電子線発生装置およびそれに用いられる光電面収容カートリッジ
【課題】ベローズを用いることなく、光電面を所定の位置まで移動させることができるようにして、光電面の移動可能な距離を長くし、また、コストを低減し、装置の小型化を図ることができる電子線発生装置を提供すること。
【解決手段】本発明に係る電子線発生装置１は、光電面収容カートリッジ２と、膜破り器３２と、カソードプラグ移動用ロッド３とを備えている。光電面収容カートリッジ２は筒状部材であり、この筒状部材の開口部には、封止膜１５，１６が取付けられている。この筒状部材内には、カソードプラグ保持用リング１１が取り付けられていて、光電面を取付けたカソードプラグ１０がカソードプラグ保持用リング１１に保持されている。カソードプラグ１０とカソードプラグ移動用ロッド３には両者を結合する結合手段が設けられていて、カソードプラグ１０はカソードプラグ移動用ロッド３を用いて光電面収容カートリッジ２から取り出すことができる。
【解決手段】本発明に係る電子線発生装置１は、光電面収容カートリッジ２と、膜破り器３２と、カソードプラグ移動用ロッド３とを備えている。光電面収容カートリッジ２は筒状部材であり、この筒状部材の開口部には、封止膜１５，１６が取付けられている。この筒状部材内には、カソードプラグ保持用リング１１が取り付けられていて、光電面を取付けたカソードプラグ１０がカソードプラグ保持用リング１１に保持されている。カソードプラグ１０とカソードプラグ移動用ロッド３には両者を結合する結合手段が設けられていて、カソードプラグ１０はカソードプラグ移動用ロッド３を用いて光電面収容カートリッジ２から取り出すことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線発生装置およびそれに用いられる光電面収容カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子線発生装置およびそれに用いられる光電面収容カートリッジの従来の技術としては、光電面をベローズの先端に取付けたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１６に従って従来の電子線発生装置３００およびそれに用いられる光電面収容カートリッジ３０１を説明する。この光電面収容カートリッジ３０１は、光電面３０２を真空封止したものであり、光電面３０２はベローズ３０３の先端に基板を介して取付けられている。光電面収容カートリッジ３０１の開口部には、光電面３０２と対向するように金属膜３０４が取付けられていて、開口部が封止されている。光電面収容カートリッジ３０１はスライダ３０５に保持されている。
【０００４】
電子線発生装置３００は、光電面収容カートリッジ３０１の金属膜３０４を破るための膜破り器３０６を備えている。
【０００５】
光電面収容カートリッジ３０１をスライダ３０５と一体の状態で膜破り器３０６に向けて押し出すと、光電面収容カートリッジ３０１の金属膜３０４は、閉じた状態の膜破り器３０６の円錐面部の頂点部に衝突し、円錐面部により金属膜３０４に穴が開けられる。そして、スライダ３０５をさらに押すと、膜破り器３０６の半円錐面部が開き、金属膜３０４は光電面収容カートリッジ３０１の端部の側面側に押し退けられる。
【０００６】
次に、光電面３０２を、膜破り器３０６の開いた半円錐面部で形成される空間を通し、位置決め板の貫通穴に挿入し、光電面３０２を位置決めする。この状態で光電面３０２にレーザー光を照射し、光電面３０２から電子を放出させることにより電子線を発生させる。
【特許文献１】特開２００３−４５３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、従来の電子線発生装置３００およびそれに用いられる光電面収容カートリッジ３０１では、該カートリッジ３０１内に、光電面３０２を取付けるベローズ３０３を備えていた。したがって、従来の電子線発生装置３００およびそれに用いられる光電面収容カートリッジ３０１では、光電面収容カートリッジ３０１内の光電面３０２を移動させるとき、移動距離はベローズ３０３の伸張可能な長さで決まるため、光電面３０２を長い距離に渡って移動させるためには、光電面収容カートリッジ自身を移動させる別の長尺ベローズが不可欠であった。ところが、このベローズ３０３は、光電面収容カートリッジ３０１の部品の中でもっとも高価であるため、光電面収容カートリッジ３０１は、コストが高くなり、また、別の長尺ベローズが必要となることで電子線発生装置３００全体のコストが高くなり、更に構造が複雑で、装置が大型化するという問題があった。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、電子線発生装置およびそれに用いられる光電面収容カートリッジにおいて、コストが高く、構造が複雑で、装置が大型化するという問題を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電子線発生装置は、光電面が取り付けられたカソードプラグと、このカソードプラグを着脱可能に保持する光電面保持用リングと、この光電面保持用リングが内部に取り付けられる筒状部材と、この筒状部材の一方および他方の開口部に取り付けられて内部を真空封止する一対の封止膜とを有して構成される光電面収容カートリッジと、この光電面収容カートリッジを保持するスライダと、封止膜を破る膜破り器またはスライダの少なくとも一方を移動させて封止膜の一方を膜破り器で破るための移動手段と、封止膜の他方を突き破ってカソードプラグに結合し、筒状部材の一方の開口部から光電面収容カートリッジの外部にカソードプラグを移動させるカソードプラグ移動用ロッドと、を備え、カソードプラグとカソードプラグ移動用ロッドは、互いに着脱可能な結合手段を有している。
【００１０】
カソードプラグの結合手段をカソードプラグの底部に形成された雌ネジとし、カソードプラグ移動用ロッドの結合手段を当該カソードプラグ移動用ロッドの先端に形成された雄ネジとすることができる。
【００１１】
カソードプラグの結合手段を当該カソードプラグに形成された鍵穴とし、カソードプラグ移動用ロッドの結合手段を鍵穴に係合可能なロッドとすることができる。
【００１２】
光電面を透過型光電面とし、カソードプラグ移動用ロッドの一部を絶縁用パイプで構成し、該カソードプラグ移動用ロッドの内部に全長にわたって光ファイバーを配置することができる。
【００１３】
本発明の光電面収容カートリッジは、光電面が取り付けられたカソードプラグと、このカソードプラグを着脱可能に保持する光電面保持用リングと、この光電面保持用リングが内部に取り付けられる筒状部材と、この筒状部材の一方および他方の開口部に取り付けられて内部を真空封止する一対の封止膜とを有して構成され、カソードプラグには、封止膜の他方を突き破って筒状部材の内部に進入するカソードプラグ移動用ロッドに結合するための結合手段が設けられている。
【００１４】
カソードプラグの結合手段を当該カソードプラグの底部に形成された雌ネジとし、カソードプラグ移動用ロッドの先端に形成された雄ネジに螺合可能とすることができる。
【００１５】
カソードプラグの結合手段を当該カソードプラグに形成された鍵穴とし、カソードプラグ移動用ロッドに設けられたロッドに係合可能とすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、光電面を光電面収容カートリッジ外部に取り出そうとする場合、カソードプラグに設けられた結合手段とカソードプラグ移動用ロッドに設けられた結合手段を結合し、カソードプラグを光電面保持用リングから取り外し、カソードプラグ移動用ロッドを、このロッドの延長方向に直線的に移動させる。
【００１７】
したがって、本発明では、長尺ベローズを用いることなく光電面を長い距離に渡って移動させることができるので、コストを低減し、構造を単純化し、装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の電子線発生装置の実施形態の説明図である。
【図２】本発明の電子線発生装置の光電面収容カートリッジからカソードプラグを取り出す動作手順を示す図である。
【図３】本発明の光電面収容カートリッジが複数個取付けられた電子線発生装置の説明図である。
【図４】本発明の光電面収容カートリッジの実施形態の説明図である。
【図５】本発明の光電面収容カートリッジに用いられるカソードプラグの第１の例の説明図である。
【図６】本発明の光電面収容カートリッジに用いられるカソードプラグ移動用ロッドの第１の例の説明図である。
【図７】本発明の光電面収容カートリッジに用いられるカソードプラグ保持用リングの第１の例の説明図である。
【図８】図５〜図７に示したカソードプラグ１０、カソードプラグ移動用ロッド３、カソードプラグ保持用リング１１、カソードプラグ保持用リング蓋１１２の斜視図である。
【図９】本発明の光電面収容カートリッジに用いられるカソードプラグ、カソードプラグ移動用ロッドの第２の例の説明図である。
【図１０】図９に示すカソードプラグとカソードプラグ移動用ロッドの結合方法の説明図である。
【図１１】本発明の光電面収容カートリッジに用いられるカソードプラグの第３の例の説明図である。
【図１２】図１１に示すカソードプラグを保持するカソードプラグ保持用リングの説明図である。
【図１３】本発明の光電面収容カートリッジの光電面に透過型光電面が用いられた電子線発生装置の第１の例の説明図である。
【図１４】本発明の光電面収容カートリッジの光電面に透過型光電面が用いられた電子線発生装置の第２の例の説明図である。
【図１５】図１４に示す電子発生装置を電子銃として用いた透過型電子顕微鏡の説明図である。
【図１６】従来の電子発生装置およびそれに用いられる光電面収容カートリッジの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る電子線発生装置１およびそれに用いられる光電面収容カートリッジ２の好適な実施形態について、図１〜１５を参照しながら詳細に説明する。なお、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
図１は、本発明の電子線発生装置１の実施形態の装置をスライダ３０の直線移動方向（図中の白抜き矢印）と直交する方向から観察した図である。電子線発生装置１は、スライダ３０内に保持されている光電面収容カートリッジ２と、膜破り器３２と、光電面収容カートリッジ２を膜破り器３２の位置まで押し出す押出用パイプ３１と、カソードプラグ移動用ロッド３とを備えている。光電面収容カートリッジ２は、筒状の容器１２と、容器１２の両端部に設けられたフランジ１３，１４とからなる筒状部材を有し、この筒状部材の一方および他方の開口部には、光電面収容カートリッジ２内部を真空封止するための封止膜１５，１６が取り付けられている。この筒状部材内には、取付部材１７によりカソードプラグ保持用リング１１が取り付けられていて、光電面を取り付けたカソードプラグ１０がカソードプラグ保持用リング１１に保持されている。カソードプラグ１０とカソードプラグ移動用ロッド３には、図５〜１１で詳述する結合手段が設けられていて、カソードプラグ１０をカソードプラグ移動用ロッド３を用いて光電面収容カートリッジ２の一方の開口部から外部に移動させることができるように構成されている。光電面収容カートリッジ２とカソードプラグ移動用ロッド３の詳細は、図４〜図１２に示し、その説明は後述する。
【００２１】
図１、２に基づいて、光電面収容カートリッジ２からカソードプラグ１０を取り出す動作手順を説明する。
【００２２】
まず、図１に示すように、押し出しパイプ３１によりスライダ３０の底部を押し、スライダ３０と光電面収容カートリッジ２を膜破り器３２側に動かす。なお、この場合、膜破り器３２を光電面収容カートリッジ２側に動かしてもよい。光電面カートリッジ２の一方の開口部に取り付けられている封止膜１５と膜破り器３２が当接すると、膜破り器３２により封止膜１５が破られる。さらに、スライダ３０と光電面収容カートリッジ２を膜破り器３２側に動かし、レバー３４をスライダ３０の先端で作動させ、膜破り器３２を開くと、カソードプラグ１０が通過できる空間が確保される（図２（ａ））。カソードプラグ移動用ロッド３をカソードプラグ１０の方向に直線移動させると、光電面収容カートリッジ２の他方の開口部に取り付けられている封止膜１６は、カソードプラグ移動用ロッド３の先端部により破られる（図２（ｂ））。そして、カソードプラグ移動用ロッド３を光電面収容カートリッジ２内に進入させ、カソードプラグ移動用ロッド３の先端部をカソードプラグ１０の底部に当接して、カソードプラグ移動用ロッド３とカソードプラグ１０を図５〜８で詳述する結合手段により結合する（図２（ｃ））。その後、カソードプラグ移動用ロッド３を用いてカソードプラグ１０を、カソードプラグ保持用リング１１から取り外し、光電面収容カートリッジ２の一方の開口部から外部に取り出し、膜破り器３２の空間を通してレーザー光照射位置まで移動させる（図２（ｄ））。
【００２３】
本発明では、複数個の光電面収容カートリッジ２が電子線発生装置１内に取り付けられる場合があり、これを図３に示す。
【００２４】
図３は、複数個の光電面収容カートリッジ２が電子線発生装置１内に取り付けられた実施形態の装置を膜破り器３２の直線移動方向（図中の白抜き矢印）と直交する方向から観察した図である。図３に示すように電子線発生装置１は複数本の光電面収容カートリッジ２が収容されるカートリッジボックス４０をチャンバー内に備えている。各光電面収容カートリッジ２はスライダ３０内に保持されてカートリッジボックス４０内に取り付けられている。カートリッジボックス４０のレーザー光照射側のチャンバーには、光電面収容カートリッジ２の一方の開口部に取り付けられている封止膜１５を破る膜破り器３２が配置されている。この膜破り器３２の両端はベローズ３３により支持され、シールされている。カートリッジボックス４０のレーザー光照射側と反対側には、カソードプラグ移動用ロッド３がカソードプラグ１０の方向に直線移動可能に、またこのロッド３の中心軸の周りに回動可能に配置されている。カートリッジボックス４０の回転により任意の光電面収容カートリッジ２を選び、膜破り器３２を光電面収容カートリッジ２側に動かすと、真空度を保ちながら選ばれた光電面収容カートリッジ２の一方の封止膜１５を破ることができる。カソードプラグ移動用ロッド３を用いてカソードプラグ１０を光電面収容カートリッジ２から取り出す動作手順は図１、２に示した手順と同様である。
【００２５】
なお、図３は、複数個の光電面収容カートリッジ２が電子線発生装置内に取り付けられる場合において、膜破り器３２を動かす例を示したが、従来の技術の特許文献１に記載されているように光電面収容カートリッジ２をスライダ３０と共に膜破り器３２側に動かすものでもよい。
【００２６】
このように、本発明の実施形態では、ベローズを用いることなく、カソードプラグ移動用ロッド３を用いてカソードプラグ１０を移動させることができるので、移動可能な距離を長くすることができ、また、コストを低減し、構造を単純化し、装置の小型化を図ることができる。
【００２７】
次に、本発明に係る電子線発生装置１に用いられる光電面収容カートリッジ２およびカソードプラグ移動用ロッド３の好適な実施形態について、図４〜１２を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
図４は、本発明の光電面収容カートリッジ２の実施形態の各構成要素や部材の配置関係を説明した図である。光電面収容カートリッジ２は、例えばＵＶ透過ガラスで形成された筒状の容器１２と、この容器１２の両端部に設けられた例えばコバールで形成されたフランジ１３，１４とからなる筒状部材を有している。この筒状部材の一方および他方の開口部には、光電面収容カートリッジ２内部を真空封止する封止膜１５，１６が取付けられている。封止膜１５，１６は、３０μｍ程度の厚さの金属性の膜、例えばコバール薄膜でもよい。この光電収容カートリッジ２内には、カソードプラグ保持用リング１１が筒状の容器１２に取付部材１７を介して取り付けられている。光電面を取り付けたカソードプラグ１０はカソードプラグ保持用リング１１に保持されている。
【００２９】
図５は、カソードプラグ１０の第１の実施形態の構造図である。カソードプラグ１０は、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、ＳＵＳ３１６Ｌ等で作られた部材から成っている。カソードプラグ１０は、一方の底部に雌ネジ１０２が形成されていて、有底円筒形状となっている。カソードプラグ１０の円筒周面には２本の固定用ロッド１０１が嵌め込まれている。
【００３０】
図６は、カソードプラグ移動用ロッド３の第１の実施形態をこのロッド３の中心軸線と直交する方向から観察した図である。カソードプラグ移動用ロッド３の先端には、カソードプラグ１０の一方の底部に形成された雌ネジ１０２と螺合可能な雄ネジ２１が形成されている。カソードプラグ移動用ロッド３は、直線・回転導入機と連結されていて、カソードプラグ移動用ロッド３の延長方向に直線移動し、このロッド３の中心軸の周りに回動できるようになっている。
【００３１】
図７は、図５に示したカソードプラグ１０を保持するためのカソードプラグ保持用リング１１の第１の実施形態の蓋と本体の構造図である。このカソードプラグ保持用リング１１は、一端部に壁部１１１を備えた中空円筒状部材から成っている。この壁部１１１には、円筒形状を有するカソードプラグ１０と２本の固定用ロッド１０１が挿通可能な開口１１１１が設けられている。また、この壁部１１１には、開口１１１１を挟んで相対抗する位置に、カソードプラグ１０に嵌め込まれている固定用ロッド１０１の回動を防止する回転防止用凸部１１４が形成され、回転防止用凸部１１４と固定用ロッド１０１が挿通可能な開口１１１１との間の壁部１１１上に、固定用ロッド１０１をカソードプラグ保持用リング１１内側面に押し付けるための板バネ１１３が各々設けられている。カソードプラグ保持用リング１１の他端部に取り付けられるカソードプラグ保持用リング蓋１１２には、壁部１１１と同様に円筒形状を有するカソードプラグ１０と２本の固定用ロッド１０１が挿通可能な開口１１２１が設けられている。
【００３２】
図８は、カソードプラグ１０、カソードプラグ移動用ロッド３、カソードプラグ保持用リング１１、カソードプラグ保持用リング蓋１１２の分解、組立図である。カソードプラグ１０とカソードプラグ移動用ロッド３は、カソードプラグ１０の一方の底部に形成された雌ネジ１０２と、カソードプラグ移動用ロッド３の先端に形成された雄ネジ２１が螺合することにより結合される。カソードプラグ保持用リング１１にはカソードプラグ保持用リング蓋１１２が取付けられる。
【００３３】
固定用ロッド１０１が嵌め込まれているカソードプラグ１０をカソードプラグ保持用リング１１に取り付ける場合は、まず、カソードプラグ１０と固定用ロッド１０１をカソードプラグ保持用リング１１内に挿入し回転する。そうすると、固定用ロッド１０１は、回転防止用凸部１１４に当接すると共に板バネ１１３によりカソードプラグ保持用リング１１の蓋１１２側内側面に押し付けられる。これにより、カソードプラグ１０はカソードプラグ保持用リング１１にしっかりと固定、保持される。
【００３４】
固定用ロッド１０１が嵌め込まれているカソードプラグ１０をカソードプラグ保持用リング１１から取り外す場合は、まず、カソードプラグ移動用ロッド３を、このロッド３の延長方向に直線移動させてこのロッド３の先端の雄ネジ２１をカソードプラグ１０の雌ネジ１０２に当接し、カソードプラグ移動用ロッド３を、このロッド３の中心軸の周りに回動させて雄ネジ２１と雌ネジ１０２を螺合する。この際、円筒形状を有するカソードプラグ１０の円筒周面に嵌め込まれている固定用ロッド１０１は回転防止用凸部１１３に当接しているので、カソードプラグ１０のつれまわりは防止できる。その後、カソードプラグ移動用ロッド３を、上記と逆方向にこのロッド３の中心軸の周りに回動させて、カソードプラグ１０と固定用ロッド１０１を、カソードプラグ保持用リング１１の壁部１１１の開口１１１１、およびカソードプラグ保持用リング蓋１１２の開口１１２１に位置合わせし、該開口１１１１または開口１１２１を介してカソードプラグ保持用リング１１から取り外す。
【００３５】
図９は、カソードプラグ１０の第２の実施形態の構造図と、カソードプラグ移動用ロッド３をこのロッド３の中心軸線と直交する方向から観察した図である。この第２の実施形態でも、図５に示す第１の実施形態と同様に、カソードプラグ１０は、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、ＳＵＳ３１６Ｌ等で作られた円筒形状を有する部材から成り、円筒形状を有するカソードプラグ１０の円筒周面には２本の固定用ロッド１０１が嵌め込まれている。そして、この第２の実施形態では、カソードプラグ１０の一方の端部が中空にされ、その周囲の円筒部に鍵穴１０３が形成されている。カソードプラグ移動用ロッド３の先端には２本のカソードプラグ固定用ロッド２２が設けられている。この第２の実施形態においても、カソードプラグ移動用ロッド３は、直線・回転導入機と連結されていて、カソードプラグ移動用ロッド３の延長方向に直線移動し、このロッド３の中心軸の周りに回動できるようになっている。
【００３６】
図９に示す第２の実施形態のカソードプラグ１０を着脱可能に保持するカソードプラグ保持用リング１１の構成は、図７で示したカソードプラグ保持用リング１１の第１の実施形態と同じであり、カソードプラグ１０をカソードプラグ保持用リング１１に固定、保持する形態も第１の実施形態と同じである。
【００３７】
図９に示す固定用ロッド１０１が嵌め込まれているカソードプラグ１０をカソードプラグ保持用リング１１から取り外す場合は、カソードプラグ１０とカソードプラグ移動用ロッド３を結合する必要がある。図１０は、カソードプラグ１０とカソードプラグ移動用ロッド３を結合するための手順を示す図である。まず、カソードプラグ移動用ロッド３を、このロッド３の延長方向に直線移動させて、カソードプラグ固定用ロッド２２をカソードプラグ１０の鍵穴１０３に挿入する（図１０（ａ）（ｂ）参照）。その後、カソードプラグ移動用ロッド３を、このロッド３の中心軸の周りに回動させて、カソードプラグ固定用ロッド２２を鍵穴１０３に沿って移動させ（図１０（ｃ）参照）、更にカソードプラグ移動用ロッド３を、このロッド３の上記延長方向と逆の方向に直線移動させて、カソードプラグ固定用ロッド２２をカソードプラグ１０の鍵穴１０３の端部に当接し、カソードプラグ１０とカソードプラグ保持用リング１１を結合する（図１０（ｄ）参照）。この際、円筒形状を有するカソードプラグ１０の円筒周面に嵌め込まれている固定用ロッド１０１はカソードプラグ保持用リング１１内の回転防止用凸部１１４に当接しているので、カソードプラグ１０のつれまわりは防止できる。その後、カソードプラグ移動用ロッド３を上記と逆方向にこのロッド３の中心軸の周りに回動させて、カソードプラグ１０と固定用ロッド１０１を、カソードプラグ保持用リング１１の壁部１１１の開口１１１１、およびカソードプラグ保持用リング蓋１１２の開口１１２１に位置合わせし、該開口１１１１または開口１１２１を介してカソードプラグ保持用リング１１から取り外す。
【００３８】
図１１は、カソードプラグ１０の第３の実施形態の構造図である。この第の実施形態でも、図５に示す第１の実施形態と同様に、カソードプラグ１０は、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、ＳＵＳ３１６Ｌ等で作られた円筒形状を有する部材から成り、円筒形状を有するカソードプラグ１０の円筒周面には２本の固定用ロッド１０１が嵌め込まれている。そして、この第３の実施形態では、円筒形状を有するカソードプラグ１０の円筒周面に複数個のボールプランジャー固定用溝１０４が設けられている。カソードプラグ１０とカソードプラグ移動用ロッド３の結合手段は、図５、図６で示した第１の実施形態と同じであってもよいし、図９に示した第２の実施形態と同じであってもよい。
【００３９】
図１２は、図１１に示した円筒周面に複数個のボールプランジャー固定用溝１０４を有するカソードプラグ１０を保持するためのカソードプラグ保持用リング１１の第２の実施形態の構造図である。この第２の実施形態のカソードプラグ保持用リング１１は、中空円筒状部材から形成され、この中空円筒状部材の内周面には、カソードプラグ１０の円筒周面に嵌め込まれている固定用ロッド１０１が挿入される回転防止用溝１１８が形成されている。また、カソードプラグ保持用リング１１の中空円筒状部材の内周面には、カソードプラグ１０のボールプランジャー固定用溝１０４と対向する位置に、複数個のボールプランジャー１１５が、その先端に取り付けられた硬球１１６が、中空円筒状部材の中空部に突出するように取付けられている。ボールプランジャー１１５内にはバネ１１７が挿入されていて、硬球１１６はボールプランジャー１１５内部から突出する方向に押圧されている。これにより、硬球１１６は、突出側から押圧されるとその圧力でボールプランジャー１１５内部に入り込む。
【００４０】
固定用ロッド１０１が嵌め込まれているカソードプラグ１０をカソードプラグ保持用リング１１に取り付ける場合は、固定用ロッド１０１を、カソードプラグ保持用リング１１の回転防止用溝１１８内に挿入しながら、カソードプラグ１０をカソードプラグ保持用リング１１に挿入する。その際、カソードプラグ保持用リング１１に取付けられたボールプランジャー１１５の硬球１１６は、カソードプラグ１０の円筒周面に押圧されてボールプランジャー１１５内部に入り込む。そして、カソードプラグ１０のボールプランジャー固定用溝１０４がボールプランジャー１１５の硬球１１６の位置に到達したとき、硬球１１６がバネにより押し出され、ボールプランジャー固定用溝１０４内に嵌合する。これにより、カソードプラグ１０はカソードプラグ保持用リング１１に固定、保持される。
【００４１】
固定用ロッド１０１が嵌め込まれているカソードプラグ１０をカソードプラグ保持用リング１１から取り外す場合は、図５，６に示した第１の実施形態、または図９に示した第２の実施形態と同じ方法で、固定用ロッド１０１が嵌め込まれているカソードプラグ１０とカソードプラグ移動用ロッド３を結合する。その際、固定用ロッド１０１は、カソードプラグ保持用リング１１の回転防止用溝１１８内に挿入されているので、カソードプラグ１０のつれまわりは防止できる。そして、カソードプラグ移動用ロッド３を、このロッド３の延長方向に直線移動させると、ボールプランジャー１１５の硬球１１６とボールプランジャー固定用溝１０４の係合がはずれ、固定用ロッド１０１が円筒周面に嵌め込まれているカソードプラグ１０をカソードプラグ保持用リング１１から取り外すことができる
【００４２】
本発明は、通常反射型光電面（光電面表面に励起光を照射する）で用いられるが、透過型光電面で用いられる場合もあり、この場合の電子線発生装置１００，２００の例を図１３、１４に示す。なお、透過型光電面はカソードプラグ１０に取り付けられる。
【００４３】
図１３は、光電面として透過型光電面を用いた電子線発生装置１００の第１の実施形態の装置をスライダ３０の直線移動方向と直交する方向から観察した図である。光電面として透過型光電面を用いた電子線発生装置１００の第１の実施形態においても、電子線発生装置１００は、スライダ３０内に保持されている光電面収容カートリッジ２と、膜破り器３２と、光電面収容カートリッジ２を膜破り器３２の位置まで押し出す押出用パイプと、カソードプラグ移動用ロッド３とを備えていて、光電面収容カートリッジ２は筒状部材を有し、この筒状部材の一方および他方の開口部には、光電面収容カートリッジ２内部を真空封止するための封止膜１５，１６が取り付けられ、光電面収容カートリッジ２の筒状部材内には、カソードプラグ保持用リング１１、カソードプラグ保持用リング１１に保持されたカソードプラグ１０が内蔵されている。カソードプラグ１０とカソードプラグ移動用ロッド３には、図５〜１１で詳述する結合手段が設けられていて、カソードプラグ１０をカソードプラグ移動用ロッド３を用いて光電面収容カートリッジ２の一方の開口部から外部に移動させることができるように構成されている。
【００４４】
透過型光電面を用いた電子線発生装置１００の第１の実施形態においては、透過型光電面がカソードプラグ１０に取り付けられ、カソードプラグ移動用ロッド３の内部にはレーザー光等の励起光が通っている。励起光は大気と真空を分けている真空窓５１を通って、カソードプラグ移動用ロッド３の内部に導光される。カソードプラグ移動用ロッド３は先端側と後端側に２分割され、両者は例えばセラミックパイプ等の絶縁パイプ５３を介して連結されている。カソードプラグ移動用ロッド３の後端側は、直線・回転導入機５５に連結されている。カソードプラグ移動用ロッド３の先端近くには、真空窓５１から導光された光を集光する集光用レンズ５２が配置されている。真空窓５１から導光された励起光は、カソードプラグ移動用ロッド３内を通り、集光用レンズ５２で集光されて透過型光電面裏面から光電面に照射される。集光用レンズ５２を用いない場合は、励起光のビームサイズまたはカソードプラグ移動用ロッド３内の内径でビームサイズが決まる。このように、透過型光電面を用いると励起光の光電面への照射の位置合わせが反射型に比べて容易になる。
【００４５】
図１４は、光電面として透過型光電面を用いた電子線発生装置２００の第２の実施形態の装置をスライダ３０の直線移動方向と直交する方向から観察した図である。透過型光電面を用いた電子線発生装置２００の第２の実施形態においても、電子線発生装置２００は、スライダ３０内に保持されている光電面収容カートリッジ２と、膜破り器３２と、光電面収容カートリッジ２を膜破り器３２の位置まで押し出す押出用パイプと、カソードプラグ移動用ロッド３とを備えていて、光電面収容カートリッジ２は筒状部材を有し、この筒状部材の一方および他方の開口部には、光電面収容カートリッジ２内部を真空封止するための封止膜１５，１６が取り付けられ、光電面収容カートリッジ２の筒状部材内には、カソードプラグ保持用リング１１、カソードプラグ保持用リング１１に保持されたカソードプラグ１０が内蔵されている。カソードプラグ１０とカソードプラグ移動用ロッド３には、図５〜１１で詳述する結合手段が設けられていて、カソードプラグ１０をカソードプラグ移動用ロッド３を用いて光電面収容カートリッジ２の一方の開口部から外部に移動させることができるように構成されている。透過型光電面を用いた電子線発生装置２００の第２の実施形態においては、透過型光電面がカソードプラグ１０に取り付けられ、カソードプラグ移動用ロッド３の内部には光ファイバー５０が配置され、光ファイバー５０の端部には、励起光を導光する光ファイバー用真空コネクター５４が連結されている。図１３に示す透過型光電面を用いた電子線発生装置１００の第１の実施形態と同様に、カソードプラグ移動用ロッド３は先端側と後端側に２分割され、両者は例えばセラミックパイプ等の絶縁パイプ５３を介して連結されている。カソードプラグ移動用ロッド３の後端側は、直線・回転導入機５５に連結されている。光ファイバー用真空コネクター５４から導光された光は、光ファイバー５０を介して透過型光電面裏面から光電面に照射される。この構造により、励起光の光電面への照射の位置合わせが不要になる。光ファイバーは、複数本を束ねたバンドルファイバーを使用することができる。これにより、ＬＥＤ、ランプ等のレーザーと比べて集光性が悪い光源でもより効率のよい導光が可能になる。
【００４６】
図１３、１４に示す透過型光電面を用いた電子線発生装置１００、２００の第１、２の実施形態例においては、カソードプラグ移動用ロッド３の一部に、例えばセラミックパイプ等の絶縁用パイプを入れている。これにより、通常、マイナスの高電圧に印加されている光電面とカソードプラグ移動用ロッド３に連結されている直線・回転導入機５５を電気的に絶縁することができる。また、セラミックパイプ等の絶縁用パイプを用いることなく光電面とカソードプラグ移動用ロッド３に連結されている直線・回転導入機５５を電気的に絶縁する方法としては、カソードプラグ自身をマイナスの高電圧を印加する電極にセットし、カソードプラグ移動用ロッド３をカソードプラグ１０からはずしてしまうという方法がある。この方法を用いると、放電の問題が少なくなり、より実用的となる。
【００４７】
図１４に示す電子線発生装置２００の第２の実施形態の透過型光電面の光電面収容カートリッジ２を透過型電子顕微鏡の電子銃として用いた実施形態を図１５に示す。
【００４８】
図１５は、光電面として透過型光電面の光電面収容カートリッジ２を電子銃として用いた透過型電子顕微鏡を電子ビームの方向と直交する方向から観察した図である。電子線発生装置２００の光ファイバー用真空コネクター５４は、光ファイバー５０を介して励起用光源６０に接続されている。電子線発生装置２００の電子ビーム出口側には、引き出し電極５６、磁界レンズ５７、試料５８、検出部５９が設けられている。透過型光電面から出た電子ビームは引き出し電極５６により加速され、磁界レンズ５７により試料５８上に集束される。試料５８から放出された透過電子をカメラ等の検出部５９で測定し、透過電子画像を得る。本発明は、透過型電子顕微鏡に限らず、走査型電子顕微鏡でも用いることができる。また、透過型電子顕微鏡では、励起光源にパルスレーザーを用いることで、時間分解電子顕微鏡として用いることができる。
【００４９】
この実施形態では、ベローズを用いていないので、光電面と膜破り器３２、直線・回転導入機５５を電気的に絶縁することができ、ＤＣ高電圧の印加が可能になった。
【符号の説明】
【００５０】
１、１００、２００…電子線発生装置、２…光電面収容カートリッジ、３…カソードプラグ移動用ロッド、１０…カソードプラグ、１１…カソードプラグ保持用リング、１２…容器、１３…フランジ、１４…フランジ、１５…封止膜、１６…封止膜、１７…取付部材、２１…雄ネジ、２２…カソードプラグ固定用ロッド、３０…スライダ、３１…押し出しパイプ、３２…膜破り器、３３…ベローズ、３４…レバー、４０…カートリッジボックス、５０…光ファイバー、５１…真空窓、５２…集光用レンズ、５３…絶縁パイプ、５４…光ファイバー用真空コネクター、５５…直線・回転導入機、５６…引き出し電極、５７…磁界レンズ、５８…試料、５９…検出器、６０…励起用光源、１０１…固定用ロッド、１０２…雌ネジ、１０３…鍵穴、１０４…ボールプランジャー固定用溝、１１１…壁部、１１２…カソードプラグ保持用リング蓋、１１３…板バネ、１１４…回転防止用凸部、１１５…ボールプランジャー、１１６…硬球、１１７…バネ、１１８…回転防止用溝、１１１１…開口、１１２1…開口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線発生装置およびそれに用いられる光電面収容カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子線発生装置およびそれに用いられる光電面収容カートリッジの従来の技術としては、光電面をベローズの先端に取付けたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１６に従って従来の電子線発生装置３００およびそれに用いられる光電面収容カートリッジ３０１を説明する。この光電面収容カートリッジ３０１は、光電面３０２を真空封止したものであり、光電面３０２はベローズ３０３の先端に基板を介して取付けられている。光電面収容カートリッジ３０１の開口部には、光電面３０２と対向するように金属膜３０４が取付けられていて、開口部が封止されている。光電面収容カートリッジ３０１はスライダ３０５に保持されている。
【０００４】
電子線発生装置３００は、光電面収容カートリッジ３０１の金属膜３０４を破るための膜破り器３０６を備えている。
【０００５】
光電面収容カートリッジ３０１をスライダ３０５と一体の状態で膜破り器３０６に向けて押し出すと、光電面収容カートリッジ３０１の金属膜３０４は、閉じた状態の膜破り器３０６の円錐面部の頂点部に衝突し、円錐面部により金属膜３０４に穴が開けられる。そして、スライダ３０５をさらに押すと、膜破り器３０６の半円錐面部が開き、金属膜３０４は光電面収容カートリッジ３０１の端部の側面側に押し退けられる。
【０００６】
次に、光電面３０２を、膜破り器３０６の開いた半円錐面部で形成される空間を通し、位置決め板の貫通穴に挿入し、光電面３０２を位置決めする。この状態で光電面３０２にレーザー光を照射し、光電面３０２から電子を放出させることにより電子線を発生させる。
【特許文献１】特開２００３−４５３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、従来の電子線発生装置３００およびそれに用いられる光電面収容カートリッジ３０１では、該カートリッジ３０１内に、光電面３０２を取付けるベローズ３０３を備えていた。したがって、従来の電子線発生装置３００およびそれに用いられる光電面収容カートリッジ３０１では、光電面収容カートリッジ３０１内の光電面３０２を移動させるとき、移動距離はベローズ３０３の伸張可能な長さで決まるため、光電面３０２を長い距離に渡って移動させるためには、光電面収容カートリッジ自身を移動させる別の長尺ベローズが不可欠であった。ところが、このベローズ３０３は、光電面収容カートリッジ３０１の部品の中でもっとも高価であるため、光電面収容カートリッジ３０１は、コストが高くなり、また、別の長尺ベローズが必要となることで電子線発生装置３００全体のコストが高くなり、更に構造が複雑で、装置が大型化するという問題があった。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、電子線発生装置およびそれに用いられる光電面収容カートリッジにおいて、コストが高く、構造が複雑で、装置が大型化するという問題を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電子線発生装置は、光電面が取り付けられたカソードプラグと、このカソードプラグを着脱可能に保持する光電面保持用リングと、この光電面保持用リングが内部に取り付けられる筒状部材と、この筒状部材の一方および他方の開口部に取り付けられて内部を真空封止する一対の封止膜とを有して構成される光電面収容カートリッジと、この光電面収容カートリッジを保持するスライダと、封止膜を破る膜破り器またはスライダの少なくとも一方を移動させて封止膜の一方を膜破り器で破るための移動手段と、封止膜の他方を突き破ってカソードプラグに結合し、筒状部材の一方の開口部から光電面収容カートリッジの外部にカソードプラグを移動させるカソードプラグ移動用ロッドと、を備え、カソードプラグとカソードプラグ移動用ロッドは、互いに着脱可能な結合手段を有している。
【００１０】
カソードプラグの結合手段をカソードプラグの底部に形成された雌ネジとし、カソードプラグ移動用ロッドの結合手段を当該カソードプラグ移動用ロッドの先端に形成された雄ネジとすることができる。
【００１１】
カソードプラグの結合手段を当該カソードプラグに形成された鍵穴とし、カソードプラグ移動用ロッドの結合手段を鍵穴に係合可能なロッドとすることができる。
【００１２】
光電面を透過型光電面とし、カソードプラグ移動用ロッドの一部を絶縁用パイプで構成し、該カソードプラグ移動用ロッドの内部に全長にわたって光ファイバーを配置することができる。
【００１３】
本発明の光電面収容カートリッジは、光電面が取り付けられたカソードプラグと、このカソードプラグを着脱可能に保持する光電面保持用リングと、この光電面保持用リングが内部に取り付けられる筒状部材と、この筒状部材の一方および他方の開口部に取り付けられて内部を真空封止する一対の封止膜とを有して構成され、カソードプラグには、封止膜の他方を突き破って筒状部材の内部に進入するカソードプラグ移動用ロッドに結合するための結合手段が設けられている。
【００１４】
カソードプラグの結合手段を当該カソードプラグの底部に形成された雌ネジとし、カソードプラグ移動用ロッドの先端に形成された雄ネジに螺合可能とすることができる。
【００１５】
カソードプラグの結合手段を当該カソードプラグに形成された鍵穴とし、カソードプラグ移動用ロッドに設けられたロッドに係合可能とすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、光電面を光電面収容カートリッジ外部に取り出そうとする場合、カソードプラグに設けられた結合手段とカソードプラグ移動用ロッドに設けられた結合手段を結合し、カソードプラグを光電面保持用リングから取り外し、カソードプラグ移動用ロッドを、このロッドの延長方向に直線的に移動させる。
【００１７】
したがって、本発明では、長尺ベローズを用いることなく光電面を長い距離に渡って移動させることができるので、コストを低減し、構造を単純化し、装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の電子線発生装置の実施形態の説明図である。
【図２】本発明の電子線発生装置の光電面収容カートリッジからカソードプラグを取り出す動作手順を示す図である。
【図３】本発明の光電面収容カートリッジが複数個取付けられた電子線発生装置の説明図である。
【図４】本発明の光電面収容カートリッジの実施形態の説明図である。
【図５】本発明の光電面収容カートリッジに用いられるカソードプラグの第１の例の説明図である。
【図６】本発明の光電面収容カートリッジに用いられるカソードプラグ移動用ロッドの第１の例の説明図である。
【図７】本発明の光電面収容カートリッジに用いられるカソードプラグ保持用リングの第１の例の説明図である。
【図８】図５〜図７に示したカソードプラグ１０、カソードプラグ移動用ロッド３、カソードプラグ保持用リング１１、カソードプラグ保持用リング蓋１１２の斜視図である。
【図９】本発明の光電面収容カートリッジに用いられるカソードプラグ、カソードプラグ移動用ロッドの第２の例の説明図である。
【図１０】図９に示すカソードプラグとカソードプラグ移動用ロッドの結合方法の説明図である。
【図１１】本発明の光電面収容カートリッジに用いられるカソードプラグの第３の例の説明図である。
【図１２】図１１に示すカソードプラグを保持するカソードプラグ保持用リングの説明図である。
【図１３】本発明の光電面収容カートリッジの光電面に透過型光電面が用いられた電子線発生装置の第１の例の説明図である。
【図１４】本発明の光電面収容カートリッジの光電面に透過型光電面が用いられた電子線発生装置の第２の例の説明図である。
【図１５】図１４に示す電子発生装置を電子銃として用いた透過型電子顕微鏡の説明図である。
【図１６】従来の電子発生装置およびそれに用いられる光電面収容カートリッジの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る電子線発生装置１およびそれに用いられる光電面収容カートリッジ２の好適な実施形態について、図１〜１５を参照しながら詳細に説明する。なお、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
図１は、本発明の電子線発生装置１の実施形態の装置をスライダ３０の直線移動方向（図中の白抜き矢印）と直交する方向から観察した図である。電子線発生装置１は、スライダ３０内に保持されている光電面収容カートリッジ２と、膜破り器３２と、光電面収容カートリッジ２を膜破り器３２の位置まで押し出す押出用パイプ３１と、カソードプラグ移動用ロッド３とを備えている。光電面収容カートリッジ２は、筒状の容器１２と、容器１２の両端部に設けられたフランジ１３，１４とからなる筒状部材を有し、この筒状部材の一方および他方の開口部には、光電面収容カートリッジ２内部を真空封止するための封止膜１５，１６が取り付けられている。この筒状部材内には、取付部材１７によりカソードプラグ保持用リング１１が取り付けられていて、光電面を取り付けたカソードプラグ１０がカソードプラグ保持用リング１１に保持されている。カソードプラグ１０とカソードプラグ移動用ロッド３には、図５〜１１で詳述する結合手段が設けられていて、カソードプラグ１０をカソードプラグ移動用ロッド３を用いて光電面収容カートリッジ２の一方の開口部から外部に移動させることができるように構成されている。光電面収容カートリッジ２とカソードプラグ移動用ロッド３の詳細は、図４〜図１２に示し、その説明は後述する。
【００２１】
図１、２に基づいて、光電面収容カートリッジ２からカソードプラグ１０を取り出す動作手順を説明する。
【００２２】
まず、図１に示すように、押し出しパイプ３１によりスライダ３０の底部を押し、スライダ３０と光電面収容カートリッジ２を膜破り器３２側に動かす。なお、この場合、膜破り器３２を光電面収容カートリッジ２側に動かしてもよい。光電面カートリッジ２の一方の開口部に取り付けられている封止膜１５と膜破り器３２が当接すると、膜破り器３２により封止膜１５が破られる。さらに、スライダ３０と光電面収容カートリッジ２を膜破り器３２側に動かし、レバー３４をスライダ３０の先端で作動させ、膜破り器３２を開くと、カソードプラグ１０が通過できる空間が確保される（図２（ａ））。カソードプラグ移動用ロッド３をカソードプラグ１０の方向に直線移動させると、光電面収容カートリッジ２の他方の開口部に取り付けられている封止膜１６は、カソードプラグ移動用ロッド３の先端部により破られる（図２（ｂ））。そして、カソードプラグ移動用ロッド３を光電面収容カートリッジ２内に進入させ、カソードプラグ移動用ロッド３の先端部をカソードプラグ１０の底部に当接して、カソードプラグ移動用ロッド３とカソードプラグ１０を図５〜８で詳述する結合手段により結合する（図２（ｃ））。その後、カソードプラグ移動用ロッド３を用いてカソードプラグ１０を、カソードプラグ保持用リング１１から取り外し、光電面収容カートリッジ２の一方の開口部から外部に取り出し、膜破り器３２の空間を通してレーザー光照射位置まで移動させる（図２（ｄ））。
【００２３】
本発明では、複数個の光電面収容カートリッジ２が電子線発生装置１内に取り付けられる場合があり、これを図３に示す。
【００２４】
図３は、複数個の光電面収容カートリッジ２が電子線発生装置１内に取り付けられた実施形態の装置を膜破り器３２の直線移動方向（図中の白抜き矢印）と直交する方向から観察した図である。図３に示すように電子線発生装置１は複数本の光電面収容カートリッジ２が収容されるカートリッジボックス４０をチャンバー内に備えている。各光電面収容カートリッジ２はスライダ３０内に保持されてカートリッジボックス４０内に取り付けられている。カートリッジボックス４０のレーザー光照射側のチャンバーには、光電面収容カートリッジ２の一方の開口部に取り付けられている封止膜１５を破る膜破り器３２が配置されている。この膜破り器３２の両端はベローズ３３により支持され、シールされている。カートリッジボックス４０のレーザー光照射側と反対側には、カソードプラグ移動用ロッド３がカソードプラグ１０の方向に直線移動可能に、またこのロッド３の中心軸の周りに回動可能に配置されている。カートリッジボックス４０の回転により任意の光電面収容カートリッジ２を選び、膜破り器３２を光電面収容カートリッジ２側に動かすと、真空度を保ちながら選ばれた光電面収容カートリッジ２の一方の封止膜１５を破ることができる。カソードプラグ移動用ロッド３を用いてカソードプラグ１０を光電面収容カートリッジ２から取り出す動作手順は図１、２に示した手順と同様である。
【００２５】
なお、図３は、複数個の光電面収容カートリッジ２が電子線発生装置内に取り付けられる場合において、膜破り器３２を動かす例を示したが、従来の技術の特許文献１に記載されているように光電面収容カートリッジ２をスライダ３０と共に膜破り器３２側に動かすものでもよい。
【００２６】
このように、本発明の実施形態では、ベローズを用いることなく、カソードプラグ移動用ロッド３を用いてカソードプラグ１０を移動させることができるので、移動可能な距離を長くすることができ、また、コストを低減し、構造を単純化し、装置の小型化を図ることができる。
【００２７】
次に、本発明に係る電子線発生装置１に用いられる光電面収容カートリッジ２およびカソードプラグ移動用ロッド３の好適な実施形態について、図４〜１２を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
図４は、本発明の光電面収容カートリッジ２の実施形態の各構成要素や部材の配置関係を説明した図である。光電面収容カートリッジ２は、例えばＵＶ透過ガラスで形成された筒状の容器１２と、この容器１２の両端部に設けられた例えばコバールで形成されたフランジ１３，１４とからなる筒状部材を有している。この筒状部材の一方および他方の開口部には、光電面収容カートリッジ２内部を真空封止する封止膜１５，１６が取付けられている。封止膜１５，１６は、３０μｍ程度の厚さの金属性の膜、例えばコバール薄膜でもよい。この光電収容カートリッジ２内には、カソードプラグ保持用リング１１が筒状の容器１２に取付部材１７を介して取り付けられている。光電面を取り付けたカソードプラグ１０はカソードプラグ保持用リング１１に保持されている。
【００２９】
図５は、カソードプラグ１０の第１の実施形態の構造図である。カソードプラグ１０は、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、ＳＵＳ３１６Ｌ等で作られた部材から成っている。カソードプラグ１０は、一方の底部に雌ネジ１０２が形成されていて、有底円筒形状となっている。カソードプラグ１０の円筒周面には２本の固定用ロッド１０１が嵌め込まれている。
【００３０】
図６は、カソードプラグ移動用ロッド３の第１の実施形態をこのロッド３の中心軸線と直交する方向から観察した図である。カソードプラグ移動用ロッド３の先端には、カソードプラグ１０の一方の底部に形成された雌ネジ１０２と螺合可能な雄ネジ２１が形成されている。カソードプラグ移動用ロッド３は、直線・回転導入機と連結されていて、カソードプラグ移動用ロッド３の延長方向に直線移動し、このロッド３の中心軸の周りに回動できるようになっている。
【００３１】
図７は、図５に示したカソードプラグ１０を保持するためのカソードプラグ保持用リング１１の第１の実施形態の蓋と本体の構造図である。このカソードプラグ保持用リング１１は、一端部に壁部１１１を備えた中空円筒状部材から成っている。この壁部１１１には、円筒形状を有するカソードプラグ１０と２本の固定用ロッド１０１が挿通可能な開口１１１１が設けられている。また、この壁部１１１には、開口１１１１を挟んで相対抗する位置に、カソードプラグ１０に嵌め込まれている固定用ロッド１０１の回動を防止する回転防止用凸部１１４が形成され、回転防止用凸部１１４と固定用ロッド１０１が挿通可能な開口１１１１との間の壁部１１１上に、固定用ロッド１０１をカソードプラグ保持用リング１１内側面に押し付けるための板バネ１１３が各々設けられている。カソードプラグ保持用リング１１の他端部に取り付けられるカソードプラグ保持用リング蓋１１２には、壁部１１１と同様に円筒形状を有するカソードプラグ１０と２本の固定用ロッド１０１が挿通可能な開口１１２１が設けられている。
【００３２】
図８は、カソードプラグ１０、カソードプラグ移動用ロッド３、カソードプラグ保持用リング１１、カソードプラグ保持用リング蓋１１２の分解、組立図である。カソードプラグ１０とカソードプラグ移動用ロッド３は、カソードプラグ１０の一方の底部に形成された雌ネジ１０２と、カソードプラグ移動用ロッド３の先端に形成された雄ネジ２１が螺合することにより結合される。カソードプラグ保持用リング１１にはカソードプラグ保持用リング蓋１１２が取付けられる。
【００３３】
固定用ロッド１０１が嵌め込まれているカソードプラグ１０をカソードプラグ保持用リング１１に取り付ける場合は、まず、カソードプラグ１０と固定用ロッド１０１をカソードプラグ保持用リング１１内に挿入し回転する。そうすると、固定用ロッド１０１は、回転防止用凸部１１４に当接すると共に板バネ１１３によりカソードプラグ保持用リング１１の蓋１１２側内側面に押し付けられる。これにより、カソードプラグ１０はカソードプラグ保持用リング１１にしっかりと固定、保持される。
【００３４】
固定用ロッド１０１が嵌め込まれているカソードプラグ１０をカソードプラグ保持用リング１１から取り外す場合は、まず、カソードプラグ移動用ロッド３を、このロッド３の延長方向に直線移動させてこのロッド３の先端の雄ネジ２１をカソードプラグ１０の雌ネジ１０２に当接し、カソードプラグ移動用ロッド３を、このロッド３の中心軸の周りに回動させて雄ネジ２１と雌ネジ１０２を螺合する。この際、円筒形状を有するカソードプラグ１０の円筒周面に嵌め込まれている固定用ロッド１０１は回転防止用凸部１１３に当接しているので、カソードプラグ１０のつれまわりは防止できる。その後、カソードプラグ移動用ロッド３を、上記と逆方向にこのロッド３の中心軸の周りに回動させて、カソードプラグ１０と固定用ロッド１０１を、カソードプラグ保持用リング１１の壁部１１１の開口１１１１、およびカソードプラグ保持用リング蓋１１２の開口１１２１に位置合わせし、該開口１１１１または開口１１２１を介してカソードプラグ保持用リング１１から取り外す。
【００３５】
図９は、カソードプラグ１０の第２の実施形態の構造図と、カソードプラグ移動用ロッド３をこのロッド３の中心軸線と直交する方向から観察した図である。この第２の実施形態でも、図５に示す第１の実施形態と同様に、カソードプラグ１０は、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、ＳＵＳ３１６Ｌ等で作られた円筒形状を有する部材から成り、円筒形状を有するカソードプラグ１０の円筒周面には２本の固定用ロッド１０１が嵌め込まれている。そして、この第２の実施形態では、カソードプラグ１０の一方の端部が中空にされ、その周囲の円筒部に鍵穴１０３が形成されている。カソードプラグ移動用ロッド３の先端には２本のカソードプラグ固定用ロッド２２が設けられている。この第２の実施形態においても、カソードプラグ移動用ロッド３は、直線・回転導入機と連結されていて、カソードプラグ移動用ロッド３の延長方向に直線移動し、このロッド３の中心軸の周りに回動できるようになっている。
【００３６】
図９に示す第２の実施形態のカソードプラグ１０を着脱可能に保持するカソードプラグ保持用リング１１の構成は、図７で示したカソードプラグ保持用リング１１の第１の実施形態と同じであり、カソードプラグ１０をカソードプラグ保持用リング１１に固定、保持する形態も第１の実施形態と同じである。
【００３７】
図９に示す固定用ロッド１０１が嵌め込まれているカソードプラグ１０をカソードプラグ保持用リング１１から取り外す場合は、カソードプラグ１０とカソードプラグ移動用ロッド３を結合する必要がある。図１０は、カソードプラグ１０とカソードプラグ移動用ロッド３を結合するための手順を示す図である。まず、カソードプラグ移動用ロッド３を、このロッド３の延長方向に直線移動させて、カソードプラグ固定用ロッド２２をカソードプラグ１０の鍵穴１０３に挿入する（図１０（ａ）（ｂ）参照）。その後、カソードプラグ移動用ロッド３を、このロッド３の中心軸の周りに回動させて、カソードプラグ固定用ロッド２２を鍵穴１０３に沿って移動させ（図１０（ｃ）参照）、更にカソードプラグ移動用ロッド３を、このロッド３の上記延長方向と逆の方向に直線移動させて、カソードプラグ固定用ロッド２２をカソードプラグ１０の鍵穴１０３の端部に当接し、カソードプラグ１０とカソードプラグ保持用リング１１を結合する（図１０（ｄ）参照）。この際、円筒形状を有するカソードプラグ１０の円筒周面に嵌め込まれている固定用ロッド１０１はカソードプラグ保持用リング１１内の回転防止用凸部１１４に当接しているので、カソードプラグ１０のつれまわりは防止できる。その後、カソードプラグ移動用ロッド３を上記と逆方向にこのロッド３の中心軸の周りに回動させて、カソードプラグ１０と固定用ロッド１０１を、カソードプラグ保持用リング１１の壁部１１１の開口１１１１、およびカソードプラグ保持用リング蓋１１２の開口１１２１に位置合わせし、該開口１１１１または開口１１２１を介してカソードプラグ保持用リング１１から取り外す。
【００３８】
図１１は、カソードプラグ１０の第３の実施形態の構造図である。この第の実施形態でも、図５に示す第１の実施形態と同様に、カソードプラグ１０は、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、ＳＵＳ３１６Ｌ等で作られた円筒形状を有する部材から成り、円筒形状を有するカソードプラグ１０の円筒周面には２本の固定用ロッド１０１が嵌め込まれている。そして、この第３の実施形態では、円筒形状を有するカソードプラグ１０の円筒周面に複数個のボールプランジャー固定用溝１０４が設けられている。カソードプラグ１０とカソードプラグ移動用ロッド３の結合手段は、図５、図６で示した第１の実施形態と同じであってもよいし、図９に示した第２の実施形態と同じであってもよい。
【００３９】
図１２は、図１１に示した円筒周面に複数個のボールプランジャー固定用溝１０４を有するカソードプラグ１０を保持するためのカソードプラグ保持用リング１１の第２の実施形態の構造図である。この第２の実施形態のカソードプラグ保持用リング１１は、中空円筒状部材から形成され、この中空円筒状部材の内周面には、カソードプラグ１０の円筒周面に嵌め込まれている固定用ロッド１０１が挿入される回転防止用溝１１８が形成されている。また、カソードプラグ保持用リング１１の中空円筒状部材の内周面には、カソードプラグ１０のボールプランジャー固定用溝１０４と対向する位置に、複数個のボールプランジャー１１５が、その先端に取り付けられた硬球１１６が、中空円筒状部材の中空部に突出するように取付けられている。ボールプランジャー１１５内にはバネ１１７が挿入されていて、硬球１１６はボールプランジャー１１５内部から突出する方向に押圧されている。これにより、硬球１１６は、突出側から押圧されるとその圧力でボールプランジャー１１５内部に入り込む。
【００４０】
固定用ロッド１０１が嵌め込まれているカソードプラグ１０をカソードプラグ保持用リング１１に取り付ける場合は、固定用ロッド１０１を、カソードプラグ保持用リング１１の回転防止用溝１１８内に挿入しながら、カソードプラグ１０をカソードプラグ保持用リング１１に挿入する。その際、カソードプラグ保持用リング１１に取付けられたボールプランジャー１１５の硬球１１６は、カソードプラグ１０の円筒周面に押圧されてボールプランジャー１１５内部に入り込む。そして、カソードプラグ１０のボールプランジャー固定用溝１０４がボールプランジャー１１５の硬球１１６の位置に到達したとき、硬球１１６がバネにより押し出され、ボールプランジャー固定用溝１０４内に嵌合する。これにより、カソードプラグ１０はカソードプラグ保持用リング１１に固定、保持される。
【００４１】
固定用ロッド１０１が嵌め込まれているカソードプラグ１０をカソードプラグ保持用リング１１から取り外す場合は、図５，６に示した第１の実施形態、または図９に示した第２の実施形態と同じ方法で、固定用ロッド１０１が嵌め込まれているカソードプラグ１０とカソードプラグ移動用ロッド３を結合する。その際、固定用ロッド１０１は、カソードプラグ保持用リング１１の回転防止用溝１１８内に挿入されているので、カソードプラグ１０のつれまわりは防止できる。そして、カソードプラグ移動用ロッド３を、このロッド３の延長方向に直線移動させると、ボールプランジャー１１５の硬球１１６とボールプランジャー固定用溝１０４の係合がはずれ、固定用ロッド１０１が円筒周面に嵌め込まれているカソードプラグ１０をカソードプラグ保持用リング１１から取り外すことができる
【００４２】
本発明は、通常反射型光電面（光電面表面に励起光を照射する）で用いられるが、透過型光電面で用いられる場合もあり、この場合の電子線発生装置１００，２００の例を図１３、１４に示す。なお、透過型光電面はカソードプラグ１０に取り付けられる。
【００４３】
図１３は、光電面として透過型光電面を用いた電子線発生装置１００の第１の実施形態の装置をスライダ３０の直線移動方向と直交する方向から観察した図である。光電面として透過型光電面を用いた電子線発生装置１００の第１の実施形態においても、電子線発生装置１００は、スライダ３０内に保持されている光電面収容カートリッジ２と、膜破り器３２と、光電面収容カートリッジ２を膜破り器３２の位置まで押し出す押出用パイプと、カソードプラグ移動用ロッド３とを備えていて、光電面収容カートリッジ２は筒状部材を有し、この筒状部材の一方および他方の開口部には、光電面収容カートリッジ２内部を真空封止するための封止膜１５，１６が取り付けられ、光電面収容カートリッジ２の筒状部材内には、カソードプラグ保持用リング１１、カソードプラグ保持用リング１１に保持されたカソードプラグ１０が内蔵されている。カソードプラグ１０とカソードプラグ移動用ロッド３には、図５〜１１で詳述する結合手段が設けられていて、カソードプラグ１０をカソードプラグ移動用ロッド３を用いて光電面収容カートリッジ２の一方の開口部から外部に移動させることができるように構成されている。
【００４４】
透過型光電面を用いた電子線発生装置１００の第１の実施形態においては、透過型光電面がカソードプラグ１０に取り付けられ、カソードプラグ移動用ロッド３の内部にはレーザー光等の励起光が通っている。励起光は大気と真空を分けている真空窓５１を通って、カソードプラグ移動用ロッド３の内部に導光される。カソードプラグ移動用ロッド３は先端側と後端側に２分割され、両者は例えばセラミックパイプ等の絶縁パイプ５３を介して連結されている。カソードプラグ移動用ロッド３の後端側は、直線・回転導入機５５に連結されている。カソードプラグ移動用ロッド３の先端近くには、真空窓５１から導光された光を集光する集光用レンズ５２が配置されている。真空窓５１から導光された励起光は、カソードプラグ移動用ロッド３内を通り、集光用レンズ５２で集光されて透過型光電面裏面から光電面に照射される。集光用レンズ５２を用いない場合は、励起光のビームサイズまたはカソードプラグ移動用ロッド３内の内径でビームサイズが決まる。このように、透過型光電面を用いると励起光の光電面への照射の位置合わせが反射型に比べて容易になる。
【００４５】
図１４は、光電面として透過型光電面を用いた電子線発生装置２００の第２の実施形態の装置をスライダ３０の直線移動方向と直交する方向から観察した図である。透過型光電面を用いた電子線発生装置２００の第２の実施形態においても、電子線発生装置２００は、スライダ３０内に保持されている光電面収容カートリッジ２と、膜破り器３２と、光電面収容カートリッジ２を膜破り器３２の位置まで押し出す押出用パイプと、カソードプラグ移動用ロッド３とを備えていて、光電面収容カートリッジ２は筒状部材を有し、この筒状部材の一方および他方の開口部には、光電面収容カートリッジ２内部を真空封止するための封止膜１５，１６が取り付けられ、光電面収容カートリッジ２の筒状部材内には、カソードプラグ保持用リング１１、カソードプラグ保持用リング１１に保持されたカソードプラグ１０が内蔵されている。カソードプラグ１０とカソードプラグ移動用ロッド３には、図５〜１１で詳述する結合手段が設けられていて、カソードプラグ１０をカソードプラグ移動用ロッド３を用いて光電面収容カートリッジ２の一方の開口部から外部に移動させることができるように構成されている。透過型光電面を用いた電子線発生装置２００の第２の実施形態においては、透過型光電面がカソードプラグ１０に取り付けられ、カソードプラグ移動用ロッド３の内部には光ファイバー５０が配置され、光ファイバー５０の端部には、励起光を導光する光ファイバー用真空コネクター５４が連結されている。図１３に示す透過型光電面を用いた電子線発生装置１００の第１の実施形態と同様に、カソードプラグ移動用ロッド３は先端側と後端側に２分割され、両者は例えばセラミックパイプ等の絶縁パイプ５３を介して連結されている。カソードプラグ移動用ロッド３の後端側は、直線・回転導入機５５に連結されている。光ファイバー用真空コネクター５４から導光された光は、光ファイバー５０を介して透過型光電面裏面から光電面に照射される。この構造により、励起光の光電面への照射の位置合わせが不要になる。光ファイバーは、複数本を束ねたバンドルファイバーを使用することができる。これにより、ＬＥＤ、ランプ等のレーザーと比べて集光性が悪い光源でもより効率のよい導光が可能になる。
【００４６】
図１３、１４に示す透過型光電面を用いた電子線発生装置１００、２００の第１、２の実施形態例においては、カソードプラグ移動用ロッド３の一部に、例えばセラミックパイプ等の絶縁用パイプを入れている。これにより、通常、マイナスの高電圧に印加されている光電面とカソードプラグ移動用ロッド３に連結されている直線・回転導入機５５を電気的に絶縁することができる。また、セラミックパイプ等の絶縁用パイプを用いることなく光電面とカソードプラグ移動用ロッド３に連結されている直線・回転導入機５５を電気的に絶縁する方法としては、カソードプラグ自身をマイナスの高電圧を印加する電極にセットし、カソードプラグ移動用ロッド３をカソードプラグ１０からはずしてしまうという方法がある。この方法を用いると、放電の問題が少なくなり、より実用的となる。
【００４７】
図１４に示す電子線発生装置２００の第２の実施形態の透過型光電面の光電面収容カートリッジ２を透過型電子顕微鏡の電子銃として用いた実施形態を図１５に示す。
【００４８】
図１５は、光電面として透過型光電面の光電面収容カートリッジ２を電子銃として用いた透過型電子顕微鏡を電子ビームの方向と直交する方向から観察した図である。電子線発生装置２００の光ファイバー用真空コネクター５４は、光ファイバー５０を介して励起用光源６０に接続されている。電子線発生装置２００の電子ビーム出口側には、引き出し電極５６、磁界レンズ５７、試料５８、検出部５９が設けられている。透過型光電面から出た電子ビームは引き出し電極５６により加速され、磁界レンズ５７により試料５８上に集束される。試料５８から放出された透過電子をカメラ等の検出部５９で測定し、透過電子画像を得る。本発明は、透過型電子顕微鏡に限らず、走査型電子顕微鏡でも用いることができる。また、透過型電子顕微鏡では、励起光源にパルスレーザーを用いることで、時間分解電子顕微鏡として用いることができる。
【００４９】
この実施形態では、ベローズを用いていないので、光電面と膜破り器３２、直線・回転導入機５５を電気的に絶縁することができ、ＤＣ高電圧の印加が可能になった。
【符号の説明】
【００５０】
１、１００、２００…電子線発生装置、２…光電面収容カートリッジ、３…カソードプラグ移動用ロッド、１０…カソードプラグ、１１…カソードプラグ保持用リング、１２…容器、１３…フランジ、１４…フランジ、１５…封止膜、１６…封止膜、１７…取付部材、２１…雄ネジ、２２…カソードプラグ固定用ロッド、３０…スライダ、３１…押し出しパイプ、３２…膜破り器、３３…ベローズ、３４…レバー、４０…カートリッジボックス、５０…光ファイバー、５１…真空窓、５２…集光用レンズ、５３…絶縁パイプ、５４…光ファイバー用真空コネクター、５５…直線・回転導入機、５６…引き出し電極、５７…磁界レンズ、５８…試料、５９…検出器、６０…励起用光源、１０１…固定用ロッド、１０２…雌ネジ、１０３…鍵穴、１０４…ボールプランジャー固定用溝、１１１…壁部、１１２…カソードプラグ保持用リング蓋、１１３…板バネ、１１４…回転防止用凸部、１１５…ボールプランジャー、１１６…硬球、１１７…バネ、１１８…回転防止用溝、１１１１…開口、１１２1…開口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電面が取り付けられたカソードプラグと、このカソードプラグを着脱可能に保持する光電面保持用リングと、この光電面保持用リングが内部に取り付けられる筒状部材と、この筒状部材の一方および他方の開口部に取り付けられて内部を真空封止する一対の封止膜とを有して構成される光電面収容カートリッジと、
この光電面収容カートリッジを保持する保持手段と、
前記封止膜を破る膜破り器または前記保持手段の少なくとも一方を移動させて前記封止膜の一方を前記膜破り器で破るための移動手段と、
前記封止膜の他方を突き破って前記カソードプラグに結合し、前記筒状部材の一方の開口部から前記光電面収容カートリッジの外部に前記カソードプラグを移動させるカソードプラグ移動用ロッドと、
を備え、
前記カソードプラグと前記カソードプラグ移動用ロッドは、互いに着脱可能な結合手段を有していることを特徴とする電子線発生装置。
【請求項２】
前記カソードプラグの前記結合手段は当該カソードプラグの底部に形成された雌ネジであり、前記カソードプラグ移動用ロッドの前記結合手段は当該カソードプラグ移動用ロッドの先端に形成された雄ネジである請求項１記載の電子線発生装置。
【請求項３】
前記カソードプラグの前記結合手段は当該カソードプラグに形成された鍵穴であり、前記カソードプラグ移動用ロッドの前記結合手段は前記鍵穴に係合可能なロッドである請求項１記載の電子線発生装置。
【請求項４】
前記光電面が透過型光電面であり、前記カソードプラグ移動用ロッドは、一部を絶縁用パイプで構成し、該カソードプラグ移動用ロッドの内部には全長にわたって光ファイバーを配置している請求項１ないし３のいずれか１項記載の電子線発生装置。
【請求項５】
光電面が取り付けられたカソードプラグと、このカソードプラグを着脱可能に保持する光電面保持用リングと、この光電面保持用リングが内部に取り付けられる筒状部材と、この筒状部材の一方および他方の開口部に取り付けられて内部を真空封止する一対の封止膜とを有して構成され、
前記カソードプラグには、前記封止膜の他方を突き破って前記筒状部材の内部に進入するカソードプラグ移動用ロッドに結合するための結合手段が設けられていることを特徴とする光電面収容カートリッジ。
【請求項６】
前記カソードプラグの前記結合手段は当該カソードプラグの底部に形成された雌ネジであって、前記カソードプラグ移動用ロッドの先端に形成された雄ネジに螺合可能である請求項５記載の光電面収容カートリッジ。
【請求項７】
前記カソードプラグの前記結合手段は当該カソードプラグに形成された鍵穴であって、前記カソードプラグ移動用ロッドに設けられたロッドに係合可能である請求項５記載の光電面収容カートリッジ。
【請求項１】
光電面が取り付けられたカソードプラグと、このカソードプラグを着脱可能に保持する光電面保持用リングと、この光電面保持用リングが内部に取り付けられる筒状部材と、この筒状部材の一方および他方の開口部に取り付けられて内部を真空封止する一対の封止膜とを有して構成される光電面収容カートリッジと、
この光電面収容カートリッジを保持する保持手段と、
前記封止膜を破る膜破り器または前記保持手段の少なくとも一方を移動させて前記封止膜の一方を前記膜破り器で破るための移動手段と、
前記封止膜の他方を突き破って前記カソードプラグに結合し、前記筒状部材の一方の開口部から前記光電面収容カートリッジの外部に前記カソードプラグを移動させるカソードプラグ移動用ロッドと、
を備え、
前記カソードプラグと前記カソードプラグ移動用ロッドは、互いに着脱可能な結合手段を有していることを特徴とする電子線発生装置。
【請求項２】
前記カソードプラグの前記結合手段は当該カソードプラグの底部に形成された雌ネジであり、前記カソードプラグ移動用ロッドの前記結合手段は当該カソードプラグ移動用ロッドの先端に形成された雄ネジである請求項１記載の電子線発生装置。
【請求項３】
前記カソードプラグの前記結合手段は当該カソードプラグに形成された鍵穴であり、前記カソードプラグ移動用ロッドの前記結合手段は前記鍵穴に係合可能なロッドである請求項１記載の電子線発生装置。
【請求項４】
前記光電面が透過型光電面であり、前記カソードプラグ移動用ロッドは、一部を絶縁用パイプで構成し、該カソードプラグ移動用ロッドの内部には全長にわたって光ファイバーを配置している請求項１ないし３のいずれか１項記載の電子線発生装置。
【請求項５】
光電面が取り付けられたカソードプラグと、このカソードプラグを着脱可能に保持する光電面保持用リングと、この光電面保持用リングが内部に取り付けられる筒状部材と、この筒状部材の一方および他方の開口部に取り付けられて内部を真空封止する一対の封止膜とを有して構成され、
前記カソードプラグには、前記封止膜の他方を突き破って前記筒状部材の内部に進入するカソードプラグ移動用ロッドに結合するための結合手段が設けられていることを特徴とする光電面収容カートリッジ。
【請求項６】
前記カソードプラグの前記結合手段は当該カソードプラグの底部に形成された雌ネジであって、前記カソードプラグ移動用ロッドの先端に形成された雄ネジに螺合可能である請求項５記載の光電面収容カートリッジ。
【請求項７】
前記カソードプラグの前記結合手段は当該カソードプラグに形成された鍵穴であって、前記カソードプラグ移動用ロッドに設けられたロッドに係合可能である請求項５記載の光電面収容カートリッジ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１５０８８２（Ｐ２０１１−１５０８８２Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０９９４（Ｐ２０１０−１０９９４）
【出願日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
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