KR830000415B1 - 전계방사형 전자총 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전계방사형 전자총

제1도는 종래의 전계방사형 전자총을 설명하는 도면.

제2도는 본 발명의 1실시예를 설명하는 도면.

제3도는 그 특성 선도의 1예를 나타낸 도면이다.

본 발명은 전자 현미경 등에 있어서 전계에 의해 음극으로부터 전자를 방출시키는 방식의 전자총에 관한 것이다.

전계방사형 전자총은 침상(針狀) 음극(예컨대, 곡율반경 1000Å)상에 고전계(高電界)(예컨대, 107V/cm)를 인가하여 터널 효과에 의해 전자 방사를 하는 방법으로서 종래의 열전자 방사에 비하여 훨씬 높은 휘도와 작은 전자원으로 높은 분해능력의 전자 현미경을 만드는 것이 가능해진다.

전자 현미경에 이용하는 경우 시료에 조사(照射)하는 전자선의 에너지는 저에너지(예컨대, 약 5KV)와 고에너지(예컨대, 약 10KV 이상)의 두가지의 에너지를 분리하여 사용할 수 있는 것이 바람직하다. 왜냐하면 저에너지는 시료의 챠지업 방지라든가 시료의 극(極) 표면을 관찰할 수 있는 등의 이점이 있으며 고에너지는 수차(收差)를 감소할 수 있어 고분해 능력의 전자 현미경을 실현할 수 있는 것이 가능해진다.

그렇지만 전계방사형 전자총은 방사전자의 흐름이 인가하는 전계에 비례하기 때문에 고에너지(예컨대, 약 10KV 이상)로 되면 방사전자의 흐름이 증가하게 되어 음극의 수명을 짧게한다.

이러한 점을 방지하기 위하여 종래는 버틀러형 전극이 사용되고 있었다. 제1도는 이 버틀러 전극을 사용한 전계 방사형 전자총을 설명하는 도면이다.

음극(1)과 제1양극(2)간에 직류전원(3)에 의해 인출전압(V_A)(예컨대, 약 5KV)이 인가되어 음극(1)에서 전자방사가 발생한다. 방사된 전자(9)는 직류전원(4)에 의해 가속전압(V_B)이 인가된 제2양극(5)에 의해 가속되어 고에너지(예컨대, 약 15KV)의 전자선이 되어 시료(7)상에 전자(電磁)렌즈(6)에 의해 집속조사 된다. 그리고 도면에 있어서, 8은 진공용기를 나타낸다.

이 방법은 제1양극(2)과 제2양극(5)이 렌즈작용을 가지고 있기 때문에 비점(非點)의 원인이 된다든가 고에너지와 저에너지로 절환한 경우의 축합(軸合)이 곤란해진다는 등의 조작성의 결점을 가지고 있었다. 또 이 방법에서는 구조가 복잡해지기 때문에 고압 전원이 2개가 필요해지는 등의 결점이 있었다.

본 발명은 상기점을 착안하여 만들어진 것으로서, 저에너지와 고에너지의 전자선을 방사전자의 흐름을 일정하게 한채로 간단하게 절환할 수 있는 수단을 구비하여 이루어진 전계방사형 전자총을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전계방사형 전자총에서는 음극과, 그 음극의 근방에 설치된 제어전극과, 음극으로부터 방사되는 전자의 흐름을 가속하기 위하

이하 본 발명을 실실예를 참조하여 설명한다.

제2도는 본 발명의 전계방사형 전자총의 1실시예를 설명하는 도면이다. 도시한 바와 같이 음극(11)의 근방에 제어전극(12)을 설치한다. 음극(11)에서 방사된 전자의 흐름(19)는 양극(13)을 통하여 전자광학 렌즈(16)에서 집속되어 시료(17)에 조사된다. 그들은 전부 진공용기(18)속에 설치된다.

음극(11)과 제어전극(12)은 절연재(21)에서 절연되어 고압 케이블에서 절연트랜스에 도입된다. 절연트랜스의 내부에는 직류전원(15)과 스위치(14)가 설치된다.

스위치(14)의 절환에 의해 제어전극(12)은 접지전위로 할 수 있으며 또 음극(11)의 전위와 동전위로 할 수 있다.

제어전극(12)을 접지전위로 하면 음극(11)에서의 방사되는 전자선의 에너지는 직류전원(15)에서 인가되는 인출전압(예컨대, 약 5KV)에 균등하게 저에너지로 된다. 또 제어전극(12)을 음극(11)과 동전위로 하면 음극선단의 전계는 제어전극(12)으로 차폐되어 전계방사는 발생하지 않는다. 전계방사를 발생시키기 위하여 직류전원(15)을 증가시킨다. 그때 방사하는 전자선의 에너지는 고에너지(예컨대, 약 10KV 이상)가 된다. 이와 같이 고압전원(19)을 증가시켜도 대전류의 방사가 행해지지 않으며 전자흐름의 에너지를 높게할 수 있다.

그리고 이 고에너지의 크기는 음극(11)과 제어전극(12)의 상호위치 또는 형상에 따라 임의로 결정할 수 있다. 즉, 음극(11)을 지탱하고 있는 장치 예컨대, 벨로우스(bellows)(20)을 상하로 이동시키게하는 것에 의해 음극(11)과 제어전극(12)의 상호 위치를 가변하여 고에너지의 값을 임의로 변화시킬 수 있다. 제3도는 원통상의 제어전극(12)의 내경(D)과 음극(11)의 제어전극(12)에 대한 상대적 위치(L)를 변화시킨 때의 고에너지와 저에너지의 비교를 나타낸 것이다. 도면에 있어서 횡축은 L/D의 비이며 종축은 V_H/V_L의 비이다. 여기서 V_L은 제어전극을 접지전위로 한때 방사전류 예컨대, 약 10㎂를 방사 시킬때의 전압을 나타내고, 또 V_H는 제어전극을 음극과 동전위로 한때 방사전류 예컨대, 약 10㎂를 방사할 때의 전압을 나타낸다. 상기의 도면으로서 알 수 있듯이 제어전극(12)의 위치를 외부로부터 변화시키는 것에 따라 임의의 에너지(이 실시예에서는 약 5KV 이상)의 전자선을 얻을 수 있다.

그리고 본 발명은 상술한 실시예의 설명에 사용한 각종의 수치 및 형상에 한정되지 않으며 이 설정조건에 따라 적당히 선택할 수 있는 것은 말할 필요조차 없다. 또 상술한 실시예에 있어서는 음극을 제어전극에 대하여 이동 가능하게 하는 것에 의해 L을 변화시켰지만 제어전극을 음극에 대하여 이동 가능하게 함에 의해서도 상술한 L을 변화시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 임의의 양극 전압에 있어서 소망하는 방사전류를 얻기 위해 음극의 위치 또는 제어전극의 위치를 진공 외부로부터 가변할 수 있도록 하는 것에 의해 임의의 고에너지의 전자선을 얻을 수 있다.

또 스위치, 고압전원 각각 1개로 이루어지는 대단히 간단한 구성에 의해 저에너지와 고에너지의 전자선을 절환하는 것이 가능해지며, 한편 그 조작성도 간단하다는 등 각종의 이점을 갖는다. 그리고 매우 간단하게 전자선의 방사에너지를 바꿀 수 있는 본 발명을 이용하여 고분해 가능한 전자 현미경을 제작할 수 있다.

Claims (1)

1. 음극(11)과, 그 음극(11) 근방에 설치된 제어전극(12)과, 음극(11)에서 방사되는 전자의 흐름(19)을 가속하기 위하여 설치된 양극(13)과, 그 음극(11)과 양극(13)간에 인가되는 직류전원(15)과, 그 제어전극(12)의 전위를 접지전위와 음극전위로 절환할 수 있게 설치된 스위치(14)와, 그 음극(11)과 제어전극(12)과의 상대적 위치를 변화시키는 수단을 구비하여 이루어진 전계방사형 전자총.

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