JPH1138200A - 電子源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラダー状に形成されたグリッド電極における
電子線の集束を防ぎ、窓箔にかかる熱負荷を低減して窓
箔の寿命を延ばすことのできる電子源を提供すること。 【解決手段】 シールド電極３内の電子放出開口３ａ
（３ｂ）と対向する平面位置に、電子放出開口３ａ（３
ｂ）の長手方向にフィラメント４ａ（４ｂ）が配列さ
れ、シールド電極３の電子放出開口３ａ（３ｂ）に、電
子放出開口３ａ（３ｂ）の長手方向に棒状のグリッド電
極５ａ（５ｂ）がラダー状に配列された電子源であっ
て、前記ラダー状のグリッド電極列の列方向に伸び各グ
リッド電極５ａ（５ｂ）と中央部で交叉する互いに間隔
を隔てて平行に配置した望ましくは３本の棒状のグリッ
ド電極９ａ、９ｂ、９ｃを設け、電子放出開口３ａの長
手方向及び幅方向の電界の染み込みを抑制して電子線の
幅を広げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線照射装置等
の電子源に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子線照射装置には、フィラメント等で
発生した電子を加速して出射する非走査型（エリア型）
の電子線照射装置がある。図３はこのような一例の大型
の電子線照射装置の構成を示す概略断面図である。この
図３において、１はチャンバ、２は電子源、６は窓箔、
７は窓箔押え枠である。チャンバ１は長筒状に形成され
電子源２で発生した電子による電子線を出射する軸方向
（長手方向）に沿う２つの窓１ａ、１ｂが形成され、そ
の各窓にはチャンバ１内の真空状態を維持するために、
窓を覆って窓箔６ａ、６ｂが窓箔押え枠７により固定さ
れている。

【０００３】電子源２は長筒状のシールド電極３と、複
数のフィラメント４ａおよび複数のフィラメント４ｂ
と、複数のグリッド電極５ａおよび複数のグリッド電極
５ｂとを備え、シールド電極３には、チャンバ１の各電
子線出射窓１ａ、１ｂと各々対向して２つの電子放出開
口３ａ、３ｂが形成されている。フィラメント４ａはタ
ングステン等からなり、その複数が一方の電子放出開口
３ａに対向するシールド電極３の内部の平面位置に適宜
の間隔を隔てて平行に配列され、同様にフィラメント４
ｂはその複数が他方の電子放出開口３ｂに対向するシー
ルド電極３の内部の平面位置に適宜の間隔を隔てて平行
に配列されている。そして複数の各フィラメント４ａお
よび４ｂは電気的に接続されている。

【０００４】グリッド電極５ａはタングステン等の丸棒
状からなり、その複数がシールド電極３の電子放出開口
３ａをまたぎ、適宜の間隔を隔てて平行に配列されてラ
ダー状のグリッドに形成され、同様にグリッド電極５ｂ
はタングステン等の丸棒状からなり、その複数がシール
ド電極３の電子放出開口３ｂをまたぎ、適宜の間隔を隔
てて平行に配列されてラダー状のグリッドに形成されて
いる。そして複数の各グリッド電極５ａおよび５ｂは電
気的に接続されている。

【０００５】図４は、図３のグリッド電極５ａ部分の拡
大断面図で、シールド電極３の電子放出開口３ａの両側
縁部に電子放出開口３ａに沿って絶縁基板１１ａ、１１
ｂが取り付けられ、この絶縁基板１１ａ、１１ｂに側端
部が電子放出開口３ａに突出する支持板１２ａ、１２ｂ
が取り付けられている。支持板１２ａ、１２ｂの電子放
出開口３ａに突出する側端部に、グリッド電極５ａの端
部を挿入する孔１５ａ、１５ｂが形成された保持板１３
ａ、１３ｂが取り付けられ、グリッド電極５ａは一端が
孔１５ａに他端が孔１５ｂに挿入されてシールド電極３
に保持される。

【０００６】この場合、グリッド電極５ａの孔１５ａに
挿入された一端はねじ１４により締め付け固定され、孔
１５ｂに挿入された他端は遊嵌した状態にされており、
孔１５ｂには空間部Ｓが形成されている。これは主にフ
ィラメント４ａ、４ｂの加熱による熱を受け、その熱に
よるグリッド電極５ａの熱膨張を吸収するためである。
なお、図４はグリッド電極５ａの１本の取り付け部の構
造を示しているが、支持板１２ａ、１２ｂや保持板１３
ａ、１３ｂは絶縁基板１１ａ、１１ｂと同様に電子放出
開口３ａに沿って形成されており、孔１５ａ、１５ｂは
複数のグリッド電極５ａの配列間隔毎に形成されてい
る。また、グリッド電極５ｂも同様にしてシールド電極
３に保持されるので、その詳細な説明は省略する。

【０００７】そして、通常、チャンバ１は接地され、シ
ールド電極３およびフィラメント４ａ、４ｂは正側端子
が接地された直流高圧電源Ｅの負側端子に接続され、グ
リッド電極５ａ、５ｂは可変直流電源Ｇの一方の端子に
接続され、可変直流電源Ｇの他方の端子はフィラメント
４ａ、４ｂに接続され、グリッド電極５の電位はフィラ
メント４の電位よりも、正側または負側に高い電位とさ
れ、フィラメント４ａ、４ｂから放出された熱電子の引
き出し等を制御する。なお、符号Ｆはフィラメント４
ａ、４ｂに電力を供給する端子である。

【０００８】このように構成された電子線照射装置は、
各フィラメント４ａ、４ｂの加熱により発生した熱電子
を、各グリッド電極５ａ、５ｂの電位制御のもとにシー
ルド電極３の各電子放出開口３ａ、３ｂから放出し、放
出した電子ｅをチャンバ１の電位で加速して電子線に形
成して各照射窓１ａ、１ｂに配置した窓箔６ａ、６ｂを
介して外部に出力する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように大型（大電
流型）の電子線照射装置の電子源２では、熱によるグリ
ッド電極の変形を防止するために、棒状の電極５を複数
それぞれに適宜の間隔を隔てて平行に配列してラダー状
に形成したグリッドが使用されている。

【００１０】しかし、フィラメント４ａ（４ｂ）とグリ
ッド電極５ａ（５ｂ）間の電界と、グリッド電極５ａ
（５ｂ）とチャンバ１間の電界には非常に大きな差があ
るため、隣合うグリッド電極５ａ（５ｂ）間でその間隔
によっては電界のフィラメント４ａ（４ｂ）側への染み
込みが強く形成され、この電界の染み込みによって電子
線が強く集束される。この電子線の集束は窓箔６ａ（６
ｂ）での電子線密度つまり熱負荷を高くし、窓箔６ａ
（６ｂ）の寿命を短くするという問題がある。

【００１１】本発明は、このような問題に鑑みなされた
もので、ラダー状に形成されたグリッドにおける電子線
の集束を防ぎ、窓箔にかかる熱負荷を低減して窓箔の寿
命を延ばすことのできる電子源を提供することを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、電子放出開口
を有するシールド電極と、前記シールド電極の内部に配
置され複数のフィラメントが適宜の間隔を隔てて平行に
配列されたフィラメント列と、前記シールド電極の電子
放出開口に配置され複数の棒状のグリッド電極が適宜の
間隔を隔てて平行に配列されたグリッド電極列とを備え
てなる電子源において、前記グリッド電極列の各グリッ
ド電極と交叉する少なくとも１本の棒状のグリッド電極
を配置してなることを特徴とする。

【００１３】本発明では、複数の棒状のグリッド電極を
ラダー状に配列してシールド電極の電子放出開口に配置
するとともに、そのラダー状に配列した各棒状のグリッ
ド電極と交叉する棒状のグリッド電極を配置しているの
で、ラダー状に配列したグリッド電極列のグリッド電極
間の間隔による電界の染み込みが抑制され、電子源から
出力される電子線の集束が緩和される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照にして説明する。図１は、本発明の実施の形
態の電子源の構成を示す部分斜視図、図２はグリッド電
極の取り付け構造を示す拡大断面図である。なお、図３
の電子線照射装置および図４のグリッド電極の取り付け
構造と同一部分には同一の符号を付している。図１にお
いて、１０は電子源、９ａ、９ｂ、９ｃはタングステン
等の丸棒状からなるグリッド電極である。

【００１５】電子源１０は、長筒状のシールド電極３
と、複数のフィラメント４ａおよび複数のフィラメント
４ｂと、複数のグリッド電極５ａおよび複数のグリッド
電極５ｂとを備え、シールド電極３には軸方向（長手方
向）に沿って２つの電子放出開口３ａ、３ｂが設けら
れ、シールド電極３の内部の各電子放出開口３ａ、３ｂ
と対向するそれぞれの平面位置に、複数のフィラメント
４ａ、４ｂを電子放出開口３ａ、３ｂの長手方向と直交
する方向に向け、各電子放出開口３ａ、３ｂの長手方向
に適宜の間隔を隔てて平行に配列されている。

【００１６】また、シールド電極３の２つの電子放出開
口３ａ、３ｂのそれぞれには、タングステン等の丸棒状
からなる複数のグリッド電極５ａおよび５ｂが、それぞ
れ電子放出開口３ａおよび３ｂの長手方向と直交する方
向に電子放出開口３ａおよび３ｂをまたぐように配置さ
れ、電子放出開口３ａ、３ｂのそれぞれの長手方向に適
宜の間隔を隔てて平行に配列されている。

【００１７】この実施の形態の電子源１０では、各グリ
ッド電極５ａと交叉して３本のグリッド電極９ａ、９
ｂ、９ｃが、また各グリッド電極５ｂと交叉して３本の
グリッド電極９ａ、９ｂ、９ｃが設けられている。電子
放出開口３ａおよび３ｂ部分の構成は同様であるので、
以下一方の電子放出開口３ａ部分について説明する。

【００１８】グリッド電極９ａは、シールド電極３の電
子放出開口３ａの長手方向とほぼ直交する方向の電子放
出開口３ａのほぼ中心位置で、各グリッド電極５ａと交
叉して各グリッド電極５ａの列方向、つまり電子放出開
口３ａの長手方向に伸びて配置され、図２に示すよう
に、交叉部で各グリッド電極５ａに接続固定されてい
る。なお、図２は図４と同様に構成されているのでその
詳細な説明は省略する。

【００１９】グリッド電極９ｂおよび９ｃは、グリッド
電極９ａを中心にしてその両側にグリッド電極９ａと適
宜の間隔を隔てて平行に配置され、グリッド電極９ａと
同様に、図２に示すように、各グリッド電極５ａと交叉
する交叉部で各グリッド電極５ａに接続固定されてい
る。

【００２０】グリッド電極９ａ、９ｂおよび９ｃは、フ
ィラメント４ａの熱電子の放出の比較的に多い中央部分
に対向する位置の電子放出開口３ａの長手方向に直交す
る方向、すなわちフィラメント４ａの方向における電界
の染み込みを緩和し、その位置で電子線が集束すること
を防いでいる。

【００２１】つまり、グリッド電極５ａの配列間隔を狭
めることにより電子放出開口３ａの長手方向における電
界の染み込みを緩和することができるが、電子線の引き
出しから電子放出開口３ａの長手方向に直交する方向、
すなわちフィラメント４ａの方向を狭くすることができ
ず、その結果、その方向の電界の染み込みによって強い
集束を受け細いビーム状になる。しかし、グリッド電極
９ａ、９ｂおよび９ｃを設けることにより、電子放出開
口３ａの長手方向に直交する方向の電界の染み込みが抑
制され、電子線幅を広げることができる。

【００２２】なお、上記実施の形態では、ラダー状に配
列されたグリッド電極５ａおよび５ｂと交叉するグリッ
ド電極９ａ、９ｂ、９ｃは、シールド電極３の電子放出
開口３ａおよび３ｂのほぼ中心位置のそれぞれに１本と
その両側のそれぞれに１本づつ配置されているが、この
グリッド電極の本数や配置位置は電子線の集束程度に応
じて適宜に設定すれば良い。また、シールド電極の電子
放出開口は２つに限られるものではなく１つであっも３
つ以上であっも良い。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ラ
ダー状に配列されたグリッド電極とこのグリッド電極と
交叉するグリッド電極とにより、ラダー状に配列された
グリッド電極の配列方向における電界の染み込みとラダ
ー状に配列されたグリッド電極の方向における電界の染
み込みの両者の電界の染み込みの抑制ができ、電子源か
ら出力される電子線の幅を拡げることができる。したが
って、窓箔にかかる熱負荷を低減することができ、これ
により窓箔の寿命を延ばすことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の電子源の構成を示す部分
斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態の電子源におけるグリッド
電極の取り付け構造を示す拡大断面図である。

【図３】電子線照射装置の概略構成を示す断面図であ
る。

【図４】図３の電子源におけるグリッド電極の取り付け
構造を示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１ チャンバ ３ シールド電極 ３ａ、３ｂ 電子放出開口 ４ａ、４ｂ フィラメント ５ａ、５ｂ グリッド電極 ６ａ、６ｂ 窓箔 ９ａ、９ｂ、９ｃ グリッド電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子放出開口を有するシールド電極と、
   前記シールド電極の内部に配置され複数のフィラメント
   が適宜の間隔を隔てて平行に配列されたフィラメント列
   と、前記シールド電極の電子放出開口に配置され複数の
   棒状のグリッド電極が適宜の間隔を隔てて平行に配列さ
   れたグリッド電極列とを備えてなる電子源において、前
   記グリッド電極列の各グリッド電極と交叉する少なくと
   も１本の棒状のグリッド電極を配置してなることを特徴
   とする電子源。