JPH0530015B2 - - Google Patents

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JPH0530015B2
JPH0530015B2 JP61228624A JP22862486A JPH0530015B2 JP H0530015 B2 JPH0530015 B2 JP H0530015B2 JP 61228624 A JP61228624 A JP 61228624A JP 22862486 A JP22862486 A JP 22862486A JP H0530015 B2 JPH0530015 B2 JP H0530015B2
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JP
Japan
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anode
voltage
accelerating
emitter
tube
Prior art date
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JP61228624A
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JPS6381743A (ja
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Shoji Kato
Takeshi Tomita
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Jeol Ltd
Original Assignee
Nihon Denshi KK
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Priority to US07/099,550 priority patent/US4814716A/en
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Publication of JPH0530015B2 publication Critical patent/JPH0530015B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/06Electron sources; Electron guns
    • H01J37/073Electron guns using field emission, photo emission, or secondary emission electron sources

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は電界放射型電子銃に関し、更に詳しく
は、加速電圧として可変の負の高圧が与えられた
エミツタと、第1の電源より引出し電圧が与えら
れた第1アノードと、第2の電源より静電レンズ
コントロール用の電圧が与えられた第2アノード
と、前記第1アノードとは反対側で該第2アノー
ドに対向して配置された第3アノードと、前記第
2アノード・第3アノード間に形成される静電レ
ンズによつて集束された電子線を加速する多段加
速管とを備えた電界放射型電子銃に関する。
(従来の技術) 電子顕微鏡は、電子銃から出射された電子線を
加速集束して試料に照射し、透過電子乃至は反射
電子を検出して像を得るようになつている。電子
線を加速する場合において、一般には加速電圧が
高い程、像の鮮明度が向上する。しかしながら、
電子顕微鏡等では常に一定の加速電圧で使用する
ことは少ない。例えば100KVタイプの電子顕微
鏡では目的に応じて数10KVから100KVの範囲で
使用する。
ところで、加速電圧を変化させると、電子ビー
ムのクロスオーバポイント(光源位置)は変化す
る。第2図はバトラー(Battler)型の静電レン
ズについてのクロスオーバポイントの移動特性を
示す図である。第3図に示すように、エミツタ1
から第1アノード2までの距離をS1、第1アノー
ド2から第2アノード3までの電極間距離をd、
第2アノード3からクロスオーバポイントPまで
の距離をS2、第1アノード2に印加される電圧
(エミツタ1・第1アノード2間の電圧)をV1
第2アノード3に印加される電圧(エミツタ1・
第2アノード3間の電圧)をV2とする。以上の
定義の下に、第2図はS1/d(電極間距離をdで
規格化した第1アノードとエミツタ距離間)をパ
ラメータとして電圧比V2/V1を変化させた時の
S2/d(電極間距離をdで規格化した第2アノー
ドからクロスオーバポイントまでの距離)の変化
を示している。f1はS1/d=0.5の場合の、f2はパ
ラメータS1/d=0.68の場合のそれぞれ特性を示
している。第2図により、加速電圧を変化させる
と、クロスオーバポイントPの位置が変化するこ
とが分かる。クロスオーバポイントの位置が変化
すると、試料上でのビームの明かるさ、ビーム
径、ビームの安定性等が変化するため、クロスオ
ーバポイントは常に前記特性に対しオプテイマム
な位置に固定されることが望まれる。
(発明が解決しようとする問題点) 従来の1段加速型の電界放射型電子銃において
は加速電圧に応じて第2アノードに印加する電圧
の値を変えてクロスオーバポイントの位置が変わ
らないようにしている。第4図は従来の100KV
タイプ電界放射型電子銃の構成例を示す図であ
る。−100KV電位に保持されたエミツタ11から
出射された電子線は、第1アノード(引出し電
極)12により引出された後、第2アノード13
及び第3アノード14を通過して加速されP点に
クロスオーバを結ぶ。ここで、第1アノード12
の電位としては−100KV〜−90KV、第2アノー
ド13の電位としては同じく−100KV〜−90KV
程度が用いられ、第3アノード14は接地されて
いる。このように構成された装置において、各ア
ノードに前述範囲の電位を与えた後、第2アノー
ド13に印加する電圧の値を可変してクロスオー
バポイントPの位置を一定に調整している。ここ
で、第2アノード13、第3アノード14は静電
レンズとして作用する。しかしながら、200KV
の多段加速管を用いた電界放射型電子銃でクロス
オーバポイントの位置を一定にする技術は確立さ
れていなかつた。
本発明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、多段加速管を用いた電子銃
の場合であつても、加速電圧を可変した場合でも
クロスオーバポイントの位置を一定に固定するこ
とができる電界放射型電子銃を、簡単な構成で且
つ大形化や製造コストの大幅な上昇を伴うことな
く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発明は、加速電圧
として可変の負の高圧が与えられたエミツタと、
第1の電源より引出し電圧が与えられた第1アノ
ードと、第2の電源より静電レンズコントロール
用の電圧が与えられた第2アノードと、前記第1
アノードとは反対側で該第2アノードに対向して
配置された第3アノードと、前記第2アノード・
第3アノード間に形成される静電レンズによつて
集束された電子線を加速する多段加速管とを備え
た電界放射型電子銃において、前記多段加速管の
各加速電極に、前記加速電圧としての負の高圧を
多数の分圧抵抗によつて分圧して得た電圧を与
え、且つ前記多段加速管の最上段より下段の加速
電極に前記第3アノードを電気的に接続すると共
に、前記加速電圧としての負の高圧を変化させた
際に、前記エミツタ・前記第2アノード間の電圧
と前記エミツタ・前記第3アノード間の電圧との
比を略一定に保つように前記多段加速管の加速電
極と接地間を短絡する手段を設けたことを特徴と
するものである。
(作用) 本発明では、エミツタ・第2アノード間の電圧
とエミツタ・第3アノード間の電圧との比を略一
定に保つように多段加速管の加速電極と接地間を
短絡する手段を設けているので、加速電圧を変化
させても、第2アノードと第3アノードに印加さ
れる電圧の比は一定に保たれる。このため、クロ
スオーバポイントを各加速電圧に対して常にオプ
テイマムな位置に固定することができる。
ここで、クロスオーバポイントを各加速電圧に
対して常にオプテイマムな位置に固定することが
できる原理を、第3図の構成を例にとり第2図の
特性図を参照して説明する。第3図の構成におい
て、第2アノード3より下段に電極があつたとし
てもその電極については、そのビーム通路の穴径
を大きくとれば、殆ど静電レンズ作用を無視でき
るため、クロスオーバポイントは略第1アノード
2、第2アノード3によるレンズ作用で見積もる
ことができる。従つて、第2図からわかるよう
に、S1/dが一定の時、電圧比V2/V1が一定で
あれば特性図よりS2/dも一定となる。即ち、ク
ロスオーバポイントを固定できることになる。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す構成図であ
る。図は200KVの多段加速管を有した電界放射
型電子銃の構成を示している。図において、21
はハイテンシヨン(HT)電位(−200KV)に維
持されたエミツタ、22は第1アノード(引出し
電極)、23は第2アノード、24は6段の多段
加速管である。該多段加速管24はR1〜R6の分
圧抵抗、各段から引出された加速電極A1〜A6
各加速電極A1〜A6とは逆方向(真空外)に引出
されたフープ(電界緩和リング)より構成されて
いる。そして、加速電極A1〜A6はインシユレー
タ25により位置決め固定されている。26は第
3アノードで、多段加速管24のうちの加速電極
A3を第3アノードとして併用している。S1乃至
S3はそれぞれ加速電極A4〜A6と接地間に接続さ
れた短絡用スイツチである。
V10は第1アノード22とエミツタ21間に印
加されたフイルードエミツシヨン(電界放射)電
流引出し電圧で、例えば、数KV〜10KVのもの
である。V20は第2アノード23とエミツタ21
間に印加されたエミツシヨン電流コントロール及
び静電レンズコントロール電圧で、例えば、
0KV〜10KVのものである。これら電圧V10,V20
は最適な値に調整できるようになつている。分圧
抵抗R1〜R6はその一端がハイテンシヨン電圧
(−200KV)端子に接続され、他端は接地されて
いる。従つて、分圧抵抗R1〜R6、の各段からは
分圧比に応じた分圧電圧が取出され、各加速電極
A1〜A6に供給される。
エミツタ21は電子線の発生源であり、FEG
の場合、コールドタイプと多少加熱して用いるサ
ーマルタイプとがある。第2アノード23に印加
される電圧は、適正な電子線を得るための手段で
あり、引出し電圧(第1アノード電圧)とも関連
しながら設定する。この電圧は、通常エミツタ電
位(−200KV)に対して通常0〜10KV正方向に
設定される。第2アノード23と第3アノード2
6とでバトラー型静電レンズを構成し、エミツタ
21から出射された電子線を集束する役目をす
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。
第1アノード22にエミツタ電位(−HT)に
対して数KV〜10KV程度正方向の電圧を印加す
ると、エミツタ21から電子線が発生する。発生
した電子線は、第2アノード23、第3アノード
26による静電レンズ作用により集束される。集
束された電子ビームは多段加速管24を通過する
間に加速される。
ここで、例えば加速電圧(−HT)が200KVの
時、スイツチS1〜S3は全てオフ、従つて、各段は
200÷6=33(KV)を負担する。この場合、静電
レンズコントロール用の電圧V20を小さいので無
視すると、第2、第3アノード23,26間の電
位差は33×2=66(KV)となる。次に、加速電
圧(−HT)が160KVの時にはスイツチS3のみオ
ンになり、各段は160÷5=32(KV)を負担す
る。この時、第2、第3アノード23,26間の
電位差は32×2=64(KV)となる。同様にして
加速電圧(−HT)が120KVの時にはスイツチS2
及びS3がオンになり、加速電圧(−HT)が
100KVの時にはスイツチS1,S2及びS3がオンに
なる。この時の第2、第3アノード間の電位差は
前者が60KV、後者が66KVとなる。このように
して、加速電圧が変化した場合でも第2アノード
23と第3アノード26間の電位差が略60KVと
一定に保たれる。電位差が一定に保たれるという
ことは、加速電圧を大幅に変えない限り、これら
アノードに印加される電圧の比が略一定に保たれ
ることを表わす。第2、第3アノードに印加され
る電圧の比が一定に保たれると、前述したように
クロスオーバポイントを一定位置に固定すること
ができる。従つて加速電圧を変化させても常にク
ロスオーバポイントをオプテイマムに位置づけて
使用することができる。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明によれば、
多段加速管の各加速電極に、加速電圧を多数の分
圧抵抗によつて分圧して得た電圧を与え、且つ多
段加速管の最上段より下段の加速電極に、第3ア
ノードを電気的に接続して、多段加速管と第3ア
ノードへの印加電圧を確保すると共に、加速電圧
に応じて第2アノードと第3アノードに印加され
る電圧の比を略一定に保つように多段加速管の加
速電極と接地間を短絡するという簡素な手段を設
けることにより、簡単な構成で且つ大型化や製造
コストの大幅な上昇を伴うことなく、クロスオー
バポイントを各加速電圧に対して常にオプテイマ
ムな位置に固定できる電界放射型電子銃を実現す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2
図はクロスオーバポイントの移動特性を示す図、
第3図、第4図は電子銃の構成概念を示す図であ
る。 1,11,21……エミツタ、2,12,22
……第1アノード、3,13,23……第2アノ
ード、14,26……第3アノード、24……多
段加速管、25……インシユレータ、R1〜R6
…分圧抵抗、A1〜A6……加速電極、S1〜S3……
短絡スイツチ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 加速電圧として可変の負の高圧(−HT)が
    与えられたエミツタ21と、第1の電源より引出
    し電圧V10が与えられた第1アノード22と、第
    2の電源より静電レンズコントロール用の電圧
    V20が与えられた第2アノード23と、前記第1
    アノード22とは反対側で該第2アノード23に
    対向して配置された第3アノード26と、前記第
    2アノード23・第3アノード26間に形成され
    る静電レンズによつて集束された電子線を加速す
    る多段加速管24とを備えた電界放射型電子銃に
    おいて、 前記多段加速管24の各加速電極に、前記加速
    電圧としての負の高圧(−HT)を多数の分圧抵
    抗によつて分圧して得た電圧を与え、前記第3ア
    ノード26を、前記多段加速管24の最上段より
    下段の加速電極に電気的に接続すると共に、前記
    加速電圧としての負の高圧(−HT)を変化させ
    た際に、前記エミツタ21・前記第2アノード2
    3間の電圧と前記エミツタ21・前記第3アノー
    ド26間の電圧との比を略一定に保つように前記
    多段加速管24の加速電極と接地間を短絡する手
    段を設けたことを特徴とする電界放射型電子銃。
JP61228624A 1986-09-26 1986-09-26 電界放射型電子銃 Granted JPS6381743A (ja)

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US07/099,550 US4814716A (en) 1986-09-26 1987-09-22 Apparatus for producing and accelerating an electron beam

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JPS6381743A JPS6381743A (ja) 1988-04-12
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