JPH0654643B2 - Lens for field emission electron gun - Google Patents
Lens for field emission electron gunInfo
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- JPH0654643B2 JPH0654643B2 JP62231458A JP23145887A JPH0654643B2 JP H0654643 B2 JPH0654643 B2 JP H0654643B2 JP 62231458 A JP62231458 A JP 62231458A JP 23145887 A JP23145887 A JP 23145887A JP H0654643 B2 JPH0654643 B2 JP H0654643B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、永久磁石を用いた電界放射型電子銃用レンズ
に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a lens for a field emission type electron gun using a permanent magnet.
第3図は静電レンズ式の電界放射型電子銃の従来例を示
す図、第4図は磁界レンズ式の電界放射型電子銃の従来
例を示す図である。図中、1は電界放出チップ、2は引
き出し電極、3は電極、4は陽極、5はクロスオーバー
点、6はコイルヨーク、7はコイルを示す。FIG. 3 is a diagram showing a conventional example of an electrostatic lens type field emission electron gun, and FIG. 4 is a diagram showing a conventional example of a magnetic lens type field emission electron gun. In the figure, 1 is a field emission chip, 2 is an extraction electrode, 3 is an electrode, 4 is an anode, 5 is a crossover point, 6 is a coil yoke, and 7 is a coil.
電界放射型電子銃は、先端が細く尖った電界放出チップ
を備え、電子ビームを照射してプリント基板やLSI等
の試験を行うEBテスタに使用される。特に電界放出チ
ップによる電子ビーム放出点が小さいのが特長であり、
小さい点から放出された電子ビームを集束させると、容
易に電子ビームを細く絞ることができ、EBテスタに使
用して測定精度を上げることができる。一般に電界放射
型電子銃には、静電レンズ又は磁界レンズが使用されて
いる。The field emission type electron gun is equipped with a field emission chip having a thin tip and is used for an EB tester for irradiating an electron beam to test a printed circuit board, an LSI or the like. The feature is that the electron beam emission point by the field emission chip is particularly small,
If the electron beam emitted from a small point is focused, the electron beam can be easily narrowed down and the measurement accuracy can be improved by using the electron beam tester. Generally, an electrostatic lens or a magnetic lens is used in a field emission electron gun.
静電レンズは、第3図に示すように電界放出チップ1に
対向して下側の光軸上に引き出し電極2、電極3、陽極
4を配置し、電極3の電圧と電極4の電圧との比で静電
レンズ作用を得、電極3と陽極4との間にクロスオーバ
ー点5が形成されるようになっている。この静電レンズ
の場合には、構成は簡単であるが収差が大きいという欠
点がある。In the electrostatic lens, as shown in FIG. 3, the extraction electrode 2, the electrode 3, and the anode 4 are arranged on the lower optical axis so as to face the field emission chip 1, and the voltage of the electrode 3 and the voltage of the electrode 4 are The ratio of 1 gives the electrostatic lens effect, and the crossover point 5 is formed between the electrode 3 and the anode 4. In the case of this electrostatic lens, the structure is simple, but there is a drawback that the aberration is large.
他方、後者の磁界レンズは、第4図に示すように電界放
出チップ1の下側に引き出し電極2、コイル7を中にも
つコイルヨーク6、電極3が配置され、コイルヨーク6
と電極3との間にクロスオーバー点5が形成される。こ
の磁界レンズの場合には、静電レンズに比べて多少複雑
な構造となるが、収差が一桁小さく、そのために電流を
多くとる場合に輝度低下が少なくてすむという特長を持
っている。この従来用いられている磁界レンズは、第4
図に示すようにコイルヨーク6の中のコイル7に電流を
流して磁界を発生させている。On the other hand, in the latter magnetic lens, the extraction electrode 2, the coil yoke 6 having the coil 7 therein, and the electrode 3 are arranged below the field emission chip 1 as shown in FIG.
A crossover point 5 is formed between the electrode 3 and the electrode 3. This magnetic field lens has a slightly more complicated structure than the electrostatic lens, but has the feature that the aberration is one order of magnitude smaller, and therefore the reduction in brightness is small when a large amount of current is applied. This conventional magnetic field lens has a fourth
As shown in the figure, a current is passed through the coil 7 in the coil yoke 6 to generate a magnetic field.
しかしながら、上記のように磁界レンズは、静電レンズ
に比べて収差が一桁小さいという特長を有しているが、
コイル7に電流を流して磁界を発生させているため、こ
のコイルが発熱し、コイルヨーク6や引き出し電極2か
らガスが発生するという問題がある。電界放射型電子銃
用レンズでは、全体を高真空の中に置いて安定な性能を
得るようにしている。そのため、上記のようにガスが発
生すると、電界放出チップ1付近の真空度を悪化させ、
エミッションを不安定にさせてしまう。However, as described above, the magnetic lens has a feature that the aberration is smaller by one digit than the electrostatic lens.
Since a current is passed through the coil 7 to generate a magnetic field, there is a problem that this coil generates heat and gas is generated from the coil yoke 6 and the extraction electrode 2. The field emission type electron gun lens is placed in a high vacuum to obtain stable performance. Therefore, when gas is generated as described above, the degree of vacuum in the vicinity of the field emission tip 1 is deteriorated,
It makes the emission unstable.
本発明は、上記の問題点を解決するものであって、コイ
ルの発熱を少なくし、真空度の悪化を防止してエミッシ
ョンの安定化を図った電界放射型電子銃用レンズを提供
することを目的とするものである。The present invention solves the above-mentioned problems, and provides a lens for a field emission electron gun in which heat generation of a coil is reduced, deterioration of vacuum degree is prevented, and emission is stabilized. It is intended.
そのために本発明は、電界放出チップに対向して光軸上
に引き出し電極が配置され、該引き出し電極の下方に設
けられる電界放射型電子銃用レンズであって、永久磁石
と、該永久磁石の内側に設けられるコイルと、前記永久
磁石及びコイルの上端と下端に設けられる上側ヨーク及
び下側ヨークとを備え、前記永久磁石の起磁力をレンズ
磁界で必要とする起磁力の可変幅の範囲内に選定し、前
記コイルに流す電流の方向と大きさを制御することによ
りレンズ磁場を調整するように構成したことを特徴とす
るものである。To this end, the present invention provides a field emission electron gun lens in which an extraction electrode is arranged on the optical axis so as to face the field emission chip and is provided below the extraction electrode. A coil provided inside, and an upper yoke and a lower yoke provided at the upper and lower ends of the permanent magnet and the coil, respectively, and the magnetomotive force of the permanent magnet is within a variable range of the magnetomotive force required by the lens magnetic field. And the lens magnetic field is adjusted by controlling the direction and magnitude of the current flowing through the coil.
本発明の電界放射型電子銃用レンズでは、永久磁石、そ
の上下極のヨーク、上下極のヨークにより形成されるレ
ンズギャップ、それらの中に設けられるコイルによりレ
ンズ磁場を形成するので、永久磁石により大部分の起磁
力をまかない、コイルに流す電流の方向と大きさにより
所望のレンズ磁場となるように微調整することができ
る。従って、コイルに流す電流を小さくすることがで
き、コイルの発熱量を低減させることができる。In the field emission electron gun lens of the present invention, the permanent magnet, the upper and lower pole yokes, the lens gap formed by the upper and lower pole yokes, and the coil provided therein form the lens magnetic field. It is possible to finely adjust so as to obtain a desired lens magnetic field depending on the direction and magnitude of the current flowing through the coil without applying most of the magnetomotive force. Therefore, the current flowing through the coil can be reduced, and the amount of heat generated by the coil can be reduced.
以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明に係る電界放射型電子銃用レンズの1実
施例構成を示す図、第2図はクロスオーバー点を一定に
保つための引き出し電圧とレンズのアンペアターンとの
関係を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of one embodiment of a lens for a field emission type electron gun according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a relation between an extraction voltage for keeping a crossover point constant and an ampere turn of the lens. Is.
第1図において、1は電界放出チップ、2は引き出し電
極、3は電極、6はコイルヨーク、7はコイル、8は永
久磁石、9はレンズギャップを示す。In FIG. 1, 1 is a field emission chip, 2 is an extraction electrode, 3 is an electrode, 6 is a coil yoke, 7 is a coil, 8 is a permanent magnet, and 9 is a lens gap.
本発明の電界放射型電子銃用レンズでは、第1図(a)
に示すように円筒状の永久磁石8の上端と下端に上側ヨ
ーク、下側ヨークからなるコイルヨーク6を設ける。永
久磁石8は、本来第1図(b)に示すように磁界を形成
するが、この永久磁石8による磁束を互いに非接続の上
側ヨーク、下側ヨークからなるコイルヨーク6によりレ
ンズギャップに導きレンズ磁場を形成させる。さらに、
永久磁石8の内側、すなわち第1図(b)のAに示す位置
で、永久磁石8とレンズギャップ9との間にコイル7を
設ける。そして、このコイル7に流す電流の方向、大き
さを変えることによりレンズ磁場の大きさを変えクロス
オーバー点を一定の位置に保つようにする。In the field emission type electron gun lens of the present invention, FIG.
As shown in FIG. 3, the coil yoke 6 including an upper yoke and a lower yoke is provided on the upper and lower ends of the cylindrical permanent magnet 8. The permanent magnet 8 originally forms a magnetic field as shown in FIG. 1B, but the magnetic flux generated by the permanent magnet 8 is guided to the lens gap by the coil yoke 6 including an upper yoke and a lower yoke which are not connected to each other. Create a magnetic field. further,
A coil 7 is provided between the permanent magnet 8 and the lens gap 9 inside the permanent magnet 8, that is, at a position shown by A in FIG. Then, by changing the direction and magnitude of the current flowing through the coil 7, the magnitude of the lens magnetic field is changed to keep the crossover point at a constant position.
電界放射型電子銃用レンズでは、電界放出チップ1に対
し、3〜10kV程度の高圧をかけて電子を引き出して
いるが、電界放出チップ1が劣化してくると、その引き
出し電圧をさらに高くすることが必要となる。他方、ク
ロスオーバー点を一定の位置に保つには、より高圧で引
き出された電子に対して、その分レンズ磁界を強くする
必要がある。そのため、一般には、第2図に示すように
起磁力(アンペアターン)に所定の可変幅A1〜A
2(AT)を持たせている。このアンペアターン(A
T)の可変幅A1〜A2(AT)の中心値を永久磁石で
発生させると、 をレンズのコイル7で発生させればよいことになる。す
なわち、永久磁石による起磁力だけで足りない場合に
は、さらに起磁力が加算されるようにコイル7の電流を
設定し、逆に永久磁石による起磁力が大きすぎる場合に
は、起磁力を減らすようにコイル7の電流を逆の方向に
設定する。これに対して、第4図に示す従来の磁界レン
ズによると、コイル7は、A2(AT)まで発生させる
能力を必要としていたので、これらを比較することによ
り、明らかに本発明のコイルに流す電流を大幅に低減す
ることができる。In the field emission electron gun lens, a high voltage of about 3 to 10 kV is applied to the field emission chip 1 to extract electrons, but when the field emission chip 1 deteriorates, the extraction voltage is further increased. Will be required. On the other hand, in order to keep the crossover point at a constant position, it is necessary to make the lens magnetic field stronger for the electrons extracted at a higher voltage. Therefore, generally, as shown in FIG. 2, the magnetomotive force (ampere turn) has a predetermined variable width A 1 -A.
It has 2 (AT). This ampere turn (A
When the central value of the variable width A 1 to A 2 (AT) of T) is generated by the permanent magnet, Is generated by the coil 7 of the lens. That is, when only the magnetomotive force of the permanent magnet is insufficient, the current of the coil 7 is set so that the magnetomotive force is further added. Conversely, when the magnetomotive force of the permanent magnet is too large, the magnetomotive force is reduced. Thus, the current of the coil 7 is set in the opposite direction. On the other hand, according to the conventional magnetic lens shown in FIG. 4, the coil 7 needs the ability to generate up to A 2 (AT). It is possible to greatly reduce the amount of current flowing.
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではな
く、種々の変形が可能である。例えば上記の実施例で
は、永久磁石の発生する起磁力を可変幅の中心値に設定
したが、中心値でなく下方寄りや上方寄りに設定しても
よい。The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, the magnetomotive force generated by the permanent magnet is set to the center value of the variable width, but it may be set to the lower side or the upper side instead of the center value.
以上の説明から明らかなように、従来のレンズコイルで
は、レンズ磁場に対応した最低A1(AT)〜最大A2
(AT)の起磁力を必要としており、この起磁力を確保
するために流す電流による発熱で電極やレンズ外筒から
の放出ガスが増加して真空度を悪化させエミッションを
不安定にしていたが、本発明によれば、必要な起磁力の
大部分 を永久磁石でまかなうことができ、コイルで必要とする
起磁力は、その幅における調整分 で済む。その結果、発熱が低く、放出ガスが少なくなる
ので、真空度の悪化を防止することができ、エミッショ
ンの安定化を図ることができる。As is apparent from the above description, the conventional lens coil has a minimum A 1 (AT) to a maximum A 2 corresponding to the lens magnetic field.
The magnetomotive force of (AT) is required, and the heat generated by the current flowing to secure this magnetomotive force increases the amount of gas released from the electrodes and the lens outer cylinder, deteriorating the degree of vacuum and making the emission unstable. According to the present invention, most of the required magnetomotive force is Can be covered with a permanent magnet, and the magnetomotive force required by the coil is It's done. As a result, the amount of heat generated is low and the amount of gas released is small, so that the degree of vacuum can be prevented from deteriorating and the emission can be stabilized.
第1図は本発明に係る電界放射型電子銃用レンズの1実
施例構成を示す図、第2図はクロスオーバー点を一定に
保つための引き出し電圧とレンズのアンペアターンとの
関係を示す図、第3図は静電レンズ式の電界放射型電子
銃の従来例を示す図、第4図は磁界レンズ式の電界放射
型電子銃の従来例を示す図である。 1……電界放出チップ、2……引き出し電極、3……電
極、6……コイルヨーク、7……コイル、8……永久磁
石、9……レンズギャップ。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of one embodiment of a lens for a field emission type electron gun according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a relation between an extraction voltage for keeping a crossover point constant and an ampere turn of the lens. FIG. 3 is a view showing a conventional example of an electrostatic lens type field emission electron gun, and FIG. 4 is a view showing a conventional example of a magnetic field lens type field emission electron gun. 1 ... Field emission chip, 2 ... Extraction electrode, 3 ... Electrode, 6 ... Coil yoke, 7 ... Coil, 8 ... Permanent magnet, 9 ... Lens gap.
Claims (2)
し電極が配置され、該引き出し電極の下方に設けられる
電界放射型電子銃用レンズであって、永久磁石と、該永
久磁石の内側に設けられるコイルと、前記永久磁石及び
コイルの上端と下端に設けられる上側ヨーク及び下側ヨ
ークとを備え、前記永久磁石の起磁力をレンズ磁界で必
要とする起磁力の可変幅の範囲内に選定し、前記コイル
に流す電流の方向と大きさを制御することによりレンズ
磁場を調整するように構成したことを特徴とする電界放
射型電子銃用レンズ。1. A lens for a field emission electron gun, wherein a lead-out electrode is arranged on the optical axis so as to face the field emission chip, and is provided below the lead-out electrode, the permanent magnet and the inside of the permanent magnet. And a permanent magnet and an upper yoke and a lower yoke provided on the upper and lower ends of the permanent magnet and the coil, respectively, and the magnetomotive force of the permanent magnet is within a variable width of the magnetomotive force required by the lens magnetic field. A lens for a field emission electron gun, characterized in that the lens magnetic field is adjusted by selecting and controlling the direction and magnitude of the current flowing through the coil.
する起磁力の平均値であることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の電界放射型電子銃用レンズ。2. The field emission type electron gun lens according to claim 1, wherein the magnetomotive force of the permanent magnet is an average value of the magnetomotive force required for the lens magnetic field.
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|---|---|---|---|
| JP62231458A JPH0654643B2 (en) | 1987-09-14 | 1987-09-14 | Lens for field emission electron gun |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62231458A JPH0654643B2 (en) | 1987-09-14 | 1987-09-14 | Lens for field emission electron gun |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6476654A JPS6476654A (en) | 1989-03-22 |
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Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62231458A Expired - Fee Related JPH0654643B2 (en) | 1987-09-14 | 1987-09-14 | Lens for field emission electron gun |
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1987
- 1987-09-14 JP JP62231458A patent/JPH0654643B2/en not_active Expired - Fee Related
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