JPH07226179A - Electron gun - Google Patents

Electron gun

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Publication number
JPH07226179A
JPH07226179A JP1627494A JP1627494A JPH07226179A JP H07226179 A JPH07226179 A JP H07226179A JP 1627494 A JP1627494 A JP 1627494A JP 1627494 A JP1627494 A JP 1627494A JP H07226179 A JPH07226179 A JP H07226179A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electron beam
cathode
ionization chamber
ions
secondary electrons
Prior art date
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Pending
Application number
JP1627494A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sukeyuki Yasui
祐之 安井
Muneya Hirota
統也 広田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH07226179A publication Critical patent/JPH07226179A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To take out a highly intense electron beam or X-ray beam in a small cross-sectional area by outputting a secondary electron emitted from a negative electrode outside from an electron beam taking-out window as an electron beam. CONSTITUTION:In the case where an electron gun is actuated, when pulse voltage is impressed on a positive electrode wire 20, discharge is caused in an ionization chamber 10, and plasma is generated in the ionization chamber 10. A negative electrode 40 and a grid-shaped negative electrode 50 housed in a high voltage chamber 60 pull out ions from this plasma through an extraction grid 30. The ions are accelerated toward the negative electrode 40 by passing through the extraction grid 30 and the grid-shaped negative electrode 50. Here, the accelerated ions collide with the negative electrode 40, and a secondary elecrtron emitted from a surface of the negative electrode 40 passes through a cavity surrounded by the ionization chamber 10 along the electric potential distribution between the negative electrode 40 and the grid-shaped negative electrode 50. This secondary electron is accelerated toward an electron beam taking-out window 70, and is outputted as an electron beam from the window 70 without passing through the ionization chamber 10.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマを利用して電
子ビームを発生させる電子銃に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron gun which uses plasma to generate an electron beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、排煙処理、化学反応、加工、溶
接、レーザガス励起あるいはX線装置等の多くの先端材
料の分野で高強度の電子ビームが使用され、この電子ビ
ームの発生源として電子銃は用いられている。以下に従
来の電子銃について説明する。
2. Description of the Related Art In recent years, high-intensity electron beams have been used in the field of many advanced materials such as flue gas treatment, chemical reaction, processing, welding, laser gas excitation, and X-ray equipment. Guns are used. The conventional electron gun will be described below.

【0003】図10に示すように、導入された気体を電
離させる陽極ワイヤ1を収納したイオン化室2に抽出グ
リッド3が配設され、抽出グリッド3を介してイオン化
室2と連通する高電圧室4が配設されている。イオン化
室2の抽出グリッド3と対向する面には電子に対して透
過性のある電子ビーム取り出し窓5が形成されている。
高電圧室4には抽出グリッド3と対向する陰極6が収納
され、陰極6は高電圧導入端子7に接続され、高電圧室
4の外に引き出されている。高電圧室4には図示しない
排気口が形成されており、排気装置によりこの排気口を
通じてイオン化室2及び高電圧室4内の圧力が制御され
るようになっている。通常、導入されている気体の陽イ
オン化を効率よく行うため、イオン化室2及び高電圧室
4の圧力は10〜30mTorrという低い状態に保た
れている。気体としては、陰極6でのイオン衝撃二次電
子放出比が良好であるヘリウムが用いられている。イオ
ン化室2及び高電圧室4のケースは接地されており、抽
出グリッド3は電子ビーム取り出し窓5と等しい電圧状
態にある。陰極6は高電圧導入端子7を介して図示しな
い高電圧供給源に接続されており、−150kVほどの
高い負のバイアス電圧に保たれている。一方、電子ビー
ム取り出し窓5は、高エネルギの電子に対して透過性の
ある、厚さ10μmほどのアルミニウムもしくは高分子
のシートで構成されている。窓幅は電子銃の用途によっ
て変化する。
As shown in FIG. 10, an extraction grid 3 is arranged in an ionization chamber 2 containing an anode wire 1 for ionizing the introduced gas, and a high voltage chamber communicating with the ionization chamber 2 through the extraction grid 3. 4 are provided. An electron beam extraction window 5 which is transparent to electrons is formed on the surface of the ionization chamber 2 facing the extraction grid 3.
A cathode 6 facing the extraction grid 3 is housed in the high voltage chamber 4, and the cathode 6 is connected to a high voltage introducing terminal 7 and is drawn out of the high voltage chamber 4. An exhaust port (not shown) is formed in the high voltage chamber 4, and the pressure in the ionization chamber 2 and the high voltage chamber 4 is controlled by the exhaust device through the exhaust port. Usually, in order to efficiently carry out positive ionization of the introduced gas, the pressures of the ionization chamber 2 and the high voltage chamber 4 are kept as low as 10 to 30 mTorr. Helium, which has a good ion bombardment secondary electron emission ratio at the cathode 6, is used as the gas. The cases of the ionization chamber 2 and the high voltage chamber 4 are grounded, and the extraction grid 3 is in the same voltage state as the electron beam extraction window 5. The cathode 6 is connected to a high voltage supply source (not shown) via a high voltage introduction terminal 7 and is maintained at a negative bias voltage as high as -150 kV. On the other hand, the electron beam extraction window 5 is made of a sheet of aluminum or polymer having a thickness of about 10 μm, which is transparent to high-energy electrons. The window width changes depending on the application of the electron gun.

【0004】電子銃を作動させる場合、陽極ワイヤ1に
3kV程度のパルス電圧もしくは直流電圧を印加する。
電圧が印加されると、陽極ワイヤ1と接地電位にあるイ
オン化室2のケースとの間に放電が起こり、イオン化室
2内にプラズマが生成される。一方、高電圧室4内に収
納された陰極6は、抽出グリッド3を通してこのプラズ
マからイオンを引き出す。このイオンは、イオン化室2
と高電圧室4との間に配設された抽出グリッド3を通っ
て高電圧室4内に侵入し、高エネルギに加速されて陰極
6に衝突する。イオンが陰極6に衝突すると、陰極6の
表面から二次電子が放出される。このようにして放出さ
れた二次電子は、イオンとは逆方向に進み、抽出グリッ
ド3に向かって加速され、さらに、イオン化室2を通過
して電子ビーム取り出し窓5に至り、高エネルギの電子
ビームとして出力される。ここで、抽出グリッド3の近
辺における初期エネルギを無視し、負のバイアス電圧を
ht、イオンの電荷量をeとすれば、単一の荷電イオン
に関係があることを念頭におき、イオンはe・Vhtに等
しいエネルギをもって陰極6に到達するものと考えられ
る。また、抽出グリッド3より引き出されたイオンが陰
極6に衝突することによって放出される二次電子は、抽
出グリッド3に向かって加速され、e・Vhtのエネルギ
に到達する。これらの状態において、1個のイオンと、
このイオンによって放出される電子は、同じ電場線に対
応して、ほぼ重畳する軌道を呈する。
When operating the electron gun, a pulse voltage or a DC voltage of about 3 kV is applied to the anode wire 1.
When a voltage is applied, a discharge occurs between the anode wire 1 and the case of the ionization chamber 2 at ground potential, and plasma is generated in the ionization chamber 2. On the other hand, the cathode 6 housed in the high voltage chamber 4 extracts ions from this plasma through the extraction grid 3. This ion is generated in the ionization chamber 2
Through the extraction grid 3 disposed between the high voltage chamber 4 and the high voltage chamber 4, the high voltage chamber 4 is accelerated to high energy and collides with the cathode 6. When the ions collide with the cathode 6, secondary electrons are emitted from the surface of the cathode 6. The secondary electrons thus emitted travel in the direction opposite to the ions, are accelerated toward the extraction grid 3, and further pass through the ionization chamber 2 to reach the electron beam extraction window 5, where high-energy electrons are emitted. It is output as a beam. Here, ignoring the initial energy in the vicinity of the extraction grid 3, and assuming that the negative bias voltage is V ht and the charge amount of the ions is e, it is kept in mind that they are related to a single charged ion. It is considered that the cathode 6 is reached with energy equal to e · V ht . The secondary electrons emitted by the ions extracted from the extraction grid 3 colliding with the cathode 6 are accelerated toward the extraction grid 3 and reach the energy of e · V ht . In these states, one ion,
The electrons emitted by these ions have substantially overlapping orbits corresponding to the same electric field line.

【0005】上記のような電子銃は、排煙処理、化学反
応、加工、溶接、レーザガス励起用電子銃に、また、電
子ビーム取り出し窓5をX線発生用ターゲットに置き換
えることで、X線発生装置に適用し得るものである。
The electron gun as described above is an electron gun for flue gas treatment, chemical reaction, processing, welding, and laser gas excitation, and by replacing the electron beam extraction window 5 with a target for X-ray generation, X-ray generation is performed. It is applicable to a device.

【0006】ところで、従来の電子銃では、陰極6から
放出された高エネルギ電子は、プラズマが存在するイオ
ン化室2を通過するため電子とプラズマとの相互作用に
より電子ビームのエネルギ単色性、発散角は制御不能な
悪いものになっていた。そこで、従来はその対策とし
て、陽極ワイヤ1に印加する電圧を減少させ、イオン化
室2内のプラズマ密度を減少させることで対応してい
た。しかし、イオン化室2のプラズマ密度を減少させる
と、高電圧室4内に引き出されるイオン数が少なくな
り、得られる電子ビーム強度を向上させるのが困難にな
るという問題があった。
By the way, in the conventional electron gun, high-energy electrons emitted from the cathode 6 pass through the ionization chamber 2 in which plasma exists, so that the interaction between electrons and plasma causes energy monochromaticity and divergence angle of the electron beam. Was out of control and bad. Therefore, conventionally, as a countermeasure against this, the voltage applied to the anode wire 1 is decreased to reduce the plasma density in the ionization chamber 2. However, when the plasma density in the ionization chamber 2 is reduced, the number of ions extracted into the high voltage chamber 4 decreases, and it is difficult to improve the obtained electron beam intensity.

【0007】また、従来の電子銃では、陰極6から放出
された高エネルギ電子は、その軌道が陰極6の形状によ
る電位分布の影響を受ける。この場合、水平面の占有率
の大きい陰極6によって陰極6付近の電位分布は図11
に示すようになり、したがって電子軌道は大きく発散す
る方向に行く。電子ビームの発散が大きくなるので必要
な断面積をもった電子ビームの取り出しが非常に困難な
ものになっていた。さらに電子レンズを用いて、この電
子ビームを収束させる場合、この大きな発散角によって
収束能力に限界が生じていた。これに対しては、従来イ
オン化室2と電子ビーム取り出し窓5の間に必要とされ
るビーム断面積と同じ断面積をもったアパーチャ8を配
設し、電子ビームの断面積を機械的に削除する方法がと
られていた。しかし、アパーチャ8によって電子ビーム
の断面積を機械的に削除すると、削除した分、得られる
電子ビームの強度が減少し、装置の効率が低下してしま
う問題が生じていた。そして、機械的な削除によるアパ
ーチャ8の異常過熱、これに対応した冷却装置の取り付
けによる装置の大型化、複雑化の問題も同時に生じてい
た。
In the conventional electron gun, the trajectory of high-energy electrons emitted from the cathode 6 is affected by the potential distribution due to the shape of the cathode 6. In this case, the potential distribution in the vicinity of the cathode 6 is shown in FIG.
As shown in, the electron orbit goes in the direction of large divergence. Since the divergence of the electron beam becomes large, it is very difficult to take out the electron beam having the necessary cross-sectional area. Further, when the electron beam is converged by using an electron lens, the convergence ability is limited due to the large divergence angle. On the other hand, an aperture 8 having the same cross-sectional area as the beam cross-sectional area required conventionally is disposed between the ionization chamber 2 and the electron beam extraction window 5, and the cross-sectional area of the electron beam is mechanically deleted. The method of doing was taken. However, when the cross-sectional area of the electron beam is mechanically deleted by the aperture 8, there is a problem that the intensity of the electron beam obtained is reduced by the amount of the deletion and the efficiency of the apparatus is reduced. Further, there have been simultaneously problems of abnormal overheating of the aperture 8 due to mechanical removal, size increase of the device due to mounting of a cooling device corresponding thereto, and complication.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
電子銃においては陰極から放出される電子がプラズマを
通過しなければ電子ビーム取り出し窓に到達できなかっ
たため、電子とプラズマの相互作用のために電子ビーム
の強度を向上させるのが困難であるという問題があり、
また水平面の占有率の大きい陰極によって、発生する電
子ビームが大きく発散してしまい、必要な断面積かつ強
度の電子ビームを取り出すことが非常に困難であるとい
う問題があった。
As described above, in the conventional electron gun, the electrons emitted from the cathode cannot reach the electron beam extraction window unless they pass through the plasma. Therefore, there is a problem that it is difficult to improve the intensity of the electron beam,
Further, there is a problem that the generated electron beam is largely diverged by the cathode having a large occupation ratio of the horizontal plane, and it is very difficult to take out the electron beam having a required cross-sectional area and intensity.

【0009】そこで本発明の目的は、小断面積で高強度
の電子ビーム又はX線ビームを取り出すことができる電
子銃を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide an electron gun which can extract a high-intensity electron beam or X-ray beam with a small cross-sectional area.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、第1に、外形が環状に形成され導入され
た気体を陽極で電離させてプラズマを生成させるととも
に内周壁には前記プラズマからイオンを引き出す抽出グ
リッドが設けられたイオン化室と、イオン衝突面が円錐
面状に形成され前記イオン化室から引き出されたイオン
の衝突により当該イオンの引き出し方向と略直交方向に
二次電子を放出する陰極と、該陰極と前記抽出グリッド
との間に配設され前記陰極と同電位に保持される格子状
陰極と、前記陰極から放出された二次電子を電子ビーム
として外部に出力する電子ビーム取り出し窓とを有する
ことを要旨とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is, first, that the outer shape is formed in a ring shape and the introduced gas is ionized by the anode to generate plasma, and the inner peripheral wall is formed. An ionization chamber provided with an extraction grid for extracting ions from the plasma, and a secondary electron in a direction substantially orthogonal to the extraction direction of the ions due to collision of the ions extracted from the ionization chamber with an ion collision surface formed in a conical shape. Emitting a cathode, a grid-shaped cathode disposed between the cathode and the extraction grid and held at the same potential as the cathode, and outputting secondary electrons emitted from the cathode to the outside as an electron beam. The gist is to have an electron beam extraction window.

【0011】第2に、2つに分離して形成されそれぞれ
導入された気体を陽極で電離させてプラズマを生成させ
るとともに該プラズマからイオンを同方向に引き出す抽
出グリッドが設けられた分離型のイオン化室と、イオン
衝突面が円筒内周面状の曲面に形成され前記イオン化室
から引き出されたイオンの衝突により前記2つに分離さ
れたイオン化室の間を通過するように二次電子を放出す
る陰極と、該陰極から放出された二次電子を電子ビーム
として外部に出力する電子ビーム取り出し窓とを有する
ことを要旨とする。
Secondly, a separation type ionization is provided in which the gas formed by being separated into two parts is ionized at the anode to generate a plasma, and an extraction grid for extracting ions from the plasma in the same direction is provided. The secondary electron is emitted to pass between the chamber and the ionization chamber separated into the two by collision of the ion extracted from the ionization chamber with the ion collision surface formed on the inner peripheral surface of the cylinder. The gist is to have a cathode and an electron beam extraction window for outputting secondary electrons emitted from the cathode as an electron beam to the outside.

【0012】第3に、外形が環状に形成され導入された
気体を陽極で電離させてプラズマを生成させるとともに
端面には前記プラズマから前記環状の中心線と平行方向
にイオンを引き出す抽出グリッドが設けられたイオン化
室と、イオン衝突面が碗状の凹状曲面に形成され前記イ
オン化室から引き出されたイオンの衝突により前記環状
イオン化室の中央空間部を通過するように二次電子を放
出する陰極と、該陰極から放出された二次電子を電子ビ
ームとして外部に出力する電子ビーム取り出し窓とを有
することを要旨とする。
Thirdly, an outer shape is formed in an annular shape and the introduced gas is ionized by the anode to generate plasma, and an end face is provided with an extraction grid for extracting ions from the plasma in a direction parallel to the annular center line. And a cathode that emits secondary electrons so as to pass through the central space of the annular ionization chamber due to the collision of ions extracted from the ionization chamber, the ion collision surface being formed into a bowl-shaped concave curved surface. And an electron beam extraction window for outputting secondary electrons emitted from the cathode as an electron beam to the outside.

【0013】第4に、導入された気体を陽極で電離させ
てプラズマを生成させるとともに該プラズマからイオン
を引き出す抽出グリッドが設けられたイオン化室と、イ
オン衝突面が平面に形成され前記イオン化室から引き出
されたイオンの衝突により前記イオン化室を通過する方
向に二次電子を放出する陰極と、該陰極における前記イ
オン衝突面を取り囲むように配置され当該陰極と同電位
に保持されて前記イオン衝突面上に電位分布の歪みを生
じさせ放出された前記二次電子を収束させるトーラス状
の収束手段と、該収束手段で収束された二次電子を電子
ビームとして外部に出力する電子ビーム取り出し窓とを
有することを要旨とする。
Fourthly, an ionization chamber provided with an extraction grid for ionizing the introduced gas at the anode to generate plasma and extracting ions from the plasma, and an ion collision surface formed in a flat surface from the ionization chamber A cathode that emits secondary electrons in a direction of passing through the ionization chamber due to collision of the extracted ions, and an ion collision surface that is arranged so as to surround the ion collision surface of the cathode and is held at the same potential as the cathode. A torus converging means for converging the emitted secondary electrons by causing distortion of the potential distribution above, and an electron beam extraction window for outputting the secondary electrons converged by the converging means to the outside as an electron beam. Having it is the gist.

【0014】第5に、上記第1乃至第4の何れかの構成
において、前記電子ビーム取り出し窓の前段に前記電子
ビームを収束させる磁界レンズを配設してなることを要
旨とする。
Fifth, in any one of the first to fourth configurations, the gist is that a magnetic field lens for converging the electron beam is arranged in front of the electron beam extraction window.

【0015】第6に、上記第1乃至第5の何れかの構成
において、前記電子ビーム取り出し窓に前記二次電子に
よりX線ビームを発生させる金属箔ターゲットを取り付
けてなることを要旨とする。
Sixth, in any one of the first to fifth configurations, the gist is that a metal foil target for generating an X-ray beam by the secondary electrons is attached to the electron beam extraction window.

【0016】[0016]

【作用】上記構成において、第1に、環状のイオン化室
から抽出グリッドと格子状陰極を通して引き出されたイ
オンは円錐面状の陰極に衝突する。このイオンの衝突に
より陰極から放出される二次電子の軌道は、中心軸に対
する陰極面の傾斜角によって制御された陰極・格子状陰
極間の電位分布によって決まり、イオンの引き出し方向
と略直交方向となって、二次電子は環状イオン化室中央
部の空洞を通り抜ける。そして空洞を通り抜けた二次電
子は電子ビーム取り出し窓から電子ビームとして外部に
出力される。したがって二次電子がプラズマの存在する
イオン化室を通過することなく電子ビームとして外部に
出力され、電子ビーム強度が向上する。
In the above structure, firstly, the ions extracted from the annular ionization chamber through the extraction grid and the lattice-shaped cathode collide with the conical cathode. The trajectories of secondary electrons emitted from the cathode due to the collision of the ions are determined by the potential distribution between the cathode and the lattice-shaped cathode, which is controlled by the inclination angle of the cathode surface with respect to the central axis. Then, the secondary electrons pass through the cavity in the center of the annular ionization chamber. Then, the secondary electrons that have passed through the cavity are output to the outside as an electron beam from the electron beam extraction window. Therefore, the secondary electrons are output to the outside as an electron beam without passing through the ionization chamber where plasma exists, and the electron beam intensity is improved.

【0017】第2に、分離された2つのイオン化室から
それぞれ抽出グリッドを介して同方向に引き出されたイ
オンは陰極に衝突する。このイオンの衝突により陰極か
ら放出された二次電子は、陰極の円筒内周面状の曲面が
構成する電気力線に沿って2つのイオン化室の間を通過
し、電子ビーム取り出し窓から電子ビームとして出力さ
れる。したがって二次電子がプラズマの存在するイオン
化室を通過することなく電子ビームを取り出すことが可
能となる。
Secondly, the ions extracted from the two separated ionization chambers in the same direction through the extraction grids collide with the cathode. Secondary electrons emitted from the cathode due to the collision of the ions pass between the two ionization chambers along the line of electric force formed by the curved surface of the inner peripheral surface of the cylinder of the cathode, and the electron beam is extracted from the electron beam extraction window. Is output as. Therefore, the electron beam can be taken out without the secondary electrons passing through the ionization chamber where the plasma exists.

【0018】第3に、環状のイオン化室から抽出グリッ
ドを介して環状中心線と平行方向に引き出されたイオン
は陰極に衝突する。このイオンの衝突により陰極から放
出された二次電子は、陰極の碗状の凹状曲面が構成する
電気力線に沿って環状イオン化室の中央空間部を通過
し、電子ビーム取り出し窓から電子ビームとして出力さ
れる。したがって、陰極から放出された二次電子はプラ
ズマの存在するイオン化室を通過せず、またそのビーム
プロファイルは円形となるので、出力される電子ビーム
の強度が一層向上する。
Thirdly, the ions extracted from the annular ionization chamber through the extraction grid in the direction parallel to the annular center line collide with the cathode. The secondary electrons emitted from the cathode due to the collision of the ions pass through the central space of the annular ionization chamber along the lines of electric force formed by the bowl-shaped concave curved surface of the cathode, and as an electron beam from the electron beam extraction window. Is output. Therefore, the secondary electrons emitted from the cathode do not pass through the ionization chamber where the plasma exists, and the beam profile is circular, so that the intensity of the output electron beam is further improved.

【0019】第4に、イオン化室から抽出グリッドを介
して引き出されたイオンは陰極に衝突する。このイオン
の衝突により陰極から放出された二次電子は、陰極面上
のトーラス状の収束手段による電位分布の歪みによって
イオン化室および電子ビーム取り出し窓に向かって収束
軌道をもつ。この収束率は収束手段のトーラス径によっ
て制御される。収束軌道によって電子ビーム取り出し窓
付近の電子ビームの断面積は陰極面付近の断面積と比較
して非常に小さくなり、同時に電子ビームの発散もなく
なる。したがって機械的削減なしの小断面積で高強度な
電子ビームを得ることが可能となる。
Fourth, the ions extracted from the ionization chamber through the extraction grid strike the cathode. The secondary electrons emitted from the cathode due to the collision of the ions have a converging orbit toward the ionization chamber and the electron beam extraction window due to the distortion of the potential distribution by the torus-shaped converging means on the cathode surface. This convergence rate is controlled by the torus diameter of the converging means. Due to the convergent orbit, the cross-sectional area of the electron beam near the electron beam extraction window becomes much smaller than the cross-sectional area near the cathode surface, and at the same time the divergence of the electron beam also disappears. Therefore, it is possible to obtain a high-intensity electron beam with a small cross-sectional area without mechanical reduction.

【0020】第5に、電子ビーム取り出し窓の前段に磁
界レンズを配設することにより、出力される電子ビーム
軌道を制御し、電子ビームをさらに収束することが可能
となって電子ビーム強度を一層向上させることが可能と
なる。
Fifth, by arranging a magnetic field lens in front of the electron beam extraction window, it is possible to control the output electron beam trajectory and further focus the electron beam, thereby further increasing the electron beam intensity. It is possible to improve.

【0021】第6に、電子ビーム取り出し窓に二次電子
によりX線ビームを発生する金属箔ターゲットを取り付
けることにより、高強度のX線ビームを取り出すことが
可能となる。
Sixth, it is possible to extract a high-intensity X-ray beam by attaching a metal foil target which generates an X-ray beam by secondary electrons to the electron beam extraction window.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0023】図1及び図2は、本発明の第1実施例を示
す図である。まず、電子銃の構成を説明すると、導入さ
れた気体を電離させる陽極ワイヤ20を収納した円環状
のイオン化室10が配設され、イオン化室10の内周壁
には抽出グリッド30が配設されている。そして、この
抽出グリッド30を介して配設された陰極40は円錐面
状に構成され、さらに抽出グリッド30と陰極40の間
には陰極40と同電位の負バイアスがかけられる格子状
陰極50が陰極40の回りに配設されている。陰極40
と格子状陰極50は高電圧導入端子90に接続され、高
電圧室60の外部に引き出されている。高電圧室60の
上部には電子に対して透過性のある電子ビーム取り出し
窓70が形成されている。イオン化室10及び高電圧室
60のケースは接地されており、陰極40には高電圧導
入端子90を介して図示しない高電圧供給源により、−
150kV程度の高い負のバイアス電圧が与えられる。
1 and 2 are views showing a first embodiment of the present invention. First, the structure of the electron gun will be described. An annular ionization chamber 10 accommodating an anode wire 20 for ionizing the introduced gas is disposed, and an extraction grid 30 is disposed on the inner peripheral wall of the ionization chamber 10. There is. The cathode 40 arranged via the extraction grid 30 is formed into a conical surface, and a grid-shaped cathode 50 to which a negative bias of the same potential as the cathode 40 is applied is provided between the extraction grid 30 and the cathode 40. It is arranged around the cathode 40. Cathode 40
The grid-shaped cathode 50 is connected to the high-voltage introduction terminal 90 and is drawn out of the high-voltage chamber 60. An electron beam extraction window 70, which is transparent to electrons, is formed above the high voltage chamber 60. The cases of the ionization chamber 10 and the high voltage chamber 60 are grounded, and the cathode 40 is connected to the cathode 40 via a high voltage introduction terminal 90 by a high voltage supply source (not shown).
A high negative bias voltage of about 150 kV is applied.

【0024】次に、図2を用いて、上述のように構成さ
れた本実施例の作用を述べる。電子銃を作動させる場合
は、陽極ワイヤ20に3kV程度のパルス電圧もしくは
直流電圧を印加する。電圧が印加されると、イオン化室
10内で放電が起こり、イオン化室10内にプラズマが
生成される。一方、高電圧室60内に収納された陰極4
0と格子状陰極50は抽出グリッド30を通してこのプ
ラズマからイオンを引き出す。このイオンは抽出グリッ
ド30、さらに格子状陰極50を通って、陰極40に向
かって加速され、高エネルギに加速されたイオンは陰極
40に衝突する。このイオンの衝突によって陰極40の
表面から放出された二次電子は、図2に示すような陰極
40−格子状陰極50間の電位分布に沿ってイオン化室
10によって囲まれた空洞を通り抜ける。この場合の電
位分布は、中心軸に対する陰極40面の傾斜角によって
制御される。空洞を通り抜けた二次電子は電子ビーム取
り出し窓70に向かって加速され、電子ビーム取り出し
窓70から電子ビームとして出力される。
Next, referring to FIG. 2, the operation of the present embodiment configured as described above will be described. When operating the electron gun, a pulse voltage or DC voltage of about 3 kV is applied to the anode wire 20. When a voltage is applied, electric discharge occurs in the ionization chamber 10 and plasma is generated in the ionization chamber 10. On the other hand, the cathode 4 housed in the high voltage chamber 60
0 and the grid cathode 50 extract ions from this plasma through the extraction grid 30. The ions are accelerated toward the cathode 40 through the extraction grid 30 and the lattice-shaped cathode 50, and the ions accelerated to high energy collide with the cathode 40. The secondary electrons emitted from the surface of the cathode 40 by the collision of the ions pass through the cavity surrounded by the ionization chamber 10 along the potential distribution between the cathode 40 and the lattice-shaped cathode 50 as shown in FIG. The potential distribution in this case is controlled by the inclination angle of the surface of the cathode 40 with respect to the central axis. The secondary electrons that have passed through the cavity are accelerated toward the electron beam extraction window 70 and output as an electron beam from the electron beam extraction window 70.

【0025】本実施例によれば、電子ビームはプラズマ
が存在するイオン化室10を通過せずに出力されるので
陽極ワイヤ20に印加する電圧を低く制御する必要がな
くなり、電子ビームの強度を向上させることができる。
また、電子とプラズマの相互作用がなくなるため、エネ
ルギ的に単色である電子ビームが得られる。さらに中心
軸に対する陰極40面の傾斜角を変えて電位分布を変化
させることで電子ビームの軌道を平行ビームから収束ビ
ームまで制御できるという効果を奏する。
According to this embodiment, the electron beam is output without passing through the ionization chamber 10 in which the plasma exists, so that it is not necessary to control the voltage applied to the anode wire 20 to be low, and the intensity of the electron beam is improved. Can be made.
Further, since the interaction between electrons and plasma is eliminated, an electron beam that is energetically monochromatic can be obtained. Further, by changing the inclination angle of the surface of the cathode 40 with respect to the central axis to change the potential distribution, it is possible to control the trajectory of the electron beam from a parallel beam to a convergent beam.

【0026】図3は、上記第1実施例において、高電圧
室60と電子ビーム取り出し窓70との間に電子ビーム
軌道を制御するための磁界レンズ80を配設したもので
ある。磁界レンズ80は図示しない外部磁界発生装置か
ら磁界を導入し、電子ビーム径を収束させる。このため
に磁界レンズ80を用いれば電子ビーム強度を更に増加
させることが可能となる。図3において91は支持用絶
縁物である。さらに、本実施例において、図1、図3に
示す電子ビーム取り出し窓70の代りに、二次電子によ
りX線発生可能な金属箔ターゲットを取り付けること
で、本実施例の電子銃はX線発生装置にも適用可能であ
る。
In FIG. 3, a magnetic field lens 80 for controlling the electron beam trajectory is arranged between the high voltage chamber 60 and the electron beam extraction window 70 in the first embodiment. The magnetic field lens 80 introduces a magnetic field from an external magnetic field generator (not shown) to converge the electron beam diameter. Therefore, if the magnetic lens 80 is used, the electron beam intensity can be further increased. In FIG. 3, 91 is a supporting insulator. Further, in this embodiment, a metal foil target capable of generating X-rays by secondary electrons is attached instead of the electron beam extraction window 70 shown in FIGS. It is also applicable to devices.

【0027】図4には、本発明の第2実施例を示す。同
図に示すように、本実施例は、イオン化室11,12が
2つに分離して形成されている。それぞれのイオン化室
11,12には陽極ワイヤ21,22が収納され、また
抽出グリッド31,32が配設されている。抽出グリッ
ド31,32を介してイオン化室11,12と連通する
高電圧室60には陰極41が収容されており、陰極41
は円筒内周面状の曲面形状に構成されている。陰極41
は高電圧導入端子90に接続され、高電圧室60の外に
引き出されている。高電圧室60に対向したイオン化室
11,12の上部には電子に対して透過性のある電子ビ
ーム取り出し窓71が形成されている。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. As shown in the figure, in this embodiment, the ionization chambers 11 and 12 are formed separately. Anode wires 21 and 22 are housed in the ionization chambers 11 and 12, respectively, and extraction grids 31 and 32 are arranged. A cathode 41 is housed in a high voltage chamber 60 that communicates with the ionization chambers 11 and 12 via the extraction grids 31 and 32.
Is formed into a curved surface having an inner peripheral surface of a cylinder. Cathode 41
Is connected to the high voltage introduction terminal 90 and is drawn out of the high voltage chamber 60. An electron beam extraction window 71, which is transparent to electrons, is formed above the ionization chambers 11 and 12 facing the high voltage chamber 60.

【0028】次に、上述のように構成された本実施例の
作用を述べる。電子銃を作動させる場合は、陽極ワイヤ
21,22にそれぞれ3kV程度のパルス電圧もしくは
直流電圧を印加する。電圧が印加されると、イオン化室
11,12内で放電が起こり、イオン化室11,12内
にプラズマが生成される。一方、高電圧室60内に収納
された陰極41は、抽出グリッド31,32を通してこ
のプラズマからイオンを引き出す。このイオンは、イオ
ン化室11,12と高電圧室60との間に配設された抽
出グリッド31,32を通って高電圧室60に侵入し、
陰極41に向かって加速され、高エネルギに加速された
イオンは陰極41に衝突する。このイオンの衝突によっ
て陰極41の表面から放出された二次電子は、円筒内周
面状曲面の陰極41が構成する電気力線に沿って、2つ
のイオン化室11,12の間を通過し、電子ビーム取り
出し窓71に向かって加速され、電子ビーム取り出し窓
71から電子ビームとして出力される。
Next, the operation of this embodiment configured as described above will be described. When operating the electron gun, a pulse voltage or a DC voltage of about 3 kV is applied to each of the anode wires 21 and 22. When a voltage is applied, electric discharge occurs in the ionization chambers 11 and 12, and plasma is generated in the ionization chambers 11 and 12. On the other hand, the cathode 41 housed in the high voltage chamber 60 extracts ions from this plasma through the extraction grids 31 and 32. The ions enter the high voltage chamber 60 through the extraction grids 31, 32 arranged between the ionization chambers 11 and 12 and the high voltage chamber 60,
The ions accelerated toward the cathode 41 and accelerated to high energy collide with the cathode 41. The secondary electrons emitted from the surface of the cathode 41 due to the collision of the ions pass between the two ionization chambers 11 and 12 along the line of electric force formed by the cathode 41 having a cylindrical inner peripheral surface curved surface, The electron beam is accelerated toward the electron beam extraction window 71, and is output as an electron beam from the electron beam extraction window 71.

【0029】本実施例によれば、前記第1実施例と同様
に、電子ビームはプラズマが存在するイオン化室11,
12を通過せずに出力されるので、陽極ワイヤ21,2
2に印加する電圧を低く制御する必要がなくなり、電子
ビームの強度を向上させることができる。また、電子と
プラズマの相互作用がなくなるため、エネルギ的に単色
である電子ビームが得られる。ここで、陰極41に対す
るイオンの入射角をθとすると、イオンの衝突による二
次電子の放出量は、1/cos θに比例するため、入射角
がゼロであった従来の電子銃に比べると印加する電圧が
同じ場合でも電子ビームの強度を強くすることができ
る。
According to this embodiment, as in the first embodiment, the electron beam is used in the ionization chamber 11, where the plasma exists.
Since it is output without passing through 12, the anode wires 21, 2
It is not necessary to control the voltage applied to 2 to be low, and the intensity of the electron beam can be improved. Further, since the interaction between electrons and plasma is eliminated, an electron beam that is energetically monochromatic can be obtained. Here, assuming that the incident angle of the ions with respect to the cathode 41 is θ, the amount of secondary electrons emitted by the collision of the ions is proportional to 1 / cos θ, so that compared with the conventional electron gun in which the incident angle is zero. Even if the applied voltage is the same, the intensity of the electron beam can be increased.

【0030】図5には、本発明の第3実施例を示す。図
に示すように、気体を電離させる陽極ワイヤ23を収納
した円環状のイオン化室13の下端面に抽出グリッド3
3が配設され、抽出グリッド33を介してイオン化室1
3と連通する高電圧室60が配設されている。高電圧室
60には碗状の凹状曲面を有する陰極42が収容されて
いる。高電圧室60に対向したイオン化室13の上部に
は電子に対して透過性のある電子ビーム取り出し窓72
が形成されている。
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. As shown in the figure, the extraction grid 3 is provided on the lower end surface of the annular ionization chamber 13 containing the anode wire 23 for ionizing gas.
3 is provided, and the ionization chamber 1 is connected via the extraction grid 33.
A high voltage chamber 60 that communicates with the vehicle 3 is provided. The high-voltage chamber 60 accommodates the cathode 42 having a bowl-shaped concave curved surface. At the upper part of the ionization chamber 13 facing the high voltage chamber 60, an electron beam extraction window 72 having electron transparency is provided.
Are formed.

【0031】次に、上述のように構成された本実施例の
作用を述べる。イオン化室13内に生成されたプラズマ
に由来するイオンは、陰極42によって引き出され、抽
出グリッド33を通って高電圧室60に侵入し陰極42
に向かって加速され、高エネルギに加速されたイオンは
陰極42に衝突する。このイオンの衝突によって陰極4
2の表面から放出された二次電子は、碗状の陰極42が
構成する電気力線に沿って円環状のイオン化室13の真
ん中を通過し、電子ビーム取り出し窓72に向かって加
速され電子ビームとして出力される。
Next, the operation of this embodiment configured as described above will be described. The ions derived from the plasma generated in the ionization chamber 13 are extracted by the cathode 42, pass through the extraction grid 33 and enter the high voltage chamber 60, and enter the cathode 42.
The ions that are accelerated toward and collide with the high energy collide with the cathode 42. This collision of ions causes the cathode 4
The secondary electrons emitted from the surface of No. 2 pass through the center of the annular ionization chamber 13 along the line of electric force formed by the bowl-shaped cathode 42, and are accelerated toward the electron beam extraction window 72 to accelerate the electron beam. Is output as.

【0032】本実施例によれば、第2実施例と同様の効
果を奏するのはもちろん、陰極42が凹状曲面を有する
碗状に形成されているため、電子ビームプロファイルが
円形となり、さらに電子ビームの強度を向上させること
ができる。
According to this embodiment, the same effect as the second embodiment can be obtained, and since the cathode 42 is formed in a bowl shape having a concave curved surface, the electron beam profile becomes circular and the electron beam profile is further increased. The strength of can be improved.

【0033】図6は、前記図3の場合と同様に、上記第
3実施例におけるイオン化室13と電子ビーム取り出し
窓72との間に磁界レンズ81を配設したものである。
作用は前記図3の場合と同様である。また、図4、図
5、図6の何れの場合においても、電子ビーム取り出し
窓の代りにX線発生可能な金属箔ターゲットを取り付け
ることで各実施例の電子銃はX線装置にも適用可能であ
る。
In FIG. 6, as in the case of FIG. 3, a magnetic field lens 81 is arranged between the ionization chamber 13 and the electron beam extraction window 72 in the third embodiment.
The operation is the same as in the case of FIG. In any of FIGS. 4, 5 and 6, the electron gun of each embodiment can be applied to the X-ray apparatus by attaching an X-ray generating metal foil target instead of the electron beam extraction window. Is.

【0034】図7及び図8には、本発明の第4実施例を
示す。図7に示すように、導入された気体を電離させる
陽極ワイヤ24を収納したイオン化室14の下面に抽出
グリッド34が配設され、抽出グリッド34を介してイ
オン化室14と連通する高電圧室60が配設されてい
る。高電圧室60にはイオン衝突面が平面の陰極43が
収容されており、陰極43の水平面上には陰極43と同
電位に保持されるトーラス状の収束手段44が取り付け
られている。陰極43と収束手段44は高電圧導入端子
7に接続され、高電圧室60の外部に引き出されてい
る。高電圧室60に対向したイオン化室14の上部には
電子に対して透過性のある電子ビーム取り出し窓73が
形成されている。
7 and 8 show a fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, an extraction grid 34 is disposed on the lower surface of the ionization chamber 14 accommodating the anode wire 24 for ionizing the introduced gas, and a high voltage chamber 60 communicating with the ionization chamber 14 via the extraction grid 34. Is provided. A cathode 43 having a flat ion collision surface is housed in the high-voltage chamber 60, and a torus-shaped converging means 44 that is held at the same potential as the cathode 43 is attached on the horizontal surface of the cathode 43. The cathode 43 and the converging means 44 are connected to the high voltage introduction terminal 7 and are drawn out of the high voltage chamber 60. An electron beam extraction window 73 that is transparent to electrons is formed above the ionization chamber 14 facing the high voltage chamber 60.

【0035】次に、上述のように構成された本実施例の
作用を述べる。電子銃を作動させる場合は、陽極ワイヤ
24に3kV程度のパルス電圧もしくは直流電圧を印加
する。電圧が印加されると、イオン化室14内で放電が
起こり、イオン化室14内にプラズマが生成される。一
方、高電圧室60内に収納された陰極43とトーラス状
の収束手段44は抽出グリッド34を通してこのプラズ
マからイオンを引き出す。このイオンは抽出グリッド3
4を通って、高電圧室60に侵入し、陰極43に向かっ
て加速され、高エネルギに加速されたイオンは陰極43
に衝突する。このイオンの衝突によって陰極43の表面
から放出された二次電子は、図8に示すようなトーラス
状の収束手段44によって歪められた陰極43付近の電
位分布に沿って収束軌道をとり、イオン化室14を通過
し、電子ビーム取り出し窓73に向かって加速され、電
子ビーム取り出し窓73から電子ビームとして出力され
る。
Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described. When operating the electron gun, a pulse voltage or a DC voltage of about 3 kV is applied to the anode wire 24. When a voltage is applied, a discharge occurs in the ionization chamber 14 and plasma is generated in the ionization chamber 14. On the other hand, the cathode 43 and the toroidal converging means 44 housed in the high voltage chamber 60 extract ions from this plasma through the extraction grid 34. This ion is the extraction grid 3
4 enters the high voltage chamber 60 and is accelerated toward the cathode 43, and the ions accelerated to high energy are
Clash with. The secondary electrons emitted from the surface of the cathode 43 due to the collision of the ions take a converging orbit along the potential distribution near the cathode 43 distorted by the torus-shaped converging means 44 as shown in FIG. After passing through 14, the electron beam is accelerated toward the electron beam extraction window 73 and is output as an electron beam from the electron beam extraction window 73.

【0036】本実施例によれば陰極から放出された二次
電子は、陰極43面上のトーラス状の収束手段44によ
る電位分布の歪みによって抽出グリッド34、イオン化
室14および電子ビーム取り出し窓73に向かって収束
軌道をもつ。この収束軌道によって電子ビーム取り出し
窓73付近の電子ビームの断面積は陰極43面付近の電
子ビームの断面積と比較して非常に小さくなり、同時に
電子ビームの発散もなくなる。したがって機械的削減な
しの断面積の小さい高強度な電子ビームを得ることがで
きる。また要求される電子ビームの断面積に対して機械
的削減を行う必要がないために装置全体の効率は上昇す
る。そして収束手段44におけるトーラスの断面の径を
変えることで強度を保持しながら電子ビームの断面積を
必要な応じて変えることができる。トーラス状収束手段
44による電子ビーム収束に対してこれ以上の収束率が
要求される場合には、図9に示すように高電圧室60と
電子ビーム取り出し窓73の間に磁界レンズ82を配設
する。磁界レンズ82は、図示しない外部磁界発生装置
から磁界を導入し、電子ビーム径を収束させる。このた
めに磁界レンズ82を用いれば電子ビーム強度を保持し
つつ更に収束率を増加させることができる。さらに本実
施例においても図7、図9に示す電子ビーム取り出し窓
73の代りにX線発生可能な金属箔ターゲットを取り付
けることでX線発生装置にも適用可能である。
According to this embodiment, the secondary electrons emitted from the cathode enter the extraction grid 34, the ionization chamber 14 and the electron beam extraction window 73 due to the distortion of the potential distribution due to the torus-shaped converging means 44 on the surface of the cathode 43. Has a convergent orbit. Due to this convergent trajectory, the cross-sectional area of the electron beam near the electron beam extraction window 73 becomes much smaller than the cross-sectional area of the electron beam near the surface of the cathode 43, and at the same time, the divergence of the electron beam disappears. Therefore, a high-intensity electron beam with a small cross-sectional area can be obtained without mechanical reduction. Moreover, since it is not necessary to mechanically reduce the required electron beam cross-sectional area, the efficiency of the entire apparatus is increased. Then, by changing the diameter of the cross section of the torus in the converging means 44, the cross-sectional area of the electron beam can be changed as necessary while maintaining the strength. When a higher focusing rate is required for the electron beam focusing by the torus focusing means 44, a magnetic field lens 82 is provided between the high voltage chamber 60 and the electron beam extraction window 73 as shown in FIG. To do. The magnetic field lens 82 introduces a magnetic field from an external magnetic field generator (not shown) to converge the electron beam diameter. Therefore, if the magnetic field lens 82 is used, the convergence rate can be further increased while maintaining the electron beam intensity. Further, in the present embodiment as well, it is applicable to an X-ray generator by attaching a metal foil target capable of generating X-rays instead of the electron beam extraction window 73 shown in FIGS.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第1に、プラズマを生成させるイオン化室は外形を環状
に形成してその内周壁にプラズマからイオンを引き出す
抽出グリッドを設け、陰極はイオン衝突面を円錐面状に
形成してイオン化室から引き出されたイオンの衝突によ
りそのイオンの引き出し方向と略直交方向に二次電子を
放出させ、陰極と抽出グリッドとの間には陰極と同電位
に保持される格子状陰極を配設したため、二次電子はプ
ラズマの存在するイオン化室を通過せずに、イオン化室
中央部の空洞を通り抜けて電子ビーム取り出し窓から電
子ビームとして出力されるので、電子ビームの強度を向
上させることができる。
As described above, according to the present invention,
First, the ionization chamber for generating plasma has an annular outer shape, and an extraction grid for extracting ions from the plasma is provided on the inner peripheral wall of the ionization chamber. The cathode has a conical surface for ion collision and is extracted from the ionization chamber. Secondary electrons are emitted between the cathode and the extraction grid by causing secondary electrons to be emitted in a direction substantially orthogonal to the extraction direction of the ions by the collision of the ions, and the secondary cathode is held at the same potential as the cathode. Does not pass through the ionization chamber where plasma exists, but passes through the cavity in the center of the ionization chamber and is output as an electron beam from the electron beam extraction window, so that the intensity of the electron beam can be improved.

【0038】第2に、プラズマを生成させるイオン化室
は2つに分離してプラズマからイオンを同方向に引き出
す抽出グリッドを設け、陰極はイオン衝突面を円筒内周
面状の曲面に形成してイオン化室から引き出されたイオ
ンの衝突により前記2つに分離されたイオン化室の間を
通過する方向に二次電子を放出させるようにしたため、
二次電子がプラズマの存在するイオン化室を通過するこ
となく電子ビームを出力させることができて電子ビーム
の強度を向上させることができる。
Secondly, the ionization chamber for generating plasma is provided with an extraction grid which is separated into two and draws out ions from the plasma in the same direction, and the cathode has an ion collision surface formed on a curved surface of an inner peripheral surface of a cylinder. Since the secondary electrons are emitted in a direction of passing between the two ionization chambers separated by the collision of the ions extracted from the ionization chamber,
The secondary electron can output the electron beam without passing through the ionization chamber where the plasma exists, and the intensity of the electron beam can be improved.

【0039】第3に、プラズマを生成させるイオン化室
は環状に形成して端面にはプラズマから環状中心線と平
行方向にイオンを引き出す抽出グリッドを設け、陰極は
イオン衝突面を碗状の凹状曲面に形成してイオンの衝突
により環状イオン化室の中央空間部を通過するように二
次電子を放出するようにしたため、陰極から放電された
二次電子はプラズマの存在するイオン化室を通過せず、
またそのビームプロファイルは円形となるので、出力さ
れる電子ビームの強度を一層向上させることができる。
Thirdly, the ionization chamber for generating plasma is formed in an annular shape, the end face is provided with an extraction grid for extracting ions from the plasma in a direction parallel to the annular center line, and the cathode has a bowl-shaped concave curved surface on the ion collision surface. The secondary electrons discharged from the cathode do not pass through the ionization chamber in which plasma is present because the secondary electrons are formed so as to pass through the central space of the annular ionization chamber due to the collision of ions.
Moreover, since the beam profile is circular, the intensity of the output electron beam can be further improved.

【0040】第4に、陰極はイオン衝突面を平面に形成
してイオン化室から引き出されたイオンの衝突によりイ
オン化室を通過する方向に二次電子を放出させ、陰極上
には当該陰極と同電位に保持されてイオン衝突面上に電
位分布の歪みを生じさせ放出された二次電子を収束させ
るトーラス状の収束手段を設けたため、収束手段の収束
作用により電子ビーム取り出し窓付近の電子ビームの断
面積は陰極面付近の断面積と比較して非常に小さくな
り、同時に電子ビームの発散もなくなって機械的削減な
しの小断面積で高強度な電子ビームを得ることができ
る。
Fourthly, the cathode has a flat ion collision surface and emits secondary electrons in the direction of passing through the ionization chamber due to the collision of the ions extracted from the ionization chamber. Since a torus-shaped converging means for converging the emitted secondary electrons by generating a distortion of the potential distribution on the ion collision surface by being held at the electric potential is provided, the converging action of the converging means causes the electron beam near the electron beam extraction window. The cross-sectional area is much smaller than the cross-sectional area near the cathode surface, and at the same time, there is no divergence of the electron beam, and a high-intensity electron beam can be obtained with a small cross-sectional area without mechanical reduction.

【0041】第5に、電子ビーム取り出し窓の前段に磁
界レンズを設けたため、出力される電子ビーム軌道を制
御し、電子ビームをさらに収束することが可能となって
電子ビーム強度を一層向上させることができる。
Fifth, since a magnetic field lens is provided in front of the electron beam extraction window, the output electron beam trajectory can be controlled and the electron beam can be further converged to further improve the electron beam intensity. You can

【0042】第6に、電子ビーム取り出し窓に、二次電
子によりX線ビームを発生させる金属箔ターゲットを取
り付けたため、高強度のX線ビームを取り出すことがで
きる。
Sixth, since a metal foil target for generating an X-ray beam by secondary electrons is attached to the electron beam extraction window, a high intensity X-ray beam can be extracted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る電子銃の第1実施例を一部切欠い
て示す構成図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of an electron gun according to the present invention with a part cut away.

【図2】上記第1実施例の動作を説明するための図であ
る。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the first embodiment.

【図3】上記第1実施例に磁界レンズを付設した構成例
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example in which a magnetic lens is attached to the first embodiment.

【図4】本発明の第2実施例を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3実施例を一部切欠いて示す構成図
である。
FIG. 5 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention with a part cut away.

【図6】上記第3実施例に磁界レンズを付設した構成例
を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example in which a magnetic lens is attached to the third embodiment.

【図7】本発明の第4実施例を示す構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the present invention.

【図8】上記第4実施例の動作を説明するための図であ
る。
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the fourth embodiment.

【図9】上記第4実施例に磁界レンズを付設した構成例
を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration example in which a magnetic lens is attached to the fourth embodiment.

【図10】従来の電子銃の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a conventional electron gun.

【図11】上記従来例の動作を説明するための図であ
る。
FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,11,12,13,14 イオン化室 20,21,22,23,24 陽極ワイヤ 30,31,32,33,34 抽出グリッド 40,41,42,43 陰極 44 収束手段 50 格子状陰極 60 高電圧室 70,71,72,73 電子ビーム取り出し窓 80,81,82 磁界レンズ 10, 11, 12, 13, 14 Ionization chamber 20, 21, 22, 23, 24 Anode wire 30, 31, 32, 33, 34 Extraction grid 40, 41, 42, 43 Cathode 44 Focusing means 50 Lattice cathode 60 High Voltage chamber 70, 71, 72, 73 Electron beam extraction window 80, 81, 82 Magnetic field lens

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外形が環状に形成され導入された気体を
陽極で電離させてプラズマを生成させるとともに内周壁
には前記プラズマからイオンを引き出す抽出グリッドが
設けられたイオン化室と、イオン衝突面が円錐面状に形
成され前記イオン化室から引き出されたイオンの衝突に
より当該イオンの引き出し方向と略直交方向に二次電子
を放出する陰極と、該陰極と前記抽出グリッドとの間に
配設され前記陰極と同電位に保持される格子状陰極と、
前記陰極から放出された二次電子を電子ビームとして外
部に出力する電子ビーム取り出し窓とを有することを特
徴とする電子銃。
1. An ionization chamber provided with an extraction grid for extracting ions from the plasma is formed on the inner peripheral wall of the inner peripheral wall of which an outer shape is formed into a ring to ionize the introduced gas to generate plasma, and an ion collision surface is formed. A cathode that is formed in a conical surface and that emits secondary electrons in a direction substantially orthogonal to the extraction direction of the ions due to collision of the ions extracted from the ionization chamber, and is disposed between the cathode and the extraction grid. A grid cathode held at the same potential as the cathode,
An electron gun having an electron beam extraction window for outputting secondary electrons emitted from the cathode as an electron beam to the outside.
【請求項2】 2つに分離して形成されそれぞれ導入さ
れた気体を陽極で電離させてプラズマを生成させるとと
もに該プラズマからイオンを同方向に引き出す抽出グリ
ッドが設けられた分離型のイオン化室と、イオン衝突面
が円筒内周面状の曲面に形成され前記イオン化室から引
き出されたイオンの衝突により前記2つに分離されたイ
オン化室の間を通過するように二次電子を放出する陰極
と、該陰極から放出された二次電子を電子ビームとして
外部に出力する電子ビーム取り出し窓とを有することを
特徴とする電子銃。
2. A separation type ionization chamber provided with an extraction grid for ionizing the gas, which is separately formed into two and introduced respectively, with an anode to generate plasma and extracting ions from the plasma in the same direction. A cathode for emitting secondary electrons so that an ion collision surface is formed on a curved surface of an inner peripheral surface of a cylinder and is passed between the two ionization chambers separated by the collision of ions extracted from the ionization chamber; And an electron beam extraction window for outputting secondary electrons emitted from the cathode as an electron beam to the outside.
【請求項3】 外形が環状に形成され導入された気体を
陽極で電離させてプラズマを生成させるとともに端面に
は前記プラズマから前記環状の中心線と平行方向にイオ
ンを引き出す抽出グリッドが設けられたイオン化室と、
イオン衝突面が碗状の凹状曲面に形成され前記イオン化
室から引き出されたイオンの衝突により前記環状イオン
化室の中央空間部を通過するように二次電子を放出する
陰極と、該陰極から放出された二次電子を電子ビームと
して外部に出力する電子ビーム取り出し窓とを有するこ
とを特徴とする電子銃。
3. An outer shape is formed in an annular shape to ionize the introduced gas with an anode to generate plasma, and an end face is provided with an extraction grid for extracting ions from the plasma in a direction parallel to the annular center line. An ionization chamber,
A cathode that emits secondary electrons so that the ion collision surface is formed into a bowl-shaped concave curved surface and passes through the central space portion of the annular ionization chamber due to the collision of ions extracted from the ionization chamber, and is emitted from the cathode. An electron gun having an electron beam extraction window for outputting secondary electrons as an electron beam to the outside.
【請求項4】 導入された気体を陽極で電離させてプラ
ズマを生成させるとともに該プラズマからイオンを引き
出す抽出グリッドが設けられたイオン化室と、イオン衝
突面が平面に形成され前記イオン化室から引き出された
イオンの衝突により前記イオン化室を通過する方向に二
次電子を放出する陰極と、該陰極における前記イオン衝
突面を取り囲むように配置され当該陰極と同電位に保持
されて前記イオン衝突面上に電位分布の歪みを生じさせ
放出された前記二次電子を収束させるトーラス状の収束
手段と、該収束手段で収束された二次電子を電子ビーム
として外部に出力する電子ビーム取り出し窓とを有する
ことを特徴とする電子銃。
4. An ionization chamber provided with an extraction grid for ionizing the introduced gas at the anode to generate plasma and extracting ions from the plasma, and an ion collision surface formed on a flat surface to be extracted from the ionization chamber. A cathode that emits secondary electrons in the direction of passing through the ionization chamber due to collision of ions, and is arranged so as to surround the ion collision surface of the cathode, and is held at the same potential as the cathode, and on the ion collision surface. A torus converging means for converging the emitted secondary electrons by causing a distortion of the potential distribution, and an electron beam extraction window for outputting the secondary electrons converged by the converging means to the outside as an electron beam An electron gun characterized by.
【請求項5】 前記電子ビーム取り出し窓の前段に前記
電子ビームを収束させる磁界レンズを配設してなること
を特徴とする請求項1,2,3又は4記載の電子銃。
5. The electron gun according to claim 1, wherein a magnetic lens for converging the electron beam is arranged in front of the electron beam extraction window.
【請求項6】 前記電子ビーム取り出し窓に前記二次電
子によりX線ビームを発生させる金属箔ターゲットを取
り付けてなることを特徴とする請求項1,2,3,4又
は5記載の電子銃。
6. The electron gun according to claim 1, wherein a metal foil target for generating an X-ray beam by the secondary electrons is attached to the electron beam extraction window.
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