２図は、本発明において使用する比較回
路の説明図である。 ２…箔製の窓、４…ワイヤー、６…カソード、
１０…高電圧電力供給部、１２…第一室（イオ
ン・プラズマ放出室）、１３…第二室（高電圧
室）、１５…支持格子、１６…エクストラクタ格
子（電子吸引格子）、５０…ターゲツト、６８…
比較回路。

【特許請求の範囲】

１ 光電面とメタルバツクされた蛍光面とを対向
配置させた近接形イメージ管において、前記メタ
ルバツク蛍光面上にカーボン薄膜及びアルミニウ
ム薄膜を形成したことを特徴とする近接形イメー
ジ管。 ２ 前記カーボン薄膜とアルミニウム薄膜とから
なる積層体が複数組設けられていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の近接形イメージ
管。

Claims (1)

1. 室に送出する導電性のエクストラクタ格子と；前
   記の箔に隣接して前記第一室に取りつけられ且つ
   前記の箔及び前記ハウジングに接続されている導
   電性の支持格子であつて、前記の箔を支持し、内
   部には前記エクストラクタ格子の開口部と位置整
   合した開口部を持ち、前記エクストラクタ格子と
   共働して二次電子を加速して箔に送る作用を及ぼ
   す支持格子とから成るイオン・プラズマ電子銃装
   置において； 前記二次電子が衝突すると電圧を発生すること
   ができ、前記の電流調整電力供給部に電気接続さ
   れた比較回路に電気接続されているターゲツトが
   設けられていて、前記ターゲツトと前記比較回路
   との組合せにより、前記の箔によつて画成される
   窓から放出される二次電子の出力を実質的に一定
   に保持できるように構成したことを特徴とするイ
   オン・プラズマ電子銃装置。