JPH02273443A - 多段加速型荷電粒子線源 - Google Patents
多段加速型荷電粒子線源Info
- Publication number
- JPH02273443A JPH02273443A JP1092841A JP9284189A JPH02273443A JP H02273443 A JPH02273443 A JP H02273443A JP 1092841 A JP1092841 A JP 1092841A JP 9284189 A JP9284189 A JP 9284189A JP H02273443 A JPH02273443 A JP H02273443A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stage
- electrode
- shield electrode
- beam source
- charged particle
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- Pending
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
［産業上の利用分野］
本発明は多段加速型荷電粒子線源の改良に係り、特に」
００〜３００ｋＶ以」二の高い加速電圧を有する多段加
速型荷電粒子線源、例えば多段加速方式の電界放射型電
子銃に好適な改良構造に関する。
００〜３００ｋＶ以」二の高い加速電圧を有する多段加
速型荷電粒子線源、例えば多段加速方式の電界放射型電
子銃に好適な改良構造に関する。
従来の多段加速型荷電粒子線源は、例えば特開昭６０−
、＋−１７５３４号公報に記載のように、多段加速管の
内側各段に加速電極、外側各段にはシールド電極を設け
、多段加速管壁とシールド電極の間に、各段に加速電圧
を分割印加するための分割抵抗が設置されていた。また
一般に、上記加速電極とシールド電極は、高透磁率の金
属で作られており、多段加速管壁の電位分布を緩和する
とともに、外部磁界のシールドをする役割をはたしてい
る。 ［発明が解決しようとする課題］ この種の多段加速型荷電粒子線源において、高電圧放電
が最も起こり易い部位は、多段加速管各段の絶縁性円筒
部材と加速電極に接続をとるために各絶縁性円筒部材間
に設置される金属製スペーサとの接合部である。この部
分の電界強度は、接合部の形状や、加速電極およびシー
ルド電極の形状・配置によって決まるが、最も基本的な
ことはその部分に電界を集中させないことである。 上記従来技術では、多段加速管壁とシール１−電極との
間に分割抵抗や荷電粒子源に接続される絶縁棒などを設
置していたので、加速電極とシールド電極との間隔が離
れ、さらに分割抵抗によって電位分布が不均一になるた
め、上記接合部の電界強度を緩和するには限界があった
。また同様の理由で、外部磁界をシールドする効果にも
限界があった。特に加速電圧が高くなればなるほど、高
電圧放電と磁気シールドをより完壁にすることが必要と
なるが、従来技術ではもはやこの要請に十分対応できな
くなってきている。 したがって、本発明の目的は、多段加速型荷電粒子線源
における耐放電特性と磁気シールド特性とをより一層向
」ニさせることにある。
、＋−１７５３４号公報に記載のように、多段加速管の
内側各段に加速電極、外側各段にはシールド電極を設け
、多段加速管壁とシールド電極の間に、各段に加速電圧
を分割印加するための分割抵抗が設置されていた。また
一般に、上記加速電極とシールド電極は、高透磁率の金
属で作られており、多段加速管壁の電位分布を緩和する
とともに、外部磁界のシールドをする役割をはたしてい
る。 ［発明が解決しようとする課題］ この種の多段加速型荷電粒子線源において、高電圧放電
が最も起こり易い部位は、多段加速管各段の絶縁性円筒
部材と加速電極に接続をとるために各絶縁性円筒部材間
に設置される金属製スペーサとの接合部である。この部
分の電界強度は、接合部の形状や、加速電極およびシー
ルド電極の形状・配置によって決まるが、最も基本的な
ことはその部分に電界を集中させないことである。 上記従来技術では、多段加速管壁とシール１−電極との
間に分割抵抗や荷電粒子源に接続される絶縁棒などを設
置していたので、加速電極とシールド電極との間隔が離
れ、さらに分割抵抗によって電位分布が不均一になるた
め、上記接合部の電界強度を緩和するには限界があった
。また同様の理由で、外部磁界をシールドする効果にも
限界があった。特に加速電圧が高くなればなるほど、高
電圧放電と磁気シールドをより完壁にすることが必要と
なるが、従来技術ではもはやこの要請に十分対応できな
くなってきている。 したがって、本発明の目的は、多段加速型荷電粒子線源
における耐放電特性と磁気シールド特性とをより一層向
」ニさせることにある。
【課題を解決するための手段１
上記目的は、多段加速管各段の外周部に、高透磁率金属
製の第一シールド電極と、さらに第一シール１く電極の
各膜外側にやはり高透磁率金属製の第二シールド電極と
を設け、分割抵抗や絶縁棒等を第一シール１−電極と第
二シールド電極との間に設置することにより達成される
。 また、上記絶縁棒を、多段加速管の分割周期に合わせて
各加速電極電位に対応する位置に金属部材を配置した構
造とし、該各金属部材にそれぞれ対応する各段の加速電
圧を印加することによって、絶縁棒に沿った電位分布を
均一にすれば、絶縁棒の耐電圧特性が大幅に向上する。 ［作用］ 多段加速管の絶縁部材表面および内部の電位分布は、多
段加速管内側の加速電極と外側のシールド電極の形状や
配置によって決定される。高電圧放電を効果的に防止す
るためには、多段加速管の各段における絶縁性円筒部材
と金属製スペーサとの接合部への電界集中を防ぐことが
肝要である。 このためには、（１）円周方向で電位分布が均一・にな
るようにすること、（２）加速電極とシールド電極とを
近づけること、および（３）面電極端部と上記接合部と
の距離を大きくすること、などが効果がある。 本発明では、上記（１）、（２）を実現するために、多
段加速管各段の外周部に略同心円状の第一シールド電極
を配し、分割抵抗あるいは絶縁棒等はその外側に配設し
た。さらに、分割抵抗や絶縁棒等によって乱される電界
を均一化するために、その外側の各段に第二シールド電
極を配設した。 これら第一および第二シールド電極に高透磁率金属を用
いれば、磁気シールド効果も従来より一層良くなるため
、シールド性能が向上する。 対策が必要どなる。また、加速電圧が高くなると、高電
圧を絶縁するに要する長さも電圧に比例して長くする必
要がある。ところが、シールド性能も長さにほぼ比例的
に向」二させることが必要となる。 本発明を用いれば、こうした高電圧化に伴なうシールド
対策上、放電防止対策上の諸問題を一挙に解決すること
ができる。 ［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。この
実施例は多段加速方式電界放射型電子銃についてのもの
である。 鏡体３上に、多段加速管２とその上にフランジ４が取付
けられ、真空容器を構成している。この内部は鏡体側か
ら真空排気され、多段加速管２とｓｉハウジング３３の
間はフレオン等の絶縁性ガ仝 ス雰囲気になっている。フランクＴ′は電界放射電子線
源１−が取りつけられ、これに対向して引出し電極Ｊ−
０が設置される。また、多段加速管各段の内側には加速
電極１１、外側には第一シールド電極１２および第二シ
ールド電極１３が取り付けられている。第一シールド電
極１２と第二シール１−完接１３との間には、分割抵抗
２８および絶縁棒２０が取り付けられている。 電子線源を活性化する。引出し電源３０は、電界放射電
子線源と引出し電極との間に３〜６ｋＶの電圧な供給し
、電界放射を行なわせるものである。 加速電源３１で発生した加速電圧は、電界放射電子線源
に印加され、同時に分割抵抗２８によって多段加速管各
段に分割印加される。電界放射した電子線は、引出し電
極］Ｏに設けられた電極孔を通過し、各加速電極によっ
て所定のエネルギーに加速される。この後、図示してい
ない偏向コイル・集束Ｉノンズ等の照射系を経て試料に
至る。 電子ビームの軸合わせは、駆動機構２５によって絶縁棒
２０を回転させ、さらにその回転運動が微動機構２６に
よって並進運動に変換され、微動皿５な動かすことによ
って行なわれる。 本実施例によれば１分割抵抗２８および絶縁棒２０を第
一シールド電極と第二シールド電極との開に設置したこ
とにより、多段加速管２、分割抵抗２８および絶縁棒２
０のいずれも耐放電特性が向上した。 第２図は、本発明の他の一実施例である。基本構成は前
述の第１図示の実施例と同じであるが、絶縁棒２０の構
造を、多段加速管２の分割周期と１．２．１３と接触せ
しめられている。これにより、絶縁棒２０の耐放電特性
がさらに向上した。 なお、］二記実施例は電界放射型電子銃を例にとって示
したが、本発明は通常の電子銃、イオン源も含む荷電粒
子源一般に適用できるものであることは言うまでもない
。 【発明の効果】 本発明によれば、多段加速管１分割抵抗および絶縁棒の
いずれの電位分布もより均一かつなめらかにすることが
できるので、耐高電圧特性が向上する。また同時に、磁
気シールド効果が一層増大するので、磁気シールド効果
も向上する。
製の第一シールド電極と、さらに第一シール１く電極の
各膜外側にやはり高透磁率金属製の第二シールド電極と
を設け、分割抵抗や絶縁棒等を第一シール１−電極と第
二シールド電極との間に設置することにより達成される
。 また、上記絶縁棒を、多段加速管の分割周期に合わせて
各加速電極電位に対応する位置に金属部材を配置した構
造とし、該各金属部材にそれぞれ対応する各段の加速電
圧を印加することによって、絶縁棒に沿った電位分布を
均一にすれば、絶縁棒の耐電圧特性が大幅に向上する。 ［作用］ 多段加速管の絶縁部材表面および内部の電位分布は、多
段加速管内側の加速電極と外側のシールド電極の形状や
配置によって決定される。高電圧放電を効果的に防止す
るためには、多段加速管の各段における絶縁性円筒部材
と金属製スペーサとの接合部への電界集中を防ぐことが
肝要である。 このためには、（１）円周方向で電位分布が均一・にな
るようにすること、（２）加速電極とシールド電極とを
近づけること、および（３）面電極端部と上記接合部と
の距離を大きくすること、などが効果がある。 本発明では、上記（１）、（２）を実現するために、多
段加速管各段の外周部に略同心円状の第一シールド電極
を配し、分割抵抗あるいは絶縁棒等はその外側に配設し
た。さらに、分割抵抗や絶縁棒等によって乱される電界
を均一化するために、その外側の各段に第二シールド電
極を配設した。 これら第一および第二シールド電極に高透磁率金属を用
いれば、磁気シールド効果も従来より一層良くなるため
、シールド性能が向上する。 対策が必要どなる。また、加速電圧が高くなると、高電
圧を絶縁するに要する長さも電圧に比例して長くする必
要がある。ところが、シールド性能も長さにほぼ比例的
に向」二させることが必要となる。 本発明を用いれば、こうした高電圧化に伴なうシールド
対策上、放電防止対策上の諸問題を一挙に解決すること
ができる。 ［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。この
実施例は多段加速方式電界放射型電子銃についてのもの
である。 鏡体３上に、多段加速管２とその上にフランジ４が取付
けられ、真空容器を構成している。この内部は鏡体側か
ら真空排気され、多段加速管２とｓｉハウジング３３の
間はフレオン等の絶縁性ガ仝 ス雰囲気になっている。フランクＴ′は電界放射電子線
源１−が取りつけられ、これに対向して引出し電極Ｊ−
０が設置される。また、多段加速管各段の内側には加速
電極１１、外側には第一シールド電極１２および第二シ
ールド電極１３が取り付けられている。第一シールド電
極１２と第二シール１−完接１３との間には、分割抵抗
２８および絶縁棒２０が取り付けられている。 電子線源を活性化する。引出し電源３０は、電界放射電
子線源と引出し電極との間に３〜６ｋＶの電圧な供給し
、電界放射を行なわせるものである。 加速電源３１で発生した加速電圧は、電界放射電子線源
に印加され、同時に分割抵抗２８によって多段加速管各
段に分割印加される。電界放射した電子線は、引出し電
極］Ｏに設けられた電極孔を通過し、各加速電極によっ
て所定のエネルギーに加速される。この後、図示してい
ない偏向コイル・集束Ｉノンズ等の照射系を経て試料に
至る。 電子ビームの軸合わせは、駆動機構２５によって絶縁棒
２０を回転させ、さらにその回転運動が微動機構２６に
よって並進運動に変換され、微動皿５な動かすことによ
って行なわれる。 本実施例によれば１分割抵抗２８および絶縁棒２０を第
一シールド電極と第二シールド電極との開に設置したこ
とにより、多段加速管２、分割抵抗２８および絶縁棒２
０のいずれも耐放電特性が向上した。 第２図は、本発明の他の一実施例である。基本構成は前
述の第１図示の実施例と同じであるが、絶縁棒２０の構
造を、多段加速管２の分割周期と１．２．１３と接触せ
しめられている。これにより、絶縁棒２０の耐放電特性
がさらに向上した。 なお、］二記実施例は電界放射型電子銃を例にとって示
したが、本発明は通常の電子銃、イオン源も含む荷電粒
子源一般に適用できるものであることは言うまでもない
。 【発明の効果】 本発明によれば、多段加速管１分割抵抗および絶縁棒の
いずれの電位分布もより均一かつなめらかにすることが
できるので、耐高電圧特性が向上する。また同時に、磁
気シールド効果が一層増大するので、磁気シールド効果
も向上する。
第１図および第２図は、いずれも本発明の一実施例にな
る多段加速方式電界放射型電子銃の構成を示す縦断面図
である。 ］・・電界放射電子線源、２・・多段加速管、３ ・鏡
体、４・・フランジ、５・・・微動皿、１０・弓出し電
極、］１・・加速電極、１２ 第一シールド電極、１３
・・第二シールド電極、２０・絶縁棒、２１・・・絶縁
部材、２２ 金属部材、２５ 駆動機構、２６・・微動
機構、２８・分割抵抗、３０弓出し電源、 ３１・・−加速電源、 フラッシング 電源、 ３３・・・絶縁ハウジング。 ０ミ引とし響巳糧 ミカロ速電イ１に
る多段加速方式電界放射型電子銃の構成を示す縦断面図
である。 ］・・電界放射電子線源、２・・多段加速管、３ ・鏡
体、４・・フランジ、５・・・微動皿、１０・弓出し電
極、］１・・加速電極、１２ 第一シールド電極、１３
・・第二シールド電極、２０・絶縁棒、２１・・・絶縁
部材、２２ 金属部材、２５ 駆動機構、２６・・微動
機構、２８・分割抵抗、３０弓出し電源、 ３１・・−加速電源、 フラッシング 電源、 ３３・・・絶縁ハウジング。 ０ミ引とし響巳糧 ミカロ速電イ１に
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、荷電粒子線源と、該荷電粒子線源から引き出された
荷電粒子線を加速するための少なくとも２つ以上の加速
電極を内部に有する多段加速管と、該多段加速管の外部
に、上記加速電極に加速電圧を分割印加せしめるための
分割抵抗とを有する多段加速型荷電粒子線源において、
上記多段加速管外側の各段に、各加速電極と同電位に保
持された第一のシールド電極と、該第一のシールド電極
の外側に、それと同電位に保持された第二のシールド電
極とを設け、上記分割抵抗を、第一シールド電極と第二
シールド電極との間に設置してなることを特徴とする多
段加速型荷電粒子線源。 ２、第１項記載の多段加速型荷電粒子線源において、前
記多段加速管の外側に該多段加速管の長手方向に沿って
、前記荷電粒子線源側に連結された絶縁棒がさらに設け
られており、該絶縁棒も前記した第一シールド電極と第
二シールド電極との間に設置されてなることを特徴とす
る多段加速型荷電粒子源。 ３、第２項記載の多段加速型荷電粒子線源において、前
記の絶縁棒は前記多段加速管の各段の加速電極電位位置
に金属部材を有してなり、該各金属部材が各々対応する
位置の第一シールド電極と第二シールド電極とに接触せ
しめられていることを特徴とする多段加速型荷電粒子線
源。 ４、耐真空構造を有する多段加速管と、該多段加速管内
部に、電子線源と、該電子線源から電界放射せしめるた
めの引出電極と、該引出電極の電極孔から出射した電子
線を加速するための少なくとも２つ以上の加速電極を有
し、かつ上記多段加速管外部に、上記加速電極に加速電
圧を分割印加せしめる分割抵抗と、上記電子線源を電子
線学軸上に位置せしめる軸合せ機構を有する多段加速方
式電界放射型電子銃において、上記多段加速管外側の各
段に、各加速電極と同電位に保持された高透磁率金属製
の第一シールド電極と、該第一シールド電極と略同心円
状でそれと同電位に保持された高透磁率金属製の第二シ
ールド電極とを有し、上記分割抵抗と軸合せ機構の駆動
軸とを、第一シールド電極と第二シールド電極との間に
設置したことを特徴とする多段加速方式電界放射型電子
銃。 ５、第４項記載の装置において、前記軸合せ機構駆動軸
が、多段加速管の分割周期と同じ周期で金属部材を配し
、かつ該金属部材が各々対応する前記第一もしくは第二
のシールド電極に接触するごとき構造を有する絶縁棒で
あることを特徴とする多段加速方式電界放射型電子銃。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1092841A JPH02273443A (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 多段加速型荷電粒子線源 |
| US07/507,798 US5059859A (en) | 1989-04-14 | 1990-04-12 | Charged particle beam generating apparatus of multi-stage acceleration type |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1092841A JPH02273443A (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 多段加速型荷電粒子線源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02273443A true JPH02273443A (ja) | 1990-11-07 |
Family
ID=14065662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1092841A Pending JPH02273443A (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 多段加速型荷電粒子線源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02273443A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0509771A1 (en) * | 1991-04-19 | 1992-10-21 | Hitachi, Ltd. | High voltage insulation device |
| JP2011507163A (ja) * | 2007-12-10 | 2011-03-03 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | 加速／減速システム内の電気的ストレス低減技術 |
| JP2012522335A (ja) * | 2009-03-27 | 2012-09-20 | ディーエイチ テクノロジーズ デベロップメント プライベート リミテッド | 飛行源の加熱時間 |
| JPWO2020235003A1 (ja) * | 2019-05-21 | 2020-11-26 |
-
1989
- 1989-04-14 JP JP1092841A patent/JPH02273443A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0509771A1 (en) * | 1991-04-19 | 1992-10-21 | Hitachi, Ltd. | High voltage insulation device |
| JP2011507163A (ja) * | 2007-12-10 | 2011-03-03 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | 加速／減速システム内の電気的ストレス低減技術 |
| JP2012522335A (ja) * | 2009-03-27 | 2012-09-20 | ディーエイチ テクノロジーズ デベロップメント プライベート リミテッド | 飛行源の加熱時間 |
| JPWO2020235003A1 (ja) * | 2019-05-21 | 2020-11-26 | ||
| WO2020235003A1 (ja) * | 2019-05-21 | 2020-11-26 | 株式会社日立ハイテク | 電子銃および電子銃を備えた荷電粒子線装置 |
| US11978609B2 (en) | 2019-05-21 | 2024-05-07 | Hitachi High-Tech Corporation | Electron gun and charged particle beam device equipped with electron gun |
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