JPH0917365A - 電界放射型電子銃 - Google Patents

電界放射型電子銃

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JPH0917365A
JPH0917365A JP16627995A JP16627995A JPH0917365A JP H0917365 A JPH0917365 A JP H0917365A JP 16627995 A JP16627995 A JP 16627995A JP 16627995 A JP16627995 A JP 16627995A JP H0917365 A JPH0917365 A JP H0917365A
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JP
Japan
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emitter
extraction electrode
field emission
electron gun
electrode
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JP16627995A
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Nobuaki Tamura
伸昭 田村
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エミッタと引出電極との間の軸合わせを実質
的に不要とし、更には微小放電の発生をなくし、安定な
電子ビームの発生が可能な電界放射型電子銃を実現す
る。 【構成】 エミッタ15,ステム16,エミッタベース
17,金属ホルダー18は、事前に一体的に構成されて
いると共に、エミッタ15は金属ホルダー18に対して
数十μmのオーダーで軸合わせされている。また、引出
電極19は数十μmの公差で加工が施されている。この
ような事前の高い精度による組立、加工の後、金属ホル
ダー18を引出電極19の段部19aに取り付けると、
結果として、エミッタ15と引出電極19の軸合わせ精
度は、数十μmのオーダーに維持することができ、組立
後にエミッタ15に対して、引出電極19の位置調整を
行う必要がなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エミッタと引出電極と
の軸合わせを不要とした、走査電子顕微鏡等の電界放射
型電子銃に関する。
【0002】
【従来の技術】図1は従来の冷陰極タイプの電界放射型
電子銃を示している。1はタングステンなどで形成され
た電界放射エミッタであり、エミッタ1はエミッタベー
ス2に取り付けられている。ベース2はエミッタ取付電
極3に固定されており、エミッタ取付電極3は絶縁碍子
4を介して引出電極ベース5に取り付けられている。
【0003】引出電極ベース5には、有底筒状の引出電
極6が取り付けられているが、引出電極6の先端の底部
分には、電子ビームの通過孔7が設けられ、また、引出
電極6の側部には、筒状の引出電極内部を排気するため
の排気孔8が設けられている。引出電極6の下方には、
接地電位の陽極9が配置されている。エミッタ1と陽極
9との間には、加速電圧電源10から加速電圧が印加さ
れ、また、エミッタ1と引出電極6との間には、引出電
圧電源11から引出電圧が印加される。
【0004】上記した構成で、電界放射型電子銃部分は
超高真空に排気され、その後、電源10からエミッタ1
と陽極9との間に加速電圧が印加され、電源11からエ
ミッタ1と引出電極6との間に引出電圧が印加される。
この結果、エミッタ1先端から電子が引き出され、この
引き出された電子は陽極9によって加速されて高輝度の
電子ビームが得られる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記した構成で、加速
電圧や引出電圧を変化させた場合、エミッタ先端位置と
引出電極6の電子ビーム通過孔7中心とが一致していな
いと、電子銃から得られる電子ビームの軸がずれてしま
う現象が生じる。この軸がずれない安定な電子ビームを
得るためには、エミッタ1と引出電極6とを数十μmの
高い精度で軸合わせを行う必要がある。
【0006】図1に示した従来の構成では、エミッタ1
はエミッタベース2、エミッタ取付部材3、絶縁碍子4
を介して引出電極6の引出電極ベース5に取り付けられ
ている。このため、引出電極6の電子ビーム通過孔7と
エミッタ1との軸は、その間の数個の部品による組み立
て、加工公差のため、数百μmのずれが必然的に発生し
てしまう。
【0007】このため、図示はしていないが、引出電極
6と引出電極ベース5との間に軸合わせ機構を設け、実
体顕微鏡を用いてこの機構を動作させ、引出電極6の位
置調整を行って、エミッタ1と引出電極6との間の軸合
わせを行っている。したがって、従来の構成では、軸合
わせを行う機構が必要となると共に、熟練を要した軸合
わせ作業が不可欠であった。
【0008】ところで、熱電子銃の場合には、フィラメ
ントに接近してウェーネルト電極が設けられ、フィラメ
ントから発生する電子の制御を行っている。このウェー
ネルト電極にはフィラメントに対してマイナスの極性の
電圧が印加されるため、ウェーネルト電極には電子ビー
ムが照射されない構成となる。そのため、ウェーネルト
電極から反射電子が発生せず、フィラメントを支持する
碍子などが帯電する恐れはない。
【0009】一方、図1に示したような電界放射型電子
銃では、引出電極6にはエミッタ1に対してプラス極性
の電圧が印加されるため、引出電極6にはエミッタ1か
ら放出される電子が衝突し、引出電極6からは反射電子
が発生する。この反射電子はエミッタ1を支持する絶縁
性部材に向かい、帯電現象を引き起こす。このため、帯
電部分において微小放電が発生し、電子ビームの安定な
発生の妨げとなる。
【0010】更に、引出電極6が接地電位に対してマイ
ナス極性の場合、引出電極6の排気孔8から電界が引出
電極6の内部に入り込み、引出電極6で発生した2次電
子が陽極9に流れ込む。また、加速電圧を変化させる
と、引出電極6の排気孔8から入り込む電界の分布が変
化し、それに応じて、エミッタ1先端に印加されている
電界が変化する。このような現象により、エミッタ1か
ら放出される電子の電流が変化し、安定な電子ビームが
得られないことになる。
【0011】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、エミッタと引出電極との間の軸合
わせを実質的に不要とし、更には微小放電の発生をなく
し、安定な電子ビームの発生が可能な電界放射型電子銃
を実現するにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に基づく
電界放射型電子銃は、電界放射エミッタと、エミッタを
支持し金属ホルダに保持された絶縁性ベース部材と、電
子ビーム通過孔を有した引出電極とを備えており、エミ
ッタと位置合わせされた金属ホルダを引出電極に取り付
けるように構成したことを特徴としている。
【0013】請求項2の発明に基づく電界放射型電子銃
は、ベース部材が、光軸とほぼ平行な段部を有している
ことを特徴としている。請求項3の発明に基づく電界放
射型電子銃は、引出電極の電子ビーム通過孔の近傍にエ
ミッタを囲むようにリング状の突起を設けたことを特徴
としている。
【0014】請求項3の発明に基づく電界放射型電子銃
は、引出電極の先端部の内側形状が円筒状に形成された
ことを特徴としている。
【0015】
【作用】請求項1の発明に基づく電界放射型電子銃は、
電界放射エミッタと、エミッタを支持し金属ホルダに保
持された絶縁性ベース部材と、電子ビーム通過孔を有し
た引出電極とを備えており、エミッタと位置合わせされ
た金属ホルダを引出電極に取り付けるように構成し、引
出電極の位置調整を不要とする。
【0016】請求項2の発明に基づく電界放射型電子銃
は、ベース部材に、光軸とほぼ平行な段部を設け、帯電
を防止する。請求項3の発明に基づく電界放射型電子銃
は、引出電極の電子ビーム通過孔の近傍にエミッタを囲
むようにリング状の突起を設け、安定な電子ビームの発
生を行う。
【0017】請求項3の発明に基づく電界放射型電子銃
は、引出電極の先端部の内側形状を円筒状に形成し、安
定な電子ビームの発生を行う。
【0018】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図2は、本発明に基づく電界放射型電子銃
を示しており、15はタングステン等で形成された電子
放射エミッタである。エミッタ15はステム16に支持
され、また、ステム16は絶縁製材料で形成されたエミ
ッタベース17に取り付けられている。エミッタベース
17は段が付けられており、光軸Oに水平な部分17a
を有している。
【0019】エミッタベース17はリング状の金属ホル
ダー18に取り付けられている。このエミッタ15,ス
テム16,エミッタベース17,リング状の金属ホルダ
ー18は、事前に一体的に構成されていると共に、エミ
ッタ15は金属ホルダー18に対して数十μmのオーダ
ーで軸合わせされている。
【0020】19は金属ホルダー18が直接取り付けら
れる有底筒状の引出電極であり、引出電極19の先端の
底部分には、電子ビームの通過孔20が設けられてい
る。また、引出電極19の側部には、引出電極19内部
を排気するための排気孔21が設けられている。なお、
22は引出電極19が取り付けられる電子銃支持体であ
り、引出電極19に印加される電圧をグランド電位から
絶縁するためのものてせある。
【0021】引出電極19の下方には、接地電位の陽極
23が配置されている。また、引出電極19の底部分に
は、エミッタ15方向に向かう突起24が円筒状に設け
られている。なお、エミッタ15の取り付けられた引出
電極19は、陽極23に対してメカニカルに軸合わせが
可能な構成になっている。このような構成の動作を次に
説明する。
【0022】上記した構成で、エミッタ15,ステム1
6,エミッタベース17,金属ホルダー18は、事前に
一体的に構成されていると共に、エミッタ15は金属ホ
ルダー18に対して数十μmのオーダーで軸合わせされ
ている。また、引出電極19は数十μmの公差で加工が
施されている。特に、金属ホルダー18が取り付けられ
る引出電極19の段部19aの加工精度は、高くされて
いる。
【0023】このような事前の高い精度による組立、加
工の後、金属ホルダー18を引出電極19の段部19a
に取り付けると、結果として、エミッタ15と引出電極
19の軸合わせ精度は、数十μmのオーダーに維持する
ことができ、組立後にエミッタ15に対して、引出電極
19の位置調整を行う必要がなくなる。従って、引出電
極19の位置調整機構も不要となる。
【0024】さて、エミッタベース17には段が設けら
れており、エミッタ15に近い部分17aは、光軸Oに
対して平行とされている。ここで、エミッタ15から放
出された電子の一部は、引出電極19から反射電子とし
てエミッタベース17に照射される。しかし、光軸Oに
対しほぼ平行な部分17aには反射電子が照射されない
ため、エミッタベース17の絶縁不良が生じることな
く、また、エミッタベース17表面を伝わる微小放電も
発生しないことになる。
【0025】また、図2の実施例で引出電極19には排
気孔21が設けられているが、この排気孔から引出電極
19内に陽極23からの電界が入り込む。加速電圧を変
化させると、この電界の入り込み量が変化し、エミッタ
15からの電子放出特性が変化するだけでなく、引出電
極19で発生した2次電子が電界により排気孔21を通
って陽極23に照射される。
【0026】陽極23は電子が照射されることによる電
子衝撃エネルギーにより、陽極23からガスが放出され
るために、電子銃部分の真空を劣化させてしまう。この
ため、図2の実施例では、引出電極19の内側におい
て、エミッタ15を囲むように、その周辺にリング状の
突起24を設け、排気孔21からの電界がエミッタ15
及び引出電極19の電子照射部分に及ぼす影響を極めて
少なくするように構成している。
【0027】すなわち、加速電圧を変化させても、エミ
ッタ15先端部の電界の変化はほとんど無くなり、安定
した電子ビームの発生が可能となる。また、電子ビーム
通過孔20周辺の引出電極19への電子ビームの照射に
よって発生した2次電子は、突起24によって陽極23
に向かうことは防止される。
【0028】図3は本発明の他の実施例を示している。
この実施例では、図2の実施例と比べ、引出電極19の
形状が相違している。引出電極19の先端部は、図2の
実施例では、リング状の突起24を設けたが、図3の実
施例では、突起24に代え、引出電極19の先端の内側
部分25の形状を筒状としている。この円筒状の引出電
極の内側部分(内壁)25により、エミッタ15先端部
分が囲まれるように構成され、排気孔21から入り込む
陽極の電界の影響を防止するようにしている。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
基づく電界放射型電子銃は、電界放射エミッタと、エミ
ッタを支持し金属ホルダに保持された絶縁性ベース部材
と、電子ビーム通過孔を有した引出電極とを備えてお
り、エミッタと位置合わせされた金属ホルダを引出電極
に取り付けるように構成したので、引出電極の位置調整
を不要とする効果を有する。
【0030】請求項2の発明に基づく電界放射型電子銃
は、ベース部材に、光軸とほぼ平行な段部を設けたの
で、反射電子による帯電を防止し、微小放電の発生を防
ぐことができる。
【0031】請求項3の発明に基づく電界放射型電子銃
は、引出電極の電子ビーム通過孔の近傍にエミッタを囲
むようにリング状の突起を設けたので、引出電極から発
生する2次電子が、排気孔から陽極に放出されないよう
にする効果があると共に、加速電圧を変えても、排気孔
からの電界がエミッタに影響することを防ぐことができ
る。従って、安定な電子ビームの発生を行うことができ
る。
【0032】請求項3の発明に基づく電界放射型電子銃
は、引出電極の先端部の内側形状を円筒状に形成したの
で、引出電極から発生する2次電子が、排気孔から陽極
に放出されないようにする効果があると共に、加速電圧
を変えても、排気孔からの電界がエミッタに影響するこ
とを防ぐことができる。従って、安定な電子ビームの発
生を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の電界放射電子銃を示す図である。
【図2】本発明の一実施例である電界放射電子銃を示す
図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
15 エミッタ 16 ステム 17 エミッタベース 18 金属ホルダー 19 引出電極 20 電子ビームの通過孔 21 排気孔 22 電子銃支持体 23 陽極 24 突起

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電界放射エミッタと、エミッタを支持し
    金属ホルダに保持された絶縁性ベース部材と、電子ビー
    ム通過孔を有した引出電極とを備えており、エミッタと
    位置合わせされた金属ホルダを引出電極に取り付けるよ
    うに構成した電界放射型電子銃。
  2. 【請求項2】 ベース部材は、光軸とほぼ平行な段部を
    有している請求項1記載の電界放射型電子銃。
  3. 【請求項3】 引出電極の電子ビーム通過孔の近傍にエ
    ミッタを囲むようにリング状の突起を設けた請求項1〜
    2記載の電界放射型電子銃。
  4. 【請求項4】 引出電極の先端部の内側形状が円筒状に
    形成されたエミッタを囲むようにリング状の突起を設け
    た請求項1〜2記載の電界放射型電子銃。
JP16627995A 1995-06-30 1995-06-30 電界放射型電子銃 Withdrawn JPH0917365A (ja)

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