JPS6381742A - Electric field emission type electron gun - Google Patents
Electric field emission type electron gunInfo
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- JPS6381742A JPS6381742A JP61228623A JP22862386A JPS6381742A JP S6381742 A JPS6381742 A JP S6381742A JP 61228623 A JP61228623 A JP 61228623A JP 22862386 A JP22862386 A JP 22862386A JP S6381742 A JPS6381742 A JP S6381742A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は電界放射型電子銃に関し、更に詳しくは、主イ
オンポンプと別個に設置される第２のイオンポンプの駆
動方法に改良を施した電界放射型電子銃に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a field emission type electron gun, and more specifically, the present invention relates to a field emission type electron gun, and more specifically, an improved method for driving a second ion pump installed separately from the main ion pump. Regarding field emission type electron guns.
（従来の技術）
電子顕微鏡は、電子銃から出射された電子線を加速集束
して試料に照射し、透過電子乃至は反射電子を検出して
像を得るようになっている。電子顕微鏡の分解能は、一
般には加速電圧が高い程、向上する。このため、近年で
は加速電圧２００に■以上の電子顕微鏡が普及している
。(Prior Art) An electron microscope accelerates and focuses an electron beam emitted from an electron gun, irradiates it onto a sample, and detects transmitted or reflected electrons to obtain an image. The resolution of an electron microscope generally improves as the accelerating voltage increases. For this reason, in recent years, electron microscopes with an acceleration voltage of 200 or higher have become popular.
ところで、高電圧を発生する高電圧源と、電子ビームを
加速する加速管とは分離されている。この加速管は高電
圧源とは別置されている鏡筒部内の真空室に設けられて
いる。一般に鏡筒部は電子ビームを加速集束するために
、複数種の電位を必要とする。従って、高電圧源側で複
数種の電圧を用意する必要があり、高電圧源と鏡筒部と
は複数個の供給線で接続される。By the way, the high voltage source that generates high voltage and the acceleration tube that accelerates the electron beam are separated. This accelerator tube is installed in a vacuum chamber within the lens barrel section that is separate from the high voltage source. Generally, the lens barrel requires multiple types of potentials in order to accelerate and focus the electron beam. Therefore, it is necessary to prepare a plurality of types of voltages on the high voltage source side, and the high voltage source and the lens barrel are connected by a plurality of supply lines.
電界放射型電子銃（ＦＥＧ）を実現しようとすると、鏡
筒内を１０″ＩｏＴｏｒｒ程度の高真空にする必要があ
る。そのため、スパッタイオンポンプ（Ｓ Ｉ Ｐとい
う）、チタン（Ｔｉ ）サブリメーションポンプ等を使
用して加速管下部（アース電位）から真空引きしている
。１００ＫＶ以下のＦＥＧの場合加速管下部からの真空
引きにて１０″１ａＴｏｒｒ台の高真空を容易に得られ
るが、２００ＫＶ以上のＦＥＧの場合は加速管を多段に
分割する必要がある。このため、加速管の構造も複雑と
なり容ｆＬｌｉも増大する。よって高加速多段ＦＥＧの
場合、加速管下部からのイオンポンプによる真空引きの
みでは、１０’Ｔｏｒｒの高真空を実現するのは極めて
困難である。そこで、加速管下部に設けた主イオンポン
プの他にエミッタ近傍に第２のイオンポンプをＩ！して
いる。第２のイオンポンプとしては、例えばＳＩＰが用
いられる。In order to realize a field emission electron gun (FEG), it is necessary to create a high vacuum of about 10"IoTorr inside the lens barrel. Therefore, a sputter ion pump (SIP) and a titanium (Ti) sublimation pump are used. etc., to draw a vacuum from the bottom of the accelerator tube (earth potential).For FEGs of 100 KV or less, a high vacuum on the order of 10" 1 Torr can be easily obtained by drawing a vacuum from the bottom of the accelerator tube, but for FEGs of 100 KV or more, In the case of FEG, it is necessary to divide the accelerator tube into multiple stages. Therefore, the structure of the accelerating tube becomes complicated and the capacity fLli also increases. Therefore, in the case of a high acceleration multi-stage FEG, it is extremely difficult to achieve a high vacuum of 10' Torr only by evacuation using an ion pump from the lower part of the acceleration tube. Therefore, in addition to the main ion pump installed at the bottom of the accelerator tube, a second ion pump was installed near the emitter. are doing. For example, SIP is used as the second ion pump.
〈発明が解決しようとする問題点）
このように第２のイオンポンプをエミッタ近傍に設置し
て高加速多段ＦＥＧにおける高真空を実現１−る場合、
第２のイオンポンプ自身が一２００ＫＶの高圧上に乗っ
ているため、絶縁上の問題から駆動用電源としてバッテ
リーを用いバッテリー駆動していた。このため、以下に
示すような問題があった。<Problems to be Solved by the Invention> In this way, when a second ion pump is installed near the emitter to achieve a high vacuum in a high acceleration multi-stage FEG,
Since the second ion pump itself is on a high voltage of 1,200 KV, due to insulation problems, a battery was used as the driving power source and the pump was driven by a battery. For this reason, there were problems as shown below.
■バッテリー駆動のため長時間使用できない。■It cannot be used for a long time because it is battery powered.
■バッテリーに充電する機構が必要である。■A mechanism to charge the battery is required.
■バッテリーには寿命があり定期的に交換する必要があ
る。■Batteries have a limited lifespan and must be replaced periodically.
■０のために、電子銃をオーバーホールする必要が生じ
る。■Because of zero, it becomes necessary to overhaul the electron gun.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであって、
その目的は、第２のイオンポンプの駆動方法を変えて上
記不具合を除去した電界放射型電子銃を実現することに
ある。The present invention has been made in view of these points, and
The purpose is to realize a field emission type electron gun that eliminates the above-mentioned problems by changing the driving method of the second ion pump.
（問題点を解決するための手段）
前記した問題点を解決づ゛る本発明は、多段加速管下部
に主イオンポンプを、エミッタ近傍にその電力を電子線
加速用の高電圧源側Ｊ：り供給する第２のイオンポンプ
をそれぞれ設置し、主イオンポンプで鏡筒内を所定の真
空度まで中間引きした後、第２のイオンポンプ側の電源
をオンにして第２のイオンポンプを作動させるように構
成したことを特徴とするものである。(Means for Solving the Problems) The present invention, which solves the above-mentioned problems, has a main ion pump installed at the bottom of the multistage acceleration tube, and its power is connected to the high voltage source side for accelerating electron beams near the emitter. A second ion pump is installed to supply the ion pump, and after the main ion pump has partially drawn down the inside of the lens barrel to a predetermined degree of vacuum, the power on the second ion pump side is turned on and the second ion pump is activated. The invention is characterized in that it is configured to allow
（作用）
第２のイオンポンプを駆動する電源パワーを高圧電源側
から連絡用母線を介して供給する。(Function) Power for driving the second ion pump is supplied from the high-voltage power source via the communication bus.
（実施例）
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図である。図
において、１０は加速電圧を含む各種の高電圧を発生ず
る高圧電源（ハイテンションタンクともいう）、２ｏは
電界放射型電子銃である。The figure is a configuration block diagram showing one embodiment of the present invention. In the figure, 10 is a high voltage power source (also referred to as a high tension tank) that generates various high voltages including accelerating voltages, and 2o is a field emission type electron gun.
高圧電源１０において、１は交流電源、Ｔは電源トラン
ス、ＳＩｌ、を電源トランスＴの１次側に直列に挿入さ
れたスイッチである。２は電源トランスＴの２次側に接
続された整流回路、３は平滑回路で、該平滑回路３から
はイオンポンプ駆動用の例えば直流２４Ｖが取出される
が、この電圧出力ライン自体は一２００ＫＶの電位の上
に乗っている。In the high-voltage power supply 10, 1 is an AC power supply, T is a power transformer, and SI1 is a switch inserted in series on the primary side of the power transformer T. 2 is a rectifier circuit connected to the secondary side of the power transformer T, and 3 is a smoothing circuit. For example, 24 V DC for driving the ion pump is taken out from the smoothing circuit 3, but this voltage output line itself is -200 KV. is on the potential of
図示されていないが、高圧電源１０側では一２００ＫＶ
の加速電圧の他に引出し電極電圧、フィラメント用電源
、第１アノード電圧、０Ｔ２７ノード電圧等をつくって
いる。平滑回路３の出力電圧は、他の高圧電圧と共に連
絡用母線３０を介して電界放射型電子鏡２０側に送られ
る。Although not shown, on the high voltage power supply 10 side, the voltage is -200KV.
In addition to the accelerating voltage, the output electrode voltage, filament power source, first anode voltage, 0T27 node voltage, etc. are created. The output voltage of the smoothing circuit 3 is sent to the field emission type electronic mirror 20 side via the communication bus bar 30 together with other high voltages.
Ｎ界放射型電子銃２０において、２１はエミッタ、２２
は引出し電極、２３は多段加速管、２４は２１，２２．
２３を内包する鏡筒である。エミッタ２１から出射され
た電子は引出し電極２２によって引出された後、多段加
速管２３によって加速される。２５は多段加速管２３の
下部に設置された主イオンポンプ、２６はエミッタ２１
の近傍に設置された第２のイオンポンプである。該第２
のイオンポンプ２６は一２００ＫＶの電位になっており
、電源回路２７からイオンポンプ駆動用の例えば５ＫＶ
が供給されている。電源回路２７は連絡用母線３０を介
して供給されたイオンポンプ駆動用電圧（２４Ｖ）を受
け、可変抵抗ＶＲによりその出力が可変できるようにな
っている。即ち、電源回路２７は一２００ＫＶをベース
電位として０〜１０ＫＶまで出力可変できるようになっ
ている。電源回路２７としては、例えばＤＣ／ＤＣコン
バータが用いられる。このように構成された装置の動作
を説明すれば、以下の通りである。In the N field emission type electron gun 20, 21 is an emitter, 22
23 is an extraction electrode, 24 is a multi-stage acceleration tube, 21, 22 .
This is a lens barrel containing 23. Electrons emitted from the emitter 21 are extracted by an extraction electrode 22 and then accelerated by a multistage acceleration tube 23. 25 is the main ion pump installed at the bottom of the multistage acceleration tube 23, and 26 is the emitter 21.
This is a second ion pump installed near the ion pump. The second
The ion pump 26 has a potential of -200KV, and a power supply circuit 27 supplies a voltage of, for example, 5KV for driving the ion pump.
is supplied. The power supply circuit 27 receives the ion pump drive voltage (24V) supplied via the communication bus 30, and its output can be varied by a variable resistor VR. That is, the power supply circuit 27 has a base potential of -200 KV and can vary its output from 0 to 10 KV. As the power supply circuit 27, for example, a DC/DC converter is used. The operation of the device configured as described above will be explained as follows.
先ず、主イオンポンプ２５を作動させて鏡筒２４内のエ
ミッタ２１近傍の真空度が１０４〜１０’ Ｔｏｒｒ
Ｐｉ！度になるまで中間用ぎを行う。真空度が１０″Ｇ
Ｔｏｒｒｐｉｊ度になったら、高圧電源１０側のスイッ
チＳ１をオンにする。この結果、高圧′Ｒ源１０側のイ
オンポンプ駆動用電源が２４Ｖを出力する。この２４Ｖ
は、連絡用母線３０を介して電界放射型電子銃２０側に
送られ、電源回路２７を駆動する。この結果、該電源回
路２７は可変抵抗ＶＲで予め設定されていた電圧（例え
ば１０ＫＶ）を出力する。この電圧は第２のイオンポン
プ２６に供給され、該イオンポンプ２６を作動させる。First, the main ion pump 25 is operated until the degree of vacuum near the emitter 21 in the lens barrel 24 is 104 to 10' Torr.
Pi! Repeat the intermediate steps until it reaches a certain degree. Vacuum degree is 10″G
When the temperature reaches Torrpij, switch S1 on the high voltage power supply 10 side is turned on. As a result, the ion pump driving power source on the high voltage 'R source 10 side outputs 24V. This 24V
is sent to the field emission type electron gun 20 side via the communication bus 30, and drives the power supply circuit 27. As a result, the power supply circuit 27 outputs a voltage (for example, 10 KV) that is preset by the variable resistor VR. This voltage is supplied to the second ion pump 26 and activates it.
主イオンポンプ２５に加え第２のイオンポンプ２６を作
動させることにより、エミッタ近傍の真空度を１０４Ｔ
ｏｒｒ程度まで速やかに高めることができる。By operating the second ion pump 26 in addition to the main ion pump 25, the degree of vacuum near the emitter is reduced to 104T.
It can be quickly increased to about orr.
上述の説明では、第２のイオンポンプ２６駆動用の電源
回路２７を電界放射型電子銃２０側に設けた場合を例に
とった。しかしながら、本発明はこれに限るものではな
く高圧電源１０側に設けるようにしてもよい。In the above description, the case where the power supply circuit 27 for driving the second ion pump 26 is provided on the field emission type electron gun 20 side has been taken as an example. However, the present invention is not limited to this, and may be provided on the high voltage power supply 10 side.
（発明の効果）
以上詳細に説明したように、本発明によれば第２のイオ
ンポンプ２６駆動用の電源を高圧電源側から供給すると
共に主イオンポンプで１０”ＴＯｒｒ程度まで中間用ぎ
してから第２のイオンポンプを作動させるようにするこ
とにより、従来のバッテリー駆動方式の場合に比較して
電池が短寿命であることに基づく頻繁な交換や、充電操
作、電子銃のオーバーホール等の必要のない電界放射型
電子銃を実現することができる。又、本発明によれば、
第２のイオンポンプ駆動用電源の容量を１０ＫＶ、５０
０μＡ （５Ｗ）程度と小型化することができる。(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, the power for driving the second ion pump 26 is supplied from the high voltage power supply side, and the main ion pump is used intermediately to about 10” TOrr, and then By activating the second ion pump, the need for frequent replacement, charging operations, and overhaul of the electron gun due to the short lifespan of batteries compared to conventional battery-powered systems is eliminated. According to the present invention, it is possible to realize a field emission type electron gun without any
The capacity of the second ion pump driving power supply is 10KV, 50
It can be downsized to about 0 μA (5 W).
図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図である。
１・・・交流′Ｒ源 ２・・・整流器３・・・
平滑回路 １ｏ・・・高圧電源２０・・・電界
放射型電子銃
２１・・・エミッタ ２２・・・引出し電極２３
・・・多段加速管 ２４・・・鏡筒２５・・・主イ
オンポンプ
２６・・・第２のイオンポンプ
２７・・・電源回路 ３０・・・連絡用母線Ｓ１
・・・スイッチ Ｔ・・・電源トランスＶＲ・・
・可変抵抗
特許出願人 日 本 電 子 株 式
会 社代 理 人 弁理士 井
島 藤 治外１名The figure is a configuration block diagram showing one embodiment of the present invention. 1... AC'R source 2... Rectifier 3...
Smoothing circuit 1o...High voltage power supply 20...Field emission type electron gun 21...Emitter 22...Extraction electrode 23
... Multi-stage acceleration tube 24 ... Lens barrel 25 ... Main ion pump 26 ... Second ion pump 27 ... Power supply circuit 30 ... Communication bus S1
...Switch T...Power transformer VR...
・Variable resistance patent applicant: Japan Electronics Co., Ltd.
Company representative Patent attorney I
Shimafuji Jigai 1 person
Claims (1)
の電力を電子線加速用の高電圧源側より供給する第２の
イオンポンプをそれぞれ設置し、主イオンポンプで鏡筒
内を所定の真空度まで中間引きした後、第２のイオンポ
ンプ側の電源をオンにして第２のイオンポンプを作動さ
せるように構成したことを特徴とする電界放射型電子銃
。A main ion pump is installed at the bottom of the multistage acceleration tube, and a second ion pump is installed near the emitter, whose power is supplied from the high voltage source for electron beam acceleration. 1. A field emission type electron gun characterized in that the field emission type electron gun is configured to operate the second ion pump by turning on a power source on the second ion pump side after intermediate extraction to a maximum of 100 nm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61228623A JPS6381742A (en) | 1986-09-26 | 1986-09-26 | Electric field emission type electron gun |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61228623A JPS6381742A (en) | 1986-09-26 | 1986-09-26 | Electric field emission type electron gun |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6381742A true JPS6381742A (en) | 1988-04-12 |
Family
ID=16879240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61228623A Pending JPS6381742A (en) | 1986-09-26 | 1986-09-26 | Electric field emission type electron gun |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6381742A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0689225A1 (en) * | 1990-08-10 | 1995-12-27 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Charged particle beam device |
| JP2012503856A (en) * | 2008-09-28 | 2012-02-09 | ビー−ナノ リミテッド | Vacuumed device and scanning electron microscope |
| US8981294B2 (en) | 2008-07-03 | 2015-03-17 | B-Nano Ltd. | Scanning electron microscope, an interface and a method for observing an object within a non-vacuum environment |
| US9466458B2 (en) | 2013-02-20 | 2016-10-11 | B-Nano Ltd. | Scanning electron microscope |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS576656B2 (en) * | 1977-12-07 | 1982-02-05 |
-
1986
- 1986-09-26 JP JP61228623A patent/JPS6381742A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS576656B2 (en) * | 1977-12-07 | 1982-02-05 |
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| US9431213B2 (en) | 2008-07-03 | 2016-08-30 | B-Nano Ltd. | Scanning electron microscope, an interface and a method for observing an object within a non-vacuum environment |
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| US9466458B2 (en) | 2013-02-20 | 2016-10-11 | B-Nano Ltd. | Scanning electron microscope |
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