JPH0487147A - 電界放出電子銃 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電界放出電子銃に関し、特に明るさの変動を補
償することのできる電界放出電子銃に関する。

［従来の技術］ コールド電界放出電子銃においては、フラッシング後、
引出電圧をそのままにしておくと、電子銃からのエミッ
ション電流は第３図に示すように徐々に減少して行って
しまう。電子顕微鏡にこのような電子銃を使用すると、
蛍光板に投影される像の明るさが徐々に減少するため、
明るさの減少を補償するように引出電圧を徐々に上昇さ
せるようにしている。ところが、引出電圧を変化させる
と、電子銃部の静電レンズ作用が変化するため、試料側
からこの静電レンズを介して見た（虚）光源の位置が移
動してしまう。この移動が生じると、電子銃を例えば、
電子顕微鏡や走査電子顕微鏡に用いた場合、試料に最適
な電子線を照射できなくなったり、試料に照射する電子
線の径が広がってしまい、いずれの場合にも、良好な像
が得られなくなる。そのため従来においては、補償用の
レンズを設けて（あるいは、集束レンズや、対物レンズ
を補償用レンズとして兼用して）、前記（虚）光源位置
の移動に連動してこのレンズの焦点距離を変化させ、前
記（虚）光源位置の移動による影響を補償するようにし
ている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した補償レンズを設けて、このレン
ズの励磁を前記移動の影響を補償するように制御するこ
とは、かなり技術的に面倒であり、また、（虚）光源位
置の移動が大きい場合には、補償しきれない場合も生じ
た。

本発明はこのような従来の問題を解決し、電子顕微鏡や
走査電子顕微鏡等の電子線装置に用いた場合に、像の明
るさを一定に維持できると共に、前述した補償レンズに
よる前記（虚）光源位置の移動の影響の補償を不要にす
ることのできる電界放出電子銃を提供することを目的と
している。

［課題を解決するための手段］ そのため本発明は、エミッタと、該エミッタから電子を
引き出すための引出電極を備えた電界放出電子銃におい
て、前記エミッタから放出される電子線電流を検出する
ための検出器と、パルス発生期間とパルス非発生期間と
の時間比か常に前記検出器よりの出力信号のほぼ逆比に
なるような繰り返しパルスを該検出器よりの出力信号に
基づいて発生して前記引出電極に印加する引出電圧パル
ス発生手段を備えることを特徴としている。

［実施例］ 以下、図面に基づき本発明の実施例を詳述する。

第１図は本発明の一実施例を示すためのもので、図中１
はエミッタ、２は引出電極、３はエミッタ１と引出電極
２の間に引出電圧を印加するための引出電圧電源、４は
設置されたアノード、５はエミッタ１とアノード４との
間に加速電圧を印加するための加速電源である。エミッ
タ１から発生した電子のうち引出電極２に流れ込む電子
の電流を検出するため電流検出器６が備えられている。

電流検出器６の出力信号は増幅器７を介してパルス幅可
変パルス信号発生回路８に送られる。パルス幅可変パル
ス信号発生回路８は積分回路８ａと、クロック信号発生
回路８ｂと、基準信号源８Ｃと、一致パルス発生回路８
ｄと、パルス発生回路８ｅとより成る。パルス幅可変パ
ルス信号発生回路８よりの出力パルスは引出電圧電源３
に送られており、引出電圧電源３はパルス幅可変パルス
信号発生回路８よりパルス信号が供給されている期間の
み一定電圧の引出電圧をエミッタ１と引出電極２の間に
印加する。

このような構成において、クロック信号発生回路８ｂを
稼働させると、クロック信号発生回路８ｂより第２図（
ａ）に示すクロックパルスが発生する。このクロックパ
ルスは積分回路８ａに送られ、積分回路８ａはこのパル
スに基づき、供給されてくる信号の積分を開始する。一
方、このクロックパルスはパルス発生回路８ｅに送られ
、パルス発生回路８ｅはこのクロックパルスをトリガー
として第２図（ｂ）に示すような一定波高のパルスを立
ち上げる。回路８ｅよりのパルスは引出電圧電源３に送
られるため、引出電圧電源３より第２図（ｂ）に示すパ
ルスと同じパルス幅を有し予め定められた電圧を有する
パルス電圧が発生し、このパルス電圧は引出電圧として
エミッタ１と引出電極２との間に印加される。その結果
、エミッタ１より電界放出電子が放出され、放出された
電子は引出電極２とアノード４の夫々の電子線通過開口
を通過して後段に配置された試料（図示せず）に照射さ
れる。さて、エミッタ１より放出された全電子のうち一
定の比率の電子が引出電極２に流れ込んで電流検出器６
によって検出される。電流検出器６よりの出力信号は増
幅器７により増幅された後、積分回路８ａに送られる。

その結果、積分回路８ａの出力信号は第２図（ｃ）に示
すように増加して行く。積分回路８ａの出力信号は一致
信号発生回路８ｄにおくられるが、一致信号発生回路８
ｄには第２図（ｃ）において点線りで示すレベルに対応
した基準信号が基準信号源８ｃより供給されている。一
致信号発生回路８ｄは積分回路８ａよりの出力信号をこ
の基準信号と比較し、積分回路８ａよりの信号か基準信
号と一致した瞬間に第２図（ｄ）に示す一致パルスを発
生する。

この一致パルスは積分回路８ａに送られて、積分回路８
ａの放電を開始させると共に、パルス発生回路８ｅに送
られ、パルス発生回路８ｅより発生するパルスを立ち下
げる。従って、電子銃の稼働を開始した直後においては
、放出電子電流が多いため、パルス信号発生回路８ｅよ
り発生するパルスの幅は狭いが、時間が経過して放出電
流が開始時の１／３程度まで減少すると、第２図（ｂ）
に示されているように、パルス幅は逆に開始時の約３倍
となる。このように、電子銃から単位時間当たり発生す
る電子の量は常に一定になるように制御される。従って
、この電界放出電子銃を例えば、電子顕微鏡の電子銃と
して用い、クロックパルスの周波数を残像効果かはたら
く程度に大きく設定すれば、蛍光板に投影される試料像
をチラッキか無く、一定の明るさのものにすることがで
きる。

そして、明るさを一定に維持するために、引出電圧を変
えることがなく、引出電圧の変更に伴う（虚）光源の位
置変動を補償するためにの複雑な電子光学的制御を要し
ないため、電子銃を付属させる装置の構成を極めて簡単
なものにすることができる。

また、この電子銃を電子プローブＸ線マイクロアナライ
ザの電子銃として用いれば、試料上の各分析点への電子
線の照射電流量を常に一定に維持でき、各分析点を同一
条件で分析することかできる。また、この電子銃を走査
電子顕微鏡の電子銃として用いた場合にも、明るさ変動
のない像を表示することかできる。

尚、前記基準信号源８Ｃよりの基準信号のレベルは以下
のように定められている。即ち、第３図において一点鎖
線Ｓで示すレベルの電界放出電流に相当する電子がエミ
ッタ１より放出される場合に、パルス発生回路８ｅより
発生するパルスのデユーティが１００％になるように設
定されている。

従って、電界放出電子銃の明るさはこの一点鎖線Ｓで示
した電流のレベルに対応したものであるが、このレベル
の明るさは熱電子銃による明るさと対比して充分明るく
、また、電界放出電子銃がこのレベルまで落ち着くのを
待って使用することもあるため、明るさの点で実用上問
題になることはない。

上述した実施例は本発明の一実施例に過ぎず、変形して
実施することか可能である。

例えば、上述した実施例においては、引出電圧を印加す
るためのパルスの発生期間とパルス非発生期間との時間
比が常に電界放出電流検出器の検出信号のほぼ逆比にな
るように、パルス信号発生回路８ｅより発生するパルス
のパルスの幅を変えるようにしたが、第４図に示すよう
に、パルス幅は一定であるが、パルスの発生間隔が変化
するようなパルス信号発生回路を用いて、パルス発生期
間とパルス非発生期間との時間比が常に電界放出電流検
出器の検出信号のほぼ逆比になるように制御するように
しても良い。

また、上述した実施例においては、エミッタ１より放出
される電界放出電流をモニターするため、引出電極に流
れ込む電流を検出するようにしたが、この電流を検出す
るための専用のアパーチャヲ設けるようにしても良い。

［発明の効果］ 上述した説明から明らかなように、本発明に基づく電界
放出電子銃においては、引出電圧を変えること無く、単
位時間当たりに放出される電子の量を一定に維持するこ
とができるが、この維持のために引出電圧を変える必要
がないため、引出電圧の変更に伴う（虚）光源位置の移
動か生じない。

従って、この移動を補償するための複雑な電子光学的補
償手段を必要としないため、本発明に基づく電界放出電
子銃を付属する装置の構造を簡単なものにできる。

また、このような電子光学的補償手段による補償に伴っ
て種々の収差が生じたり、あるいは完全な補償はできな
いため、像質を低下させることがあるが、このような従
来の欠点も本発明により除くことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すための図、第２図は第
１図に示した実施例の動作を説明するたるめの各回路素
子の出力信号を示すための図、第３図は引出電圧一定の
もとての電界放出電流値の紅時変化を説明するだめの図
、第４図は本発明の他の一実施例を説明するための図で
ある。 １：エミッタ　　　　　２：引出電極 ３：引出電圧電源　　　４・アノード ５：加速電源　　　　　６：電流検出器７：増幅器 ８：パルス幅可変パルス信号発生回路 ８ａ：積分回路 ８ｂ：クロックパルス発生回路 ８Ｃ：基準信号源　　　８ｄニ一致信号発生回路８ｅ：
パルス信号発生回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エミッタと、該エミッタから電子を引き出すための引出
   電極を備えた電界放出電子銃において、前記エミッタか
   ら放出される電子線電流を検出するための検出器と、パ
   ルス発生期間とパルス非発生期間との時間比が常に前記
   検出器よりの出力信号のほぼ逆比になるような繰り返し
   パルスを該検出器よりの出力信号に基づいて発生して前
   記引出電極に印加する引出電圧パルス発生手段を備える
   ことを特徴とする電界放出電子銃。