JPH0722009B2 - 電界放射電子銃 - Google Patents
電界放射電子銃Info
- Publication number
- JPH0722009B2 JPH0722009B2 JP57105405A JP10540582A JPH0722009B2 JP H0722009 B2 JPH0722009 B2 JP H0722009B2 JP 57105405 A JP57105405 A JP 57105405A JP 10540582 A JP10540582 A JP 10540582A JP H0722009 B2 JPH0722009 B2 JP H0722009B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- field emission
- needle
- flushing
- switch
- anode
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/06—Electron sources; Electron guns
- H01J37/073—Electron 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】 本発明は、走査型電子顕微鏡やオージエ電子分析装置等
に用いられる電界放射電子銃に関する。
に用いられる電界放射電子銃に関する。
一般に電界放射電子銃は熱電子放射電子銃に比べ、輝度
が1000倍以上も高く、走査型電子顕微鏡やオージエ電子
分析装置等の電子銃としては理想的な電子銃である。し
かし電界放射電流は針状陰極表面の清浄度に敏感に影響
を受け、針状陰極表面へのガス吸着状態によつて大きく
変動する。したがつて電界放射電子銃室は10-7Paの超高
真空に保たれている。針状陰極と陽極間に電圧を印加す
る前に、針状陰極を瞬間的に2000℃以上に加熱し、針状
陰極表面に吸着しているガス分子を脱離する。この操作
をフラツシングと呼ぶ。フラツシング後、針状陰極と陽
極間に数キロボルトの電圧を印加すると、針状陰極か
ら、トンネル効果により電子が放射される。この放射電
流の経時変化を第１図に示す。横軸は時間で縦軸は放射
電流である。フラツシング直後、大電流が流れるが、次
第に減少する。この領域を減少領域と呼ぶ。この領域は
フラッシングによつて清浄になつた陰極表面にガス分子
が徐々に吸着し陰極の仕事函数が大きくなるためといわ
れている。ガス分子が陰極表面に約一層吸着すると電流
はほぼ一定になる。この領域を安定領域と呼ぶ。走査型
電子顕微鏡やオージエ電子分析装置ではこの安定領域で
試料の観察及び分析を行なう。さらに電界放射を続ける
と、電流は大きな変化を共ないながら上昇をはじめる。
この領域を不安定領域と呼ぶ。この領域の電流の大きな
変動の原因は多量のガス分子が針状陰極に吸着するため
といわれている。この不安定領域でさらに電界放射を続
けると、陰極−陽極間で放電が生じ、陰極先端が熔解し
てしまう。したがつて一般には電流が上昇をはじめた点
で電圧印加を停止し陰極をフラッシングし、吸着ガス分
子を脱離させることが知られている（特開昭52−79756
号）。この操作後、陰極−陽極間に数キロボルトの電圧
を印加すると放射電流は第１図に示したような経時変化
をする。
が1000倍以上も高く、走査型電子顕微鏡やオージエ電子
分析装置等の電子銃としては理想的な電子銃である。し
かし電界放射電流は針状陰極表面の清浄度に敏感に影響
を受け、針状陰極表面へのガス吸着状態によつて大きく
変動する。したがつて電界放射電子銃室は10-7Paの超高
真空に保たれている。針状陰極と陽極間に電圧を印加す
る前に、針状陰極を瞬間的に2000℃以上に加熱し、針状
陰極表面に吸着しているガス分子を脱離する。この操作
をフラツシングと呼ぶ。フラツシング後、針状陰極と陽
極間に数キロボルトの電圧を印加すると、針状陰極か
ら、トンネル効果により電子が放射される。この放射電
流の経時変化を第１図に示す。横軸は時間で縦軸は放射
電流である。フラツシング直後、大電流が流れるが、次
第に減少する。この領域を減少領域と呼ぶ。この領域は
フラッシングによつて清浄になつた陰極表面にガス分子
が徐々に吸着し陰極の仕事函数が大きくなるためといわ
れている。ガス分子が陰極表面に約一層吸着すると電流
はほぼ一定になる。この領域を安定領域と呼ぶ。走査型
電子顕微鏡やオージエ電子分析装置ではこの安定領域で
試料の観察及び分析を行なう。さらに電界放射を続ける
と、電流は大きな変化を共ないながら上昇をはじめる。
この領域を不安定領域と呼ぶ。この領域の電流の大きな
変動の原因は多量のガス分子が針状陰極に吸着するため
といわれている。この不安定領域でさらに電界放射を続
けると、陰極−陽極間で放電が生じ、陰極先端が熔解し
てしまう。したがつて一般には電流が上昇をはじめた点
で電圧印加を停止し陰極をフラッシングし、吸着ガス分
子を脱離させることが知られている（特開昭52−79756
号）。この操作後、陰極−陽極間に数キロボルトの電圧
を印加すると放射電流は第１図に示したような経時変化
をする。
電子銃の真空度によつても異なるが、第１図の減少領域
は約30分、安定領域は４〜８時間である。
は約30分、安定領域は４〜８時間である。
ところで、電界放射電子源からの放射電流が第１陽極に
衝突すると第１陽極に吸着しているガスが放出され、電
子源近傍の真空度が悪化し「安定領域」が短くなってし
まう。これを防ぐために、特開昭52−46756号公報で
は、第１陽極に吸着しているガスを積極的に放出させ、
安定領域を長くすることが提案されている。すなわち、
「電子源のフラッシング−電子源に高電圧印加−電子源
から電子放射（第１陽極からガス放出）−不安定領域に
なったら高電圧印加の停止−フラッシング−…」を繰り
返す。この方法により第１陽極に吸着しているガスを少
なくするもので、この一連の操作を自動で行っている。
衝突すると第１陽極に吸着しているガスが放出され、電
子源近傍の真空度が悪化し「安定領域」が短くなってし
まう。これを防ぐために、特開昭52−46756号公報で
は、第１陽極に吸着しているガスを積極的に放出させ、
安定領域を長くすることが提案されている。すなわち、
「電子源のフラッシング−電子源に高電圧印加−電子源
から電子放射（第１陽極からガス放出）−不安定領域に
なったら高電圧印加の停止−フラッシング−…」を繰り
返す。この方法により第１陽極に吸着しているガスを少
なくするもので、この一連の操作を自動で行っている。
このように、電界放射電子銃の破損、又は放射電流の安
定領域を長くするために、所定のタイミングでフラッシ
ングを行っている。しかしながら、針状電極へのガス分
子の吸着が進み、前記フラッシングが遅れると、電極と
陽極との間で放電を生じ、電極が溶損することになる。
すなわち、電極先端の曲率半径が拡大し、電界放射を生
じなくなる。この場合、超高真空を破って電極を交替し
なければならず、大変な作業となる。
定領域を長くするために、所定のタイミングでフラッシ
ングを行っている。しかしながら、針状電極へのガス分
子の吸着が進み、前記フラッシングが遅れると、電極と
陽極との間で放電を生じ、電極が溶損することになる。
すなわち、電極先端の曲率半径が拡大し、電界放射を生
じなくなる。この場合、超高真空を破って電極を交替し
なければならず、大変な作業となる。
そこで最近、スタートスイッチを入れると、自動的にフ
ラッシングを行い、次に電極−陽極間に高電圧を印加す
ることが考えられている。このようにすると、スタート
毎に必ずフラッシングが行われるため、前記フラッシン
グ遅れ等による電極の溶損，電極交替作業等を確実に防
止できる。反面、必ずフラッシングされるので、スター
ト後約30分間の減少領域では観察分析ができない。ま
た、１回フラッシングを行えば少なくとも４時間はフラ
ッシングが不要なわけで、試料交換等を例えば１時間毎
に行うような場合、その都度フラッシングされてしまい
観察分析の能察が悪くなるという欠点を有している。
ラッシングを行い、次に電極−陽極間に高電圧を印加す
ることが考えられている。このようにすると、スタート
毎に必ずフラッシングが行われるため、前記フラッシン
グ遅れ等による電極の溶損，電極交替作業等を確実に防
止できる。反面、必ずフラッシングされるので、スター
ト後約30分間の減少領域では観察分析ができない。ま
た、１回フラッシングを行えば少なくとも４時間はフラ
ッシングが不要なわけで、試料交換等を例えば１時間毎
に行うような場合、その都度フラッシングされてしまい
観察分析の能察が悪くなるという欠点を有している。
本発明の目的は、電界放射のスタートに同期させてフラ
ッシングを行うことで電極の溶損を確実に防止する一
方、短時間内でのスタートの繰り返しに伴う観察能率の
低下を軽減することにある。
ッシングを行うことで電極の溶損を確実に防止する一
方、短時間内でのスタートの繰り返しに伴う観察能率の
低下を軽減することにある。
本発明の特徴は、スタートスイッチに連動してフラッシ
ング電源等を必ず作動させる一方、一定条件下で電極へ
の給電を阻止するスイッチング回路を別設したところに
ある。具体的には、針状電極と、陽極と、前記針状電極
と前記陽極との間に接続され当該針状電極から電界放射
電流を発生させる高電圧源と、前記針状電極を所定温度
に加熱するフィラメントに接続されたフラッシング電源
と、前記電界放射を開始させるためのスタートスイッチ
とを備えた電界放射電子銃において、前記スタートスイ
ッチに連動して前記フラッシング電源から前記フィラメ
ントへの瞬時給電によるフラッシング動作の後、前記高
電圧源を作動して前記針状電極と前記陽極との間に高電
圧を印加する制御部と、前記フィラメントと前記フラッ
シング電源との間に挿入されたスイッチ回路とを備え、
前記スタートスイッチに連動した前記フラッシング動作
の後一定時間、前記スイッチング回路を開路するタイマ
ー、又は、前記フラッシング動作の後、前記電界放射電
流が所定値を越えるまでの間前記スイッチング回路を開
路する電流検出器を設けたところにある。
ング電源等を必ず作動させる一方、一定条件下で電極へ
の給電を阻止するスイッチング回路を別設したところに
ある。具体的には、針状電極と、陽極と、前記針状電極
と前記陽極との間に接続され当該針状電極から電界放射
電流を発生させる高電圧源と、前記針状電極を所定温度
に加熱するフィラメントに接続されたフラッシング電源
と、前記電界放射を開始させるためのスタートスイッチ
とを備えた電界放射電子銃において、前記スタートスイ
ッチに連動して前記フラッシング電源から前記フィラメ
ントへの瞬時給電によるフラッシング動作の後、前記高
電圧源を作動して前記針状電極と前記陽極との間に高電
圧を印加する制御部と、前記フィラメントと前記フラッ
シング電源との間に挿入されたスイッチ回路とを備え、
前記スタートスイッチに連動した前記フラッシング動作
の後一定時間、前記スイッチング回路を開路するタイマ
ー、又は、前記フラッシング動作の後、前記電界放射電
流が所定値を越えるまでの間前記スイッチング回路を開
路する電流検出器を設けたところにある。
以下、本発明の実施例について説明する。
第２図には本発明の前提を成す電界放射電子銃の回路例
が示されている。
が示されている。
図において、針状陰極１はタングステンフイラメント２
にスポツト溶接されている。このフイラメント２の一端
はスイツチ３を介してフラツシング電源４に、また、フ
イラメント２の他端はフラツシング電源４にそれぞれ接
続されている。また、フイラメント２の一端には、高電
圧源６が接続されている。また、針状電極１に対向して
陽極５が設けられており、この陽極５には高電圧源６が
接続されている。また、フラツシング電源４と高電圧源
６は制御部７に接続されており、この制御部７にはスイ
ッチ８が接続されている。
にスポツト溶接されている。このフイラメント２の一端
はスイツチ３を介してフラツシング電源４に、また、フ
イラメント２の他端はフラツシング電源４にそれぞれ接
続されている。また、フイラメント２の一端には、高電
圧源６が接続されている。また、針状電極１に対向して
陽極５が設けられており、この陽極５には高電圧源６が
接続されている。また、フラツシング電源４と高電圧源
６は制御部７に接続されており、この制御部７にはスイ
ッチ８が接続されている。
このように構成されるものであるから、いま、スイツチ
３を閉じた状態でスイツチ８を閉じると、まずフラツシ
ング電源が瞬間的にONになりフイラメント２が加熱さ
れ、針状陰極１は加熱脱ガスされる。その後高電圧源が
ONになり所定の電圧が針状陰極１と陽極５との間に印加
され、針状陰極１より電界放射電流が生じる。この時の
電界放射電流の経時変化は第１図に示したように変化す
る。10〜30分後には安定領域に入る。この安定領域で別
の試料を観察するためにスイツチ８を開く。別の試料を
挿入した後に電界放射をする場合には、スイツチ３を開
いたままスイツチ８を閉じる。この場合はフラツシング
されずに高電圧源６がONになり電界放射電流は安定領域
から始まる。したがつて減少領域がないため、すぐに試
料の観察、分析をすることができる。電界放射電流が不
安定領域になつてから試料の交換を行なう場合には、ス
イツチ３を閉じてスイツチ８を閉じれば、針状陰極１が
フラツシングされる。
３を閉じた状態でスイツチ８を閉じると、まずフラツシ
ング電源が瞬間的にONになりフイラメント２が加熱さ
れ、針状陰極１は加熱脱ガスされる。その後高電圧源が
ONになり所定の電圧が針状陰極１と陽極５との間に印加
され、針状陰極１より電界放射電流が生じる。この時の
電界放射電流の経時変化は第１図に示したように変化す
る。10〜30分後には安定領域に入る。この安定領域で別
の試料を観察するためにスイツチ８を開く。別の試料を
挿入した後に電界放射をする場合には、スイツチ３を開
いたままスイツチ８を閉じる。この場合はフラツシング
されずに高電圧源６がONになり電界放射電流は安定領域
から始まる。したがつて減少領域がないため、すぐに試
料の観察、分析をすることができる。電界放射電流が不
安定領域になつてから試料の交換を行なう場合には、ス
イツチ３を閉じてスイツチ８を閉じれば、針状陰極１が
フラツシングされる。
第３図には本発明の一実施例が示されている。
本実施例は、タイマ９を設け、このタイマ９によつてス
イツチ３の開閉を行なう。第１回めにスイツチ８を閉じ
る場合には、スイツチ３は閉じられ、針状陰極１はフラ
ツシングされ、高電圧源はONになる。タイマ９をたとえ
ば４時間に設定して置くと、第１回めのフラツシング後
４時間以内ではスイツチ３は開いたままになり、その後
は閉じるようになる。つまり、最初スイツチ８を閉じた
後４時間以内にスイツチ８を開閉してもスイツチ３は開
いたままのためフラツシングは行なわれず、電界放射電
流は安定領域から始まる。もし４時間以上ならスイツチ
３は閉じられ、この時スイツチ８を開閉すればフラツシ
ングが行なわれる。第２回めのフラツシングが行なわれ
るとタイマ９は再設定（リセツト）され、４時間以内は
再度スイツチ３が開状態に保持される。この実施例の場
合は自動的にタイマ９の開閉が行なわれるので操作ミス
（例えば、不安定領域に入つてからの、スイツチ３の閉
じ忘れ）が防げるという特長がある。第４図には、本発
明の別な実施例が示されている。
イツチ３の開閉を行なう。第１回めにスイツチ８を閉じ
る場合には、スイツチ３は閉じられ、針状陰極１はフラ
ツシングされ、高電圧源はONになる。タイマ９をたとえ
ば４時間に設定して置くと、第１回めのフラツシング後
４時間以内ではスイツチ３は開いたままになり、その後
は閉じるようになる。つまり、最初スイツチ８を閉じた
後４時間以内にスイツチ８を開閉してもスイツチ３は開
いたままのためフラツシングは行なわれず、電界放射電
流は安定領域から始まる。もし４時間以上ならスイツチ
３は閉じられ、この時スイツチ８を開閉すればフラツシ
ングが行なわれる。第２回めのフラツシングが行なわれ
るとタイマ９は再設定（リセツト）され、４時間以内は
再度スイツチ３が開状態に保持される。この実施例の場
合は自動的にタイマ９の開閉が行なわれるので操作ミス
（例えば、不安定領域に入つてからの、スイツチ３の閉
じ忘れ）が防げるという特長がある。第４図には、本発
明の別な実施例が示されている。
本実施例は電界放射電流検出器10とスイツチ制御部11が
設けてあり、検出器10により電界放射電流が変動を始め
たとき、あるいは所定の電流以上になつたときを検出し
スイツチ制御部11を介してスイツチ３を閉じるように構
成する。第１回め、スイツチ８を閉じた場合はスイツチ
３は閉じられる。そため針状陰極１はフラツシングされ
るが、その後はスイツチ３は開の状態になる。検出器10
により不安定領域になつたことを検出した場合はスイツ
チ制御部を介してスイツチ３は閉じられるため、不安定
領域でスイツチ８の開閉を行なうと、フラツシングが行
なわれる。その後スイツチ３は開の状態になる。不安定
領域に達していない場合はスイツチ33は開の状態のた
め、スイツチ８を開閉してもフラツシングは行なわれ
ず、電界放射電流は安定領域から始まる。
設けてあり、検出器10により電界放射電流が変動を始め
たとき、あるいは所定の電流以上になつたときを検出し
スイツチ制御部11を介してスイツチ３を閉じるように構
成する。第１回め、スイツチ８を閉じた場合はスイツチ
３は閉じられる。そため針状陰極１はフラツシングされ
るが、その後はスイツチ３は開の状態になる。検出器10
により不安定領域になつたことを検出した場合はスイツ
チ制御部を介してスイツチ３は閉じられるため、不安定
領域でスイツチ８の開閉を行なうと、フラツシングが行
なわれる。その後スイツチ３は開の状態になる。不安定
領域に達していない場合はスイツチ33は開の状態のた
め、スイツチ８を開閉してもフラツシングは行なわれ
ず、電界放射電流は安定領域から始まる。
したがつて、本実施例によれば、不必要なフラツシング
をすることもなく、操作性が大幅に向上する。
をすることもなく、操作性が大幅に向上する。
以上説明したように、本発明によれば、スタートスイツ
チに同期して必ずフラッシング電源を作動させる一方、
電極への給電回路に新たに挿入したスイツチング回路で
一定条件下のフラッシングを制限するようにしたので、
電極の溶損を確実に防止しつつ、観率能率の低下をも軽
減できる。
チに同期して必ずフラッシング電源を作動させる一方、
電極への給電回路に新たに挿入したスイツチング回路で
一定条件下のフラッシングを制限するようにしたので、
電極の溶損を確実に防止しつつ、観率能率の低下をも軽
減できる。
第１図は電界放射電流の一般的な経時変化を示す図、第
２図は本発明の前提を成す電界放射電子銃の回路図、第
３図は本発明の一実施例を示す回路図、第４図は本発明
の別な実施例を示す図である。 １……針状電極、３……スイツチ、４……フラツシング
電源、５……陽極、６……高電圧電源、９……タイマ、
10……電界放射電流検出器、11……スイツチ制御部。
２図は本発明の前提を成す電界放射電子銃の回路図、第
３図は本発明の一実施例を示す回路図、第４図は本発明
の別な実施例を示す図である。 １……針状電極、３……スイツチ、４……フラツシング
電源、５……陽極、６……高電圧電源、９……タイマ、
10……電界放射電流検出器、11……スイツチ制御部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下斗米 義和 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社日立 製作所那珂工場内 (56)参考文献 特開 昭52−79756（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−46756（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−102452（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】針状電極と、陽極と、前記針状電極と前記
陽極との間に接続され当該針状電極から電界放射電流を
発生させる高電圧源と、前記針状電極を所定温度に加熱
するフィラメントに接続されたフラッシング電源と、前
記電界放射を開始させるためのスタートスイッチとを備
えた電界放射電子銃において、前記スタートスイッチに
連動して前記フラッシング電源から前記フィラメントへ
の瞬時給電によるフラッシング動作の後、前記高電圧源
を作動して前記針状電極と前記陽極との間に高電圧を印
加する制御部と、前記フィラメントと前記フラッシング
電源との間に挿入されたスイッチ回路と、前記スタート
スイッチに連動した前記フラッシング動作の後一定時
間、前記スイッチング回路を開路するタイマーとを備え
たことを特徴とする電界放射電子銃。 - 【請求項２】針状電極と、陽極と、前記針状電極と前記
陽極との間に接続され当該針状電極から電界放射電流を
発生させる高電圧源と、前記針状電極を所定温度に加熱
するフィラメントに接続されたフラッシング電源と、前
記電界放射を開始させるためのスタートスイッチとを備
えた電界放射電子銃において、前記スタートスイッチに
連動して前記フラッシング電源から前記フィラメントへ
の瞬時給電によるフラッシング動作の後、前記高電圧源
を作動して前記針状電極と前記陽極との間に高電圧を印
加する制御部と、前記フィラメントと前記フラッシング
電源との間に挿入されたスイッチ回路と、前記針状電極
と陽極との間に高電圧を印加することにより発生する電
界放射電流が所定値を越えたことを検出する電界放射電
流検出器と、前記スタートスイッチに連動した前記フラ
ッシング動作の後、前記電界放射電流が前記所定値を越
えるまでの間、当該電界放射電流検出器の出力に応じて
前記スイッチ回路を開路する手段とを備えたことを特徴
とする電界放射電子銃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57105405A JPH0722009B2 (ja) | 1982-06-21 | 1982-06-21 | 電界放射電子銃 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57105405A JPH0722009B2 (ja) | 1982-06-21 | 1982-06-21 | 電界放射電子銃 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58223246A JPS58223246A (ja) | 1983-12-24 |
| JPH0722009B2 true JPH0722009B2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=14406699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57105405A Expired - Lifetime JPH0722009B2 (ja) | 1982-06-21 | 1982-06-21 | 電界放射電子銃 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0722009B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020027779A (ja) * | 2018-08-16 | 2020-02-20 | 日本電子株式会社 | 電子顕微鏡およびその制御方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5246756A (en) * | 1975-10-11 | 1977-04-13 | Hitachi Ltd | Field-emission type electron gun |
| JPS5832737B2 (ja) * | 1975-12-26 | 1983-07-14 | 株式会社日立製作所 | デンカイホウシヤソウチ |
| JPS58102452A (ja) * | 1981-12-14 | 1983-06-18 | Jeol Ltd | 電界放射型電子銃 |
-
1982
- 1982-06-21 JP JP57105405A patent/JPH0722009B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58223246A (ja) | 1983-12-24 |
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