WO2021033519A1 - フォトカソードキット、電子銃および電子線適用装置 - Google Patents

フォトカソードキット、電子銃および電子線適用装置 Download PDF

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WO2021033519A1
WO2021033519A1 PCT/JP2020/029447 JP2020029447W WO2021033519A1 WO 2021033519 A1 WO2021033519 A1 WO 2021033519A1 JP 2020029447 W JP2020029447 W JP 2020029447W WO 2021033519 A1 WO2021033519 A1 WO 2021033519A1
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photocathode
holder
lens
electron beam
kit
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PCT/JP2020/029447
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悠 鹿野
佐藤　大樹
励起 渡辺
智昭 守谷
北斗 飯島
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株式会社Ｐｈｏｔｏ ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｏｕｌ
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    • H01J2237/06325—Cold-cathode sources
    • H01J2237/06333—Photo emission

Definitions

  • the disclosure in this application relates to a photocathode kit, an electron gun and an electron beam application device.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose an electron gun using a photocathode that emits an electron beam by irradiating an excitation light from a light source.
  • Patent Document 1 discloses an electron gun using a so-called transmissive photocathode.
  • the photocathode disclosed in Patent Document 1 has a transparent substrate and a photocathode film formed on the surface thereof.
  • the light source is arranged so as to enter light from the transparent substrate side of the photocathode, irradiates the photocathode film with excitation light from the light source, and emits electrons into a vacuum from the photocathode film side.
  • the lens is arranged between the light source and the photocathode so that the focus of the excitation light is aligned with the photocathode film.
  • Patent Document 2 discloses an electron gun provided with a storage container capable of accommodating a photocathode.
  • the storage container is a container in which the surface treatment material can be arranged inside to vaporize the surface treatment material, and the photocathode can be EA surface-treated with the vaporized surface treatment material.
  • Patent Document 2 discloses that by providing a storage container, EA surface treatment can be performed in the chamber without taking out the photocathode to the outside.
  • the electron emission characteristic of the photocathode deteriorates by continuing light irradiation, and the amount of electron emission decreases. Therefore, it is known that the electron beam intensity of the electron beam source using the photocathode decreases with the usage time. Then, the deteriorated photocathode is subjected to EA surface treatment to recover the photocathode.
  • Patent Document 1 the EA surface treatment is performed outside the vacuum chamber, and it is necessary to take out the photocathode from inside the vacuum chamber. Then, since the photocathode is arranged in the vacuum chamber after the EA surface treatment, it is necessary to adjust the lens position with respect to the photocathode so that the excitation light is appropriately irradiated to the photocathode film. Therefore, there is a problem that the operation by moving the photocathode and adjusting the lens position becomes complicated. Further, it is necessary to provide a moving means for taking out the photocathode and a lens position adjusting means, which causes a problem that the device becomes large and complicated.
  • the disclosure in this application is a photo that does not require adjustment of the distance between the photocathode film and the lens that focuses on the photocathode film when the photocathode and the lens are installed in the electron gun in the transmissive photocathode.
  • the purpose is to provide an electron beam application device equipped with a cathode kit, an electron gun and an electron gun.
  • Other optional additional effects of the disclosure in this application are manifested in the form for carrying out the invention.
  • a photocathode including a substrate having a photocathode film formed on the first surface, With the lens A holder that holds the substrate and the lens, Including The holder A holding member that holds the photocathode film and the lens at a predetermined distance, A first communication portion that communicates the inside of the holder and the outside of the holder, Photocathode kit with.
  • the holding member is a spacer having a hollow inside. The spacer is One end abuts on the lens The other end abuts on the second surface of the substrate opposite to the first surface.
  • the photocathode kit according to (1) above which has a second communication portion that communicates the inside of the spacer and the inside of the holder.
  • the spacer has a hole and has a hole.
  • It has a recess formed at the one end and / or the other end.
  • the holding member is With the lens holder Board holder and The photocathode kit according to (1) above.
  • Electron gun including.
  • An electron beam application device including the electron gun according to (7) or (8) above.
  • the electron beam application device is Free electron laser accelerator, electronic microscope, Electron holography equipment, Electron beam lithography system, Electron beam diffractometer, Electron beam inspection device, Electron beam metal lamination molding equipment, Electron beam lithography equipment, Electron beam processing equipment, Electron beam curing device, Electron beam sterilizer, Electron beam sterilizer, Plasma generator, Atomic element generator, Spin polarized electron beam generator, Cathodoluminescence device or An electron beam application device that is a back photoelectron spectroscopy device.
  • the transmissive photocathode when the photocathode and the lens are installed in the electron gun, it is not necessary to adjust the distance between the photocathode film and the lens that focuses on the photocathode film.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view schematically showing a photocathode kit 1A according to the first embodiment.
  • the schematic perspective view which shows typically the spacer 42 in 1st Embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view schematically showing the photocathode kit 1B in the second embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view schematically showing a photocathode kit 1C according to a third embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view schematically showing a photocathode kit 1C according to a third embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view schematically showing a photocathode kit 1C according to a third embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view schematically showing a photocathode kit 1C according to a third embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view schematically showing a photocathode kit 1D according to a fourth embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view schematically showing a photocathode kit 1E according to a fifth embodiment.
  • the schematic perspective view which shows typically the lens fixing method using the lens pressing member in 5th Embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view schematically showing the photocathode kit 1F in the sixth embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view schematically showing an electron gun 6 and an apparatus equipped with the electron gun 6 in the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view schematically showing the EA surface treatment of the electron gun 6 in the first embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing the photocathode kit 1A according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view schematically showing the spacer 42 which is a holding member.
  • the photocathode kit 1A in the first embodiment includes a photocathode 2, a lens 3, and a holder 4.
  • the photocathode 2 in FIG. 1 is formed of a transparent substrate 21 and a photocathode film 22 adhered to the first surface 23 of the transparent substrate 21.
  • the photocathode 2 receives an electron beam from the photocathode film 22 in response to receiving excitation light incident from the second surface side 24 opposite to the first surface 23 on which the photocathode film 22 of the transparent substrate 21 is formed. Is released.
  • the transparent substrate 21 is not particularly limited as long as it can transmit the excitation light from the light source.
  • quartz glass and sapphire glass can be mentioned.
  • the photocathode film 22 is not particularly limited as long as it can emit an electron beam by irradiating it with excitation light, and examples thereof include materials that require EA surface treatment and materials that do not require EA surface treatment.
  • materials that require EA surface treatment include group III-V semiconductor materials and group II-VI semiconductor materials. Specific examples thereof include AlN, Ce 2 Te, GaN, compounds of one or more kinds of alkali metals and Sb, AlAs, GaP, GaAs, GaSb, InAs and the like, and mixed crystals thereof.
  • Other examples include metals, and specific examples thereof include Mg, Cu, Nb, LaB 6 , SeB 6 , and Ag.
  • the photocathode film 22 can be produced by EA surface treatment, and the photocathode film 22 not only enables selection of excitation light in the near-ultraviolet-infrared wavelength region according to the gap energy of the semiconductor.
  • the electron beam source performance (quantum yield, durability, monochromaticity, time responsiveness, spin polarization) according to the application of the electron beam becomes possible by selecting the material and structure of the semiconductor.
  • Examples of materials that do not require EA surface treatment include simple metals such as Cu, Mg, Sm, Tb, and Y, alloys, metal compounds, diamond, WBaO, and Cs 2 Te.
  • the photocathode film that does not require EA surface treatment may be prepared by a known method (see, for example, Japanese Patent No. 3537779).
  • the lens 3 converges the excitation light from the light source on the photocathode film 22.
  • the focused excitation light is focused on the photocathode film 22, and an electron beam is emitted from the photocathode film 22.
  • the lens 3 is not particularly limited as long as it can collect light, and a generally used lens can be used.
  • the holder 4 holds the photocathode 2 and the lens 3.
  • the holder 4 has a hollow structure so that the excitation light incident from the outside is irradiated to the photocathode 2 via the lens 3.
  • the holder 4 has a substrate holding portion 41 for holding the transparent substrate 21 of the photocathode 2 and a holding member 42 for keeping the photocathode film 22 and the lens 3 at a predetermined distance inside the hollow structure.
  • FIG. 1 an example in which a spacer 42 is used as the holding member 42 is shown.
  • the lens 3 is sandwiched and fixed by the holder 4 and the spacer 42, but the lens 3 and the spacer 42 can also be fixed by screws.
  • the lens 3 and the spacer 42 can also be fixed by screws.
  • the holder 4 can also have a heater, it is preferable that the holder 4 is made of a material having good thermal conductivity.
  • the material include metals such as titanium, molybdenum, their alloys, Inconel, and stainless steel (SUS).
  • the substrate holding portion 41 is not particularly limited as long as the transparent substrate 21 can be held (fixed) to the holder 4.
  • FIG. 1 shows an example in which a recess for receiving an end portion of the transparent substrate 21 is formed in the holder 4.
  • a convex portion may be formed on the holder 4 and the convex portion may be engaged with the concave portion formed on the transparent substrate 21.
  • the spacer 42 is arranged between the photocathode 2 and the lens 3, and is a distance between the photocathode 2 and the lens 3 so that the focal point of the lens 3 is connected by the photocathode film 22, in other words, a photo. It defines the positional relationship between the cathode 2 and the lens 3.
  • the spacer 42 illustrated in FIG. 1 has a tubular shape with a hollow inside. Then, one end 43 of the spacer 42 is in contact with the lens 3, and the other end 44 is the second surface 24 (the first on which the photocathode film 22 is formed) of the transparent substrate 21 constituting the photocathode 2. It is in contact with the surface opposite to the surface 23).
  • the spacer 42 illustrated in FIG. 1 has a brim formed at a hollow tubular end portion (43, 44) so that the contact area between the lens 3 and the transparent substrate 21 is widened. The formation of the brim is not essential, and the brim may not be formed.
  • the material for forming the spacer 42 is not particularly limited as long as the distance between the photocathode film 22 and the lens 3 can be held so as to be predetermined.
  • it may be formed of metal or the like like the holder 4.
  • it may be formed of a non-metallic material such as synthetic quartz or ceramics.
  • Non-metal materials such as synthetic quartz and ceramics are less deformed by heating than metals and the like. Therefore, when a non-metallic material such as synthetic quartz or ceramics is used as the material for forming the spacer, the effect that the distance between the photocathode film 22 and the lens 3 does not change easily is obtained.
  • the photocathode kit 1A illustrated in FIG. 1 is arranged in the vacuum chamber of the electron gun, but the inside of the holder 4 has a hollow structure.
  • the gas in the hollow structure expands in a vacuum, which affects the distance between the photocathode film 22 and the lens 3.
  • the holder 4 has a degassing 45 (first communication portion) that communicates the inside and the outside of the holder 4.
  • the first communication portion 45 includes, for example, a through hole that communicates the inside and the outside of the holder 4. In the example shown in FIG.
  • the holder 4 is formed of the holder first member 4a and the holder second member 4b, and when the holder first member 4a and the holder second member 4b are engaged, a gap (gap) is formed in the engaging portion.
  • the first communication portion 45) is formed so as to occur.
  • a through hole (first communication portion 45) is formed in addition to the engaging portion of the holder first member 4a and / or the holder second member 4b, and the holder first member 4a is formed.
  • the engaging portion between the holder and the second member 4b may be formed of, for example, a male screw and a female screw so that a gap is not positively formed in the engaging portion.
  • the transparent substrate 21 is held in a recess (board holding portion 41) formed in the holder second member 4b. Therefore, in order to allow the end portion of the transparent substrate 21 to be inserted into the substrate holding portion 41, the holder second member 4b may be formed so that it can be divided by a plurality of members. Further, FIG. 1 shows an example in which the holder first member 4a and the holder second member 4b are divided in the vertical direction of FIG. Alternatively, the holder first member 4a and the holder second member 4b may be split in the left-right direction of FIG.
  • the spacer 42 illustrated in FIG. 1 has a hollow tubular shape, when the ends (43, 44) of the spacer 42 come into contact with the lens 3 and the transparent substrate 21, the inside of the spacer 42 becomes visible. Become airtight. Therefore, like the holder 4, the spacer 42 has a second communication portion 46 that communicates the inside and the outside of the spacer 42 (the inside of the holder 4).
  • the second communication portion 46 of the spacer 42 illustrated in FIG. 1 is a hole 46a formed in the tubular portion of the spacer 42 and communicating the inside and the outside of the tubular portion.
  • FIG. 2A is a perspective view showing an outline of the entire spacer 42 illustrated in FIG.
  • the second communication portion 46 is not limited to the example shown in FIGS. 1 and 2 (a) unless the inside of the spacer 42 is airtight.
  • FIG. 2B is a perspective view showing another embodiment of the second communication portion 46, and shows an example in which a recess 46b to be a notch is provided in one end portion 43 of the spacer 42.
  • the second communication portion 46 may have a recess at the other end 44, as long as the inside of the spacer 42 and the inside of the holder 4 can be communicated with each other.
  • the hole 46a and the recess 46b may be combined.
  • the shape of the spacer 42 is shown as a tubular example, but the lens 3 and the photocathode film 22 can be held so as to be at a predetermined distance. If possible, the shape of the spacer 42 is not particularly limited.
  • the spacer 42 may be formed of a plurality of divided members. In the example shown in FIG. 2C, the gap 46c between adjacent spacers 42 forms the second communication portion 46.
  • the photocathode kit 1A in the first embodiment holds the transparent substrate 21 and the lens 3 so that the focus of the lens 3 is connected to the photocathode film 22 of the photocathode 2. Therefore, by installing the photocathode kit 1A on the optical path from the light source, it is possible to focus the excitation light that has passed through the lens 3 on the photocathode film 22. Conventionally, every time the photocathode 2 is installed in the electron gun, it is necessary to adjust the focus of the lens 3 to the photocathode film 22. On the other hand, when the photocathode kit 1A shown in the first embodiment is used, it is not necessary to adjust the position of the lens 3, and the work of installing the photocathode 2 and the lens 3 in the electron gun is simplified.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view schematically showing an example of the photocathode kit 1B in the second embodiment.
  • the spacer 42 was used as a holding member for keeping the photocathode film 22 and the lens 3 at a predetermined distance.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that a lens holding portion is used instead of the spacer 42 as the holding member. Therefore, in the second embodiment, the points different from those in the first embodiment will be mainly described, and the repetitive description of the matters explained in the first embodiment will be omitted. Therefore, it goes without saying that the matters explained in the first embodiment can be adopted in the second embodiment even if they are not explicitly explained in the second embodiment.
  • the holder 4 in the second embodiment illustrated in FIG. 3 has a substrate holding portion 41 for holding the transparent substrate 21 of the photocathode 2 and a lens holding portion 47.
  • the substrate holding portion 41 and the lens holding portion 47 keep the photocathode film 22 and the lens 3 at a predetermined distance.
  • the lens holding portion 47 is not particularly limited as long as the lens 3 can be fixed and held in the holder 4 without contacting the transparent substrate 21.
  • the lens holding portion 47 illustrated in FIG. 3 is a substantially annular member formed separately from the holder 4. In the example shown in FIG. 3, the outer edge portion of the lens holding portion 47 engages with the recess formed in the holder first member 4a, and the inner edge portion of the lens holding portion 47 projects into the holder 4. Therefore, the lens 3 can be held by the portion protruding into the holder 4.
  • the lens holding portion 47 may be formed of a plurality of members instead of the substantially annular member.
  • each member engages with the recess formed in the holder first member 4a, and the other end of each member protrudes into the holder 4 to form the lens 3.
  • the lens holding portion 47 may be formed integrally with the holder 4. More specifically, like the substrate holding portion 41, the lens holding portion 47 may be formed as a recess provided in the holder 4, and the lens 3 may be engaged with the recess. Alternatively, the lens holding portion 47 may be formed as a convex portion provided integrally with the holder 4. The holder 4 may be divided as needed, as described in the first embodiment.
  • the lens holding portion 47 When the lens holding portion 47 is formed separately from the holder 4, the lens holding portion 47 may be formed of, for example, a non-metal material such as metal or ceramics similar to the holder 4.
  • the substrate holding portion 41 and the lens holding portion 47 can hold the photocathode film 22 and the lens 3 at a predetermined distance. Therefore, the same effect as that of the photocathode kit 1A of the first embodiment can be obtained in the second embodiment.
  • FIGS. 4A to 4C are schematic cross-sectional views schematically showing an example of the photocathode kit 1C in the third embodiment.
  • the photocathode kit 1C in the third embodiment is different from the photocathode kit 1A shown in the first embodiment in that it further includes a heater 5, and is the same as the first embodiment in other points. Therefore, in the third embodiment, the points different from those in the first embodiment will be mainly described, and the repetitive description of the matters explained in the first embodiment will be omitted. Therefore, it goes without saying that the matters explained in the first embodiment can be adopted in the third embodiment even if they are not explicitly explained in the third embodiment. Further, the examples shown in FIGS. 4A to 4C are described with reference to the first embodiment, but in the third embodiment, the matters already explained in the second embodiment can also be adopted. Needless to say.
  • the photocathode 2 Before installing the photocathode 2 in the electron gun, the photocathode 2 is exposed to impurities in the atmosphere. Therefore, it is necessary to clean the surface of the photocathode 2 by heating in a vacuum at 300 to 700 ° C. for 10 minutes to 1 hour to remove surface impurities such as oxides and carbides.
  • the photocathode kit 1C has a heater 5. Therefore, the photocathode 2 can be heated by the configuration provided in the photocathode kit 1C.
  • the heater 5 is provided so as to be inserted into the heater insertion portion 51 facing the hollow portion of the holder 4.
  • the transparent substrate 21 can be directly heated.
  • the heater 5 may be arranged so as not to be in contact with the transparent substrate 21, and the transparent substrate 21 may be heated via the holder 4.
  • 4B and 4C are schematic cross-sectional views showing another embodiment of the arrangement of the heater 5. As shown in FIG.
  • the heater 5 may be arranged in the heater insertion portion 51 provided outside the holder 4. In the example shown in FIG. 4B, even if the heater 5 fails, it can be easily replaced. Further, as shown in FIG. 4B, the heater 5 can be retrofitted.
  • the heater 5 is arranged in the heater insertion portion 51 provided inside the holder 4.
  • gas may be generated from the material forming the heater 5. If the generated gas flows into the holder 4, the second surface 24 of the photocathode 2 and the lens 3 may be contaminated.
  • the holder 4 is provided with a second degassing 52 that communicates the heater insertion portion 51 with the outside of the holder 4. Therefore, it is possible to prevent the gas generated from the heater 5 from flowing into the holder 4.
  • the second degassing 52 includes, for example, a through hole that communicates the inside and the outside of the holder 4.
  • the photocathode kit 1 is arranged inside the electron gun, and it is possible to perform the EA surface treatment of the photocathode 2 inside the electron gun.
  • the EA surface treatment is performed by vaporizing the surface treatment material and depositing it on the photocathode 2.
  • the heater 5 is exposed to the outside of the holder 4, the surface treatment material of the photocathode 2 may adhere to the heater 5.
  • the heater insertion portion 51 may be formed in the holder 4 shown in the first and second embodiments.
  • the heater 5 is not particularly limited as long as the photocathode film 22 can be heated to about 300 to 700 ° C. in a vacuum.
  • Examples of the heater 5 include a heating wire such as tantalum and a laser heating device.
  • the photocathode kit 1C in the third embodiment synergistically exerts the following effects in addition to the effects of the photocathode kit 1 in the first and second embodiments.
  • the photocathode kit 1C After installing the photocathode kit 1C in the electron gun, it is possible to heat-treat the photocathode 2 inside the electron gun. Further, even if impurities adhere to the photocathode 2 and deteriorate due to use, the photocathode 2 can be heat-treated without being exposed to the outside of the electron gun.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view schematically showing an example of the photocathode kit 1D according to the fourth embodiment.
  • the holder 4 is provided with the substrate holding portion 41 to hold the transparent substrate 21.
  • the fourth embodiment is different from the first embodiment in that the transparent substrate 21 is held by the substrate holding member 48 instead of being held by the substrate holding portion 41, and the other points are the first embodiment. Is the same as. Therefore, in the fourth embodiment, the points different from those in the first embodiment will be mainly described, and the repetitive description of the matters explained in the first embodiment will be omitted. Therefore, it goes without saying that the matters explained in the first embodiment can be adopted in the fourth embodiment even if they are not explicitly explained in the fourth embodiment. Further, the example shown in FIG. 5 is described with reference to the first embodiment, but in the fourth embodiment, the matters already explained in the second and third embodiments can also be adopted. Needless to say.
  • the transparent substrate 21 is held by the substrate holding member 48 at the lower end of the holder 4 by the holder 4. Then, the transparent substrate 21 is held by the holder 4 so that the photocathode film 22 and the lens 3 are at a predetermined distance via the spacer 42.
  • the substrate holding member 48 is not particularly limited as long as the transparent substrate 21 can be held at the lower end of the holder 4.
  • the substrate holding member 48 shown in FIG. 5 is a substantially annular member having a substantially L-shaped cross section, which is formed separately from the holder 4.
  • the transparent substrate 21 is sandwiched between the lower end portion of the holder 4 and the substrate holding member 48, the holder 4 and the substrate holding member 48 are engaged with each other, and the transparent substrate 21 is held by the holder 4.
  • the means for engaging the holder 4 with the substrate holding member 48 is not particularly limited, and known means such as fixing with screws and fixing with an engaging groove may be used.
  • the substrate holding member 48 may be formed of, for example, a non-metal material such as a metal or ceramics similar to the holder 4.
  • the photocathode kit 1D in the fourth embodiment synergistically exerts the following effects in addition to the effects of the photocathode kit 1 in the first to third embodiments.
  • the holder 4 When the transparent substrate 21 is held inside the holder 4 as in the first embodiment, the holder 4 needs to be composed of a plurality of members. On the other hand, in the fourth embodiment, since the transparent substrate 21 can be held from the outside of the holder 4, the holder 4 can be formed by a single tubular body.
  • the transparent substrate 21 when the transparent substrate 21 is held inside the holder 4, it becomes difficult to handle the transparent substrate 21 unless the transparent substrate 21 has a certain thickness.
  • the transparent substrate 21 can be arranged between the lower end portion of the holder 4 and the substrate holding member 48 and held by the holder 4, so that the transparent substrate 21 can be made thinner. By making the transparent substrate 21 thinner, the loss of light applied to the photocathode film 22 is suppressed, and an electron beam can be efficiently emitted. Further, since the heat capacity of the transparent substrate 21 is reduced, the surface of the photocathode 2 can be efficiently cleaned.
  • FIG. 6A is a schematic cross-sectional view schematically showing an example of the photocathode kit 1E in the fifth embodiment
  • FIG. 6B is a schematic perspective view schematically showing a lens fixing method using the lens pressing member 31.
  • the lens 3 is held by the holder 4 by sandwiching the lens 3 between the holder 4 and the spacer 42.
  • the fifth embodiment is different from the first embodiment in that the lens 3 is held by the lens pressing member 31 and the spacer 42 instead of being held by the holder 4 and the spacer 42, and the other points are the first. It is the same as the embodiment of. Therefore, in the fifth embodiment, the points different from those in the first embodiment will be mainly described, and the repetitive description of the matters explained in the first embodiment will be omitted. Therefore, it goes without saying that the matters explained in the first embodiment can be adopted in the fifth embodiment even if they are not explicitly explained in the fifth embodiment. Further, the example shown in FIG. 6 is described with reference to the first embodiment, but in the fifth embodiment, the matters already explained in the second to fourth embodiments can also be adopted. Needless to say.
  • the lens 3 in the fifth embodiment is sandwiched between the lens pressing member 31 and the spacer 42. Then, the lens 3 is held in the holder 4 by the spacer 42 and the lens pressing member 31 (FIG. 6A). As a result, the photocathode film 22 and the lens 3 are kept at a predetermined distance.
  • the lens pressing member 31 is not particularly limited as long as it can press the lens toward the spacer 42 without interfering with the optical path of the excitation light applied to the photocathode film 22.
  • the lens pressing member 31 shown in FIG. 6B is an elastic plate-shaped member (leaf spring) formed separately from the holder 4. Further, the lens pressing member 31 has a fixing portion 32 fixed to the holder 4.
  • the fixing of the lens pressing member 31 is not particularly limited as long as it can be fixed to the holder 4. For example, a recess may be formed in the holder 4 and the fixing portion 32 may be engaged with the recess to fix the holder 4, or the holder 4 may be divided and the fixing portion 32 may be sandwiched between them and fixed with screws.
  • the lens pressing member 31 has elasticity, the lens 3 can be pressed toward the spacer 42 when the lens 3 is held in the holder 4.
  • the lens pressing member 31 may be formed of a plurality of members. When the lens pressing member 31 is formed by a plurality of members, one end of each member is engaged with the holder 4, the other end of each member is projected into the holder 4, and the other end is in contact with the lens 3. You can let it hold. When the lens pressing member 31 is formed of a plurality of members, the number of members is not limited as long as the lens 3 can be pressed toward the spacer 42.
  • the material forming the lens pressing member 31 is not particularly limited as long as it has elasticity.
  • the same metal as the holder 4 can be mentioned.
  • the lens pressing member 31 when the photocathode 2 is heat-treated, the lens pressing member 31 also becomes hot because it is heated to about 300 to 700 ° C. in a vacuum. Since the lens pressing member 31 is used to keep the lens 3 and the photocathode film 22 at a predetermined distance, the material forming the lens pressing member 31 has sufficient heat resistance, small thermal expansion, and is heated. It is more preferable that the gas emission at the time is small. From this point of view, titanium is most preferable as the material for forming the lens pressing member 31, followed by molybdenum or Inconel. The material forming the lens pressing member 31 and the material forming the holder 4 may be the same or different.
  • the photocathode kit 1E in the fifth embodiment synergistically exerts the following effects in addition to the effects of the photocathode kit 1 in the first to fourth embodiments.
  • the photocathode kit 1 When the photocathode 2 is heat-treated or the photocathode 2 is EA surface-treated, the photocathode kit 1 is heated. At that time, the holder 4 is distorted due to the influence of heat, and the distortion may affect the distance between the photocathode film 22 and the lens 3. In the fifth embodiment illustrated in FIG. 6, even if the holder 4 is distorted by heat, the lens pressing member 31 presses the lens 3 toward the spacer 42, so that the photocathode film 22 and the lens 3 It is possible to keep the distance between the two by the spacer 42 at all times.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view schematically showing an example of the photocathode kit 1F according to the sixth embodiment.
  • the sixth embodiment is different from the first embodiment in that a wraparound prevention portion 49 is provided on the upper end side of the holder 4, and is the same as the first embodiment in other points. Therefore, in the sixth embodiment, the points different from those in the first embodiment will be mainly described, and the repetitive description of the matters explained in the first embodiment will be omitted. Therefore, it goes without saying that the matters explained in the first embodiment can be adopted in the sixth embodiment even if they are not explicitly explained in the sixth embodiment. Further, the example shown in FIG. 7 is described with reference to the first embodiment, but in the sixth embodiment, the matters already explained in the second to fifth embodiments can also be adopted. Needless to say.
  • the photocathode kit 1 is arranged inside the electron gun, and it is possible to perform EA surface treatment of the photocathode 2 inside the electron gun.
  • the EA surface treatment is performed by vaporizing the surface treatment material and depositing it on the photocathode 2.
  • the lens 3 is contaminated by the surface treatment material that reaches the upper end side of the photocathode kit 1 during the EA surface treatment of the photocathode 2 in the electron gun.
  • a wraparound prevention portion 49 is provided at the upper end portion of the holder 4.
  • the wraparound prevention portion 49 is not particularly limited as long as the vaporized surface treatment material does not easily adhere to the upper surface of the lens 3.
  • the wraparound prevention portion 49 is formed of a hollow tubular member through which the excitation light L can pass.
  • the wraparound prevention portion 49 may be formed integrally with the holder 4. Alternatively, the wraparound prevention portion 49 may be formed separately from the holder 4 and attached to the holder 4.
  • the photocathode kit 1F in the sixth embodiment synergistically exerts the following effects in addition to the effects of the photocathode kit 1 in the first to fifth embodiments.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view schematically showing the electron gun 6 and the counterpart device E equipped with the electron gun 6 in the first embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view schematically showing an example of EA surface treatment of the photocathode 2 in the electron gun.
  • the electron gun 6 in the first embodiment includes a photocathode kit 1, a light source 7, an anode 8, a vacuum chamber 9, and a storage container 10 capable of accommodating the photocathode kit 1.
  • the photocathode kit 1 illustrated in FIG. 8 is arranged in a storage container 10 provided with an electron beam passage hole 10h.
  • a surface treatment material 10 m for EA surface treatment (in other words, treatment for reducing electron affinity) of the photocathode 2 is arranged.
  • the light source 7 is not particularly limited as long as it can emit the electron beam B by irradiating the photocathode 2 with the excitation light L.
  • Examples of the light source 7 include a high output (watt class), a high frequency (several hundred MHz), an ultrashort pulse laser light source, a relatively inexpensive laser diode, and an LED.
  • the excitation light L to be irradiated may be either pulsed light or continuous light, and may be appropriately adjusted according to the intended purpose.
  • the light source 7 may be irradiated with the excitation light L from the second surface 24 side of the transparent substrate 21 via the lens 3 of the photocathode kit 1. In the example shown in FIG. 8, the light source 7 is arranged outside the vacuum chamber 9, but the light source 7 may be arranged inside the vacuum chamber 9.
  • the photocathode kit 1 and the anode 8 are arranged in the vacuum chamber 9.
  • the photocathode 2 emits an electron beam B in response to receiving the excitation light L emitted from the light source 7. More specifically, the electrons in the photocathode 2 are excited by the excitation light L, and the excited electrons are emitted from the photocathode 2.
  • the emitted electrons form an electron beam B by the electric field formed by the anode 8 and the cathode 2.
  • the anode 8 is not particularly limited as long as it can form an electric field with the cathode 2, and an anode generally used in the field of electron guns can be used.
  • an electric field can be formed by arranging the power supply so that a potential difference is generated between the cathode 2 and the anode 8.
  • the storage container 10 in which the photocathode kit 1 is housed is a container capable of vaporizing the surface treatment material 10 m arranged inside, and for performing EA surface treatment of the photocathode 2 with the vaporized surface treatment material.
  • the storage container 10 includes at least an electron beam passage hole 10h through which electrons emitted from the photocathode 2 pass.
  • the electron beam passage hole 10h may be at least large enough to allow electrons to pass through, but it is easy to process and easily adjust the angle and positional relationship between the electrons emitted from the photocathode 2 and the electron beam passage hole 10h. Therefore, the size may be 1 nm to 10 mm, or 50 ⁇ m to 5 mm.
  • the material of the storage container 10 is not particularly limited, and is formed of, for example, a heat-resistant material such as glass, molybdenum, ceramic, sapphire, titanium, tungsten, and tantalum that can withstand heat of 300 ° C. or higher, more preferably 400 ° C. be able to.
  • a heat-resistant material such as glass, molybdenum, ceramic, sapphire, titanium, tungsten, and tantalum that can withstand heat of 300 ° C. or higher, more preferably 400 ° C. be able to.
  • the surface treatment material 10m arranged inside the storage container 10 is not particularly limited as long as it is a material capable of EA surface treatment.
  • the elements constituting the surface treatment material 10 m include Li, Na, K, Rb, Cs, Te, Sb and the like.
  • Li, Na, K, Rb, and Cs spontaneously ignite by themselves and cannot be stored or used. Therefore, Li, Na, K, Rb, and Cs need to be used in the form of a compound element of these elements and a compound containing these elements.
  • the surface treatment material 10 m when an element selected from Li, Na, K, Rb, and Cs is used as the surface treatment material 10 m, it is combined with a compound such as Cs 2 CrO 4 , Rb 2 CrO 4 , Na 2 CrO 4 , and K 2 CrO 4. It is preferable to use a reducing agent that suppresses the generation of impurity gas in combination.
  • the surface treatment material 10 m is vaporized in the photocathode storage container 10 using a heating means and deposited on the photocathode 2.
  • the photocathode kit 1 is moved to a vapor deposition position in the storage container 10 via the drive device 11, and the surface treatment is performed. This is done by vaporizing 10 m of the material and depositing it on the photocathode 2.
  • the drive device 11 is not particularly limited as long as the photocathode kit 1 can be moved, and for example, the drive device described in International Publication No. 2015/008561 and International Publication No. 2018/186294 can be used. The matters described in WO 2015/008561 and WO 2018/186294 are included herein.
  • the electron gun 6 in the first embodiment synergistically exerts the following effects in addition to the effects of the photocathode kit 1 according to the first to sixth embodiments.
  • the surface treatment material 10 m bypassing the end portion of the transparent substrate 21 can adhere to the lens 3. There is sex. In that case, the surface treatment material 10 m adhering to the lens 3 intervenes in the optical system, and the position where the excitation light is focused may change.
  • the lens 3 is held in the holder 4 of the photocathode kit 1, and the electron gun 6 is in a state of being sucked by a vacuum pump (not shown).
  • the vaporized surface treatment material 10 m does not enter the holder 4. That is, it has the effect of preventing the lens 3 from being contaminated with the surface treatment material 10 m and keeping the lens 3 in a clean state.
  • FIG. 9 shows an example in which the photocathode kit 1F of the sixth embodiment is used as the photocathode kit 1.
  • the photocathode kit 1F since the photocathode kit 1F includes the wraparound prevention portion 49, the vaporized surface treatment material 10 m is less likely to adhere to the upper surface of the lens 3.
  • the photocathode kit 1F when the photocathode kit 1F is moved to the vapor deposition position, there is a gap between the upper end portion of the wraparound prevention portion 49 and the light source 7. Designed so that when the height of the wraparound prevention unit 49 is adjusted as necessary and the photocathode kit 1F is moved to the vapor deposition position, there is no gap between the upper end portion of the wraparound prevention unit 49 and the light source 7.
  • the drive means 11 is attached to the side surface of the photocathode kit 1F, but instead, the drive means 11 may be attached to the wraparound prevention means 49 to drive the photocathode kit 1F. ..
  • Examples of the electron beam application device E on which the electron gun is mounted include a known device on which the electron gun is mounted.
  • free electron laser accelerator, electron microscope, electron beam holography device, electron beam drawing device, electron beam diffractometer, electron beam inspection device, electron beam metal lamination modeling device, electron beam lithography device, electron beam processing device, electron beam curing examples thereof include an apparatus, an electron beam sterilizer, an electron beam sterilizer, a plasma generator, an atomic element generator, a spin polarized electron beam generator, a cathode luminescence device, a back light electron spectroscope, and the like.
  • the focus of the lens is always focused on the photocathode film by the holder of the photocathode kit. Therefore, it is useful for those who handle electron guns.
  • heater insertion part 52 ... 2nd degassing, 6 ... electron gun, 7 ... light source, 8 ... anode, 9 ... vacuum chamber, 10 ... storage container, 10h ... electron beam passage hole, 10m ... surface treatment material, 11 ... drive device, B ... electron beam, E ... mating device, L ... excitation light

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

【課題】電子銃内にフォトカソードとレンズを設置した際に、フォトカソード膜とフォトカソード膜に焦点を合わせるレンズとの距離の調整が不要なフォトカソードキットを提供する。 【解決手段】フォトカソード膜を第１面に形成した基板を含むフォトカソードと、　レンズと、　前記基板および前記レンズを保持するホルダと、 を含み、　前記ホルダは、　前記フォトカソード膜と前記レンズとを、所定の距離となるように保持する保持部材と、　前記ホルダの内部と前記ホルダの外部とを連通する第１の連通部と、 を有する フォトカソードキット。

Description

フォトカソードキット、電子銃および電子線適用装置
　本出願における開示は、フォトカソードキット、電子銃および電子線適用装置に関する。
　フォトカソードを搭載した電子銃、当該電子銃を含む電子顕微鏡、自由電子レーザー加速器、検査装置等の電子線適用装置が知られている。例えば、特許文献１および２には、光源から励起光を照射して電子ビームを放出するフォトカソードを用いた電子銃が開示されている。
　特許文献１には、いわゆる透過型フォトカソードを用いた電子銃が開示されている。特許文献１に開示されたフォトカソードは透明基板とその表面にフォトカソード膜が形成されている。光源はフォトカソードの透明基板側から光を入射するように配置され、光源からの励起光をフォトカソード膜に照射し、フォトカソード膜側から真空中に電子を放出する。その際、励起光の焦点がフォトカソード膜に合うように、光源とフォトカソードとの間にレンズが配置される。
　また、特許文献２には、フォトカソードを収容することが可能な収納容器を備えた電子銃が開示されている。収納容器は、表面処理材料を内部に配置して表面処理材料を気化することができ、気化した表面処理材料でフォトカソードをＥＡ表面処理できる容器である。特許文献２には、収納容器を備えることにより、フォトカソードを外部に取り出すことなく、チャンバー内でＥＡ表面処理を可能とすることが開示されている。
特開２００１－１４３６４８号公報 特許第５８０８０２１号公報
　フォトカソードは、光照射を継続することにより電子放出特性が劣化し、電子放出量が減少する。そのため、フォトカソードを用いた電子ビーム源は、使用時間とともに電子ビームの強度が減少することが知られている。そして、劣化したフォトカソードに対して、ＥＡ表面処理を行いフォトカソードの回復を行う。
　特許文献１では、ＥＡ表面処理は、真空チャンバーの外で行われ、真空チャンバー内からフォトカソードを取り出すことが必要となる。そして、ＥＡ表面処理後、フォトカソードを真空チャンバー内に配置するので、励起光がフォトカソード膜に適切に照射されるようにフォトカソードに対しレンズ位置を調整する必要がある。そのため、フォトカソードの移動とレンズ位置の調整による操作が煩雑となってしまうという問題がある。また、フォトカソードを外部に取り出す移動手段とレンズ位置調整手段を設ける必要があり、装置が大型化、複雑化してしまうという問題もある。
　また、特許文献２に開示されるように収納容器を備えた場合、フォトカソードのＥＡ表面処理を真空チャンバー外部で行う必要はない。しかしながら、真空チャンバー内でのＥＡ表面処理は、収納容器内に配置した表面処理材料を気化させるため、透過型フォトカソードを用いた際、レンズを汚染してしまうという問題が生じる。
　そこで、本出願における開示は、透過型のフォトカソードにおいて、電子銃内にフォトカソードとレンズを設置した際に、フォトカソード膜とフォトカソード膜に焦点を合わせるレンズとの距離の調整が不要なフォトカソードキット、電子銃および電子銃を搭載した電子線適用装置を提供することにある。本出願における開示のその他の任意付加的な効果は、発明を実施するための形態において明らかにされる。
（１）フォトカソード膜を第１面に形成した基板を含むフォトカソードと、
　レンズと、
　前記基板および前記レンズを保持するホルダと、
を含み、
　前記ホルダは、
　　前記フォトカソード膜と前記レンズとを、所定の距離となるように保持する保持部材と、
　　前記ホルダの内部と前記ホルダの外部とを連通する第１の連通部と、
を有する
フォトカソードキット。
（２）前記保持部材は、内部が中空のスペーサであり、
　前記スペーサは、
　　一方の端部が前記レンズと当接し、
　　他方の端部が、前記基板の前記第１面とは反対側の第２面と当接し、
　　前記スペーサの内部と前記ホルダの内部とを連通する第２の連通部を有する
上記（１）に記載のフォトカソードキット。
（３）前記スペーサは、孔を有し、
　前記第２の連通部は、前記孔である
上記（２）に記載のフォトカソードキット。
（４）前記一方の端部および／または前記他方の端部に形成された凹部を有し、
　前記第２の連通部は、前記凹部である
上記（２）に記載のフォトカソードキット。
（５）前記保持部材が、
　　レンズ保持部と、
　　基板保持部と、
を有する
上記（１）に記載のフォトカソードキット。
（６）前記ホルダは、更にヒータを備える
上記（１）～（５）のいずれか一つに記載のフォトカソードキット。
（７）上記（１）～（６）のいずれか一つに記載のフォトカソードキットと、
　前記フォトカソードキットを収納できる収納容器と、
　前記フォトカソードへ励起光を照射する光源と、
　アノードと、
　真空チャンバーと、
　を含む
電子銃。
（８）前記収納容器の内部に配置され、前記フォトカソードの表面処理をするための表面処理材料、を更に含む
上記（７）に記載の電子銃。
（９）上記（７）または（８）に記載の電子銃を含む電子線適用装置であって、
　前記電子線適用装置は、
　　自由電子レーザー加速器、
　　電子顕微鏡、
　　電子線ホログラフィー装置、
　　電子線描画装置、
　　電子線回折装置、
　　電子線検査装置、
　　電子線金属積層造形装置、
　　電子線リソグラフィー装置、
　　電子線加工装置、
　　電子線硬化装置、
　　電子線滅菌装置、
　　電子線殺菌装置、
　　プラズマ発生装置、
　　原子状元素発生装置、
　　スピン偏極電子線発生装置、
　　カソードルミネッセンス装置、または、
　　逆光電子分光装置
である
電子線適用装置。
　本出願における開示により、透過型のフォトカソードにおいて、電子銃内にフォトカソードとレンズを設置した際に、フォトカソード膜とフォトカソード膜に焦点を合わせるレンズとの距離の調整が不要となる。
第１の実施形態におけるフォトカソードキット１Ａを模式的に示す概略断面図。 第１の実施形態におけるスペーサ４２を模式的に示す概略斜視図。 第２の実施形態におけるフォトカソードキット１Ｂを模式的に示す概略断面図。 第３の実施形態におけるフォトカソードキット１Ｃを模式的に示す概略断面図。 第３の実施形態におけるフォトカソードキット１Ｃを模式的に示す概略断面図。 第３の実施形態におけるフォトカソードキット１Ｃを模式的に示す概略断面図。 第４の実施形態におけるフォトカソードキット１Ｄを模式的に示す概略断面図。 第５の実施形態におけるフォトカソードキット１Ｅを模式的に示す概略断面図。 第５の実施形態におけるレンズ押圧部材を用いたレンズ固定方法を模式的に示す概略斜視図。 第６の実施形態におけるフォトカソードキット１Ｆを模式的に示す概略断面図。 第１の実施形態における電子銃６および電子銃６を搭載した装置を模式的に示す概略断面図。 第１の実施形態における電子銃６のＥＡ表面処理を模式的に示す概略断面図。
　以下、図面を参照しつつ、フォトカソードキット、電子銃および電子線適用装置について詳しく説明する。なお、本明細書において、同種の機能を有する部材には、同一または類似の符号が付されている。そして、同一または類似の符号の付された部材について、繰り返しとなる説明が省略される場合がある。
　また、図面において示す各構成の位置、大きさ、範囲などは、理解を容易とするため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、本出願における開示は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
＜フォトカソードキット１の実施形態＞
　（第１の実施形態）
　図１および図２を参照して、第１の実施形態におけるフォトカソードキット１Ａについて説明する。図１は、第１の実施形態におけるフォトカソードキット１Ａを模式的に示す概略断面図である。図２は、保持部材であるスペーサ４２を模式的に示す概略斜視図である。
　第１の実施形態におけるフォトカソードキット１Ａは、フォトカソード２と、レンズ３と、ホルダ４とを具備する。
　図１におけるフォトカソード２は、透明基板２１と、透明基板２１の第１面２３に接着したフォトカソード膜２２で形成されている。フォトカソード２は、透明基板２１のフォトカソード膜２２が形成された第１面２３とは反対側の第２面側２４から入射される励起光の受光に応じて、フォトカソード膜２２から電子ビームを放出する。
　透明基板２１は、光源からの励起光を透過することができれば特に制限はない。例えば、石英ガラスやサファイアガラスがあげられる。
　フォトカソード膜２２は、励起光を照射することで電子ビームを射出できれば特に制限はなく、ＥＡ表面処理が必要な材料、ＥＡ表面処理が不要な材料等が挙げられる。ＥＡ表面処理が必要な材料としては、例えば、ＩＩＩ－Ｖ族半導体材料、ＩＩ－ＶＩ族半導体材料が挙げられる。具体的には、ＡｌＮ、Ｃｅ２Ｔｅ、ＧａＮ、１種類以上のアルカリ金属とＳｂの化合物、ＡｌＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ等およびそれらの混晶等が挙げられる。その他の例としては金属が挙げられ、具体的には、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｎｂ、ＬａＢ６、ＳｅＢ６、Ａｇ等が挙げられる。ＥＡ表面処理することでフォトカソード膜２２を作製することができ、該フォトカソード膜２２は、半導体のギャップエネルギーに応じた近紫外－赤外波長領域で励起光の選択が可能となるのみでなく、電子ビームの用途に応じた電子ビーム源性能（量子収量、耐久性、単色性、時間応答性、スピン偏極度）が半導体の材料や構造の選択により可能となる。
　また、ＥＡ表面処理が不要な材料としては、例えば、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｙ等の金属単体、或いは、合金、金属化合物、又は、ダイアモンド、ＷＢａＯ、Ｃｓ２Ｔｅ等が挙げられる。ＥＡ表面処理が不要であるフォトカソード膜は、公知の方法（例えば、特許第３５３７７７９号等を参照）で作製すればよい。
　レンズ３は、光源からの励起光をフォトカソード膜２２へ収束させるものである。収束された励起光は、フォトカソード膜２２で焦点を結び、フォトカソード膜２２から電子ビームが放出される。レンズ３は、集光することができれば特に制限はなく、一般的に用いられているレンズを使用することができる。
　ホルダ４は、フォトカソード２と、レンズ３を保持するものである。ホルダ４は、外部から入射した励起光がレンズ３を介してフォトカソード２へ照射されるようにするため、中空構造となっている。そして、ホルダ４は、フォトカソード２の透明基板２１を保持する基板保持部４１と、フォトカソード膜２２とレンズ３とが所定の距離となるための保持部材４２を中空構造の内部に有する。図１では、保持部材４２として、スペーサ４２を用いた例が示されている。
　なお、図１に示す例では、レンズ３は、ホルダ４とスペーサ４２に挟持されて固定されているが、レンズ３とスペーサ４２は、ネジで固定することも可能である。レンズ３とスペーサ４２をネジで固定する場合は、レンズ３の凸面とホルダ４との間に空間があってもよい。
　詳しくは後述するが、ホルダ４は、ヒータを有することも可能であるため、熱伝導性のよい材料で形成されることが好ましい。材料としては、例えば、チタン、モリブデン、それらの合金、インコネル、ステンレス・スチール（ＳＵＳ）等の金属が挙げられる。
　基板保持部４１は、透明基板２１をホルダ４に保持（固定）できれば特に制限はない。図１では、ホルダ４に透明基板２１の端部を受け入れる凹部を形成した例が示されている。代替的に、ホルダ４に凸部を形成し、該凸部と透明基板２１に形成した凹部とを係合してもよい。
　スペーサ４２は、フォトカソード２とレンズ３との間に配置され、レンズ３の焦点がフォトカソード膜２２で結ばれるようにするため、フォトカソード２とレンズ３との間の距離、換言すると、フォトカソード２とレンズ３との位置関係を規定するものである。図１に例示されるスペーサ４２は、内部が中空の筒状の形状である。そして、スペーサ４２の一方の端部４３は、レンズ３と当接し、他方の端部４４は、フォトカソード２を構成する透明基板２１の第２面２４（フォトカソード膜２２が形成された第１面２３とは反対側の面）に当接している。なお、図１に例示されるスペーサ４２は、レンズ３および透明基板２１との接触面積が広くなるように、中空の筒状の端部（４３、４４）につば部が形成されているが、つば部の形成は必須ではなく、つば部が形成されていなくてもよい。
　スペーサ４２を形成する材料は、フォトカソード膜２２とレンズ３との距離が所定となるように保持できれば特に制限はない。例えば、ホルダ４と同様に金属等で形成してもよい。或いは、合成石英、セラミックス等の非金属材料で形成してもよい。合成石英やセラミックス等の非金属材料は、金属等より加熱による変形が少ない。したがって、スペーサを形成する材料として、合成石英やセラミックス等の非金属材料を使用した場合には、フォトカソード膜２２とレンズ３との距離が変わりにくいという効果を奏する。
　図１に例示されるフォトカソードキット１Ａは、電子銃の真空チャンバー内に配置されるが、ホルダ４の内部は中空構造である。ところで、フォトカソード２とレンズ３を保持することで、ホルダ４の内部が気密状態になると、真空中で中空構造内の気体が膨張し、フォトカソード膜２２とレンズ３との距離に影響を与えるおそれがある。そこで、真空中で、ホルダ４内の気体の膨張を防ぐために、ホルダ４は、ホルダ４の内部と外部を連通するガス抜き４５（第１の連通部）を有する。第１の連通部４５は、例えば、ホルダ４の内部と外部を連通する貫通孔が挙げられる。図１に示す例では、ホルダ４をホルダ第１部材４ａとホルダ第２部材４ｂで形成し、ホルダ第１部材４ａとホルダ第２部材４ｂとを係合した際に、係合部に隙間（第１の連通部４５）が生じるように形成されている。代替的に、図示は省略するが、ホルダ第１部材４ａおよび／またはホルダ第２部材４ｂの係合部以外に貫通孔（第１の連通部４５）を形成しておき、ホルダ第１部材４ａとホルダ第２部材４ｂとの係合部を例えば雄ネジと雌ネジで形成し、係合部に積極的に隙間が生じないようにしてもよい。
　また、図１に示す例では、透明基板２１はホルダ第２部材４ｂに形成された凹部（基板保持部４１）に保持されている。したがって、基板保持部４１に透明基板２１の端部を挿入できるようにするため、ホルダ第２部材４ｂは複数の部材で分割できるように形成してもよい。また、図１では、ホルダ第１部材４ａとホルダ第２部材４ｂは、図１の上下方向に分割する例を示している。代替的に、ホルダ第１部材４ａとホルダ第２部材４ｂは、図１の左右方向に分割できるようにしてもよい。
　また、図１に例示されるスペーサ４２は、内部が中空の筒状であることから、スペーサ４２の端部（４３、４４）がレンズ３と透明基板２１に当接すると、スペーサ４２の内部が気密になる。したがって、ホルダ４と同様に、スペーサ４２は、スペーサ４２の内部と外部（ホルダ４の内部）とを連通する第２の連通部４６を有する。
　図１に例示されるスペーサ４２の第２の連通部４６は、スペーサ４２の筒状部分に形成され、筒状部分の内部と外部とを連通する孔４６ａである。図２（ａ）は、図１に例示したスペーサ４２の全体の概略を示す斜視図である。なお、第２の連通部４６は、スペーサ４２の内部が気密にならなければ図１および図２（ａ）に示す例に限定されない。図２（ｂ）は、第２の連通部４６のその他の実施形態を示す斜視図で、スペーサ４２の一方の端部４３に切り欠きとなる凹部４６ｂを設けた例を示している。また、第２の連通部４６は、スペーサ４２の内部とホルダ４の内部とを連通させることができればよく、他方の端部４４に凹部を有してもよい。或いは、孔４６ａと凹部４６ｂを組み合わせてもよい。また、図１および図２（ａ）（ｂ）では、スペーサ４２の形状が筒状の例を示しているが、レンズ３とフォトカソード膜２２とが所定の距離となるように保持することができれば、スペーサ４２の形状は特に制限はない。例えば、図２（ｃ）に示すように、スペーサ４２を、複数の分割した部材で形成してもよい。図２（ｃ）に示す例では、隣り合うスペーサ４２同士の隙間４６ｃが、第２の連通部４６を形成する。
　第１の実施形態におけるフォトカソードキット１Ａは、レンズ３の焦点がフォトカソード２のフォトカソード膜２２に結ばれるように、透明基板２１とレンズ３とを保持している。したがって、フォトカソードキット１Ａを光源からの光路上に設置することで、レンズ３を通過した励起光の焦点をフォトカソード膜２２に結ぶことが可能である。従来は、フォトカソード２を電子銃内に設置するごとにレンズ３の焦点をフォトカソード膜２２に合わせるための調整が必要であった。一方、第１の実施形態に示すフォトカソードキット１Ａを用いると、レンズ３の位置調整が不要であり、フォトカソード２とレンズ３を電子銃内に設置する作業が簡便化するという効果を奏する。
　また、従来は、電子銃内にフォトカソードを設置する際は、フォトカソードを移動させる駆動部およびレンズを移動させる駆動部の２つの駆動部が必要であった。一方、第１の実施形態に示すフォトカソードキット１Ａを用いることで、レンズ３を位置調整する必要がなくなる。そのため、フォトカソードキット１Ａを移動させる駆動部のみで、電子銃内に設置したフォトカソード２の位置の調整が可能であり、装置を小型化、簡略化できるという効果も奏する。
　（第２の実施形態）
　図３を参照して、第２の実施形態におけるフォトカソードキット１Ｂについて説明する。図３は、第２の実施形態におけるフォトカソードキット１Ｂの一例を模式的に示す概略断面図である。
　第１の実施形態では、フォトカソード膜２２とレンズ３とを所定の距離とするための保持部材として、スペーサ４２が用いられた。一方、第２の実施形態では、保持部材として、スペーサ４２に代え、レンズ保持部を用いる点で、第１の実施形態と異なる。したがって、第２の実施形態では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明し、第１の実施形態において説明済みの事項についての繰り返しとなる説明は省略する。よって、第２の実施形態において明示的に説明されなかったとしても、第２の実施形態において、第１の実施形態で説明済みの事項を採用可能であることは言うまでもない。
　図３に例示される第２の実施形態におけるホルダ４は、フォトカソード２の透明基板２１を保持する基板保持部４１と、レンズ保持部４７を有する。そして、基板保持部４１とレンズ保持部４７とによって、フォトカソード膜２２とレンズ３とが所定の距離となるようにしている。
　レンズ保持部４７は、透明基板２１に接触することなく、レンズ３をホルダ４内で固定・保持できれば特に制限はない。図３に例示されるレンズ保持部４７は、ホルダ４とは別体で形成された略環状の部材である。図３に示す例では、レンズ保持部４７の外縁部分がホルダ第１部材４ａに形成した凹部に係合し、レンズ保持部４７の内縁部分が、ホルダ４内に突出している。したがって、ホルダ４内に突出した部分で、レンズ３を保持できる。なお、レンズ保持部４７は、略環状の部材に代え、複数の部材で形成してもよい。複数の部材でレンズ保持部４７を形成する場合、各々の部材の一端がホルダ第１部材４ａに形成した凹部に係合し、各々の部材の他端がホルダ４内に突出することでレンズ３を保持できれば、部材の数に制限はない。
　また、図示は省略するが、レンズ保持部４７は、ホルダ４と一体的に形成してもよい。より具体的には、基板保持部４１と同様、レンズ保持部４７は、ホルダ４に設けた凹部として形成され、レンズ３を該凹部に係合してもよい。或いは、レンズ保持部４７は、ホルダ４と一体的に設けた凸部として形成されてもよい。ホルダ４は、第１の実施形態で説明のとおり、必要に応じて分割してもよい。
　レンズ保持部４７をホルダ４と別体として形成する場合、レンズ保持部４７は、例えば、ホルダ４と同様の金属やセラミックス等の非金属材料で形成すればよい。
　第２の実施形態では、基板保持部４１とレンズ保持部４７とによって、フォトカソード膜２２とレンズ３が所定の距離となるように保持できる。したがって、第２の実施形態においても、第１の実施形態のフォトカソードキット１Ａと同様な効果を奏することができる。
　（第３の実施形態）
　図４Ａ乃至Ｃを参照して、第３の実施形態におけるフォトカソードキット１Ｃについて説明する。図４Ａ乃至Ｃは、第３の実施形態におけるフォトカソードキット１Ｃの一例を模式的に示す概略断面図である。
　第３の実施形態におけるフォトカソードキット１Ｃは、ヒータ５を更に具備する点で第１の実施形態に示すフォトカソードキット１Ａと異なり、その他の点は第１の実施形態と同じである。したがって、第３の実施形態では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明し、第１の実施形態において説明済みの事項についての繰り返しとなる説明は省略する。よって、第３の実施形態において明示的に説明されなかったとしても、第３の実施形態において、第１の実施形態で説明済みの事項を採用可能であることは言うまでもない。また、図４Ａ乃至Ｃに示す例は、第１の実施形態を参照して説明をしているが、第３の実施形態は、第２の実施形態で説明済みの事項も採用可能であることは言うまでもない。
　フォトカソード２を電子銃に設置する前に、フォトカソード２は、大気中の不純物に曝される。そのため、真空中で３００～７００℃、１０分～１時間加熱し、酸化物や炭化物などの表面不純物を除去して、フォトカソード２の表面を清浄にする必要がある。
　第３の実施形態では、フォトカソードキット１Ｃがヒータ５を有している。そのため、フォトカソードキット１Ｃが備える構成により、フォトカソード２を加熱することができる。図４Ａに示す例では、ヒータ５は、ホルダ４の中空部に面するヒータ挿入部５１に挿入するように設けられている。図４Ａに示す例では、ヒータ５は透明基板２１に接するように配置されていることから、透明基板２１を直接加熱できる。代替的に、ヒータ５を透明基板２１と非接触となるように配置し、ホルダ４を介して透明基板２１を加熱するようにしてもよい。図４Ｂおよび図４Ｃは、ヒータ５の配置の他の実施形態を示す概略断面図である。図４Ｂに示すように、ヒータ５は、ホルダ４の外部に設けたヒータ挿入部５１に配置されてもよい。図４Ｂに示す例では、ヒータ５が故障した場合でも、簡単に交換が可能である。また、図４Ｂに示すように、ヒータ５は後付けが可能である。
　図４Ｃに示す例では、ホルダ４の内部に設けたヒータ挿入部５１にヒータ５が配置されている。ヒータ５を加熱すると、ヒータ５を形成する材料からガスが発生することがある。そして、発生したガスが、ホルダ４の内部に流入すると、フォトカソード２の第２面２４やレンズ３を汚染するおそれがある。図４Ｃに示す例では、ヒータ挿入部５１とホルダ４の外部とが連通する第２のガス抜き５２が、ホルダ４に設けられている。そのため、ヒータ５から発生したガスが、ホルダ４の内部に流入することを防止できる。第２のガス抜き５２は、例えば、ホルダ４の内部と外部とを連通する貫通孔が挙げられる。
　また、フォトカソードキット１は、電子銃内に配置され、電子銃内でフォトカソード２のＥＡ表面処理を行うことが可能である。ＥＡ表面処理は、表面処理材料を気化して、フォトカソード２へ蒸着することで行う。その際、ヒータ５が、ホルダ４の外部に曝されると、フォトカソード２の表面処理材料がヒータ５に付着するおそれがある。図４Ｃに示す例では、ホルダ４の内部にヒータ５を配置することで、表面処理材料がヒータ５に付着することを抑制できる。第１および第２の実施形態に示すホルダ４において、ヒータ挿入部５１を形成してもよいことは言うまでもない。
　ヒータ５は、フォトカソード膜２２を真空中で３００～７００℃程度まで加熱できれば特に制限はない。ヒータ５としては、例えば、タンタル等の電熱線、レーザー加熱装置が挙げられる。
　第３の実施形態におけるフォトカソードキット１Ｃは、第１および第２の実施形態のフォトカソードキット１の効果に加え、以下の効果を相乗的に奏する。
　フォトカソードキット１Ｃを電子銃に設置した後、電子銃内でフォトカソード２の加熱処理を行うことが可能となる。また、使用によりフォトカソード２に不純物が付着し劣化してきても、電子銃の外部に出すことなくフォトカソード２を加熱処理することが可能となる。
　（第４の実施形態）
　図５を参照して、第４の実施形態におけるフォトカソードキット１Ｄについて説明する。図５は、第４の実施形態におけるフォトカソードキット１Ｄの一例を模式的に示す概略断面図である。
　第１の実施形態では、ホルダ４に基板保持部４１を設け、透明基板２１を保持している。一方、第４の実施形態では、透明基板２１を基板保持部４１で保持することに代え、基板保持部材４８によって保持する点で第１の実施形態と異なり、その他の点は第１の実施形態と同じである。したがって、第４の実施形態では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明し、第１の実施形態において説明済みの事項についての繰り返しとなる説明は省略する。よって、第４の実施形態において明示的に説明されなかったとしても、第４の実施形態において、第１の実施形態で説明済みの事項を採用可能であることは言うまでもない。また、図５に示す例は、第１の実施形態を参照して説明をしているが、第４の実施形態は、第２および第３の実施形態で説明済みの事項も採用可能であることは言うまでもない。
　図５に示す例では、透明基板２１は、ホルダ４の下端部に基板保持部材４８によって、ホルダ４に保持される。そして、透明基板２１がホルダ４に保持され、スペーサ４２を介してフォトカソード膜２２とレンズ３とが所定の距離となるようにしている。
　基板保持部材４８は、透明基板２１をホルダ４の下端部に保持することが可能であれば特に制限はない。図５に示す基板保持部材４８は、ホルダ４とは別体で形成された断面略Ｌ字状の略環状の部材である。図５に示す例では、ホルダ４の下端部と基板保持部材４８とで透明基板２１を挟持し、ホルダ４と基板保持部材４８とを係合させて、透明基板２１をホルダ４に保持している。ホルダ４と基板保持部材４８との係合手段は特に制限はなく、ネジによる固定、係合溝による固定等、公知の手段を用いればよい。
　基板保持部材４８は、例えば、ホルダ４と同様の金属やセラミックス等の非金属材料で形成すればよい。
　第４の実施形態におけるフォトカソードキット１Ｄは、第１乃至第３の実施形態のフォトカソードキット１の効果に加え、以下の効果を相乗的に奏する。
　第１の実施形態のように透明基板２１をホルダ４の内部に保持する場合、ホルダ４は複数の部材から構成される必要がある。一方、第４の実施形態では、ホルダ４の外部から透明基板２１を保持することができるため、ホルダ４を単一の筒状体で形成可能となる。
　また、透明基板２１をホルダ４の内部に保持する場合、透明基板２１がある程度の厚みを有さないと透明基板２１の取り扱いが困難となる。一方、第４の実施形態では、ホルダ４の下端部と基板保持部材４８との間に透明基板２１を配置して、ホルダ４に保持できることから、透明基板２１を薄くすることができる。透明基板２１が薄くなることで、フォトカソード膜２２に照射される光の損失が抑制されて効率的に電子ビームを放出させることが可能となる。また、透明基板２１の熱容量が小さくなることから、効率的にフォトカソード２の表面を清浄にすることができる。
　（第５の実施形態）
　図６Ａおよび図６Ｂを参照して、第５の実施形態におけるフォトカソードキット１Ｅについて説明する。図６Ａは、第５の実施形態におけるフォトカソードキット１Ｅの一例を模式的に示す概略断面図、図６Ｂは、レンズ押圧部材３１を用いたレンズ固定方法を模式的に示す概略斜視図である。
　第１の実施形態では、ホルダ４とスペーサ４２でレンズ３を挟持することで、レンズ３をホルダ４に保持している。一方、第５の実施形態では、レンズ３をホルダ４とスペーサ４２で保持することに代え、レンズ押圧部材３１とスペーサ４２によって保持する点で第１の実施形態と異なり、その他の点は第１の実施形態と同じである。したがって、第５の実施形態では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明し、第１の実施形態において説明済みの事項についての繰り返しとなる説明は省略する。よって、第５の実施形態において明示的に説明されなかったとしても、第５の実施形態において、第１の実施形態で説明済みの事項を採用可能であることは言うまでもない。また、図６に示す例は、第１の実施形態を参照して説明をしているが、第５の実施形態は、第２乃至第４の実施形態で説明済みの事項も採用可能であることは言うまでもない。
　第５の実施形態におけるレンズ３は、図６Ｂに示すように、レンズ押圧部材３１とスペーサ４２に挟持される。そして、スペーサ４２とレンズ押圧部材３１によってレンズ３はホルダ４内に保持される（図６Ａ）。その結果、フォトカソード膜２２とレンズ３とが所定の距離となるようにしている。
　レンズ押圧部材３１は、フォトカソード膜２２に照射される励起光の光路を干渉せずにスペーサ４２の方へレンズを押圧することが可能であれば特に制限はない。図６Ｂに示すレンズ押圧部材３１は、ホルダ４とは別体で形成された弾性を有する板状部材（板バネ）である。また、レンズ押圧部材３１は、ホルダ４に固定される固定部３２を有する。レンズ押圧部材３１の固定は、ホルダ４に固定できれば特に制限はない。例えば、ホルダ４に凹部を形成し、該凹部に固定部３２を係合して固定してもよいし、ホルダ４を分割してその間に固定部３２を挟んでネジで固定してもよい。図６Ｂに例示されるレンズ押圧部材３１は、レンズ３と接触する箇所は環状となっており、励起光の光路を妨げない。レンズ押圧部材３１は弾性を有していることから、レンズ３がホルダ４内に保持される際に、レンズ３をスペーサ４２の方に押圧できる。なお、レンズ押圧部材３１は、複数の部材で形成してもよい。複数の部材でレンズ押圧部材３１を形成する場合は、各々の部材の一端をホルダ４に係合し、各々の部材の他端をホルダ４内に突出させ、そして、他端をレンズ３に接触させて保持すればよい。複数の部材でレンズ押圧部材３１を形成する場合、レンズ３をスペーサ４２の方に押圧できれば、部材の数に制限はない。
　レンズ押圧部材３１を形成する材料は、弾性を有したものであれば特に制限はない。例えば、ホルダ４と同様の金属等が挙げられる。なお、上述のとおり、フォトカソード２の加熱処理を行う場合、真空中で３００～７００℃程度まで加熱することから、レンズ押圧部材３１も高温となる。レンズ押圧部材３１は、レンズ３とフォトカソード膜２２とを所定の距離とするために用いられることから、レンズ押圧部材３１を形成する材料は、耐熱性が充分あり、熱膨張が小さく、加熱した際のガス放出が少ない方がより好ましい。当該観点からは、レンズ押圧部材３１を形成する材料として、チタンが最も好ましく、次いで、モリブデン、または、インコネルが好ましい。レンズ押圧部材３１を形成する材料とホルダ４を形成する材料は、同じであっても異なっていてもよい。
　第５の実施形態におけるフォトカソードキット１Ｅは、第１乃至第４の実施形態のフォトカソードキット１の効果に加え、以下の効果を相乗的に奏する。
　フォトカソード２の加熱処理や、フォトカソード２のＥＡ表面処理が行われると、フォトカソードキット１は加熱される。その際、ホルダ４が熱の影響で歪み、その歪みがフォトカソード膜２２とレンズ３との距離に影響を与えるおそれがある。図６に例示される第５の実施形態では、熱によりホルダ４が歪んでも、レンズ押圧部材３１が、レンズ３をスペーサ４２の方へ押圧していることから、フォトカソード膜２２とレンズ３との距離がスペーサ４２によって常に保たれる状態とすることが可能である。
　（第６の実施形態）
　図７を参照して、第６の実施形態におけるフォトカソードキット１Ｆについて説明する。図７は、第６の実施形態におけるフォトカソードキット１Ｆの一例を模式的に示す概略断面図である。
　第６の実施形態では、ホルダ４の上端部側に、回り込み防止部４９を設けた点で第１の実施形態と異なり、その他の点は第１の実施形態と同じである。したがって、第６の実施形態では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明し、第１の実施形態において説明済みの事項についての繰り返しとなる説明は省略する。よって、第６の実施形態において明示的に説明されなかったとしても、第６の実施形態において、第１の実施形態で説明済みの事項を採用可能であることは言うまでもない。また、図７に示す例は、第１の実施形態を参照して説明をしているが、第６の実施形態は、第２乃至第５の実施形態で説明済みの事項も採用可能であることは言うまでもない。
　詳しくは後述するが、フォトカソードキット１は、電子銃内に配置され、電子銃内でフォトカソード２のＥＡ表面処理を行うことが可能である。ＥＡ表面処理は、表面処理材料を気化して、フォトカソード２へ蒸着することで行う。
　気化した表面処理材料の大部分は、フォトカソードキット１の下端部側に到達するが、一部の気化した表面処理材料は、フォトカソードキット１の上端部側に到達するおそれがある。図７に例示される第６の実施形態は、電子銃内でのフォトカソード２のＥＡ表面処理の際、フォトカソードキット１の上端側に到達した表面処理材料によって、レンズ３が汚染されるのを防ぐ回り込み防止部４９をホルダ４の上端部に設けたものである。
　回り込み防止部４９は、レンズ３の上面に気化した表面処理材料が付着し難くなれば特に制限はない。図７に示す例では、回り込み防止部４９は、励起光Ｌが通過できる中空状の筒状部材で形成されている。回り込み防止部４９は、ホルダ４と一体的に形成してもよい。代替的に、回り込み防止部４９は、ホルダ４とは別体として形成され、ホルダ４に取り付けてもよい。
　第６の実施形態におけるフォトカソードキット１Ｆは、第１乃至第５の実施形態のフォトカソードキット１の効果に加え、以下の効果を相乗的に奏する。
　回り込み防止部４９を設けることにより、レンズ３をより清浄な状態に保つことが可能となる。
＜電子銃の実施形態＞
　（第１の実施形態）
　図８および図９を参照して、フォトカソードキット１を有する電子銃６の第１の実施形態について説明する。図８は、第１の実施形態における電子銃６および電子銃６を搭載した相手側装置Ｅを模式的に示す概略断面図である。図９は、電子銃内でのフォトカソード２のＥＡ表面処理の一例を模式的に示す概略断面図である。
　第１の実施形態における電子銃６は、フォトカソードキット１と、光源７と、アノード８と、真空チャンバー９と、フォトカソードキット１を収納できる収納容器１０と、を具備する。
　また、図８に例示されるフォトカソードキット１は、電子ビーム通過孔１０ｈを備えた収納容器１０内に配置されている。収納容器１０内には、フォトカソード２をＥＡ表面処理（換言すれば、電子親和力の低下処理。）するための表面処理材料１０ｍが配置されている。
　光源７は、フォトカソード２に励起光Ｌを照射することで、電子ビームＢを放出できるものであれば特に制限はない。光源７は、例えば、高出力（ワット級）、高周波数（数百ＭＨｚ）、超短パルスレーザー光源、比較的安価なレーザーダイオード、ＬＥＤ等があげられる。照射する励起光Ｌは、パルス光、連続光のいずれでもよく、目的に応じて適宜調整すればよい。光源７は、励起光Ｌが、フォトカソードキット１のレンズ３を介しての透明基板２１の第２面２４側から照射されればよい。図８に示す例では、光源７は、真空チャンバー９外に配置されているが、光源７を真空チャンバー９内に配置してもよい。
　図８に示す例では、フォトカソードキット１、アノード８は、真空チャンバー９内に配置されている。フォトカソード２は、光源７から照射される励起光Ｌの受光に応じて、電子ビームＢを放出する。より具体的には、フォトカソード２中の電子は、励起光Ｌによって励起され、励起された電子が、フォトカソード２から放出される。放出した電子は、アノード８とカソード２とによって形成される電界により、電子ビームＢを形成する。なお、本明細書中における「フォトカソード」と「カソード」との記載に関し、電子ビームを放出するという意味で記載する場合には「フォトカソード」と記載し、「アノード」の対極との意味で記載する場合には「カソード」と記載することがあるが、符号に関しては、「フォトカソード」および「カソード」のいずれの場合でも２を用いる。
　アノード８は、カソード２と電界を形成できるものであれ特に制限はなく、電子銃の分野において一般的に用いられているアノードを使用することができる。
　カソード２からアノード８に向けて電子ビームＢが放出できれば、電源の配置に特に制限はない。図８に示す例では、カソード２とアノード８との間に電位差が生じるように電源を配置することで、電界を形成できる。
　電子銃６の第１の実施形態では、劣化したフォトカソード２のＥＡ表面処理を真空チャンバー９内で行うことができる。フォトカソードキット１が収納される収納容器１０は、内部に配置した表面処理材料１０ｍを気化することができ、気化した表面処理材料でフォトカソード２のＥＡ表面処理をするための容器である。収納容器１０は、少なくともフォトカソード２から放出される電子が通過する電子ビーム通過孔１０ｈを含んでいる。電子ビーム通過孔１０ｈは、少なくとも電子が通過できる大きさであればよいが、加工の容易性、およびフォトカソード２から放出される電子と電子ビーム通過孔１０ｈの角度や位置関係の調整を容易にするため、１ｎｍ～１０ｍｍの大きさであってもよく、５０μｍ～５ｍｍの大きさでもよい。
　収納容器１０の材料に特に制限はなく、例えば、ガラス、モリブデン、セラミック、サファイア、チタン、タングステン、タンタル等の３００℃以上、より好ましくは４００℃の熱に耐えることのできる耐熱性材料で形成することができる。
　収納容器１０の内部に配置される表面処理材料１０ｍは、ＥＡ表面処理することができる材料であれば、特に制限はない。表面処理材料１０ｍを構成する元素として、例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｔｅ、Ｓｂ等が例示される。なお、前記元素の中で、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓは単体では自然発火してしまい、保存・利用ができない。このため、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓに関しては、これらの元素の複合元素、これらの元素を含む化合物の形態で使用する必要がある。一方、化合物の形態で使用する場合は、前記元素の蒸着時に不純物ガスが発生しないようにする必要がある。したがって、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓから選択される元素を表面処理材料１０ｍとして使用する場合は、Ｃｓ２ＣｒＯ４、Ｒｂ２ＣｒＯ４、Ｎａ２ＣｒＯ４、Ｋ２ＣｒＯ４等の化合物と不純物ガスの発生を抑える還元剤を組合せて用いることが好ましい。表面処理材料１０ｍは、加熱手段を用いてフォトカソード収納容器１０内で気化され、フォトカソード２に蒸着される。
　電子銃６の第１の実施形態において、ＥＡ表面処理は、図９に例示されるように、駆動装置１１を介して、フォトカソードキット１を収納容器１０内で蒸着位置に移動させ、表面処理材料１０ｍを気化して、フォトカソード２へ蒸着することで行う。駆動装置１１は、フォトカソードキット１を移動できれば特に制限はなく、例えば、国際公開第２０１５／００８５６１号、国際公開第２０１８／１８６２９４号に記載の駆動装置を用いることができる。国際公開第２０１５／００８５６１号および国際公開第２０１８／１８６２９４号に記載された事項は、本明細書に含まれる。
　第１の実施形態における電子銃６は、第１乃至第６の実施形態に係るフォトカソードキット１が奏する効果に加え、以下の効果を相乗的に奏する。
　フォトカソードとレンズが、夫々、真空チャンバー内（収納容器内）で露出している状態でＥＡ表面処理をすると、透明基板２１の端部を迂回した表面処理材料１０ｍが、レンズ３に付着する可能性がある。その場合、レンズ３に付着した表面処理材料１０ｍが光学系に介在することになり、励起光の焦点を結ぶ位置が変化する可能性がある。一方、図８および図９に示す例では、レンズ３は、フォトカソードキット１のホルダ４内に保持されており、電子銃６は真空ポンプ（図示は省略）で吸引した状態であることから、フォトカソード２のＥＡ表面処理時に、気化した表面処理材料１０ｍがホルダ４内に入り込まない。すなわち、レンズ３を表面処理材料１０ｍで汚染することを防ぎ、レンズ３を清浄な状態を保つという効果を奏する。
　図９では、フォトカソードキット１として、第６の実施形態のフォトカソードキット１Ｆを用いた例を示している。図９に示す例では、フォトカソードキット１Ｆが回り込み防止部４９を備えるため、レンズ３の上面に気化した表面処理材料１０ｍが付着しにくくなる。なお、図９に示す例では、フォトカソードキット１Ｆを蒸着位置に移動させた際に、回り込み防止部４９の上端部分と光源７との間に隙間がある。必要に応じて、回り込み防止部４９の高さを調整し、フォトカソードキット１Ｆを蒸着位置に移動させた際に、回り込み防止部４９の上端部分と光源７との間に隙間が無くなるように設計してもよい。その場合、気化した表面処理材料１０ｍがレンズ３の上面に付着する恐れがより少なくなる。また、図９に示す例では、駆動手段１１をフォトカソードキット１Ｆの側面に取り付けているが、代替的に駆動手段１１を回り込み防止手段４９に取り付けて、フォトカソードキット１Ｆを駆動させてもよい。
　電子銃を搭載する電子線適用装置Ｅは、電子銃を搭載する公知の装置が挙げられる。例えば、自由電子レーザー加速器、電子顕微鏡、電子線ホログラフィー装置、電子線描画装置、電子線回折装置、電子線検査装置、電子線金属積層造形装置、電子線リソグラフィー装置、電子線加工装置、電子線硬化装置、電子線滅菌装置、電子線殺菌装置、プラズマ発生装置、原子状元素発生装置、スピン偏極電子線発生装置、カソードルミネッセンス装置、逆光電子分光装置等が挙げられる。
　本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は適宜変形または変更され得ることが明らかである。また、各実施形態で用いられる任意の構成要素を、他の実施形態に組み合わせることが可能であり、また、各実施形態において任意の構成要素を省略することも可能である。
　本出願で開示するフォトカソードキット、電子銃および電子線適用装置を用いると、フォトカソードキットのホルダによって、レンズの焦点は常にフォトカソード膜に結ばれる。したがって、電子銃を扱う業者にとって有用である。
１…フォトカソードキット、２…フォトカソード、２１…透明基板、２２…フォトカソード膜、２３…第１面、２４…第２面、３…レンズ、３１…レンズ押圧部材、３２…固定部、４…ホルダ、４ａ…ホルダ第１部材、４ｂ…ホルダ第２部材、４１…基板保持部、４２…スペーサ、４３…一方の端部、４４…他方の端部、４５…ガス抜き（第１の連通部）、４６…第２の連通部、４６ａ…孔、４６ｂ…凹部、４６ｃ…隙間、４７…レンズ保持部、４８…基板保持部材、４９…回り込み防止部、５…ヒータ、５１…ヒータ挿入部、５２…第２のガス抜き、６…電子銃、７…光源、８…アノード、９…真空チャンバー、１０…収納容器、１０ｈ…電子ビーム通過孔、１０ｍ…表面処理材料、１１…駆動装置、Ｂ…電子ビーム、Ｅ…相手側装置、Ｌ…励起光
 

Claims (9)

  1. 　フォトカソード膜を第１面に形成した基板を含むフォトカソードと、
    　レンズと、
    　前記基板および前記レンズを保持するホルダと、
    を含み、
    　前記ホルダは、
    　　前記フォトカソード膜と前記レンズとを、所定の距離となるように保持する保持部材と、
    　　前記ホルダの内部と前記ホルダの外部とを連通する第１の連通部と、
    を有する
    フォトカソードキット。
  2. 　前記保持部材は、内部が中空のスペーサであり、
    　前記スペーサは、
    　　一方の端部が前記レンズと当接し、
    　　他方の端部が、前記基板の前記第１面とは反対側の第２面と当接し、
    　　前記スペーサの内部と前記ホルダの内部とを連通する第２の連通部を有する
    請求項１に記載のフォトカソードキット。
  3. 　前記スペーサは、孔を有し、
    　前記第２の連通部は、前記孔である
    請求項２に記載のフォトカソードキット。
  4. 　前記一方の端部および／または前記他方の端部に形成された凹部を有し、
    　前記第２の連通部は、前記凹部である
    請求項２に記載のフォトカソードキット。
  5. 　前記保持部材が、
    　　レンズ保持部と、
    　　基板保持部と、
    を有する
    請求項１に記載のフォトカソードキット。
  6. 　前記ホルダは、更にヒータを備える
    請求項１～５のいずれか一項に記載のフォトカソードキット。
  7. 　請求項１～６のいずれか一項に記載のフォトカソードキットと、
    　前記フォトカソードキットを収納できる収納容器と、
    　前記フォトカソードへ励起光を照射する光源と、
    　アノードと、
    　真空チャンバーと、
    　を含む
    電子銃。
  8. 　前記収納容器の内部に配置され、前記フォトカソードの表面処理をするための表面処理材料、を更に含む
    請求項７に記載の電子銃。
  9. 　　請求項７または８に記載の電子銃を含む電子線適用装置であって、
    　前記電子線適用装置は、
    　　自由電子レーザー加速器、
    　　電子顕微鏡、
    　　電子線ホログラフィー装置、
    　　電子線描画装置、
    　　電子線回折装置、
    　　電子線検査装置、
    　　電子線金属積層造形装置、
    　　電子線リソグラフィー装置、
    　　電子線加工装置、
    　　電子線硬化装置、
    　　電子線滅菌装置、
    　　電子線殺菌装置、
    　　プラズマ発生装置、
    　　原子状元素発生装置、
    　　スピン偏極電子線発生装置、
    　　カソードルミネッセンス装置、または、
    　　逆光電子分光装置
    である
    電子線適用装置。
     
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