JPS62140331A - 熱電子放出陰極 - Google Patents
熱電子放出陰極Info
- Publication number
- JPS62140331A JPS62140331A JP60280923A JP28092385A JPS62140331A JP S62140331 A JPS62140331 A JP S62140331A JP 60280923 A JP60280923 A JP 60280923A JP 28092385 A JP28092385 A JP 28092385A JP S62140331 A JPS62140331 A JP S62140331A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- current
- support
- carrying support
- chip
- 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.)
- Pending
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Solid Thermionic Cathode (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、電子顕微鏡や電子線描画装置などの電子線応
用装置において好適な電子放出陰極に関する。
用装置において好適な電子放出陰極に関する。
優れた電子放出材料としては、周期律表におけるｉｙ、
Ｖ、ＶＩ族の元素や、Ｓｉ炭化物あるいはアルカリ土類
、希土類の硼化物が良く知られている。
Ｖ、ＶＩ族の元素や、Ｓｉ炭化物あるいはアルカリ土類
、希土類の硼化物が良く知られている。
これらは、どれも、低い仕事関係、低い蒸気圧、高い融
点、および耐イオン衝撃性の諸性質をあわせ持って−い
ることから、イオンゲージ陰極や電子線の応用機用器へ
の適用が拡大している。その中でも特に六硼化ランタン
（ＬａＢｅ）は、従来のタングステン（Ｗ）より１桁以
上の高い輝度と長寿命を有しており、走査型および透過
型の電子顕微鏡、あるいは電子線描画装置などの電子銃
用陰極として非常に注目を集めている。
点、および耐イオン衝撃性の諸性質をあわせ持って−い
ることから、イオンゲージ陰極や電子線の応用機用器へ
の適用が拡大している。その中でも特に六硼化ランタン
（ＬａＢｅ）は、従来のタングステン（Ｗ）より１桁以
上の高い輝度と長寿命を有しており、走査型および透過
型の電子顕微鏡、あるいは電子線描画装置などの電子銃
用陰極として非常に注目を集めている。
しかしながらＴ、ｎＢｅを代表例とする硼化物あるいは
炭化物製の陰極は１通常１５００〜２０００Ｃ′ＰＡ度
の高温で使用されるため、その加熱用フィラメントとし
ては一般に硼化物や炭化物と反応しない炭素が用いにれ
でいた。その場合の陰極構造として、従来はたとえば、
特公昭５７−２１２２２に記載の如く陰極チップを薄板
状の炭素フィラメントの片側面に固着する方法がとられ
ていた。しかし本方式は陰極の作製工程が容易である反
面、太い結晶の固定ができないという重大な難点があっ
た。
炭化物製の陰極は１通常１５００〜２０００Ｃ′ＰＡ度
の高温で使用されるため、その加熱用フィラメントとし
ては一般に硼化物や炭化物と反応しない炭素が用いにれ
でいた。その場合の陰極構造として、従来はたとえば、
特公昭５７−２１２２２に記載の如く陰極チップを薄板
状の炭素フィラメントの片側面に固着する方法がとられ
ていた。しかし本方式は陰極の作製工程が容易である反
面、太い結晶の固定ができないという重大な難点があっ
た。
更に、陰極チップを支える通電用支持体が薄板であるた
め、１５００℃程度の高い温度においては熱的変動を発
生し、結果的には電子の放出流がドリフトする現象も観
測されていた。
め、１５００℃程度の高い温度においては熱的変動を発
生し、結果的には電子の放出流がドリフトする現象も観
測されていた。
本発明はかかる従来の欠点を補うためになされたもので
、各種の太い形状の陰極チップを容易に固着できる方法
を提供するものである。
、各種の太い形状の陰極チップを容易に固着できる方法
を提供するものである。
最近の電子線描画装置等で使用する陰極チップは、長寿
命化の傾向が強くなってきており、本発明はそれに対処
できる特徴を有するものである。
命化の傾向が強くなってきており、本発明はそれに対処
できる特徴を有するものである。
即ち、本発明では、陰極チップとその通電用支持体を太
い角柱状をなす同種の陰極材料から切り出し、加工して
用いる。これはフィラメントとしての通電用支持体の剛
性が増すと共に、陰極チツプと該支持体の材質差による
熱膨張率の違いをなくすことができる特徴がある。また
該支持体は１本の角柱棒で構成されるため、非常に単純
な構造を有する。さらに、該支持体の一部に溝を設けて
固定することにより陰極チップの支持力が増強できるた
め、該チップの脱落防止や長時間加熱に対する耐久性な
どにメリットを提供できるものである。
い角柱状をなす同種の陰極材料から切り出し、加工して
用いる。これはフィラメントとしての通電用支持体の剛
性が増すと共に、陰極チツプと該支持体の材質差による
熱膨張率の違いをなくすことができる特徴がある。また
該支持体は１本の角柱棒で構成されるため、非常に単純
な構造を有する。さらに、該支持体の一部に溝を設けて
固定することにより陰極チップの支持力が増強できるた
め、該チップの脱落防止や長時間加熱に対する耐久性な
どにメリットを提供できるものである。
以下に、本発明を実施例に求づいて詳細に説明する。
実施例１
第１図（ａ）に示したように、約０．５ｍｍ角で長４ｍ
ｍ程度の陰極チップ１をＴ、 ａ Ｒｅ 憤結品の母材
から切り出しその先端を図の様に機械加工後、電解研Ｊ
＠を施した。同図（ｂ）は、（８）のＡ−Ａ’ におけ
る断面である。また、該陰極チップ１を保持して加熱す
るための通電用支持体３は、本発明の場合、該チップ１
と同一のＴＪ ａ Ｂ ｏ単結晶から切り出したもので
ある。この支持体３は加熱電流の導入端子である。ホル
ダに固定するため、その長さを」ニス陰極チップ１より
若干長くして作製しである。ここで、陰極チップ１と先
の支持体３は、図中の接着剤２によって堅固に固定する
。
ｍ程度の陰極チップ１をＴ、 ａ Ｒｅ 憤結品の母材
から切り出しその先端を図の様に機械加工後、電解研Ｊ
＠を施した。同図（ｂ）は、（８）のＡ−Ａ’ におけ
る断面である。また、該陰極チップ１を保持して加熱す
るための通電用支持体３は、本発明の場合、該チップ１
と同一のＴＪ ａ Ｂ ｏ単結晶から切り出したもので
ある。この支持体３は加熱電流の導入端子である。ホル
ダに固定するため、その長さを」ニス陰極チップ１より
若干長くして作製しである。ここで、陰極チップ１と先
の支持体３は、図中の接着剤２によって堅固に固定する
。
即ち、この接着剤２はまずフリフリアルコールに０．８
重量％のｐ−トルエン・スルホン酸エチルを触媒として
添加することにより、未硬化状態の樹脂として作製する
。この樹脂を第１図中の接着剤２の如く塗布した後、真
空中で２℃／ ｍ ｉ ｎの速度で１０００℃まで、次
いで１０℃／ ｍ ｉ ｎの速度で１７００℃まで加熱
して炭化し、硬化させた。ＬａＢｅ陰極の動作温度は１
５００℃程度であるが、第１図の陰極をおよそ１− Ｘ
１０−７Ｔｏｒｒの真空中で加熱した結果、消費電力
は約８Ｗで従来の炭素フイラメン１〜のものより低かっ
た。なお、炭化された接着剤２は、第１図（ｂ）の様に
、陰極チップ１と該支持体３の間に介在している。他方
、本陰極の加熱試験を約１６００℃の温度で実施した結
果、５００回以上の急熱急冷を行っても陰極チップ］、
が該支持体３から落下することは全くなかった。しかじ
ながら、本発明による該支持体３の表面ＬｎＢｎ単結晶
が真空雰囲気中で露出しているため、陰極チップ１と同
程度の蒸発現象が見られていた。この点は好ましくなく
、若干改善の余地が残っていた。
重量％のｐ−トルエン・スルホン酸エチルを触媒として
添加することにより、未硬化状態の樹脂として作製する
。この樹脂を第１図中の接着剤２の如く塗布した後、真
空中で２℃／ ｍ ｉ ｎの速度で１０００℃まで、次
いで１０℃／ ｍ ｉ ｎの速度で１７００℃まで加熱
して炭化し、硬化させた。ＬａＢｅ陰極の動作温度は１
５００℃程度であるが、第１図の陰極をおよそ１− Ｘ
１０−７Ｔｏｒｒの真空中で加熱した結果、消費電力
は約８Ｗで従来の炭素フイラメン１〜のものより低かっ
た。なお、炭化された接着剤２は、第１図（ｂ）の様に
、陰極チップ１と該支持体３の間に介在している。他方
、本陰極の加熱試験を約１６００℃の温度で実施した結
果、５００回以上の急熱急冷を行っても陰極チップ］、
が該支持体３から落下することは全くなかった。しかじ
ながら、本発明による該支持体３の表面ＬｎＢｎ単結晶
が真空雰囲気中で露出しているため、陰極チップ１と同
程度の蒸発現象が見られていた。この点は好ましくなく
、若干改善の余地が残っていた。
実施例２
第２図は上述した実施例１での通電用支持体３の不要な
蒸発を防止するための構成図である。第２図（ｂ）は、
同図（、）のＢ−Ｂ ’断面である。
蒸発を防止するための構成図である。第２図（ｂ）は、
同図（、）のＢ−Ｂ ’断面である。
この場合の新規な通電用支持体５は、第２図（ａ）。
（ｂ）からもわかるように、予め陰極チップ１と同様な
Ｌａｃｅ単結晶３′全体に上記の実施例１で用いたもの
と同様な接着剤４を被覆材として塗布する。（その端面
Ｓにも、被覆材を塗布する）そして同様に炭化後、陰極
チップ１を接着剤２によって新規な通電用支持体５」二
に固定して炭化する。なお、端面Ｓの塗布処理は、後述
の第３図〜第４図でも共通である。従って、新規な通電
用支持体５はＬａＢｅ単結晶３′が表面に露出していな
いため、真空雰囲気中での加熱試験を行ったところ、該
単結晶３′の蒸発は全く認められなかつ、たまた加熱効
率の点では、実施例１の場合とほぼ同じであった。引き
続き、陰極チップ１−の脱落試験を前回と同様な条件で
行ったが、全く問題はなかった。なお、Ｌａｃｅ単結晶
３′に塗布する被覆材は、炭素フィラメントのほかに、
Ｔ ｉ Ｃなどでも、同様の効果が得られるた。
Ｌａｃｅ単結晶３′全体に上記の実施例１で用いたもの
と同様な接着剤４を被覆材として塗布する。（その端面
Ｓにも、被覆材を塗布する）そして同様に炭化後、陰極
チップ１を接着剤２によって新規な通電用支持体５」二
に固定して炭化する。なお、端面Ｓの塗布処理は、後述
の第３図〜第４図でも共通である。従って、新規な通電
用支持体５はＬａＢｅ単結晶３′が表面に露出していな
いため、真空雰囲気中での加熱試験を行ったところ、該
単結晶３′の蒸発は全く認められなかつ、たまた加熱効
率の点では、実施例１の場合とほぼ同じであった。引き
続き、陰極チップ１−の脱落試験を前回と同様な条件で
行ったが、全く問題はなかった。なお、Ｌａｃｅ単結晶
３′に塗布する被覆材は、炭素フィラメントのほかに、
Ｔ ｉ Ｃなどでも、同様の効果が得られるた。
実施例３
第３図は陰極チップ１を前述した新規の通電用支持体５
上に、更に堅牢に固定する実施例を示したものである。
上に、更に堅牢に固定する実施例を示したものである。
また、第３図（ａ）におけるＣ−Ｃ′断面を、同図（ｂ
）に示した。これは、通電用支持体５の一部に、第３図
（ｂ）の如く溝部６を設けて陰極チップ１、の下部を埋
め込んだ場合である。最終的には、第３図（ａ）に示し
た様に、陰極チップ１の根元全体を接着剤２で覆い、炭
化して固定する。従って、前記の実施例２の時よりも丈
夫な接合となるため、１８００℃以上の高温加熱にも充
分耐えられるものとなった。
）に示した。これは、通電用支持体５の一部に、第３図
（ｂ）の如く溝部６を設けて陰極チップ１、の下部を埋
め込んだ場合である。最終的には、第３図（ａ）に示し
た様に、陰極チップ１の根元全体を接着剤２で覆い、炭
化して固定する。従って、前記の実施例２の時よりも丈
夫な接合となるため、１８００℃以上の高温加熱にも充
分耐えられるものとなった。
実施例４
第４図は、第３図の例と同様に、陰極チップ１を新規な
通電用支持体５上へ更に固く接合した実施例である。第
４図（■））は同図Ｄ−Ｄ’断面を、第４図（ｃ）は同
図（ｔｌ）のＥ−Ｅ’断面をそれぞれ表わしている。こ
こで、陰極チップ１は該支持体の中央部の側壁に設けた
溝へ接着剤２により固定して炭化したものである。この
場合でも、陰極チップ１の根元付近のＴｉ ｎ Ｂ６単
結晶は、同図（ａ）の様に被覆して蒸発を防止している
。加熱効率や加熱温度の特性は、第３図の時と同じかそ
れ以上の効果が確認された。
通電用支持体５上へ更に固く接合した実施例である。第
４図（■））は同図Ｄ−Ｄ’断面を、第４図（ｃ）は同
図（ｔｌ）のＥ−Ｅ’断面をそれぞれ表わしている。こ
こで、陰極チップ１は該支持体の中央部の側壁に設けた
溝へ接着剤２により固定して炭化したものである。この
場合でも、陰極チップ１の根元付近のＴｉ ｎ Ｂ６単
結晶は、同図（ａ）の様に被覆して蒸発を防止している
。加熱効率や加熱温度の特性は、第３図の時と同じかそ
れ以上の効果が確認された。
本発明による熱電子放出陰極は、その陰極チップと同質
の太い角柱形状硼化物から通電用支持体を構成するため
、高温における熱変形を受けにくい。また、該チップと
該支持体は同質の陰極材料で極めて堅牢に接合して成る
ため、加熱効率も改善される特徴を有する。さらに、該
通電用支持体はその母材となる硼化物表面を炭素やＴｉ
Ｃなどで被覆して用いるため、不要な蒸発防止を可能と
した安定な電子流の放射特性が得られる。
の太い角柱形状硼化物から通電用支持体を構成するため
、高温における熱変形を受けにくい。また、該チップと
該支持体は同質の陰極材料で極めて堅牢に接合して成る
ため、加熱効率も改善される特徴を有する。さらに、該
通電用支持体はその母材となる硼化物表面を炭素やＴｉ
Ｃなどで被覆して用いるため、不要な蒸発防止を可能と
した安定な電子流の放射特性が得られる。
一方、該通電支持体は該陰極チップと同一母材から作製
できるため、その熱電子出陰極が簡便な製作工程度で得
られる利点も持っている。
できるため、その熱電子出陰極が簡便な製作工程度で得
られる利点も持っている。
なお、陰極チップを通電用支持体に堅牢に固定するため
に設けた該支持体側の溝は、逆に、該陰極チップ側に設
けても同様の効果がある。
に設けた該支持体側の溝は、逆に、該陰極チップ側に設
けても同様の効果がある。
第１図〜第４図は、本発明の一実施例になる熱電子放出
陰極の見取り図および断面図である。 １・・・角柱状ＬａＢ５単結晶の陰極チップ、２・・・
陰極チップと通電用支持体とを結合させる接合剤、３．
３′・・・角柱状Ｌ ａＢ ｅ単結晶の通電用特休、４
・・・通電用支持体の蒸発防止用支持体、６，７・・・
０υ （幻 篤 ３ １ 図 図 （ｂ〕 （０−ジ 図 （Ｆ
陰極の見取り図および断面図である。 １・・・角柱状ＬａＢ５単結晶の陰極チップ、２・・・
陰極チップと通電用支持体とを結合させる接合剤、３．
３′・・・角柱状Ｌ ａＢ ｅ単結晶の通電用特休、４
・・・通電用支持体の蒸発防止用支持体、６，７・・・
０υ （幻 篤 ３ １ 図 図 （ｂ〕 （０−ジ 図 （Ｆ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電子放出材料からなる陰極、該陰極を保持する通電
用支持体、および該陰極と該支持体とを結合する接着剤
とからなる電子銃用陰極において、該陰極と該通電用支
持体が希土類の硼化物より構成されていることを特徴と
する熱電子放出陰極。 ２、通電用支持体の全体を炭素または炭化物で被覆した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱電子放
出陰極。 ３、通電用支持体のほぼ中央部または陰極の一部に接着
剤との接触面積を多く取るための溝を設けたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項および第２記載の熱電子放
出陰極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60280923A JPS62140331A (ja) | 1985-12-16 | 1985-12-16 | 熱電子放出陰極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60280923A JPS62140331A (ja) | 1985-12-16 | 1985-12-16 | 熱電子放出陰極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62140331A true JPS62140331A (ja) | 1987-06-23 |
Family
ID=17631815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60280923A Pending JPS62140331A (ja) | 1985-12-16 | 1985-12-16 | 熱電子放出陰極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62140331A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008166265A (ja) * | 2006-12-04 | 2008-07-17 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 電子放出源 |
| CN113451092A (zh) * | 2020-03-24 | 2021-09-28 | Fei 公司 | 带电粒子束源 |
-
1985
- 1985-12-16 JP JP60280923A patent/JPS62140331A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008166265A (ja) * | 2006-12-04 | 2008-07-17 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 電子放出源 |
| WO2009069335A1 (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-04 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | 電子放出源及び電子放出源の製造方法 |
| US8456076B2 (en) | 2007-11-30 | 2013-06-04 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Electron emitting source and manufacturing method of electron emitting source |
| CN113451092A (zh) * | 2020-03-24 | 2021-09-28 | Fei 公司 | 带电粒子束源 |
| EP3886137A1 (en) * | 2020-03-24 | 2021-09-29 | FEI Company | Charged particle beam source |
| JP2021153051A (ja) * | 2020-03-24 | 2021-09-30 | エフ イー アイ カンパニFei Company | 荷電粒子ビーム源 |
| US11380511B2 (en) | 2020-03-24 | 2022-07-05 | Fei Company | Charged particle beam source |
| CN113451092B (zh) * | 2020-03-24 | 2023-05-30 | Fei 公司 | 带电粒子束源 |
| JP2023178348A (ja) * | 2020-03-24 | 2023-12-14 | エフ イー アイ カンパニ | 荷電粒子ビーム源 |
| US12525420B2 (en) | 2020-03-24 | 2026-01-13 | Fei Company | Charged particle beam source |
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