JPH0684452A - 熱電界放射陰極 - Google Patents
熱電界放射陰極Info
- Publication number
- JPH0684452A JPH0684452A JP10032492A JP10032492A JPH0684452A JP H0684452 A JPH0684452 A JP H0684452A JP 10032492 A JP10032492 A JP 10032492A JP 10032492 A JP10032492 A JP 10032492A JP H0684452 A JPH0684452 A JP H0684452A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- field emission
- emission cathode
- thermoelectric field
- thermoelectric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/06—Sources
- H01J2237/063—Electron sources
- H01J2237/06308—Thermionic sources
- H01J2237/06316—Schottky emission
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 放電現象などのトラブルもなく、実用的に効
率のよいスケジュールで立ち上げることができる針状電
極とプレッサー電極からなる熱電界陰極を提供する。 【構成】 軸方位が＜１００＞方位からなるタングステ
ン単結晶の針状電極にジルコニウムと酸素とからなる被
覆層を設けた熱電界放射陰極において、前記針状電極の
先端がサプレッサー電極の外表面から0.15〜0.35ｍｍ突
き出して構成する。また、サプレッサー電極の穴径を0.
3 〜0.8 ｍｍとする。これらのことによって、放電現象
などを起こさず、熱電界放射陰極を実用的に効率よいス
ケジュールで、安定して立ち上げることができる。
率のよいスケジュールで立ち上げることができる針状電
極とプレッサー電極からなる熱電界陰極を提供する。 【構成】 軸方位が＜１００＞方位からなるタングステ
ン単結晶の針状電極にジルコニウムと酸素とからなる被
覆層を設けた熱電界放射陰極において、前記針状電極の
先端がサプレッサー電極の外表面から0.15〜0.35ｍｍ突
き出して構成する。また、サプレッサー電極の穴径を0.
3 〜0.8 ｍｍとする。これらのことによって、放電現象
などを起こさず、熱電界放射陰極を実用的に効率よいス
ケジュールで、安定して立ち上げることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子顕微鏡、測長機、電
子ビーム露光機、電子ビームテスターなどに用いられる
熱電界放射陰極に関する。
子ビーム露光機、電子ビームテスターなどに用いられる
熱電界放射陰極に関する。
【０００２】
【従来の技術】安定な高輝度電子源としてLaB6からなる
熱電子放射体が使用されているが、より輝度の高い超高
速電子ビーム露光装置等に必要とされる放射条件を満た
すには未だ充分でない。近年、軸方位が＜１００＞方位
からなるタングステン単結晶の針状電極に、ジルコニウ
ムと酸素とからなる被覆層を設けた、いわゆるＺｒＯ／
Ｗ熱電界放射陰極が、従来の熱陰極に比べて高輝度、長
寿命であり、また冷電界放射陰極よりも安定で使いやす
ため使用されるようになっている( 米国特許4,588,928
号) 。
熱電子放射体が使用されているが、より輝度の高い超高
速電子ビーム露光装置等に必要とされる放射条件を満た
すには未だ充分でない。近年、軸方位が＜１００＞方位
からなるタングステン単結晶の針状電極に、ジルコニウ
ムと酸素とからなる被覆層を設けた、いわゆるＺｒＯ／
Ｗ熱電界放射陰極が、従来の熱陰極に比べて高輝度、長
寿命であり、また冷電界放射陰極よりも安定で使いやす
ため使用されるようになっている( 米国特許4,588,928
号) 。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】熱電界放射陰極の電子
放射特性は、その温度、真空度とともに電子放射する固
体表面の電界強度に強く依存している。電子放射する針
状電極にかかる電界強度は印可電圧に直接的に支配され
るが、電極形状及び電極配置という幾何的な因子にも支
配されている。
放射特性は、その温度、真空度とともに電子放射する固
体表面の電界強度に強く依存している。電子放射する針
状電極にかかる電界強度は印可電圧に直接的に支配され
るが、電極形状及び電極配置という幾何的な因子にも支
配されている。
【０００４】適切な電極配置を採るとともに、これに対
応した適切な電気容量を持つ電源を用いないと、電子放
射量が少なかったり、逆に僅かな印可で多くの電子放射
が起こって機器の制限電流容量をこえたり、甚だしい時
には放電現象を引き起こして、熱電界放射陰極を破壊す
る等の問題を起こす。電極配置が適切でないと過大な電
気容量の電源を必要とするという問題があった。
応した適切な電気容量を持つ電源を用いないと、電子放
射量が少なかったり、逆に僅かな印可で多くの電子放射
が起こって機器の制限電流容量をこえたり、甚だしい時
には放電現象を引き起こして、熱電界放射陰極を破壊す
る等の問題を起こす。電極配置が適切でないと過大な電
気容量の電源を必要とするという問題があった。
【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、過大な電気容量の電源を用いることなし
に、又放電現象等の異常を起こすことなく、電子顕微鏡
等の電子機器に用いるのに充分な放射電流量を容易に得
ることができるように、電極を配置、組み込んだ熱電界
放射陰極を提供することを目的としている。
のであって、過大な電気容量の電源を用いることなし
に、又放電現象等の異常を起こすことなく、電子顕微鏡
等の電子機器に用いるのに充分な放射電流量を容易に得
ることができるように、電極を配置、組み込んだ熱電界
放射陰極を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は軸方位が
＜１００＞方位からなるタングステン単結晶の針状電極
の表面にジルコニウムと酸素とからなる被覆層を設けた
針状電極とサプレッサー電極からなる熱電界放射陰極に
おいて、前記針状電極の先端がサプレッサー電極の外表
面から0.15ｍｍ〜0.35ｍｍ突き出して構成されている
か、又、前記サプレッサー電極の穴径が0.3 ｍｍ〜0.8
ｍｍであることにある。
＜１００＞方位からなるタングステン単結晶の針状電極
の表面にジルコニウムと酸素とからなる被覆層を設けた
針状電極とサプレッサー電極からなる熱電界放射陰極に
おいて、前記針状電極の先端がサプレッサー電極の外表
面から0.15ｍｍ〜0.35ｍｍ突き出して構成されている
か、又、前記サプレッサー電極の穴径が0.3 ｍｍ〜0.8
ｍｍであることにある。
【０００７】
【作用】熱電界放射陰極から電子ビームを引き出すため
の要因として、熱電界放射陰極（電極部）の温度、真空
度、陰極形状、表面状態及びこの部分の電界強度等があ
げられる。熱電界放射陰極を動作条件に導く、いわゆる
立ち上げの段階では、電極表面に付着していた酸化物等
の揮発が起こり、電極表面の清浄化が行われる。
の要因として、熱電界放射陰極（電極部）の温度、真空
度、陰極形状、表面状態及びこの部分の電界強度等があ
げられる。熱電界放射陰極を動作条件に導く、いわゆる
立ち上げの段階では、電極表面に付着していた酸化物等
の揮発が起こり、電極表面の清浄化が行われる。
【０００８】この時、電極表面に働く電界強度が強すぎ
ると揮発物を通じて放電現象が発生すると考えられてい
る。一方、電極表面に働く電界強度が低すぎると、容易
に電子ビームを引き出すことが出来ず、いたずらに時間
を費やすことになる。
ると揮発物を通じて放電現象が発生すると考えられてい
る。一方、電極表面に働く電界強度が低すぎると、容易
に電子ビームを引き出すことが出来ず、いたずらに時間
を費やすことになる。
【０００９】実用的な立ち上げ条件で円滑に立ち上げる
ためには、電極表面の電界強度が、揮発物の電極表面か
らの脱離の状態と対応して適切に維持されていることが
重要である。針状電極の形状、配置、サプレッサー電極
の形状について検討し、適切な条件を見いだし、これら
の条件で予め組み込んだ熱電界放射陰極を用いること
で、放電現象を起こさずに充分な放射電流が容易に得ら
れることがわかった。
ためには、電極表面の電界強度が、揮発物の電極表面か
らの脱離の状態と対応して適切に維持されていることが
重要である。針状電極の形状、配置、サプレッサー電極
の形状について検討し、適切な条件を見いだし、これら
の条件で予め組み込んだ熱電界放射陰極を用いること
で、放電現象を起こさずに充分な放射電流が容易に得ら
れることがわかった。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について添付の図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【００１１】図１は本発明の熱電界放射陰極の構造を示
す図面である。軸方位が＜１００＞方位からなるタング
ステン単結晶の針状電極１にジルコニウムと酸素とから
なる被覆層を設けた熱電界放射陰極は、針状電極の位置
を寸法精度よく固定するために、予めサプレッサー電極
２に以下に示されているような方法で組み込まれてい
る。
す図面である。軸方位が＜１００＞方位からなるタング
ステン単結晶の針状電極１にジルコニウムと酸素とから
なる被覆層を設けた熱電界放射陰極は、針状電極の位置
を寸法精度よく固定するために、予めサプレッサー電極
２に以下に示されているような方法で組み込まれてい
る。
【００１２】前記針状電極１は、これを支持し、又加熱
するためタングステンワイヤー３に溶接固定されてい
る。このタングステンワイヤー３は電気絶縁性の碍子４
を通して固定された金属製支柱５にも溶接固定されてい
る。サプレッサー電極２は碍子４にネジ６で締め付け固
定されている。
するためタングステンワイヤー３に溶接固定されてい
る。このタングステンワイヤー３は電気絶縁性の碍子４
を通して固定された金属製支柱５にも溶接固定されてい
る。サプレッサー電極２は碍子４にネジ６で締め付け固
定されている。
【００１３】図２は図１のＡ部の拡大図であり、針状電
極とサプレッサー電極の形状と位置関係を示す。針状電
極の円柱部の適正な位置に、電極先端部にジルコニウム
を拡散供給するためにジルコニウム源７が付着させてあ
る。ここでサプレッサー電極の穴径をｄｍｍ、針状電極
の突出し長さをｔｍｍで示す。針状電極の先端部分は電
解研磨により尖らせて円錐形に加工してある。この円錐
部の形状や先端曲率半径は、熱電界放射陰極の製造時に
電解研磨条件を変えることにより調整し形成することが
できる。たとえば、代表的な例として円錐部の頂角θが
１０度〜３５度、円錐部の長さ L＝0.２mm以上が好まし
い。叉、ジルコニウムと酸素とからなる被覆層の形成条
件をいろいろ変えることでも調整することができる。
極とサプレッサー電極の形状と位置関係を示す。針状電
極の円柱部の適正な位置に、電極先端部にジルコニウム
を拡散供給するためにジルコニウム源７が付着させてあ
る。ここでサプレッサー電極の穴径をｄｍｍ、針状電極
の突出し長さをｔｍｍで示す。針状電極の先端部分は電
解研磨により尖らせて円錐形に加工してある。この円錐
部の形状や先端曲率半径は、熱電界放射陰極の製造時に
電解研磨条件を変えることにより調整し形成することが
できる。たとえば、代表的な例として円錐部の頂角θが
１０度〜３５度、円錐部の長さ L＝0.２mm以上が好まし
い。叉、ジルコニウムと酸素とからなる被覆層の形成条
件をいろいろ変えることでも調整することができる。
【００１４】図３は熱電界放射陰極の電子放射特性を調
べるための回路である。円錐部の曲率半径0.４ｍｍ、頂
角２５度、円錐部の長さL=0.2mm の針状電極を用いて、
サプレッサー電極からの突出し長さ及びサプレッサー電
極の穴径を変えて熱電界放射陰極の電子放射特性を測定
した結果、表１の結果を得た。その結果針状電極のサプ
レッサー電極からの突出し長さが0.15ｍｍ〜0.35ｍｍの
時に、又サプレッサー電極の穴径が0.3 ｍｍ〜0.8 ｍｍ
の時に放電現象などのトラブルを起こすことなく、電子
顕微鏡等の電子機器に利用するのに充分で適切な放射電
流量を得ることができた。
べるための回路である。円錐部の曲率半径0.４ｍｍ、頂
角２５度、円錐部の長さL=0.2mm の針状電極を用いて、
サプレッサー電極からの突出し長さ及びサプレッサー電
極の穴径を変えて熱電界放射陰極の電子放射特性を測定
した結果、表１の結果を得た。その結果針状電極のサプ
レッサー電極からの突出し長さが0.15ｍｍ〜0.35ｍｍの
時に、又サプレッサー電極の穴径が0.3 ｍｍ〜0.8 ｍｍ
の時に放電現象などのトラブルを起こすことなく、電子
顕微鏡等の電子機器に利用するのに充分で適切な放射電
流量を得ることができた。
【００１５】これに対して突出し長さが0.15ｍｍより短
い場合は放電現象を起こし、また0.35ｍｍより大きい場
合は必要以上の放射電流が流れ好ましくなかった。又、
サプレッサー電極の穴径が0.3 ｍｍより小さい場合は放
電現象を起こし、逆に0.8 ｍｍより大きい場合は必要以
上に過大な放射電流が流れ好ましくなかった。
い場合は放電現象を起こし、また0.35ｍｍより大きい場
合は必要以上の放射電流が流れ好ましくなかった。又、
サプレッサー電極の穴径が0.3 ｍｍより小さい場合は放
電現象を起こし、逆に0.8 ｍｍより大きい場合は必要以
上に過大な放射電流が流れ好ましくなかった。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【発明の効果】本発明の熱電界放射陰極は針状電極のサ
プレッサー電極外表面からの突出し長さとサプレッサー
電極の穴径が適切に調整されているので、電子顕微鏡や
露光装置などに利用する場合、放電現象もなく、実用的
にな効率よいスケジュールで立ち上げることができ、安
定した動作をさせることができる。
プレッサー電極外表面からの突出し長さとサプレッサー
電極の穴径が適切に調整されているので、電子顕微鏡や
露光装置などに利用する場合、放電現象もなく、実用的
にな効率よいスケジュールで立ち上げることができ、安
定した動作をさせることができる。
【図１】本発明の熱電界放射陰極の構造図である。
【図２】本発明の熱電界放射陰極の針状電極とサプレッ
サー電極部の拡大図である。
サー電極部の拡大図である。
【図３】熱電界放射陰極の電子放射特性を調べる為の回
路図である。
路図である。
１；タングステン単結晶の針状電極 ２；サプレッサー電極 ３；タングステンワイヤー ４；碍子 ５；金属支柱 ６；ネジ ７；ジルコニウム源 11; 引き出し電圧 12; バイアス電圧 13; 全放射電流 14; 加熱電流
Claims (2)
- 【請求項１】 軸方位が＜１００＞方位からなるタング
ステン単結晶の針状電極の表面にジルコニウムと酸素と
からなる被覆層を設けた針状電極とサプレッサー電極か
らなる熱電界放射陰極において、前記針状電極の先端が
サプレッサー電極の外表面から0.15ｍｍ〜0.35ｍｍ突き
出して構成されてなることを特徴とする熱電界放射陰
極。 - 【請求項２】 前記サプレッサー電極の穴径が0.3 ｍｍ
〜0.8 ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の熱電
界放射陰極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10032492A JPH0684452A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 熱電界放射陰極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10032492A JPH0684452A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 熱電界放射陰極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0684452A true JPH0684452A (ja) | 1994-03-25 |
Family
ID=14270998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10032492A Pending JPH0684452A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 熱電界放射陰極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0684452A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0732720A1 (en) * | 1995-03-14 | 1996-09-18 | Hitachi, Ltd. | Cathode, electron beam emission apparatus using the same, and method of manufacturing the cathode |
| KR100306937B1 (ko) * | 1996-12-04 | 2001-12-17 | 모기 준이치 | 수지 밀폐형 반도체 장치 및 그의 제조 방법 |
| KR100505378B1 (ko) * | 1996-02-14 | 2005-10-21 | 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 | 전자원과그전자원을구비한전자선조사장치 |
| JP2009541966A (ja) * | 2006-06-30 | 2009-11-26 | 株式会社島津製作所 | 電子ビーム制御方法、電子ビーム発生装置、それを用いたデバイス、および、エミッタ |
| KR20140049006A (ko) * | 2011-09-26 | 2014-04-24 | 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 | 전계 방출형 전자원 |
-
1992
- 1992-03-27 JP JP10032492A patent/JPH0684452A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0732720A1 (en) * | 1995-03-14 | 1996-09-18 | Hitachi, Ltd. | Cathode, electron beam emission apparatus using the same, and method of manufacturing the cathode |
| KR100505378B1 (ko) * | 1996-02-14 | 2005-10-21 | 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 | 전자원과그전자원을구비한전자선조사장치 |
| KR100306937B1 (ko) * | 1996-12-04 | 2001-12-17 | 모기 준이치 | 수지 밀폐형 반도체 장치 및 그의 제조 방법 |
| JP2009541966A (ja) * | 2006-06-30 | 2009-11-26 | 株式会社島津製作所 | 電子ビーム制御方法、電子ビーム発生装置、それを用いたデバイス、および、エミッタ |
| US9257257B2 (en) | 2006-06-30 | 2016-02-09 | Shimadzu Corporation | Electron beam control method, electron beam generating apparatus, apparatus using the same, and emitter |
| KR20140049006A (ko) * | 2011-09-26 | 2014-04-24 | 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 | 전계 방출형 전자원 |
| CN103765544A (zh) * | 2011-09-26 | 2014-04-30 | 株式会社日立高新技术 | 场致发射型电子源 |
| CN103765544B (zh) * | 2011-09-26 | 2016-05-11 | 株式会社日立高新技术 | 场致发射型电子源 |
| DE112012003268B4 (de) | 2011-09-26 | 2023-03-23 | Hitachi High-Tech Corporation | Elektronenquelle vom elektrischen Feldentladungstyp |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0755064A2 (en) | Cathode having a reservoir and method of manufacturing the same | |
| JP4782736B2 (ja) | 電子源 | |
| JP5011383B2 (ja) | 電子源 | |
| JP2001325910A (ja) | 電子銃とその使用方法 | |
| JP5063715B2 (ja) | 電子源，電子銃、それを用いた電子顕微鏡装置及び電子線描画装置 | |
| JP4792404B2 (ja) | 電子源の製造方法 | |
| JP4210131B2 (ja) | 電子源及び電子源の使用方法 | |
| JPH0684452A (ja) | 熱電界放射陰極 | |
| JPH0684450A (ja) | 熱電界放射陰極 | |
| JP3440448B2 (ja) | 熱電界放射型電子銃 | |
| JP5171836B2 (ja) | 電子源及び電子ビーム装置 | |
| JP5363413B2 (ja) | 電子源 | |
| JP4032057B2 (ja) | 電子源の製造方法 | |
| JP2005276720A (ja) | 電界放出型電子銃およびそれを用いた電子ビーム応用装置 | |
| JP3547531B2 (ja) | 電子線装置 | |
| JP2005339922A (ja) | 電子源及びその製造方法 | |
| WO2015058588A1 (zh) | 针状带电粒子束发射体及制作方法 | |
| WO2011040326A1 (ja) | 電子源用ロッド、電子源及び電子機器 | |
| EP1596418B1 (en) | Electron gun | |
| JP2008004411A (ja) | 電子源 | |
| JPH0131256B2 (ja) | ||
| JP3164651B2 (ja) | 熱電界放射陰極の操作方法 | |
| JP4874758B2 (ja) | 電子源 | |
| JP2005332677A (ja) | 電子源の製造方法と使用方法 | |
| JPH10255703A (ja) | 電子放射陰極 |