JPH10112274A - 電子銃 - Google Patents
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- JPH10112274A JPH10112274A JP8265812A JP26581296A JPH10112274A JP H10112274 A JPH10112274 A JP H10112274A JP 8265812 A JP8265812 A JP 8265812A JP 26581296 A JP26581296 A JP 26581296A JP H10112274 A JPH10112274 A JP H10112274A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements or of ion traps common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J3/02—Electron guns
- H01J3/029—Schematic arrangements for beam forming
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2223/00—Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J2225/00
- H01J2223/02—Electrodes; Magnetic control means; Screens
- H01J2223/06—Electron or ion guns
- H01J2223/065—Electron or ion guns producing a solid cylindrical beam
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低輝度，高エミッタンスのビームが得られ、
電子ビーム縮小転写装置に適した電子銃の提供。 【解決手段】 カソード１，ウェーネルト電極２，アノ
ード４およびカソード１とアノード４との間に配設され
る制御アノード電極５を備える。これらは、それぞれ同
心の球面形状の一部とされる。アノード４は接地電位
に、カソード１とウェーネルト電極２には−１００（ｋ
Ｖ）の印加される。制御アノード電極５の印加電圧を−
９９〜−９０（ｋＶ）の範囲で調整すれば、輝度を１×
１０3〜１×１０4（Ａ／ｃｍ2・ｓｒ）のオーダーに制
御できる。
電子ビーム縮小転写装置に適した電子銃の提供。 【解決手段】 カソード１，ウェーネルト電極２，アノ
ード４およびカソード１とアノード４との間に配設され
る制御アノード電極５を備える。これらは、それぞれ同
心の球面形状の一部とされる。アノード４は接地電位
に、カソード１とウェーネルト電極２には−１００（ｋ
Ｖ）の印加される。制御アノード電極５の印加電圧を−
９９〜−９０（ｋＶ）の範囲で調整すれば、輝度を１×
１０3〜１×１０4（Ａ／ｃｍ2・ｓｒ）のオーダーに制
御できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビーム縮小転
写装置に用いられる電子銃に関する。
写装置に用いられる電子銃に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、進行波管やクライストロン等のマ
イクロ波電子管ではピアス型電子銃が用いられている
が、このピアス型電子銃を電子ビーム縮小転写装置の電
子銃に用いる試みが提案されている（特開平５−１９０
４３０号公報）。
イクロ波電子管ではピアス型電子銃が用いられている
が、このピアス型電子銃を電子ビーム縮小転写装置の電
子銃に用いる試みが提案されている（特開平５−１９０
４３０号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようにピアス型電子銃はマイクロ波電子管用に作られ
たものであるため、電子ビームを細く絞ったときのビー
ム径や電流密度，パービアンス等で性能が表されてお
り、輝度やエミッタンスという概念はなく、これらは考
慮されることがなかった。
たようにピアス型電子銃はマイクロ波電子管用に作られ
たものであるため、電子ビームを細く絞ったときのビー
ム径や電流密度，パービアンス等で性能が表されてお
り、輝度やエミッタンスという概念はなく、これらは考
慮されることがなかった。
【０００４】本発明の目的は、低輝度，高エミッタンス
のビームが得られ、電子ビーム縮小転写装置に適した電
子銃を提供することにある。
のビームが得られ、電子ビーム縮小転写装置に適した電
子銃を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】発明の実施の形態を示す
図１および２に対応付けて説明する。 （１）請求項１の発明は、カソード１，ウェーネルト電
極２およびアノード４を備える電子銃に適用され、カソ
ード１とアノード４との間に制御アノード電極５を設け
たことにより上述の目的を達成する。この場合、制御ア
ノード電極５がカソード１の電子ビーム放出面１ａにお
ける電界を変化させる。 （２）請求項２の発明は、請求項１に記載の電子銃にお
いて、カソード１の電子ビーム放出面１ａ，制御アノー
ド電極５およびアノード４の形状を同一の点６を中心と
する球面の一部とした。したがって、ビーム通路３ａの
等電位面が点６を中心とする同心球面となる。 （３）請求項３の発明は、請求項１または２に記載の電
子銃において、カソード１から放出される電子ビームの
カソード近傍のビーム端３とウェーネルト電極２との角
度を７０〜８５゜とした。 （４）請求項４の発明は、請求項２〜３のいずれかに記
載の電子銃において、制御アノード電極５の曲率半径
を、カソード１の曲率半径とアノード４の曲率半径との
和のほぼ１／２とした。 （５）請求項５の発明は、請求項２〜４のいずれかに記
載の電子銃において、球面形状を有するカソード１の電
子ビーム放出面１ａを平面で近似した。 （６）請求項６の発明は、請求項２〜５のいずれかに記
載の電子銃において、球面の中心６からカソード１の外
縁１ｂを見込む半角を５゜以下とし、かつ、中心６から
アノード４および制御アノード電極５の球面形状部分を
見込む半角のうち大きい方の角度を８０゜以上とした。 （７）請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれかに記
載の電子銃において、アノード４を接地し、ウェーネル
ト電極２の電位とカソード１の電位とをほぼ等しくする
とともに、制御アノード電極５の電圧を変化させること
によって電子ビームの輝度を制御するようにした。 （８）請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれかに記
載の電子銃において、カソード１の曲率半径とアノード
４の曲率半径との比を１０以上とした。 （９）請求項９な発明は、請求項１〜８のいずれかに記
載の電子銃において、カソード１から放出される電子ビ
ームのビーム通路３ａを電子銃外囲器７等の接地電位か
らシールドする電極９，１０を設けた。 （１０）請求項１０に記載の発明は、カソード１０１
と、ウェーネルト電極１０２と、アノード１０７とを備
える電子銃に適用される。そして、ウェーネルト電極１
０２とアノード１０７との間に少なくとも２個の制御電
極１０３〜１０６を備え、制御電極１０３〜１０６によ
ってカソード１０１とアノード１０７との間の電界を制
御するものである。 （１１）請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載
の電子銃において、アノード１０７のカソード１０１に
対向する表面のうちの少なくとも光軸Ｘに近接した部分
１０７Ａを光軸Ｘ上に球心Ｏを有する球面形状に形成
し、制御電極１０３〜１０６の表面の少なくとも光軸Ｘ
に近接した部分１０３Ａ〜１０６Ａを球心Ｏを中心とす
る球面に即した形状に形成するものである。 （１２）請求項１２に記載の発明は、請求項１０または
１１に記載の電子銃において、アノード１０７および各
制御電極１０３〜１０６のうちの少なくとも２つを電気
抵抗器Ｒ１〜Ｒ４で接続することにより、アノード１０
７および制御電極１０３〜１０６に電圧を印加する電源
を共通化するものである。 （１３）請求項１３に記載の発明は、請求項１０〜１２
のいずれか１項に記載の電子銃において、隣接する球面
形状の制御電極１０３Ａ〜１０６Ａ間、および隣接する
球面形状の制御電極１０６Ａとアノード１０７の表面と
の間の距離を隣接する制御電極１０３Ａ〜１０６Ａの表
面あるいはアノード１０７の表面が球面から乖離する部
位と光軸Ｘとの間の長さよりも小さくするものである。 （１４）請求項１４に記載の発明は、請求項１０〜１３
のいずれか１項に記載の電子銃において、カソード１０
１に近接した領域で、空間電荷効果を打ち消すような形
状の等ポテンシャル面を形成するものである。
図１および２に対応付けて説明する。 （１）請求項１の発明は、カソード１，ウェーネルト電
極２およびアノード４を備える電子銃に適用され、カソ
ード１とアノード４との間に制御アノード電極５を設け
たことにより上述の目的を達成する。この場合、制御ア
ノード電極５がカソード１の電子ビーム放出面１ａにお
ける電界を変化させる。 （２）請求項２の発明は、請求項１に記載の電子銃にお
いて、カソード１の電子ビーム放出面１ａ，制御アノー
ド電極５およびアノード４の形状を同一の点６を中心と
する球面の一部とした。したがって、ビーム通路３ａの
等電位面が点６を中心とする同心球面となる。 （３）請求項３の発明は、請求項１または２に記載の電
子銃において、カソード１から放出される電子ビームの
カソード近傍のビーム端３とウェーネルト電極２との角
度を７０〜８５゜とした。 （４）請求項４の発明は、請求項２〜３のいずれかに記
載の電子銃において、制御アノード電極５の曲率半径
を、カソード１の曲率半径とアノード４の曲率半径との
和のほぼ１／２とした。 （５）請求項５の発明は、請求項２〜４のいずれかに記
載の電子銃において、球面形状を有するカソード１の電
子ビーム放出面１ａを平面で近似した。 （６）請求項６の発明は、請求項２〜５のいずれかに記
載の電子銃において、球面の中心６からカソード１の外
縁１ｂを見込む半角を５゜以下とし、かつ、中心６から
アノード４および制御アノード電極５の球面形状部分を
見込む半角のうち大きい方の角度を８０゜以上とした。 （７）請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれかに記
載の電子銃において、アノード４を接地し、ウェーネル
ト電極２の電位とカソード１の電位とをほぼ等しくする
とともに、制御アノード電極５の電圧を変化させること
によって電子ビームの輝度を制御するようにした。 （８）請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれかに記
載の電子銃において、カソード１の曲率半径とアノード
４の曲率半径との比を１０以上とした。 （９）請求項９な発明は、請求項１〜８のいずれかに記
載の電子銃において、カソード１から放出される電子ビ
ームのビーム通路３ａを電子銃外囲器７等の接地電位か
らシールドする電極９，１０を設けた。 （１０）請求項１０に記載の発明は、カソード１０１
と、ウェーネルト電極１０２と、アノード１０７とを備
える電子銃に適用される。そして、ウェーネルト電極１
０２とアノード１０７との間に少なくとも２個の制御電
極１０３〜１０６を備え、制御電極１０３〜１０６によ
ってカソード１０１とアノード１０７との間の電界を制
御するものである。 （１１）請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載
の電子銃において、アノード１０７のカソード１０１に
対向する表面のうちの少なくとも光軸Ｘに近接した部分
１０７Ａを光軸Ｘ上に球心Ｏを有する球面形状に形成
し、制御電極１０３〜１０６の表面の少なくとも光軸Ｘ
に近接した部分１０３Ａ〜１０６Ａを球心Ｏを中心とす
る球面に即した形状に形成するものである。 （１２）請求項１２に記載の発明は、請求項１０または
１１に記載の電子銃において、アノード１０７および各
制御電極１０３〜１０６のうちの少なくとも２つを電気
抵抗器Ｒ１〜Ｒ４で接続することにより、アノード１０
７および制御電極１０３〜１０６に電圧を印加する電源
を共通化するものである。 （１３）請求項１３に記載の発明は、請求項１０〜１２
のいずれか１項に記載の電子銃において、隣接する球面
形状の制御電極１０３Ａ〜１０６Ａ間、および隣接する
球面形状の制御電極１０６Ａとアノード１０７の表面と
の間の距離を隣接する制御電極１０３Ａ〜１０６Ａの表
面あるいはアノード１０７の表面が球面から乖離する部
位と光軸Ｘとの間の長さよりも小さくするものである。 （１４）請求項１４に記載の発明は、請求項１０〜１３
のいずれか１項に記載の電子銃において、カソード１０
１に近接した領域で、空間電荷効果を打ち消すような形
状の等ポテンシャル面を形成するものである。
【０００６】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。
【０００７】
−第１の実施の形態− 以下、図１〜図６を参照して本発明の第１の実施の形態
を説明する。電子ビーム縮小転写では、例えば一辺２５
０μｍの矩形領域程度の比較的広い視野に含まれるパタ
ーンが一度に転写される。この場合、電子ビームはマス
クのパターンに応じて成形され、最小錯乱円であるクロ
スオーバを形成した後にウエハ等のターゲット上に結像
される。このクロスオーバ近傍では、個々の電子が互い
に反発しあって軌道が変化するいわゆる「空間電荷効
果」のため、ターゲット上の像にボケが生じる。このボ
ケを小さくするためには、ターゲットからクロスオーバ
を見込む半角αを大きくするとともに、ビーム電流を小
さくする必要がある。
を説明する。電子ビーム縮小転写では、例えば一辺２５
０μｍの矩形領域程度の比較的広い視野に含まれるパタ
ーンが一度に転写される。この場合、電子ビームはマス
クのパターンに応じて成形され、最小錯乱円であるクロ
スオーバを形成した後にウエハ等のターゲット上に結像
される。このクロスオーバ近傍では、個々の電子が互い
に反発しあって軌道が変化するいわゆる「空間電荷効
果」のため、ターゲット上の像にボケが生じる。このボ
ケを小さくするためには、ターゲットからクロスオーバ
を見込む半角αを大きくするとともに、ビーム電流を小
さくする必要がある。
【０００８】そして、このようなビームを得るために電
子銃に要求される性能は、輝度が低くかつ半角αと視野
寸法の積であるエミッタンスが大きいことである。具体
的には、輝度が１×１０3（Ａ／ｃｍ2・ｓｒ）のオーダ
ー、エミッタンスが２０００（μｍ・ｍｒａｄ）程度で
あることが要求される。これらを電子銃の構成要素との
対応で考えると、次のようにまとめられる。すなわち、
（ａ）輝度を小さくするためにはカソード表面での電界
が小さいこと、（ｂ）高エミッタンスのビームを得るに
は、カソード全面からほぼ等しい電流密度のビームが出
ることと、電子銃を構成する各電極が形成する等電位面
がほぼ同心球形状であること、が必要である。
子銃に要求される性能は、輝度が低くかつ半角αと視野
寸法の積であるエミッタンスが大きいことである。具体
的には、輝度が１×１０3（Ａ／ｃｍ2・ｓｒ）のオーダ
ー、エミッタンスが２０００（μｍ・ｍｒａｄ）程度で
あることが要求される。これらを電子銃の構成要素との
対応で考えると、次のようにまとめられる。すなわち、
（ａ）輝度を小さくするためにはカソード表面での電界
が小さいこと、（ｂ）高エミッタンスのビームを得るに
は、カソード全面からほぼ等しい電流密度のビームが出
ることと、電子銃を構成する各電極が形成する等電位面
がほぼ同心球形状であること、が必要である。
【０００９】上述したような設計指針に基づいて最適な
電子銃の構造を計算機シュミレーションにより算出し
た。その一例を以下に述べる。図１は本発明による電子
銃の断面図であり、１は荷電粒子ビームを放出するカソ
ード、２はウェーネルト電極で、ともに−１００（ｋ
Ｖ）の電圧が印加される。ウェーネルト電極２のカソー
ド１に近い内側部分２ａは円錐形状であり、その外側部
分２ｂは点６を中心とする球面形状となっている。な
お、この点６の位置に荷電粒子ビームのクロスオーバが
形成される。外側部分２ｂの外縁部には円筒形の電極１
０が設けられ、ウェーネルト電極２と同電位である−１
００（ｋＶ）に保たれている。４は接地電位に保たれて
いるアノードであり、カソード１に対向する部分４ａは
光軸ＡＸ上の点６を中心とする球面形状となっている。
電子銃の構造を計算機シュミレーションにより算出し
た。その一例を以下に述べる。図１は本発明による電子
銃の断面図であり、１は荷電粒子ビームを放出するカソ
ード、２はウェーネルト電極で、ともに−１００（ｋ
Ｖ）の電圧が印加される。ウェーネルト電極２のカソー
ド１に近い内側部分２ａは円錐形状であり、その外側部
分２ｂは点６を中心とする球面形状となっている。な
お、この点６の位置に荷電粒子ビームのクロスオーバが
形成される。外側部分２ｂの外縁部には円筒形の電極１
０が設けられ、ウェーネルト電極２と同電位である−１
００（ｋＶ）に保たれている。４は接地電位に保たれて
いるアノードであり、カソード１に対向する部分４ａは
光軸ＡＸ上の点６を中心とする球面形状となっている。
【００１０】５はカソード１とアノード４との間に配設
され点６を中心とする球面形状の制御アノード電極であ
り、厚さが１（ｍｍ）で外側の曲率半径が５０（ｍｍ）
である。制御アノード電極５の外縁部には点６を頂点と
する円錐面の一部を形成する電極９が設けられている。
この電極９と光軸ＡＸとの間の角度φ2は８５゜であ
る。なお、制御アノード電極５のビーム通過穴部分の端
部５ａは放電を避けるために０．５（ｍｍ）のＲ面取が
施されている。電極９および１０は、接地された電子銃
外囲器７の接地電位が後述するビーム通路３ａに形成さ
れる同心球状の等ポテンシャル面を乱さないように設け
られている。なお、図１の上側（矢印８方向）に電子ビ
ーム縮小転写装置の光学系が配設される。
され点６を中心とする球面形状の制御アノード電極であ
り、厚さが１（ｍｍ）で外側の曲率半径が５０（ｍｍ）
である。制御アノード電極５の外縁部には点６を頂点と
する円錐面の一部を形成する電極９が設けられている。
この電極９と光軸ＡＸとの間の角度φ2は８５゜であ
る。なお、制御アノード電極５のビーム通過穴部分の端
部５ａは放電を避けるために０．５（ｍｍ）のＲ面取が
施されている。電極９および１０は、接地された電子銃
外囲器７の接地電位が後述するビーム通路３ａに形成さ
れる同心球状の等ポテンシャル面を乱さないように設け
られている。なお、図１の上側（矢印８方向）に電子ビ
ーム縮小転写装置の光学系が配設される。
【００１１】次いで各部の詳細を説明する。図２（ａ）
はカソード１部分の拡大図であり、円柱状のカソード１
の電子ビーム放出面１ａは光軸ＡＸ上の点６を中心とす
る球面の一部を形成しており、曲率半径ｒc＝１００
（ｍｍ）である。なお、電子ビーム放出面１ａを平面で
近似することも可能であり、製作コストを低減し、組立
精度の許容値を大きくすることができる。３はカソード
１の電子ビーム放出面１ａから放出される電子ビームの
ビーム端、すなわち電子の軌跡の内でビームの一番外側
の軌跡を示しているが、設計上は電子ビーム放出面１ａ
の縁部と点６とを結ぶ直線で近似してもよい。３ａはビ
ーム端３によって囲まれたビーム通路であり、電子ビー
ムはこのビーム通路３を図示上方に進行する。ところ
で、点６からカソード縁部１ｂを見込んだ半角δとエミ
ッタンスとの関係は図２（ｂ）のようになり、δ＝５゜
近辺を境に急激に変化する。よって、半角δは５゜以下
に設定するのが好ましい。
はカソード１部分の拡大図であり、円柱状のカソード１
の電子ビーム放出面１ａは光軸ＡＸ上の点６を中心とす
る球面の一部を形成しており、曲率半径ｒc＝１００
（ｍｍ）である。なお、電子ビーム放出面１ａを平面で
近似することも可能であり、製作コストを低減し、組立
精度の許容値を大きくすることができる。３はカソード
１の電子ビーム放出面１ａから放出される電子ビームの
ビーム端、すなわち電子の軌跡の内でビームの一番外側
の軌跡を示しているが、設計上は電子ビーム放出面１ａ
の縁部と点６とを結ぶ直線で近似してもよい。３ａはビ
ーム端３によって囲まれたビーム通路であり、電子ビー
ムはこのビーム通路３を図示上方に進行する。ところ
で、点６からカソード縁部１ｂを見込んだ半角δとエミ
ッタンスとの関係は図２（ｂ）のようになり、δ＝５゜
近辺を境に急激に変化する。よって、半角δは５゜以下
に設定するのが好ましい。
【００１２】従来のピアス型電子銃では、ウェーネルト
電極は図１に示す内側部分２ａの様な円錐形であって、
ウェーネルト電極面とビーム端との間の角度（図１のθ
に対応）は６７．５゜が良いと言われているが、本実施
の形態では内側部分２ａとビーム端３との間の角度θ
（図１）を７０〜８５゜に設定する。この内側部分２ａ
は円錐形状の等電位面を形成してカソード１から放出さ
れた荷電粒子ビームを集束する働きをするが、電子ビー
ム縮小転写装置の場合には電子管等に比べて電流密度が
はるかに小さく、かつ、ビームエネルギーが高いため、
空間電荷効果が電子管に比べて小さくなる。そのため、
空間電荷効果を抑える力を小さくする必要があり、上述
したように角度θを従来より大きく設定する方が良い。
電極は図１に示す内側部分２ａの様な円錐形であって、
ウェーネルト電極面とビーム端との間の角度（図１のθ
に対応）は６７．５゜が良いと言われているが、本実施
の形態では内側部分２ａとビーム端３との間の角度θ
（図１）を７０〜８５゜に設定する。この内側部分２ａ
は円錐形状の等電位面を形成してカソード１から放出さ
れた荷電粒子ビームを集束する働きをするが、電子ビー
ム縮小転写装置の場合には電子管等に比べて電流密度が
はるかに小さく、かつ、ビームエネルギーが高いため、
空間電荷効果が電子管に比べて小さくなる。そのため、
空間電荷効果を抑える力を小さくする必要があり、上述
したように角度θを従来より大きく設定する方が良い。
【００１３】図３は計算機シュミレーションによって算
出した角度θとエミッタンスとの関係を示す図であり、
θを６７．５゜〜９０゜までの６種の角度に設定し、そ
れぞれのθに対して制御アノード電圧を変化させたとき
のエミッタンスを示している。θが７０〜８５゜ではそ
れぞれの曲線のピークは１５００（μｍ・ｍｒａｄ）程
度であるが、この角度範囲の外側ではピークは急激に変
化して１０００（μｍ・ｍｒａｄ）以下になる。すなわ
ち、θ＝７０〜８５゜であれば、図のように制御アノー
ド電圧を１〜１０（ｋＶ）の範囲で調整することにより
エミッタンスを約１５００（μｍ・ｍｒａｄ）以上に設
定することができる。なお、ここでのシュミレーション
では制御アノード電圧の調整範囲が１〜１０（ｋＶ）で
あったが、これはカソード１を０（Ｖ）とした場合のシ
ュミレーション結果の値で、アノード４を０（Ｖ），カ
ソード１を−１００（ｋＶ）とした実際の場合の−９９
〜−９０（ｋＶ）に相当する。
出した角度θとエミッタンスとの関係を示す図であり、
θを６７．５゜〜９０゜までの６種の角度に設定し、そ
れぞれのθに対して制御アノード電圧を変化させたとき
のエミッタンスを示している。θが７０〜８５゜ではそ
れぞれの曲線のピークは１５００（μｍ・ｍｒａｄ）程
度であるが、この角度範囲の外側ではピークは急激に変
化して１０００（μｍ・ｍｒａｄ）以下になる。すなわ
ち、θ＝７０〜８５゜であれば、図のように制御アノー
ド電圧を１〜１０（ｋＶ）の範囲で調整することにより
エミッタンスを約１５００（μｍ・ｍｒａｄ）以上に設
定することができる。なお、ここでのシュミレーション
では制御アノード電圧の調整範囲が１〜１０（ｋＶ）で
あったが、これはカソード１を０（Ｖ）とした場合のシ
ュミレーション結果の値で、アノード４を０（Ｖ），カ
ソード１を−１００（ｋＶ）とした実際の場合の−９９
〜−９０（ｋＶ）に相当する。
【００１４】図４はアノード４と制御アノード電極５と
の関係を示す図である。アノード４のカソード１と対向
する球状部分４ａは外側の曲率半径ｒa＝９（ｍｍ），
厚さ１（ｍｍ）である。また、球状部分４ａの端面４ｂ
は０．５（ｍｍ）のＲ面取が施されている。本実施の形
態ではφ1＝φ2＝φ＝８５゜と設定したが、φとエミッ
タンスとの間には図５に示すような関係があり、エミッ
タンスはほぼφ＝８０゜を境に急激に変化する。そのた
め、φは８０゜以上に設定するのが好ましい。また、ア
ノード４の球状部分４ａの範囲を表す角度φ1と制御ア
ノード電極５の角度φ2は次のように設定する。図４
（ａ）のように円筒状部分の端部に球状部分４ａが形成
されている場合にはφ1≦φ2とし、一方、図４（ｂ）の
ように円筒状部分を介さずに直接球状部分４ａが形成さ
れている場合には、φ1＞φ2とする。このとき、φ1ま
たはφ2の大きい方を８０゜以上となるように設定す
る。
の関係を示す図である。アノード４のカソード１と対向
する球状部分４ａは外側の曲率半径ｒa＝９（ｍｍ），
厚さ１（ｍｍ）である。また、球状部分４ａの端面４ｂ
は０．５（ｍｍ）のＲ面取が施されている。本実施の形
態ではφ1＝φ2＝φ＝８５゜と設定したが、φとエミッ
タンスとの間には図５に示すような関係があり、エミッ
タンスはほぼφ＝８０゜を境に急激に変化する。そのた
め、φは８０゜以上に設定するのが好ましい。また、ア
ノード４の球状部分４ａの範囲を表す角度φ1と制御ア
ノード電極５の角度φ2は次のように設定する。図４
（ａ）のように円筒状部分の端部に球状部分４ａが形成
されている場合にはφ1≦φ2とし、一方、図４（ｂ）の
ように円筒状部分を介さずに直接球状部分４ａが形成さ
れている場合には、φ1＞φ2とする。このとき、φ1ま
たはφ2の大きい方を８０゜以上となるように設定す
る。
【００１５】図６はカソード１の曲率半径ｒcとアノー
ド４の曲率半径ｒaとの比ｒc／ｒaと輝度との関係を示
す図であり、ｒc／ｒa≧１０に設定すれば輝度を１×１
０3（Ａ／ｃｍ2・ｓｒ）オーダー以下とすることができ
る。
ド４の曲率半径ｒaとの比ｒc／ｒaと輝度との関係を示
す図であり、ｒc／ｒa≧１０に設定すれば輝度を１×１
０3（Ａ／ｃｍ2・ｓｒ）オーダー以下とすることができ
る。
【００１６】特に、カソード１およびウェーネルト電極
２に−１００（ｋＶ）の電圧を印加し、制御アノード電
極５の電圧を−９９〜−９０（ｋＶ）の範囲で変化させ
ることにより、輝度を１×１０3〜１×１０4（Ａ／ｃｍ
2・ｓｒ）の範囲で調整することができた。また、この
ときのエミッタンスは４０００〜３１００（μｍ・ｍｒ
ａｄ）となる。
２に−１００（ｋＶ）の電圧を印加し、制御アノード電
極５の電圧を−９９〜−９０（ｋＶ）の範囲で変化させ
ることにより、輝度を１×１０3〜１×１０4（Ａ／ｃｍ
2・ｓｒ）の範囲で調整することができた。また、この
ときのエミッタンスは４０００〜３１００（μｍ・ｍｒ
ａｄ）となる。
【００１７】上述した第１の実施の形態の電子銃では、 （ａ）カソード１の曲率半径ｒcとアノード４の曲率半
径ｒaの比ｒc／ｒaを１０以上と設定しているため、電
子ビーム放出面１ａにおける電界が小さくなり輝度を小
さくすることができる。 （ｂ）カソード１の電子ビーム放出面１ａ，ウェーネル
ト電極２の外側部分２ｂ，制御アノード電極５およびア
ノード４の形状を、点６を中心とする同心球状とし、さ
らに電極９および１０により電子銃外囲器７の接地電位
の影響を小さくしているため、ビーム通路３ａの等電位
面がクロスオーバ位置である点６を中心とする同心球面
を形成し、高エミッタンスを達成することができる。特
に、第１の実施の形態では、カソード１の電子ビーム放
出面の曲率半径ｒc＝１００（ｍｍ），アノード４の曲
率半径ｒa＝９（ｍｍ）に対して、制御アノード電極５
の曲率半径をほぼ中間の５０（ｍｍ）としているため、
カソード１と制御アノード電極５、および制御アノード
電極５とアノード４をそれぞれ絶縁している絶縁材料の
影響が光軸近くに及ぶのを防ぐという効果がある。
径ｒaの比ｒc／ｒaを１０以上と設定しているため、電
子ビーム放出面１ａにおける電界が小さくなり輝度を小
さくすることができる。 （ｂ）カソード１の電子ビーム放出面１ａ，ウェーネル
ト電極２の外側部分２ｂ，制御アノード電極５およびア
ノード４の形状を、点６を中心とする同心球状とし、さ
らに電極９および１０により電子銃外囲器７の接地電位
の影響を小さくしているため、ビーム通路３ａの等電位
面がクロスオーバ位置である点６を中心とする同心球面
を形成し、高エミッタンスを達成することができる。特
に、第１の実施の形態では、カソード１の電子ビーム放
出面の曲率半径ｒc＝１００（ｍｍ），アノード４の曲
率半径ｒa＝９（ｍｍ）に対して、制御アノード電極５
の曲率半径をほぼ中間の５０（ｍｍ）としているため、
カソード１と制御アノード電極５、および制御アノード
電極５とアノード４をそれぞれ絶縁している絶縁材料の
影響が光軸近くに及ぶのを防ぐという効果がある。
【００１８】−第２の実施の形態− 以下、図７および図８を用いて本発明による電子銃の第
２の実施の形態について説明する。
２の実施の形態について説明する。
【００１９】図７は第２の実施の形態の電子銃の光軸を
通る面における断面を示している。図７において、１０
１は１００ｍｍの曲率半径の凹面状に形成された電子放
出面を備えるカソード、１０２はウェーネルト電極、１
０３は第１制御電極、１０４は第２制御電極、１０５は
第３制御電極、１０６は第４制御電極、１０７はアノー
ドである。また、１０８はウェーネルト電極１０２、第
１〜第４制御電極１０３〜１０６およびアノード１０７
を支持する絶縁物である。Ｘは電子銃の光軸を示し、カ
ソード１０１、ウェーネルト電極１０２、第１〜第４制
御電極１０３〜１０６およびアノード１０７は、光軸Ｘ
を対称軸とする回転対称の形状に形成されており、光軸
Ｘの部分には電子ビームを通過させるための孔が形成さ
れている。
通る面における断面を示している。図７において、１０
１は１００ｍｍの曲率半径の凹面状に形成された電子放
出面を備えるカソード、１０２はウェーネルト電極、１
０３は第１制御電極、１０４は第２制御電極、１０５は
第３制御電極、１０６は第４制御電極、１０７はアノー
ドである。また、１０８はウェーネルト電極１０２、第
１〜第４制御電極１０３〜１０６およびアノード１０７
を支持する絶縁物である。Ｘは電子銃の光軸を示し、カ
ソード１０１、ウェーネルト電極１０２、第１〜第４制
御電極１０３〜１０６およびアノード１０７は、光軸Ｘ
を対称軸とする回転対称の形状に形成されており、光軸
Ｘの部分には電子ビームを通過させるための孔が形成さ
れている。
【００２０】第１制御電極１０３には球状部分１０３Ａ
が、第２制御電極１０４には球状部分１０４Ａが、第３
制御電極１０５には球状部分１０５Ａが、第４制御電極
１０６には球状部分１０６Ａがそれぞれ形成されてお
り、球状部分１０３Ａ、１０４Ａ、１０５Ａおよび１０
６Ａにおいて、第１〜第３制御電極１０３、１０４、１
０５および１０６の両面は、それぞれ光軸Ｘ上の点Ｏを
球心とする同心球の一部を構成している。また、アノー
ド１０７には球状部分１０７Ａが形成されており、球状
部分１０７Ａにおいて、アノード１０７の外面は点Ｏを
球心とする球の一部を構成している。なお、カソード１
０１の電子放出面から点Ｏまでの距離は１００ｍｍであ
り、電子放出面の凹面は点Ｏを球心とする球面とされて
いる。
が、第２制御電極１０４には球状部分１０４Ａが、第３
制御電極１０５には球状部分１０５Ａが、第４制御電極
１０６には球状部分１０６Ａがそれぞれ形成されてお
り、球状部分１０３Ａ、１０４Ａ、１０５Ａおよび１０
６Ａにおいて、第１〜第３制御電極１０３、１０４、１
０５および１０６の両面は、それぞれ光軸Ｘ上の点Ｏを
球心とする同心球の一部を構成している。また、アノー
ド１０７には球状部分１０７Ａが形成されており、球状
部分１０７Ａにおいて、アノード１０７の外面は点Ｏを
球心とする球の一部を構成している。なお、カソード１
０１の電子放出面から点Ｏまでの距離は１００ｍｍであ
り、電子放出面の凹面は点Ｏを球心とする球面とされて
いる。
【００２１】第１制御電極１０３、第２制御電極１０
４、第３制御電極１０５、第４制御電極１０６およびア
ノード１０７には分割抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４
を介して不図示の電源装置が接続されており、１つの電
源装置で各電極の電圧を賄うようにしている。また、カ
ソード１０１およびウェーネルト電極１０２には別の電
源装置（不図示）が接続されている。
４、第３制御電極１０５、第４制御電極１０６およびア
ノード１０７には分割抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４
を介して不図示の電源装置が接続されており、１つの電
源装置で各電極の電圧を賄うようにしている。また、カ
ソード１０１およびウェーネルト電極１０２には別の電
源装置（不図示）が接続されている。
【００２２】第２の実施の形態の電子銃では、アノード
１０７を接地電位とし、カソード１０１には−１００ｋ
Ｖ程度の電圧を、ウェーネルト電極１０２にはカソード
１０１の電位に対して１０〜１００Ｖ程度低い電圧を、
第１制御電極３には−９５Ｖ程度の電圧を、第２制御電
極４には−８０ｋＶ程度の電圧を、第３制御電極５には
−６０ｋＶ程度の電圧を、第４制御電極６には−３０ｋ
Ｖ程度の電圧をそれぞれ印加して作動させる。
１０７を接地電位とし、カソード１０１には−１００ｋ
Ｖ程度の電圧を、ウェーネルト電極１０２にはカソード
１０１の電位に対して１０〜１００Ｖ程度低い電圧を、
第１制御電極３には−９５Ｖ程度の電圧を、第２制御電
極４には−８０ｋＶ程度の電圧を、第３制御電極５には
−６０ｋＶ程度の電圧を、第４制御電極６には−３０ｋ
Ｖ程度の電圧をそれぞれ印加して作動させる。
【００２３】空間電荷効果を無視できる場合、帯電させ
た中空球により形成される電界中では、カソードから放
出された電子は無収差で中空球の球心に収束する。しか
し実際問題としては、空間電荷効果により電子が受ける
力を考慮する必要があり、また、アノードや中間電極
（制御電極）を支持する必要があるため完全な同心球形
状の電極を実現することはできず、光軸の近くのみを同
心球とせざるを得ない。本実施の形態の電子銃では、同
心球からはずれた位置にある電極が作るポテンシャルが
光軸Ｘ上に影響を及ぼさない条件を満たす構成を採用す
るとともに、部分的に空間電荷効果を打ち消すような電
界を形成しているので、カソード１０１から放出された
電子が点Ｏに向ってほぼ無収差で収束する。以下、この
点についてさらに詳述する。
た中空球により形成される電界中では、カソードから放
出された電子は無収差で中空球の球心に収束する。しか
し実際問題としては、空間電荷効果により電子が受ける
力を考慮する必要があり、また、アノードや中間電極
（制御電極）を支持する必要があるため完全な同心球形
状の電極を実現することはできず、光軸の近くのみを同
心球とせざるを得ない。本実施の形態の電子銃では、同
心球からはずれた位置にある電極が作るポテンシャルが
光軸Ｘ上に影響を及ぼさない条件を満たす構成を採用す
るとともに、部分的に空間電荷効果を打ち消すような電
界を形成しているので、カソード１０１から放出された
電子が点Ｏに向ってほぼ無収差で収束する。以下、この
点についてさらに詳述する。
【００２４】ウェーネルト電極１０２と第１制御電極１
０３との間の領域では、空間電荷効果のためカソード１
０１から放出される電子はビームが光軸Ｘから離れる方
向の力を受ける。このため第２の実施の形態の電子銃で
は、電子を光軸Ｘ方向に押返すような力を与えて空間電
荷効果に基づく力をキャンセルするため、等ポテンシャ
ル面がカソード１０１側に凸に歪む方向に設計されてい
る。すなわち、光軸Ｘの部分において等ポテンシャル面
の曲率半径が点Ｏを球心とする球面よりも小さくされて
いる。
０３との間の領域では、空間電荷効果のためカソード１
０１から放出される電子はビームが光軸Ｘから離れる方
向の力を受ける。このため第２の実施の形態の電子銃で
は、電子を光軸Ｘ方向に押返すような力を与えて空間電
荷効果に基づく力をキャンセルするため、等ポテンシャ
ル面がカソード１０１側に凸に歪む方向に設計されてい
る。すなわち、光軸Ｘの部分において等ポテンシャル面
の曲率半径が点Ｏを球心とする球面よりも小さくされて
いる。
【００２５】一方、第１制御電極１０３を通過した電子
線はすでに高エネルギーに加速されているので、空間電
荷効果はあまり効かず、同心球形状の等ポテンシャル面
であれば収差を充分小さくすることができる。したがっ
て、図１において第１制御電極１０３よりも下側では、
電子ビームが通る空間、すなわち光軸Ｘの部分において
同心球形状の等ポテンシャル面が得られればよい。
線はすでに高エネルギーに加速されているので、空間電
荷効果はあまり効かず、同心球形状の等ポテンシャル面
であれば収差を充分小さくすることができる。したがっ
て、図１において第１制御電極１０３よりも下側では、
電子ビームが通る空間、すなわち光軸Ｘの部分において
同心球形状の等ポテンシャル面が得られればよい。
【００２６】第２の実施の形態の電子銃では、第１制御
電極１０３とアノード１０７との中間において、光軸Ｘ
の位置に同心球形状の等ポテンシャル面を形成させるた
め、図８に示すように、アノード１０７の表面形状が同
心球からはずれる位置から光軸Ｘまでの長さＬ２より
も、球状部分１０７Ａおよび球状部分１０６Ａにおける
アノード１０７と第４制御電極１０６との間の電極間距
離Ｌ１を短くしている。
電極１０３とアノード１０７との中間において、光軸Ｘ
の位置に同心球形状の等ポテンシャル面を形成させるた
め、図８に示すように、アノード１０７の表面形状が同
心球からはずれる位置から光軸Ｘまでの長さＬ２より
も、球状部分１０７Ａおよび球状部分１０６Ａにおける
アノード１０７と第４制御電極１０６との間の電極間距
離Ｌ１を短くしている。
【００２７】また、図８において、第１〜第４制御電極
１０３〜１０６の表面形状が同心球からはずれる位置か
ら光軸Ｘまでの長さをそれぞれＬ８、Ｌ６、Ｌ４とし、
第４制御電極１０６と第３制御電極１０５との間の距離
をＬ３、第３制御電極１０５と第２制御電極１０４との
間の距離をＬ５、第２制御電極１０４と第１制御電極１
０３との間の距離をＬ７とするとき、 Ｌ３＜Ｌ４， Ｌ５＜Ｌ６， Ｌ７＜Ｌ８ が成立している。なお、図８に示すように、Ｌ２、Ｌ
４、Ｌ６およびＬ８は、それぞれ、アノード１０７、第
４制御電極１０６、第３制御電極１０５および第２制御
電極１０４の表面に沿った経路によりその長さが計測さ
れる。
１０３〜１０６の表面形状が同心球からはずれる位置か
ら光軸Ｘまでの長さをそれぞれＬ８、Ｌ６、Ｌ４とし、
第４制御電極１０６と第３制御電極１０５との間の距離
をＬ３、第３制御電極１０５と第２制御電極１０４との
間の距離をＬ５、第２制御電極１０４と第１制御電極１
０３との間の距離をＬ７とするとき、 Ｌ３＜Ｌ４， Ｌ５＜Ｌ６， Ｌ７＜Ｌ８ が成立している。なお、図８に示すように、Ｌ２、Ｌ
４、Ｌ６およびＬ８は、それぞれ、アノード１０７、第
４制御電極１０６、第３制御電極１０５および第２制御
電極１０４の表面に沿った経路によりその長さが計測さ
れる。
【００２８】このように、各電極の形状が同心球形状か
ら乖離する位置から光軸Ｘまでを電極に沿って計測した
長さに対して、隣接する電極間の距離をより小さい値に
設定することにより、光軸Ｘの位置における等ポテンシ
ャル面の形状をほぼ同心球形状とすることができる。し
たがって、第１制御電極１０３を通過した電子はほとん
ど収差なく点Ｏに収束する。
ら乖離する位置から光軸Ｘまでを電極に沿って計測した
長さに対して、隣接する電極間の距離をより小さい値に
設定することにより、光軸Ｘの位置における等ポテンシ
ャル面の形状をほぼ同心球形状とすることができる。し
たがって、第１制御電極１０３を通過した電子はほとん
ど収差なく点Ｏに収束する。
【００２９】以上述べたように、第２の実施の形態の電
子銃では、４つの制御電極（第１〜第４制御電極１０３
〜１０６）を設けることによって、電子が充分に加速さ
れた領域では光軸近傍に球面状の等ポテンシャル面を形
成し、電子が充分に加速されていないカソード１に近い
領域では、空間電荷効果を打ち消すような形状の等ポテ
ンシャル面を形成するようにしている。このため、カソ
ード１から放出された電子がほぼ無収差で点Ｏに収束す
る。
子銃では、４つの制御電極（第１〜第４制御電極１０３
〜１０６）を設けることによって、電子が充分に加速さ
れた領域では光軸近傍に球面状の等ポテンシャル面を形
成し、電子が充分に加速されていないカソード１に近い
領域では、空間電荷効果を打ち消すような形状の等ポテ
ンシャル面を形成するようにしている。このため、カソ
ード１から放出された電子がほぼ無収差で点Ｏに収束す
る。
【００３０】第２の実施の形態の電子銃では、各電極の
電圧を１つの電源から供給することにより、電源装置が
簡略化されるとともに、電源の出力が変動した場合に各
電極の電位がこれと同期して変動するので、隣接する電
極間の電位差の変動が抑制され等ポテンシャル面の変動
が少なくなるという利点がある。また、電気抵抗器Ｒ１
〜Ｒ４は真空外に設けられているので、抵抗値を変えれ
ば、各電極に印加される電圧比を容易に変えることがで
きる。
電圧を１つの電源から供給することにより、電源装置が
簡略化されるとともに、電源の出力が変動した場合に各
電極の電位がこれと同期して変動するので、隣接する電
極間の電位差の変動が抑制され等ポテンシャル面の変動
が少なくなるという利点がある。また、電気抵抗器Ｒ１
〜Ｒ４は真空外に設けられているので、抵抗値を変えれ
ば、各電極に印加される電圧比を容易に変えることがで
きる。
【００３１】本実施の形態では、カソード１の電子放出
面の形状を球面状の凹面としており、この形状が理論的
には理想形状であるが、電子放出面を平面で近似しても
よく、この場合、カソード１の製作が容易となる。
面の形状を球面状の凹面としており、この形状が理論的
には理想形状であるが、電子放出面を平面で近似しても
よく、この場合、カソード１の製作が容易となる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
カソードとアノードとの間に制御アノード電極を設けた
ので、制御アノード電極の電圧，形状および配置を変化
させることによりエミッタンスや輝度を調整することが
できる。請求項３の発明によれば、電子ビームのビーム
通路部分の等電位面が同一の点を中心とする球面を形成
するため、高エミッタンスを達成することができる。さ
らに、請求項３の発明ではカソードの電子ビーム放出面
を曲面ではなく平面で構成しているので、カソードの製
作コストを低減し、組立精度の許容値を大きくすること
ができる。請求項４〜６および９の発明のように構成す
ることにより、より大きなエミッタンスを得られる。特
に、請求項９ではシールド用電極を設けてビーム通路を
接地電位あるいは絶縁物からシールドしているため、ビ
ーム通路部分の等電位面の球面形状からの乱れを防止す
ることができる。また、請求項８の発明によれば、カソ
ード１の電子ビーム放出面１ａにおける電界が小さくな
って電子ビームの輝度を小さくすることができる。請求
項１０に記載の発明では、ウェーネルト電極とアノード
との間に少なくとも２個の制御電極を備えるので、ウェ
ーネルト電極とアノードとの間の電界をきめ細かく制御
することができる。請求項１１に記載の発明では、アノ
ードのカソードに対向する表面のうちの少なくとも光軸
に近接した部分を光軸上に球心を有する球面形状に形成
し、制御電極の表面の少なくとも光軸に近接した部分を
球心を中心とする球面に即した形状に形成するので、光
軸部分について等ポテンシャル面を略球面形状とするこ
とができる。請求項１２に記載の発明では、アノードお
よび各制御電極のうちの少なくとも２つを電気抵抗器で
接続し電源を共通化しているので、電源電圧の変動に基
づく等ポテンシャル面の変動が抑制される。請求項１３
に記載の発明では、隣接するカソードと球面形状の制御
電極との間、隣接する球面形状の制御電極間、および隣
接する球面形状の制御電極とアノードの表面との間の距
離を隣接する制御電極の表面あるいはアノードの外面が
球面から乖離する部位と光軸との間の長さよりも小さく
したので、光軸部分の等ポテンシャル面を略球面形状と
することができる。請求項１４に記載の発明によれば、
カソードに近接した領域では、空間電荷効果を打ち消す
ような形状の等ポテンシャル面を形成しているので、収
差を減少させることができる。
カソードとアノードとの間に制御アノード電極を設けた
ので、制御アノード電極の電圧，形状および配置を変化
させることによりエミッタンスや輝度を調整することが
できる。請求項３の発明によれば、電子ビームのビーム
通路部分の等電位面が同一の点を中心とする球面を形成
するため、高エミッタンスを達成することができる。さ
らに、請求項３の発明ではカソードの電子ビーム放出面
を曲面ではなく平面で構成しているので、カソードの製
作コストを低減し、組立精度の許容値を大きくすること
ができる。請求項４〜６および９の発明のように構成す
ることにより、より大きなエミッタンスを得られる。特
に、請求項９ではシールド用電極を設けてビーム通路を
接地電位あるいは絶縁物からシールドしているため、ビ
ーム通路部分の等電位面の球面形状からの乱れを防止す
ることができる。また、請求項８の発明によれば、カソ
ード１の電子ビーム放出面１ａにおける電界が小さくな
って電子ビームの輝度を小さくすることができる。請求
項１０に記載の発明では、ウェーネルト電極とアノード
との間に少なくとも２個の制御電極を備えるので、ウェ
ーネルト電極とアノードとの間の電界をきめ細かく制御
することができる。請求項１１に記載の発明では、アノ
ードのカソードに対向する表面のうちの少なくとも光軸
に近接した部分を光軸上に球心を有する球面形状に形成
し、制御電極の表面の少なくとも光軸に近接した部分を
球心を中心とする球面に即した形状に形成するので、光
軸部分について等ポテンシャル面を略球面形状とするこ
とができる。請求項１２に記載の発明では、アノードお
よび各制御電極のうちの少なくとも２つを電気抵抗器で
接続し電源を共通化しているので、電源電圧の変動に基
づく等ポテンシャル面の変動が抑制される。請求項１３
に記載の発明では、隣接するカソードと球面形状の制御
電極との間、隣接する球面形状の制御電極間、および隣
接する球面形状の制御電極とアノードの表面との間の距
離を隣接する制御電極の表面あるいはアノードの外面が
球面から乖離する部位と光軸との間の長さよりも小さく
したので、光軸部分の等ポテンシャル面を略球面形状と
することができる。請求項１４に記載の発明によれば、
カソードに近接した領域では、空間電荷効果を打ち消す
ような形状の等ポテンシャル面を形成しているので、収
差を減少させることができる。
【図１】本発明による電子銃の断面図。
【図２】カソードとエミッタンスとの関係を説明する図
であり、（ａ）はカソード部分の拡大図、（ｂ）は半角
δとエミッタンスとの関係を示す図。
であり、（ａ）はカソード部分の拡大図、（ｂ）は半角
δとエミッタンスとの関係を示す図。
【図３】角度θとエミッタンスとの関係を示す図。
【図４】図１のアノード４および制御アノード電極５を
説明する図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はアノード
４の他の例を示す断面図。
説明する図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はアノード
４の他の例を示す断面図。
【図５】角度φとエミッタンスとの関係を示す図。
【図６】曲率半径の比ｒc／ｒaと輝度との関係を示す
図。
図。
【図７】第２の実施の形態の電子銃を示す断面図。
【図８】電極の形状が同心球に対して乖離する位置から
光軸までの長さと、電極間距離とを示す図。
光軸までの長さと、電極間距離とを示す図。
１ カソード ２ ウェーネルト電極 ３ ビーム端 ３ａ ビーム通路 ４ アノード ５ 制御アノード電極 ７ 電子銃外囲器 ９，１０ 電極 １０１ カソード １０２ ウェーネルト電極 １０３ 第１制御電極 １０３Ａ 球状部分 １０４ 第２制御電極 １０４Ａ 球状部分 １０５ 第３制御電極 １０５Ａ 球状部分 １０６ 第４制御電極 １０６Ａ 球状部分 １０７ アノード １０７Ａ 球状部分 Ｒ１〜Ｒ４ 電気抵抗 Ｘ 光軸
Claims (14)
- 【請求項１】 カソード，ウェーネルト電極およびアノ
ードを備える電子銃において、 前記カソードと前記アノードとの間に制御アノード電極
を設けたことを特徴とする電子銃。 - 【請求項２】 請求項１に記載の電子銃において、 前記カソードの電子ビーム放出面，制御アノード電極お
よびアノードの形状を同一の点を中心とする球面の一部
としたことを特徴とする電子銃。 - 【請求項３】 請求項１に記載の電子銃において、 制御アノード電極およびアノードの形状を同一の点を中
心とする球面の一部とし、前記カソードの電子ビーム放
出面を平面で近似したことを特徴とする電子銃。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の電子銃
において、 前記カソードから放出される電子ビームのカソード近傍
のビーム端と前記ウェーネルト電極との角度を７０〜８
５゜としたことを特徴とする電子銃。 - 【請求項５】 請求項２〜４のいずれかに記載の電子銃
において、 前記制御アノード電極の曲率半径を、前記カソードの曲
率半径と前記アノードの曲率半径との和のほぼ１／２と
したことを特徴とする電子銃。 - 【請求項６】 請求項２〜５のいずれかに記載の電子銃
において、 前記球面の中心から前記カソードの外縁を見込む半角を
５゜以下とし、かつ、前記中心から前記アノードおよび
前記制御アノード電極の球面形状部分を見込む半角のう
ち大きい方の角度を８０゜以上としたことを特徴とする
電子銃。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の電子銃
において、 前記アノードを接地し、前記ウェーネルト電極の電位と
前記カソードの電位とをほぼ等しくするとともに、前記
制御アノード電極の電圧を変化させることによって電子
ビームの輝度を制御するようにしたことを特徴とする電
子銃。 - 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載の電子銃
において、 前記カソードの曲率半径と前記アノードの曲率半径との
比を１０以上としたことを特徴とする電子銃。 - 【請求項９】 請求項１〜８のいずれかに記載の電子銃
において、 前記カソードから放出される電子ビームのビーム通路を
電子銃外囲器等の接地電位からシールドする電極を設け
たことを特徴とする電子銃。 - 【請求項１０】 カソードと、ウェーネルト電極と、ア
ノードとを備える電子銃において、 前記ウェーネルト電極と前記アノードとの間に少なくと
も２個の制御電極を備え、前記制御電極によって前記カ
ソードと前記アノードとの間の電界を制御することを特
徴とする電子銃。 - 【請求項１１】 前記アノードの前記カソードに対向す
る表面のうちの少なくとも光軸に近接した部分を前記光
軸上に球心を有する球面形状に形成し、前記制御電極の
表面の少なくとも光軸に近接した部分を前記球心を中心
とする球面に即した形状に形成することを特徴とする請
求項１０に記載の電子銃。 - 【請求項１２】 前記アノードおよび前記各制御電極の
うちの少なくとも２つを電気抵抗器で接続することによ
り、前記アノードおよび前記制御電極に電圧を印加する
電源を共通化することを特徴とする請求項１０または１
１に記載の電子銃。 - 【請求項１３】 隣接する球面形状の前記制御電極間、
および隣接する球面形状の前記制御電極と前記アノード
の表面との間の距離を隣接する前記制御電極の表面ある
いは前記アノードの外面が前記球面から乖離する部位と
前記光軸との間の長さよりも小さくすることを特徴とす
る請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の電子銃。 - 【請求項１４】 前記カソードに近接した領域で、空間
電荷効果を打ち消すような形状の等ポテンシャル面を形
成することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１
項に記載の電子銃。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8265812A JPH10112274A (ja) | 1996-08-12 | 1996-10-07 | 電子銃 |
| US08/910,129 US6051917A (en) | 1996-08-12 | 1997-08-12 | Electron beam gun |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21228096 | 1996-08-12 | ||
| JP8-212280 | 1996-08-12 | ||
| JP8265812A JPH10112274A (ja) | 1996-08-12 | 1996-10-07 | 電子銃 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10112274A true JPH10112274A (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=26519118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8265812A Pending JPH10112274A (ja) | 1996-08-12 | 1996-10-07 | 電子銃 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6051917A (ja) |
| JP (1) | JPH10112274A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007335125A (ja) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Ebara Corp | 電子線装置 |
| JP2009146884A (ja) * | 2007-11-22 | 2009-07-02 | Mamoru Nakasuji | 電子銃及び電子線装置 |
Families Citing this family (3)
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| US6528799B1 (en) * | 2000-10-20 | 2003-03-04 | Lucent Technologies, Inc. | Device and method for suppressing space charge induced aberrations in charged-particle projection lithography systems |
| DE10117025A1 (de) | 2001-04-05 | 2002-10-10 | Zeiss Carl | Teilchenoptische Vorrichtung,Beleuchtungsvorrichtung und Projektionssystem sowie Verfahren unter Verwendung derselben |
| US8084929B2 (en) * | 2009-04-29 | 2011-12-27 | Atti International Services Company, Inc. | Multiple device shaping uniform distribution of current density in electro-static focusing systems |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH0427325A (ja) * | 1990-05-21 | 1992-01-30 | Kyokuto Kogyo Kk | 人工魚礁およびその組み立て方法 |
-
1996
- 1996-10-07 JP JP8265812A patent/JPH10112274A/ja active Pending
-
1997
- 1997-08-12 US US08/910,129 patent/US6051917A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2007335125A (ja) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Ebara Corp | 電子線装置 |
| KR101405901B1 (ko) * | 2006-06-13 | 2014-06-12 | 가부시끼가이샤 도시바 | 전자빔장치 및 수차보정광학장치 |
| JP2009146884A (ja) * | 2007-11-22 | 2009-07-02 | Mamoru Nakasuji | 電子銃及び電子線装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6051917A (en) | 2000-04-18 |
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