JPH05166481A - Electron gun - Google Patents
Electron gunInfo
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- JPH05166481A JPH05166481A JP3332005A JP33200591A JPH05166481A JP H05166481 A JPH05166481 A JP H05166481A JP 3332005 A JP3332005 A JP 3332005A JP 33200591 A JP33200591 A JP 33200591A JP H05166481 A JPH05166481 A JP H05166481A
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- Japan
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- filament
- high voltage
- power
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はフィラメントに供給され
るパワーを監視するようにした電子銃に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an electron gun adapted to monitor the power supplied to a filament.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、電子顕微鏡等の電子銃において、
Ｗ、ＬａＢ6 等からなる熱電子放出型フィラメントが用
いられており、このような電子銃の場合には、フィラメ
ントに対して高電圧を印加するとともに、フィラメント
加熱用パワー伝送回路が必要となる。この回路は、図３
に示すように、高圧電源装置１０と電子銃１とを高電圧
ケーブル４で接続し、高圧電源装置１０の高圧電源１１
からの高電圧に高電圧絶縁トランス１４で交流電源１３
の出力を重畳させ、整流回路１６で整流して高電圧ケー
ブル４によりフィラメント２、ウェネルト電極３からな
る電子銃１に電力供給する構成になっており、加熱した
フィラメント２からは熱電子が放出されて高電圧で加速
される。2. Description of the Related Art Conventionally, in electron guns such as electron microscopes,
A thermionic emission type filament made of W, LaB 6 or the like is used. In the case of such an electron gun, a high voltage is applied to the filament and a power transmission circuit for heating the filament is required. This circuit is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the high voltage power supply 10 and the electron gun 1 are connected by a high voltage cable 4, and the high voltage power supply 11 of the high voltage power supply 10 is connected.
AC power supply 13 with high voltage insulation transformer 14
Are superposed, rectified by the rectifier circuit 16 and supplied with electric power to the electron gun 1 composed of the filament 2 and the Wehnelt electrode 3 by the high voltage cable 4, and thermoelectrons are emitted from the heated filament 2. Accelerated by high voltage.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】このような電子銃にお
いて、フィラメント切れ、真空度の低下、汚れの発生等
が生じると、正常な電子ビームが得られないことになる
ため、フィラメントの管理のためにはフィラメントの赤
熱度に関係のあるフィラメントパワー（電流または電
力）は重要なファクタとなる。このフィラメントパワー
をモニタすることにより、フィラメントの加熱温度、さ
らにはフィラメントの寿命の品質管理が可能となるが、
高電圧にパワーが重畳されているために直接パワーを計
測することは困難であり、従来は、絶縁トランス一次側
のパワー伝送量から換算してフィラメントパワーを求め
ていた。しかし、負荷であるフィラメントが加熱される
と、図４（ａ）に示すように、フィラメント抵抗値が変
化して加熱電流は急増し、絶縁トランス一次側のフィラ
メントパワーとフィラメントパワーとの関係は非線形に
なる。このため図４（ｂ）に示すような複雑な非線形関
数で一次側フィラメントパワーをフィラメントパワーに
変換する必要があり、そのモニター値は信頼性に欠ける
ものであった。In such an electron gun, when the filament is cut, the degree of vacuum is lowered, and dirt is generated, a normal electron beam cannot be obtained. The filament power (current or power), which is related to the redness of the filament, is an important factor. By monitoring the filament power, it becomes possible to control the heating temperature of the filament and further the quality of the life of the filament.
It is difficult to directly measure the power because the power is superimposed on the high voltage, and conventionally, the filament power was calculated by converting from the power transmission amount on the primary side of the insulating transformer. However, when the filament, which is the load, is heated, the filament resistance value changes and the heating current rapidly increases, as shown in FIG. 4A, and the relationship between the filament power and the filament power on the primary side of the insulating transformer is nonlinear. become. Therefore, it is necessary to convert the filament power on the primary side into the filament power by a complicated non-linear function as shown in FIG. 4B, and the monitor value thereof is unreliable.
【０００４】本発明は上記課題を解決するためのもの
で、電子銃のフィラメントを流れる電流または電力を正
確に把握し、フィラメントの加熱温度、寿命の品質管理
を行えるようにした電子銃を提供することを目的とす
る。The present invention has been made to solve the above problems, and provides an electron gun capable of accurately grasping the current or power flowing through the filament of an electron gun and controlling the heating temperature and life of the filament. The purpose is to
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の電子銃は直流高
電圧源と交流電源とを備え、高電圧絶縁トランスで直流
高電圧源からの直流高電圧に交流電源出力を重畳し、そ
の整流出力をフィラメントへ供給してフィラメントを加
熱するようにした電子銃において、直流高電圧側へ流れ
る前記交流電源出力周波数と同一周波数のリップル成分
を抽出するフィルタと、フィルタ出力を積分する積分回
路と、積分回路出力をフィラメントを流れる電流または
電力に換算する換算回路とを備え、前記リップル成分振
幅値よりフィラメントを流れる電流または電力を求める
ようにしたことを特徴とする。An electron gun according to the present invention comprises a DC high voltage source and an AC power source, superimposes the AC power source output on the DC high voltage from the DC high voltage source with a high voltage insulating transformer, and rectifies the same. In an electron gun configured to supply an output to a filament to heat the filament, a filter for extracting a ripple component having the same frequency as the AC power supply output frequency flowing to the DC high voltage side, an integrating circuit for integrating the filter output, A converting circuit for converting the output of the integrating circuit into a current or electric power flowing through the filament, and the current or electric power flowing through the filament is obtained from the ripple component amplitude value.
【０００６】[0006]
【作用】本発明は、高電圧絶縁トランスにより、直流高
電圧にフィラメントを加熱するための交流電力を重畳さ
せ、その整流出力を高電圧ケーブルを通して電子銃のフ
ィラメントに供給し、この状態で高圧電源のリップル除
去フィルタの一部よりフィラメント加熱用交流電力と同
一の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分の振幅値
を求め、これをフィラメントを流れる電流または電力に
換算することにより、正確にフィラメント電流または電
力を把握し、フィラメントの赤熱度を管理することが可
能となる。According to the present invention, the high voltage insulation transformer superimposes the AC power for heating the filament on the DC high voltage and supplies the rectified output to the filament of the electron gun through the high voltage cable. By extracting the same frequency component as the AC power for filament heating from a part of the ripple removal filter of, the amplitude value of the extracted frequency component is obtained, and converting it to the current or power flowing through the filament, the filament current is accurately measured. Alternatively, it becomes possible to grasp the electric power and manage the red heat degree of the filament.
【０００７】[0007]
【実施例】図１は本発明の構成を示すブロック図、図２
は本発明の測定原理を説明する図である。図中、２はフ
ィラメント、１０は高圧電源装置、１１は高圧電源、１
２は電源フィルタ、１３は交流電源、１４は高電圧トラ
ンス、１５は分圧抵抗、１６は整流回路、１７は出力イ
ンピーダンス、１８は内部インピーダンス、２０はフィ
ルタ、３０は積分回路、４０はフィラメントパワー換算
回路、５０はメータである。1 is a block diagram showing the configuration of the present invention, FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating the measurement principle of the present invention. In the figure, 2 is a filament, 10 is a high voltage power supply device, 11 is a high voltage power supply, 1
2 is a power supply filter, 13 is an AC power supply, 14 is a high voltage transformer, 15 is a voltage dividing resistor, 16 is a rectifying circuit, 17 is an output impedance, 18 is an internal impedance, 20 is a filter, 30 is an integrating circuit, and 40 is filament power. A conversion circuit, 50 is a meter.
【０００８】図２において、高圧電源１１からは高電圧
絶縁トランス１４の二次側の中性点、整流回路１６を通
して電子銃のフィラメント２に対して直流高電圧が印加
されている。交流電源１３のフィラメント加熱用出力
は、高電圧絶縁トランス１４の２次側で直流高電圧に重
畳され、整流回路１６で整流されてフィラメント２に供
給される。高圧電源１１は、理想的であれば出力インピ
ーダンスは無視できる大きさであるが、実際には大きな
出力インピーダンス１７が存在し、そのため交流電源１
３と同一周波数のリップル成分が、分圧抵抗１５の中性
点から出力インピーダンス１７、高圧電源１１の内部イ
ンピーダンス１８を通して流れることになる。高圧電源
１１側を流れるリップル成分は、フィラメント２を流れ
る電流とリニアな関係にある。そこで、高圧電源をＯＦ
Ｆするか、または低電圧状態にし、高圧電源の内部イン
ピーダンス１８と同じインピーダンスを接続した状態
で、交流電源１３よりパワーを伝送し、実際にフィラメ
ン２を流れる電流とそのときのフィラメントの抵抗を計
測して両者の関係を求めるとともに、フィラメント電流
とリップルのＶｐ−ｐとの関係を求めておく。その結
果、リップル成分の振幅値を測定することにより、フィ
ラメントパワー、すなわちフィラメントを流れる電流ま
たはフィラメントにおける消費電力を求めることが可能
である。フィラメントの赤熱度は、そこを流れる電流値
が大きなファクタであるので、リップル成分のＶｐ−ｐ
からフィラメントパワーとしてフィラメント電流のみを
求めるようにしてもよい。In FIG. 2, a high DC voltage is applied from the high voltage power source 11 to the filament 2 of the electron gun through the neutral point on the secondary side of the high voltage insulating transformer 14 and the rectifier circuit 16. The filament heating output of the AC power supply 13 is superimposed on the DC high voltage on the secondary side of the high voltage insulation transformer 14, rectified by the rectification circuit 16, and supplied to the filament 2. The high-voltage power supply 11 has an output impedance that can be ignored if it is ideal, but in reality, a large output impedance 17 is present, and therefore the AC power supply 1
A ripple component having the same frequency as that of No. 3 flows from the neutral point of the voltage dividing resistor 15 through the output impedance 17 and the internal impedance 18 of the high voltage power supply 11. The ripple component flowing on the high-voltage power supply 11 side has a linear relationship with the current flowing through the filament 2. Therefore, set the high voltage power supply to OF
F or set to a low voltage state, while the same impedance as the internal impedance 18 of the high voltage power source is connected, the power is transmitted from the AC power source 13, and the current actually flowing through the filament 2 and the resistance of the filament at that time are measured. Then, the relationship between the two is found, and the relationship between the filament current and the ripple Vp-p is found. As a result, by measuring the amplitude value of the ripple component, it is possible to obtain the filament power, that is, the current flowing through the filament or the power consumption in the filament. The red heat level of the filament has a large factor in the value of the current flowing therethrough, so the ripple component Vp-p
Alternatively, only the filament current may be obtained from the filament power as the filament power.
【０００９】図１に示すように、高圧電源１１に対して
は実際にはフィルタ回路１２が並列に接続されてリップ
ル除去を行っており、この部分よりフィルタ２０により
交流電源１３の出力と同一周波数成分を抽出すれば、前
述したフィラメントパワーに比例した成分を抽出するこ
とができる。次いで、フィルタ２０の出力を積分回路３
０で積分することにより、リップル成分の振幅値に対応
した信号とする。さらに前述したように、予めリップル
成分とフィラメント電流または消費電力との関係を求め
ておき、換算回路４０でフィラメント電流または電力に
換算することにより、フィラメントパワーの正確な値を
求めることができる。As shown in FIG. 1, a filter circuit 12 is actually connected in parallel to the high-voltage power supply 11 to remove ripples. From this portion, a filter 20 causes the same frequency as the output of the AC power supply 13. If the component is extracted, the component proportional to the above-mentioned filament power can be extracted. Then, the output of the filter 20 is fed to the integrating circuit 3
By integrating with 0, a signal corresponding to the amplitude value of the ripple component is obtained. Further, as described above, an accurate value of the filament power can be obtained by previously obtaining the relationship between the ripple component and the filament current or the power consumption, and converting the relation into the filament current or the power by the conversion circuit 40.
【００１０】このように、リップル成分を検出すること
によりフィラメント電流または電力を把握することがで
きるので、最適なフィラメントパワーが得られるような
リップル成分を予めもとめておき、このリップル成分と
なるように交流電源出力を制御することにより自動加熱
を達成することが可能である。Since the filament current or the electric power can be grasped by detecting the ripple component in this way, the ripple component which can obtain the optimum filament power is obtained in advance, and this ripple component is set. It is possible to achieve automatic heating by controlling the AC power output.
【００１１】なお、上記実施例では熱電子放出型の電子
銃について説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、加熱タイプの電界放出型電子銃における加熱
電源の電流モニタに適用することも可能である。In the above embodiment, the thermionic emission type electron gun was explained, but the present invention is not limited to this, and is applied to the current monitor of the heating power source in the heating type field emission type electron gun. It is also possible.
【００１２】[0012]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、高圧電源
回路を流れるリップル成分を抽出してその振幅値を求め
ることにより、正確にフィラメントパワーをモニター
し、フィラメントの赤熱度を監視することができるの
で、フィラメントの加熱温度の管理、寿命の管理を行う
ことが可能となる。As described above, according to the present invention, the filament power is accurately monitored and the red heat degree of the filament is monitored by extracting the ripple component flowing in the high voltage power supply circuit and obtaining the amplitude value thereof. Therefore, it is possible to control the heating temperature and the life of the filament.
【図１】 本発明の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of the present invention.
【図２】 本発明の原理を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of the present invention.
【図３】 フィラメントへの高圧印加、加熱電力伝送を
説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining high voltage application to a filament and heating power transmission.
【図４】 フィラメントパワーへの換算を説明する図で
ある。FIG. 4 is a diagram illustrating conversion into filament power.
１…電子銃、２…フィラメント、３…ウェネルト電極、
４…高電圧ケーブル、１０…高圧電源装置、１１…高圧
電源、１２…電源フィルタ、１３…交流電源、１４…高
電圧トランス、１５…分圧抵抗、１６…整流回路、１７
…出力インピーダンス、１８…内部インピーダンス、２
０…フィルタ、３０…積分回路、４０…フィラメントパ
ワー換算回路、５０…メータ。1 ... Electron gun, 2 ... Filament, 3 ... Wehnelt electrode,
4 ... High voltage cable, 10 ... High voltage power supply device, 11 ... High voltage power supply, 12 ... Power supply filter, 13 ... AC power supply, 14 ... High voltage transformer, 15 ... Voltage dividing resistor, 16 ... Rectifier circuit, 17
… Output impedance, 18… Internal impedance, 2
0 ... Filter, 30 ... Integration circuit, 40 ... Filament power conversion circuit, 50 ... Meter.
Claims (1)
圧絶縁トランスで直流高電圧源からの直流高電圧に交流
電源出力を重畳し、その整流出力をフィラメントへ供給
してフィラメントを加熱するようにした電子銃におい
て、直流高電圧側へ流れる前記交流電源出力周波数と同
一周波数のリップル成分を抽出するフィルタと、フィル
タ出力を積分する積分回路と、積分回路出力をフィラメ
ントを流れる電流または電力に換算する換算回路とを備
え、前記リップル成分振幅値よりフィラメントを流れる
電流または電力を求めるようにしたことを特徴とする電
子銃。1. A direct current high voltage source and an alternating current power source are provided, wherein an alternating current power source output is superimposed on the high voltage direct current from the high voltage direct current source by a high voltage insulating transformer, and the rectified output is supplied to the filament to heat the filament. In the electron gun thus configured, a filter for extracting a ripple component having the same frequency as the AC power supply output frequency flowing to the DC high voltage side, an integrating circuit for integrating the filter output, and a current or power flowing through the filament for the integrating circuit output. An electron gun, comprising: a conversion circuit for converting the electric current to the electric current flowing through the filament based on the amplitude value of the ripple component.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3332005A JPH05166481A (en) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | Electron gun |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3332005A JPH05166481A (en) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | Electron gun |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05166481A true JPH05166481A (en) | 1993-07-02 |
Family
ID=18250077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3332005A Withdrawn JPH05166481A (en) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | Electron gun |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05166481A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010062374A (en) * | 2008-09-04 | 2010-03-18 | Nuflare Technology Inc | Device and method for charged particle beam lithography |
| US9251990B2 (en) | 2013-08-26 | 2016-02-02 | Nuflare Technology, Inc. | Method for producing a thermoelectron emission source and method for producing a cathode |
| US11348758B2 (en) | 2019-02-05 | 2022-05-31 | Hitachi High-Tech Corporation | Charged particle beam device |
-
1991
- 1991-12-16 JP JP3332005A patent/JPH05166481A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010062374A (en) * | 2008-09-04 | 2010-03-18 | Nuflare Technology Inc | Device and method for charged particle beam lithography |
| US9251990B2 (en) | 2013-08-26 | 2016-02-02 | Nuflare Technology, Inc. | Method for producing a thermoelectron emission source and method for producing a cathode |
| US11348758B2 (en) | 2019-02-05 | 2022-05-31 | Hitachi High-Tech Corporation | Charged particle beam device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990311 |