JPH09147736A - 電界放出型電子銃およびその駆動方法 - Google Patents
電界放出型電子銃およびその駆動方法Info
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- JPH09147736A JPH09147736A JP31085395A JP31085395A JPH09147736A JP H09147736 A JPH09147736 A JP H09147736A JP 31085395 A JP31085395 A JP 31085395A JP 31085395 A JP31085395 A JP 31085395A JP H09147736 A JPH09147736 A JP H09147736A
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- Microwave Tubes (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 エミッタより放出され、広がり角のある電子
がゲートに飛び込むことなく十分収束しながらアノード
に到達するような電界放出型電子銃を提供する。 【解決手段】 基板９上に先鋭な円錐形のエミッタ４と
金属膜よりなるゲート電極１とゲート電極上に形成され
た金属膜によりなるゲート電極２とゲート電極２上に形
成された金属膜によりなるゲート電極３とにより構成さ
れている。これらの電極は絶縁膜５、６により電気的に
分離されている。さらに、電極３の上位にはアノード８
が設置され、エミッタ４とゲート１との間には電圧Ｖ１
が、エミッタ４とゲート２にはＶ２の電圧が、エミッタ
４とゲート３にはＶ３の電圧が印加されている。またア
ノード８とエミッタ４間にはＶａの電圧が印加されてい
る。Ｖ２はエミッタ先端の電位よりも小さい値とする。
がゲートに飛び込むことなく十分収束しながらアノード
に到達するような電界放出型電子銃を提供する。 【解決手段】 基板９上に先鋭な円錐形のエミッタ４と
金属膜よりなるゲート電極１とゲート電極上に形成され
た金属膜によりなるゲート電極２とゲート電極２上に形
成された金属膜によりなるゲート電極３とにより構成さ
れている。これらの電極は絶縁膜５、６により電気的に
分離されている。さらに、電極３の上位にはアノード８
が設置され、エミッタ４とゲート１との間には電圧Ｖ１
が、エミッタ４とゲート２にはＶ２の電圧が、エミッタ
４とゲート３にはＶ３の電圧が印加されている。またア
ノード８とエミッタ４間にはＶａの電圧が印加されてい
る。Ｖ２はエミッタ先端の電位よりも小さい値とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電界放出型電子銃
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】電界放出型電子銃は電界を集中させるた
めの尖鋭なエミッタとその近傍に配置されたゲート電極
にアノード電極を加えて構成されている。この電子銃が
進行波管等に適応された場合、アノードは電子銃より数
mmから数＋cm離れたところに配置され、エミッタから放
出された電子ビームはアノードに向かって放出される。
このとき電子はある広がり角をもって放出されるが、こ
の角度があまり広い場合、進行波管内の側壁にぶつかり
動作しない。したがって、広がり角の測定では２０度か
ら３０度程度広がっており、広がり角を抑制することが
試みられている。
めの尖鋭なエミッタとその近傍に配置されたゲート電極
にアノード電極を加えて構成されている。この電子銃が
進行波管等に適応された場合、アノードは電子銃より数
mmから数＋cm離れたところに配置され、エミッタから放
出された電子ビームはアノードに向かって放出される。
このとき電子はある広がり角をもって放出されるが、こ
の角度があまり広い場合、進行波管内の側壁にぶつかり
動作しない。したがって、広がり角の測定では２０度か
ら３０度程度広がっており、広がり角を抑制することが
試みられている。
【０００３】たとえば、特開平５−３４３００号公報、
特開平５−２４２７９４号公報、特開平５−２６６８０
６号公報、平７−２９４８４号公報に示されているよう
な偏向電極や収束電極を用い、電子を反発させる構造を
もちいてビーム広がりを抑える工夫がある。
特開平５−２４２７９４号公報、特開平５−２６６８０
６号公報、平７−２９４８４号公報に示されているよう
な偏向電極や収束電極を用い、電子を反発させる構造を
もちいてビーム広がりを抑える工夫がある。
【０００４】図４は第１の従来例で、基板１０９上に先
鋭な円錐形のエミッタ１０４と金属膜よりなる第１のゲ
ート電極１０１とゲート電極上に形成された金属膜によ
りなる第２のゲート電極１０２により構成されている。
これらの電極は絶縁膜１０５、１０６により電気的に分
離されている。さらに、ゲート電極１０２の上位にはア
ノード１０８が設置され、エミッタ１０４とゲート１０
１との間には電圧Ｖ１の電源が印加され、エミッタ１０
４と第２のゲート電極１０２には電圧Ｖ２の電源が印加
される。またアノード１０８と基板にはＶａの電圧が印
加されている。エミッタ先端より放出された電子は第２
のゲート電極１０２により減速され、ゲート通過後、ア
ノード電位により加速され最終的にエミッションした電
子が収束される。
鋭な円錐形のエミッタ１０４と金属膜よりなる第１のゲ
ート電極１０１とゲート電極上に形成された金属膜によ
りなる第２のゲート電極１０２により構成されている。
これらの電極は絶縁膜１０５、１０６により電気的に分
離されている。さらに、ゲート電極１０２の上位にはア
ノード１０８が設置され、エミッタ１０４とゲート１０
１との間には電圧Ｖ１の電源が印加され、エミッタ１０
４と第２のゲート電極１０２には電圧Ｖ２の電源が印加
される。またアノード１０８と基板にはＶａの電圧が印
加されている。エミッタ先端より放出された電子は第２
のゲート電極１０２により減速され、ゲート通過後、ア
ノード電位により加速され最終的にエミッションした電
子が収束される。
【０００５】図５（ａ）は多段ゲートをもった特開平−
３４３０００号公報に記載されている第２の従来例であ
る。電子銃１４０はセラミック基板１３３上の基板１３
４に設けられている。カソード導体１３５上には絶縁層
１３６とゲート１３７、エミッタ孔１３８、エミッタ１
３９が設けられている。ゲート１３７には板状の導体１
４４が接続され、導体１４４はセラミック１３３を貫通
したゲートステム１４３に接続されている。導体１４２
の上には絶縁層１４４が形成され、０．５〜０．６mmの
孔１４５ａのある電子ビーム収束電極１４５、又そのう
えに０．１〜０．２mmのセラミック絶縁材１４７を介し
て第２電子ビーム収束電極１４８が設けられている。図
５（ｂ）はこの第２の従来例で記載されている駆動方法
である。図中に各電極に印加する電位を示す。
３４３０００号公報に記載されている第２の従来例であ
る。電子銃１４０はセラミック基板１３３上の基板１３
４に設けられている。カソード導体１３５上には絶縁層
１３６とゲート１３７、エミッタ孔１３８、エミッタ１
３９が設けられている。ゲート１３７には板状の導体１
４４が接続され、導体１４４はセラミック１３３を貫通
したゲートステム１４３に接続されている。導体１４２
の上には絶縁層１４４が形成され、０．５〜０．６mmの
孔１４５ａのある電子ビーム収束電極１４５、又そのう
えに０．１〜０．２mmのセラミック絶縁材１４７を介し
て第２電子ビーム収束電極１４８が設けられている。図
５（ｂ）はこの第２の従来例で記載されている駆動方法
である。図中に各電極に印加する電位を示す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】第１の従来例では先端
より放出された電子のうち中心軸に近い電子はゲート電
位の影響が小さいが、角度をもった電子はその影響を大
きく受け、２段目のゲートに曲げられる。特に角度が大
きくなると第２のゲートに飛び込んでしまう。そこで上
段のゲート径を大きくしてエミッションの飛び込みを避
けたり、第１のゲート電圧と第２のゲート電圧の電圧差
を小さくして電子の曲がりを小さくする。しかしこのよ
うな対処では収束効果は小さくなり、また上段のゲート
近傍を通過した電子はゲートに強く引きつけられながら
放射されるため、アノードでの電子はかえって大きな広
がりをもってしまうという問題がある。
より放出された電子のうち中心軸に近い電子はゲート電
位の影響が小さいが、角度をもった電子はその影響を大
きく受け、２段目のゲートに曲げられる。特に角度が大
きくなると第２のゲートに飛び込んでしまう。そこで上
段のゲート径を大きくしてエミッションの飛び込みを避
けたり、第１のゲート電圧と第２のゲート電圧の電圧差
を小さくして電子の曲がりを小さくする。しかしこのよ
うな対処では収束効果は小さくなり、また上段のゲート
近傍を通過した電子はゲートに強く引きつけられながら
放射されるため、アノードでの電子はかえって大きな広
がりをもってしまうという問題がある。
【０００７】また複数のエミッタよりなるエミッタ領域
に多段ゲートを一括して具備した第２の従来例では、エ
ミッタ領域の中央部からの電子は収束電極により収束さ
れるが、エミッタ領域の最外周近傍では電界が中心に向
かって一方向であるために最外周に近いエミッタからで
た電子は一方向に曲げられるだけであまり収束されな
い。特にエミッタ領域が大きい場合、周辺の素子は中心
に近い素子に比べ、円周の長さに比例しその数が増え、
複数のエミッタとそれを取り巻く多段収束電極だけでは
十分に全エミッション電流を収束することができない。
に多段ゲートを一括して具備した第２の従来例では、エ
ミッタ領域の中央部からの電子は収束電極により収束さ
れるが、エミッタ領域の最外周近傍では電界が中心に向
かって一方向であるために最外周に近いエミッタからで
た電子は一方向に曲げられるだけであまり収束されな
い。特にエミッタ領域が大きい場合、周辺の素子は中心
に近い素子に比べ、円周の長さに比例しその数が増え、
複数のエミッタとそれを取り巻く多段収束電極だけでは
十分に全エミッション電流を収束することができない。
【０００８】本発明の目的はエミッタ先端からの電子の
放出角度が比較的大きいにも関わらず、エミッタ領域上
では放射された電子の放射角が揃ったビームを形成する
電界放出型電子銃を提供することにある。
放出角度が比較的大きいにも関わらず、エミッタ領域上
では放射された電子の放射角が揃ったビームを形成する
電界放出型電子銃を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は周囲に複数のゲ
ート電極を備えたエミッタを有する電界放出型電子銃に
おいて、前記エミッタから放出された電子の基板に平行
な方向の速度をＶｐ、基板に垂直な方向の速度をＶｈと
したとき、Ｖｐ／Ｖｈの値が最小限となるような電界
を、前記複数のゲート電極によって形成する手段を有す
ることを特徴としている。具体的には、エミッタに最接
した第１のゲート電極と、前記第１のゲート電極上に絶
縁体を介して形成された複数個のゲート電極を有し、前
記第１のゲート電極と最上段のゲート電極とに挟まれた
ゲート電極群のうち少なくとも一つのゲート電極にエミ
ッタ先端の電位よりも低い電位を与える手段を有するこ
と、もしくはエミッタに最接した第１のゲート電極と、
前記第１のゲート電極上に絶縁体を介して形成されたゲ
ート電極と、前記第１のゲート電極の周辺に形成された
少なくとも一つのゲート電極を有し、前記第１のゲート
電極上に形成されたゲート電極のうち少なくとも一つの
ゲート電極にエミッタ先端の電位よりも低い電位を与え
る手段を有することを特徴とする。
ート電極を備えたエミッタを有する電界放出型電子銃に
おいて、前記エミッタから放出された電子の基板に平行
な方向の速度をＶｐ、基板に垂直な方向の速度をＶｈと
したとき、Ｖｐ／Ｖｈの値が最小限となるような電界
を、前記複数のゲート電極によって形成する手段を有す
ることを特徴としている。具体的には、エミッタに最接
した第１のゲート電極と、前記第１のゲート電極上に絶
縁体を介して形成された複数個のゲート電極を有し、前
記第１のゲート電極と最上段のゲート電極とに挟まれた
ゲート電極群のうち少なくとも一つのゲート電極にエミ
ッタ先端の電位よりも低い電位を与える手段を有するこ
と、もしくはエミッタに最接した第１のゲート電極と、
前記第１のゲート電極上に絶縁体を介して形成されたゲ
ート電極と、前記第１のゲート電極の周辺に形成された
少なくとも一つのゲート電極を有し、前記第１のゲート
電極上に形成されたゲート電極のうち少なくとも一つの
ゲート電極にエミッタ先端の電位よりも低い電位を与え
る手段を有することを特徴とする。
【００１０】また本発明は、前記第１のゲート電極と前
記複数のゲート電極のうち最上段のゲート電極に挟まれ
たゲート電極群のうち少なくとも１つのゲート電極の電
位、もしくは前記第１のゲート電極よりも上段に位置す
る電極群のうち少なくとも１つのゲート電極の電位をＶ
１、エミッタ先端の電位をＶｅ、その他のゲート電極の
電位をＶｇとしたときＶ１＜Ｖｅ＜Ｖｇなる関係を満た
すような電位を供給することを特徴とする電界放出型電
子銃の駆動方法を特徴としている。
記複数のゲート電極のうち最上段のゲート電極に挟まれ
たゲート電極群のうち少なくとも１つのゲート電極の電
位、もしくは前記第１のゲート電極よりも上段に位置す
る電極群のうち少なくとも１つのゲート電極の電位をＶ
１、エミッタ先端の電位をＶｅ、その他のゲート電極の
電位をＶｇとしたときＶ１＜Ｖｅ＜Ｖｇなる関係を満た
すような電位を供給することを特徴とする電界放出型電
子銃の駆動方法を特徴としている。
【００１１】本発明の収束電極を有する電界放出型電子
銃によれば、エミッタから放出された電子の基板に平行
方向の速度を抑える効果とともに、上部のゲート電極の
電界により基板に垂直方向の電子速度の低下を最小限に
する効果がある。しかも、横方向の速度を抑える減速電
極の電位をエミッタ先端の電位よりも低くすることによ
りエミッションした電子は決して減速電極に到達するこ
とがなく、ゲート電流が流れ、電力を消費することがな
い。一方、従来のような２段構造をもつ電子銃では２段
目ゲート電極をエミッタ先端の電位よりも低くした場
合、エミッタ上部にゲート電位と同じ電位の等電位面が
形成され、エミッションしない。そのためにエミッショ
ン電位よりもゲート電極の電位を大きくするが、特に広
がり角の大きい電子はゲートに飛び込こんでしまう。ま
た複数のエミッタよりなるエミッタ領域に多段ゲートを
一括して具備した従来例では、ゲートからの電界の影響
がエミッタの位置によって異なるため、エミッタ領域に
中心部と外周部では広がり角が異なる。また、一つのエ
ミッタに着目しても電界はエミッタに対して軸対称では
なく、電子の放射方向は一様ではなくなる。第２の従来
例である図５（ｂ）に示したような各電極の電位ではエ
ミッタからの電子は上段のゲートに電子が飛び込み、ゲ
ート電流となり電力の消費となる。本発明では各コーン
に減速電極を設け、しかもエミッタ先端の電位よりも電
位を小さくすることにより、エミッションした電子は決
して減速電極に入ることがなく、従って、ゲート電流の
発生を防ぎ、しかも、それぞれのコーンより放出される
電子の放射角度を一様にすることができる。
銃によれば、エミッタから放出された電子の基板に平行
方向の速度を抑える効果とともに、上部のゲート電極の
電界により基板に垂直方向の電子速度の低下を最小限に
する効果がある。しかも、横方向の速度を抑える減速電
極の電位をエミッタ先端の電位よりも低くすることによ
りエミッションした電子は決して減速電極に到達するこ
とがなく、ゲート電流が流れ、電力を消費することがな
い。一方、従来のような２段構造をもつ電子銃では２段
目ゲート電極をエミッタ先端の電位よりも低くした場
合、エミッタ上部にゲート電位と同じ電位の等電位面が
形成され、エミッションしない。そのためにエミッショ
ン電位よりもゲート電極の電位を大きくするが、特に広
がり角の大きい電子はゲートに飛び込こんでしまう。ま
た複数のエミッタよりなるエミッタ領域に多段ゲートを
一括して具備した従来例では、ゲートからの電界の影響
がエミッタの位置によって異なるため、エミッタ領域に
中心部と外周部では広がり角が異なる。また、一つのエ
ミッタに着目しても電界はエミッタに対して軸対称では
なく、電子の放射方向は一様ではなくなる。第２の従来
例である図５（ｂ）に示したような各電極の電位ではエ
ミッタからの電子は上段のゲートに電子が飛び込み、ゲ
ート電流となり電力の消費となる。本発明では各コーン
に減速電極を設け、しかもエミッタ先端の電位よりも電
位を小さくすることにより、エミッションした電子は決
して減速電極に入ることがなく、従って、ゲート電流の
発生を防ぎ、しかも、それぞれのコーンより放出される
電子の放射角度を一様にすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１３】（第１の実施形態）図１は本発明の第１の
実施例を説明するための素子近傍の断面図である。図１
に示すように本発明の第１の実施例は、基板９上に先鋭
な円錐形のエミッタ４と金属膜よりなる第１のゲート電
極１とゲート電極上に形成された金属膜によりなる第２
のゲート電極２とその上に形成された金属膜よりなる第
３のゲート電極により構成されている。これらの電極は
絶縁膜５、６、７により電気的に分離されている。さら
に、ゲート電極３の上位にはアノード８が設置され、エ
ミッタ４とゲート１との間には電圧Ｖ１の電源が印加さ
れ、エミッタ４と第２のゲート電極２には電圧Ｖ２の電
源が印加され、エミッタ４と第３のゲート電極３には電
圧Ｖ３の電源が印加されている。またアノード８と基板
にはＶａの電圧が印加されている。ゲート電極１に電圧
が印加され、エミッタ先端より放出された電子は第２の
ゲート電極により減速されるが、通過後ゲート電圧３に
より加速される。ここでＶ２はエミッタ先端の電位より
小さい値であり、ゲート電極２に電子がはいることはな
い。図２は本実施例を用いた場合のエミッタより放出さ
れた電子の軌跡および等電位線を示す。ゲート１の孔径
は０．８ミクロン、ゲート２の孔径は１．２ミクロン、
ゲート３の孔径は１．４ミクロンである。絶縁層５、
６、７の膜厚は０．５ミクロンである。エミッタ先端の
電位は０Ｖ，Ｖ１は７０Ｖ、Ｖ２は−１０Ｖ、Ｖ３は１
５０Ｖである。エミッタより放出された電子はゲート２
により中心軸方向に収束され、ゲート３により加速され
アノード方向にエミッションされる。このときゲート２
の電位はエミッタ電位よりも低いためエミッタよりでた
電子は決してゲート２に入ることはない。一方ゲート２
の電位をエミッタ電位よりも大きい場合、エミッタより
でた電子はその放射角が大きい場合ゲートに飛び込む。
図３は図２と同様の素子構造であるが、エミッタ先端の
電位は０Ｖ，Ｖ１は７０Ｖ、Ｖ２は５Ｖ、Ｖ３は７０Ｖ
の場合である。図２ではゲート近傍で曲げられた電子が
この例ではゲートに飛び込んでいる。
実施例を説明するための素子近傍の断面図である。図１
に示すように本発明の第１の実施例は、基板９上に先鋭
な円錐形のエミッタ４と金属膜よりなる第１のゲート電
極１とゲート電極上に形成された金属膜によりなる第２
のゲート電極２とその上に形成された金属膜よりなる第
３のゲート電極により構成されている。これらの電極は
絶縁膜５、６、７により電気的に分離されている。さら
に、ゲート電極３の上位にはアノード８が設置され、エ
ミッタ４とゲート１との間には電圧Ｖ１の電源が印加さ
れ、エミッタ４と第２のゲート電極２には電圧Ｖ２の電
源が印加され、エミッタ４と第３のゲート電極３には電
圧Ｖ３の電源が印加されている。またアノード８と基板
にはＶａの電圧が印加されている。ゲート電極１に電圧
が印加され、エミッタ先端より放出された電子は第２の
ゲート電極により減速されるが、通過後ゲート電圧３に
より加速される。ここでＶ２はエミッタ先端の電位より
小さい値であり、ゲート電極２に電子がはいることはな
い。図２は本実施例を用いた場合のエミッタより放出さ
れた電子の軌跡および等電位線を示す。ゲート１の孔径
は０．８ミクロン、ゲート２の孔径は１．２ミクロン、
ゲート３の孔径は１．４ミクロンである。絶縁層５、
６、７の膜厚は０．５ミクロンである。エミッタ先端の
電位は０Ｖ，Ｖ１は７０Ｖ、Ｖ２は−１０Ｖ、Ｖ３は１
５０Ｖである。エミッタより放出された電子はゲート２
により中心軸方向に収束され、ゲート３により加速され
アノード方向にエミッションされる。このときゲート２
の電位はエミッタ電位よりも低いためエミッタよりでた
電子は決してゲート２に入ることはない。一方ゲート２
の電位をエミッタ電位よりも大きい場合、エミッタより
でた電子はその放射角が大きい場合ゲートに飛び込む。
図３は図２と同様の素子構造であるが、エミッタ先端の
電位は０Ｖ，Ｖ１は７０Ｖ、Ｖ２は５Ｖ、Ｖ３は７０Ｖ
の場合である。図２ではゲート近傍で曲げられた電子が
この例ではゲートに飛び込んでいる。
【００１４】（第２の実施形態）図６は第２の実施例の
素子近傍の断面図である。基板３９上に先鋭な円錐形の
エミッタ３４と金属膜よりなる第１のゲート電極３１と
ゲート電極上に形成された金属膜によりなる第２のゲー
ト電極３２とその上に複数のエミッタ群を取り囲むよう
に形成された金属膜よりなる第３のゲート電極３３によ
り構成されている。ゲート電極４３の上位にはアノード
３８が設置され、エミッタ３４とゲート３１との間には
電圧Ｖ１の電源が印加され、エミッタ３４と第２のゲー
ト電極４２には電圧Ｖ２の電源が印加され、エミッタ３
４と第３のゲート電極３３には電圧Ｖ３の電源が印加さ
れている。またアノード３８と基板にはＶａの電圧が印
加されている。ゲート電極３１に電圧が印加され、エミ
ッタ先端より放出された電子は第２のゲート電極により
減速されるが、通過後ゲート電圧３３により加速され
る。Ｖ２はエミッタ先端より小さい値であり、ゲート電
極２に電子がはいることはない。
素子近傍の断面図である。基板３９上に先鋭な円錐形の
エミッタ３４と金属膜よりなる第１のゲート電極３１と
ゲート電極上に形成された金属膜によりなる第２のゲー
ト電極３２とその上に複数のエミッタ群を取り囲むよう
に形成された金属膜よりなる第３のゲート電極３３によ
り構成されている。ゲート電極４３の上位にはアノード
３８が設置され、エミッタ３４とゲート３１との間には
電圧Ｖ１の電源が印加され、エミッタ３４と第２のゲー
ト電極４２には電圧Ｖ２の電源が印加され、エミッタ３
４と第３のゲート電極３３には電圧Ｖ３の電源が印加さ
れている。またアノード３８と基板にはＶａの電圧が印
加されている。ゲート電極３１に電圧が印加され、エミ
ッタ先端より放出された電子は第２のゲート電極により
減速されるが、通過後ゲート電圧３３により加速され
る。Ｖ２はエミッタ先端より小さい値であり、ゲート電
極２に電子がはいることはない。
【００１５】（第３の実施形態）図７は本発明の第３の
実施例を説明するための素子近傍の断面図である。基板
４９上に先鋭な円錐形のエミッタ４４と金属膜よりなる
第１のゲート電極４１とゲート電極上に形成された金属
膜によりなる第２のゲート電極４２とそれを取り巻くよ
うに形成された金属膜よりなる第３のゲート電極により
構成されている。ゲート電極４３の上位にはアノードが
設置され、エミッタ４４とゲート４１との間には電圧Ｖ
１の電源が印加され、エミッタ４４と第２のゲート電極
４２には電圧Ｖ２の電源が印加され、エミッタ４４と第
３のゲート電極４３には電圧Ｖ３の電源が印加されてい
る。またアノード４８と基板にはＶａの電圧が印加され
ている。ゲート電極４１に電圧が印加され、エミッタ先
端より放出された電子は第２のゲート電極により減速さ
れるが、通過後ゲート電圧４３により加速される。Ｖ２
はエミッタ先端の電位より小さい値であり、ゲート電極
２に電子がはいることはない。
実施例を説明するための素子近傍の断面図である。基板
４９上に先鋭な円錐形のエミッタ４４と金属膜よりなる
第１のゲート電極４１とゲート電極上に形成された金属
膜によりなる第２のゲート電極４２とそれを取り巻くよ
うに形成された金属膜よりなる第３のゲート電極により
構成されている。ゲート電極４３の上位にはアノードが
設置され、エミッタ４４とゲート４１との間には電圧Ｖ
１の電源が印加され、エミッタ４４と第２のゲート電極
４２には電圧Ｖ２の電源が印加され、エミッタ４４と第
３のゲート電極４３には電圧Ｖ３の電源が印加されてい
る。またアノード４８と基板にはＶａの電圧が印加され
ている。ゲート電極４１に電圧が印加され、エミッタ先
端より放出された電子は第２のゲート電極により減速さ
れるが、通過後ゲート電圧４３により加速される。Ｖ２
はエミッタ先端の電位より小さい値であり、ゲート電極
２に電子がはいることはない。
【００１６】図８は図１とは異なる本発明の駆動回路で
ある。図１のゲート電圧１２の代わりに、抵抗１５を用
いてエミッタ先端の電位をゲート電極２の電位よりも高
く設定している。抵抗は素子外部に位置してもよいし、
素子と一体として形成してもよい。また、導体、半導体
を問わない。
ある。図１のゲート電圧１２の代わりに、抵抗１５を用
いてエミッタ先端の電位をゲート電極２の電位よりも高
く設定している。抵抗は素子外部に位置してもよいし、
素子と一体として形成してもよい。また、導体、半導体
を問わない。
【００１７】以上の実施例はゲートの孔径、ゲート電極
間距離、アノード／ゲート間距離、ゲート電圧等一例に
すぎない。すなわち、ゲートの孔径、ゲート電極間距
離、アノード／ゲート間距離、ゲート電圧等任意に変更
してもよい。特にＶ１とＶ３の電位は等しくてもよい。
間距離、アノード／ゲート間距離、ゲート電圧等一例に
すぎない。すなわち、ゲートの孔径、ゲート電極間距
離、アノード／ゲート間距離、ゲート電圧等任意に変更
してもよい。特にＶ１とＶ３の電位は等しくてもよい。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、エミッシ
ョン源となるエミッタに３段以上あるいは２段のゲート
とその周囲を取り囲むように電極を配置し、電子を減速
するような電圧をエミッタ先端の電位よりも低くするこ
とにより、エミッタから放出された電子の基板に平行方
向の速度を抑える効果とともに、ゲート電極の電界によ
り基板に垂直方向の電子速度の低下を最小限にすること
ができる。従来のような２段構造をもつ構造の場合や多
段ゲート構造で減速電極電圧をエミッタ先端の電位以上
にする場合ではゲート電極に電子が飛び込み、ゲート電
流となったが、本発明により垂直方向の電子速度がそれ
ほど低下せず、エミッタ領域より放出され、ゲートに電
子が飛び込むことがない。またゲート径を大きくした
り、収束電極効果を弱めるような電極電圧の組み合わせ
を選ぶ必要が無く、より収束効果の大きい電界放出型電
子銃が実現する。
ョン源となるエミッタに３段以上あるいは２段のゲート
とその周囲を取り囲むように電極を配置し、電子を減速
するような電圧をエミッタ先端の電位よりも低くするこ
とにより、エミッタから放出された電子の基板に平行方
向の速度を抑える効果とともに、ゲート電極の電界によ
り基板に垂直方向の電子速度の低下を最小限にすること
ができる。従来のような２段構造をもつ構造の場合や多
段ゲート構造で減速電極電圧をエミッタ先端の電位以上
にする場合ではゲート電極に電子が飛び込み、ゲート電
流となったが、本発明により垂直方向の電子速度がそれ
ほど低下せず、エミッタ領域より放出され、ゲートに電
子が飛び込むことがない。またゲート径を大きくした
り、収束電極効果を弱めるような電極電圧の組み合わせ
を選ぶ必要が無く、より収束効果の大きい電界放出型電
子銃が実現する。
【図１】本発明の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるエミッタ近傍
で電子の軌跡を示す図である。
で電子の軌跡を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態におけるアノードを含
む断面図で電子の軌跡を示す図である。
む断面図で電子の軌跡を示す図である。
【図４】第１の従来例を示す断面図である。
【図５】第２の従来例を示す断面図である。
【図６】第２の実施形態における素子近傍を示す断面図
である。
である。
【図７】第３の実施形態における素子近傍を示す断面図
である。
である。
【図８】本発明の駆動回路を示す図である。
【符号の説明】 １〜３ 第１のゲート電極 ４ エミッタ（群） ５〜７ 絶縁膜 ８ アノード電極 ９ 基板 １１ 第１のゲート電極に印加する電源 １２ 第２のゲート電極に印加する電源 １３ 第３のゲート電極に印加する電源 １４ アノード電極に印加する電源 １５ 抵抗体
Claims (6)
- 【請求項１】周囲に複数のゲート電極を備えたエミッタ
を有する電界放出型電子銃において、前記エミッタから
放出された電子の基板に平行な方向の速度をＶｐ、基板
に垂直な方向の速度をＶｈとしたとき、Ｖｐ／Ｖｈの値
が最小限となるような電界を、前記複数のゲート電極に
よって形成する手段を有することを特徴とする電界放出
型電子銃。 - 【請求項２】周囲に複数のゲート電極を備えたエミッタ
を有する電界放出型電子銃において、エミッタに最接し
た第１のゲート電極と、前記第１のゲート電極上に絶縁
体を介して形成された複数個のゲート電極を有し、前記
第１のゲート電極と最上段のゲート電極とに挟まれたゲ
ート電極群のうち少なくとも一つのゲート電極にエミッ
タ先端の電位よりも低い電位を与える手段を有すること
を特徴とする電界放出型電子銃。 - 【請求項３】周囲に複数のゲート電極を備えたエミッタ
を有する電界放出型電子銃において、エミッタに最接し
た第１のゲート電極と、前記第１のゲート電極上に絶縁
体を介して形成されたゲート電極と、前記第１のゲート
電極の周辺に形成された少なくとも一つのゲート電極を
有し、前記第１のゲート電極上に形成されたゲート電極
のうち少なくとも一つのゲート電極にエミッタ先端の電
位よりも低い電位を与える手段を有することを特徴とす
る電界放出型電子銃。 - 【請求項４】周囲に複数のゲート電極を備えたエミッタ
を有する電界放出型電子銃において、前記エミッタから
放出された電子の基板に平行な方向の速度をＶｐ、基板
に垂直な方向の速度をＶｈとしたとき、Ｖｐ／Ｖｈの値
が最小限となるような電界を、前記複数のゲート電極に
電位を供給することによって形成することを特徴とする
電界放出型電子銃の駆動方法。 - 【請求項５】周囲に複数のゲート電極を備えたエミッタ
を有する電界放出型電子銃において、エミッタに最接し
た第１のゲート電極と、前記第１のゲート電極上に絶縁
体を介して形成された複数個のゲート電極を有し、前記
第１のゲート電極と最上段のゲート電極とに挟まれたゲ
ート電極群のうち少なくとも一つのゲート電極の電位を
Ｖ１、エミッタ先端の電位をＶｅ、その他のゲート電極
の電位をＶｇとしたときＶ１＜Ｖｅ＜Ｖｇなる関係を満
たすような電位を供給することを特徴とする電界放出型
電子銃の駆動方法。 - 【請求項６】周囲に複数のゲート電極を備えたエミッタ
を有する電界放出型電子銃において、エミッタに最接し
た第１のゲート電極と、前記第１のゲート電極上に絶縁
体を介して形成されたゲート電極と、前記第１のゲート
電極の周辺に形成された少なくとも一つのゲート電極を
有し、前記第１のゲート電極上に形成されたゲート電極
のうち少なくとも一つのゲート電極の電位をＶ１、エミ
ッタ先端の電位をＶｅ、その他のゲート電極の電位をＶ
ｇとしたときＶ１＜Ｖｅ＜Ｖｇなる関係を満たすような
電位を供給することを特徴とする電界放出型電子銃の駆
動方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31085395A JPH09147736A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 電界放出型電子銃およびその駆動方法 |
| TW085108376A TW413828B (en) | 1995-07-07 | 1996-07-08 | Electron gun provided with a field emission cold cathode and an improved gate structure |
| US08/676,452 US5850120A (en) | 1995-07-07 | 1996-07-08 | Electron gun with a gamma correct field emission cathode |
| KR1019960027441A KR100266517B1 (ko) | 1995-07-07 | 1996-07-08 | 전계 방출 냉 캐소드 및 개선된 게이트 구조를 갖는 전자 총 |
| FR9608485A FR2737041A1 (fr) | 1995-07-07 | 1996-07-08 | Canon a electrons pourvu d'une cathode froide a emission de champ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31085395A JPH09147736A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 電界放出型電子銃およびその駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09147736A true JPH09147736A (ja) | 1997-06-06 |
Family
ID=18010187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31085395A Pending JPH09147736A (ja) | 1995-07-07 | 1995-11-29 | 電界放出型電子銃およびその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09147736A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100522692B1 (ko) * | 2003-07-02 | 2005-10-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전계 방출 소자 및, 그것의 제조 방법 |
-
1995
- 1995-11-29 JP JP31085395A patent/JPH09147736A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100522692B1 (ko) * | 2003-07-02 | 2005-10-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전계 방출 소자 및, 그것의 제조 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000808 |