JPH0311054B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0311054B2 JPH0311054B2 JP55173415A JP17341580A JPH0311054B2 JP H0311054 B2 JPH0311054 B2 JP H0311054B2 JP 55173415 A JP55173415 A JP 55173415A JP 17341580 A JP17341580 A JP 17341580A JP H0311054 B2 JPH0311054 B2 JP H0311054B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- tip
- single crystal
- natural surface
- electron beam
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/13—Solid thermionic cathodes
- H01J1/15—Cathodes heated directly by an electric current
- H01J1/16—Cathodes heated directly by an electric current characterised by the shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/13—Solid thermionic cathodes
- H01J1/14—Solid thermionic cathodes characterised by the material
- H01J1/148—Solid thermionic cathodes characterised by the material with compounds having metallic conductive properties, e.g. lanthanum boride, as an emissive material
Landscapes
- Solid Thermionic Cathode (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は六硼化ランタンなどの六硼化カルシ
ウム型化合物単結晶熱電子陰極を使用する場合に
おいて、放出熱電子ビーム強度の経時変化を少な
くでき且つ長時間使用できる熱電子陰極の使用法
に関するものである。
ウム型化合物単結晶熱電子陰極を使用する場合に
おいて、放出熱電子ビーム強度の経時変化を少な
くでき且つ長時間使用できる熱電子陰極の使用法
に関するものである。
（従来技術）
LaB6等の単結晶熱陰極の先端形状は、第１図
〜第３図に示すようなものであつて先端曲率が
1μ以下（役0.5μ）〜5μ程度が普通である。（特開
昭52−31651） 而してこの種の陰極において、高輝度で一様な
電子ビームを得るためには、陰極先端が鋭くて表
面が滑らかな針状電極が必要であると考えられ、
電解研磨によつて先端曲率が1000Å（0.1μ）とい
うような極細先端を有する針状陰極が提案されて
いた。（特開昭52−110563） また、このような極細先端陰極においては使用
中先端の形状変化が激しい欠点がありこのため陰
極の軸方位を軸対称性のよい＜100＞、＜110＞、
又は＜111＞とすることも公知である。
〜第３図に示すようなものであつて先端曲率が
1μ以下（役0.5μ）〜5μ程度が普通である。（特開
昭52−31651） 而してこの種の陰極において、高輝度で一様な
電子ビームを得るためには、陰極先端が鋭くて表
面が滑らかな針状電極が必要であると考えられ、
電解研磨によつて先端曲率が1000Å（0.1μ）とい
うような極細先端を有する針状陰極が提案されて
いた。（特開昭52−110563） また、このような極細先端陰極においては使用
中先端の形状変化が激しい欠点がありこのため陰
極の軸方位を軸対称性のよい＜100＞、＜110＞、
又は＜111＞とすることも公知である。
上記先端極細単結晶熱陰極は、当初の電子ビー
ム強度は高いが経時的に減衰又は変化する割合い
が大きく、このため比較的短時間で陰極を交換
し、再調整しなければならないという欠点があつ
た。
ム強度は高いが経時的に減衰又は変化する割合い
が大きく、このため比較的短時間で陰極を交換
し、再調整しなければならないという欠点があつ
た。
また従来は、第１図に示すように単結晶１の先
端部４の頂部３に機械加工によつて一定の曲率を
もつ円錐面２を形成させたものや第２図に如く電
解研磨によつて先端曲率を1μ以下にしたもの或
は第３図のように曲率半径10〜100μｍ程度にし
たのが用いられていたが、いずれの場合も先端部
面４は滑らかな曲面が好ましいとされて作製され
ていたのである。
端部４の頂部３に機械加工によつて一定の曲率を
もつ円錐面２を形成させたものや第２図に如く電
解研磨によつて先端曲率を1μ以下にしたもの或
は第３図のように曲率半径10〜100μｍ程度にし
たのが用いられていたが、いずれの場合も先端部
面４は滑らかな曲面が好ましいとされて作製され
ていたのである。
これらの従来品はいずれかも第１０図の破線で
示すように経時変化が大きく且つ寿命も短い欠点
があつた。
示すように経時変化が大きく且つ寿命も短い欠点
があつた。
（本発明の解決課題）
本発明は、電子ビーム強度の変化を小さくし有
効寿命を長期化できる単結晶熱陰極の使用法を提
供せんとして、前記従来の極細形状及び表面活性
にとらわれず種々実験研究した結果、完成された
ものである。
効寿命を長期化できる単結晶熱陰極の使用法を提
供せんとして、前記従来の極細形状及び表面活性
にとらわれず種々実験研究した結果、完成された
ものである。
即ち、単結晶熱陰極の先端頂部周囲に、当該陰
極の選択された軸方位に従う自然面を形成させて
使用することによつて前記課題が解決されたので
ある。
極の選択された軸方位に従う自然面を形成させて
使用することによつて前記課題が解決されたので
ある。
（構成）
本発明は、結晶軸方位を＜100＞、＜110＞また
は＜111＞のいずれかとして選ばれ且つ頂部の先
端曲率を５〜100μとして作成された六硼化カル
シウム型単結晶熱電子陰極を化学エツチング法に
よつて前記頂部に先端を囲む自然面を形成させて
から使用することによつて従来品の２倍以上の長
寿命を得ることができるのである。
は＜111＞のいずれかとして選ばれ且つ頂部の先
端曲率を５〜100μとして作成された六硼化カル
シウム型単結晶熱電子陰極を化学エツチング法に
よつて前記頂部に先端を囲む自然面を形成させて
から使用することによつて従来品の２倍以上の長
寿命を得ることができるのである。
本発明において自然面を形成する方法は、化学
エツチング法がよく前記第１図乃至第３図のもの
は夫々第４図乃至第６図の如く変化し夫々先端３
を囲む特有の自然面が形成される。この場合エツ
チング液の例としては比較的濃度の高い硝酸水溶
液が好ましい。エツチング時間は20〜300秒硝酸
濃度は20wt％以上が適当であるが公知のエツチ
ング溶液を使用することができる。エツチング法
の場合には加熱法の場合と異なり陰極先端部面４
全体に自然面が形成されることが特徴ならびに利
点がある。電解研磨法は軸方位に固有な自然面を
得にくいので本発明には適当ではない。
エツチング法がよく前記第１図乃至第３図のもの
は夫々第４図乃至第６図の如く変化し夫々先端３
を囲む特有の自然面が形成される。この場合エツ
チング液の例としては比較的濃度の高い硝酸水溶
液が好ましい。エツチング時間は20〜300秒硝酸
濃度は20wt％以上が適当であるが公知のエツチ
ング溶液を使用することができる。エツチング法
の場合には加熱法の場合と異なり陰極先端部面４
全体に自然面が形成されることが特徴ならびに利
点がある。電解研磨法は軸方位に固有な自然面を
得にくいので本発明には適当ではない。
陰極先端部分に自然面に形成させてから使用す
ると何故電子ビーム強度の経時変化が少ないかは
明確にはわかつてないが、自然面は強制的に加工
して得られた面とは異なり、熱力学的な安定度が
高く、陰極の使用条件下では形態変化を起こしに
くいからだと推定される。
ると何故電子ビーム強度の経時変化が少ないかは
明確にはわかつてないが、自然面は強制的に加工
して得られた面とは異なり、熱力学的な安定度が
高く、陰極の使用条件下では形態変化を起こしに
くいからだと推定される。
なお、温度800〜1900℃、真空度10-3〜
10-9Torrの範囲で加熱する方法によつても自然
面が形成されるが真空度が低く温度が高い場合は
酸化膜を生じ易く、また真空度が高く温度が低い
場合は50〜200時間の処理時間を要するので実用
的でない。
10-9Torrの範囲で加熱する方法によつても自然
面が形成されるが真空度が低く温度が高い場合は
酸化膜を生じ易く、また真空度が高く温度が低い
場合は50〜200時間の処理時間を要するので実用
的でない。
化学エツチング法は前記の方法によるよりも陰
極端部に全体に自然面が形成され易い他、入手し
易い薬品によつて常温で短時間で処理できる利点
があり、更に加熱法の如く特殊な装置と高真空度
等の加工条件の設定に関して熟練を要しないので
処理費用が格段に安く済む特長がある。
極端部に全体に自然面が形成され易い他、入手し
易い薬品によつて常温で短時間で処理できる利点
があり、更に加熱法の如く特殊な装置と高真空度
等の加工条件の設定に関して熟練を要しないので
処理費用が格段に安く済む特長がある。
さらに、上記以外の軸方位例えば＜210＞は高
輝度は得られるが自然面が非対称になり発生され
る電子ビームも非対称になるので好ましくない。
輝度は得られるが自然面が非対称になり発生され
る電子ビームも非対称になるので好ましくない。
実施例 １
六硼化ランタン単結晶ブロツクから通常の機械
加工法により、第１図に示した軸方位＜100＞の
単結晶陰極を作成した。この陰極先端部分を第７
図に示す。この陰極を30wt％硝酸水溶液で180秒
間化学研磨したところ第８図に示した如き自然面
が陰極先端部分に形成された。この自然面が形成
された陰極と比較のために第７図の陰極を走査型
電子顕微鏡の陰極として使用し、夫々同一設定条
件下で陰極から放射される電子ビーム強度（試料
電流）の経時変化を測定した。設定条件は加熱電
圧25kv、バイアス16MΩである。結果を第９図
に示す。
加工法により、第１図に示した軸方位＜100＞の
単結晶陰極を作成した。この陰極先端部分を第７
図に示す。この陰極を30wt％硝酸水溶液で180秒
間化学研磨したところ第８図に示した如き自然面
が陰極先端部分に形成された。この自然面が形成
された陰極と比較のために第７図の陰極を走査型
電子顕微鏡の陰極として使用し、夫々同一設定条
件下で陰極から放射される電子ビーム強度（試料
電流）の経時変化を測定した。設定条件は加熱電
圧25kv、バイアス16MΩである。結果を第９図
に示す。
（効果）
以上述べた如く本発明使用法によると従来の六
硼化ランタン単結晶を用いた熱電子放射陰極の電
子ビーム強度の経時変化を少なくでき、その上陰
極の寿命を長期化し、この間安定な高輝度電子ビ
ームを放射させることができるのである。
硼化ランタン単結晶を用いた熱電子放射陰極の電
子ビーム強度の経時変化を少なくでき、その上陰
極の寿命を長期化し、この間安定な高輝度電子ビ
ームを放射させることができるのである。
第１図〜第３図は従来から使用されている六硼
化カルシウム型結晶構造を有する材料の単結晶を
用いた熱電子放射陰極を示す斜視図、第４図〜第
６図は本願発明の陰極先端部を示す斜視図及び平
面図、第７図は自然面が形成されていない従来型
陰極の先端部分の一部側面図、第８図は本発明に
よる陰極の先端部分を示す平面図、第９図は実施
例と同一軸方位の従来型陰極の電子ビーム強度の
経時変化を示すグラフ、第１０図は他の従来型陰
極の電子ビーム強度の経時変化を示すグラフであ
る。 １は単結晶、３は頂部、４は先端部。
化カルシウム型結晶構造を有する材料の単結晶を
用いた熱電子放射陰極を示す斜視図、第４図〜第
６図は本願発明の陰極先端部を示す斜視図及び平
面図、第７図は自然面が形成されていない従来型
陰極の先端部分の一部側面図、第８図は本発明に
よる陰極の先端部分を示す平面図、第９図は実施
例と同一軸方位の従来型陰極の電子ビーム強度の
経時変化を示すグラフ、第１０図は他の従来型陰
極の電子ビーム強度の経時変化を示すグラフであ
る。 １は単結晶、３は頂部、４は先端部。
Claims (1)
- １ 結晶軸方位を＜100＞、＜110＞または＜111＞
のいずれかとして選ばれ且つ頂部の先端曲率を５
〜100μとして作成された六硼化カルシウム型単
結晶熱電子陰極を化学エツチング法によつて前記
頂部に先端を囲む自然面を形成させてから使用す
ることを特徴とする熱電子放射陰極の使用法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17341580A JPS5796437A (en) | 1980-12-09 | 1980-12-09 | Thermion emission cathode |
| US06/327,467 US4482838A (en) | 1980-12-09 | 1981-12-04 | Thermionic emission cathode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17341580A JPS5796437A (en) | 1980-12-09 | 1980-12-09 | Thermion emission cathode |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5796437A JPS5796437A (en) | 1982-06-15 |
| JPH0311054B2 true JPH0311054B2 (ja) | 1991-02-15 |
Family
ID=15960008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17341580A Granted JPS5796437A (en) | 1980-12-09 | 1980-12-09 | Thermion emission cathode |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4482838A (ja) |
| JP (1) | JPS5796437A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58186126A (ja) * | 1982-04-23 | 1983-10-31 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 熱電子放射陰極チツプ |
| EP0526663A4 (en) * | 1991-02-27 | 1993-09-22 | Seiko Epson Corporation | Light projecting device |
| EP0675519A1 (en) * | 1994-03-30 | 1995-10-04 | AT&T Corp. | Apparatus comprising field emitters |
| US5990619A (en) * | 1996-03-28 | 1999-11-23 | Tektronix, Inc. | Electrode structures for plasma addressed liquid crystal display devices |
| JP2001325910A (ja) * | 2000-05-16 | 2001-11-22 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 電子銃とその使用方法 |
| EP1858047B1 (en) * | 2005-01-14 | 2012-06-27 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Electron source manufacturing method |
| US20110294071A1 (en) * | 2010-05-28 | 2011-12-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Electron gun, lithography apparatus, method of manufacturing article, and electron beam apparatus |
| US8952605B2 (en) | 2012-07-03 | 2015-02-10 | National Institute For Materials Science | Metal hexaboride cold field emitter, method of fabricating same, and electron gun |
| WO2018016286A1 (ja) * | 2016-07-19 | 2018-01-25 | デンカ株式会社 | 電子源およびその製造方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5231651A (en) * | 1975-09-04 | 1977-03-10 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | Scan-type electron microscope |
| JPS6030054B2 (ja) * | 1976-03-15 | 1985-07-13 | 株式会社日立製作所 | 熱陰極 |
| JPS5812695B2 (ja) * | 1977-09-30 | 1983-03-09 | 電気化学工業株式会社 | 熱電子放射陰極の製造法 |
| JPS5588233A (en) * | 1978-12-26 | 1980-07-03 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Hexaboride single crystal cathode |
| JPS55131945A (en) * | 1979-03-31 | 1980-10-14 | Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Electron gun |
-
1980
- 1980-12-09 JP JP17341580A patent/JPS5796437A/ja active Granted
-
1981
- 1981-12-04 US US06/327,467 patent/US4482838A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4482838A (en) | 1984-11-13 |
| JPS5796437A (en) | 1982-06-15 |
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