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公開番号2025011357
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023113405
出願日2023-07-11
発明の名称電子ビーム放出構造および電界放射装置
出願人株式会社明電舎
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01J 1/304 20060101AFI20250117BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電子ビームのビーム径や焦点サイズの小径化を容易にし、電界放射装置の所望の機能を発揮し易くすることに貢献可能な技術を提供する。
【解決手段】軸心の一端が陽極2に対向した姿勢で配置される柱状電極基体11を有した冷陰極1において、陽極側対向面12の径方向の寸法を0.1mm～1mmとし、その陽極側対向面12にカーボンナノ構造体から成る電子放出部4を形成する。カーボンナノ構造体の表面は、当該表面から隆起した形状の粒状部40が当該表面に対して島状に分布するように形成されて、島状構造を成しているものとする。粒状部40は、隆起した方向の寸法が10μm以上であり、当該粒状部の最大径部における径方向の寸法が10μm以上の形状となるように形成されたものとする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
軸心の一端が陽極に対向した姿勢で配置される柱状電極基体を有し、前記柱状電極基体における前記陽極側の端面に電子放出部が設けられている冷陰極と、
前記冷陰極から絶縁された状態で前記軸心に対して同軸状に配置されて前記柱状電極基体の外周側を包囲する筒状の集束電極と、
を備え、
前記端面の径方向の寸法は、０．１ｍｍ～１ｍｍであり、
前記電子放出部は、前記端面に生成した炭素核を成長させて得られるカーボンナノ構造体から成り、
前記カーボンナノ構造体の表面は、当該表面から隆起した形状の粒状部が当該表面に対して島状に分布するように形成されて、島状構造を成しており、
前記粒状部は、前記隆起方向の寸法が１０μｍ以上で、当該粒状部の最大径部における径方向の寸法が１０μｍ以上であることを特徴とする電子ビーム放出構造。
続きを表示（約 540 文字）【請求項２】
前記粒状部における前記隆起方向の先端部は、当該隆起方向に向かって鈍角状に凸となる湾曲形状をなしていることを特徴とする請求項１記載の電子ビーム放出構造。
【請求項３】
前記先端部における径方向の寸法は、５μｍ以上であることを特徴とする請求項１または２記載の電子ビーム放出構造。
【請求項４】
前記冷陰極は、前記柱状電極基体と前記集束電極との間において前記軸心に対して同軸状に配置されている筒状の電極カバーにより、前記柱状電極基体の外周側が包囲されていることを特徴とする請求項１または２記載の電子ビーム放出構造。
【請求項５】
前記電極カバーにおける前記陽極側の開口縁面は、当該開口縁面上の点が当該電極カバーの径方向の内側から外側に近づくに連れて当該陽極側に移動するように傾斜形状となっていることを特徴とする請求項４記載の電子ビーム放出構造。
【請求項６】
請求項１または２記載の電子ビーム放出構造を有していることを特徴とする電界放射装置。
【請求項７】
前記陽極と前記集束電極との間に印加する電圧を変更可能な電圧制御部を、備えていることを特徴とする請求項６記載の電界放射装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＸ線装置，電子管，照明装置等の種々の機器に適用可能な電子ビーム放出構造および電界放射装置に関するものである。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
電界放射は、電界集中により電子が真空雰囲気下（例えば絶縁性の真空容器中）に放出される現象であり、この現象を利用してＸ線装置，電子管，照明装置等の種々の電界放射装置を構成することが検討されてきた。
【０００３】
電界放射の一例としては、所定距離を隔てて対向配置された電子源（冷陰極等）と陽極（ターゲット）との両者に所定の電圧を印加できる構成であって、当該印加によって電子源に発生する電子により、陽極に向かって電子ビームを放出できる態様が挙げられる。このような電子ビームを陽極に照射（衝突）させることにより、所望の機能（例えばＸ線装置の場合はＸ線の外部放出による透視分解能）を発揮できることとなる（例えば特許文献１～５）。
【０００４】
電子源においては、Ｓｉ基板やＳＵＳ基板等の電極基体を有したものであって、当該電極基体における陽極に対向している側の端面（以下、単に陽極側対向面と適宜称する）に電子放出部が設けられた冷陰極が、挙げられる。また、電子放出部としては、例えばＣＶＤ法によって陽極側対向面に生成した炭素核を成長させることにより、炭素膜（グラフェン，カーボンナノチューブ等）が三次元的に成長し重なり合って内部中空状に形成されたカーボンナノ構造体の態様が、挙げられる。
【０００５】
電子ビームは、電子源と陽極との両者間方向の中心軸（以下、単に中心軸と適宜称する）に集束させて当該陽極に照射できるように、集束制御することが求められる。この集束制御の態様としては、例えば集束電極等を用いた構成により、当該電子源から陽極に近づくに連れて電子ビームのビーム径を小さくしたり、当該電子ビームが陽極に衝突する領域である焦点サイズ（電子スポット）を小さくすることが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許第４５６５０８９号
特許第５２６４０５５号
特許第４４０８８９１号
特許第４３９０８４７号
特開２０２２－０７３８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、例えばマイクロフォーカスＸ線管の電子ビームのようにビーム径や焦点サイズの小径化の要求が高まるに連れて、電極基体を小径化することが検討され始めている。しかしながら、単に電極基体の小径化を図ってしまうと、発生する電子量が低下し、管電流が低くなってしまうため、電界放射装置の所望の機能を発揮できなくなるおそれがある。
【０００８】
また、たとえ小径の電極基体からの電子ビームにおいて高い電流密度を得ることができたとしても、当該電極基体に形成される電子放出部においては、当該高い電流密度の電子ビームに対する耐久性が低くなり易く、その結果、電界放射装置の所望の機能を発揮できなくなるおそれがある。
【０００９】
なお、電磁コイル等を用いて電子ビームを集束制御することによりビーム径や焦点サイズの小径化を図ることも考えられるが、当該電磁コイルを具備すると、電界放射装置の大型化や高コスト化等を招くことになり、当該集束制御も複雑で困難となることが考えられる。
【００１０】
本発明は、かかる技術的課題を鑑みてなされたものであって、電子ビームのビーム径や焦点サイズの小径化を容易にし、電界放射装置の所望の機能を発揮し易くすることに貢献可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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