JPS61239185A - 低速電子測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、大気中における気体放電を利用して低速電子
を測定する装置の放電率、つまり基準点を補正する技術
に関する。

（従来技術） 試料表面から放出された光電子や熱電子、エキソ電子（
以下、低速電子と呼ぶ）の検出には。

開口を介して大気開放された導電性容器からなる陰極の
内部に陽極を、また開口部１ａに第−及び第二格子を配
設し、陰極と陽極間に３．４ＫＶ程度の電圧を印加し、
また第−及び第二の格子電極にはそれぞれ常時は１００
ｖ及び８０Ｖ程度の電圧が印加されている低速電子測定
装置が用いられる。

この装置において、試料表面から放出された低速電子が
空間部を通過して開口部から陰極に侵入すると、この低
速電子をトリガとして陽極に放電が生じ、陽極からパル
ス信号を出力する。このパ５．　　　　ルス信号により
計数手段を作動させる一方、第一＜高 の格子電極の電位を上昇させて放電の発達を防止し、同
時に第二格子電極を負電位まで低下させて放電中に生じ
た陽イオンを中和し、以後元の状態に戻るという過程を
繰返しながら低速電子の発生数を測定する。

ところで、この低速電子検出装置は、開口を介して大気
に連通されている関係上、第５図（イ）（ロ）の実線に
よりに示したように大気圧や温度、さらには湿度等の大
気条件の変動を直接受け、このため放電条件が変動して
同一陽極電圧に対する計数率が大幅に変化し、測定結果
に大きな測定誤差を生じるという不都合があった。

もとより、このような問題は、気圧センナや温度センサ
、湿度センサ等を用いて大気条件を検出し、この検出結
果に基づいて陽極電圧を調整することにより解消される
が、各種のセンサを必要するばかりでなく、大気条件を
支配する各パラメータが放電条件に及ぼす影響度の相違
や、これらの相互関連性を勘案して制御量を決定せねば
ならず、特別な演算手段が必要になるといった新たな　
　　　・□、： 問題を招く。

（目的） 本発明はこのような問題に鑑み、各種気象センサや特別
な演算手段を用いることなく、大気状態の変動に拘りな
く一定の感度により低速電子を検゛□　　　出すること
ができる基準点補正手段を備えた低速電子測定装置を提
供することを目的とする。

（構成） そこで、以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づい
て説明する。

第１図は１本発明の一実施例を示すものであって、図中
符号１は、下部に形成された開口１ａを介して大気に開
放された容器状の陰極で、内部空間に不平等電界を形成
する陽極２．及び放電を制御する第一格子電極３、第二
極子電極４が上下関係となるように配設して低速電子検
出器が構成さ′　　　れている、この陽極２は、第一電
圧可変型高電圧９、　　　発生装置５にｔ１ｉ続して低
速電子が流入したときに、　　　放電を生じるに足る電
界を発生させるように構成され、また直流阻止用コンデ
ンサ６を介して増幅器゛７に接続されている。

第一格子電極３は、第一パルス発生器８に接続され、常
時には１００Ｖ程度の電圧を、また増幅器７からのパル
ス信号の出力により一定時間Ｔｅ継続する４００Ｖ程度
の電圧が印加され、第二格子電極４は、第二パルス発生
器９に接続され、常時は８０ｖ程度の電圧を、また増幅
器７からのパルス゛信号の出力により一定時間Ｔｅ継続
するマイナス３０Ｖ程度の電圧が印加されるように構成
されている。１０は、大気状態を検出する大気状態検出
器で、図中符号１１は、開口部１１ａを介して大気に連
通した容器状の陰極で、空間中央部には陽　　　　′極
１２を配設する一方、開ロ部１１ａの近傍に陰極に導電
的に接続した格子電極１４を配設して外部からの電子の
流入を阻止するように構成されている。１５は、第二電
圧可変型高電圧発生装置で、出力電圧を走査して第二カ
ウンタ１６からの出力が予め設定された計数率になった
時点で電圧　　　　　□走査を中止し、この走査が中止
されたときの電圧Ｖｄを後述する制御回路１７に出力す
るように構成されている。１７は、前述の制御回路で第
二電圧可変型高電圧発生装置１５の電圧Ｖｄをパラメー
タとして陽極２に一定レベルの放電を生じさせる電圧を
第一可変型高電圧発生装置５から出力させるように構成
されている。なお、図中符号１８は、低速電子検出器か
らのパルス信号を計数する第一カウンタを、１９はカウ
ンタ１８からの出力を処理して計数率等に変換して表示
するディスプレイ装置を、２０は、直流阻止用コンデン
サをそれぞれ示す。

つぎに、このように構成した装置の動作を第２図に示し
た波形図に基づいて説明する。

現在の大気状態は、第５図の■で示される状態にあると
する。

陰極開口部１ａの下方に試料Ｓを配置して装置を作動す
ると、試料Ｓの表面から放出された低速電子は、低速電
子検出器の陽極２により形成された電界を受けて第二格
子電極４及び第一格子電極３を順次通り抜けて陽極２に
引き寄せられて行く。このようにして低速電子が陽極２
の近傍に到達すると、この電子は、陽極２近傍に分布し
ている強電界の作用を受けて急激に加速され、周囲の大
気を電離させて放電を引き起す、これにより陽極２は、
急激な電位降下を引き起す、この電位降下は、直流阻止
用コンデンサ６を介してパルス信号となって増幅器７に
より増幅されてカウンタ１８に入力し、低速電子の発生
頻度や個数としてディスプレイ装置１９に表示される。

−・方、このパルス信号は、第−及び第二パルス発生器
８．９に入力して第一パルス発生器８から電圧″が例え
ば３００Ｖで時間幅Ｔｅのパルスを重畳出力させて第一
格子電極３の電位を４００ｖに引き上げて放電を消滅さ
せる。また第二パルス発生器９からパルスを出力させて
、第二格子電極４の電位を陰極１に対して一３０Ｖまで
下げ、上記放電により陰極１内に発生した陽イオンを消
滅させる０時間Ｔｅが経過すると、第−及び第二パルス
発生器８．９からのパルス出力が停止し、測、定装置は
初期の状態に戻ってつぎの低速電子の流入を待つ。

この低速電子の計測に並行して、大気状態検出器１０は
、第二電圧可変型高電圧発生装置１５の電圧走査を受け
、第６図（イ）（ロ）のＨに示した状態、つまりに現在
の大気状態に相当する計数率で自続放電を行なう、今の
場合、大気状態に変化がないので、電圧Ｖｄに到達する
度に設定された計数率に到達する。このため、制御回路
１７は第−可電圧変型高電圧発生装置５からの出力電圧
ｖｏを維持する。

このような状態において、大気圧や気温、湿度等の大気
状態が変化して陽極２付近における電子移動度等の放電
に関わる条件に変動を来たし、放電条件が第５図（イ）
（ロ）の■に示された状態、つまり計数率が低下したと
する。

大気状態検出器１０は、第二電圧可変型高電圧発生装置
１５により電圧走査を受けるが、第６図（イ）（ロ）の
ｍにより示された状態となり、前回の電圧Ｖｄでは前回
の計数率と同等の自続放電を起すことができず、これよ
りの高い電圧まで走査が行なわれた時点で、第二カウン
タ１６からの計数率が設定レベルに到達する。この時点
で、第二電圧可変型高電圧発生装置１５は、電圧走査を
中止し、この電圧Ｖｄ’を制御回路１７に出力する。言
うまでもなく、この電圧Ｖｄ’は、変動後の大気状態を
表わすものである。制御回路１０は、この電圧Ｖｄ’を
受けて第一電圧可変型高電圧発生装置５の出力電圧をΔ
Ｖだけ高電圧側にシフトさせて放電条件を調整する。こ
れにより、放電条件は、大気状態変動以前の状態、つま
り第５図（イ）（ロ）に示すＩＩと同一の条件に引戻さ
れ、以後、低速電子１個に対する計数率、つまり検出感
度に変化を来たすことなく低速電子を検出する。

以後、大気状態が変動するたびにこのような電圧調整を
行なって低速電子１個に対する計数率を一定に維持する
。

第３図は、本発明の第二実施例を示すものであって、図
中符号２１は、容器状の陰極１の内部に配設された陽極
で、導線をループ状に形成し、後述する陽極温度制御回
路２２からの電力を受けてジュール熱により昇温するよ
うに構成されている。この陽極２１は、高電圧発生装置
２３に接続して低速電子が流入したときに放電を生じる
に足る電界を発生させるように構成され、また直流阻止
用コンデンサ６を介して増幅器７に接続されている。２
２は、前述の陽極温度制御回路で、大気状態検出器１０
に接続する第二カウンタ１６の計数率が予め設定された
値になる電圧をパラメータとして、陽極２１が一定レベ
ルの放電を生じる温度となるように加熱電力を供給する
ように構成れている。

つぎに、このように構成した装置の動作を第４図に示し
た波形図に基づいて説明する。

大気圧や気温、湿度等の大気状態が変化して陽極２１の
付近における電子移動度等の放電に関わる条件に変動を
来たし、放電条件が第５図（イ）（ロ）の■により示さ
れる状態から同図■に示された状態、つまり計数率が低
下する状態に変化したとする。

大気状態検出器ｌＯは、電圧可変型高電圧発生装置２４
により電圧走査を受けるが、第６図（イ）（ロ）のｍに
より示された状態となって前回の電圧Ｖｄでは前回と同
等の計数率の自続放電を起すことができず、したがって
高い電圧Ｖｄ’まで走査が行なわれた時点で、第二カウ
ンタ１６からの計数率が設定レベルに到達する。この時
点で、電圧可変型高電圧発生装置２４は、電圧走査を中
止し、この電圧Ｖｄ”を陽極温度制御口ｉ！！８２２に
出力する。言うまでもなく、この電圧Ｖｄ’は、変動後
の大気状態を表わすものである。　陽極温度制御回路２
２は、この電圧Ｖｄ’をパラメータとして低速電子検出
器の陽極２１への加熱電力を増加させ、陽極２１の温度
をΔＴだけ高温側にシフトさせる。これにより陽極２１
近傍の気体の温度が上昇して電子の移動度が大きくなり
、放電条件は、大気状態変動以前の状態、つまり第５図
（イ）（ロ）において■で示された条件に引戻され、以
後、低速電子１個に対する計数率、つまり検出感度に変
化を来たすことなく低速電子を検出する。

なお、上述した実施例においては、大気状態検出器の電
圧走査を低電圧側から行なうようにしているが、高電圧
側から走査して計数率が設定値まで低下した時点の陽極
電圧に基づいて低速電子検出器の放電条件を制御しても
よい、また上述した実施例においては、大気状態検出器
における放電状態の検知を計数率の変化に基づいて行な
っているが、増幅器７からのパルス信号の波高値や陽極
負荷電流の大きさからも検出できることは言うまでもな
い、さらに、上述した実施例においては、陽極に直接通
電して陽極温度の制御を行なっているが、陽極近傍にヒ
ータを配設して間接的に加熱するようにしても同様の作
用を奏する。

（効果） 以上、説明したように本発明によれば、大気状、　　　
　態を直接放電状態として検出するようにしたのζ　・ ←゛・： で、各種気象センサや特別な演算手段を用いることなく
、大気状態の変動に拘りなく一定の感度により低速電子
を検出することができるばかりでなく、常に大気状態に
応じて放電条件を迅速に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す装置の構成図、第２
図は、同上装置の動作を示す波形図、第３図は、本発明
の他の実施例を示す装置の構成図、第４図は、第３図装
置の動作を示す波形図、第５図は低速電子検出器におけ
る大気状態と計数率の関係を示す特性図、及び第６図は
、大気状態検出器における大気状態と計数率の関係を示
す特性図である。 ｌ・・・・陰極　　　　　２，２１・・・・陽極３．４
・・・・格子電極　ｌＯ・・・・大気状態検出器１１・
・・・陰極　　　　１２・・・・陽極１４・・・・格子
電極 出願人　理研計器株式会２ｆ　（［ｌ？ｌ＼１鳥）代理
人　弁理士　西　川　慶　治 同　木村勝彦 第２図 第５図 （イ） （ロ） 第４図 １１（入中 第６図 （イ） （ロ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　、隔
植電圧（ＫＶ） 手　　続　　補　　正　　書　（自Ａ 昭和６０年８月３０日 昭和６０年特許願第８０８９２号 ２、発明の名称 低速電子測定装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 埼玉県和光市広沢２番１号 理化学研究所 代表者　宮　島　龍　興 ４　、代　　理　　人　　　　　　〒１１２　　　電０
３（８１５）ＥＩ１００東京都文京区小石川２丁目１番
２号 ５、補正の対象 ６、補正の内容 明細書第１３頁第１３行目と同第１４行目の間に下記の
文章を加入する。 「また、上述の実施例においては、低速電子の侵入を阻
止した状態、つまり低速電子が零の状態を校正基準とし
ているが、電子線等のエネルギー線を既知量放出する物
体を用い、このエネルギー線に基づく計数率が一定とな
るように調整しても同様の作用を奏することは云うまで
もない、」り

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端に低速電子の流入口が形成された容器状の陰
   極、この陰極の内部に配設された陽極、及びこの陽極に
   対して少なくとも放電を生じさせるに足る電圧を出力す
   る第一の電圧可変型高電圧発生手段を備えた低速電子検
   出器と、大気に連通する流入口が形成された容器状の陰
   極、この陰極の内部に配設された陽極、この大気状態検
   出器の陽極に対して少なくとも放電を生じさせるに足る
   電圧を出力する第二の電圧可変型高電圧発生手段を備え
   た大気状態検出器と、前記大気状態検出器に対して第二
   の高電圧発生手段からの出力電圧を一方向に変化させて
   大気状態検出器の陽極の放電状態が変化した時点の電圧
   を検出し、この検出電圧に基づいて前記低速電子検出器
   に対して一定レベルの放電を発生させる電圧を第一の電
   圧可変型高電圧発生装置に設定する制御手段とからなる
   低速電子測定装置。
2. （２）一端に低速電子の流入口が形成された容器状の陰
   極、この陰極の内部に配設された陽極、及びこの陽極に
   対して少なくとも放電を生じさせるに足る電圧を出力す
   る第一の電圧可変型高電圧発生手段を備えた低速電子検
   出器と、大気に連通する流入口が形成された容器状の陰
   極、この陰極の内部に配設された陽極、この大気状態検
   出器の陽極に対して少なくとも放電を生じさせるに足る
   電圧を出力する第二の電圧可変型高電圧発生手段を備え
   た大気状態検出器と、前記大気状態検出器に対して第二
   の高電圧発生手段からの出力電圧を一方向に変化させて
   その陽極の放電状態が変化した時点の電圧を検出し、こ
   の検出電圧に基づいて前記低速電子検出器に対して一定
   レベルの放電を発生させる温度となるように低速電子検
   出器の陽極を加熱する陽極温度制御手段とからなる低速
   電子測定装置。