JPS6211451B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6211451B2 JPS6211451B2 JP55153622A JP15362280A JPS6211451B2 JP S6211451 B2 JPS6211451 B2 JP S6211451B2 JP 55153622 A JP55153622 A JP 55153622A JP 15362280 A JP15362280 A JP 15362280A JP S6211451 B2 JPS6211451 B2 JP S6211451B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- emitter
- control electrode
- coincidence
- potential
- accelerating voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/24—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the tube and not otherwise provided for
- H01J37/241—High voltage power supply or regulation circuits
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は制御電極を備えるタイプの電界放出型
電子銃に関する。
電子銃に関する。
高輝度の電子線源として注目を浴びている電界
放出型電子銃は、反面でエミツシヨン電流の変動
が大きいという欠点を持つ。そのためエミツタを
囲むような制御電極を備えた電界放出型電子銃で
は、加速電源に直列接続した検出抵抗によりエミ
ツシヨン電流を検出し、得られた検出信号に基づ
いて制御電極電位を制御することによりエミツシ
ヨン電流を安定化する機構を付属させている。
放出型電子銃は、反面でエミツシヨン電流の変動
が大きいという欠点を持つ。そのためエミツタを
囲むような制御電極を備えた電界放出型電子銃で
は、加速電源に直列接続した検出抵抗によりエミ
ツシヨン電流を検出し、得られた検出信号に基づ
いて制御電極電位を制御することによりエミツシ
ヨン電流を安定化する機構を付属させている。
この時エミツタ表面は使用時間に応じて残留ガ
ス成分等が付着して汚染され、それにより仕事関
数が増大しエミツシヨン電流が減少する傾向にあ
るため、その傾向を打消すように制御電極電位は
時間の経過と共にアノード電位に近づいてゆく。
一方、制御電極電位がアノード電位に近づくと電
子銃内に形成されるレンズ電界が変化し、エミツ
タから放射される全電子のうちアノードを通過し
て電子ビームとして取出される電子の割合一換言
すれば電流効率一が低下してしまい、エミツシヨ
ン電流は一定に保たれたとしてもアノードを介し
て取出されるビーム電流は減少してしまう。
ス成分等が付着して汚染され、それにより仕事関
数が増大しエミツシヨン電流が減少する傾向にあ
るため、その傾向を打消すように制御電極電位は
時間の経過と共にアノード電位に近づいてゆく。
一方、制御電極電位がアノード電位に近づくと電
子銃内に形成されるレンズ電界が変化し、エミツ
タから放射される全電子のうちアノードを通過し
て電子ビームとして取出される電子の割合一換言
すれば電流効率一が低下してしまい、エミツシヨ
ン電流は一定に保たれたとしてもアノードを介し
て取出されるビーム電流は減少してしまう。
そのため適宜な頻度でフラツシング処理を行い
エミツタ表面を清浄化することが必要となるが、
フラツシング後に最初に使用する際の電子銃内真
空度及び真空の質が良好でないとエミツタ表面は
すぐに汚染され、せつかくフラツシングを行つて
も制御電極電位をエミツタ電位に近づけることが
できず、電流効率の悪い状態からスタートする結
果となつている。これは次のフラツシングまでの
使用時間が短くなることに結びつき、フラツシン
グを頻繁に行わねばならない。
エミツタ表面を清浄化することが必要となるが、
フラツシング後に最初に使用する際の電子銃内真
空度及び真空の質が良好でないとエミツタ表面は
すぐに汚染され、せつかくフラツシングを行つて
も制御電極電位をエミツタ電位に近づけることが
できず、電流効率の悪い状態からスタートする結
果となつている。これは次のフラツシングまでの
使用時間が短くなることに結びつき、フラツシン
グを頻繁に行わねばならない。
これを防ぐために従来は電子銃室内を常に高真
空に保つべく努力しているが、試料交換等により
真空度がかなり大巾に悪化することは避けられ
ず、結局上述の如き問題点を有効に除くことがで
きなかつた。
空に保つべく努力しているが、試料交換等により
真空度がかなり大巾に悪化することは避けられ
ず、結局上述の如き問題点を有効に除くことがで
きなかつた。
ところでその様な従来の問題点は加速電圧を可
変することにより解決することがでできる。即ち
従来はエミツタ表面の汚染に伴なうエミツシヨン
量の低下を制御電極電位をアノード電位に近づけ
ることで補つていたが、エミツシヨン量は加速電
圧を高めることによつても増大させることができ
る。従つて加速電圧の制御を併用すれば、制御電
極電位の可変のみによる制御範囲を更に広げるこ
とができる。
変することにより解決することがでできる。即ち
従来はエミツタ表面の汚染に伴なうエミツシヨン
量の低下を制御電極電位をアノード電位に近づけ
ることで補つていたが、エミツシヨン量は加速電
圧を高めることによつても増大させることができ
る。従つて加速電圧の制御を併用すれば、制御電
極電位の可変のみによる制御範囲を更に広げるこ
とができる。
例えばエミツタの汚染が進み、従来のエミツシ
ヨン電流安定化機構では制御電極電位がアノード
電位に近づいて電流効率が悪化して限界に達した
と判断された場合について考える。この状態で安
定化機構の働きを止め、制御電極電位をエミツタ
電位に近づけ等しくしたとすれば当然エミツシヨ
ン量は低下する。しかしながら、この時併せて加
速電圧をわずかに高めて再設定したとすると、加
速電圧が上昇したことによりエミツシヨン量は増
加し、制御電極電位をエミツタ電位に近づけたこ
とによるエミツシヨン量の低下をキヤンセルする
ことができる。従つてこの加速電圧を高めた状態
では制御電極電位はエミツタ電位に近づいた、換
言すれば電流効率が改善されたことになる。
ヨン電流安定化機構では制御電極電位がアノード
電位に近づいて電流効率が悪化して限界に達した
と判断された場合について考える。この状態で安
定化機構の働きを止め、制御電極電位をエミツタ
電位に近づけ等しくしたとすれば当然エミツシヨ
ン量は低下する。しかしながら、この時併せて加
速電圧をわずかに高めて再設定したとすると、加
速電圧が上昇したことによりエミツシヨン量は増
加し、制御電極電位をエミツタ電位に近づけたこ
とによるエミツシヨン量の低下をキヤンセルする
ことができる。従つてこの加速電圧を高めた状態
では制御電極電位はエミツタ電位に近づいた、換
言すれば電流効率が改善されたことになる。
さて、上記の加速電圧の再設定を行なう場合、
加速電圧を過度に高くすると、エミツシヨン電子
が過大になるためガスが大量にイオン化され、こ
の際生じたイオンによりエミツタがボンバードさ
れて破損する。又、観察試料には、試料に応じた
適切な加速電圧があるため、必要以上に加速電圧
を高めることは好ましくない。更に又、加速電圧
を過度に変更すると、制御電極を用いた制御系の
制御領域外となり、ビーム電流を一定にするため
の制御を有効に行なうことはできなくなる。
加速電圧を過度に高くすると、エミツシヨン電子
が過大になるためガスが大量にイオン化され、こ
の際生じたイオンによりエミツタがボンバードさ
れて破損する。又、観察試料には、試料に応じた
適切な加速電圧があるため、必要以上に加速電圧
を高めることは好ましくない。更に又、加速電圧
を過度に変更すると、制御電極を用いた制御系の
制御領域外となり、ビーム電流を一定にするため
の制御を有効に行なうことはできなくなる。
本発明は、このような点に鑑みなされたもので
あり、エミツタと、該エミツタと対向配置された
アノードと、上記エミツタを囲むように配置され
た制御電極と、上記エミツタとアノードとの間に
加速電圧を印加するための加速電源と、上記エミ
ツタから放射されるエミツシヨン電流を検出する
手段と、該検出手段から得られる検出信号に基づ
いてエミツシヨン電流が所望の一定値になるよう
に制御電極電位を制御する手段とを備えた電界放
出型電子銃において、制御電極電位をエミツタ電
位に略等しくした状態で加速電圧を掃引する手段
と、該掃引手段による加速電圧掃引時に前記エミ
ツシヨン電流が前記電位の非制御時におけるエミ
ツシヨン電流の短期的な変動幅程度前記一定値よ
り小さい所定値に一致したことを前記検出信号に
基づいて検出する一致検出手段と、該手段から得
られる一致信号に基づいて前記掃引を停止させこ
の一致の際の加速電圧値を前記加速電源の出力値
として自動的に再設定する手段を備えることを特
徴としている。
あり、エミツタと、該エミツタと対向配置された
アノードと、上記エミツタを囲むように配置され
た制御電極と、上記エミツタとアノードとの間に
加速電圧を印加するための加速電源と、上記エミ
ツタから放射されるエミツシヨン電流を検出する
手段と、該検出手段から得られる検出信号に基づ
いてエミツシヨン電流が所望の一定値になるよう
に制御電極電位を制御する手段とを備えた電界放
出型電子銃において、制御電極電位をエミツタ電
位に略等しくした状態で加速電圧を掃引する手段
と、該掃引手段による加速電圧掃引時に前記エミ
ツシヨン電流が前記電位の非制御時におけるエミ
ツシヨン電流の短期的な変動幅程度前記一定値よ
り小さい所定値に一致したことを前記検出信号に
基づいて検出する一致検出手段と、該手段から得
られる一致信号に基づいて前記掃引を停止させこ
の一致の際の加速電圧値を前記加速電源の出力値
として自動的に再設定する手段を備えることを特
徴としている。
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳述す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例の構成を示し、図中
１はエミツタ、２は該エミツタを囲むように配置
された制御電極、３は接地電位にあるアノードで
ある。該アノード３とエミツタ１との間には可変
加速電源４が、又エミツタ１と制御電極２との間
には可変バイアス電源５が夫々接続されている。
１はエミツタ、２は該エミツタを囲むように配置
された制御電極、３は接地電位にあるアノードで
ある。該アノード３とエミツタ１との間には可変
加速電源４が、又エミツタ１と制御電極２との間
には可変バイアス電源５が夫々接続されている。
６は加速電源に直列接続されたエミツシヨン電
流検出抵抗であり、該検出抵抗より得られた検出
信号は差動増巾器７，８及び一致検出器９の一方
の入力端子へ送られる。該差動増巾器７，８の他
方の入力端子には基準電源１０からの基準信号が
直接供給される。そして差動増巾器７の出力は、
切換スイツチ１１を介して前記加速電源４を制御
するドライブ回路１２へ送られる。又差動増巾器
８の出力は、切換スイツチ１３を介して前記バイ
アス電源５を制御するドライブ回路１４へ送られ
る。
流検出抵抗であり、該検出抵抗より得られた検出
信号は差動増巾器７，８及び一致検出器９の一方
の入力端子へ送られる。該差動増巾器７，８の他
方の入力端子には基準電源１０からの基準信号が
直接供給される。そして差動増巾器７の出力は、
切換スイツチ１１を介して前記加速電源４を制御
するドライブ回路１２へ送られる。又差動増巾器
８の出力は、切換スイツチ１３を介して前記バイ
アス電源５を制御するドライブ回路１４へ送られ
る。
１５は上記差動増巾器７の出力をデジタル信号
に変換するＡ―Ｄ変換器であり、該Ａ―Ｄ変換器
１５の出力はホールド回路１６、Ｄ―Ａ変換器１
７及び切換スイチ１１を介してドライブ回路１２
へ送られる。又一致検出器９は前記検出信号と前
記基準信号を分圧器１８で分圧した信号とを比較
し、両者が一致した時一致信号を発生する。該一
致信号は上記ホールド回路１６及びスイツチ制御
回路１９へ供給される。
に変換するＡ―Ｄ変換器であり、該Ａ―Ｄ変換器
１５の出力はホールド回路１６、Ｄ―Ａ変換器１
７及び切換スイチ１１を介してドライブ回路１２
へ送られる。又一致検出器９は前記検出信号と前
記基準信号を分圧器１８で分圧した信号とを比較
し、両者が一致した時一致信号を発生する。該一
致信号は上記ホールド回路１６及びスイツチ制御
回路１９へ供給される。
上述の如き構成において、基準電源１０からの
基準信号は設定しようとするエミツシヨン電流
（例えば数10μＡ）に対応する値に定められてお
り、分圧器１８はそれを例えば4/5に減衰させて
いるとする。そしてオペレータが運転開始を指令
すると、スイツチ１１，１３が接点ａ側に倒さ
れ、先ず加速電圧の設定が行われる。この時ドラ
イブ回路１４にはスイツチ１３を介してゼロ信号
が送られてバイアス電源５の出力が0Vとなるた
め、制御電極電位はエミツタ電位と等しくなる。
その状態で差動増巾器７において検出信号と基準
信号との差が求められ、得られた差信号に基づい
て該差信号が小さくなるように加速電圧が調整さ
れるため、実際には加速電圧はエミツシヨン電流
が前記設定値に近づくように回路固有の時定数で
上昇する。
基準信号は設定しようとするエミツシヨン電流
（例えば数10μＡ）に対応する値に定められてお
り、分圧器１８はそれを例えば4/5に減衰させて
いるとする。そしてオペレータが運転開始を指令
すると、スイツチ１１，１３が接点ａ側に倒さ
れ、先ず加速電圧の設定が行われる。この時ドラ
イブ回路１４にはスイツチ１３を介してゼロ信号
が送られてバイアス電源５の出力が0Vとなるた
め、制御電極電位はエミツタ電位と等しくなる。
その状態で差動増巾器７において検出信号と基準
信号との差が求められ、得られた差信号に基づい
て該差信号が小さくなるように加速電圧が調整さ
れるため、実際には加速電圧はエミツシヨン電流
が前記設定値に近づくように回路固有の時定数で
上昇する。
その途中でエミツシヨン電流が該設定値の4/5
即ち80％の値になると一致検出器９は一致信号を
発し、該一致信号によりスイツチ１１，１３が接
点ｂ側へ倒される。それと同時にホールド回路１
６はその時の差信号値をデジタル値の形でホール
ドし、該信号値をＤ―Ａ変換器１７及びスイツチ
１１を介してドライブ回路１２へ送るため、加速
電圧はエミツシヨン電流が設定値の80％の値にな
るような値に再設定されることになる。そしてこ
の加速電圧を再設定した状態で今度は作動増幅器
８の出力がスイツチ１３を介してドライブ回路１
４へ送られるため、従来と同様な制御電極電位制
御によるエミツシヨン電流の安定化が行われる。
この時加速電圧調整によつて十分な強度のエミツ
シヨン電流が発生しているので制御電極のバイア
ス量は小さくて（換言すれば制御電極電位がエミ
ツタ電位に接近して）よく、従つて電流効率の良
好な状態で使用を開始することができる。この様
な調整を使用開始毎にあるいは必要に応じて行う
ようにすれば、エミツタ表面の汚染が進行しても
加速電圧がそれに応じて高められるため、常に電
流効率の良好な状態で使用を開始することができ
る。従つてフラツシングあるいはエミツタの交換
は加速電圧が電源の能力限度に近づいた時に行え
ば良く、フラツシング及びエミツタ交換の頻度を
少なくすることが可能となる。
即ち80％の値になると一致検出器９は一致信号を
発し、該一致信号によりスイツチ１１，１３が接
点ｂ側へ倒される。それと同時にホールド回路１
６はその時の差信号値をデジタル値の形でホール
ドし、該信号値をＤ―Ａ変換器１７及びスイツチ
１１を介してドライブ回路１２へ送るため、加速
電圧はエミツシヨン電流が設定値の80％の値にな
るような値に再設定されることになる。そしてこ
の加速電圧を再設定した状態で今度は作動増幅器
８の出力がスイツチ１３を介してドライブ回路１
４へ送られるため、従来と同様な制御電極電位制
御によるエミツシヨン電流の安定化が行われる。
この時加速電圧調整によつて十分な強度のエミツ
シヨン電流が発生しているので制御電極のバイア
ス量は小さくて（換言すれば制御電極電位がエミ
ツタ電位に接近して）よく、従つて電流効率の良
好な状態で使用を開始することができる。この様
な調整を使用開始毎にあるいは必要に応じて行う
ようにすれば、エミツタ表面の汚染が進行しても
加速電圧がそれに応じて高められるため、常に電
流効率の良好な状態で使用を開始することができ
る。従つてフラツシングあるいはエミツタの交換
は加速電圧が電源の能力限度に近づいた時に行え
ば良く、フラツシング及びエミツタ交換の頻度を
少なくすることが可能となる。
尚上記例では分圧器１８によりエミツシヨン電
流が設定値の80％になつた時に加速電圧の上昇を
停止させたが、これはエミツシヨン電流が短期的
に±20％程度変動することを考慮したものであ
り、厳密に80％に定める必要はなく、実際には例
えば60％〜90％の範囲に定めればよい。
流が設定値の80％になつた時に加速電圧の上昇を
停止させたが、これはエミツシヨン電流が短期的
に±20％程度変動することを考慮したものであ
り、厳密に80％に定める必要はなく、実際には例
えば60％〜90％の範囲に定めればよい。
又上記例では加速電圧の調整を行う際、差動増
巾器７の出力を加速電源４へフイードバツクして
フイードバツク制御を行い回路固有の時定数で加
速電圧を徐々に上昇させたが必ずしもその必要は
なく、例えば差動増巾器７を鋸歯状波信号の様な
掃引信号を発生する手段に置き換え、該掃引信号
に基づいて加速電圧を掃引するようにしても良
い。
巾器７の出力を加速電源４へフイードバツクして
フイードバツク制御を行い回路固有の時定数で加
速電圧を徐々に上昇させたが必ずしもその必要は
なく、例えば差動増巾器７を鋸歯状波信号の様な
掃引信号を発生する手段に置き換え、該掃引信号
に基づいて加速電圧を掃引するようにしても良
い。
更に上記例では検出信号を単に検出抵抗６の両
端から取り出す様に単純化して表わしたが、実際
には加速電源のフイードバツク抵抗ｒが存在する
ので、エミツシヨン電流検出部は例えば第２図に
示す様に２つの検出抵抗（等しい抵抗値Ｒを有す
る）と反転増巾器２０及び差動増巾器２１から構
成することが考えられる。
端から取り出す様に単純化して表わしたが、実際
には加速電源のフイードバツク抵抗ｒが存在する
ので、エミツシヨン電流検出部は例えば第２図に
示す様に２つの検出抵抗（等しい抵抗値Ｒを有す
る）と反転増巾器２０及び差動増巾器２１から構
成することが考えられる。
上述した説明から明らかなように、本発明に基
づく装置は、制御電極電位をエミツタ電位に略等
しくした状態で加速電圧を掃引する手段と、該掃
引手段による加速電圧掃引時に前記エミツシヨン
電流が前記電位の非制御時におけるエミツシヨン
電流の短期的な変動幅程度前記一定値より小さい
所定値に一致したことを前記検出信号に基づいて
検出する一致検出手段と、該手段から得られる一
致信号に基づいて前記掃引を停止させこの一致の
際の加速電圧値を前記加速電源の出力値として自
動的に再設定する手段を備えているため、手動操
作により試行錯誤で加速電圧再設定のための調整
を行なうのと異なり、簡単に加速電圧を適切な値
に再設定でき、そのため、フラツシング後等にビ
ーム電流安定化のための制御電極電位の制御を電
流効率の良好な状態で直ちに開始することができ
る。
づく装置は、制御電極電位をエミツタ電位に略等
しくした状態で加速電圧を掃引する手段と、該掃
引手段による加速電圧掃引時に前記エミツシヨン
電流が前記電位の非制御時におけるエミツシヨン
電流の短期的な変動幅程度前記一定値より小さい
所定値に一致したことを前記検出信号に基づいて
検出する一致検出手段と、該手段から得られる一
致信号に基づいて前記掃引を停止させこの一致の
際の加速電圧値を前記加速電源の出力値として自
動的に再設定する手段を備えているため、手動操
作により試行錯誤で加速電圧再設定のための調整
を行なうのと異なり、簡単に加速電圧を適切な値
に再設定でき、そのため、フラツシング後等にビ
ーム電流安定化のための制御電極電位の制御を電
流効率の良好な状態で直ちに開始することができ
る。
第１図は本発明の一実施例の構成を示す図、第
２図はエミツシヨン電流検出部の具体的構成を示
す図である。 １：エミツタ、２：制御電極、３：アノード、
４：加速電源、５：可変バイアス電源、６：検出
抵抗、７，８，２１：差動増巾器、９：一致検出
器、１０：基準電源、１１，１３：スイツチ、１
２：１４：ドライブ回路、１５：Ａ―Ｄ変換器、
１６：ホールド回路、１７：Ｄ―Ａ変換器、１
８：分圧器、１９：スイツチ制御回路、２０：反
転増巾器。
２図はエミツシヨン電流検出部の具体的構成を示
す図である。 １：エミツタ、２：制御電極、３：アノード、
４：加速電源、５：可変バイアス電源、６：検出
抵抗、７，８，２１：差動増巾器、９：一致検出
器、１０：基準電源、１１，１３：スイツチ、１
２：１４：ドライブ回路、１５：Ａ―Ｄ変換器、
１６：ホールド回路、１７：Ｄ―Ａ変換器、１
８：分圧器、１９：スイツチ制御回路、２０：反
転増巾器。
Claims (1)
- １ エミツタと、該エミツタと対向配置されたア
ノードと、上記エミツタを囲むように配置された
制御電極と、上記エミツタとアノードとの間に加
速電圧を印加するための加速電源と、上記エミツ
タから放射されるエミツシヨン電流を検出する手
段と、該検出手段から得られる検出信号に基づい
てエミツシヨン電流が所望の一定値になるように
制御電極電位を制御する手段とを備えた電界放出
型電子銃において、制御電極電位をエミツタ電位
に略等しくした状態で加速電圧を掃引する手段
と、該掃引手段による加速電圧掃引時に前記エミ
ツシヨン電流が前記電位の非制御時におけるエミ
ツシヨン電流の短期的な変動幅程度前記一定値よ
り小さい所定値に一致したことを前記検出信号に
基づいて検出する一致検出手段と、該手段から得
られる一致信号に基づいて前記掃引を停止させこ
の一致の際の加速電圧値を前記加速電源の出力値
として自動的に再設定する手段を備えることを特
徴とする電界放射型電子銃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55153622A JPS5778757A (en) | 1980-10-31 | 1980-10-31 | Field discharge type electron gun |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55153622A JPS5778757A (en) | 1980-10-31 | 1980-10-31 | Field discharge type electron gun |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5778757A JPS5778757A (en) | 1982-05-17 |
| JPS6211451B2 true JPS6211451B2 (ja) | 1987-03-12 |
Family
ID=15566509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55153622A Granted JPS5778757A (en) | 1980-10-31 | 1980-10-31 | Field discharge type electron gun |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5778757A (ja) |
-
1980
- 1980-10-31 JP JP55153622A patent/JPS5778757A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5778757A (en) | 1982-05-17 |
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