JPH10255703A - 電子放射陰極 - Google Patents
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- JPH10255703A JPH10255703A JP9055032A JP5503297A JPH10255703A JP H10255703 A JPH10255703 A JP H10255703A JP 9055032 A JP9055032 A JP 9055032A JP 5503297 A JP5503297 A JP 5503297A JP H10255703 A JPH10255703 A JP H10255703A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/06—Sources
- H01J2237/063—Electron sources
- H01J2237/06308—Thermionic sources
- H01J2237/06316—Schottky emission
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】針状電極先端の曲率半径の経時変化を小さく抑
え、一定の動作条件の下で長時間動作することのできる
実用的な電子放射陰極を提供する。 【解決手段】軸方位が＜１００＞方位のタングステンま
たはモリブデンの単結晶からなる針状電極にチタン、ジ
ルコニウム、マグネシウム、アルミニウム、ハフニウム
の一群から選ばれる少なくとも一種の元素と酸素とから
なる被覆層を設けた電子放射陰極において、前記針状電
極の先端円錐部の円錐半角が５゜以下であることを特徴
とする電子放射陰極であり、好ましくは、針状電極の先
端曲率半径が０.６μｍ以下であることを特徴とする前
記電子放射陰極である。
え、一定の動作条件の下で長時間動作することのできる
実用的な電子放射陰極を提供する。 【解決手段】軸方位が＜１００＞方位のタングステンま
たはモリブデンの単結晶からなる針状電極にチタン、ジ
ルコニウム、マグネシウム、アルミニウム、ハフニウム
の一群から選ばれる少なくとも一種の元素と酸素とから
なる被覆層を設けた電子放射陰極において、前記針状電
極の先端円錐部の円錐半角が５゜以下であることを特徴
とする電子放射陰極であり、好ましくは、針状電極の先
端曲率半径が０.６μｍ以下であることを特徴とする前
記電子放射陰極である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子顕微鏡、電子線測長
機、電子線露光機、電子線テスター等に用いられる電子
放射陰極に関する。
機、電子線露光機、電子線テスター等に用いられる電子
放射陰極に関する。
【０００２】電子顕微鏡を初めとする電子線利用機器の
高精度化、高能率化のために、より高輝度の電子線が必
要とされ、熱電界放射陰極或いはショットキー放射陰極
等のいろいろな陰極が検討されている。これらの陰極の
うち、とりわけ軸方位が＜１００＞方位からなるタング
ステン単結晶の針状電極、或いはモリブデン単結晶の針
状電極に、チタン、ジルコニウム、マグネシウム、アル
ミニウム、或いはハフニウムの一群から選ばれた元素と
酸素とからなる被覆層を設けた電子放射陰極（以下表面
被覆型陰極という）が注目されている。
高精度化、高能率化のために、より高輝度の電子線が必
要とされ、熱電界放射陰極或いはショットキー放射陰極
等のいろいろな陰極が検討されている。これらの陰極の
うち、とりわけ軸方位が＜１００＞方位からなるタング
ステン単結晶の針状電極、或いはモリブデン単結晶の針
状電極に、チタン、ジルコニウム、マグネシウム、アル
ミニウム、或いはハフニウムの一群から選ばれた元素と
酸素とからなる被覆層を設けた電子放射陰極（以下表面
被覆型陰極という）が注目されている。
【０００３】前記表面被覆型陰極の中で、タングステン
単結晶の針状電極（以下、Ｗチップという）の表面にジ
ルコニウムと酸素とからなる被覆層（以下、ＺｒＯ層と
いう）を設けたＺｒＯ／Ｗ熱電界放射陰極は、そのＺｒ
Ｏ層によってタングステン単結晶の（１００）面の仕事
関数が被覆層のないときの約４.５ｅＶから約２.８ｅＶ
にまで低下するので、＜１００＞方位のＷチップの先端
部に形成された微小で平坦な単一の（１００）面（以
下、マイクロ・ファセットという）のみを電子放射領域
とすることができ、従来の熱陰極よりも高輝度の電子線
が長寿命で得ることができるという特徴があり、また冷
電界放射陰極よりも低い真空度でも安定して動作し使い
やすいという理由等から、非常に注目を浴びている。
単結晶の針状電極（以下、Ｗチップという）の表面にジ
ルコニウムと酸素とからなる被覆層（以下、ＺｒＯ層と
いう）を設けたＺｒＯ／Ｗ熱電界放射陰極は、そのＺｒ
Ｏ層によってタングステン単結晶の（１００）面の仕事
関数が被覆層のないときの約４.５ｅＶから約２.８ｅＶ
にまで低下するので、＜１００＞方位のＷチップの先端
部に形成された微小で平坦な単一の（１００）面（以
下、マイクロ・ファセットという）のみを電子放射領域
とすることができ、従来の熱陰極よりも高輝度の電子線
が長寿命で得ることができるという特徴があり、また冷
電界放射陰極よりも低い真空度でも安定して動作し使い
やすいという理由等から、非常に注目を浴びている。
【０００４】
【従来の技術】ＺｒＯ／Ｗ熱電界放射陰極の構造は、図
２にその断面図を示すように、先端部から電子ビームを
放射するＷチップ１がタングステンフィラメント３に溶
着固定され、前記タングステンフィラメント３は金属支
柱５を介して絶縁碍子４に固定され、更に不要な電子放
射を抑制するための電界を形成するサプレッサー電極２
を備えたものである。なお、ＺｒＯ／Ｗ熱電界放射陰極
は、タングステンフィラメント３を通電加熱しＷチップ
を約１８００Ｋの温度に高めて用いられる。
２にその断面図を示すように、先端部から電子ビームを
放射するＷチップ１がタングステンフィラメント３に溶
着固定され、前記タングステンフィラメント３は金属支
柱５を介して絶縁碍子４に固定され、更に不要な電子放
射を抑制するための電界を形成するサプレッサー電極２
を備えたものである。なお、ＺｒＯ／Ｗ熱電界放射陰極
は、タングステンフィラメント３を通電加熱しＷチップ
を約１８００Ｋの温度に高めて用いられる。
【０００５】前記ＺｒＯ／Ｗ熱電界放射陰極の構造を詳
細にみると、図３はＷチップ１とタングステンワイヤー
３の部分を拡大したものであるが、Ｗチップ１の一部に
はジルコニウムと酸素との供給源のリザーバー７が設け
られている。図示していないがＷチップの表面はＺｒＯ
層で覆われている。Ｗチップ１の先端は、図４に拡大し
て示した通り円錐半角αを有する円錐部、平行部、曲率
半径がＲである球面部、そしてマイクロ・ファセット部
とから構成されるのが一般的であり、円錐半角α或いは
曲率半径Ｒが小さい場合には前記平行部は内側に湾曲し
た形状を示す場合もある。また、平行部は曲率半径Ｒが
大きくなるに従って、或いは円錐半角αが大きくなるに
従って短くなり、時には平行部が存在しない場合もある
（図５参照）。従来の電子放射陰極においては針状電極
先端の円錐半角は５゜を越える大きさに限られていた。
尚、先端曲率半径が大きくなるに従い前記円錐半角も大
きくなる傾向にある。
細にみると、図３はＷチップ１とタングステンワイヤー
３の部分を拡大したものであるが、Ｗチップ１の一部に
はジルコニウムと酸素との供給源のリザーバー７が設け
られている。図示していないがＷチップの表面はＺｒＯ
層で覆われている。Ｗチップ１の先端は、図４に拡大し
て示した通り円錐半角αを有する円錐部、平行部、曲率
半径がＲである球面部、そしてマイクロ・ファセット部
とから構成されるのが一般的であり、円錐半角α或いは
曲率半径Ｒが小さい場合には前記平行部は内側に湾曲し
た形状を示す場合もある。また、平行部は曲率半径Ｒが
大きくなるに従って、或いは円錐半角αが大きくなるに
従って短くなり、時には平行部が存在しない場合もある
（図５参照）。従来の電子放射陰極においては針状電極
先端の円錐半角は５゜を越える大きさに限られていた。
尚、先端曲率半径が大きくなるに従い前記円錐半角も大
きくなる傾向にある。
【０００６】ＺｒＯ／Ｗ熱電界放射陰極をはじめとする
表面被覆型陰極は１８００Ｋ程度の高温に加熱して動作
させるので、使用条件下では針状電極に作用する表面張
力は大きくなり、該針状電極の先端部から側面部へ向か
って物質移動が起こり、その結果として該針状電極の先
端曲率半径は次第に大きくなることが知られている（Ｐ
ｈｙｓ．Ｒｅｖ．１１７，１４５２（１９６０）、Ｊｏ
ｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，
３１，７９０（１９６０）参照）。従って、表面被覆型
陰極を一定の引き出し電圧の下にて動作させた際には、
先端曲率半径の肥大化によって、針状電極先端に生ずる
電界強度が次第に低下するために、放射電流密度も減少
するという現象を示す。そして、この放射電流密度の減
少、すなわち針状電極の先端曲率半径の増加は先端曲率
半径が小さい時にほど顕著である。
表面被覆型陰極は１８００Ｋ程度の高温に加熱して動作
させるので、使用条件下では針状電極に作用する表面張
力は大きくなり、該針状電極の先端部から側面部へ向か
って物質移動が起こり、その結果として該針状電極の先
端曲率半径は次第に大きくなることが知られている（Ｐ
ｈｙｓ．Ｒｅｖ．１１７，１４５２（１９６０）、Ｊｏ
ｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，
３１，７９０（１９６０）参照）。従って、表面被覆型
陰極を一定の引き出し電圧の下にて動作させた際には、
先端曲率半径の肥大化によって、針状電極先端に生ずる
電界強度が次第に低下するために、放射電流密度も減少
するという現象を示す。そして、この放射電流密度の減
少、すなわち針状電極の先端曲率半径の増加は先端曲率
半径が小さい時にほど顕著である。
【０００７】ＺｒＯ／Ｗ熱電界放射陰極をはじめとする
表面被覆型陰極は、上記した如く高輝度の電子線を長時
間得ることができ、しかもその操作性が容易であるた
め、色々な電子線利用機器で急速に普及している。そし
て、これらのいろいろな電子線利用機器の用途において
は、５０００時間、或いは１００００時間といった長期
に渡り経時変化の少ない安定した電子線が求められてい
るが、この要求が十分に満足されるには到っていないの
が現状である。即ち、使用時間の経過に伴って針状電極
の先端曲率半径は前記メカニズムに従って次第に大きく
なるため、一定の引き出し電圧で動作させた場合には徐
々に角電流密度が減少するので、角電流密度を一定に保
つためには引き出し電圧を徐々に増加させて使用しなけ
ればならず操作上問題であった。特に先端曲率半径が
０．６μｍ以下のもので前記問題が顕著である。
表面被覆型陰極は、上記した如く高輝度の電子線を長時
間得ることができ、しかもその操作性が容易であるた
め、色々な電子線利用機器で急速に普及している。そし
て、これらのいろいろな電子線利用機器の用途において
は、５０００時間、或いは１００００時間といった長期
に渡り経時変化の少ない安定した電子線が求められてい
るが、この要求が十分に満足されるには到っていないの
が現状である。即ち、使用時間の経過に伴って針状電極
の先端曲率半径は前記メカニズムに従って次第に大きく
なるため、一定の引き出し電圧で動作させた場合には徐
々に角電流密度が減少するので、角電流密度を一定に保
つためには引き出し電圧を徐々に増加させて使用しなけ
ればならず操作上問題であった。特に先端曲率半径が
０．６μｍ以下のもので前記問題が顕著である。
【０００８】先端曲率半径の小さなＺｒＯ／Ｗ熱電界放
射陰極に関して特開平６−８４４５１号公報に０．２〜
０．４μｍのものが放射角電流密度が高いが全放射電流
は差程高くない特性を有することが開示されている。し
かし、前記ＺｒＯ／Ｗ熱電界放射陰極においても、先端
半径の変化が著しく、一定の角電流密度を保って動作さ
せるためには頻繁に引き出し電圧を上げていかなければ
ならないという欠点を有している。引き出し電圧を頻繁
に変化させることは電子光学特性に影響を与えるし、ま
た針状電極の先端半径が大きく変化することはソースサ
イズの変化となって光学特性に影響を与え、分解能の低
下につながるので好ましくない。
射陰極に関して特開平６−８４４５１号公報に０．２〜
０．４μｍのものが放射角電流密度が高いが全放射電流
は差程高くない特性を有することが開示されている。し
かし、前記ＺｒＯ／Ｗ熱電界放射陰極においても、先端
半径の変化が著しく、一定の角電流密度を保って動作さ
せるためには頻繁に引き出し電圧を上げていかなければ
ならないという欠点を有している。引き出し電圧を頻繁
に変化させることは電子光学特性に影響を与えるし、ま
た針状電極の先端半径が大きく変化することはソースサ
イズの変化となって光学特性に影響を与え、分解能の低
下につながるので好ましくない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記の
事情に鑑みいろいろ検討した結果、針状電極の先端円錐
部の円錐半角を極度に小さくするときに該針状電極先端
部での物質移動を抑制し、その結果針状電極先端の曲率
半径の経時変化を小さくすることができ、いろいろな電
子線利用機器に適用したときの操作性に優れる電子放射
陰極を提供できるという知見を得て、本発明に至ったも
のである。
事情に鑑みいろいろ検討した結果、針状電極の先端円錐
部の円錐半角を極度に小さくするときに該針状電極先端
部での物質移動を抑制し、その結果針状電極先端の曲率
半径の経時変化を小さくすることができ、いろいろな電
子線利用機器に適用したときの操作性に優れる電子放射
陰極を提供できるという知見を得て、本発明に至ったも
のである。
【００１０】即ち、本発明は、針状電極先端の曲率半径
の経時変化を小さく抑え、一定の動作条件の下で長時間
動作することのできる実用的な電子放射陰極を提供する
ことを目的とする。
の経時変化を小さく抑え、一定の動作条件の下で長時間
動作することのできる実用的な電子放射陰極を提供する
ことを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、軸方位が＜１
００＞方位のタングステンまたはモリブデンの単結晶か
らなる針状電極にチタン、ジルコニウム、マグネシウ
ム、アルミニウム、ハフニウムの一群から選ばれる少な
くとも一種の元素と酸素とからなる被覆層を設けた電子
放射陰極において、前記針状電極の先端円錐部の円錐半
角が５゜以下であることを特徴とする電子放射陰極であ
り、好ましくは、針状電極の先端曲率半径が０.６μｍ
以下であることを特徴とする前記電子放射陰極である。
００＞方位のタングステンまたはモリブデンの単結晶か
らなる針状電極にチタン、ジルコニウム、マグネシウ
ム、アルミニウム、ハフニウムの一群から選ばれる少な
くとも一種の元素と酸素とからなる被覆層を設けた電子
放射陰極において、前記針状電極の先端円錐部の円錐半
角が５゜以下であることを特徴とする電子放射陰極であ
り、好ましくは、針状電極の先端曲率半径が０.６μｍ
以下であることを特徴とする前記電子放射陰極である。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明は針状電極の円錐半角を５
゜以下とすることにより、該針状電極先端での物質移動
による半径変化を小さくすることができ、その結果とし
て放射電流密度の減少を実用上問題ない程度までに小さ
く抑える効果があるもので、特に従来では特性変化の著
しかった０.６μｍ以下の領域においてその効果が顕著
である。
゜以下とすることにより、該針状電極先端での物質移動
による半径変化を小さくすることができ、その結果とし
て放射電流密度の減少を実用上問題ない程度までに小さ
く抑える効果があるもので、特に従来では特性変化の著
しかった０.６μｍ以下の領域においてその効果が顕著
である。
【００１３】即ち、図１は、初期角電流密度を概ね１２
０μＡ／ｓｒとした時の本発明に係る電子放射陰極の針
状電極先端の曲率半径変化を、従来公知の電子放射陰極
のそれと対比して示した説明図である。横軸は使用直前
における針状電極先端の曲率半径（Ｒ0）を、縦軸は針
状電極先端の曲率半径の変化率（Ｒ5000／Ｒ0）を表し
ている。ここで、Ｒ5000は５０００時間使用後の針状電
極先端の曲率半径を表す。本発明に係る電子放射陰極
は、従来公知の電子放射陰極に比べて、Ｒ0の全ての領
域でＲ5000／Ｒ0が小さく、特にＲ0が０．６μｍ以下の
領域ではその差異が著しい。
０μＡ／ｓｒとした時の本発明に係る電子放射陰極の針
状電極先端の曲率半径変化を、従来公知の電子放射陰極
のそれと対比して示した説明図である。横軸は使用直前
における針状電極先端の曲率半径（Ｒ0）を、縦軸は針
状電極先端の曲率半径の変化率（Ｒ5000／Ｒ0）を表し
ている。ここで、Ｒ5000は５０００時間使用後の針状電
極先端の曲率半径を表す。本発明に係る電子放射陰極
は、従来公知の電子放射陰極に比べて、Ｒ0の全ての領
域でＲ5000／Ｒ0が小さく、特にＲ0が０．６μｍ以下の
領域ではその差異が著しい。
【００１４】以下、実施例、比較例に基づいて、本発明
を更に詳細に説明する。
を更に詳細に説明する。
〔実施例１〜５、比較例１〜２〕碍子にロウ付けされた
２本の金属支柱の先端に、Ｖ字型のタングステンフィラ
メントをスポット溶接により取り付けた。更にＶ字型タ
ングステンフィラメントの頂点部に長さ３.０ｍｍ、直
径約０.１３ｍｍの＜１００＞方位のタングステン単結
晶細線をスポット溶接により取り付けた。
２本の金属支柱の先端に、Ｖ字型のタングステンフィラ
メントをスポット溶接により取り付けた。更にＶ字型タ
ングステンフィラメントの頂点部に長さ３.０ｍｍ、直
径約０.１３ｍｍの＜１００＞方位のタングステン単結
晶細線をスポット溶接により取り付けた。
【００１５】実施例１〜４については、リング状電極に
従来よりも低濃度である０．５規定のＮａＯＨ水溶液を
張り、前記タングステン単結晶細線の先端部を浸漬し、
更に該ＮａＯＨ水溶液の液面に対してタングステン単結
晶細線を約１５０μｍのストロークで上下に往復運動さ
せながら電解研磨を行い、細線の一部を切り離して円錐
半角が５゜以下の針状電極を得た。上記操作において、
比較例１及び比較例２については、ＮａＯＨ水溶液の濃
度を従来公知の１規定とした。
従来よりも低濃度である０．５規定のＮａＯＨ水溶液を
張り、前記タングステン単結晶細線の先端部を浸漬し、
更に該ＮａＯＨ水溶液の液面に対してタングステン単結
晶細線を約１５０μｍのストロークで上下に往復運動さ
せながら電解研磨を行い、細線の一部を切り離して円錐
半角が５゜以下の針状電極を得た。上記操作において、
比較例１及び比較例２については、ＮａＯＨ水溶液の濃
度を従来公知の１規定とした。
【００１６】また、実施例５については電解研磨によっ
てタングステン単結晶細線の一部に直径３.６μｍ程度
のくびれ部を形成し、次にくびれ部を含む該タングステ
ン単結晶細線に通電して該くびれ部を局所的に発熱させ
て、溶断によって先端曲率半径１.８μｍ、円錐半角４
゜の針状電極を作製した。
てタングステン単結晶細線の一部に直径３.６μｍ程度
のくびれ部を形成し、次にくびれ部を含む該タングステ
ン単結晶細線に通電して該くびれ部を局所的に発熱させ
て、溶断によって先端曲率半径１.８μｍ、円錐半角４
゜の針状電極を作製した。
【００１７】次に、前記タングステン単結晶細線のタン
グステンフィラメントの頂点部から約０.２ｍｍの位置
に水素化ジルコニウムを有機溶剤中で粉砕しスラリー状
にしたものを塗布し、更に超高真空装置中で３×１０-9
Ｔｏｒｒまで真空引きした後、金属支柱を介しタングス
テンフィラメントに通電してタングステン単結晶細線を
約１８００Ｋまで加熱し、その後酸素を３×１０-6Ｔｏ
ｒｒまで導入して４８時間維持した。この操作により水
素化ジルコニウムを熱分解、酸化して、酸化ジルコニウ
ムからなるリザーバーを形成した。
グステンフィラメントの頂点部から約０.２ｍｍの位置
に水素化ジルコニウムを有機溶剤中で粉砕しスラリー状
にしたものを塗布し、更に超高真空装置中で３×１０-9
Ｔｏｒｒまで真空引きした後、金属支柱を介しタングス
テンフィラメントに通電してタングステン単結晶細線を
約１８００Ｋまで加熱し、その後酸素を３×１０-6Ｔｏ
ｒｒまで導入して４８時間維持した。この操作により水
素化ジルコニウムを熱分解、酸化して、酸化ジルコニウ
ムからなるリザーバーを形成した。
【００１８】碍子にサプレッサー電極を被せ、サプレッ
サーの孔から針状電極を突き出し、引き出し電極が対に
なっている電子銃に搭載し、超高真空装置に配設して５
×１０-10Ｔｏｒｒまで真空引きした。タングステンフ
ィラメントに通電して針状電極を１８００Ｋに加熱し、
続いて針状電極に、引き出し電極に対して負の高圧電位
（引き出し電圧）を印加して、電子放射を開始した。な
お、高圧印加、計測系については図６に示した通りであ
り、引き出し電極を通過した軸上電流Ｉｐと立体角ωか
ら角電流密度Ｉｐ'＝Ｉｐ／ωを算出した。実施例１〜
実施例５、比較例１及び比較例２の結果を表１に示し
た。
サーの孔から針状電極を突き出し、引き出し電極が対に
なっている電子銃に搭載し、超高真空装置に配設して５
×１０-10Ｔｏｒｒまで真空引きした。タングステンフ
ィラメントに通電して針状電極を１８００Ｋに加熱し、
続いて針状電極に、引き出し電極に対して負の高圧電位
（引き出し電圧）を印加して、電子放射を開始した。な
お、高圧印加、計測系については図６に示した通りであ
り、引き出し電極を通過した軸上電流Ｉｐと立体角ωか
ら角電流密度Ｉｐ'＝Ｉｐ／ωを算出した。実施例１〜
実施例５、比較例１及び比較例２の結果を表１に示し
た。
【００１９】
【表１】
【００２０】又、１０００時間までの動作時の電子放射
特性について、実施例１と比較例１を図７に、実施例
３、実施例４、及び比較例２を図８に示した。本発明に
係る電子放射陰極が、従来公知の電子放射陰極に比べ、
電子放射特性が格段に安定していることが明かである。
特性について、実施例１と比較例１を図７に、実施例
３、実施例４、及び比較例２を図８に示した。本発明に
係る電子放射陰極が、従来公知の電子放射陰極に比べ、
電子放射特性が格段に安定していることが明かである。
【００２１】
【発明の効果】本発明の電子放射陰極は、針状電極先端
の曲率半径の経時変化を小さく抑え、一定の動作条件下
で長時間動作するという特徴を有するので、電子顕微鏡
を初めとする多くの電子線利用機器に用いるときに、頻
繁に電圧調整する必要がなく、操作性に優れるという効
果を有し、産業上有用である。
の曲率半径の経時変化を小さく抑え、一定の動作条件下
で長時間動作するという特徴を有するので、電子顕微鏡
を初めとする多くの電子線利用機器に用いるときに、頻
繁に電圧調整する必要がなく、操作性に優れるという効
果を有し、産業上有用である。
【図１】本発明に係る電子放射陰極の針状電極先端の曲
率半径変化を示す説明図。
率半径変化を示す説明図。
【図２】電子放射陰極の断面図。
【図３】電子放射陰極の針状電極部拡大図。
【図４】電子放射陰極の針状電極先端の形状図。
【図５】電子放射陰極の針状電極先端の他の形状図。
【図６】電子放射陰極への高圧印加、電子線計測の模式
図。
図。
【図７】実施例１に係る電子放射陰の角電流密度の経時
変化を示す図。
変化を示す図。
【図８】実施例３及び実施例４に係る電子放射陰極の角
電流密度の経時変化を示す図。
電流密度の経時変化を示す図。
１ Ｗチップ ２ サプレッサー電極 ３ タングステンフィラメント ４ 絶縁碍子 ５ 金属支柱 ６ ネジ ７ リザーバー α 円錐半角 Ｒ 曲率半径
Claims (2)
- 【請求項１】軸方位が＜１００＞方位のタングステンま
たはモリブデンの単結晶からなる針状電極にチタン、ジ
ルコニウム、マグネシウム、アルミニウム、ハフニウム
の一群から選ばれる少なくとも一種の元素と酸素とから
なる被覆層を設けた電子放射陰極において、前記針状電
極の先端円錐部の円錐半角が５゜以下であることを特徴
とする電子放射陰極。 - 【請求項２】針状電極の先端曲率半径が０.６μｍ以下
であることを特徴とする請求項１記載の電子放射陰極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9055032A JPH10255703A (ja) | 1997-03-10 | 1997-03-10 | 電子放射陰極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9055032A JPH10255703A (ja) | 1997-03-10 | 1997-03-10 | 電子放射陰極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10255703A true JPH10255703A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=12987327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9055032A Pending JPH10255703A (ja) | 1997-03-10 | 1997-03-10 | 電子放射陰極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10255703A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002301573A (ja) * | 2001-04-02 | 2002-10-15 | Rigaku Corp | タングステン部材同士の接続方法及び試料高温装置 |
| JP2002538596A (ja) * | 1999-03-05 | 2002-11-12 | エテック システムズ インコーポレイテッド | 強化された角強度を有するショットキーおよびフィールド・エミッション電子銃 |
| WO2014057570A1 (ja) * | 2012-10-12 | 2014-04-17 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | 電子源の製造方法 |
| CN115172124A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-10-11 | 中国科学技术大学 | 一种肖特基电子源结构以及制备方法 |
| CN115668429A (zh) * | 2020-06-29 | 2023-01-31 | 株式会社日立高新技术 | 电子源、电子枪以及带电粒子束装置 |
-
1997
- 1997-03-10 JP JP9055032A patent/JPH10255703A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002538596A (ja) * | 1999-03-05 | 2002-11-12 | エテック システムズ インコーポレイテッド | 強化された角強度を有するショットキーおよびフィールド・エミッション電子銃 |
| JP2002301573A (ja) * | 2001-04-02 | 2002-10-15 | Rigaku Corp | タングステン部材同士の接続方法及び試料高温装置 |
| WO2014057570A1 (ja) * | 2012-10-12 | 2014-04-17 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | 電子源の製造方法 |
| CN104704601A (zh) * | 2012-10-12 | 2015-06-10 | 株式会社日立高新技术 | 电子源的制造方法 |
| JPWO2014057570A1 (ja) * | 2012-10-12 | 2016-08-25 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 電子源の製造方法 |
| US10074506B2 (en) | 2012-10-12 | 2018-09-11 | Hitachi High-Technologies Corporation | Method for manufacturing electron source |
| DE112012006916B4 (de) * | 2012-10-12 | 2024-07-04 | Hitachi High-Tech Corporation | Verfahren zur Herstellung einer Elektronenquelle |
| CN115668429A (zh) * | 2020-06-29 | 2023-01-31 | 株式会社日立高新技术 | 电子源、电子枪以及带电粒子束装置 |
| CN115172124A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-10-11 | 中国科学技术大学 | 一种肖特基电子源结构以及制备方法 |
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