JPH10269977A - 電界放射型電子銃 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は電界放射型電子銃に関し、引き出し
電圧の自動コントロールを可能にすると共に、引き出し
電極とエミッター間の放電を防止してエミッターの破損
を防止することができる電界放射型電子銃を提供するこ
とを目的としている。 【解決手段】 エミッターと引き出し電極間に引き出し
電圧を印加して該エミッターから電子を放射させると共
に、エミッター近傍に配置された排気用イオンポンプを
備えた電界放射型電子銃において、前記排気用イオンポ
ンプのイオン電流を検出し、その検出結果に基づいて引
き出し電圧用電源の出力を制御する制御手段を設けて構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電界放射型電子銃に
関し、更に詳しくは電界放射型電子銃内に配置された排
気用イオンポンプによる真空度の制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来装置の構成例を示す図であ
る。図において、１０は電界放射型電子銃（ＦＥＧ）で
ある。一般に、電界放射型電子銃１０は、図に示すよう
に、エミッターと呼ばれる電子源１１と、電子を電界放
射させるための引き出し電極１２と、引き出された電子
を加速する加速電極１３から構成されている。エミッタ
ー１１には、図示しないフィラメント加熱電源から加熱
電流が与えられると共に、加速電圧ＨＴが印加される。

【０００３】１４は加速電極の集合物である加速管であ
り、その最上段が加速電極１３になっており、加速電圧
がエミッター１１に印加されている。１５は加速管１４
を構成する電極である。図３は加速管１４の電極部の構
成例を示す図である。加速電圧には抵抗Ｒ１からＲｎま
でのｎ個の抵抗が直列接続されて分圧回路を構成してお
り、各分圧部からの分圧電圧が電極１５に印加されてい
る。１７は各電極間を絶縁する碍子である。加速管１４
の最下段の電極とＦＥＧ１０の匡体はグランドに接地さ
れている。

【０００４】トランジスタＱ１のコレクタには、電子銃
近傍排気用イオンポンプ（ＳＩＰ）駆動用の電圧が印加
されている。該トランジスタＱ１のエミッタから取り出
される直流電圧は、トランジスタＱ２とＱ３と高周波ト
ランスより構成されるスイッチング回路に供給される。
高周波トランスの１次側巻線は、２分割されており、こ
れら２分割された巻線の中点に前記直流電圧が印加され
ている。

【０００５】スイッチングトランジスタＱ２とＱ３が交
互にオン／オフすると、高周波トランスの２次側には高
周波交流が発生する。そして、この発生電圧は高周波ト
ランスよりなるパワー伝送回路１を介して後段の回路に
伝送される。

【０００６】パワー伝送回路１より伝送されてきた高周
波交流は、整流器２により整流されて直流電圧に変換さ
れる。整流器２の出力は続く安定化電源３に入り、安定
な直流電圧が得られる。該安定化電源３の出力は、電子
銃近傍排気用ＳＩＰ用高電圧部電源４に供給される。該
電子銃近傍排気用ＳＩＰ用高電圧部電源４の出力は、Ｆ
ＥＧ１０のエミッタ近傍に配置された排気用イオンポン
プ（ＳＩＰ）１６の駆動用に用いられる。

【０００７】一方、引き出し電圧を発生させるための引
き出し電圧用直流電圧がトランジスタＱ４のコレクタに
供給される。該トランジスタＱ４のエミッタから取り出
される直流電圧は、トランジスタＱ５とＱ６と高周波ト
ランスより構成されるスイッチング回路に供給される。
高周波トランスの１次側巻線は、２分割されており、こ
れら２分割された巻線の中点に前記直流電圧が印加され
ている。

【０００８】スイッチングトランジスタＱ５とＱ６が交
互にオン／オフすると、高周波トランスの２次側には高
周波交流が発生する。そして、この発生電圧は高周波ト
ランスよりなるパワー伝送回路１を介して後段の回路に
伝送される。

【０００９】パワー伝送回路１より伝送されてきた高周
波交流は、整流器６により整流されて直流電圧に変換さ
れる。整流器６の出力は続く安定化電源７に入り、安定
な直流電圧が得られる。該安定化電源７のコモンライン
には加速電圧が接続されている。該安定化電源７の出力
は、トランジスタＱ７を介して引き出し電圧用電源８に
入っている。そして、該引き出し電圧用電源８の出力
は、前述の引き出し電極１２に引き出し電圧として印加
されている。

【００１０】引き出し電圧値を設定するためのデータ
は、電気信号／光変換回路２０に入り、光信号に変換さ
れ、光ファイバを介して後段の回路に伝送される。光フ
ァイバを通じて伝送された引き出し電圧設定値データ
は、光／電気信号変換回路２１に入って、該光／電気信
号変換回路２１から前記トランジスタＱ７のベースに入
力される。

【００１１】引き出し電圧用電源８は、トランジスタＱ
７の出力を受けて、引き出し電極１２に引き出し電圧を
供給する。ここで、引き出し電圧設定値が変化すると、
トランジスタＱ７のベースに入力される直流電圧値が変
化し、引き出し電圧用電源８の出力電圧が変化する。こ
のことは、引き出し電圧が変化することを示す。

【００１２】電子銃近傍排気用ＳＩＰ用高電圧部電源４
の出力が排気用イオンポンプ１６を駆動すると、イオン
電流検出器５は、電子銃近傍排気用ＳＩＰ用高電圧部電
源４の戻り電流を検出し、この検出信号は電気信号／光
変換回路２２に入り、光ファイバにより光信号として伝
送される。この光信号は、光／電気信号変換回路２３に
入って電気信号に変換され、この出力がＦＥＧレディ
（ＲＥＡＤＹ）制御信号となる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来の装置に
おいて、ＦＥＧ１０を安定に使用するためには、エミッ
ター近傍が超高真空（例えば１０^-8Ｔｏｒ）でなければ
ならない。特に、高加速タイプのＦＥＧ１０には、加速
管１４が用いられるため、エミッター近傍の排気には加
速電圧に重畳されたエミッター近傍排気用イオンポンプ
（ＳＩＰ）１６が必要になる。

【００１４】この排気用イオンポンプ１６の真空度が悪
化すると、エミッション電流が不安定になるだけでな
く、エミッター１１と引き出し電極１２間で放電が発生
し、エミッター１１を破壊させてしまうおそれがある。
現在、この真空度はＦＥＧレディ信号（ＦＥＧ使用可能
状態を示す信号）の安全系として用いているが、実際は
もっとアクティブな制御が望まれる。

【００１５】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであって、引き出し電圧の自動コントロールを可能
にすると共に、引き出し電極とエミッター間の放電を防
止してエミッターの破損を防止することができる電界放
射型電子銃を提供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
本発明は、エミッターと引き出し電極間に引き出し電圧
を印加して該エミッターから電子を放射させると共に、
エミッター近傍に配置された排気用イオンポンプを備え
た電界放射型電子銃において、前記排気用イオンポンプ
のイオン電流を検出し、その検出結果に基づいて引き出
し電圧用電源の出力を制御する制御手段を設けたことを
特徴としている。

【００１７】この発明の構成によれば、イオン電流の検
出結果に応じて引き出し電圧用電源の出力を制御するこ
とができるので、引き出し電圧の自動コントロールを可
能にすると共に、引き出し電極とエミッター間の放電を
防止してエミッターの破損を防止することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態例を詳細に説明する。図１は本発明の一実施の
形態例を示す構成図である。図２と同一のものは、同一
の符号を付して示す。図に示す実施の形態例は、引き出
し電圧用電源８に直流電圧を供給するトランジスタＱ７
のベースにリミッタ用トランジスタＱ８を接続したもの
である。

【００１９】トランジスタＱ７のベースには、従来装置
と同様に光／電気信号変換回路２１の出力も接続されて
おり、引き出し電圧用電源８に供給する直流電圧を決め
ている。リミッタ用トランジスタＱ８のコレクタには前
記トランジスタＱ７のベースを接続し、ベースにはイオ
ン電流検出器５の出力を接続している。そして、エミッ
タは加速電圧（ＨＴ）に接続されている。

【００２０】図に示す実施の形態例では、イオン電流検
出器５の出力からＦＥＧレディ信号を作成する構成が記
載されていないが、図２に示すように電気信号／光変換
回路２２，光／電気信号変換回路２３を使用してＦＥＧ
レディ信号を作成するようにしてもよい。その他の構成
は、図２に示す回路と同じである。このように構成され
た装置の動作を説明すれば、以下の通りである。

【００２１】電子銃近傍排気用ＳＩＰ用電圧をトランジ
スタＱ１に供給して、排気用イオンポンプ１６を駆動す
る動作は、図２について説明した通りであるので、その
説明は省略する。また、引き出し電圧用電圧をトランジ
スタＱ４に供給すると共に引き出し電圧設定データを電
気信号／光変換回路２０に供給して、引き出し電極１２
に引き出し電圧を与える動作は、図２について説明した
通りであるので、その説明は省略する。

【００２２】ＦＥＧ１０から電子線を発生する動作の行
なわれている時に、イオン電流検出器５は絶えず、排気
用イオンポンプ１６に流れるイオン電流を検出してリミ
ッタ用トランジスタＱ８のベースに与えている。

【００２３】今、何らかの原因によりエミッター１１近
傍の真空度が悪化したものとする。真空度が悪化すると
排気用イオンポンプ１６に流れるイオン電流は増加す
る。従って、イオン電流検出器５の出力も増加する。そ
して、流れるイオン電流がある値以上になると、イオン
電流検出器５の出力によりリミッタ用トランジスタＱ８
はオンになる。

【００２４】この結果、電圧供給用トランジスタＱ７の
ベース電位が下がり、該トランジスタＱ７はそれまでの
オン状態からオフ状態になる。トランジスタＱ７がオフ
になると、引き出し電圧用電源８に電圧が供給されなく
なるので、該引き出し電圧用電源８の出力はほぼ０とな
る。これにより、エミッター１１と引き出し電極１２間
で放電が発生するのを防止することができる。

【００２５】ここで、エミッター近傍の真空度が良好な
状態に戻ると、イオン電流検出器５で検出されるイオン
電流が小さくなる。イオン電流が小さくなると、イオン
電流検出器５の出力も低下し、リミッタ用トランジスタ
Ｑ８が再びオフになる。この結果、光／電気信号変換回
路２１の出力がトランジスタＱ７のベースに入力され、
引き出し電圧用電源８には、トランジスタＱ７から所定
の電圧が供給されるようになり、引き出し電圧が発生
し、引き出し電極１２に印加される。

【００２６】このように、本発明によれば、排気用イオ
ンポンプに流れるイオン電流をモニタしておき、このイ
オン電流検出器の出力により、リミッタ用トランジスタ
を制御することにより、引き出し電圧用電源８に与える
直流電圧を制御することができ、これにより引き出し電
圧の自動コントロールを可能にすると共に、引き出し電
極とエミッター間の放電を防止してエミッターの破損を
防止することができる。

【００２７】上述の実施の形態例では、引き出し電圧用
電源に供給する直流電圧を制御するのに、リミッタ用ト
ランジスタを用いた場合を例にとったが、本発明はこれ
に限るものではない。イオン電流を検出して、検出結果
に応じて引き出し電圧用電源８に供給される直流電圧を
制御できる回路であれば、どのような回路であってもよ
い。

【００２８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、エミッターと引き出し電極間に引き出し電圧を
印加して該エミッターから電子を放射させると共に、エ
ミッター近傍に配置された排気用イオンポンプを備えた
電界放射型電子銃において、前記排気用イオンポンプの
イオン電流を検出し、その検出結果に基づいて引き出し
電圧用電源の出力を制御する制御手段を設けることによ
り、引き出し電圧の自動コントロールを可能にすると共
に、引き出し電極とエミッター間の放電を防止してエミ
ッターの破損を防止することができる電界放射型電子銃
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態例を示す構成図である。

【図２】従来装置の構成例を示す図である。

【図３】加速管の構成例を示す図である。

【符号の説明】

１ パワー伝送回路 ２ 整流器 ３ 安定化電源 ４ 電子銃近傍排気用ＳＩＰ用高電圧部電源 ５ イオン電流検出器 ６ 整流器 ７ 安定化電源 ８ 引き出し電圧用電源 １０ 電界放射型電子銃（ＦＥＧ） １１ エミッター １２ 引き出し電極 １３ 加速電極 １４ 加速管 １５ 電極 １６ 排気用イオンポンプ ２０ 電気信号／光変換回路 ２１ 光／電気信号変換回路 Ｑ１ トランジスタ Ｑ２ トランジスタ Ｑ３ トランジスタ Ｑ４ トランジスタ Ｑ５ トランジスタ Ｑ６ トランジスタ Ｑ７ トランジスタ Ｑ８ トランジスタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エミッターと引き出し電極間に引き出し
   電圧を印加して該エミッターから電子を放射させると共
   に、エミッター近傍に配置された排気用イオンポンプを
   備えた電界放射型電子銃において、 前記排気用イオンポンプのイオン電流を検出し、その検
   出結果に基づいて引き出し電圧用電源の出力を制御する
   制御手段を設けたことを特徴とする電界放射型電子銃。