森下 利幸 (〒20 群馬県渋川市中村１１３５番地 電気化学工業株式会社渋川工場内 Gunma, 3778520, JP)
電気化学工業株式会社 (〒38 東京都中央区日本橋室町二丁目１番１号 Tokyo, 1038338, JP)
MORISHITA, Toshiyuki (Plant 1135, Nakamura, Shibukawa-sh, Gunma 20, 3778520, JP)
| 希土類六硼化物からなる電子放出源チップと、前記電子放出源チップを把持し加熱するための炭素質部材からなるヒーターとを有する電子放出源であって、前記電子放出源チップとヒーターの間隙に導電性物質が設けられていることを特徴とする電子放出源。 |
| 前記導電性物質がカーボン、炭化ホウ素、ホウ素化ジルコニウムの群から選ばれた1種以上を含有する導電性物質であることを特徴とする請求項1記載の電子放出源。 |
| 前記導電性物質の主成分がカーボンであることを特徴とする請求項2記載の電子放出源。 |
| 前記導電性物質がレニウムを含有する導電性物質であることを特徴とする請求項1記載の電子放出源。 |
| 希土類六硼化物からなる電子放出源チップと、前記電子放出源チップを把持し加熱するための炭素質部材からなるヒーターとを有する電子放出源の製造方法であって、前記電子放出源チップとヒーターの間隙に導電性物質を設ける工程を含むことを特徴とする電子放出源の製造方法。 |
| 前記電子放出源チップとヒーターの間隙に導電性物質を設ける工程は、前記電子放出源チップの面にペースト状のカーボンを塗布する工程を含むことを特徴とする請求項5記載の電子放出源の製造方法。 |
本発明は、電子顕微鏡、電子測長機、電 線露光機などに用いられるランタンヘキサ ライドやセリウムヘキサボライド単結晶を いた熱電子陰極を始めとする電子放出源及 電子放出源の製造方法に関する。
電子線描画装置や電子顕微鏡などの電子 利用装置に用いられる電子放出源としては 高配向性炭素などの通電加熱可能なヒータ として機能する部材を用い、電子を放射す 希土類六硼化物からなる電子放出源チップ( 以下、単に「チップ」という。)を上記ヒー ーで挟み込み、更に、導電性の支柱で上記 ーター毎上記チップを把持したものが利用 れている(特許文献1参照)。
更に詳しくは、例えば図1に示すとおりに、 碍子1に端子(2a及び2b)及び導電性の支柱3を取 付け、この支柱3の先端に、電子を放出する チップ4、およびチップ4の両側面に配置させ 直方体のヒーター5を挟み込み、これらのチ ップ4、ヒーター5を把持したものであり、電 放出源チップ4の材料としてはLaB 6 等が使用されている。
ヒーターとしては、フラン樹脂などをホッ
プレスすることによって得られる、いわゆ
ホットプレスカーボン(特許文献1参照)や熱
解炭素(特許文献2参照)などの炭素質部材が
用されている。上記部材は、体積抵抗率に
方性があり、一般的には直方体形状に加工
れ、体積抵抗率の大きい方向に通電できる
うに導電性支柱3で挟み込んで用いられる。
図1に示した電子放出源は、高真空中で端 子(2a及び2b)から直流電源を流し、ヒーター5 よってチップ4を所定の温度に加熱し、更に ップ4を電界中に置くことで、チップ4から 子を取り出し、電子線描画装置や電子顕微 の電子放出源などとして利用される。
一般に、電子放出源チップ4としてLaB 6 等を用いる場合には1400~1500℃に加熱して使用 される。
電子放出源は、上記した通りに、加熱しな ら使用するのが一般的であるが、電子放出 チップ4としてLaB 6 等の希土類六硼化物を用い、ヒーターに炭素 質部材を用いた場合に、使用するまでの保管 期間や状況によっては、端子(2a及び2b)間の抵 抗値が極端に上昇してしまい、使用時に通電 加熱できなくなるといった問題が生じる。こ の原因としてはチップ4とヒーター5の間で電 放出源チップ4の加水分解生成物として絶縁 物が形成される為と考えられている。
本発明の目的は、上記のような端子間抵 値の上昇を抑制し、安定して通電加熱でき 荷電粒子源を提供することである。
本発明の電子放出源は、希土類六硼化物 らなる電子放出源チップと、上記電子放出 チップを把持し加熱するための炭素質部材 らなるヒーターとを有する電子放出源であ て、上記電子放出源チップとヒーターの間 に導電性物質が設けられていることを特徴 する。
上記構成からなる電子放出源は、電子放 源チップと炭素質部材であるヒーターとの 隙に導電性物質が設けることにより、上記 子放出源チップと気相中の水分との加水分 により生じる反応生成物を抑制し、従来公 の電子放出源が有していた、端子間抵抗値 上昇を防ぐことができる。
本発明の電子放出源は、従来公知の電子 出源が有していた、端子間抵抗値の上昇を ぐことができる。
1 碍子
2a、2b 端子
3 導電性支柱
4 電子放出源チップ
5 ヒーター
6 ペースト状カーボン
7 レニウム層
〈発明の経緯〉
本発明者は、従来技術の状況に鑑みていろ
ろ検討した結果、六硼化物と炭素質部材で
るヒーターとの間の上記電子放出源チップ
の面を導電性物質で被覆することで、上記
題を解消できることを見いだし本発明に至
たものである。
以下、本発明の一例を、実施形態1及び2 して、図2と図3をもって説明する。
(実施形態1)
図2に例示する本発明に於いては、電子放出
源チップ4とヒーター5の間に間隙を埋めるよ
にペースト状のカーボン6を塗布してある。
該ペースト状のカーボン6にはコロイダルグ
ファイト(水性コロイド黒鉛)を選定した。
このようなペースト状の導電性物質を用 ることで、容易に電子放出源チップ表面に 布することが可能となる。
図2に例示する本発明の電子放出源におい て、間隙を埋める物質としてペースト状のカ ーボンを主成分とすることが、電子放出源チ ップ表面に塗りやすく好ましい。しかし、希 土類六硼化物からなる電子放出源チップと反 応しにくい物質で、電子放出源チップ4とヒ ター5の間隙を埋めていれば良いので、この 質に限定されるものではない。
上記のような構造より、LaB 6 等の希土類六硼化物からなる電子放出源チッ プ4の気相との接触部分がなくなり、従来の 子放出源で見られた電子放出源チップ4とヒ ター5との界面で生じる反応生成物が生成す るのを抑制することができる。
ここで、カーボン以外の物質としては、レ ウム等の高融点金属の他、炭化ホウ素、ホ 化ジルコニウム等がLaB 6 と同様にホウ素化合物である点から望ましい 。
(実施形態2)
図3に例示する本発明においては、電子放出
源チップ4とヒーター5の間にレニウム層7が設
けられている。
図3に例示する本発明の電子放出源は、電 子放出源チップ4側の面に箔状のレニウム層7 設けられている。すなわち、電子放出源チ プとの反応しにくい物質で、電子放出源チ プ4とヒーター5との間隙の電子放出源チッ 4側の面が気相から隔離されていれば、上記 電物質が箔状であっても構わない。
本発明の電子放出源は、図3に例示する通 りに、レニウム層7の形状がコの字形(或いは U溝形状)が示されている。しかし、電子放 源チップ4とヒーター5との間隙の電子放出源 チップ4側の面がレニウム層7によって被覆さ ていれば良いので、この構造に限定される のではない。
尚、レニウム層7の厚みに関しては、電子 放出源チップ4の加熱時の消費電力や空間的 制限等から5μm~0.1mm以下の範囲とすることが ましい。
上記のような構造より、LaB 6 等の希土類六硼化物からなる電子放出源チッ プ4の気相との接触部分がなくなり、従来の 子放出源で見られた電子放出源チップ4とヒ ター5との界面で生じる反応生成物が生成す るのを抑制することができる。
〈作用効果〉
以下、上記実施形態1及び2に係る電子放出
の作用効果について説明する。
上記実施形態1及び2の電子放出源は、希 類六硼化物からなる電子放出源チップ4と、 記電子放出源チップ4を把持し加熱するため の炭素質部材からなるヒーター5とを有する 子放出源であって、上記電子放出源チップ4 ヒーター5の間隙に導電性物質(図2の6又は図 3の7)が設けられていることを特徴とする。
上記電子放出源は、従来公知の電子放出 が有していた、端子間抵抗値の上昇を防ぐ とができる。
ここで、上記導電性物質がカーボン、炭 ホウ素、ホウ素化ジルコニウムの群から選 れた1種以上を含有する導電性物質であって もよい。このようにすることにより、より低 コストで電子放出源を得ることができる。
また、上記導電性物質の主成分がカーボ であってもよい。このようにすることによ 、より品質の安定した電子放出源を得るこ ができる。
また、上記導電性物質がレニウムを含有 る導電性物質であってもよい。このように ることにより、より端子間抵抗値の上昇を えた電子放出源を得ることができる。
上記実施形態1及び2に係る電子放出源は 希土類六硼化物からなる電子放出源チップ4 、上記電子放出源チップ4を把持し加熱する ための炭素質部材からなるヒーター5とを有 る電子放出源の製造方法であって、上記電 放出源チップ4とヒーター5の間隙に導電性物 質を設ける工程を含むことを特徴とする電子 放出源の製造方法によって得ることができる 。
このような製造方法によれば、端子間抵 値の上昇を防ぐことができる電子放出源を ることができる。
ここで、上記電子放出源チップ4とヒータ ー5の間隙に導電性物質を設ける工程は、上 電子放出源チップ4の面にペースト状のカー ンを塗布する工程を含んでいてもよい。こ ような製造方法によれば、より低コストで 質の安定した電子放出源を得ることができ 。
以上、本発明の電子放出源及び電子放出 の製造方法について、実施形態1及び2を挙 て説明したが、本発明はこれらに限定され ものではない。
以下に、実施例及び比較例を挙げて、本 明の電子放出源及び電子放出源の製造方法 更に詳細に説明するが、本発明はこれらに 定されるものではない。
(実施例1)
まず、電子放出源チップ4の材料として、LaB
6
単結晶を最大長さ方向が<100>結晶方位で
り、0.6mm×0.75mm×2mmの大きさの角柱状に切り
し、0.6mm×0.75mmの面を有する一端を90°の円
状にし、円錐の頂点部分を半径15μmの球状に
加工した。
そして、ヒーター5としては、熱分解炭素 を0.75mm×0.75mm×0.68mmの大きさに切り出した。
そして、実施例1では、図2に示すように ースト状のカーボン6(応研商事株式会社製、 商品名COLLOIDAL GRAPHITE)を、電子放出源チップ4 に塗布した。このとき、上記ペースト状のカ ーボン6の塗布面積はヒーター5の接触面積と 程度以上とした。その後、碍子1に端子(2a及 び2b)及び導電性の支柱3を取り付け、この支 3の先端に、ペースト状のカーボン6を塗布し てある電子放出源チップ4、およびヒーター5 挟み込み、これら電子放出源チップ4、ヒー ター5を把持して、電子放出源を得た。
(実施例2)
実施例2では、図3に示すように、厚み25μm、
幅0.75mmのレニウム箔(ニラコ社製)をコの字型
折り曲げ、電子放出源チップ4とその両側面
に配置させたヒーター5の間に介した。その
、碍子1に端子(2a及び2b)及び導電性の支柱3を
取り付け、この支柱3の先端に、レニウム箔7
介してある電子放出源チップ4、及びヒータ
ー5を挟み込み、これら電子放出源チップ4、
ニウム箔7、ヒーター5を把持して、電子放
源を得た。
(比較例)
比較例においては、図1に示すように、碍子
1に端子(2a及び2b)及び導電性の支柱3を取り付
、この支柱3の先端に、電子放出源チップ4
よび該チップ4の両側面に配置させた直方体
ヒーター5を挟み込み、これらのチップ4、
ーター5を把持して、電子放出源を得た。
(端子間抵抗値の測定)
そして、実施例1,2及び比較例の電子放出源
室温での端子間抵抗値を、測定精度0.01ωの
スター(日置電機社製)で測定し、その後、
縁物形成反応を促進させる為に温度80℃、湿
度80%RHの高湿度下の恒温恒湿槽に投入した。
恒温恒湿槽投入後、任意時間毎に実施例 び比較例の電子放出源を恒温恒湿槽から取 出し、端子間抵抗値を測定した。そして、 の操作を繰り返した。
そして、経過時間毎の端子間抵抗値の上 率を、恒温恒湿槽投入前の端子間抵抗値を 準として求めた。その上昇率の計算結果を 4に示した。
図4のように、実施例1及び2の電子放出源 は、約500時間後の上昇率は30%未満であった これに対し比較例の電子放出源では、上昇 は急激に増大し、200%以上にも達していた。
このように、本発明の電子放出源は、高 ・高湿度の環境下においても、端子間抵抗 が上昇しにくい。
本発明の電子放出源は、使用するまでの 管期間や状況によって生じてしまう端子間 抗値の上昇を抑制でき、電子放出源の品質 上に有効であるという効果が得られ、産業 非常に有用である。
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