〈実施形態〉
 以下、図面を参照しながら本発明の具体的� ��実施態様について説明する。
 本実施形態に係る電子源は、図1(a)に示すよ うに、絶縁碍子5と、絶縁碍子5に間隔を空け� ��配置された2つの導電端子4と、導電端子4の� ��に張られている長尺のフィラメント3と、フ ィラメント3に取り付けられた電子放射部を� �する針状の陰極1と、を備える電子源であっ� ��、上記フィラメント3の軸方向に対する垂直 断面形状が長方向と短方向を有し、長方向の 最大長がその短方向の最大長の1.5倍以上5倍� �下であって、フィラメント3の断面形状の長� ��向が、フィラメント3と導電端子を取り付け た2か所の位置と、陰極のある位置の3点で形� ��される平面の法線に対して±10°以下となる� ��うに、フィラメント3が張られている。

 ここで、図1は本発明の実施形態に係る電 子源の構造図(図1(a))及びフィラメント3の軸� �向に対する垂直断面の拡大図(図1(b))である� �図1(a)において、2は陰極1に設けられた拡散� �である。

[フィラメント]
 先ず、本実施形態に係る電子源のフィラメ� ��ト3について説明する。フィラメント3は、� �1(b)に示すように、フィラメント3の軸方向に 対する垂直断面形状が長方向と短方向とを有 する。

 本実施形態では、フィラメント3の軸方向 に対する垂直断面形状を、図1(b)に示すよう� �長方形を例に挙げて説明するが、その断面� �状は、上述の長短方向の最大長の比率を維� �できるものであれば適宜採用できる。他の� �面形状としては、楕円形、菱形又は長方形� �短辺を半円形にした形がある。

 フィラメント3の断面形状が図1(b)に示す� �うな長方形の場合には、長方向の最大長は� �方形の長辺、短方向の最大長は長方形の短� �に相当する。また、フィラメント3の断面形� ��が楕円形や菱形の場合には、長方向の最大� ��とは断面形状の中心(重心)を通る線分のう� �で、最も長い線分のことを指し、短方向の� �大長とは、断面形状の中心(重心)を通る線分 のうちで、最も短い線分のことを指す。

 フィラメント3の断面形状の長方向の最大 長(図1(b)のa)及び短方向の最大長(図1(b)のb)に� ��いては、フィラメントの通電加熱用電源に� ��ける電流及び電圧の制限内で、実使用温度� ��で加熱可能な長さを選定する必要がある。

 フィラメント3の断面については、長方向 の最大長が短方向の最大長の1.5倍以上5倍以� �であることが好ましい。フィラメント3の断� ��をこのような比率にすることにより、適切� ��電流で加熱を行うことができ、かつ装置周� ��からの振動による電子源の共振によって生� ��るノイズの発生を効果的に防止することが� ��きる。

 例えば、フィラメント3の断面積が同じで あっても、短方向の最大長bに対する長方向� �最大長aの比を5倍以下に設定すると、フィラ メントの表面積の増加に伴う加熱時の輻射損 失による加熱に必要な電流の増加を抑制する ことができる。また、1.5倍以上に設定すると 、充分な振動防止の効果を発揮する。即ち、 短方向の最大長bに対する長方向の最大長aの� ��が、1.5倍以上5倍以下であることにより、上 記本願発明特有の効果を奏することができる 。

 また、短方向の最大長bに対する長方向の 最大長aの比は、この下限として好ましい比� �2倍であり、上限として好ましい比は4倍であ る。このような比率にすることにより、装置 周辺からの振動による電子源の共振によって 生じるノイズの発生を防止しつつも、安定し た加熱を行うことができ、より安定した電子 線を得ることができる。

(フィラメントの断面積)
 上記フィラメント3の断面積(フィラメント3� ��軸方向に対する垂直断面の面積)は、0.01mm ² 以上0.015mm ² 以下であることが好ましい。さらに好ましく は、フィラメント3の断面積は、0.011mm ² 以上0.013mm ² 以下である。

 フィラメント3の断面積が0.015mm ² 以下であれば、陰極1と導電端子4間に熱勾配� ��生じ、適切な電流で加熱を行うことができ� ��。また、フィラメント3の断面積が0.01mm ² 以上であれば、陰極1の振動を抑制すること� �できる。さらに、フィラメント3の断面積が� ��0.011mm ² 以上0.015mm ² 以下である場合には、従来の断面が円状のフ ィラメントを用いた電子源とほぼ同程度のフ ィラメント電流で動作温度までの加熱が可能 となり、置き換えが容易という効果を得るこ とができる。

(フィラメントの長さ)
 また、上記フィラメント3の長さが3mm以上8mm 以下であることが好ましい。ここで、上記フ ィラメント3の長さとは、図3に示すように、� ��ィラメント3の一方の端部から陰極1とフィ� �メント3との接点までの長さLのことをいう。

 フィラメント3の長さが8mm以下であれば陰 極1の振動を抑制することができる。また、� �ィラメント3の長さが3mm以上であれば、適切� ��電流で加熱を行うことができる。

 さらに好ましくは、上記フィラメント3の長 さが4mm以上6mm以下である。フィラメント3の� �さが、4mm ² 以上6mm ² 以下である場合には、従来の断面が円状のフ ィラメントを用いた電子源とほぼ同じ長さで あり、構造的に置き換えが容易という効果を 得ることができる。

(フィラメント間の角度)
 上記フィラメント3間の角度は、30°以上120° 以下であることが好ましい。ここで、上記フ ィラメント3間の角度とは、図3に示すように� ��フィラメント3と導電端子4を取り付けた2か� ��の位置と、陰極1のある位置の3点で形成さ� �る平面において、V字に折り曲げられたフィ� ��メント3が形成する角度θを意味する。

 フィラメント3間の角度が30°以上であれ� �、導電端子4の間隔を十分確保することがで� ��る。また、フィラメント3間の角度が120°以� ��であれば、針状の陰極がサプレッサー電極� ��設けられた穴から突き出した構造の電子源� ��容易に作製することができる。

 さらに好ましくは、フィラメント3間の角 度は45°以上90°以下である。フィラメント3間 の角度が45°以上90°以下であれば、従来の断� ��が円状のフィラメントを用いた電子源とほ� ��同じ角度であり、構造的に置き換えが容易� ��いう効果を得ることができる。

 本実施形態においては、図1又は図2に示� �ように、1本のフィラメントをV字に折り曲げ て形成したフィラメント3について説明した� �しかし、フィラメント3は、図4に示すように 、同じ長さの2本のフィラメントによって陰� �1を挟み込むような構造であってもよい。

 このように、フィラメント3が2本のフィ� �メントからなる場合、上記フィラメント3の� ��さとは、1本のフィラメントの長さを意味す る。また、上記フィラメント3間の角度とは� �上記の定義と同様に、2本のフィラメントの� ��す角度を意味する。

 本実施形態の電子源では、フィラメント3 がタングステン、モリブデン、レニウム、タ ンタル、イリジウムから選ばれた金属、又は これらの元素を少なくとも1種選択した合金� �あることが好ましい。

[陰極]
 次に、本実施形態に係る電子源の陰極1につ いて説明する。陰極1は、図5の(a)に示すよう� ��、太さmが0.1mm~0.15mm、全長nが1.0mm~1.8mmの円柱 と、先端部の電子放射部分の直径sが2μm以下� ��ある円錐を組み合わせた針状のものが好ま� ��い。先端部の形状は、平坦な形状であって� ��よいし、略球面状となっていてもよい。

 このような針状の先端形状にして電子放� ��を微小領域に制限することで、より高輝度� ��電子放射が達成される。また、このような� ��状の陰極の場合、その材料としては、特に� ��ングステン又はモリブデンが好ましい。さ� ��に、陰極1は、タングステン又はモリブデン の<100>方位の単結晶からなり、陰極の一� ��にCa、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ti、Zr、Hf、又はラ� �タノイド系列から選ばれた元素の酸化物を� �散源として有していることが好ましいが、� �れに制限されるものではない。

 また、大きな角電流密度が必要な用途で� ��、陰極1は、図5の(b)に示すように、太さmが0 .1mm~0.5mm、全長nが1mm~2mmの円柱状または四角柱 状と、先端の電子放射部分が平坦であり、そ の直径sが2μm~100μmである円錐とを組み合わせ た形状であってもよい。

[製造方法]
 次に、本実施形態に係る電子源の製造方法� ��ついて説明する。

(フィラメントの作製)
 先ず、フィラメントの軸方向に対する垂直� ��面形状が長方向と短方向を有し、長方向の� ��大長がその短方向の最大長の1.5倍以上5倍以 下のフィラメント3を得る方法としては、板� �の金属板を短冊状に切断する方法がある。� �のような方法により、均質で精度の高い断� �形状が長方形のフィラメントを得ることが� �きる。

 また、断面が円形状のワイヤを圧延ロー� ��ー等で圧延することで、断面形状が長方向� ��短方向を持つ楕円形のワイヤを得る方法が� ��る。このような方法は、容易にかつ大量に� ��理できるので好ましい。

(電子源の作製)
 本実施形態の電子源を作製するためには、� ��記フィラメントをV字のごとく曲げ、絶縁碍 子5に固定された導電端子4に、溶接により取� ��付ける。取り付けに際しては、前記フィラ� ��ントの断面形状の長方向は、フィラメント3 の導電端子4との接合部2箇所と陰極1との3点� �形成される平面に対して、垂直となるよう� �取り付ける。

 ここで、上記平面は、2箇所の接合部の中 心と単結晶陰極の中心とを通る平面である。 また、上記フィラメントの断面形状の長方向 と上記平面とは直交するが、この長方向は、 上記平面の法線に対して±10°以下、好ましく は±5°以下の傾きを構成してもよい。

 次に、フィラメント3の頂部に、電子ビー ムを放射するタングステンの<100>方位の� ��結晶からなる陰極1を溶接等により固定する 。

 次に、陰極1の先端部を電解研磨により尖鋭 化し、その中央部側面にジルコニウム源を形 成して約10 ^-4 Paの酸素存在下で加熱して陰極1の先端部にま でジルコニウムと酸素を拡散させ(以降、酸� �処理という。)、しかる後に各種の電極を取� ��付けて約10 ^-7 Paの真空下で電圧を印加することで、陰極1の 先端部の形状を形成させるものである。

 当該構造を採用することで、外界からの� ��動によるV字のごとく張ったフィラメント3� �面に対して垂直方向の振動によるノイズの� �生を極めて小さく押さえることができ、フ� �ラメントの通電加熱に必要な電流の増加を� �えることができ、電子ビーム装置の許容電� �量内に抑えることができるという効果が得� �れる。

 上記電子源は、走査型電子顕微鏡、走査� ��透過電子顕微鏡、オージェ電子分光装置、� ��子線露光機、ウェハ検査装置などの電子ビ� ��ム装置に採用することができる。当該電子� ��を用いた電子ビーム装置では、その外側に� ��振構造などを設けることなく高分解能が得� ��れ、低いコストで高信頼性を達成すること� ��できるという格別の効果が得られる。

〈作用効果〉
 以下、上記実施形態に係る電子源及び電子� ��ーム装置の作用効果について説明する。

 上記実施形態によれば、絶縁碍子5と、絶 縁碍子5に設けられている一対の導電端子4と� ��導電端子4間に張られているフィラメント3� �、フィラメント3の一部に接合されている電� ��放射部を有する針状の陰極1とを備える電子 源であって、上記フィラメント3の軸方向に� �する垂直断面形状が短方向の最大長b及び長� ��向の最大長aを有し、短方向の最大長bに対� �る長方向の最大長aの比が1.5倍以上5倍以下で あり、フィラメント3の断面形状の長方向が� �フィラメント3及び一対の導電端子4の2か所� �位置と、陰極1との3点で形成される平面に対 して略垂直となるようにフィラメントが張ら れている電子源が提供される。

 上記の構成により、フィラメント3の断面 積を大きくすることなく、フィラメント3及� �一対の導電端子4の2か所の位置と、陰極1と� �3点で形成される平面に対して略垂直方向に� ��動し難い形状となり、剛性を上げることが� ��きる。そして、上記電子源を用いた装置は� ��装置周辺からの振動により電子源が共振し� ��ノイズを発生することが防止され、また、� ��ィラメントの通電加熱に必要な電流の増加� ��抑えることができるという効果が得られる� ��

 上記フィラメント3の断面形状は、上述の 長短方向の最大長の比率を維持できるもので あれば適宜採用でき、具体的には、長方形、 楕円形、菱形又は長方形の短辺を半円形にし た形であってもよい。

 フィラメント3の断面形状が長方形の場合 には、板状の金属板を短冊状に切断すること によって均質で精度の高いフィラメントが得 られる。また、フィラメント3の断面形状が� �円形の場合には、断面が円形状のワイヤを� �延ローラー等で圧延することで容易かつ大� �に処理することができる。

 また、上記フィラメント3の断面積が0.01mm ² 以上0.015mm ² 以下であってもよい。このようにすれば、適 切な電流で加熱を行うことができ、かつ、陰 極1の振動を抑制することができる。

 また、上記フィラメントの長さが3mm以上8 mm以下でであってもよい。このようにすれば� ��適切な電流で加熱を行うことができ、かつ� ��陰極1の振動を抑制することができる。

 また、上記フィラメント間の角度が30°以 上120°以下であってもよい。フィラメント3間 の角度が30°以上であれば、導電端子4の間隔� ��十分確保することができるとともに、針状� ��陰極がサプレッサー電極に設けられた穴か� ��突き出した構造の電子源を容易に作製する� ��とができるという効果を得ることができる� ��

 さらには、上記フィラメント3がタングス テン、モリブデン、レニウム、タンタル、イ リジウムから選ばれた金属、又はこれらの元 素を少なくとも1種選択した合金であること� �、高融点材料であり好ましい。

 また、上記陰極がタングステン又はモリ� ��デンからなり、直径(太さm)が0.1mm~0.15mm、全� ��nが1.0mm~1.8mmの円柱状であり、先端部の電子� ��射部分の直径sが2μm以下であってもよい。� �のようにすることで、より高い輝度の安定� �た電子源を得ることができる。

 さらには、上記陰極1はタングステン又は モリブデンの<100>方位の単結晶から主と� ��てなり、陰極1の一部にCa、Sr、Ba、Sc、Y、La� ��Ti、Zr、Hf、又はランタノイド系列から選ば� ��た金属元素の酸化物を拡散源2とすることが 好ましい。陰極1及び拡散源2に上記の金属元� ��を用いることによって、長時間安定に高輝� ��の電子放射が得られ、好ましい特性の電子� ��を得ることができる。

 また、上記陰極の太さmが0.1mm~0.5mm、全長n が1mm~2mmの円柱状または四角柱であり、先端� �の電子放射部分が平坦であり、その直径sが2 μm~100μmであってもよい。このようにするこ� �で、より大きな角電流密度を得ることがで� �る。

 上記電子源は、走査型電子顕微鏡、走査� ��透過電子顕微鏡、オージェ電子分光装置、� ��子線露光機、ウェハ検査装置などの電子ビ� ��ム装置に適用することができる。上記電子� ��を用いた装置は、装置周辺からの振動によ� ��電子源が共振してノイズを発生することが� ��止される。また、フィラメントの通電加熱� ��必要な電流の増加を抑えることができ、電� ��ビーム装置の許容電流量内に抑えることが� ��きるという効果が得られる。

 以上、図面を参照して本発明の実施形態� ��ついて述べたが、これらは本発明の例示で� ��り、上記以外の様々な構成を採用すること� ��できる。

 また、上記電子ビーム装置は、陰極を保� ��しているフィラメントに加熱電流を流すこ� ��によって放出される不要な熱電子を抑制す� ��ためのサプレッサー電極を備えたものであ� ��てもよい。このようなサプレッサー電極を� ��えた電子ビーム装置は、不要な熱電子の放� ��が抑制され、余剰な電子が引き出し電極等� ��照射されることにより、誘発される真空劣� ��や放電損傷が起こりにくくなるとともに、� ��一性の高い電子ビームが得られるという効� ��を有するので好ましい。