JPS5834896B2 - 電子銃 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子顕微鏡等に使用される加熱電子放出型電子
銃制御の改良に関する。

熱電子放出型電子銃は第１図に示すように、フィラメン
ト状タングステンの如きカソード電極１とウェーネルト
電極２と接地電位に保たれたアノード電極３を具えてお
０、カソード電極１には加熱電源４が、又カソード電極
とウェーネルト電極間にはカソード電極から放出される
電子を抑制するための電圧を印加するためのバイアス電
源５が設けられている。

カソード電極１から放出される熱電子はカソード電極１
とアノード電極間に印加される高圧電源６の出力に応じ
て加速され、その電子線電流値■５は前記高圧電源６の
接地電位部に設けられた電流値測定回路７によって測定
される。

第１図の電子銃を稼動させる際、電子線電流値１５を変
えるためには加熱電源４の加熱電流出力■Ｆ又はバイア
ス電源５のバイアス電圧出力■８を制御する方法がある
が、これらの関係を第２図に示す。

第２図に示す各曲線は夫々バイアス電圧■８を■ｇ１．
■８２．■８３．■８４に保った場合の加泥電流ＩＦと
電子純電流Ｉ５の関係を表わすもので、各曲線が水平（
飽和状態）に近ずく部分Ｐ１．Ｐ２゜Ｐ３．Ｐ４の状態
で使用することが好ましいとされている。

何故なら、これらの飽和（開始）点Ｐ１゜Ｐ２．Ｐ３．
Ｐ４では加熱電流ＩＦ従って加熱温度の変化に対する電
子線電流値の変化が少ないこと、及び水平部分における
最も加熱電流の少ない部分であるためフィラメントのオ
ーバーヒートによるフィラメント寿命の減少が避けられ
るためである。

従って、所望とする電子線電流値ＩＯを得るためには、
バイアス電圧■８と加熱電流ＩＰの双方を調整してその
飽和点における電流値を所望とする値ＩＯと一致させる
ための複雑で煩わしい操作が必要であった。

本発明は所望とするビーム電流値を指定するだけで自動
的に最適なガンバイアス電圧とフィラメント加熱電流が
設定されるように構成した装置を提供することを目的と
するものである。

第３図は本発明の一実施例装置の構成を示す略図であわ
、電流値測定回路７の出力に基づいて加熱電源４とバイ
アス電源５を交互に制御するための要部のみを示しであ
る。

加熱電源４を制御する加熱制御回路８は第２図に示す各
バイアス曲線における飽和点Ｐ１．Ｐ２・・・に対応す
る加熱を行うもので、その原理は第４図に示す特定のバ
イアス曲線において加熱電流ＩＰに一定量の変化ｌｈを
与えたときの電子線電流値■５の変ｆヒ量１１７１２，
１３が基準となる加熱電流値■５によって異なる点に着
目し、特定の加熱電流値対して一定量の変化を与えたと
きに生じる電子線電流値の変化量が所定の値と一致する
ときの加熱電流の値を飽和加熱電流値と判断するもので
ある。

他方、バイアス電源５を制御するバイアス制御回路９は
電流値測定回路７の出力値■８を可変基準信号電源１０
の出力と比較する比較回路１１を有し、その動作時にス
イッチＳ２を介してバイアス電源５を制御して測定回路
７の出力値■３が前記電源１０の出力と一致するような
帰還ループを構成する。

上記バイアス制御回路９と加熱制御回路８を交互に作動
させるための切換制御回路１２には加熱制御回路８より
作動終了信号Ｆと、該動作終了信号Ｆの発生回路を計数
し予じめ設定した計数値に達したとき装置全体の調整動
作を停止させるための信号を発生する計数回路１３の出
力が印加される。

本願発明装置を用いて、電子銃を最適状態で稼動させる
ためには、先ずバイアス制御回路９中の基準電源９の出
力を調整して所望とする電子線型［値Ｉｏに対応する値
に設定する。

次に切換制御回路１２へ電子銃電源作動の開始信号を与
えると、切換制御回路から切換スイッチＳ１及びＳ２を
端子すに接続させる信号が発生してバイアス制御回路９
を作動させると共に加熱制御回路８へ一定のフィラメン
ト加熱電流を発生させるための信号が印加される。

その結果、一定時間後にはバイアス制御回路９によって
バイアス電源５の出力が一定値■３、に達する。

このとき切換制御回路１２からはスイッチＳ１．Ｓ２を
端子ａに切換えるための切換え信号が発生し、加熱制御
回路８を作動させる。

該加熱制御回路８はバイアス電圧を前述した一定値■８
．に保った状態でフィラメント加熱電流を一定量でつ変
化させるための制御信号を加熱電流源４へ印加すると共
に、加熱電流値対ヒの前後における電子線電流値の変化
量を検出し、該変化量が略基準値と等しくなったときに
飽和電流値に一致したものとしてその動作を停止し、フ
ィラメント加熱電流値を一定値ＩＦｔに保つ。

この状態に達すると加熱制御回路８から動作終了信号が
切換制御回路１２に印加され、該切換制御回路１２はス
イッチＳ１．Ｓ２を端子すへ切換える信号を発生し、再
びバイアス制御回路９を作動させる。

このときフィラメント加熱電流値は前のバイアス制御回
路９を作動させたときの電流値とは異なるため一定時間
後には新たなバイアス電圧■３□に達してその値が保持
される。

この様にして順次バイアス制御回路９と加熱制御回路８
を交互に作動させて次第に最適なバイアス電圧値と加熱
制御回路８を繰り返し作動させた回数を加熱制御回路か
ら発生される動作終了信号と計数回路１３を用いて計数
し、該計数値が設定値に達したときに、切換制御回路１
２へ動作完了信号を与えて、装置全体の自動調整動作完
了させる。

第５図は第３図に示す加熱制御回路８の具体的構成の一
例を示すものである。

該回路８は切換制御回路１２からのスタート信号がタイ
ミング回路１４とアップダウンカウンタ１５に印加され
ることによってその作動を開始する。

アップダウンカウンタ１５はスタート信号によって、零
以外の最低加熱基準値にセットされ、陰極が弱く加熱さ
れる。

一方タイミング回路１４はスタート信号によって始めに
ホールド回路１６へ一定時間内にホールド回路１７に保
持されていた値（最初は零）を読み込ませ、次にホール
ド回路１７ヘスイツチＳ、を経て与えられる電子線電流
値を読み込ませる制御信号を与え、次にスイッチＳ３を
一定時間オン状態とする。

このとき、減算回路１８はホールド回路１６．１７の出
力信号差を増幅し、その信号出力値△■は更に減算回路
１９によって、基準信号電源２０の出力値との差が演算
される。

この減算回路１９の出力△ｉは比較回路２１において基
準信号電源２２の出力と比較され、△ｉの値が大きい場
合には一定の計数値出力を発生する計数信号発生回路２
３を作動させてスイッチＳ３を経てアップダウンカウン
タ１５に一定値を計数させる。

このとき、計数回路１５へ入力信号を増加又は減算させ
る制御信号としては前述した減算回路１９の出力△ｉが
用いられ、△■（の絶対値）が基準値よ０も大きいとき
増加させ、小さいときに減小させるように構成されてい
る。

計数回路１５の出力計数値の変化はＤＡコンバータ２４
を経て加熱制御回路に伝えられ、新たな値の加熱電流値
が陰極に供給される。

この様にして自動調整操作が数回繰０返され、比較回路
２１の入力信号△ｉが基準信号電源２２の出力よ０も小
さくなったとき、陰極加熱電流が飽和電流値に達したも
のと判断して終了信号Ｆを発生し、タイミング回路１４
の作動を停止させると共に切換制御回路１２へも終了信
号を伝える。

以上詳説した如く、本発明装置によれば電子銃の最適な
匍脚が自動的に行われるので、電子顕微鏡等に組み込ん
でその操作性を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱電子放出型電子銃の構成を示す略図、第２図
は熱電子放出型電子銃の動作を説明するための略図、第
３図は本発明の実施ψ１］装置を説明するための略図、
第４図は本発明装置の動作原理を説明するための略図、
第５図は第４図装置の一部詳細ブロック図、である。 １・・・・・・タングステン・フィラメント陰極、２・
・・・・・ウェーネルト電極、４・・・・・・陰極加熱
電流電源、５・・・・・・バイアス電源、６・・・・・
・高圧電源、７・・・・・・電流値測定回路、８・・・
・・・加熱制御回路、９・・・・・・バイアス制御回路
、１０・・・・・・可変基準電圧電源、１１・・・・・
・比較回路、１２・・・・・・切換制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 加熱手段によって加熱されるカソード電極から発生
   する電子線を前記カソード電極とアノード電極との間に
   印加される電圧によって加速すると共に、前記カソード
   電極とアノード電極間に設けられたウェーネルト電極と
   カソード電極間に印加するバイアス電圧の制御によって
   前記電子線電流値を可変するようになした装置において
   、前記電子線電流値を測定する測定手段、該測定手段の
   出力信号と所望とする設定値を比較することによＯ前記
   バイアス電圧を制御するバイアス電圧制御手段、前記加
   熱手段に変化を与えると共に変化前後における前記測定
   手段の出力変化量を基準値と比較し、該比較に基づいて
   前記加熱手段の制御を行う加熱制御手段、及び該加熱制
   御手段と前記バイアス電圧制御手段とを交互に作動させ
   るための手段を具えたことを特徴とする電子銃。