JPWO2020158297A1 - エミッタ、それを用いた電子銃および電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
前記なす角α(°)は、10≦α≦40を満たし、前記関係L/Tは、0.5≦L/T≦2.5を満たしてもよい。
前記なす角α(°)は、10≦α≦15を満たしてもよい。
前記陰極軸の方向と、前記針状物質の端部が電子を放出する方向とのなす角θ(°)は、0≦θ<4を満たしてもよい。
前記なす角θ(°)は、0≦θ≦3を満たしてもよい。
前記針状物質は、1nm以上200nm以下の範囲の直径、および、500nm以上30μm以下の範囲の長さを有してもよい。
前記単結晶ナノワイヤは、希土類ホウ化物、金属炭化物および金属酸化物からなる群から選択されるいずれかであってもよい。
前記単結晶ナノワイヤは、LaB6である希土類ホウ化物であり、前記単結晶ナノワイヤの長手方向は、<100>の結晶方向に一致し、前記単結晶ナノワイヤの電子を放出すべき端部は、少なくとも{100}面、{110}面および{111}面を有してもよい。
前記単結晶ナノワイヤは、HfCである金属炭化物であり、前記単結晶ナノワイヤの長手方向は、<100>の結晶方向に一致し、前記単結晶ナノワイヤの電子を放出すべき端部は、少なくとも{111}面および{110}面を有してもよい。
前記ナノチューブは、カーボンナノチューブ、窒化ホウ素ナノチューブおよび炭窒化ホウ素ナノチューブからなる群から選択されるいずれかであってもよい。
前記陰極軸と前記針状物質の電子を放出する端部との距離d(μm)は、5≦d≦50を満たしてもよい。
前記距離d(μm)は、6≦d≦40を満たしてもよい。
前記針状物質の前記電子を放出する端部は、先細りの形状を有してもよい。
前記陰極ホルダは、タンタル(Ta)、タングステン(W)およびレニウム(Re)から選択されるいずれかの金属からなるものであってもよい。
本発明による電子銃は、電極と、前記電極に接続されたフィラメントと、前記フィラメントに取り付けられた、上述のいずれかに記載のエミッタとを備え、これにより上記課題を解決する。
前記フィラメントは、タングステン(W)、タンタル(Ta)、プラチナ(Pt)、レニウム(Re)およびカーボン(C)からなる群から選択されるいずれかの金属からなるものであってもよい。
前記電子銃は、冷陰極電界放出電子銃またはショットキー電子銃であってもよい。
本発明による、電子銃を備えた電子機器は、前記電子銃が、上述のいずれかに記載の電子銃であり、これにより上記課題を解決する。
前記電子機器は、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、走査型透過電子顕微鏡、オージェ電子分光器、電子エネルギー損失分光器、および、エネルギー分散型電子分光器からなる群から選択されてもよい。
実施の形態1は、本発明のエミッタおよびその製造方法を説明する。
本発明によるエミッタによれば、当該エミッタから放出される電子の方向は、なす角θ(°)が上記範囲(具体的には、0≦θ<4で、好ましくは0≦θ≦3)を満たすことができるので、安定であり、電子ビームを高効率に収束できる。
しかしながら、なす角α(°)は、10≦α≦40を満たし、かつ、関係L/Tは、0.5≦L/T≦2.5を満たすことが好ましく、これにより、針状物質120の電子が放出される端部と陰極軸Aとの距離d(すなわち、陰極軸Aからのずれ)を小さくできる。詳細には、距離d(μm)は、6≦d≦40を満たす。
なす角α(°)は、10≦α≦15を満たすことがさらに好ましい。これにより、距離d(μm)を6≦d≦10に抑えることができる。
本発明のエミッタ100においては、当該エミッタから放出される電子の方向を安定させ、電子ビームを高効率に収束させる等の観点から、上述のとおり、距離d(μm)の下限値は、好ましくは5(μm)、より好ましくは6(μm)であり、また、その上限値は、好ましくは50(μm)、より好ましくは40(μm)、さらにより好ましくは10(μm)である。
実施の形態2は、本発明のエミッタを備えた電子銃を説明する。
図3は、本発明のエミッタを備えた電子銃を示す模式図である。
実施例/比較例1〜13では、陰極材料として先細りに加工したタンタルを、針状物質として六ホウ化ランタン(LaB6)、炭化ハフニウム(HfC)およびカーボンナノチューブを用い、L/T(図1)およびなす角α(図1)を変化させたエミッタを製造した。
図5は、実施例2のエミッタの写真を示す図である。
図7は、実施例2のエミッタの電子パターンの観察結果を示す図である。
110 陰極ホルダ
120 針状物質
130 針状物質120が固定される陰極ホルダ110の端部
140 電子
210 先細りに加工した陰極材料
220、230 ピンセット
300 電子銃
310 フィラメント
320 電極
330 引出電源
340 引出電極
350 加速電源
360 加速電極
Claims (19)
- 陰極ホルダと、前記陰極ホルダの端部に固定された針状物質とを備えたエミッタであって、
前記針状物質が固定される前記陰極ホルダの端部は、前記陰極ホルダの長手方向である陰極軸に対してなす角α(ただし、α(°)は、5<α≦70を満たす)で屈曲しており、
前記針状物質は、単結晶ナノワイヤまたはナノチューブであり、
前記陰極ホルダの前記端部の厚さT(μm)と、前記針状物質が前記端部からはみ出す長さL(μm)との関係L/Tは、0.3≦L/T≦2.5を満たす、エミッタ。 - 前記なす角α(°)は、10≦α≦40を満たし、
前記関係L/Tは、0.5≦L/T≦2.5を満たす、請求項1に記載のエミッタ。 - 前記なす角α(°)は、10≦α≦15を満たす、請求項2に記載のエミッタ。
- 前記陰極軸の方向と、前記針状物質の端部が電子を放出する方向とのなす角θ(°)は、0≦θ<4を満たす、請求項1〜3のいずれかに記載のエミッタ。
- 前記なす角θ(°)は、0≦θ≦3を満たす、請求項4に記載のエミッタ。
- 前記針状物質は、1nm以上200nm以下の範囲の直径、および、500nm以上30μm以下の範囲の長さを有する、請求項1〜5のいずれかに記載のエミッタ。
- 前記単結晶ナノワイヤは、希土類ホウ化物、金属炭化物および金属酸化物からなる群から選択されるいずれかである、請求項1〜6のいずれかに記載のエミッタ。
- 前記単結晶ナノワイヤは、LaB6である希土類ホウ化物であり、
前記単結晶ナノワイヤの長手方向は、<100>の結晶方向に一致し、
前記単結晶ナノワイヤの電子を放出すべき端部は、少なくとも{100}面、{110}面および{111}面を有する、請求項7に記載のエミッタ。 - 前記単結晶ナノワイヤは、HfCである金属炭化物であり、
前記単結晶ナノワイヤの長手方向は、<100>の結晶方向に一致し、
前記単結晶ナノワイヤの電子を放出すべき端部は、少なくとも{111}面および{110}面を有する、請求項7に記載のエミッタ。 - 前記ナノチューブは、カーボンナノチューブ、窒化ホウ素ナノチューブおよび炭窒化ホウ素ナノチューブからなる群から選択されるいずれかである、請求項1〜6のいずれかに記載のエミッタ。
- 前記陰極軸と前記針状物質の電子を放出する端部との距離d(μm)は、5≦d≦50を満たす、請求項1〜10のいずれかに記載のエミッタ。
- 前記距離d(μm)は、6≦d≦40を満たす、請求項11に記載のエミッタ。
- 前記針状物質の前記電子を放出する端部は、先細りの形状を有する、請求項1〜12のいずれかに記載のエミッタ。
- 前記陰極ホルダは、タンタル(Ta)、タングステン(W)およびレニウム(Re)から選択されるいずれかの金属からなる、請求項1〜13のいずれかに記載のエミッタ。
- 電極と、
前記電極に接続されたフィラメントと、
前記フィラメントに取り付けられた、請求項1〜14のいずれかに記載のエミッタと
を備えた電子銃。 - 前記フィラメントは、タングステン(W)、タンタル(Ta)、プラチナ(Pt)、レニウム(Re)およびカーボン(C)からなる群から選択された金属からなる、請求項15に記載の電子銃。
- 前記電子銃は、冷陰極電界放出電子銃またはショットキー電子銃である、請求項15または16に記載の電子銃。
- 電子銃を備えた電子機器であって、
前記電子銃は、請求項15〜17のいずれかに記載の電子銃である、電子機器。 - 前記電子機器は、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、走査型透過電子顕微鏡、オージェ電子分光器、電子エネルギー損失分光器、および、エネルギー分散型電子分光器からなる群から選択されるいずれかである、請求項18に記載の電子機器。
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