KR102656536B1 - 포토캐소드 키트, 전자 총 및 전자선 적용 장치 - Google Patents
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Abstract
[과제] 전자 총 내에 포토캐소드와 렌즈를 설치했을 때에, 포토캐소드막과 포토캐소드막에 초점을 맞추는 렌즈의 거리의 조정이 불필요한 포토캐소드 키트를 제공한다.
[해결 수단] 포토캐소드막을 제1면에 형성한 기판을 포함하는 포토캐소드와, 렌즈와, 상기 기판 및 상기 렌즈를 유지하는 홀더를 포함하고, 상기 홀더는, 상기 포토캐소드막과 상기 렌즈를, 소정의 거리가 되도록 유지하는 유지 부재와, 상기 홀더의 내부와 상기 홀더의 외부를 연통하는 제1의 연통부를 가지는 포토캐소드 키트.
[해결 수단] 포토캐소드막을 제1면에 형성한 기판을 포함하는 포토캐소드와, 렌즈와, 상기 기판 및 상기 렌즈를 유지하는 홀더를 포함하고, 상기 홀더는, 상기 포토캐소드막과 상기 렌즈를, 소정의 거리가 되도록 유지하는 유지 부재와, 상기 홀더의 내부와 상기 홀더의 외부를 연통하는 제1의 연통부를 가지는 포토캐소드 키트.
Description
본 출원에 있어서의 개시는, 포토캐소드 키트, 전자 총 및 전자선 적용 장치에 관한 것이다.
포토캐소드를 탑재한 전자 총, 당해 전자 총을 포함하는 전자 현미경, 자유 전자 레이저 가속기, 검사 장치 등의 전자선 적용 장치가 알려져 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1 및 2에는, 광원으로부터 여기광을 조사하여 전자 빔을 방출하는 포토캐소드를 이용한 전자 총이 개시되어 있다.
특허 문헌 1에는, 이른바 투과형 포토캐소드를 이용한 전자 총이 개시되어 있다. 특허 문헌 1에 개시된 포토캐소드는 투명 기판과 그 표면에 포토캐소드막이 형성되어 있다. 광원은 포토캐소드의 투명 기판측으로부터 광을 입사하도록 배치되어, 광원으로부터의 여기광을 포토캐소드막에 조사하여, 포토캐소드막측으로부터 진공 중에 전자를 방출한다. 그 때, 여기광의 초점이 포토캐소드막에 맞도록, 광원과 포토캐소드 사이에 렌즈가 배치된다.
또, 특허 문헌 2에는, 포토캐소드를 수용하는 것이 가능한 수납 용기를 구비한 전자 총이 개시되어 있다. 수납 용기는, 표면 처리 재료를 내부에 배치하여 표면 처리 재료를 기화시킬 수 있어, 기화된 표면 처리 재료로 포토캐소드를 EA 표면 처리할 수 있는 용기이다. 특허 문헌 2에는, 수납 용기를 구비함으로써, 포토캐소드를 외부로 취출하지 않고, 챔버 내에서 EA 표면 처리를 가능하게 하는 것이 개시되어 있다.
포토캐소드는, 광조사를 계속함으로써 전자 방출 특성이 열화되어, 전자 방출량이 감소한다. 그 때문에, 포토캐소드를 이용한 전자 빔원은, 사용 시간과 함께 전자 빔의 강도가 감소하는 것이 알려져 있다. 그리고, 열화된 포토캐소드에 대해, EA 표면 처리를 행하여 포토캐소드의 회복을 행한다.
특허 문헌 1에서는, EA 표면 처리는, 진공 챔버의 밖에서 행해져, 진공 챔버 내로부터 포토캐소드를 취출하는 것이 필요하다. 그리고, EA 표면 처리 후, 포토캐소드를 진공 챔버 내에 배치하므로, 여기광이 포토캐소드막에 적절히 조사되도록 포토캐소드에 대해 렌즈 위치를 조정할 필요가 있다. 그 때문에, 포토캐소드의 이동과 렌즈 위치의 조정에 의한 조작이 번잡해져 버린다는 문제가 있다. 또, 포토캐소드를 외부로 취출하는 이동 수단과 렌즈 위치 조정 수단을 설치할 필요가 있어, 장치가 대형화, 복잡화되어 버린다는 문제도 있다.
또, 특허 문헌 2에 개시되는 바와 같이 수납 용기를 구비한 경우, 포토캐소드의 EA 표면 처리를 진공 챔버 외부에서 행할 필요는 없다. 그러나, 진공 챔버 내에서의 EA 표면 처리는, 수납 용기 내에 배치한 표면 처리 재료를 기화시키기 때문에, 투과형 포토캐소드를 이용했을 때, 렌즈를 오염시켜 버린다는 문제가 생긴다.
그래서, 본 출원에 있어서의 개시는, 투과형의 포토캐소드에 있어서, 전자 총 내에 포토캐소드와 렌즈를 설치했을 때에, 포토캐소드막과 포토캐소드막에 초점을 맞추는 렌즈의 거리의 조정이 불필요한 포토캐소드 키트, 전자 총 및 전자 총을 탑재한 전자선 적용 장치를 제공하는 것에 있다. 본 출원에 있어서의 개시된 것 그 외의 임의 부가적인 효과는, 발명을 실시하기 위한 형태에 있어서 밝혀진다.
(1) 포토캐소드막을 제1면에 형성한 기판을 포함하는 포토캐소드와,
렌즈와,
상기 기판 및 상기 렌즈를 유지하는 홀더를 포함하고,
상기 홀더는,
상기 포토캐소드막과 상기 렌즈를, 소정의 거리가 되도록 유지하는 유지 부재와,
상기 홀더의 내부와 상기 홀더의 외부를 연통하는 제1의 연통부를 가지는, 포토캐소드 키트.
(2) 상기 유지 부재는, 내부가 중공인 스페이서이며,
상기 스페이서는,
한쪽의 단부가 상기 렌즈와 맞닿고,
다른쪽의 단부가, 상기 기판의 상기 제1면과는 반대측의 제2면과 맞닿으며,
상기 스페이서의 내부와 상기 홀더의 내부를 연통하는 제2의 연통부를 가지는, 상기 (1)에 기재된 포토캐소드 키트.
(3) 상기 스페이서는, 구멍을 가지고,
상기 제2의 연통부는 상기 구멍인, 상기 (2)에 기재된 포토캐소드 키트.
(4) 상기 한쪽의 단부 및/또는 상기 다른쪽의 단부에 형성된 오목부를 가지고,
상기 제2의 연통부는 상기 오목부인, 상기 (2)에 기재된 포토캐소드 키트.
(5) 상기 유지 부재가,
렌즈 유지부와,
기판 유지부를 가지는, 상기 (1)에 기재된 포토캐소드 키트.
(6) 상기 홀더는, 추가로 히터를 구비하는, 상기 (1)~(5) 중 어느 한 항에 기재된, 포토캐소드 키트.
(7) 상기 (1)~(6) 중 어느 한 항에 기재된 포토캐소드 키트와,
상기 포토캐소드 키트를 수납할 수 있는 수납 용기와,
상기 포토캐소드에 여기광을 조사하는 광원과,
애노드와,
진공 챔버를 포함하는, 전자 총.
(8) 상기 수납 용기의 내부에 배치되며, 상기 포토캐소드의 표면 처리를 하기 위한 표면 처리 재료를 추가로 포함하는, 상기 (7)에 기재된 전자 총.
(9) 상기 (7) 또는 (8)에 기재된 전자 총을 포함하는 전자선 적용 장치로서,
상기 전자선 적용 장치는,
자유 전자 레이저 가속기,
전자 현미경,
전자선 홀로그래피 장치,
전자선 묘화 장치,
전자선 회절 장치,
전자선 검사 장치,
전자선 금속 적층 조형 장치,
전자선 리소그래피 장치,
전자선 가공 장치,
전자선 경화 장치,
전자선 멸균 장치,
전자선 살균 장치,
플라즈마 발생 장치,
원자상 원소 발생 장치,
스핀 편극 전자선 발생 장치,
캐소드 루미네선스 장치, 또는,
역광 전자 분광 장치인, 전자선 적용 장치.
본 출원에 있어서의 개시에 의해, 투과형의 포토캐소드에 있어서, 전자 총 내에 포토캐소드와 렌즈를 설치했을 때에, 포토캐소드막과 포토캐소드막에 초점을 맞추는 렌즈의 거리의 조정이 불필요해진다.
도 1은 제1의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1A)를 모식적으로 나타내는 개략 단면도.
도 2는 제1의 실시 형태에 있어서의 스페이서(42)를 모식적으로 나타내는 개략 사시도.
도 3은 제2의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1B)를 모식적으로 나타내는 개략 단면도.
도 4a은 제3의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1C)를 모식적으로 나타내는 개략 단면도.
도 4b는 제3의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1C)를 모식적으로 나타내는 개략 단면도.
도 4c는 제3의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1C)를 모식적으로 나타내는 개략 단면도.
도 5는 제4의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1D)를 모식적으로 나타내는 개략 단면도.
도 6a는 제5의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1E)를 모식적으로 나타내는 개략 단면도.
도 6b는 제5의 실시 형태에 있어서의 렌즈 압압(押壓) 부재를 이용한 렌즈 고정 방법을 모식적으로 나타내는 개략 사시도.
도 7은 제6의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1F)를 모식적으로 나타내는 개략 단면도.
도 8은 제1의 실시 형태에 있어서의 전자 총(6) 및 전자 총(6)을 탑재한 장치를 모식적으로 나타내는 개략 단면도.
도 9는 제1의 실시 형태에 있어서의 전자 총(6)의 EA 표면 처리를 모식적으로 나타내는 개략 단면도.
도 2는 제1의 실시 형태에 있어서의 스페이서(42)를 모식적으로 나타내는 개략 사시도.
도 3은 제2의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1B)를 모식적으로 나타내는 개략 단면도.
도 4a은 제3의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1C)를 모식적으로 나타내는 개략 단면도.
도 4b는 제3의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1C)를 모식적으로 나타내는 개략 단면도.
도 4c는 제3의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1C)를 모식적으로 나타내는 개략 단면도.
도 5는 제4의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1D)를 모식적으로 나타내는 개략 단면도.
도 6a는 제5의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1E)를 모식적으로 나타내는 개략 단면도.
도 6b는 제5의 실시 형태에 있어서의 렌즈 압압(押壓) 부재를 이용한 렌즈 고정 방법을 모식적으로 나타내는 개략 사시도.
도 7은 제6의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1F)를 모식적으로 나타내는 개략 단면도.
도 8은 제1의 실시 형태에 있어서의 전자 총(6) 및 전자 총(6)을 탑재한 장치를 모식적으로 나타내는 개략 단면도.
도 9는 제1의 실시 형태에 있어서의 전자 총(6)의 EA 표면 처리를 모식적으로 나타내는 개략 단면도.
이하, 도면을 참조하면서, 포토캐소드 키트, 전자 총 및 전자선 적용 장치에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 동종의 기능을 가지는 부재에는, 동일 또는 유사한 부호가 붙여져 있다. 그리고, 동일 또는 유사한 부호가 붙여진 부재에 대해서, 반복되는 설명이 생략되는 경우가 있다.
또, 도면에 있어서 나타내는 각 구성의 위치, 크기, 범위 등은, 이해를 용이하게 하기 위해, 실제의 위치, 크기, 범위 등을 나타내지 않은 경우가 있다. 이 때문에, 본 출원에 있어서의 개시는, 반드시, 도면에 개시된 위치, 크기, 범위 등에 한정되지 않는다.
＜포토캐소드 키트(1)의 실시 형태＞
(제1의 실시 형태)
도 1 및 도 2를 참조하여, 제1의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1A)에 대해서 설명한다. 도 1은, 제1의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1A)를 모식적으로 나타내는 개략 단면도이다. 도 2는, 유지 부재인 스페이서(42)를 모식적으로 나타내는 개략 사시도이다.
제1의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1A)는, 포토캐소드(2)와, 렌즈(3)와, 홀더(4)를 구비한다.
도 1에 있어서의 포토캐소드(2)는, 투명 기판(21)과, 투명 기판(21)의 제1면(23)에 접착한 포토캐소드막(22)으로 형성되어 있다. 포토캐소드(2)는, 투명 기판(21)의 포토캐소드막(22)이 형성된 제1면(23)과는 반대측의 제2면측(24)으로부터 입사되는 여기광의 수광에 따라, 포토캐소드막(22)으로부터 전자 빔을 방출한다.
투명 기판(21)은, 광원으로부터의 여기광을 투과할 수 있으면 특별히 제한은 없다. 예를 들면, 석영 유리나 사파이어 유리를 들 수 있다.
포토캐소드막(22)은, 여기광을 조사함으로써 전자 빔을 사출할 수 있으면 특별히 제한은 없으며, EA 표면 처리가 필요한 재료, EA 표면 처리가 불필요한 재료 등을 들 수 있다. EA 표면 처리가 필요한 재료로서는, 예를 들면, III-V족 반도체 재료, II-VI족 반도체 재료를 들 수 있다. 구체적으로는, AlN, Ce2Te, GaN, 1종류 이상의 알칼리 금속과 Sb의 화합물, AlAs, GaP, GaAs, GaSb, InAs 등 및 그들의 혼정 등을 들 수 있다. 그 외의 예로서는 금속을 들 수 있으며, 구체적으로는, Mg, Cu, Nb, LaB6, SeB6, Ag 등을 들 수 있다. EA 표면 처리함으로써 포토캐소드막(22)을 제작할 수 있고, 당해 포토캐소드막(22)은, 반도체의 갭 에너지에 따른 근자외-적외 파장 영역에서 여기광의 선택이 가능해질뿐만 아니라, 전자 빔의 용도에 따른 전자 빔원 성능(양자 수량, 내구성, 단색성, 시간 응답성, 스핀 편극도)이 반도체의 재료나 구조의 선택에 의해 가능해진다.
또, EA 표면 처리가 불필요한 재료로서는, 예를 들면, Cu, Mg, Sm, Tb, Y 등의 금속 단체, 혹은, 합금, 금속 화합물, 또는, 다이아몬드, WBaO, Cs2Te 등을 들 수 있다. EA 표면 처리가 불필요한 포토캐소드막은, 공지의 방법(예를 들면, 일본 특허 제3537779호 등을 참조)으로 제작하면 된다.
렌즈(3)는, 광원으로부터의 여기광을 포토캐소드막(22)에 수속시키는 것이다. 수속된 여기광은, 포토캐소드막(22)에서 초점을 맺고, 포토캐소드막(22)으로부터 전자 빔이 방출된다. 렌즈(3)는, 집광할 수 있으면 특별히 제한은 없으며, 일반적으로 이용되고 있는 렌즈를 사용할 수 있다.
홀더(4)는, 포토캐소드(2)와, 렌즈(3)를 유지하는 것이다. 홀더(4)는, 외부로부터 입사한 여기광이 렌즈(3)를 통하여 포토캐소드(2)에 조사되도록 하기 때문에, 중공 구조로 되어 있다. 그리고, 홀더(4)는, 포토캐소드(2)의 투명 기판(21)을 유지하는 기판 유지부(41)와, 포토캐소드막(22)과, 렌즈(3)가 소정의 거리가 되기 위한 유지 부재(42)를 중공 구조의 내부에 가진다. 도 1에서는, 유지 부재(42)로서, 스페이서(42)를 이용한 예가 나타나 있다.
또한, 도 1에 나타내는 예에서는, 렌즈(3)는, 홀더(4)와 스페이서(42)에 협지되어 고정되어 있지만, 렌즈(3)와 스페이서(42)는, 나사로 고정하는 것도 가능하다. 렌즈(3)와 스페이서(42)를 나사로 고정하는 경우는, 렌즈(3)의 볼록면과 홀더(4) 사이에 공간이 있어도 된다.
상세한 것은 후술하지만, 홀더(4)는, 히터를 가지는 것도 가능하기 때문에, 열전도성이 좋은 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 재료로서는, 예를 들면, 티탄, 몰리브덴, 그들의 합금, 인코넬, 스테인리스·스틸(SUS) 등의 금속을 들 수 있다.
기판 유지부(41)는, 투명 기판(21)을 홀더(4)에 유지(고정)할 수 있으면 특별히 제한은 없다. 도 1에서는, 홀더(4)에 투명 기판(21)의 단부를 받아 들이는 오목부를 형성한 예가 나타나 있다. 대체적으로, 홀더(4)에 볼록부를 형성하고, 당해 볼록부와 투명 기판(21)에 형성한 오목부를 걸어 맞춰도 된다.
스페이서(42)는, 포토캐소드(2)와 렌즈(3)의 사이에 배치되어, 렌즈(3)의 초점이 포토캐소드막(22)에서 맺어지도록 하기 때문에, 포토캐소드(2)와 렌즈(3) 사이의 거리, 바꾸어 말하면, 포토캐소드(2)와 렌즈(3)의 위치 관계를 규정하는 것이다. 도 1에 예시되는 스페이서(42)는, 내부가 중공인 통형의 형상이다. 그리고, 스페이서(42)의 한쪽의 단부(43)는, 렌즈(3)와 맞닿고, 다른쪽의 단부(44)는, 포토캐소드(2)를 구성하는 투명 기판(21)의 제2면(24)(포토캐소드막(22)이 형성된 제1면(23)과는 반대측의 면)에 맞닿아 있다. 또한, 도 1에 예시되는 스페이서(42)는, 렌즈(3) 및 투명 기판(21)과의 접촉 면적이 넓어지도록, 중공의 통형상의 단부(43, 44)에 플랜지부가 형성되어 있는데, 플랜지부의 형성은 필수가 아니며, 플랜지부가 형성되어 있지 않아도 된다.
스페이서(42)를 형성하는 재료는, 포토캐소드막(22)과 렌즈(3)의 거리가 소정이 되도록 유지할 수 있으면 특별히 제한은 없다. 예를 들면, 홀더(4)와 마찬가지로 금속 등으로 형성해도 된다. 혹은, 합성 석영, 세라믹스 등의 비금속 재료로 형성해도 된다. 합성 석영이나 세라믹스 등의 비금속 재료는, 금속 등보다 가열에 의한 변형이 적다. 따라서, 스페이서를 형성하는 재료로서, 합성 석영이나 세라믹스 등의 비금속 재료를 사용한 경우에는, 포토캐소드막(22)과 렌즈(3)의 거리가 바뀌기 어렵다는 효과를 나타낸다.
도 1에 예시되는 포토캐소드 키트(1A)는, 전자 총의 진공 챔버 내에 배치되는데, 홀더(4)의 내부는 중공 구조이다. 그런데, 포토캐소드(2)와 렌즈(3)를 유지함으로써, 홀더(4)의 내부가 기밀 상태가 되면, 진공 중에서 중공 구조 내의 기체가 팽창하여, 포토캐소드막(22)과 렌즈(3)의 거리에 영향을 줄 우려가 있다. 그래서, 진공 중에서, 홀더(4) 내의 기체의 팽창을 막기 위해, 홀더(4)는, 홀더(4)의 내부와 외부를 연통하는 가스 배출부(45)(제1의 연통부)를 가진다. 제1의 연통부(45)는, 예를 들면, 홀더(4)의 내부와 외부를 연통하는 관통 구멍을 들 수 있다. 도 1에 나타내는 예에서는, 홀더(4)를 홀더 제1 부재(4a)와 홀더 제2 부재(4b)로 형성하여, 홀더 제1 부재(4a)와 홀더 제2 부재(4b)를 걸어 맞춤했을 때에, 걸어 맞춤부에 간극(제1의 연통부(45))이 생기도록 형성되어 있다. 대체적으로, 도시는 생략하지만, 홀더 제1 부재(4a) 및/또는 홀더 제2 부재(4b)의 걸어 맞춤부 이외에 관통 구멍(제1의 연통부(45))을 형성해 두어, 홀더 제1 부재(4a)와 홀더 제2 부재(4b)의 걸어 맞춤부를 예를 들면 수나사와 암나사로 형성하여, 걸어 맞춤부에 적극적으로 간극이 생기지 않도록 해도 된다.
또, 도 1에 나타내는 예에서는, 투명 기판(21)은 홀더 제2 부재(4b)에 형성된 오목부(기판 유지부(41))에 유지되어 있다. 따라서, 기판 유지부(41)에 투명 기판(21)의 단부를 삽입할 수 있도록 하기 위해, 홀더 제2 부재(4b)는 복수의 부재로 분할할 수 있도록 형성해도 된다. 또, 도 1에서는, 홀더 제1 부재(4a)와 홀더 제2 부재(4b)는, 도 1의 상하 방향으로 분할하는 예를 나타내고 있다. 대체적으로, 홀더 제1 부재(4a)와 홀더 제2 부재(4b)는, 도 1의 좌우 방향으로 분할할 수 있도록 해도 된다.
또, 도 1에 예시되는 스페이서(42)는, 내부가 중공인 통형상인 점에서, 스페이서(42)의 단부(43, 44)가 렌즈(3)와 투명 기판(21)에 맞닿으면, 스페이서(42)의 내부가 기밀이 된다. 따라서, 홀더(4)와 마찬가지로, 스페이서(42)는, 스페이서(42)의 내부와 외부(홀더(4)의 내부)를 연통하는 제2의 연통부(46)를 가진다.
도 1에 예시되는 스페이서(42)의 제2의 연통부(46)는, 스페이서(42)의 통형상 부분에 형성되어, 통형상 부분의 내부와 외부를 연통하는 구멍(46a)이다. 도 2(a)는, 도 1에 예시한 스페이서(42)의 전체의 개략을 나타내는 사시도이다. 또한, 제2의 연통부(46)는, 스페이서(42)의 내부가 기밀이 되지 않으면 도 1 및 도 2(a)에 나타내는 예로 한정되지 않는다. 도 2(b)는, 제2의 연통부(46)의 그 외의 실시 형태를 나타내는 사시도이며, 스페이서(42)의 한쪽의 단부(43)에 절결이 되는 오목부(46b)를 형성한 예를 나타내고 있다. 또, 제2의 연통부(46)는, 스페이서(42)의 내부와 홀더(4)의 내부를 연통시킬 수 있으면 되고, 다른쪽의 단부(44)에 오목부를 가져도 된다. 혹은, 구멍(46a)과 오목부(46b)를 조합해도 된다. 또, 도 1 및 도 2(a)(b)에서는, 스페이서(42)의 형상이 통형상인 예를 나타내고 있지만, 렌즈(3)와 포토캐소드막(22)이 소정의 거리가 되도록 유지할 수 있으면, 스페이서(42)의 형상은 특별히 제한은 없다. 예를 들면, 도 2(c)에 나타내는 바와 같이, 스페이서(42)를, 복수의 분할한 부재로 형성해도 된다. 도 2(c)에 나타내는 예에서는, 서로 이웃하는 스페이서(42)들의 간극(46c)이, 제2의 연통부(46)를 형성한다.
제1의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1A)는, 렌즈(3)의 초점이 포토캐소드(2)의 포토캐소드막(22)에 맺어지도록, 투명 기판(21)과 렌즈(3)를 유지하고 있다. 따라서, 포토캐소드 키트(1A)를 광원으로부터의 광로 상에 설치함으로써, 렌즈(3)를 통과한 여기광의 초점을 포토캐소드막(22)에 맺는 것이 가능하다. 종래는, 포토캐소드(2)를 전자 총 내에 설치할 때 마다 렌즈(3)의 초점을 포토캐소드막(22)에 맞추기 위한 조정이 필요했다. 한편, 제1의 실시 형태에 나타내는 포토캐소드 키트(1A)를 이용하면, 렌즈(3)의 위치 조정이 불필요하여, 포토캐소드(2)와 렌즈(3)를 전자 총 내에 설치하는 작업이 간편화된다는 효과를 나타낸다.
또, 종래는, 전자 총 내에 포토캐소드를 설치할 때는, 포토캐소드를 이동시키는 구동부 및 렌즈를 이동시키는 구동부의 2개의 구동부가 필요했다. 한편, 제1의 실시 형태에 나타내는 포토캐소드 키트(1A)를 이용함으로써, 렌즈(3)를 위치 조정할 필요가 없어진다. 그 때문에, 포토캐소드 키트(1A)를 이동시키는 구동부 만으로, 전자 총 내에 설치한 포토캐소드(2)의 위치의 조정이 가능하여, 장치를 소형화, 간략화할 수 있다는 효과도 나타낸다.
(제2의 실시 형태)
도 3을 참조하여, 제2의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1B)에 대해서 설명한다. 도 3은, 제2의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1B)의 일례를 모식적으로 나타내는 개략 단면도이다.
제1의 실시 형태에서는, 포토캐소드막(22)과 렌즈(3)를 소정의 거리로 하기 위한 유지 부재로서, 스페이서(42)가 이용되었다. 한편, 제2의 실시 형태에서는, 유지 부재로서, 스페이서(42) 대신에 렌즈 유지부를 이용하는 점에서, 제1의 실시 형태와 상이하다. 따라서, 제2의 실시 형태에서는, 제1의 실시 형태와 상이한 점을 중심으로 설명하고, 제1의 실시 형태에 있어서 설명이 끝난 사항에 대한 반복되는 설명은 생략한다. 따라서, 제2의 실시 형태에 있어서 명시적으로 설명되지 않았다고 해도, 제2의 실시 형태에 있어서, 제1의 실시 형태에서 설명이 끝난 사항을 채용 가능한 것은 말할 필요도 없다.
도 3에 예시되는 제2의 실시 형태에 있어서의 홀더(4)는, 포토캐소드(2)의 투명 기판(21)을 유지하는 기판 유지부(41)와, 렌즈 유지부(47)를 가진다. 그리고, 기판 유지부(41)와 렌즈 유지부(47)에 의해, 포토캐소드막(22)과 렌즈(3)가 소정의 거리가 되도록 하고 있다.
렌즈 유지부(47)는, 투명 기판(21)에 접촉하지 않고, 렌즈(3)를 홀더(4) 내에서 고정·유지할 수 있으면 특별히 제한은 없다. 도 3에 예시되는 렌즈 유지부(47)는, 홀더(4)와는 별체로 형성된 대략 환상의 부재이다. 도 3에 나타내는 예에서는, 렌즈 유지부(47)의 외연 부분이 홀더 제1 부재(4a)에 형성한 오목부에 걸어 맞춰지고, 렌즈 유지부(47)의 내연 부분이, 홀더(4) 내에 돌출되어 있다. 따라서, 홀더(4) 내에 돌출된 부분에서, 렌즈(3)를 유지할 수 있다. 또한, 렌즈 유지부(47)는, 대략 환상의 부재 대신에, 복수의 부재로 형성해도 된다. 복수의 부재로 렌즈 유지부(47)를 형성하는 경우, 각각의 부재의 일단이 홀더 제1 부재(4a)에 형성한 오목부에 걸어 맞춰지고, 각각의 부재의 타단이 홀더(4) 내에 돌출됨으로써 렌즈(3)를 유지할 수 있으면, 부재의 수에 제한은 없다.
또, 도시는 생략하지만, 렌즈 유지부(47)는, 홀더(4)와 일체적으로 형성해도 된다. 보다 구체적으로는, 기판 유지부(41)와 마찬가지로, 렌즈 유지부(47)는, 홀더(4)에 설치한 오목부로서 형성되며, 렌즈(3)를 당해 오목부에 끼워 맞춰도 된다. 혹은, 렌즈 유지부(47)는, 홀더(4)와 일체적으로 설치한 볼록부로서 형성되어도 된다. 홀더(4)는, 제1의 실시 형태에서 설명 대로, 필요에 따라 분할해도 된다.
렌즈 유지부(47)를 홀더(4)와 별체로서 형성하는 경우, 렌즈 유지부(47)는, 예를 들면, 홀더(4)와 동일한 금속이나 세라믹스 등의 비금속 재료로 형성하면 된다.
제2의 실시 형태에서는, 기판 유지부(41)와 렌즈 유지부(47)에 의해, 포토캐소드막(22)과 렌즈(3)가 소정의 거리가 되도록 유지할 수 있다. 따라서, 제2의 실시 형태에 있어서도, 제1의 실시 형태의 포토캐소드 키트(1A)와 동일한 효과를 나타낼 수 있다.
(제3의 실시 형태)
도 4a~c를 참조하여, 제3의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1C)에 대해서 설명한다. 도 4a~c는, 제3의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1C)의 일례를 모식적으로 나타내는 개략 단면도이다.
제3의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1C)는, 히터(5)를 추가로 구비하는 점에서 제1의 실시 형태에 나타내는 포토캐소드 키트(1A)와 상이하며, 그 외의 점은 제1의 실시 형태와 같다. 따라서, 제3의 실시 형태에서는, 제1의 실시 형태와 상이한 점을 중심으로 설명하고, 제1의 실시 형태에 있어서 설명이 끝난 사항에 대한 반복되는 설명은 생략한다. 따라서, 제3의 실시 형태에 있어서 명시적으로 설명되지 않았다고 해도, 제3의 실시 형태에 있어서, 제1의 실시 형태에서 설명이 끝난 사항을 채용 가능한 것은 말할 필요도 없다. 또, 도 4a~c에 나타내는 예는, 제1의 실시 형태를 참조하여 설명을 하고 있지만, 제3의 실시 형태는, 제2의 실시 형태에서 설명이 끝난 사항도 채용 가능한 것은 말할 필요도 없다.
포토캐소드(2)를 전자 총에 설치하기 전에, 포토캐소드(2)는, 대기 중의 불순물에 노출된다. 그 때문에, 진공 중에서 300~700℃, 10분~1시간 가열하여, 산화물이나 탄화물 등의 표면 불순물을 제거하여, 포토캐소드(2)의 표면을 청정하게 할 필요가 있다.
제3의 실시 형태에서는, 포토캐소드 키트(1C)가 히터(5)를 가지고 있다. 그 때문에, 포토캐소드 키트(1C)가 구비하는 구성에 의해, 포토캐소드(2)를 가열할 수 있다. 도 4a에 나타내는 예에서는, 히터(5)는, 홀더(4)의 중공부에 접하는 히터 삽입부(51)에 삽입하도록 설치되어 있다. 도 4a에 나타내는 예에서는, 히터(5)는 투명 기판(21)에 접하도록 배치되어 있는 점에서, 투명 기판(21)을 직접 가열할 수 있다. 대체적으로, 히터(5)를 투명 기판(21)과 비접촉이 되도록 배치하여, 홀더(4)를 통하여 투명 기판(21)을 가열하도록 해도 된다. 도 4b 및 도 4c는, 히터(5)의 배치의 다른 실시 형태를 나타내는 개략 단면도이다. 도 4b에 나타내는 바와 같이, 히터(5)는, 홀더(4)의 외부에 설치한 히터 삽입부(51)에 배치되어도 된다. 도 4b에 나타내는 예에서는, 히터(5)가 고장난 경우에도, 간단하게 교환이 가능하다. 또, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 히터(5)는 추가 장착이 가능하다.
도 4c에 나타내는 예에서는, 홀더(4)의 내부에 설치한 히터 삽입부(51)에 히터(5)가 배치되어 있다. 히터(5)를 가열하면, 히터(5)를 형성하는 재료로부터 가스가 발생하는 경우가 있다. 그리고, 발생한 가스가, 홀더(4)의 내부에 유입되면, 포토캐소드(2)의 제2면(24)이나 렌즈(3)를 오염시킬 우려가 있다. 도 4c에 나타내는 예에서는, 히터 삽입부(51)와 홀더(4)의 외부가 연통하는 제2의 가스 배출부(52)가, 홀더(4)에 설치되어 있다. 그 때문에, 히터(5)로부터 발생한 가스가, 홀더(4)의 내부에 유입되는 것을 방지할 수 있다. 제2의 가스 배출부(52)는, 예를 들면, 홀더(4)의 내부와 외부를 연통하는 관통 구멍을 들 수 있다.
또, 포토캐소드 키트(1)는, 전자 총 내에 배치되어, 전자 총 내에서 포토캐소드(2)의 EA 표면 처리를 행하는 것이 가능하다. EA 표면 처리는, 표면 처리 재료를 기화시켜, 포토캐소드(2)에 증착함으로써 행한다. 그 때, 히터(5)가, 홀더(4)의 외부에 노출되면, 포토캐소드(2)의 표면 처리 재료가 히터(5)에 부착될 우려가 있다. 도 4c에 나타내는 예에서는, 홀더(4)의 내부에 히터(5)를 배치함으로써, 표면 처리 재료가 히터(5)에 부착되는 것을 억제할 수 있다. 제1 및 제2의 실시 형태에 나타내는 홀더(4)에 있어서, 히터 삽입부(51)를 형성해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
히터(5)는, 포토캐소드막(22)을 진공 중에서 300~700℃ 정도까지 가열할 수 있으면 특별히 제한은 없다. 히터(5)로서는, 예를 들면, 탄탈 등의 전열선, 레이저 가열 장치를 들 수 있다.
제3의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1C)는, 제1 및 제2의 실시 형태의 포토캐소드 키트(1)의 효과에 더하여, 이하의 효과를 상승적으로 나타낸다.
포토캐소드 키트(1C)를 전자 총에 설치한 후, 전자 총 내에서 포토캐소드(2)의 가열 처리를 행하는 것이 가능해진다. 또, 사용에 의해 포토캐소드(2)에 불순물이 부착되어 열화되어 와도, 전자 총의 외부로 꺼내지 않고 포토캐소드(2)를 가열 처리하는 것이 가능해진다.
(제4의 실시 형태)
도 5를 참조하여, 제4의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1D)에 대해서 설명한다. 도 5는, 제4의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1D)의 일례를 모식적으로 나타내는 개략 단면도이다.
제1의 실시 형태에서는, 홀더(4)에 기판 유지부(41)를 설치하여, 투명 기판(21)을 유지하고 있다. 한편, 제4의 실시 형태에서는, 투명 기판(21)을 기판 유지부(41)로 유지하는 것 대신에, 기판 유지 부재(48)에 의해 유지하는 점에서 제1의 실시 형태와 상이하며, 그 외의 점은 제1의 실시 형태와 같다. 따라서, 제4의 실시 형태에서는, 제1의 실시 형태와 상이한 점을 중심으로 설명하고, 제1의 실시 형태에 있어서 설명이 끝난 사항에 대한 반복되는 설명은 생략한다. 따라서, 제4의 실시 형태에 있어서 명시적으로 설명되지 않았다고 해도, 제4의 실시 형태에 있어서, 제1의 실시 형태에서 설명이 끝난 사항을 채용 가능한 것은 말할 필요도 없다. 또, 도 5에 나타내는 예는, 제1의 실시 형태를 참조하여 설명을 하고 있지만, 제4의 실시 형태는, 제2 및 제3의 실시 형태에서 설명이 끝난 사항도 채용 가능한 것은 말할 필요도 없다.
도 5에 나타내는 예에서는, 투명 기판(21)은, 홀더(4)의 하단부에 기판 유지 부재(48)에 의해, 홀더(4)에 유지된다. 그리고, 투명 기판(21)이 홀더(4)에 유지되고, 스페이서(42)를 통하여 포토캐소드막(22)과 렌즈(3)가 소정의 거리가 되도록 하고 있다.
기판 유지 부재(48)는, 투명 기판(21)을 홀더(4)의 하단부에 유지하는 것이 가능하면 특별히 제한은 없다. 도 5에 나타내는 기판 유지 부재(48)는, 홀더(4)와는 별체로 형성된 단면 대략 L자형상의 대략 환상의 부재이다. 도 5에 나타내는 예에서는, 홀더(4)의 하단부와 기판 유지 부재(48)로 투명 기판(21)을 협지하여, 홀더(4)와 기판 유지 부재(48)를 걸어 맞춰지게 하여, 투명 기판(21)을 홀더(4)에 유지하고 있다. 홀더(4)와 기판 유지 부재(48)의 걸어 맞춤 수단은 특별히 제한은 없으며, 나사에 의한 고정, 걸어 맞춤 홈에 의한 고정 등, 공지의 수단을 이용하면 된다.
기판 유지 부재(48)는, 예를 들면, 홀더(4)와 동일한 금속이나 세라믹스 등의 비금속 재료로 형성하면 된다.
제4의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1D)는, 제1 내지 제3의 실시 형태의 포토캐소드 키트(1)의 효과에 더하여, 이하의 효과를 상승적으로 나타낸다.
제1의 실시 형태와 같이 투명 기판(21)을 홀더(4)의 내부에 유지하는 경우, 홀더(4)는 복수의 부재로 구성될 필요가 있다. 한편, 제4의 실시 형태에서는, 홀더(4)의 외부로부터 투명 기판(21)을 유지할 수 있기 때문에, 홀더(4)를 단일의 통형상체로 형성 가능해진다.
또, 투명 기판(21)을 홀더(4)의 내부에 유지하는 경우, 투명 기판(21)이 어느 정도의 두께를 갖지 않으면 투명 기판(21)의 취급이 곤란해진다. 한편, 제4의 실시 형태에서는, 홀더(4)의 하단부와 기판 유지 부재(48)의 사이에 투명 기판(21)을 배치하여, 홀더(4)에 유지할 수 있는 점에서, 투명 기판(21)을 얇게 할 수 있다. 투명 기판(21)이 얇아짐으로써, 포토캐소드막(22)에 조사되는 광의 손실이 억제되어 효율적으로 전자 빔을 방출시키는 것이 가능해진다. 또, 투명 기판(21)의 열용량이 작아지는 점에서, 효율적와 포토캐소드(2)의 표면을 청정하게 할 수 있다.
(제5의 실시 형태)
도 6a 및 도 6b를 참조하여, 제5의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1E)에 대해서 설명한다. 도 6a는, 제5의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1E)의 일례를 모식적으로 나타내는 개략 단면도, 도 6b는, 렌즈 압압 부재(31)를 이용한 렌즈 고정 방법을 모식적으로 나타내는 개략 사시도이다.
제1의 실시 형태에서는, 홀더(4)와 스페이서(42)와 렌즈(3)를 협지함으로써, 렌즈(3)를 홀더(4)에 유지하고 있다. 한편, 제5의 실시 형태에서는, 렌즈(3)를 홀더(4)와 스페이서(42)로 유지하는 것 대신에, 렌즈 압압 부재(31)와 스페이서(42)에 의해 유지하는 점에서 제1의 실시 형태와 상이하며, 그 외의 점은 제1의 실시 형태와 같다. 따라서, 제5의 실시 형태에서는, 제1의 실시 형태와 상이한 점을 중심으로 설명하고, 제1의 실시 형태에 있어서 설명이 끝난 사항에 대한 반복되는 설명은 생략한다. 따라서, 제5의 실시 형태에 있어서 명시적으로 설명되지 않았다고 해도, 제5의 실시 형태에 있어서, 제1의 실시 형태에서 설명이 끝난 사항을 채용 가능한 것은 말할 필요도 없다. 또, 도 6에 나타내는 예는, 제1의 실시 형태를 참조하여 설명을 하고 있지만, 제5의 실시 형태는, 제2 내지 제4의 실시 형태에서 설명이 끝난 사항도 채용 가능한 것은 말할 필요도 없다.
제5의 실시 형태에 있어서의 렌즈(3)는, 도 6b에 나타내는 바와 같이, 렌즈 압압 부재(31)와 스페이서(42)에 협지된다. 그리고, 스페이서(42)와 렌즈 압압 부재(31)에 의해 렌즈(3)는 홀더(4) 내에 유지된다(도 6a). 그 결과, 포토캐소드막(22)과 렌즈(3)가 소정의 거리가 되도록 하고 있다.
렌즈 압압 부재(31)는, 포토캐소드막(22)에 조사되는 여기광의 광로를 간섭하지 않고 스페이서(42) 쪽으로 렌즈를 압압하는 것이 가능하면 특별히 제한은 없다. 도 6b에 나타내는 렌즈 압압 부재(31)는, 홀더(4)와는 별체로 형성된 탄성을 가지는 판형상 부재(판스프링)이다. 또, 렌즈 압압 부재(31)는, 홀더(4)에 고정되는 고정부(32)를 가진다. 렌즈 압압 부재(31)의 고정은, 홀더(4)에 고정할 수 있으면 특별히 제한은 없다. 예를 들면, 홀더(4)에 오목부를 형성하고, 당해 오목부에 고정부(32)를 걸어 맞춤하여 고정해도 되고, 홀더(4)를 분할하고 그 사이에 고정부(32)를 끼우고 나사로 고정해도 된다. 도 6b에 예시되는 렌즈 압압 부재(31)는, 렌즈(3)와 접촉하는 개소는 환상이 되어 있으며, 여기광의 광로를 방해하지 않는다. 렌즈 압압 부재(31)는 탄성을 가지고 있는 점에서, 렌즈(3)가 홀더(4) 내에 유지될 때에, 렌즈(3)를 스페이서(42) 쪽으로 압압할 수 있다. 또한, 렌즈 압압 부재(31)는, 복수의 부재로 형성해도 된다. 복수의 부재로 렌즈 압압 부재(31)를 형성하는 경우는, 각각의 부재의 일단을 홀더(4)에 걸어 맞추고, 각각의 부재의 타단을 홀더(4) 내에 돌출시키고, 그리고, 타단을 렌즈(3)에 접촉시켜 유지하면 된다. 복수의 부재로 렌즈 압압 부재(31)를 형성하는 경우, 렌즈(3)를 스페이서(42) 쪽으로 압압할 수 있으면, 부재의 수에 제한은 없다.
렌즈 압압 부재(31)를 형성하는 재료는, 탄성을 가진 것이면 특별히 제한은 없다. 예를 들면, 홀더(4)와 동일한 금속 등을 들 수 있다. 또한, 상술한 대로, 포토캐소드(2)의 가열 처리를 행하는 경우, 진공 중에서 300~700℃ 정도까지 가열하는 점에서, 렌즈 압압 부재(31)도 고온이 된다. 렌즈 압압 부재(31)는, 렌즈(3)와 포토캐소드막(22)을 소정의 거리로 하기 위해 이용되는 점에서, 렌즈 압압 부재(31)를 형성하는 재료는, 내열성이 충분히 있고, 열팽창이 작고, 가열했을 때의 가스 방출이 적은 것이 보다 바람직하다. 당해 관점에서는, 렌즈 압압 부재(31)를 형성하는 재료로서, 티탄이 가장 바람직하고, 다음에, 몰리브덴, 또는, 인코넬이 바람직하다. 렌즈 압압 부재(31)를 형성하는 재료와 홀더(4)를 형성하는 재료는, 같아도 상이해도 된다.
제5의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1E)는, 제1 내지 제4의 실시 형태의 포토캐소드 키트(1)의 효과에 더하여, 이하의 효과를 상승적으로 나타낸다.
포토캐소드(2)의 가열 처리나, 포토캐소드(2)의 EA 표면 처리가 행해지면, 포토캐소드 키트(1)는 가열된다. 그 때, 홀더(4)가 열의 영향으로 변형되고, 그 변형이 포토캐소드막(22)과 렌즈(3)의 거리에 영향을 줄 우려가 있다. 도 6에 예시되는 제5의 실시 형태에서는, 열에 의해 홀더(4)가 변형되어도, 렌즈 압압 부재(31)가, 렌즈(3)를 스페이서(42) 쪽으로 압압하고 있는 점에서, 포토캐소드막(22)과 렌즈(3)의 거리가 스페이서(42)에 의해 항상 유지되는 상태로 하는 것이 가능하다.
(제6의 실시 형태)
도 7을 참조하여, 제6의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1F)에 대해서 설명한다. 도 7은, 제6의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1F)의 일례를 모식적으로 나타내는 개략 단면도이다.
제6의 실시 형태에서는, 홀더(4)의 상단부측에, 돌아들어감 방지부(49)를 설치한 점에서 제1의 실시 형태와 상이하며, 그 외의 점은 제1의 실시 형태와 같다. 따라서, 제6의 실시 형태에서는, 제1의 실시 형태와 상이한 점을 중심으로 설명하고, 제1의 실시 형태에 있어서 설명이 끝난 사항에 대한 반복되는 설명은 생략한다. 따라서, 제6의 실시 형태에 있어서 명시적으로 설명되지 않았다고 해도, 제6의 실시 형태에 있어서, 제1의 실시 형태에서 설명이 끝난 사항을 채용 가능한 것은 말할 필요도 없다. 또, 도 7에 나타내는 예는, 제1의 실시 형태를 참조하여 설명을 하고 있지만, 제6의 실시 형태는, 제2 내지 제5의 실시 형태에서 설명이 끝난 사항도 채용 가능한 것은 말할 필요도 없다.
상세한 것은 후술하지만, 포토캐소드 키트(1)는, 전자 총 내에 배치되어, 전자 총 내에서 포토캐소드(2)의 EA 표면 처리를 행하는 것이 가능하다. EA 표면 처리는, 표면 처리 재료를 기화시켜, 포토캐소드(2)에 증착함으로써 행한다.
기화된 표면 처리 재료의 대부분은, 포토캐소드 키트(1)의 하단부측에 도달하는데, 일부의 기화된 표면 처리 재료는, 포토캐소드 키트(1)의 상단부측에 도달할 우려가 있다. 도 7에 예시되는 제6의 실시 형태는, 전자 총 내에서의 포토캐소드(2)의 EA 표면 처리 시에, 포토캐소드 키트(1)의 상단측에 도달한 표면 처리 재료에 의해, 렌즈(3)가 오염되는 것을 막는 돌아들어감 방지부(49)를 홀더(4)의 상단부에 설치한 것이다.
돌아들어감 방지부(49)는, 렌즈(3)의 상면에 기화된 표면 처리 재료가 부착되기 어려워지면 특별히 제한은 없다. 도 7에 나타내는 예에서는, 돌아들어감 방지부(49)는, 여기광(L)을 통과시킬 수 있는 중공 형상의 통형상 부재로 형성되어 있다. 돌아들어감 방지부(49)는, 홀더(4)와 일체적으로 형성해도 된다. 대체적으로, 돌아들어감 방지부(49)는, 홀더(4)와는 별체로서 형성되어, 홀더(4)에 장착되어도 된다.
제6의 실시 형태에 있어서의 포토캐소드 키트(1F)는, 제1 내지 제5의 실시 형태의 포토캐소드 키트(1)의 효과에 더하여, 이하의 효과를 상승적으로 나타낸다.
돌아들어감 방지부(49)를 설치함으로써, 렌즈(3)를 보다 청정한 상태로 유지하는 것이 가능해진다.
＜전자 총의 실시 형태＞
(제1의 실시 형태)
도 8 및 도 9를 참조하여, 포토캐소드 키트(1)를 가지는 전자 총(6)의 제1의 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 8은, 제1의 실시 형태에 있어서의 전자 총(6) 및 전자 총(6)을 탑재한 상대측 장치(E)를 모식적으로 나타내는 개략 단면도이다. 도 9는, 전자 총 내에서의 포토캐소드(2)의 EA 표면 처리의 일례를 모식적으로 나타내는 개략 단면도이다.
제1의 실시 형태에 있어서의 전자 총(6)은, 포토캐소드 키트(1)와, 광원(7)과, 애노드(8)와, 진공 챔버(9)와, 포토캐소드 키트(1)를 수납할 수 있는 수납 용기(10)를 구비한다.
또, 도 8에 예시되는 포토캐소드 키트(1)는, 전자 빔 통과 구멍(10h)을 구비한 수납 용기(10) 내에 배치되어 있다. 수납 용기(10) 내에는, 포토캐소드(2)를 EA 표면 처리(바꾸어 말하면, 전자 친화력의 저하 처리.)하기 위한 표면 처리 재료(10m)가 배치되어 있다.
광원(7)은, 포토캐소드(2)에 여기광(L)을 조사함으로써, 전자 빔(B)을 방출할 수 있는 것이면 특별히 제한은 없다. 광원(7)은, 예를 들면, 고출력(와트급), 고주파수(수백 MHz), 초단펄스 레이저광원, 비교적 염가의 레이저 다이오드, LED 등을 들 수 있다. 조사하는 여기광(L)은, 펄스광, 연속광 중 어느 하나여도 되고, 목적에 따라 적당히 조정하면 된다. 광원(7)은, 여기광(L)이, 포토캐소드 키트(1)의 렌즈(3)를 통한 투명 기판(21)의 제2면(24)측으로부터 조사되면 된다. 도 8에 나타내는 예에서는, 광원(7)은, 진공 챔버(9) 밖에 배치되어 있지만, 광원(7)을 진공 챔버(9) 내에 배치해도 된다.
도 8에 나타내는 예에서는, 포토캐소드 키트(1), 애노드(8)는, 진공 챔버(9) 내에 배치되어 있다. 포토캐소드(2)는, 광원(7)으로부터 조사되는 여기광(L)의 수광에 따라, 전자 빔(B)을 방출한다. 보다 구체적으로는, 포토캐소드(2) 중의 전자는, 여기광(L)에 의해 여기되고, 여기된 전자가, 포토캐소드(2)로부터 방출된다. 방출된 전자는, 애노드(8)와 캐소드(2)에 의해 형성되는 전계에 의해, 전자 빔(B)을 형성한다. 또한, 본 명세서 중에 있어서의 「포토캐소드」와 「캐소드」라는 기재에 관하여, 전자 빔을 방출한다는 의미로 기재하는 경우에는 「포토캐소드」라고 기재하고, 「애노드」의 대극이란 의미로 기재하는 경우에는 「캐소드」라고 기재하는 경우가 있지만, 부호에 관해서는, 「포토캐소드」 및 「캐소드」 중 어느 경우에도 2를 이용한다.
애노드(8)는, 캐소드(2)와 전계를 형성할 수 있는 것이면 특별히 제한은 없으며, 전자 총의 분야에 있어서 일반적으로 이용되고 있는 애노드를 사용할 수 있다.
캐소드(2)로부터 애노드(8)를 향하여 전자 빔(B)을 방출할 수 있으면, 전원의 배치에 특별히 제한은 없다. 도 8에 나타내는 예에서는, 캐소드(2)와 애노드(8)의 사이에 전위차가 생기도록 전원을 배치함으로써, 전계를 형성할 수 있다.
전자 총(6)의 제1의 실시 형태에서는, 열화된 포토캐소드(2)의 EA 표면 처리를 진공 챔버(9) 내에서 행할 수 있다. 포토캐소드 키트(1)가 수납되는 수납 용기(10)는, 내부에 배치한 표면 처리 재료(10m)를 기화시킬 수 있어, 기화된 표면 처리 재료로 포토캐소드(2)의 EA 표면 처리를 하기 위한 용기이다. 수납 용기(10)는, 적어도 포토캐소드(2)로부터 방출되는 전자가 통과하는 전자 빔 통과 구멍(10h)을 포함하고 있다. 전자 빔 통과 구멍(10h)은, 적어도 전자를 통과할 수 있는 크기이면 되지만, 가공의 용이성, 및 포토캐소드(2)로부터 방출되는 전자와 전자 빔 통과 구멍(10h)의 각도나 위치 관계의 조정을 용이하게 하기 위해, 1nm~10mm의 크기여도 되고, 50μm~5mm의 크기여도 된다.
수납 용기(10)의 재료에 특별히 제한은 없으며, 예를 들면, 유리, 몰리브덴, 세라믹, 사파이어, 티탄, 텅스텐, 탄탈 등의 300℃ 이상, 보다 바람직하게는 400℃ 의 열에 견딜 수 있는 내열성 재료로 형성할 수 있다.
수납 용기(10)의 내부에 배치되는 표면 처리 재료(10m)는, EA 표면 처리할 수 있는 재료이면, 특별히 제한은 없다. 표면 처리 재료(10m)를 구성하는 원소로서, 예를 들면, Li, Na, K, Rb, Cs, Te, Sb 등이 예시된다. 또한, 상기 원소 중에서, Li, Na, K, Rb, Cs는 단체로는 자연 발화되어 버려, 보존·이용이 불가능하다. 이 때문에, Li, Na, K, Rb, Cs에 관해서는, 이들 원소의 복합 원소, 이들 원소를 포함하는 화합물의 형태로 사용할 필요가 있다. 한편, 화합물의 형태로 사용하는 경우는, 상기 원소의 증착 시에 불순물 가스가 발생하지 않게 할 필요가 있다. 따라서, Li, Na, K, Rb, Cs로부터 선택되는 원소를 표면 처리 재료(10m)로서 사용하는 경우는, Cs2CrO4, Rb2CrO4, Na2CrO4, K2CrO4 등의 화합물과 불순물 가스의 발생을 억제하는 환원제를 조합하여 이용하는 것이 바람직하다. 표면 처리 재료(10m)는, 가열 수단을 이용하여 포토캐소드 수납 용기(10) 내에서 기화되어, 포토캐소드(2)에 증착된다.
전자 총(6)의 제1의 실시 형태에 있어서, EA 표면 처리는, 도 9에 예시되는 바와 같이, 구동 장치(11)를 통하여, 포토캐소드 키트(1)를 수납 용기(10) 내에서 증착 위치에 이동시키고, 표면 처리 재료(10m)를 기화시켜, 포토캐소드(2)에 증착함으로써 행한다. 구동 장치(11)는, 포토캐소드 키트(1)를 이동할 수 있으면 특별히 제한은 없으며, 예를 들면, 국제 공개 제2015/008561호, 국제 공개 제2018/186294호에 기재된 구동 장치를 이용할 수 있다. 국제 공개 제2015/008561호 및 국제 공개 제2018/186294호에 기재된 사항은, 본 명세서에 포함된다.
제1의 실시 형태에 있어서의 전자 총(6)은, 제1 내지 제6의 실시 형태에 따른 포토캐소드 키트(1)가 나타내는 효과에 더하여, 이하의 효과를 상승적으로 나타낸다.
포토캐소드와 렌즈가, 각각, 진공 챔버 내(수납 용기 내)에서 노출되어 있는 상태로 EA 표면 처리를 하면, 투명 기판(21)의 단부를 우회한 표면 처리 재료(10m)가, 렌즈(3)에 부착될 가능성이 있다. 그 경우, 렌즈(3)에 부착된 표면 처리 재료(10m)가 광학계에 개재하게 되어, 여기광의 초점을 맺는 위치가 변화할 가능성이 있다. 한편, 도 8 및 도 9에 나타내는 예에서는, 렌즈(3)는, 포토캐소드 키트(1)의 홀더(4) 내에 유지되어 있고, 전자 총(6)은 진공 펌프(도시는 생략)로 흡인한 상태인 점에서, 포토캐소드(2)의 EA 표면 처리 시에, 기화된 표면 처리 재료(10m)가 홀더(4) 내에 들어가지 않는다. 즉, 렌즈(3)를 표면 처리 재료(10m)로 오염시키는 것을 막아, 렌즈(3)를 청정한 상태를 유지한다는 효과를 나타낸다.
도 9에서는, 포토캐소드 키트(1)로서, 제6의 실시 형태의 포토캐소드 키트(1F)를 이용한 예를 나타내고 있다. 도 9에 나타내는 예에서는, 포토캐소드 키트(1F)가 돌아들어감 방지부(49)를 구비하기 때문에, 렌즈(3)의 상면에 기화된 표면 처리 재료(10m)가 부착되기 어려워진다. 또한, 도 9에 나타내는 예에서는, 포토캐소드 키트(1F)를 증착 위치에 이동시켰을 때에, 돌아들어감 방지부(49)의 상단 부분과 광원(7)의 사이에 간극이 있다. 필요에 따라, 돌아들어감 방지부(49)의 높이를 조정하여, 포토캐소드 키트(1F)를 증착 위치에 이동시켰을 때에, 돌아들어감 방지부(49)의 상단 부분과 광원(7)의 사이에 간극이 없어지도록 설계해도 된다. 그 경우, 기화된 표면 처리 재료(10m)가 렌즈(3)의 상면에 부착될 우려가 보다 적어진다. 또, 도 9에 나타내는 예에서는, 구동 수단(11)을 포토캐소드 키트(1F)의 측면에 장착하고 있지만, 대체적으로 구동 수단(11)을 돌아들어감 방지 수단(49)에 장착하여, 포토캐소드 키트(1F)를 구동시켜도 된다.
전자 총을 탑재하는 전자선 적용 장치(E)는, 전자 총을 탑재하는 공지의 장치를 들 수 있다. 예를 들면, 자유 전자 레이저 가속기, 전자 현미경, 전자선 홀로그래피 장치, 전자선 묘화 장치, 전자선 회절 장치, 전자선 검사 장치, 전자선 금속 적층 조형 장치, 전자선 리소그래피 장치, 전자선 가공 장치, 전자선 경화 장치, 전자선 멸균 장치, 전자선 살균 장치, 플라즈마 발생 장치, 원자상 원소 발생 장치, 스핀 편극 전자선 발생 장치, 캐소드 루미네선스 장치, 역광 전자 분광 장치 등을 들 수 있다.
본 발명은 상기 각 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 기술 사상의 범위 내에 있어서, 각 실시 형태는 적당히 변형 또는 변경될 수 있는 것이 분명하다. 또, 각 실시 형태에서 이용되는 임의의 구성 요소를, 다른 실시 형태에 조합하는 것이 가능하며, 또, 각 실시 형태에 있어서 임의의 구성 요소를 생략하는 것도 가능하다.
본 출원에서 개시하는 포토캐소드 키트, 전자 총 및 전자선 적용 장치를 이용하면, 포토캐소드 키트의 홀더에 의해, 렌즈의 초점은 항상 포토캐소드막에 맺어진다. 따라서, 전자 총을 취급하는 업자에게 있어서 유용하다.
1 포토캐소드 키트 2 포토캐소드
21 투명 기판 22 포토캐소드막
23 제1면 24 제2면
3 렌즈 31 렌즈 압압 부재
32 고정부 4 홀더
4a 홀더 제1 부재 4b 홀더 제2 부재
41 기판 유지부 42 스페이서
43 한쪽의 단부 44 다른쪽의 단부
45 가스 배출부(제1의 연통부) 46 제2의 연통부
46a 구멍 46b 오목부
46c 간극 47 렌즈 유지부
48 기판 유지 부재 49 돌아들어감 방지부
5 히터 51 히터 삽입부
52 제2의 가스 배출부 6 전자 총,
7 광원 8 애노드
9 진공 챔버 10 수납 용기
10h 전자 빔 통과 구멍 10m 표면 처리 재료
11 구동 장치 B 전자 빔
E 상대측 장치 L 여기광
21 투명 기판 22 포토캐소드막
23 제1면 24 제2면
3 렌즈 31 렌즈 압압 부재
32 고정부 4 홀더
4a 홀더 제1 부재 4b 홀더 제2 부재
41 기판 유지부 42 스페이서
43 한쪽의 단부 44 다른쪽의 단부
45 가스 배출부(제1의 연통부) 46 제2의 연통부
46a 구멍 46b 오목부
46c 간극 47 렌즈 유지부
48 기판 유지 부재 49 돌아들어감 방지부
5 히터 51 히터 삽입부
52 제2의 가스 배출부 6 전자 총,
7 광원 8 애노드
9 진공 챔버 10 수납 용기
10h 전자 빔 통과 구멍 10m 표면 처리 재료
11 구동 장치 B 전자 빔
E 상대측 장치 L 여기광
Claims (9)
- 포토캐소드막을 제1면에 형성한 기판을 포함하는 포토캐소드와,
여기광을 상기 포토캐소드막에 수속(收束)하기 위한 렌즈와,
상기 기판 및 상기 렌즈를 유지하는 홀더
를 포함하고,
상기 홀더는,
중공 구조이며,
상기 포토캐소드막과 상기 렌즈를, 소정의 거리가 되도록 유지하는 유지 부재와,
진공 중에서 상기 홀더 내의 기체의 팽창을 방지하기 위하여, 상기 홀더의 내부와 상기 홀더의 외부를 연통하는 관통 구멍인 가스 배출부
를 가지는,
포토캐소드 키트. - 청구항 1에 있어서,
상기 유지 부재는, 내부가 중공인 스페이서이며,
상기 스페이서는,
한쪽의 단부가 상기 렌즈와 맞닿고,
다른쪽의 단부가, 상기 기판의 상기 제1면과는 반대측의 제2면과 맞닿으며,
상기 스페이서의 내부와 상기 홀더의 내부를 연통하는 제2의 연통부를 가지는, 포토캐소드 키트. - 청구항 2에 있어서,
상기 스페이서는 구멍을 가지고,
상기 제2의 연통부는 상기 구멍인, 포토캐소드 키트. - 청구항 2에 있어서,
상기 한쪽의 단부, 또는 상기 다른쪽의 단부, 또는 상기 한쪽의 단부 및 상기 다른쪽의 단부에 형성된 오목부를 가지고,
상기 제2의 연통부는 상기 오목부인, 포토캐소드 키트. - 청구항 1에 있어서,
상기 유지 부재가,
렌즈 유지부와,
기판 유지부
를 가지는, 포토캐소드 키트. - 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 홀더는, 추가로 히터를 구비하는, 포토캐소드 키트. - 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 포토캐소드 키트와,
상기 포토캐소드 키트를 수납할 수 있는 수납 용기와,
상기 포토캐소드에 여기광을 조사하는 광원과,
애노드와,
진공 챔버
를 포함하는,
전자 총. - 청구항 7에 있어서,
상기 수납 용기의 내부에 배치되며, 상기 포토캐소드의 표면 처리를 하기 위한 표면 처리 재료를 추가로 포함하는, 전자 총. - 청구항 7에 기재된 전자 총을 포함하는 전자선 적용 장치로서,
상기 전자선 적용 장치는,
자유 전자 레이저 가속기,
전자 현미경,
전자선 홀로그래피 장치,
전자선 묘화 장치,
전자선 회절 장치,
전자선 검사 장치,
전자선 금속 적층 조형 장치,
전자선 리소그래피 장치,
전자선 가공 장치,
전자선 경화 장치,
전자선 멸균 장치,
전자선 살균 장치,
플라즈마 발생 장치,
원자상 원소 발생 장치,
스핀 편극 전자선 발생 장치,
캐소드 루미네선스 장치, 또는,
역광 전자 분광 장치인,
전자선 적용 장치.
Applications Claiming Priority (3)
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