[发明专利]电子枪、电子射线应用装置、使用电子枪的电子束射出方法以及电子束的焦点位置调整方法

说明书

本发明的课题在于提供一种在将电子枪搭载于合作伙伴装置后，可将电子束的焦点调整至短焦点侧以及长焦点侧的装置。本发明通过一种电子枪而可解决上述课题，其是一种包括光电阴极以及阳极的电子枪，进一步包括配置在该光电阴极与该阳极之间的中间电极。该中间电极具有使自该光电阴极射出的电子束通过的电子束通过孔，且于该电子束通过孔中形成有漂移空间。该漂移空间在透过施加电压而在该光电阴极与该阳极之间形成电场时，得以忽略该电场的影响。

技术领域

本发明涉及一种电子枪、电子射线应用装置、使用电子枪的电子束射出方法以及电子束的焦点位置调整方法。

背景技术

已知有搭载光电阴极(photocathode)的电子枪、包含该电子枪的电子显微镜、自由电子激光(free electron laser；FEL)加速器、检查装置等电子射线应用装置(以下将自电子射线应用装置卸下电子枪的装置记为“合作伙伴装置(partner device)”)(参照发明专利文献1)。

具备电子枪的装置以获得明亮的影像及高分辨率者为佳。为此，首先将电子枪搭载于合作伙伴装置时或更换电子枪时，为了使由电子枪射出的电子束与合作伙伴装置的电子光学系统(electron optical system)的光轴一致，一般会进行调整电子束的入射轴的作业。此外，除了电子束的入射轴的调整外，为了使电子束聚焦在合作伙伴装置的预定位置，一般亦进行调整焦点位置的作业。

作为调整电子束的焦点位置的方法，除了调整电子枪的安装位置之外，已知在光电阴极与阳极(anode)之间设置韦乃特(Wehnelt)电极(参照发明专利文献2及发明专利文献3)。通过施加电压于韦乃特电极，可集中(narrow down)自光电阴极射出的电子束，其结果在于，相较于未使用韦乃特电极的情况，可将焦点位置移到电子枪侧。

在先技术文献

专利文献：

专利文献1：国际公开第2015/008561号公报。

专利文献2：国际公开第2011/034086号公报。

专利文献3：日本特表2002-539633号公报。

发明内容

如上所述，通过使用韦乃特电极，在将电子枪搭载于合作伙伴装置后，可在固定电子枪的状态下改变电子枪的焦点位置。但依据电子枪的搭载位置，亦有欲将焦点控制在自电子枪远离的方向(以下亦记载为“长焦点侧”)的情况。然而，本发明人等发现在使用韦乃特电极时存在以下的问题。

(1)韦乃特电极使用于为了将焦点位置透过在施加电压时集中电子束而调整至电子枪侧(以下亦记载为“短焦点侧”)。因此，通常只能调整至短焦点侧。

(2)当将电子枪搭载于合作伙伴装置时，施加在韦乃特电极的电压的上下限值的中间值左右的施加电压的状态假定为初期设定。此情况下，通过调整施加在韦乃特电极的电压值，在将电子枪搭载于合作伙伴装置后，在原理上可将电子束的焦点调整至短焦点侧及长焦点侧。然而，韦乃特电极透过在电极上施加电压所产生的电场(electric field)而集中电子束。为此，仅有在电子束通过韦乃特电极的时才能调整电子束的宽度，故即便可以调整焦点位置至短焦点侧及长焦点侧，调整的范围也很窄。

(3)目前，在将电子枪搭载于合作伙伴装置后，将电子束的焦点调整至短焦点侧及长焦点侧，换句话说调整至两个不同方向的方法(装置)，只知道有韦乃特电极。

发明人在致力于研究的时，新研发出通过(1)在光电阴极与阳极之间设置中间电极、(2)于该中间电极中设置有形成了透过施加电压而在光电阴极与阳极之间形成电场时，能够忽略电场的影响的漂移空间(drift space)的电子束通过孔、(3)将由光电阴极射出的电子束通过形成有漂移空间的电子束通过孔而射出至阳极侧时，在漂移空间内扩展电子束的宽度的新方法(装置)，而可将电子束的焦点位置调整至短焦点侧及长焦点侧的任一方向。