JPS5830035A - 点状陰極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高輝度の電子ビームを必要とする点状陰極（ポ
イントカソード）に関し、特に電子放射性特性や寿命を
改善した点状陰極に関する。

従来′１例えば半導体の感光などリトグラフィに使用す
る陰極は、極微束の電子ビームを必要とするため先端を
尖鋭にしたタングステンなどで作った陰極を高温に加熱
し、更に高電圧全印加して針状の電子ビームを得ている
。

動作をせねばならず、寿命が著しく短い欠点があり２例
えばランタンポライド（ＬａＢ６）など仕事函数の比較
的低い化合物を使用することが考えられている。このＬ
ａＢ５！ｌｒ使用した点状陰極の断面図全第１図に示す
。第１図ではＬａＢ６の例えば５朋メ棒の一端を先端が
５μＸ〜１０μダと尖鋭化した陰極部で、２は陰極部１
を保持するカーボンである。このＬａＢ５は普通の金属
と非常に反応し易いため通常の金属では保持できず、カ
ーボンで圧着して保持している。３は陰極部１を昇温す
るためのヒータで陰極部１の周囲にタングステン線で作
られたコイルを配置している。この陰極の尖鋭端部に対
向して陽極を配置し高圧を印加子れば陰極部１の尖鋭端
から電子放射が行なわれ細い針状の電子ビームを得るこ
とができる。しかしこのＬａＢａｆｆ１使用した陰極は
仕事函数が低いといってもバリウムなどに比べれば高く
陰極温度ｋ１６０ｏ°Ｃ以上の高温にしなければ所望の
電子放射を得られないという欠点をもっている。しかも
このＬａＢ６は直熱加熱ができず陰極部１のまわりにヒ
ータ３を配置した傍熱加熱のため、ヒータ３は非常に高
温となりヒータ３の寿命低下等地への悪影響が太きい。

更にこのＬａ８６ｔｆ用した陰極部１は前述の如くカー
ボン２で保持しなければならないが、カーボンは金属に
比べて機械的強度が弱く、特に前述の如く高温の陰極部
１を保持するため熱伝導によりカーボンの温度が非常に
高温になり一層機械的強度が低下して陰極部１の尖鋭端
部の方向が偏位するという欠点がある。

更に他の欠点として、このＬａＢｓｆｌ成形が困難で非
常に細い、尖鋭端を形成することが難かしく。

また結晶面によって動作中に減り易い方向があり、結晶
面が変ると電子ビームの方向が変り易いという点にある
。

本発明はこのような欠点に鑑みなされたもので、比較的
低温で極微少の電子ビームを得られる陰極を提供するこ
とを目的と゛する。具体的には例えば一端を尖鋭にした
タングステン棒など細い高融点金属棒のまわりに密着し
てそれと同種の材料により多孔質体を形成し、その多孔
質体に電子放射性物質を含浸させてそのまわりにヒータ
を配置し加熱することにより多孔質体から浸み出したバ
リウムなどを前記高融点金属棒の尖鋭端に這わせて高融
点金属棒の尖鋭端の仕事函数を低下させたものである。

以下図面により詳細に説明する。

第２図は本発明の一実施例である点状陰極の断面図であ
る。

第２図で４は例えば０．１〜２龍グのタングステン棒、
５は例えばタングステン粉末を外径５１１１１グに焼結
させた多孔質体、６は多孔質体５に含浸した電子放射性
物質、７は電子放射性物質６を昇温させるためのヒータ
である。

この陰極の製造方法としては種々考えられるが、−例を
述べるとまずタングステン粉末全焼結させて外径５朋ダ
長さ０．２〜２ｃｒＩＬの多孔質体へ ６を形成する。次に多孔質体６の中心部に０１〜２朋グ
の穴を貫通させ、その穴に０．１〜２　ｍｍグの太さの
タングステン棒を突込んだ後、焼結して密着させる。多
孔質体６は既に焼結したものであるが再度焼結すること
により収縮してタングステン棒に密着する。次にタング
ステン棒の一端側を機械加工により細くシ、更に先端を
細くするため電解あるいはアルカリ溶融などの化学研磨
により０．０５〜１０μの尖鋭端に形成する。次に通常
９含浸型陰極全製造するのと同様の方法で、電子放射性
物質の原料である炭酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化
アルミニウム等の混合物を予め焼成したものを多孔質体
の′表面に塗布し、還元性雰囲気中または真空中で約１
８００°Ｃにして溶融含浸する。こうして製造した陰極
部の尖鋭端と反対側を陰極側電極に接続し、多孔質体の
外周に離隔してヒータを配置することによりこの陰極を
製造できる。

他の製造方法として例えばタングステン棒の周囲に直接
タングステン粉末を成型して焼結することによ゛り多孔
質体部を形成し、他は前例と同じ方法で製造することが
できる。またいずれの方法によるにせよタングステン棒
でなく細い多ングステン線を使用すれば９機械加工の工
程を縫子に直接化学研磨で尖鋭端を形成することもでき
る。まｆｃ、タン、ゲステン棒の先端を予め尖鋭処理を
しておいて多孔質体に密着させることもできる。

上記実施例では８棒および多孔質体の材料をタングステ
ンの例で説明したが、タングステン以外でも高融点金属
であればモリブデン等でもよく、また多孔質体゛の外形
は円形の例で説明したが、尖鋭端の形状で電子ビームの
形状が定まる友め、多孔質体の外形は任意の形状にする
ことができる。更に金属棒多孔質体と同じ長さである必
要はなく少なくとも電子ビームを発する先端部分にあれ
ば満足される。

以上説明したように９本発明によれば非常に細い電子ビ
ームを必要とする点状陰極でも通常の含浸゛型陰極と同
程度の陰極温度で十分な電子放射を得ることができ、し
かも陰極温度を必要以上に高くする必要がないので寿命
も長くでき。

リトグラフィ等電子技術の発展に太いに寄与する効果が
ち名。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の点状陰極の断面図でＬａＢ６’にカーボ
ンでつるした例、第２図は本発明の一実施例である点状
陰極の断面図である。 ４・・・高融点金属棒、５・・・高融点金属の多孔質体
、６・・・電子放射性物質の含浸剤、７・・・ヒータ。 特許出願人　新日本無勝株式会社 篤１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一端を尖鋭にした高融点金属棒と、該高融点金属棒の周
   囲に密着して該高融点金属棒と同種の材料で形成μた多
   孔質体と、該多孔質体に含浸させた電子放射性物質と、
   該電子放射性物質を含浸させた多孔質体の周囲に隔離し
   て配置した加熱用ヒータとからなり、前記高融点金属棒
   の尖鋭端から電子放射をさせることを特徴とする点状陰
   極。