JPH04294041A

JPH04294041A - 電子銃

Info

Publication number: JPH04294041A
Application number: JP3060558A
Authority: JP
Inventors: Sukeyuki Yasui; 祐之安井; Koichi Yasuoka; 康一安岡; Akira Ishii; 彰石井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-03-25
Filing date: 1991-03-25
Publication date: 1992-10-19

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、高電力電子銃に係り、
特に、電子ビームの強度を容易に変化させることができ
るように改良を施した電子銃に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】近年、化学反応，顕微鏡，分析，溶接等
の多くの先端材料の分野で電子ビームが使用され、この
電子ビームの発生源として電子銃が用いられている。図
２に、従来から用いられている電子銃の一例を示した。即ち、電子銃は、陽極ワイヤ１をその内部に配置したイ
オン化室２と、後述する導電性抽出グリッド４を介して
前記イオン化室２と連通する高電圧室６とから構成され
ている。また、前記イオン化室２には、高電圧室６とは
反対側に、電子に対して透過性のある出口窓１１が形成
され、さらに、高電圧室６との連結部には、出口窓１１
の電圧にほぼ等しい電圧の導電性抽出グリッド４が形成
されている。

【０００４】一方、前記高電圧室６内には、高い負のバ
イアス電圧にある陰極５が絶縁物８に支持されて収納さ
れ、この陰極５から高電圧室６の外部へ電圧導入端子９
が引き出されている。また、高電圧室６には排気口１０
が設けられ、これを排気装置（図示せず）に連結するこ
とによって、前記イオン化室２及び高電圧室６内の圧力
を制御できるように構成されている。

【０００５】なお、イオン化室２と高電圧室６の両者は
、陽イオン化を達成できる極めて低い圧力の気体を含有
しており、通常は、１０〜５０ミリ・トールのヘリウム
が用いられる。また、イオン化室２の壁３と高電圧室６
の壁７は、共にアース電位になっている。さらに、イオ
ン化を行なう際には、陽極ワイヤ１とイオン化室の壁３
との間に、１０〜２０キロ・ボルトのパルス電圧が印加
される。

【０００６】一方、陰極５は、高電圧供給源（図示せず
）に接続された電圧導入端子９を通じて、負のバイアス
電圧（例えば、−１５０キロ・ボルト）に恒常的に維持
されている。また、出口窓１１は、高エネルギーに対し
て透過性のある幾分薄いシートで構成されている。この
シートは、アルミニウムまたはチタンの様な金属で作成
することが可能であり、数１０マイクロ・メーターの厚
さを有している。さらに、この窓幅としては、多くの適
用例、特に、照射による材料の処理に関連した適用例に
おいては、１ｃｍを越える窓幅を要している。

【０００７】この様に構成された従来の電子銃において
は、以下に述べる様にして、電子ビーム源となる電子が
放出される。即ち、イオン化室２に配置された陽極ワイ
ヤ１に、低圧力下でパルス電圧を印加すると、アース電
位にあるイオン化室の壁３との間にワイヤ放電が起こり
、イオン化室２内の陽極ワイヤ露出部とイオン化室の壁
との間にプラズマが発生する。一方、高電圧室６内に配
設された陰極５は、前記プラズマ中から導電性抽出グリ
ッド４を通して陽イオンを引き出す。

【０００８】この陽イオンは、イオン化室２と高電圧室
６との間に配設された導電性抽出グリッド４を通って高
電圧室６内に侵入し、陰極５に当たる。すると、陰極５
の表面において、前記陽イオンの衝撃によって電子が放
出される。この様にして放出された電子は、陽イオンと
は逆方向に進み、導電性抽出グリッド４に向かって加速
され、さらに、イオン化室２を通過して出口窓１１に至
り、電子ビーム源として供給される。

【０００９】ここで、導電性抽出グリッド４の近辺にお
ける陽イオンの初期エネルギーを無視し、負のバイアス
電圧をＶＨＴ、陽イオンの電荷量をｅとすれば、陽イオ
ンは（単一の荷電イオンに関係があることを念頭におけ
ば）、ｅ・ＶＨＴに等しいエネルギーをもって陰極５に
到達するものと考えることができる。また、陰極５の表
面上で抽出グリッドより引き出された陽イオンの衝撃に
より２次放出された電子は、導電性抽出グリッド４に向
かって加速され、そこで電子は、ｅ・ＶＨＴのエネルギ
ーに到達する。これらの状態下において、１個の陽イオ
ンと、この陽イオンによって放出される電子は、同じ電
場線に対応して、ほぼ重畳する軌道を呈する。上記の様
な電子銃は、主として、電子銃を電子励起によるガス・
レーザー、マグネット・ハイドロダイナミック発電機に
、また、出口窓１１をＸ線発生用ターゲットに置き換え
ることで、Ｘ線発生装置に適用し得るものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電子銃より
発生する電子ビームの強度は、適用対象（例えば、電子
励起によるガス・レーザー等）に著しく依存するもので
ある。そのため、従来は上記のビーム強度対策として、
図２に示した陽極ワイヤ１に印加するパルス電圧を変え
ることにより、イオン化室２内のプラズマ密度を変化さ
せ、高電圧室６に引き出す陽イオン数を変化させること
で、陽イオンによって放出される電子数を変えることに
より、電子ビーム強度対策を行っていた。

【００１１】しかしながら、上述した様な従来の電子銃
において、電子ビームの強度を増加させるためには、パ
ルス電源容量を増加させなければならず、非常に効率の
悪いものであった。

【００１２】本発明は、上記の様な従来技術の欠点を解
消するために提案されたものであり、その目的は、電子
ビームの強度の調整を容易に行うことができる、高効率
の電子銃を提供することにある。

【００１３】［発明の構成］

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、電子に対して
透過性のある出口窓と、その反対側に設けられた導電性
抽出グリッドを備え、また、低圧力でイオン化すべき気
体と、この気体を電離させて陽イオンを発生させる陽極
ワイヤを備えたイオン化室と、前記抽出グリッドを介し
てイオン化室と連通され、抽出グリッドに対向する位置
に陰極を収容した高電圧室から成る電子銃において、前
記高電圧室内に収納された陰極の近傍に、陰極を加熱す
るヒータを配設したことを特徴とするものである。

【００１５】

【作用】本発明の電子銃においては、高電圧室内に収納
された陰極を、ヒータによって加熱することにより、陰
極に衝突した陽イオンによって放出される電子数を増加
させることができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に基づいて具
体的に説明する。なお、図２に示した従来型と同一の部
材には同一の符号を付して、説明は省略する。

【００１７】本実施例においては、図１に示した様に、
高電圧室６内に収納された陰極５の近傍に、陰極を加熱
するヒータ２０が配設されている。このヒータ２０は高
電圧室の壁７を貫通して取付けられ、その貫通部には絶
縁物２１が配設されている。この様な構成を有する本実
施例の電子銃においては、以下に述べる様にして、電子
ビームの強度を容易に調整することができる。即ち、イ
オン化室２内に配設された陽極ワイヤ１とイオン化室の
壁３との間にパルス電圧を印加する。すると、陽極ワイ
ヤ１とイオン化室の壁３との間にワイヤ放電が生じ、プ
ラズマが生成される。

【００１８】この様にして生成されたプラズマ中の陽イ
オンは、高電圧室６内の陰極５に向かって加速され、導
電性抽出グリッド４を通過して陰極５に衝突する。この
時、陰極５はヒータ２０によって加熱されているため、
陽イオンによって２次放出される電子数は、加熱しない
場合に比べて大幅に増強されるので、電子ビーム強度も
大幅に増強される。従って、電子ビーム強度を大幅に増
加させる必要がある場合には、陽極ワイヤのパルス印加
電圧が低い場合であっても、要求されるビーム強度が得
られるまで、ヒータ２０によって陰極５を加熱すること
によって、電子ビーム強度を増加させることができる。

【００１９】この様に、本実施例によれば、陰極５の近
傍にヒータ２０を設けて、陰極を加熱することによって
、電子ビームの強度の調整が容易に行える。

【００２０】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではなく、所望の電子ビーム強度を得ることがで
きるように、ヒータによる加熱量を調節できるように構
成することもできる。

【００２１】

【発明の効果】以上述べた通り、本発明によれば、高電
圧室内に収納された陰極の近傍に、陰極を加熱するヒー
タを配設することにより、電子ビームの強度の調整を容
易に行うことができる、高効率の電子銃を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電子銃の一実施例を示す断面図

【
図２】従来の電子銃の一例を示す断面図

【符号の説明】

１…陽極ワイヤ２…イオン化室３…イオン化室の壁４…導電性抽出グリッド５…陰極６…高電圧室７…高電圧室の壁８…絶縁物９…高電圧導入端子１０…排気口１１…出口窓２０…ヒータ２１…絶縁物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　電子に対して透過性のある出口窓と、
その反対側に設けられた導電性抽出グリッドを備え、ま
た、低圧力でイオン化すべき気体と、この気体を電離さ
せて陽イオンを発生させる陽極ワイヤを備えたイオン化
室と、前記抽出グリッドを介してイオン化室と連通され
、抽出グリッドに対向する位置に陰極を収容した高電圧
室から成る電子銃において、前記高電圧室内に収納され
た陰極の近傍に、陰極を加熱するヒータを配設したこと
を特徴とする電子銃。