JP2009026600A

JP2009026600A - Electron gun, and x-ray source

Info

Publication number: JP2009026600A
Application number: JP2007188431A
Authority: JP
Inventors: Nobutada Aoki; 延忠青木; Seiji Tobimatsu; 誠二飛松; Eiji Seki; 英治関
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2007-07-19
Filing date: 2007-07-19
Publication date: 2009-02-05

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron gun unit capable of maintaining its accuracy even though consumption articles are exchanged. <P>SOLUTION: An electron source 31 for generating an electron beam is arranged. A converging lens 32 for making the electron source 31 converge the generated electron beam 28 is arranged. An NA aperture 33 for setting up an aperture angle of the electron beam 28 converged by the converging lens 32 is arranged. A projected section 54 of the electron source 31 is positioned by fitting in a fitting hole 79 of the converging lens 32 against the center axis of the converging lens 32. A projected section 85 of the NA aperture 33 is positioned by fitting into a fitting hole 76 of the converging lens 32 against the center axis of the converging lens 32. Even when the consumption articles such as the electron source 31 or the NA aperture 33 are exchanged, the accuracy of the electron gun unit can be maintained. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子ビームを発生する電子銃、および、この電子銃を備え、微小焦点を有するＸ線源で、特に軟Ｘ線領域のエネルギのＸ線を放出するＸ線源に関する。 The present invention relates to an electron gun that generates an electron beam, and an X-ray source that includes the electron gun and has a micro focus, and particularly emits X-rays having energy in a soft X-ray region.

一般的な微小焦点を有するＸ線源は、マイクロフォーカスＸ線源として既に製品化がなされており、対象物の微小領域を高分解能で検査する非破壊検査装置などに広く利用されている。このＸ線源は、電子源から放出される電子ビームを電解または磁界レンズなどの電子光学系により収束させ、ターゲット表面のμｍオーダ、またはそれ以下の狭い領域に焦点を持たせて、そこで放出されるＸ線を、ターゲットを透過させて放出させる構成が採られている(例えば、特許文献１参照)。 A general X-ray source having a micro focus has already been commercialized as a micro focus X-ray source, and is widely used in a non-destructive inspection apparatus for inspecting a micro area of an object with high resolution. In this X-ray source, an electron beam emitted from an electron source is converged by an electron optical system such as an electrolysis or a magnetic lens, and focused on a narrow region of the order of μm or less on a target surface and emitted there. X-rays are transmitted through the target and emitted (see, for example, Patent Document 1).

一定量の電流値で、電子ビームを小さなスポットに収束させるためには、電子源と電磁レンズとを、マッチングを採って設計することが重要であるが、現在では、様々な工夫を凝らすことによって、０．１μｍに迫る微小焦点のＸ線源が達成されている。 In order to focus the electron beam to a small spot with a certain amount of current value, it is important to design the electron source and the electromagnetic lens by matching, but at present, by making various efforts. A microfocus X-ray source approaching 0.1 μm has been achieved.

ここで、高い分解能で検査対象の透過撮影を行うＸ線源には、空間分解能を確保する上で、上記のような微小焦点を持つことが必要条件であるが、もう一方、高いコントラストを確保するために適切なエネルギのＸ線を放出できることが重要となる。これは、検査部位の微小領域の透過撮影を行うとき、使用するＸ線のエネルギが高すぎると、撮影画像にコントラスト(濃淡度)がつかず、欠陥の有無などの判定ができなくなることによる。 Here, an X-ray source that performs transmission imaging of an inspection object with high resolution is required to have the above-mentioned micro focus in order to ensure spatial resolution. On the other hand, high contrast is ensured. Therefore, it is important to be able to emit X-rays having appropriate energy. This is because when the X-ray energy used is too high when performing transmission imaging of a minute region of the inspection site, the captured image does not have contrast (shading), and it is impossible to determine whether there is a defect or the like.

現有のマイクロフォーカスＸ線源は、７０ｋＶ以上、あるいは１５０ｋＶ以上の高い電圧で駆動し、高エネルギのＸ線を放出させるものがほとんどである。しかし、検査対象が数１０μｍの小さなサンプル、あるいは、その構成元素がＸ線の減弱率の小さな軽元素、とりわけ有機物であったりするような場合には、利用するＸ線のエネルギとしては、３０ｋｅＶ以下、場合によっては５ｋｅＶ以下の軟Ｘ線領域のものを利用することが必要となる。さらに、近年、有機系材料を多用するような製品分野、製薬の分野、さらには細胞に至るような軽元素で構成される微小な対象物に対する高分解能検査の要求が高まっていることから、上記の軟Ｘ線領域に及ぶような低エネルギのＸ線を放出できる微小焦点のＸ線源の実用化が産業ニーズに非常にマッチしたものとなっている。 Most existing microfocus X-ray sources are driven at a high voltage of 70 kV or higher or 150 kV or higher to emit high energy X-rays. However, when the object to be inspected is a small sample of several tens of μm, or the constituent element is a light element having a small X-ray attenuation rate, particularly an organic substance, the energy of the X-ray used is 30 keV or less. In some cases, it is necessary to use a soft X-ray region of 5 keV or less. Furthermore, in recent years, there has been an increasing demand for high-resolution inspections for product fields that make heavy use of organic materials, pharmaceutical fields, and minute objects composed of light elements that lead to cells. The practical application of a micro-focus X-ray source capable of emitting low-energy X-rays covering the soft X-ray region is very suitable for industrial needs.

しかし、現在の高エネルギ対応のマイクロフォーカスＸ線源を、駆動電圧を低減して動作させるだけでは、当初の微小な焦点サイズは維持しきれず、また、その構成のまま低電圧駆動に対応できるように設計変更するだけでは、達成しうる焦点サイズの限界点は、満足できる範囲に収めることは困難である。したがって、エネルギを低減させて、高い効率で充分な強度(線量)の軟Ｘ線を放出でき、さらに現状の高エネルギマイクロフォーカスＸ線源と同等、またはそれより優れた微小焦点性能を達成するためには、Ｘ線源の構成上の工夫が必要となる。 However, the current micro focus X-ray source capable of operating at a high energy cannot be maintained by simply reducing the drive voltage, and the initial micro focus size cannot be maintained, and the configuration can be adapted to low voltage drive. It is difficult to keep the limit point of the focus size that can be achieved within a satisfactory range by simply changing the design. Therefore, energy can be reduced, high-efficiency and sufficient intensity (dose) soft X-rays can be emitted, and microfocus performance equivalent to or superior to current high-energy microfocus X-ray sources can be achieved. Therefore, it is necessary to devise a configuration of the X-ray source.

低エネルギのＸ線を放出できる微小焦点のＸ線源を構成する場合、可能な限り単純な構成の静電レンズを用いた電子光学系を適用することが有効となる。これは、低エネルギの電子、特に１０ｋＶ以下の電圧で加速された電子ビームは、空間電荷効果によって発散しやすく、収束が困難であるからである。 When configuring a microfocus X-ray source capable of emitting low-energy X-rays, it is effective to apply an electron optical system using an electrostatic lens having a simple configuration as much as possible. This is because low energy electrons, particularly an electron beam accelerated with a voltage of 10 kV or less, is likely to diverge due to the space charge effect and is difficult to converge.

これを解決するための手段として、電子発生点から収束ポイントまでの距離、すなわちキャビティ長を短く設定することが効果的となるが、そのためには一段の静電レンズの構成を採ることが有効となる。 As a means for solving this, it is effective to set the distance from the electron generation point to the convergence point, that is, the cavity length, to be short. For this purpose, it is effective to adopt a one-stage electrostatic lens configuration. Become.

しかし、電子ビーム軌道、プロファイルに対する補正機構を備えないため、静電レンズを構成する各電極の偏芯、傾き精度を極力高いものとすることが重要となる。 However, since a correction mechanism for the electron beam trajectory and profile is not provided, it is important to make the eccentricity and inclination accuracy of each electrode constituting the electrostatic lens as high as possible.

このように高精度で構成されたＸ線源の内部構造には、電子源、ＮＡアパチャー、透過ターゲットのように有寿命品すなわち消耗品を含んでおり、これを交換し、元通りの精度を維持できなければ、Ｘ線源の寿命は、これらの構成部品の寿命よって依存してしまうものとなる。 The internal structure of the X-ray source configured with high accuracy in this way includes long-lived products, that is, consumables such as electron sources, NA apertures, and transmission targets. If not, the lifetime of the X-ray source will depend on the lifetime of these components.

また、密閉型のＸ線源とする場合には、放出ガス量を抑制するためにＸ線源本体を高温でベーキングすることが必要となるが、その際に熱膨張がもたらす変形によって精度が低下しない構成を採ることが必要となる。 Further, in the case of a sealed X-ray source, it is necessary to bake the X-ray source body at a high temperature in order to suppress the amount of released gas, but the accuracy decreases due to deformation caused by thermal expansion at that time. It is necessary to adopt a configuration that does not.

さらに、従来の低エネルギ微小焦点型のＸ線源の電子銃ユニットは、エミッタを有する電子源と、電子光学系である収束レンズと、ＮＡアパチャーとが軸方向に一体的に接続されている。ここで、電子源と収束レンズとには、金属製の電極、およびその支持材と、通常セラミックス製の絶縁材とを接続することが必要となり、その場合の金属材料としては、セラミックスとの熱膨張率の差が極力小さいコバール合金を利用することが一般的となる。 Further, in a conventional electron gun unit of a low energy microfocus X-ray source, an electron source having an emitter, a converging lens as an electron optical system, and an NA aperture are integrally connected in the axial direction. Here, it is necessary to connect a metal electrode and its supporting material to an insulating material usually made of ceramics to the electron source and the converging lens. It is common to use a Kovar alloy with a difference in expansion coefficient as small as possible.

しかし、コバール合金は磁性体であるため着磁しやすく、この着磁が生じると電子ビーム軌道のずれが発生し、収束レンズを高精度で構成する効果が損なわれるものとなる。そのため、Ｘ線源の製作プロセスおよび動作中に磁場を近接させない措置を採り、確実な磁気遮蔽を備えることが必要となる。
特開２００４−２８８４５号公報（第４−５頁、図１） However, since Kovar alloy is a magnetic material, it is easily magnetized. When this magnetization occurs, the electron beam trajectory shifts and the effect of constructing the converging lens with high accuracy is impaired. For this reason, it is necessary to take measures to prevent the magnetic field from being close to each other during the manufacturing process and operation of the X-ray source and to provide a reliable magnetic shield.
JP 2004-28845 A (page 4-5, FIG. 1)

上述したように、上記従来のＸ線源では、電子源あるいはアパチャーなどの各種消耗品を交換した場合の精度を維持することが容易でなく、また、ベーキングなどの際の熱膨張、あるいは、構成部材の着磁により発生する磁場の影響などにより精度が低下するおそれがあるという問題点を有している。 As described above, in the conventional X-ray source, it is not easy to maintain accuracy when various consumables such as an electron source or an aperture are replaced, and thermal expansion or configuration during baking or the like is not possible. There is a problem that the accuracy may decrease due to the influence of a magnetic field generated by the magnetization of the member.

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、消耗品を交換した場合でも精度を維持できる電子銃およびこれを備えたＸ線源を提供することを目的とする。また、本発明は、熱膨張による精度の低下を防止した電子銃およびこれを備えたＸ線源を提供することを目的とする。さらに、本発明は、磁場の影響による精度の低下を防止した電子銃およびこれを備えたＸ線源を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to provide an electron gun that can maintain accuracy even when consumables are replaced, and an X-ray source including the electron gun. Another object of the present invention is to provide an electron gun that prevents a decrease in accuracy due to thermal expansion and an X-ray source including the electron gun. Furthermore, an object of the present invention is to provide an electron gun that prevents a decrease in accuracy due to the influence of a magnetic field and an X-ray source including the electron gun.

本発明の電子銃は、電子ビームを発生する電子源と、この電子源が発生した電子ビームを収束させる電子光学系と、この電子光学系により収束された電子ビームの開き角を設定するアパチャーとを具備し、前記電子源と前記電子光学系とは、少なくとも一方の一部が他方に嵌め込まれて前記電子光学系の軸に対して位置決めされ、前記電子光学系と前記アパチャーとは、少なくとも一方の一部が他方に嵌め込まれて前記電子光学系の軸に対して位置決めされるものである。 An electron gun of the present invention includes an electron source that generates an electron beam, an electron optical system that converges the electron beam generated by the electron source, and an aperture that sets an opening angle of the electron beam converged by the electron optical system. And at least one of the electron optical system and the aperture is positioned with respect to the axis of the electron optical system. Is inserted into the other and positioned with respect to the axis of the electron optical system.

また、本発明のＸ線源は、透過ターゲットを備え、接地電位に設定された真空容器と、この真空容器内に収納された請求項１ないし４いずれか記載の電子銃とを具備したものである。 An X-ray source according to the present invention includes a vacuum container provided with a transmission target and set to a ground potential, and the electron gun according to any one of claims 1 to 4 housed in the vacuum container. is there.

本発明によれば、電子源と電子光学系との少なくとも一方の一部を他方に嵌め込んで電子光学系の軸に対して位置決めするとともに、電子光学系とアパチャーとの少なくとも一方の一部を他方に嵌め込んで電子光学系の軸に対して位置決めすることで、これら電子源あるいはアパチャーなどの消耗品を交換した場合でも、精度を維持することが可能になる。 According to the present invention, at least one part of at least one of the electron source and the electron optical system is fitted into the other to be positioned with respect to the axis of the electron optical system, and at least one part of the electron optical system and the aperture is By fitting into the other and positioning with respect to the axis of the electron optical system, it is possible to maintain accuracy even when consumables such as these electron sources or apertures are replaced.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１および図２に、Ｘ線源11の第１の実施の形態を示す。 1 and 2 show a first embodiment of the X-ray source 11.

Ｘ線源11は、内部が真空保持される真空容器12を有し、この真空容器12は、一端側に透過ターゲット13が配設されているとともに、他端側に絶縁体としての絶縁筒14を介して接続部である金属プレート部15が接続され、この金属プレート部15に絶縁体としての絶縁筒16を介して接続部である金属プレート部17が接続され、かつ、この金属プレート部17に絶縁体としての絶縁筒18を介して接続部である金属プレート部19が接続されている。 The X-ray source 11 has a vacuum container 12 in which the inside is held in vacuum. The vacuum container 12 is provided with a transmission target 13 on one end side and an insulating cylinder 14 as an insulator on the other end side. A metal plate part 15 as a connection part is connected via the metal plate part 15, and a metal plate part 17 as a connection part is connected to the metal plate part 15 via an insulating cylinder 16 as an insulator, and the metal plate part 17 A metal plate portion 19 which is a connecting portion is connected to an insulating cylinder 18 as an insulator.

また、真空容器12内には、電子銃である電子銃ユニット22が収納され、この電子銃ユニット22は、真空容器12の内側に突設された支持部23に、固定部材としての固定用ねじ24を介して固定されている。さらに、真空容器12の外部には、電気的に接地されて真空容器12および透過ターゲット13を接地電位に設定するための接地部25が突設されている。 In addition, an electron gun unit 22 that is an electron gun is housed in the vacuum container 12, and this electron gun unit 22 is fixed to a support portion 23 projecting from the inside of the vacuum container 12 as a fixing member. It is fixed via 24. Further, a grounding portion 25 is provided outside the vacuum vessel 12 so as to be electrically grounded and set the vacuum vessel 12 and the transmission target 13 to the ground potential.

金属プレート部19には、導入端子27が設けられ、この導入端子27は、各金属プレート部15，17，19とともに、電子ビーム28を発生させる駆動電源29に電気的に接続されている。 The metal plate portion 19 is provided with an introduction terminal 27, and this introduction terminal 27 is electrically connected to a drive power source 29 that generates an electron beam 28 together with the metal plate portions 15, 17, and 19.

電子銃ユニット22は、透過ターゲット13へ向けて電子ビーム28を発生する電子源31と、電子源31から発生した電子ビーム28を収束、偏向、さらに収差補正を加えて透過ターゲット13に入射させる電子光学系としての静電レンズである収束レンズ32と、透過ターゲット13へと通過させる電子ビーム28の入射開き角を設定する絞り部すなわちアパチャーであるＮＡアパチャー33とを一体的に備えている。 The electron gun unit 22 includes an electron source 31 that generates an electron beam 28 toward the transmission target 13, and an electron that is incident on the transmission target 13 after the electron beam 28 generated from the electron source 31 is converged, deflected, and further corrected for aberrations. A converging lens 32, which is an electrostatic lens as an optical system, and an NA aperture 33, which is an aperture, which sets an incident opening angle of the electron beam 28 that passes through the transmission target 13, are integrated.

電子源31としては、例えば最も代表的な例としてＴＦＥ(Thermal Field Emission:熱電界放出型)電子源などの、電子顕微鏡用の電子源として汎用的に使用されているものがある。そして、この電子源31は、電子ビーム28を発生するエミッタ35と、このエミッタ35を収束レンズ32に固定するためのフランジ部36とを有している。 As the electron source 31, for example, the most typical example is a TFE (Thermal Field Emission) electron source, which is generally used as an electron source for an electron microscope. The electron source 31 includes an emitter 35 that generates an electron beam 28 and a flange portion 36 for fixing the emitter 35 to the converging lens 32.

エミッタ35は、フィラメント41の先端にエミッタチップ42を接合したものを筒状の制御電極43で覆って構成されている。 The emitter 35 is configured by covering the tip of a filament 41 with an emitter tip 42 covered with a cylindrical control electrode 43.

また、フランジ部36は、エミッタ35の制御電極43に接続されて径方向に突出した支持用の筒状の支持フランジ45に、絶縁体としての絶縁筒46を介して収束レンズ32に組込むための筒状の組込み用フランジ47が接続され、この組込み用フランジ47の一端に、エミッタチップ42の先端に対向して環状の引出し電極48が接合され、この引出し電極48の孔中心が、エミッタチップ42の先端に対して高精度で配置されている。 Further, the flange portion 36 is connected to the control electrode 43 of the emitter 35 and is incorporated into the converging lens 32 via an insulating tube 46 as an insulator in a supporting cylindrical support flange 45 protruding in the radial direction. A cylindrical mounting flange 47 is connected, and an annular extraction electrode 48 is joined to one end of the integration flange 47 so as to face the tip of the emitter tip 42, and the hole center of the extraction electrode 48 corresponds to the emitter tip 42. It is arranged with high accuracy with respect to the tip.

支持フランジ45は、通電部材としての通電用ロッド51を介して金属プレート部19に電気的に接続されている。したがって、制御電極43は、支持フランジ45、通電用ロッド51および金属プレート部19を介して駆動電源29に電気的に接続され、この駆動電源29から所定の電流および電圧の供給を受けるように構成されている。 The support flange 45 is electrically connected to the metal plate portion 19 via an energization rod 51 as an energization member. Therefore, the control electrode 43 is electrically connected to the drive power supply 29 via the support flange 45, the energizing rod 51 and the metal plate portion 19, and is configured to receive a predetermined current and voltage from the drive power supply 29. Has been.

また、組込み用フランジ47は、外周側が絶縁筒46よりも径方向に突出し、この外周部近傍が、固定部材としての固定用ねじ53により固定される。また、組込み用フランジ47には、エミッタ35と反対側の位置に、収束レンズ32との位置決め用の第１嵌合部としての筒状の凸部54が突設され、この凸部54の内部に引出し電極48が接合されている。さらに、この組込み用フランジ47は、通電部材としての通電用ロッド56を介して金属プレート部17に電気的に接続されている。したがって、引出し電極48は、絶縁筒46を介してエミッタ35と絶縁されているとともに、組込み用フランジ47、通電用ロッド56および金属プレート部17を介して駆動電源29に電気的に接続され、この駆動電源29から所定の電流および電圧の供給を受けるように構成されている。 Further, the outer peripheral side of the mounting flange 47 protrudes in the radial direction from the insulating cylinder 46, and the vicinity of the outer peripheral portion is fixed by a fixing screw 53 as a fixing member. Further, a cylindrical convex portion 54 as a first fitting portion for positioning with the converging lens 32 protrudes from the mounting flange 47 at a position opposite to the emitter 35. The extraction electrode 48 is joined to the electrode. Further, the built-in flange 47 is electrically connected to the metal plate portion 17 via an energizing rod 56 as an energizing member. Therefore, the extraction electrode 48 is insulated from the emitter 35 via the insulating cylinder 46, and is electrically connected to the drive power source 29 via the built-in flange 47, the energizing rod 56 and the metal plate portion 17, and this A predetermined current and voltage are supplied from the drive power supply 29.

そして、電子源31は、エミッタ35に対して駆動電源29から正電圧を引出し電極48に印加することによってエミッタチップ42の先端から電子が放出され、駆動電源29から制御電極43に負電圧が印加されることで、エミッタチップ42の先端部以外の周辺部分からの電子放出を抑制するように構成されている。 Then, the electron source 31 applies a positive voltage from the driving power supply 29 to the extraction electrode 48 with respect to the emitter 35, whereby electrons are emitted from the tip of the emitter tip 42, and a negative voltage is applied from the driving power supply 29 to the control electrode 43. As a result, the electron emission from the peripheral portion other than the tip portion of the emitter tip 42 is suppressed.

また、収束レンズ32は、支持部材としての筒状のレンズ本体であるレンズ筐体61に、電子銃ユニット22を真空容器12内に固定するための固定用フランジ62が径方向に突設されているとともに、レンズ筐体61の軸方向の一端に、ＮＡアパチャー33を固定するためのアパチャー組込み用フランジ63が設けられ、かつ、レンズ筐体61の他端側に、絶縁体としての絶縁筒64を介して電子源31の組込み用の電子源組込み用フランジ65が接続されている。そして、レンズ筐体61内には、固定用フランジ62の内周側のレンズ筐体61内に突出した位置に、第１電極としての環状のレンズ第１電極71が支持されているとともに、この位置から電子源組込み用フランジ65側に、絶縁部材としての絶縁筒72を介して第２電極としての筒状のレンズ第２電極73が支持され、かつ、アパチャー組込み用フランジ63の内周側に、第３電極としての環状のレンズ第３電極74が支持されている。したがって、レンズ第２電極73のみが他の電極71，74に対して絶縁された状態で支持されている。 Further, the converging lens 32 is provided with a fixing flange 62 for fixing the electron gun unit 22 in the vacuum vessel 12 in a radial direction on a lens housing 61 which is a cylindrical lens body as a support member. In addition, an aperture incorporating flange 63 for fixing the NA aperture 33 is provided at one end in the axial direction of the lens casing 61, and an insulating cylinder 64 as an insulator is provided at the other end of the lens casing 61. An electron source incorporating flange 65 for incorporating the electron source 31 is connected via the. An annular lens first electrode 71 as a first electrode is supported in the lens casing 61 at a position protruding into the lens casing 61 on the inner peripheral side of the fixing flange 62. A cylindrical lens second electrode 73 as a second electrode is supported from the position on the electron source incorporating flange 65 side via an insulating cylinder 72 as an insulating member, and on the inner peripheral side of the aperture incorporating flange 63 An annular lens third electrode 74 as a third electrode is supported. Therefore, only the lens second electrode 73 is supported while being insulated from the other electrodes 71 and 74.

固定用フランジ62は、固定用ねじ24により真空容器12の支持部23に固定される部分である。そして、この固定用フランジ62の開孔中心は、軸中心に対して高精度に加工されている。 The fixing flange 62 is a portion fixed to the support portion 23 of the vacuum vessel 12 by the fixing screw 24. The center of the opening of the fixing flange 62 is processed with high accuracy with respect to the shaft center.

アパチャー組込み用フランジ63は、ＮＡアパチャー33の一部が挿入嵌合されて位置決めされる第２嵌合部としての位置決め用の嵌合孔76が中心軸側に形成された筒状となっている。そして、この嵌合孔76は、軸中心に対して高精度に加工されている。 The aperture incorporating flange 63 has a cylindrical shape in which a fitting hole 76 for positioning as a second fitting portion in which a part of the NA aperture 33 is inserted and fitted and positioned is formed on the central axis side. . The fitting hole 76 is processed with high accuracy with respect to the axis center.

電子源組込み用フランジ65は、電子源31の組込み用フランジ47が、固定用ねじ53を介して固定される部分である。また、この電子源組込み用フランジ65は、電子源31の凸部54が挿入嵌合されて位置決めされる第２嵌合部としての位置決め用の嵌合孔79が中心軸側に形成された筒状となっている。そして、この嵌合孔79は、軸中心に対して高精度に加工されている。 The flange 65 for assembling the electron source is a part to which the flange 47 for assembling the electron source 31 is fixed via a fixing screw 53. In addition, the electron source built-in flange 65 is a cylinder in which a positioning fitting hole 79 is formed on the central axis side as a second fitting portion in which the convex portion 54 of the electron source 31 is inserted and fitted. It has become a shape. The fitting hole 79 is processed with high accuracy with respect to the axis center.

レンズ第１電極71とレンズ第３電極74とは、それぞれの孔中心が、レンズ第２電極73の孔中心に対して精度よく配置された状態でそれぞれ接合されている。 The lens first electrode 71 and the lens third electrode 74 are bonded together in a state where the respective hole centers are accurately arranged with respect to the hole center of the lens second electrode 73.

さらに、レンズ第２電極73は、通電部材としての通電用ロッド81を介して金属プレート部15に電気的に接続されている。したがって、レンズ第２電極73は、通電用ロッド81および金属プレート部15を介して駆動電源29に電気的に接続され、この駆動電源29から所定の電流および電圧の供給を受けるように構成されている。 Further, the second lens electrode 73 is electrically connected to the metal plate portion 15 via an energization rod 81 as an energization member. Therefore, the second lens electrode 73 is electrically connected to the drive power source 29 via the energizing rod 81 and the metal plate portion 15 and is configured to receive a predetermined current and voltage from the drive power source 29. Yes.

また、ＮＡアパチャー33は、このＮＡアパチャー33を収束レンズ32に固定するための組込み用フランジ83が筒状に形成されているとともに、この組込み用フランジ83の一端側に、絞り部本体である環状のＮＡディスク84が、組込み用フランジ83の軸中心に対して高精度に位置した状態で接合され、かつ、組込み用フランジ83の他端側に第１嵌合部としての筒状の凸部85が突設されている。 In addition, the NA aperture 33 is formed with a tube-like flange 83 for fixing the NA aperture 33 to the converging lens 32, and an annular portion, which is a diaphragm main body, is formed at one end of the flange 85 for built-in. The NA disk 84 is joined with a high precision to the shaft center of the mounting flange 83, and a cylindrical convex portion 85 as a first fitting portion is attached to the other end of the mounting flange 83. Is protruding.

組込み用フランジ83は、固定部材としての固定用ねじ87により、収束レンズ32のアパチャー組込み用フランジ63に固定され、この固定状態で凸部85が嵌合孔76に挿入嵌合されることで、ＮＡアパチャー33が収束レンズ32と軸中心を高精度に合わせた状態に位置決めされている。 The mounting flange 83 is fixed to the aperture mounting flange 63 of the convergent lens 32 by a fixing screw 87 as a fixing member, and in this fixed state, the convex portion 85 is inserted and fitted into the fitting hole 76. The NA aperture 33 is positioned in a state where the convergent lens 32 and the axis center are aligned with high accuracy.

次に、上記Ｘ線源11の組立て手順を説明する。 Next, the assembly procedure of the X-ray source 11 will be described.

まず、電子源31の組込み用フランジ47の凸部54と収束レンズ32の電子源組込みフランジ65の嵌合孔76とを嵌合させて固定用ねじ53で固定する。 First, the convex portion 54 of the mounting flange 47 of the electron source 31 and the fitting hole 76 of the electron source mounting flange 65 of the converging lens 32 are fitted and fixed with the fixing screw 53.

次いで、収束レンズ32のアパチャー組込み用フランジ63の嵌合孔79とＮＡアパチャー33の組込み用フランジ83の凸部85とを嵌合させて固定用ねじ87で固定する。 Next, the fitting hole 79 of the aperture assembling flange 63 of the convergent lens 32 and the convex portion 85 of the assembling flange 83 of the NA aperture 33 are fitted and fixed with the fixing screw 87.

この結果、電子銃ユニット22が完成される。 As a result, the electron gun unit 22 is completed.

そして、この電子銃ユニット22を、真空容器12内に収納し、支持フランジ45を支持部23に固定用ねじ24により固定した後、電子銃ユニット22の動作に必要な到達真空度になるまで真空容器12の内部を真空排気し、封じ切る措置が採られる。 The electron gun unit 22 is housed in the vacuum vessel 12, and the support flange 45 is fixed to the support portion 23 with the fixing screw 24, and then the vacuum is reached until the ultimate vacuum necessary for the operation of the electron gun unit 22 is reached. The container 12 is evacuated and sealed.

この操作によりエミッタ35から放出される電子ビーム28は、収束レンズ32によって収束ビームとなり透過ターゲット13の表面に焦点(収束スポット)を形成し、そこからＸ線89が放出されるものとなる。 By this operation, the electron beam 28 emitted from the emitter 35 becomes a convergent beam by the converging lens 32, forms a focal point (converging spot) on the surface of the transmission target 13, and X-rays 89 are emitted therefrom.

このように構成された電子銃ユニット22では、電子源31の凸部54を収束レンズ32の嵌合孔79に嵌め込んで収束レンズ32の中心軸に対して位置決めするとともに、ＮＡアパチャー33の凸部85を収束レンズ32の嵌合孔76に嵌め込んで収束レンズ32の中心軸に対して位置決めすることで、エミッタチップ42の先端、引出し電極48、レンズ第１電極71、レンズ第２電極73、レンズ第３電極74、および、ＮＡディスク84のそれぞれの孔中心すなわち軸を、基準軸である収束レンズ32の軸に対して１００μｍ以内、一般的な高精度加工技術を適用すれば５０μｍ以内の精度で着脱可能となる。 In the electron gun unit 22 configured as described above, the convex portion 54 of the electron source 31 is fitted into the fitting hole 79 of the converging lens 32 to be positioned with respect to the central axis of the converging lens 32, and the convex of the NA aperture 33 is The portion 85 is fitted into the fitting hole 76 of the converging lens 32 and positioned with respect to the central axis of the converging lens 32, so that the tip of the emitter tip 42, the extraction electrode 48, the lens first electrode 71, and the lens second electrode 73. The center or axis of each hole of the lens third electrode 74 and the NA disk 84 is within 100 μm with respect to the axis of the converging lens 32 as the reference axis, and within 50 μm if a general high-precision processing technique is applied. Detachable with accuracy.

この結果、例えば電子源31あるいはＮＡアパチャー33などの消耗品を交換した場合でも、元通りの精度を維持することが可能になり、電子ビーム28の収束サイズ(Ｘ線89の焦点サイズ)を再現可能となる。 As a result, even when consumables such as the electron source 31 or the NA aperture 33 are replaced, it is possible to maintain the original accuracy and reproduce the convergence size of the electron beam 28 (the focal size of the X-ray 89). It becomes possible.

以上、本発明によって単純な１段レンズ構成で、キャビティ長が比較的短い収束レンズ32を高い軸芯精度で構成でき、低エネルギの電子ビーム28を良好な真円度を持って小さなスポットに収束できる、すなわち高精度な低エネルギ微小焦点型のＸ線源11を提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, the converging lens 32 having a relatively short cavity length can be configured with high axial accuracy with a simple one-stage lens configuration, and the low energy electron beam 28 is converged to a small spot with good roundness. It is possible to provide a low-energy microfocus X-ray source 11 that is capable of high accuracy.

次に、図３に、Ｘ線源11の第２の実施の形態を示す。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。 Next, FIG. 3 shows a second embodiment of the X-ray source 11. In addition, about the structure and effect | action similar to the said 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

この第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、真空容器12が、電子源31を含む電子銃ユニット22を取り出し可能な開口部91を有する第１本体部としての端子側容器92と、この端子側容器92に対して着脱可能な第２本体部としてのターゲット側容器93とに分割され、このターゲット側容器93が、ＮＡアパチャー33を取り出し可能な取出開口部95を備えた取出用本体としてのターゲット側容器本体96と、このターゲット側容器本体96に対して着脱可能なターゲット側本体としてのターゲット支持フランジ97とに分割されているとともに、真空容器12に、真空度設定部としてのイオンポンプである真空ポンプ98が設けられているものである。 In the second embodiment, in the first embodiment, the vacuum vessel 12 has a terminal 91 as a first main body having an opening 91 through which the electron gun unit 22 including the electron source 31 can be taken out. 92 and a target side container 93 as a second main body detachable with respect to the terminal side container 92. The target side container 93 has a take-out opening 95 through which the NA aperture 33 can be taken out. The vacuum chamber 12 is divided into a target side container body 96 as a take-out main body and a target support flange 97 as a target side body that can be attached to and detached from the target side container main body 96. A vacuum pump 98 which is an ion pump is provided.

端子側容器92は、電子銃ユニット22の外形よりも大きい形状の開口部91が、軸方向の一端側にて、ターゲット側容器93の支持部23および接地部25に対向する位置に形成され、電子銃ユニット22の電子源31側を覆っている。また、開口部91の周縁部には、径方向に突出したフランジ101が設けられ、このフランジ101が、ターゲット側容器93の支持部23に固定用ねじ102により着脱可能に取り付けられる。また、端子側容器92には、真空ポンプ98が取り付けられた排気管104が突設されている。 The terminal side container 92 is formed with an opening 91 having a shape larger than the outer shape of the electron gun unit 22 at a position facing the support part 23 and the grounding part 25 of the target side container 93 on one end side in the axial direction. It covers the electron source 31 side of the electron gun unit 22. Further, a flange 101 protruding in the radial direction is provided at the peripheral edge of the opening 91, and this flange 101 is detachably attached to the support 23 of the target side container 93 by a fixing screw 102. Further, an exhaust pipe 104 to which a vacuum pump 98 is attached projects from the terminal side container 92.

なお、フランジ101は、例えばコンフラット(登録商標)などの金属パッキンを用いるＩＣＦフランジなどを適用することで３００℃以上の高温でのベーキングにも対応可能となる。 The flange 101 can be baked at a high temperature of 300 ° C. or higher by applying an ICF flange using metal packing such as Conflat (registered trademark).

ターゲット側容器93は、電子銃ユニット22の収束レンズ32の一部とＮＡアパチャー33とを覆っている。このターゲット側容器93を構成するターゲット側容器本体96は、ＮＡアパチャー33の外形よりも大きい形状の取出開口部95を一端側に備え、他端側に開口部91に連通する連通開口部106を備えた筒状に形成されている。また、ターゲット側容器93を構成するターゲット支持フランジ97は、中央部に透過ターゲット13を一体的に備えた環状の部材であり、外周縁近傍が固定部材としての固定用ねじ108により、ターゲット側容器本体96の取出開口部95の周縁部に着脱可能に取り付けられる。 The target side container 93 covers a part of the converging lens 32 of the electron gun unit 22 and the NA aperture 33. The target-side container body 96 constituting the target-side container 93 has a take-out opening 95 having a shape larger than the outer shape of the NA aperture 33 at one end and a communication opening 106 communicating with the opening 91 at the other end. It is formed in the provided cylindrical shape. The target support flange 97 that constitutes the target side container 93 is an annular member that is integrally provided with the transmission target 13 at the center, and the vicinity of the outer peripheral edge is fixed by a fixing screw 108 as a fixing member. The main body 96 is detachably attached to the peripheral edge of the extraction opening 95.

真空ポンプ98は、真空容器12内の真空度を設定するもので、例えばＸ線源11が動作している際の放出ガスなどを、排気管104を介して吸着可能に設けられている。 The vacuum pump 98 sets the degree of vacuum in the vacuum vessel 12, and is provided so that, for example, a gas released when the X-ray source 11 is operating can be adsorbed via the exhaust pipe 104.

そして、高い軸心精度で組み込まれた電子源31のエミッタ35が寿命に達したときは、このエミッタ35を収束レンズ32から取り外し交換することが可能であるが、従来の場合には、Ｘ線源11の真空容器12の一部を切断して開放し、エミッタ35を交換した後、再度真空容器12を溶接により接合し、真空排気をすることが必要となるのに対して、本実施の形態のＸ線源11では、真空容器12に、エミッタ35を備えた電子源31を取り出し可能な開口部91を有する端子側容器92と、この端子側容器92に対して固定用ねじ102により着脱可能で、かつ、この着脱により開口部91を開閉するターゲット側容器93とを備えることにより、エミッタ35の交換が容易になるとともに、この交換の際に真空容器12を切断する必要がなく、何度でも繰り返し交換作業を実施することが可能となり、低エネルギ電子ビームを良好な真円度を持って小さなスポットに収束できる低エネルギ微小焦点型のＸ線源11を提供することが可能となる。 When the emitter 35 of the electron source 31 incorporated with high axial accuracy has reached the end of its life, it is possible to remove the emitter 35 from the focusing lens 32 and replace it. While part of the vacuum vessel 12 of the source 11 is cut and opened and the emitter 35 is replaced, the vacuum vessel 12 needs to be joined again by welding and evacuated. In the X-ray source 11 of the embodiment, a terminal-side container 92 having an opening 91 through which the electron source 31 including the emitter 35 can be taken out from the vacuum container 12, and the terminal-side container 92 are attached and detached by a fixing screw 102. By providing the target-side container 93 that can be opened and closed by this attachment / detachment, the emitter 35 can be easily replaced, and the vacuum container 12 does not need to be cut during this replacement. It is possible to carry out replacement work repeatedly Next, it is possible to provide an X-ray source 11 of low energy microfocus type of low energy electron beam can be focused to a small spot with a good roundness.

また、例えば収束スポット径(Ｘ線焦点径)を変更する必要がある場合には、ＮＡアパチャー33を、孔径の異なるものに交換することで対応可能となる。また、低エネルギ微小焦点型のＸ線源11では、透過ターゲット13に加わる熱負荷は小さいため、寿命による交換の必要性は低いものの、異なる種類の透過ターゲット13に交換する必要が生じる場合がある。 For example, when it is necessary to change the converged spot diameter (X-ray focal spot diameter), the NA aperture 33 can be replaced with one having a different hole diameter. Further, in the low-energy microfocus X-ray source 11, since the heat load applied to the transmission target 13 is small, it may be necessary to replace it with a different type of transmission target 13, although the necessity for replacement due to the lifetime is low. .

このため、本実施の形態では、真空容器12に、ＮＡアパチャー33を取り出し可能な取出開口部95を有するターゲット側容器本体96と、このターゲット側容器本体96に対して固定用ねじ108により着脱可能で、かつ、この着脱により取出開口部95を開閉するターゲット支持フランジ97とを備えることにより、上記ＮＡアパチャー33、あるいは透過ターゲット13の交換に容易に対応でき、これにより繰り返し利用を可能となり、低エネルギ電子ビームを良好な真円度を持って小さなスポットに収束できる低エネルギ微小焦点型のＸ線源11を提供することが可能となる。 For this reason, in the present embodiment, the target side container main body 96 having the extraction opening 95 from which the NA aperture 33 can be taken out can be attached to and removed from the vacuum container 12 by the fixing screw 108. In addition, by providing the target support flange 97 that opens and closes the extraction opening 95 by this attachment / detachment, it is possible to easily cope with the replacement of the NA aperture 33 or the transmission target 13, thereby enabling repeated use, and low It is possible to provide a low-energy microfocus X-ray source 11 that can focus an energy electron beam on a small spot with good roundness.

さらに、上記のように、エミッタ35、ＮＡアパチャー33、あるいは透過ターゲット13の交換を実施した場合には、真空容器12内を再度真空排気し、ベーキング処理を施すことが必要となる。 Further, as described above, when the emitter 35, the NA aperture 33, or the transmission target 13 is replaced, it is necessary to evacuate the vacuum vessel 12 again and perform a baking process.

このとき、エミッタ35の安定動作に必要とされる真空度(圧力)である１×１０^-6Ｐａ以下に到達させるためには、充分なベーキング温度と処理時間を設定する必要があるが、これらの処理後、Ｘ線源11の動作中にフィラメント41の加熱、あるいは各電極71，73，74などの内部構成部品へ電子ビーム28が入射することで放出されるガスによって、充分な真空度を維持できなくなることが考えられる。特に、電子源31としてＴＦＥ電子源を適用する場合には、１×１０^-6Ｐａ以上の圧力下で動作させると、使用寿命を短縮する大きな要因ともなる。 At this time, in order to reach a vacuum level (pressure) of 1 × 10 ⁻⁶ Pa or less which is necessary for stable operation of the emitter 35, it is necessary to set a sufficient baking temperature and processing time. After the above processing, a sufficient degree of vacuum is obtained by heating the filament 41 during the operation of the X-ray source 11 or by the gas emitted by the electron beam 28 entering the internal components such as the electrodes 71, 73 and 74. It may be impossible to maintain. In particular, when a TFE electron source is applied as the electron source 31, operating under a pressure of 1 × 10 ⁻⁶ Pa or more becomes a major factor for shortening the service life.

したがって、本実施の形態では、真空ポンプ98を設け、Ｘ線源11の動作中の放出ガスを効率良く吸着し、安定な動作を維持するように構成することで、初期起動時からＸ線源11内の真空度を良好に保ち、エミッタ35を長時間安定に動作させることができる低エネルギ微小焦点型のＸ線源11を提供することが可能となる。 Therefore, in the present embodiment, the X-ray source is provided from the initial start-up by providing the vacuum pump 98 and efficiently adsorbing the released gas during operation of the X-ray source 11 and maintaining stable operation. Thus, it is possible to provide a low-energy micro-focus X-ray source 11 that can maintain a good degree of vacuum within 11 and can stably operate the emitter 35 for a long time.

なお、上記第２の実施の形態において、Ｘ線源11は、端子側容器92とターゲット側容器93とを固定用ねじ102で固定して電子源31を交換可能な構成、ターゲット側容器本体96とターゲット支持フランジ97とを固定用ねじ108で固定してＮＡアパチャー33と透過ターゲット13とを交換可能な構成、および、真空ポンプ98により真空容器12内の真空度を設定可能な構成を備えたものとしたが、これら構成をそれぞれ単独で備える構成としたり、これら構成を任意に組合わせた構成としたりしても、それぞれの効果を奏することが可能である。 In the second embodiment, the X-ray source 11 has a configuration in which the electron source 31 can be replaced by fixing the terminal side container 92 and the target side container 93 with the fixing screw 102, and the target side container body 96. And the target support flange 97 are fixed with a fixing screw 108, and the NA aperture 33 and the transmission target 13 can be exchanged, and the vacuum pump 98 can set the degree of vacuum in the vacuum vessel 12. However, it is possible to achieve the respective effects even if these configurations are provided individually or a configuration in which these configurations are arbitrarily combined.

また、真空ポンプ98の容量、排気性能は、放出ガス量によって任意に設定すればよいが、これらが非常に小さい場合には、真空ポンプ98に代えてゲッタ素子を真空度設定部として適用することも可能となる。 Further, the capacity and exhaust performance of the vacuum pump 98 may be arbitrarily set according to the amount of released gas, but if these are very small, a getter element should be applied as the vacuum degree setting unit instead of the vacuum pump 98. Is also possible.

次に、図４および図５に、第３の実施の形態を示す。なお、上記各実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。 Next, FIGS. 4 and 5 show a third embodiment. In addition, about the structure and effect | action similar to said each embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

この第３の実施の形態は、収束レンズ32のレンズ筐体61と絶縁筒72との間、および、レンズ第２電極73と絶縁筒72との間に、ロウ材111を挟んで、緩衝部材としての緩衝用リング112をそれぞれ装着するものである。 In the third embodiment, a buffer member is sandwiched between a lens housing 61 of the converging lens 32 and the insulating cylinder 72 and between the lens second electrode 73 and the insulating cylinder 72. Each of the buffer rings 112 is attached.

ここで、レンズ筐体61、レンズ第１電極71およびレンズ第２電極73は、それぞれ加工が容易で安価な非磁性材である例えばステンレス製とし、絶縁筒72は、非磁性材である例えばセラミックス製とし、緩衝用リング112は、絶縁筒72を形成するセラミックスと熱膨張率が近い非磁性材である例えばチタン製とし、かつ、ロウ材111としては、例えばメタライズ処理を施さなくてもセラミックスと金属の直接接合が可能な活性ロウを選択する。 Here, the lens housing 61, the lens first electrode 71, and the lens second electrode 73 are each made of, for example, stainless steel, which is an easily processed and inexpensive nonmagnetic material, and the insulating cylinder 72 is a nonmagnetic material such as ceramics. The buffer ring 112 is made of, for example, titanium, which is a nonmagnetic material having a thermal expansion coefficient close to that of the ceramic forming the insulating cylinder 72, and the brazing material 111 is made of, for example, ceramic without being subjected to metallization. An active solder capable of direct metal bonding is selected.

また、レンズ筐体61には、緩衝用リング112と接合する部分に、筒状の接合部115が軸方向に突設されている。この接合部115は、薄肉に形成され、等位相すなわち周方向に略等間隔に、複数のスリット116が軸方向に沿って形成され、歪み(応力)を吸収する構造とする。 The lens housing 61 is provided with a cylindrical joint 115 protruding in the axial direction at a portion where the buffer ring 112 is joined. The joint 115 is formed to be thin, and has a structure in which a plurality of slits 116 are formed along the axial direction at an equal phase, that is, at substantially equal intervals in the circumferential direction, and absorbs strain (stress).

同様に、レンズ第２電極73には、緩衝用リング112と接合する部分に、筒状の接合部118が軸方向に突設されている。この接合部118は、薄肉に形成され、等位相すなわち周方向に略等間隔に、複数のスリット119が軸方向に沿って形成され、歪み(応力)を吸収する構造とする。 Similarly, the lens second electrode 73 is provided with a cylindrical joint portion 118 protruding in the axial direction at a portion where the second ring electrode 73 is joined with the buffer ring 112. The joining portion 118 is formed to be thin, and has a structure in which a plurality of slits 119 are formed along the axial direction at an equal phase, that is, at substantially equal intervals in the circumferential direction, and absorbs strain (stress).

一般的に、電子銃ユニットにおいては、セラミックスにより構成した絶縁筒と、金属製構成材とを接合することが必要となるが、このときの接合方法としては、高温のベーキングに耐えうるようにロウ付け接合が最も妥当なものとなる。このとき、一般的な手法としては、金属との接合部のセラミックス表面にあらかじめモリブデン(Ｍｏ)−マンガン(Ｍｎ)合金を塗布し、高温でセラミックス内部に浸透させるメタライズという手法が採られ、これに対してセラミックスと最も近い熱膨張率を持つコバール合金で構成された部品が接合される。しかしながら、マンガンおよびコバール合金は磁性材であるため、着磁作用によって残留磁場が生じた場合には、電子ビームの軌道が影響を受けるおそれがある。 In general, in an electron gun unit, it is necessary to join an insulating cylinder made of ceramics and a metal component. As a joining method at this time, soldering is performed so as to withstand high temperature baking. Adhesive bonding is the most appropriate one. At this time, as a general technique, a technique called metallization in which a molybdenum (Mo) -manganese (Mn) alloy is applied in advance to the ceramic surface of the joint portion with the metal and penetrated into the ceramic at a high temperature is adopted. On the other hand, a part made of Kovar alloy having a thermal expansion coefficient closest to that of ceramics is joined. However, since manganese and Kovar alloy are magnetic materials, when a residual magnetic field is generated by the magnetizing action, the trajectory of the electron beam may be affected.

そこで、本実施の形態では、電子ビーム28が通過する近傍の構成材であるレンズ筐体61、レンズ第１電極71、絶縁筒72、レンズ第２電極73、および、緩衝用リング112などを全て非磁性材とすることにより、電子ビーム28の軌道に対する影響を排除できる電子源31および収束レンズ32を提供でき、安定した電子ビーム収束性能を持った低エネルギ微小焦点型のＸ線源11を提供することが可能となる。 Therefore, in the present embodiment, the lens casing 61, the lens first electrode 71, the insulating cylinder 72, the lens second electrode 73, the buffering ring 112, and the like, which are constituent members in the vicinity of which the electron beam 28 passes, are all included. By using a non-magnetic material, the electron source 31 and the focusing lens 32 that can eliminate the influence of the electron beam 28 on the trajectory can be provided, and the low-energy microfocus X-ray source 11 having stable electron beam focusing performance is provided. It becomes possible to do.

また、レンズ筐体61をステンレス製とすることによって同じステンレス製のレンズ第１電極71をスポット溶接で簡単に接合することが可能となり、製造性が向上する。 Further, by making the lens housing 61 made of stainless steel, the same first lens electrode 71 made of stainless steel can be easily joined by spot welding, and the productivity is improved.

さらに、絶縁筒72との熱膨張率差が、レンズ筐体61(レンズ第２電極73)と絶縁筒72との熱膨張率差よりも小さい緩衝用リング112を、レンズ筐体61およびレンズ第２電極73と絶縁筒72との間に設けることで、熱膨張などによる接合部115，118への応力によってレンズ筐体61およびレンズ第２電極73と絶縁筒72との接合面にて破損が生じることを抑制できる。 Further, a buffer ring 112 having a smaller difference in thermal expansion coefficient from the insulating cylinder 72 than the difference in thermal expansion coefficient between the lens casing 61 (lens second electrode 73) and the insulating cylinder 72 is provided. By providing between the two electrodes 73 and the insulating cylinder 72, damage to the joint surface between the lens housing 61 and the lens second electrode 73 and the insulating cylinder 72 is caused by stress on the joint portions 115 and 118 due to thermal expansion or the like. It can be suppressed.

そして、接合部115，118には、応力を吸収するためのスリット116，119を設けることで、レンズ筐体61およびレンズ第２電極73と緩衝用リング112との接合時に発生する応力がスリット116，119による接合部115，118の変形によって分散して加えられ、歪みを吸収でき、これによりセラミックス製の絶縁筒72が接合部分から破損することを防止できる。 The joints 115 and 118 are provided with slits 116 and 119 for absorbing stress, so that the stress generated when the lens casing 61 and the lens second electrode 73 and the buffer ring 112 are joined is slit 116. , 119 are dispersed and added by the deformation of the joints 115, 118, and the strain can be absorbed, thereby preventing the ceramic insulating cylinder 72 from being damaged from the joint.

次に、図６および図７に、第４の実施の形態を示す。なお、上記各実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。 Next, FIGS. 6 and 7 show a fourth embodiment. In addition, about the structure and effect | action similar to said each embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

この第４の実施の形態は、絶縁筒72をセラミックスにより形成し、この絶縁筒72に対して、レンズ筐体61とレンズ第２電極73とを直接ロウ付け接合するものである。 In the fourth embodiment, the insulating cylinder 72 is formed of ceramics, and the lens casing 61 and the lens second electrode 73 are directly brazed and joined to the insulating cylinder 72.

この場合、熱膨張率差の大きいステンレス製構成材であるレンズ筐体61およびレンズ第２電極73とセラミックスである絶縁筒72とを直接接合するので、接合部115，118の構造は、上記第３の実施の形態と比較してさらに応力に対して歪みやすい構造とする。この場合、最も破損しやすいのは、レンズ筐体61およびレンズ第２電極73と絶縁筒72との接合面であり、この部分では熱膨張率による応力が集中し、クラックが発生しやすい部分となるため、接触面積を極力小さくしてこの部分に加わる拘束力を破壊限度以下とすることで、上記第３の実施の形態と同様の作用効果を奏することが可能になる。 In this case, the lens casing 61 and the lens second electrode 73, which are stainless steel components having a large difference in thermal expansion coefficient, and the insulating cylinder 72, which is a ceramic, are directly joined. Compared to the third embodiment, the structure is more easily distorted with respect to stress. In this case, the lens housing 61 and the joint surface between the lens second electrode 73 and the insulating tube 72 are most easily damaged. In this portion, stress due to the coefficient of thermal expansion is concentrated, and a portion where cracks are likely to occur. Therefore, by making the contact area as small as possible and setting the constraining force applied to this portion to be equal to or less than the fracture limit, it is possible to achieve the same operational effects as those of the third embodiment.

また、絶縁筒72に対して、レンズ筐体61とレンズ第２電極73とを直接接合するため、収束レンズ32の構造を、より簡便化でき、より容易な手順で電子源31および収束レンズ32を組立てることが可能となる。 In addition, since the lens casing 61 and the lens second electrode 73 are directly bonded to the insulating cylinder 72, the structure of the converging lens 32 can be further simplified, and the electron source 31 and the converging lens 32 can be performed in an easier procedure. Can be assembled.

なお、上記各実施の形態において、真空容器12の細部は、上記構成に限定されるものではない。 In each of the above embodiments, details of the vacuum vessel 12 are not limited to the above configuration.

また、電子銃ユニット22は、収束レンズ32の軸に対して電子源31およびＮＡアパチャー33を、軸が１００μｍ以内の精度となるように互いの嵌め合いで着脱できる構成であれば、収束レンズ32側に第１嵌合部を設け、電子源31およびＮＡアパチャー33に第２嵌合部を設けたり、あるいは、電子源31、収束レンズ32およびＮＡアパチャー33のそれぞれに第１嵌合部と第２嵌合部とを設けて、それぞれ嵌め込むように構成してもよい。 If the electron gun unit 22 has a configuration in which the electron source 31 and the NA aperture 33 can be attached to and detached from each other so that the axis has an accuracy of 100 μm or less with respect to the axis of the converging lens 32, the converging lens 32. The first fitting portion is provided on the side, the second fitting portion is provided on the electron source 31 and the NA aperture 33, or the first fitting portion and the first aperture are respectively provided on the electron source 31, the converging lens 32, and the NA aperture 33. Two fitting portions may be provided, and each may be fitted.

本発明の第１の実施の形態を示すＸ線源の説明図である。It is explanatory drawing of the X-ray source which shows the 1st Embodiment of this invention. 同上Ｘ線源の電子銃の説明分解図である。It is an explanatory exploded view of the electron gun of the same X-ray source. 本発明の第２の実施の形態を示すＸ線源の説明図である。It is explanatory drawing of the X-ray source which shows the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態を示す電子銃の説明分解図である。It is explanatory drawing exploded view of the electron gun which shows the 3rd Embodiment of this invention. 同上電子銃の説明図である。It is explanatory drawing of an electron gun same as the above. 本発明の第４の実施の形態を示す電子銃の説明分解図である。FIG. 10 is an explanatory exploded view of an electron gun showing a fourth embodiment of the present invention. 同上電子銃の説明図である。It is explanatory drawing of an electron gun same as the above.

符号の説明Explanation of symbols

11 Ｘ線源
12 真空容器
13 透過ターゲット
22 電子銃である電子銃ユニット
28 電子ビーム
31 電子源
32 電子光学系としての収束レンズ
33 アパチャーであるＮＡアパチャー
61 支持部材としてのレンズ筐体
71 第１電極としてのレンズ第１電極
72 絶縁部材としての絶縁筒
73 第２電極としてのレンズ第２電極
91 開口部
92 第１本体部としての端子側容器
93 第２本体部としてのターゲット側容器
95 取出開口部
96 取出用本体としてのターゲット側容器本体
97 ターゲット側本体としてのターゲット支持フランジ
98 真空度設定部としての真空ポンプ
112 緩衝部材としての緩衝用リング
115，118 接合部
116，119 スリット 11 X-ray source
12 Vacuum container
13 Transmission target
22 An electron gun unit that is an electron gun
28 Electron beam
31 electron source
32 Convergent lens as an electron optical system
33 NA aperture, which is an aperture
61 Lens housing as support member
71 Lens first electrode as first electrode
72 Insulation cylinder as insulation member
73 Lens second electrode as second electrode
91 opening
92 Terminal side container as first body
93 Target side container as second body
95 Extraction opening
96 Target side container body as a body for extraction
97 Target support flange as target body
98 Vacuum pump as a vacuum setting unit
112 Buffer ring as buffer member
115, 118 joints
116, 119 slit

Claims

電子ビームを発生する電子源と、
この電子源が発生した電子ビームを収束させる電子光学系と、
この電子光学系により収束された電子ビームの開き角を設定するアパチャーとを具備し、
前記電子源と前記電子光学系とは、少なくとも一方の一部が他方に嵌め込まれて前記電子光学系の軸に対して位置決めされ、
前記電子光学系と前記アパチャーとは、少なくとも一方の一部が他方に嵌め込まれて前記電子光学系の軸に対して位置決めされる
ことを特徴とした電子銃。 An electron source for generating an electron beam;
An electron optical system for converging the electron beam generated by the electron source;
An aperture for setting an opening angle of an electron beam converged by the electron optical system,
The electron source and the electron optical system are positioned with respect to the axis of the electron optical system, at least part of which is fitted into the other,
The electron gun characterized in that at least one part of the electron optical system and the aperture is fitted into the other and positioned with respect to the axis of the electron optical system.

電子光学系は、
非磁性材により形成され、第１電極を支持する支持部材と、
非磁性材により形成され、前記支持部材と別体の第２電極と、
非磁性材により形成され、前記支持部材と前記第２電極とを絶縁する絶縁部材とを備えている
ことを特徴とした請求項１記載の電子銃。 The electron optical system
A support member formed of a non-magnetic material and supporting the first electrode;
A second electrode formed of a nonmagnetic material and separate from the support member;
The electron gun according to claim 1, further comprising: an insulating member that is made of a nonmagnetic material and insulates the support member and the second electrode.

電子光学系は、支持部材および第２電極と絶縁部材との間に、この絶縁部材との熱膨張率差が、前記支持部材および前記第２電極と前記絶縁部材との熱膨張率差よりも小さい緩衝部材を備えている
ことを特徴とした請求項２記載の電子銃。 In the electron optical system, the difference in thermal expansion coefficient between the supporting member and the second electrode and the insulating member is larger than that between the supporting member, the second electrode and the insulating member. The electron gun according to claim 2, further comprising a small buffer member.

支持部材と第２電極との少なくともいずれか一方の絶縁部材との接合部に、応力吸収用のスリットが設けられている
ことを特徴とした請求項２または３記載の電子銃。 The electron gun according to claim 2 or 3, wherein a slit for absorbing stress is provided at a joint portion between the supporting member and at least one of the insulating members of the second electrode.

透過ターゲットを備え、接地電位に設定された真空容器と、
この真空容器内に収納された請求項１ないし４いずれか記載の電子銃と
を具備したことを特徴としたＸ線源。 A vacuum vessel equipped with a transmission target and set to ground potential;
An X-ray source comprising: the electron gun according to any one of claims 1 to 4 housed in the vacuum container.

真空容器は、
電子源を取り出し可能な開口部を備えた第１本体部と、
この第１本体部に着脱されることで前記開口部を開閉可能な第２本体部とを備えている
ことを特徴とした請求項５記載のＸ線源。 Vacuum container
A first body having an opening from which an electron source can be removed;
The X-ray source according to claim 5, further comprising: a second main body portion that can be opened and closed by being attached to and detached from the first main body portion.

真空容器は、
アパチャーを取り出し可能な取出開口部を備えた取出用本体と、
透過ターゲットが設けられ、前記取出用本体に着脱されることで前記取出開口部を開閉可能なターゲット側本体とを備えている
ことを特徴とした請求項５または６記載のＸ線源。 Vacuum container
A main body for extraction provided with an extraction opening capable of taking out the aperture;
The X-ray source according to claim 5, further comprising a target-side main body provided with a transmission target and capable of opening and closing the extraction opening by being attached to and detached from the extraction main body.

真空容器内の真空度を設定する真空度設定部を具備している
ことを特徴とした請求項５ないし７いずれか記載のＸ線源。 The X-ray source according to any one of claims 5 to 7, further comprising a vacuum degree setting unit that sets a vacuum degree in the vacuum vessel.