JPH10283959A - 電界放射型電子銃 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は電界放射型電子銃に関し、エミッシ
ョン電流を安定化し、サーマルエミッター使用ＦＥＧの
品質を向上させることができる電界放射型電子銃を提供
することを目的としている。 【解決手段】 電界放射型電子銃において、該電界放射
型電子銃のエミッタに流れるエミッション電流を検出す
るエミッション電流検出手段と、該エミッション電流検
出手段の出力を、予め設定されたエミッション電流設定
値と比較して、その差分を求め、該誤差分をエミッター
加熱電流値に換算する誤差分換算用演算手段と、このエ
ミッター加熱電流換算値をエミッター加熱用定電流回路
の基準値に重畳する重畳手段とを具備して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電界放射型電子銃に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は電界放射型電子銃（ＦＥＧ）の従
来の構成例を示す図である。図に示すように、一般に電
界放射型電子銃は、エミッターと呼ばれる電子源３と、
電子を電界放射させるための引き出し電極４と、引き出
された電子を加速する加速電極５から構成されている。
エミッター３には、フィラメント加熱用電流源１から加
熱電流が与えられると共に、加速電圧が印加される。

【０００３】エミッター３には、加熱タイプ（サーマル
エミッター）と、非加熱タイプ（コールドエミッター）
とがある。図では、加熱タイプのエミッターを示してい
る。サーマルエミッター使用ＦＥＧのエミッションの安
定性を高める因子は、引き出し電圧とエミッター加熱温
度である。

【０００４】引き出し電圧は、負荷が電極のため、引き
出し電圧電源の安定度を向上させることは比較的容易で
ある。これに対して、エミッター加熱用温度は、フィラ
メント加熱用定電流源１の出力電流安定性と加熱時のエ
ミッター３のインピーダンス変動に依存する。

【０００５】一般に、定電流回路は負荷変動を抑制でき
るが、負荷（ここではフィラメント）の温度コントロー
ルは制御不可能である。また、エミッター３の負荷変動
は、長時間のうねりとなるので、実際のエミッション電
流は、これに伴い、長時間のうねりの変動となる。そし
て、このエミッション電流の変動は、装置の分析能力を
低下させてしまう。

【０００６】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであって、エミッション電流を安定化し、サーマル
エミッター使用ＦＥＧの品質を向上させることができる
電界放射型電子銃を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
本発明は、電界放射型電子銃において、該電界放射型電
子銃のエミッタに流れるエミッション電流を検出するエ
ミッション電流検出手段と、該エミッション電流検出手
段の出力を、予め設定されたエミッション電流設定値と
比較して、その差分を求め、該差分をエミッター加熱電
流値に換算する誤差分換算用演算手段と、このエミッタ
ー加熱電流換算値をエミッター加熱用定電流回路の基準
値に重畳する重畳手段とを具備することを特徴としてい
る。

【０００８】この発明の構成によれば、前記誤差分換算
用演算手段がエミッション電流設定値とエミッション電
流実測値との差分を求めてこの差分に応じたエミッター
加熱電流値を求めてエミッター加熱用定電流回路の基準
値に重畳することにより、うねりを伴うエミッション電
流を安定化し、サーマルエミッション使用のＦＥＧの品
質を向上させることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態例を詳細に説明する。図１は本発明の一実施の
形態例を示す回路図である。図２と同一のものは、同一
の符号を付して示す。図において、１０は電界放射型電
子銃（ＦＥ−ＧＵＮ：略してＦＥＧ）である。ＦＥＧ１
０において、３はエミッター、４は引出し電極、５は加
速電極である。

【００１０】Ｑ１はエミッター加熱用電圧が印加される
トランジスタ、Ｑ２はトランジスタＱ１を介して印加さ
れるエミッター加熱用電圧をスイッチングするトランジ
スタである。該スイッチングトランジスタＱ２には負荷
として高周波トランスの１次巻線が接続されており、エ
ミッター加熱用電圧のパワーは該高周波トランスを伝送
手段として後段の回路に伝送される。

【００１１】Ｑ３は加速電圧用電圧が印加されるトラン
ジスタ、Ｑ４はトランジスタＱ３を介して印加される加
速電圧用電圧をスイッチングするトランジスタである。
該スイッチングトランジスタＱ４には負荷として高周波
トランスの１次巻線が接続されており、加速電圧用電圧
のパワーは該高周波トランスを伝送手段として後段の回
路に伝送される。

【００１２】Ｑ５は引出し電圧用電圧が印加されるトラ
ンジスタ、Ｑ６はトランジスタＱ５を介して印加される
引き出し電圧用電圧をスイッチングするトランジスタで
ある。該スイッチングトランジスタＱ６には負荷として
高周波トランスの１次巻線が接続されており、引き出し
電圧用電圧のパワーは該高周波トランスを伝送手段とし
て後段の回路に伝送される。

【００１３】１１はパワー伝送系の高周波トランスの２
次巻線に接続され、高周波トランスの２次巻線に発生し
た高周波交流を整流する整流器、１２は該整流器１１の
出力を受けて安定な直流電圧を得る安定化電源である。

【００１４】１３はパワー伝送系の高周波トランスの２
次巻線に接続され、加速電圧を発生する加速電圧発生電
源である。１４は同じくパワー伝送系の高周波トランス
の２次巻線に接続され、引き出し電圧を発生する引き出
し電圧用電源である。

【００１５】１５はエミッション電流の設定データを受
けて電気信号を光信号に変換する電気信号／光変換回
路、１６は光ファイバを介して送られてくるエミッショ
ン設定データ信号を電気信号に変換する光／電気信号変
換回路である。

【００１６】１８はエミッター加熱用設定データを受け
て電気信号を光信号に変換する電気信号／光変換回路、
１９は光ファイバを介して送られてくるエミッター加熱
電流設定データ信号を電気信号に変換する光／電気信号
変換回路である。

【００１７】２２はエミッター３に流れるエミッション
電流を検出するエミッション電流検出回路であり、該エ
ミッション電流検出回路２２は加速電圧発生電源１３と
接続されている。つまり、加速電圧発生電源１３からエ
ミッター３に印加される加速電圧供給線に直列に接続さ
れ、エミッション電流を検出するものである。

【００１８】１７は光／電気信号変換回路１６から与え
られるエミッション電流基準信号（リファレンス信号）
と、前記エミッション電流検出回路２２で検出される実
際のエミッション電流との差分を演算し、誤差分に対応
するエミッター加熱電流に換算する誤差分換算用演算回
路である。

【００１９】２０は光／電気信号変換回路１９の出力で
あるエミッター加熱電流基準値と、前記誤差分換算用演
算回路１７の出力を受けて、エミッター加熱電流基準値
に誤差分エミッター加熱電流値を重畳する重畳回路、２
１は該重畳回路２０の出力を受けて、エミッター３に加
熱用電流を流すエミッター加熱用定電流回路である。該
定電流回路２１は、前記安定化電源１２の出力を受け
て、エミッター加熱用の定電流用パワーを供給し、その
定電流値は重畳回路２０から与えられる。このように構
成された回路の動作を説明すれば、以下の通りである。

【００２０】エミッター加熱用電圧がトランジスタＱ１
のコレクタに印加されると、該トランジスタＱ１のエミ
ッタから高周波トランスの１次巻線に直流電圧が印加さ
れる。トランジスタＱ２はこの直流電圧をオン／オフす
る。トランジスタＱ２が高周波トランス１次側をオン／
オフすることにより発生する高周波交流は、パワー伝送
系を介して伝送される。

【００２１】整流器１１は、この高周波交流を受けて直
流電圧に変換する。続く安定化電源１２は、整流器１１
の出力を受けて、安定な直流電圧を発生する。この直流
電圧は、エミッター加熱用定電流回路２１にパワー源と
して与えられる。

【００２２】一方、加速電圧用電圧がトランジスタＱ３
のコレクタに印加されると、該トランジスタＱ３のエミ
ッタから高周波トランスの１次巻線に直流電圧が印加さ
れる。トランジスタＱ４はこの直流電圧をオン／オフす
る。トランジスタＱ４が高周波トランス１次側をオン／
オフすることにより発生する高周波交流は、パワー伝送
系を介して伝送される。

【００２３】加速電圧発生電源１３は、この高周波交流
を受けて、加速電圧を発生する。この加速電圧発生電源
１３の出力（ＨＴ）は、エミッター３に印加される。ま
た、引き出し電圧用電圧が、トランジスタＱ５のコレク
タに印加されると、該トランジスタＱ５のエミッタから
高周波トランスの１次巻線に直流電圧が印加される。ト
ランジスタＱ６はこの直流電圧をオン／オフする。トラ
ンジスタＱ６が高周波トランス１次側をオン／オフする
ことにより発生する高周波交流は、パワー伝送系を介し
て伝送される。

【００２４】引き出し電圧用電源１４は、パワー伝送系
を伝送されてくる高周波交流を受けて、引き出し電圧を
発生し、引き出し電極４に与える。また、エミッション
設定データは、電気信号／光変換回路１５→光／電気信
号変換回路１６を経て誤差分換算用演算回路１７に入力
される。該誤差分換算用演算回路１７には、前記加速電
圧発生電源１３とエミッター３間に接続されたエミッシ
ョン電流検出回路２２からの検出出力も入力されてい
る。

【００２５】そして、該誤差分換算用演算回路１７は、
エミッション電流基準値とエミッション電流検出回路２
２の出力であるエミッション電流実測値とを比較し、差
分を求め、この差分をエミッター加熱電流に換算する演
算を行なう。この誤差分換算用演算回路１７の出力は、
重畳回路２０に与えられる。

【００２６】該重畳回路２０は、光／電気信号変換回路
１９から与えられエミッター加熱電流基準値と、誤差分
換算用演算回路１７の出力を受けてエミッター加熱用電
流基準値に誤差分のエミッター加熱電流値を重畳させ
る。そして、エミッター加熱用電流基準値に誤差分が重
畳されたエミッター加熱用信号は、エミッター加熱用定
電流回路２１に与えられる。

【００２７】該エミッター加熱用定電流回路２１は、エ
ミッター３に所定の値（基準値に誤差分を重畳した値）
の定電流を供給し、エミッター３は加熱される。エミッ
ター３が加熱されると、エミッター３に熱電子放射効果
により、加速電極５からエミッター３に向かってエミッ
ション電流が流れる。このエミッション電流は、エミッ
ション電流検出回路２２を経て加速電圧発生電源１３に
流れる。

【００２８】この時、エミッション電流検出回路２２
は、流れるエミッション電流を検出して誤差分換算用演
算回路１７に与えられる。誤差分換算用演算回路１７
は、エミッション電流基準値とこのエミッション電流実
測値との差分に応じたエミッター加熱用電流補正値を演
算によって求め、重畳回路２０に送る。該重畳回路２０
は、エミッター加熱電流基準値にこの補正値を重畳し
て、エミッター加熱用定電流回路２１に送る。

【００２９】以上のような負帰還制御を行なうことによ
り、エミッター加熱温度のうねり分は、エミッション変
動なので、この分のエミッター加熱電流へのフィードバ
ックにより、うねりを抑制することができる。なお、通
常、エミッション電流の設定は、エミッター加熱電流の
設定の設定の後に行なうので、エミッター加熱電流が過
大電流となることはない。

【００３０】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、電界放射型電子銃において、該電界放射型電子
銃のエミッタに流れるエミッション電流を検出するエミ
ッション電流検出手段と、該エミッション電流検出手段
の出力を、予め設定されたエミッション電流設定値と比
較して、その差分を求め、該誤差分をエミッター加熱電
流値に換算する誤差分換算用演算手段と、このエミッタ
ー加熱電流換算値をエミッター加熱用定電流回路の基準
値に重畳する重畳手段とを具備することにより、うねり
を伴うエミッション電流を安定化し、サーマルエミッタ
ー使用ＦＥＧの品質を向上させることができる電界放射
型電子銃を提供することができ、実用上の効果が大き
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態例を示す回路図である。

【図２】電子銃の従来の構成例を示す図である。

【符号の説明】

３ エミッター ４ 引き出し電極 ５ 加速電極 １０ 電界放射型電子銃（ＦＥＧ） １１ 整流器 １２ 安定化電源 １３ 加速電圧発生電源 １４ 引き出し電圧用電源 １５ 電気信号／光変換回路 １６ 光／電気信号変換回路 １７ 誤差分換算用演算回路 １８ 電気信号／光変換回路 １９ 光／電気信号変換回路 ２０ 重畳回路 ２１ エミッター加熱用定電流回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電界放射型電子銃において、該電界放射
   型電子銃のエミッターに流れるエミッション電流を検出
   するエミッション電流検出手段と、 該エミッション電流検出手段の出力を、予め設定された
   エミッション電流設定値と比較して、その差分を求め、
   該差分をエミッター加熱電流値に換算する誤差分換算用
   演算手段と、 このエミッター加熱電流換算値をエミッター加熱用定電
   流回路の基準値に重畳する重畳手段とを具備することを
   特徴とする電界放射型電子銃。