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▶ 株式会社Ｐｈｏｔｏ ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｏｕｌの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6501285
(24)【登録日】2019年3月29日
(45)【発行日】2019年4月17日
(54)【発明の名称】電子線発生装置、および、電子線適用装置
(51)【国際特許分類】
H01J 37/073 20060101AFI20190408BHJP
【ＦＩ】
H01J37/073
【請求項の数】14
【全頁数】29
(21)【出願番号】特願2019-500602(P2019-500602)
(86)(22)【出願日】2018年3月30日
(86)【国際出願番号】JP2018013640
(87)【国際公開番号】WO2018186294
(87)【国際公開日】20181011
【審査請求日】2019年1月8日
(31)【優先権主張番号】特願2017-75602(P2017-75602)
(32)【優先日】2017年4月5日
(33)【優先権主張国】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】516040121
【氏名又は名称】株式会社Ｐｈｏｔｏ ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｏｕｌ
(74)【代理人】
【識別番号】100167689
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 征二
(72)【発明者】
【氏名】西谷 智博
(72)【発明者】
【氏名】小泉 淳
(72)【発明者】
【氏名】川俣 智章
(72)【発明者】
【氏名】鹿野 悠
【審査官】
右▲高▼ 孝幸
(56)【参考文献】
【文献】
特開平9-298032（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開2015-22810（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第2002/001597（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｊ １／３４
Ｈ０１Ｊ ３７／０７３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
真空チャンバーと、
前記真空チャンバー内に配置され、フォトカソード材料を支持するフォトカソードホルダーと、
前記真空チャンバー内に配置され、前記フォトカソード材料の電子親和力を低下させる表面処理材料を支持する活性化容器と、
前記真空チャンバー内に配置され、前記フォトカソードホルダーまたは前記活性化容器に駆動力を伝達するチャンバー内動力伝達部材と
を具備し、
前記フォトカソードホルダーは、前記活性化容器に対して相対移動可能であり、
前記チャンバー内動力伝達部材は、
前記真空チャンバーの真空領域内のみに配置され、
前記真空チャンバーの外に配置したエネルギー生成部が生成したエネルギーにより前記真空領域内のみで駆動される
電子線発生装置。
前記真空チャンバー内に配置され、フォトカソード材料を支持するフォトカソードホルダーと、
前記真空チャンバー内に配置され、前記フォトカソード材料の電子親和力を低下させる表面処理材料を支持する活性化容器と、
前記真空チャンバー内に配置され、前記フォトカソードホルダーまたは前記活性化容器に駆動力を伝達するチャンバー内動力伝達部材と
を具備し、
前記フォトカソードホルダーは、前記活性化容器に対して相対移動可能であり、
前記チャンバー内動力伝達部材は、
前記真空チャンバーの真空領域内のみに配置され、
前記真空チャンバーの外に配置したエネルギー生成部が生成したエネルギーにより前記真空領域内のみで駆動される
電子線発生装置。
【請求項2】
前記チャンバー内動力伝達部材を駆動する機械的エネルギーを生成するエネルギー生成部を更に具備し、
前記エネルギー生成部は、前記真空チャンバーの外に配置されている
請求項１に記載の電子線発生装置。
前記エネルギー生成部は、前記真空チャンバーの外に配置されている
請求項１に記載の電子線発生装置。
【請求項3】
前記エネルギー生成部は、駆動源または手動操作部材である
請求項２に記載の電子線発生装置。
請求項２に記載の電子線発生装置。
【請求項4】
前記真空チャンバーの外に配置されるチャンバー外動力伝達部材を更に具備し、
前記チャンバー外動力伝達部材と、前記チャンバー内動力伝達部材とは、前記真空チャンバーの孔無し壁を介して動力伝達可能に接続されている
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子線発生装置。
前記チャンバー外動力伝達部材と、前記チャンバー内動力伝達部材とは、前記真空チャンバーの孔無し壁を介して動力伝達可能に接続されている
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子線発生装置。
【請求項5】
前記チャンバー外動力伝達部材は、前記チャンバー内動力伝達部材に、駆動力を純機械的に伝達する
請求項４に記載の電子線発生装置。
請求項４に記載の電子線発生装置。
【請求項6】
前記チャンバー内動力伝達部材は、前記フォトカソードホルダーの中心軸から偏心した位置に配置されている
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電子線発生装置。
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電子線発生装置。
【請求項7】
前記真空チャンバー内に配置され、かつ、第１方向に沿って延在するガイド部材を更に具備し、
前記ガイド部材は、前記チャンバー内動力伝達部材の前記第１方向に沿う移動を案内する
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電子線発生装置。
前記ガイド部材は、前記チャンバー内動力伝達部材の前記第１方向に沿う移動を案内する
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電子線発生装置。
【請求項8】
前記チャンバー内動力伝達部材は、
回転部材と、
前記回転部材の回転を、前記フォトカソードホルダーまたは前記活性化容器の直線移動に変換する変換機構と
を有する
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電子線発生装置。
回転部材と、
前記回転部材の回転を、前記フォトカソードホルダーまたは前記活性化容器の直線移動に変換する変換機構と
を有する
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電子線発生装置。
【請求項9】
前記真空チャンバー内に配置されたアノードと、
前記真空チャンバー内の突起物からの放電の発生を抑制するシールドと
を更に具備し、
前記シールドは、前記アノードと、前記チャンバー内動力伝達部材の少なくとも一部との間に配置されている
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電子線発生装置。
前記真空チャンバー内の突起物からの放電の発生を抑制するシールドと
を更に具備し、
前記シールドは、前記アノードと、前記チャンバー内動力伝達部材の少なくとも一部との間に配置されている
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電子線発生装置。
【請求項10】
前記活性化容器は、
前記フォトカソード材料から放出される電子または前記フォトカソード材料が通過可能な第１孔と、
前記チャンバー内動力伝達部材が挿通される第２孔と
を有する
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の電子線発生装置。
前記フォトカソード材料から放出される電子または前記フォトカソード材料が通過可能な第１孔と、
前記チャンバー内動力伝達部材が挿通される第２孔と
を有する
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の電子線発生装置。
【請求項11】
前記真空チャンバーは、伸縮部を含み、
前記伸縮部を伸縮させることにより、前記フォトカソードホルダーまたは前記活性化容器が移動する
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の電子線発生装置。
前記伸縮部を伸縮させることにより、前記フォトカソードホルダーまたは前記活性化容器が移動する
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の電子線発生装置。
【請求項12】
前記伸縮部は、前記真空チャンバーの胴部の一部を構成しているか、あるいは、前記真空チャンバーの頂部に取り付けられている
請求項１１に記載の電子線発生装置。
請求項１１に記載の電子線発生装置。
【請求項13】
前記チャンバー内動力伝達部材を駆動する熱エネルギーを生成するエネルギー生成部を更に具備する
請求項１に記載の電子線発生装置。
請求項１に記載の電子線発生装置。
【請求項14】
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の電子線発生装置を含む電子線適用装置であって、
前記電子線適用装置は、
電子銃、
自由電子レーザー加速器、
電子顕微鏡、
電子線ホログラフィー装置、
電子線描画装置、
電子線回折装置、
電子線検査装置、
電子線金属積層造形装置、
電子線リソグラフィー装置、
電子線加工装置、
電子線硬化装置、
電子線滅菌装置、
電子線殺菌装置、
プラズマ発生装置、
原子状元素発生装置、
スピン偏極電子線発生装置、
カソードルミネッセンス装置、または、
逆光電子分光装置
である
電子線適用装置。
前記電子線適用装置は、
電子銃、
自由電子レーザー加速器、
電子顕微鏡、
電子線ホログラフィー装置、
電子線描画装置、
電子線回折装置、
電子線検査装置、
電子線金属積層造形装置、
電子線リソグラフィー装置、
電子線加工装置、
電子線硬化装置、
電子線滅菌装置、
電子線殺菌装置、
プラズマ発生装置、
原子状元素発生装置、
スピン偏極電子線発生装置、
カソードルミネッセンス装置、または、
逆光電子分光装置
である
電子線適用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子線発生装置、および、電子線適用装置に関し、特に、活性化容器に対して、フォトカソードホルダーが相対移動可能な電子線発生装置、および、電子線適用装置に関する。【背景技術】
【0002】
ＧａＡｓ型半導体のフォトカソードを利用した電子ビーム源（ＧａＡｓ型フォトカソード電子ビーム源）は、これまで、高い偏極度を持つスピン偏極電子ビーム源として素粒子・ハドロン物理実験（Ｗｅｉｎｂｅｒｇ角の精密測定）や高繰り返し短パルスで大電流可能な高輝度電子ビーム源として１ｋＷの赤外自由電子レーザー発生など、加速器科学分野に貢献している。【0003】
さらに、ＧａＡｓ型フォトカソード電子ビーム源は、次世代の放射光源用加速器に用いる低エミッタンス（位相空間中でビームの占める面積）で大電流可能な高輝度電子ビーム源の有力候補になっており、宇宙誕生の謎に迫る線形型の次世代加速器将来計画「国際リニアコライダー計画」では、唯一の実用的高性能スピン偏極電子ビーム源と考えられている。【0004】
一方、半導体デバイスの微細化や機能材料の高度化には、原子スケールでの詳細な構造解析や元素分析とともに、構造内の電気的、磁気的特性計測が不可欠と考えられている。この要求に対して既存の性能を超える次世代の観測、計測技術が求められており、それには、要素技術である電子ビーム源の高性能化が不可欠である。ＧａＡｓ型フォトカソード電子ビーム源は、高繰り返し短パルス、高輝度と高スピン偏極の性能から、次世代の電子顕微鏡に用いる電子ビーム源として有力視されている。【0005】
ところで、ＧａＡｓ型フォトカソード電子ビーム源は、負電子親和力（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ａｆｆｉｎｉｔｙ（以下、「負電子親和力」を「ＮＥＡ」と記載することがある。）表面：伝導帯底よりも真空準位が低くなる状態）を利用している。ＮＥＡ表面を利用することで、価電子帯から伝導帯底のポテンシャルレベルへ光励起した電子をそのまま真空中へ電子ビームとして取り出すことができる。図１は、ＧａＡｓ型フォトカソード電子ビーム源からの電子ビーム生成の概念を示しており、次に説明する、（１）励起過程、（２）拡散過程、（３）脱出過程、の３ステップモデルの現象論で説明することができる（非特許文献１参照）。（１）フォトカソードへ励起光を入射し、価電子帯電子を伝導帯へ励起する（励起過程）。
（２）伝導帯へ励起された電子は、表面へと拡散する（拡散過程）。
（３）表面まで到達した電子は、表面障壁をトンネルし、真空中へ脱出する（脱出過程）。
【0006】
ＧａＡｓ半導体では、約４ｅＶの電子親和力（真空準位と伝導帯底のエネルギー差）があり、ＮＥＡ表面状態を形成するためには、次のプロセスが必要である。（１）初めにｐ型ドーピングのＧａＡｓ半導体を真空中で加熱し、酸化物や炭化物などの表面不純物を除去し清浄にする。これにより、表面領域にバンドベンディングを生じさせ、真空準位を半導体のバンドギャップの半分程度（φＢ）下げることができる。
（２）次に結晶表面に微小の光電流が得られるように、図２に示すように、まずセシウムを蒸着し、その後、光電流の飽和毎にセシウム蒸着と酸素付加を最大の光電流が得られるまで交互に繰り返す。この方法により、残りの真空準位（φＤ）を下げることで、ＮＥＡ表面状態を形成することができる（非特許文献１参照）。
【0007】
なお、ＮＥＡ表面状態とは、上記プロセスにより、フォトカソードの真空準位のエネルギーレベルを伝導帯底のエネルギーレベルより低い状態にすることを意味する。しかしながら、フォトカソードの真空準位のエネルギーレベルが伝導帯底のエネルギーレベルより高くてもフォトカソードから真空中へ電子を放出することもできる。また、フォトカソードをＮＥＡ表面状態に処理した後であっても、電子の放出を続けるとフォトカソードの真空準位のエネルギーレベルが伝導帯底のエネルギーレベルより低いレベルから高いレベルに戻りながら、電子を放出する場合もある。したがって、フォトカソードを電子ビーム源として使用する場合は、フォトカソードの真空準位のエネルギーレベルを可能な限り低下させることが好ましいが、ＮＥＡ表面状態にする又は維持することは必須ではない。したがって、本発明において「電子親和力の低下処理」とは、フォトカソードの真空準位のエネルギーレベルを、電子が放出できるレベルまで低下させるための処理を意味する。以下、「電子親和力の低下処理」のことを「ＥＡ表面処理」、「電子親和力の低下処理」によりフォトカソードの真空準位のエネルギーレベルが電子が放出できるレベルまで低下している状態を「ＥＡ表面」と記載することがある。【0008】
ところで、ＥＡ表面は、微量なＨ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２等の残留ガスの吸着やイオン化した残留ガスのＥＡ表面への逆流で劣化する。そのため、フォトカソードから長期間安定的に電子ビームを取り出すためには、処理と維持のために超高真空度が必要である。また、ＥＡ表面処理したフォトカソードから取り出せる電子の量は有限であり、一定量の電子ビームを放出した後は、フォトカソード表面を再度ＥＡ表面処理する必要がある。【0009】
従来のＥＡ表面処理したフォトカソードを用いた電子銃は、ＥＡ表面処理チャンバー、電子銃チャンバー、ＥＡ表面処理したフォトカソードの搬送手段を少なくとも含んでいる。上記のとおり、ＥＡ表面処理したフォトカソードは、ＥＡ処理を超高真空中で行った後に超高真空状態を保ったまま外気に晒すことなく電子銃に装填する必要があり、また、一定時間経過したフォトカソードは再度ＥＡ表面処理する必要があるが、従来は、ＥＡ表面処理チャンバーと電子銃チャンバーは別々に設ける必要があった。その理由は、従来のＥＡ表面処理はチャンバー内で直接フォトカソードに表面処理材料を蒸着する方法を採用しているが、ＥＡ表面処理を同一チャンバー内で行うと、ＥＡ表面処理材料が電子銃チャンバー及びチャンバー内の各種装置に付着してしまい、特に電極付近に付着したＥＡ表面処理材料は電界放出暗電流の発生の原因となり、電子銃の機能が著しく低下するためである。【0010】
しかしながら、ＥＡ表面処理チャンバーと電子銃チャンバーを別々に設ける場合、先ず、超高真空状態にするチャンバーが２個必要であり、更に、超高真空状態を維持したままＥＡ表面処理チャンバーで処理したフォトカソードを電子銃チャンバーに搬送するための搬送手段が必要であることから、電子銃装置が非常に大型化するという問題がある。また、超高真空を維持した状態で、ＥＡ表面処理チャンバーから電子銃チャンバーにＥＡ表面処理したフォトカソードを移動・装着し且つフォトカソードの再ＥＡ表面処理の際には電子銃チャンバーからＥＡ表面処理チャンバーに移動・装着する必要があるため、装置を精密に設計し、且つフォトカソードを搬送中に脱落しないように適切な操作をする必要があり、装置管理が煩雑になるという問題がある。【0011】
そこで、上記問題を解決するために、特許文献１（特許第５８０８０２１号公報）では、フォトカソード材料の電子親和力を低下させる処理を行うための活性化容器を、真空チャンバー内に配置している。すなわち、特許文献１では、電子ビームを発生させるためのチャンバーとＥＡ表面処理を行うためのチャンバーとを共通化している。【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【特許文献1】特許第５８０８０２１号公報
【非特許文献】
【0013】
【非特許文献1】ＭＲＳ−Ｊ ＮＥＷＳ，Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．２，Ｍａｙ ２００８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
ところで、特許文献１には、フォトカソードホルダーの位置を変えるために駆動手段を設けることが記載されている。特許文献１において、モーター等の駆動手段は、活性化容器に取り付けられているか、あるいは、真空チャンバーの内側に取り付けられる。【0015】
しかし、モーターを真空チャンバー内に配置する場合には、以下の問題が生じる。第１に、真空チャンバー内を高真空状態にする過程で、真空チャンバーを加熱（例えば、摂氏２００度程度）する必要があるが、当該加熱等によって、モーターが故障する、または、磁石が弱くなる可能性がある。モーターが故障した場合には、真空チャンバー内の真空状態を解除して、モーターを修理または交換する必要がある。ところで、真空チャンバー内を高真空状態にするためには長時間（例えば、１週間）を要する。このため、高真空状態が実現された後にモーターの故障が見つかると、モーターの修理または交換のために、高真空状態の実現に要した長時間の準備作業が無駄となる。第２に、モーターには、磁石等の磁界生成部材が含まれている。このため、フォトカソード材料から取り出された電子の軌道が、当該磁界生成部材によって曲げられてしまう。【0016】
そこで、本発明の目的は、メンテナンスが容易な電子線発生装置および電子線適用装置を提供することにある。また、本発明の任意付加的な目的は、活性化容器を真空チャンバー内に配置した電子線発生装置において、真空チャンバー内に磁界を生成するモーターを設けないことで、電子線の軌道が所望の軌道からずれるのを抑制可能な電子線発生装置および電子線適用装置を提供することにある。【課題を解決するための手段】
【0017】
本発明は、以下に示す、電子線発生装置、および、電子線適用に関する。【0018】
（１）真空チャンバーと、前記真空チャンバー内に配置され、フォトカソード材料を支持するフォトカソードホルダーと、
前記真空チャンバー内に配置され、前記フォトカソード材料の電子親和力を低下させる表面処理材料を支持する活性化容器と、
前記真空チャンバー内に配置され、前記フォトカソードホルダーまたは前記活性化容器に駆動力を伝達するチャンバー内動力伝達部材と
を具備し、
前記フォトカソードホルダーは、前記活性化容器に対して相対移動可能である
電子線発生装置。
（２）前記チャンバー内動力伝達部材を駆動する機械的エネルギーを生成するエネルギー生成部を更に具備し、
前記エネルギー生成部は、前記真空チャンバーの外に配置されている
上記（１）に記載の電子線発生装置。
（３）前記エネルギー生成部は、駆動源または手動操作部材である
上記（２）に記載の電子線発生装置。
（４）前記真空チャンバーの外に配置されるチャンバー外動力伝達部材を更に具備し、
前記チャンバー外動力伝達部材と、前記チャンバー内動力伝達部材とは、前記真空チャンバーの孔無し壁を介して動力伝達可能に接続されている
上記（１）乃至（３）のいずれか一つに記載の電子線発生装置。
（５）前記チャンバー外動力伝達部材は、前記チャンバー内動力伝達部材に、駆動力を純機械的に伝達する
上記（４）に記載の電子線発生装置。
（６）前記チャンバー内動力伝達部材は、前記フォトカソードホルダーの中心軸から偏心した位置に配置されている
上記（１）乃至（５）のいずれか一つに記載の電子線発生装置。
（７）前記真空チャンバー内に配置され、かつ、第１方向に沿って延在するガイド部材を更に具備し、
前記ガイド部材は、前記チャンバー内動力伝達部材の前記第１方向に沿う移動を案内する
上記（１）乃至（６）のいずれか一つに記載の電子線発生装置。
（８）前記チャンバー内動力伝達部材は、
回転部材と、
前記回転部材の回転を、前記フォトカソードホルダーまたは前記活性化容器の直線移動に変換する変換機構と
を有する
上記（１）乃至（７）のいずれか一つに記載の電子線発生装置。
（９）前記真空チャンバー内に配置されたアノードと、
前記真空チャンバー内の突起物からの放電の発生を抑制するシールドと
を更に具備し、
前記シールドは、前記アノードと、前記チャンバー内動力伝達部材の少なくとも一部との間に配置されている
上記（１）乃至（８）のいずれか一つに記載の電子線発生装置。
（１０）前記活性化容器は、
前記フォトカソード材料から放出される電子または前記フォトカソード材料が通過可能な第１孔と、
前記チャンバー内動力伝達部材が挿通される第２孔と
を有する
上記（１）乃至（９）のいずれか一つに記載の電子線発生装置。
（１１）前記真空チャンバーは、伸縮部を含み、
前記伸縮部を伸縮させることにより、前記フォトカソードホルダーまたは前記活性化容器が移動する
上記（１）乃至（１０）のいずれか一つに記載の電子線発生装置。
（１２）前記伸縮部は、前記真空チャンバーの胴部の一部を構成しているか、あるいは、前記真空チャンバーの頂部に取り付けられている
上記（１１）に記載の電子線発生装置。
（１３）前記チャンバー内動力伝達部材を駆動する熱エネルギーを生成するエネルギー生成部を更に具備する
上記（１）に記載の電子線発生装置。
（１４）上記（１）乃至（１３）のいずれか一つに記載の電子線発生装置を含む電子線適用装置であって、
前記電子線適用装置は、
電子銃、
自由電子レーザー加速器、
電子顕微鏡、
電子線ホログラフィー装置、
電子線描画装置、
電子線回折装置、
電子線検査装置、
電子線金属積層造形装置、
電子線リソグラフィー装置、
電子線加工装置、
電子線硬化装置、
電子線滅菌装置、
電子線殺菌装置、
プラズマ発生装置、
原子状元素発生装置、
スピン偏極電子線発生装置、
カソードルミネッセンス装置、または、
逆光電子分光装置
である
電子線適用装置。
【発明の効果】
【0019】
本発明により、メンテナンスが容易な電子線発生装置および電子線適用装置を提供できる。【図面の簡単な説明】
【0020】
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、図面を参照しつつ、実施形態における電子線発生装置１、および、電子線適用装置１００について詳しく説明する。なお、本明細書において、同種の機能を有する部材には、同一または類似の符号が付されている。そして、同一または類似の符号の付された部材について、繰り返しとなる説明が省略される場合がある。【0022】
（方向の定義）本明細書において、フォトカソードホルダー３が活性化容器４の第１孔４４−１に向かって移動する方向をＺ方向と定義する。代替的に、フォトカソード（フォトカソード材料）から放出された電子が進行する方向をＺ方向と定義してもよい。Ｚ方向は、例えば、鉛直下向き方向であるが、Ｚ方向は、鉛直下向き方向には限定されない。
【0023】
（第１の実施形態の概要）図３乃至図６を参照して、第１の実施形態における電子線発生装置１について説明する。図３および図４は、第１の実施形態における電子線発生装置１の概略断面図である。図５は、駆動源７ａの一例を示す概略断面図である。図６は、伸縮部の一例を示す概念図である。なお、図３は、ＥＡ表面処理を実行する際のフォトカソードホルダー３の位置を示し、図４は、電子線の発生処理を実行する際のフォトカソードホルダー３の位置を示している。また、図４において、斜線部分は、真空チャンバー２内の真空領域を示している。さらに、図４において、矢印Ｄ１は、フォトカソード（すなわち、フォトカソード材料Ａ）から放出された電子が進行する方向を示している。
【0024】
電子線発生装置１（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）は、真空雰囲気中で、電子線（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）を発生させる装置である。真空雰囲気は、真空チャンバー２内で実現される。付加的に、電子線発生装置１は、高電圧下で、電子線を発生させる装置であってもよい。この場合、フォトカソードから放出された電子の進行方向は、高電圧が作用している時の真空チャンバー内の電場に依存する。【0025】
電子線発生装置１は、真空チャンバー２と、フォトカソードホルダー３と、活性化容器４と、真空チャンバー内に配置されたチャンバー内動力伝達部材５ｂとを具備する。【0026】
真空チャンバー２は、電子線発生装置１において、真空雰囲気を形成するための部材である。電子線発生装置１の使用時において、真空チャンバー２の内部の圧力は、例えば、１０-5Ｐａ以下に設定される。真空チャンバー２の内部の圧力を低下させるためには、真空ポンプ９１が用いられる。真空ポンプ９１は、例えば、電子線発生装置１とは別に用意され、配管を介して電子線発生装置１に接続される。また、真空チャンバー２には、ＥＡ表面処理に用いられるガスを供給するガス供給装置９２が配管を介して接続されていてもよい。ガス供給装置９２が供給するガスは、例えば、酸素、ＮＦ３、Ｎ２等である。【0027】
真空チャンバー２の形状に特に制限はなく、真空チャンバー２の形状は、例えば、円筒形状である。図３に記載の例では、真空チャンバー２は、胴部２０と、頂部２１と、底部とを備える。また、真空チャンバー２の材質は、例えば、ステンレス、チタン、ミューメタル等の金属、ガラス、サファイア、セラミック等の非金属である。【0028】
フォトカソードホルダー３は、真空チャンバー２内に配置され、フォトカソード材料Ａを支持する。図３に記載の例では、フォトカソードホルダー３は、真空チャンバー２内に配置された活性化容器４内に配置されている。【0029】
フォトカソードホルダー３は、活性化容器４に対して相対移動可能である。フォトカソードホルダー３が、図３において示される位置にあるとき、活性化容器４に支持された表面処理材料Ｂを活性化（気化）することにより、フォトカソード材料Ａに表面処理材料Ｂを蒸着させることが可能である。また、フォトカソードホルダー３が、図４において示される位置にあるとき、フォトカソードホルダー３に支持されたフォトカソード材料Ａに光を照射することにより、フォトカソード材料Ａから電子（電子線）を発生させることが可能である。【0030】
なお、フォトカソードホルダー３の材質に特に制限はない。フォトカソードホルダー３の材質として、例えば、モリブデン、チタン、タンタル、ステンレス等を用いることができる。【0031】
また、フォトカソードを形成するためのフォトカソード材料Ａは、ＥＡ表面処理が可能な材料であれば、特に制限はない。フォトカソード材料Ａとしては、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、ＩＩ−Ｖ族半導体材料が例示される。具体的には、ＡｌＮ、Ｃｅ２Ｔｅ、ＧａＮ、Ｋ２ＣｓＳｂ、ＡｌＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ等が例示される。フォトカソード材料Ａのその他の例としては金属が挙げられ、具体的には、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｎｂ、ＬａＢ６、ＳｅＢ６、Ａｇ等が例示される。フォトカソード材料ＡをＥＡ表面処理することにより、フォトカソードを作製することができる。フォトカソード材料Ａを用いたフォトカソードを用いる場合、半導体のギャップエネルギーに応じた近紫外−赤外波長領域で電子励起光が選択可能となる。加えて、電子ビームの用途に応じた電子ビーム源性能（量子収量、耐久性、単色性、時間応答性、スピン偏極度）が、半導体の材料や構造の選択により可能となる。このため、電子励起に用いる光源は高出力（ワット級）−高周波数（数百ＭＨｚ）−短パルス（数百フェムト秒）のレーザーに限定されない。比較的安価なレーザーダイオードでも、これまでにない高性能なビーム生成をすることが可能となる。【0032】
電子線発生装置１の使用時において、フォトカソード材料Ａには、光が照射される。フォトカソード材料Ａは、光を受けると、電子を放出する。図４に記載の例では、放出された電子は、フォトカソードホルダー３とアノード８２との間に印加される電圧によって、Ｚ方向に沿って移動する。【0033】
フォトカソード材料Ａは、フォトカソード材料Ａへの光照射が可能な位置に配置される。図４に記載の例では、フォトカソードホルダー３の底面に、フォトカソード材料Ａが配置されている。【0034】
図３および図４に記載の例では、フォトカソードホルダー３を、図３において示される位置と図４において示される位置との間で移動させるため、フォトカソードホルダー３に駆動力（ｄｒｉｖｅ ｆｏｒｃｅ）が付与される。【0035】
活性化容器４は、真空チャンバー２内に配置され、フォトカソード材料Ａの電子親和力を低下させる表面処理材料Ｂを支持する。活性化容器４内では、表面処理材料Ｂが活性化される（気化される）。そして、活性化された（気化された）表面処理材料Ｂは、フォトカソード材料Ａに蒸着される。【0036】
活性化容器４は、第１孔４４−１を含む。第１孔４４−１は、フォトカソードホルダー３によって支持されたフォトカソード材料Ａが通過可能な孔、または、フォトカソード材料Ａから放出される電子が通過可能な孔である。第１孔４４−１の大きさは、少なくとも電子が通過できる大きさであればよい。第１孔４４−１の径は、加工を容易にする観点、あるいは、フォトカソード材料Ａから放出される電子と第１孔４４−１との位置関係の調整を容易にする観点等から、例えば、１ｎｍ以上１０ｍｍ以下であり、より好ましくは、５０μｍ以上５ｍｍ以下である。また、フォトカソード材料Ａを、第１孔４４−１を介して、活性化容器４外に露出させる場合（図４を参照）には、第１孔４４−１の大きさは、上記の数値範囲の上限より大きくてもよい。【0037】
活性化容器４の材質に特に制限はない。活性化容器４の材質として、例えば、ガラス、モリブデン、セラミック、サファイア、チタン、タングステン、タンタル、ステンレス等の耐熱性材料（例えば、３００℃以上、より好ましくは４００℃の熱に耐えることができる耐熱性材料）を用いることができる。【0038】
活性化容器４の形状に特に制限はない。活性化容器４の形状は、内部に表面処理材料Ｂを支持可能な形状であればよい。活性化容器４の形状は、例えば、円筒形である。【0039】
活性化容器４の内部と、活性化容器４の外部とは、第１孔４４−１または他の孔４５を介して連通している。このため、活性化容器４の内部の圧力は、活性化容器４の外部の圧力と実質的に等しい。活性化容器４は、真空チャンバー２内に配置されているため、電子線発生装置１の使用時において、活性化容器４の内部も真空状態に維持される。【0040】
電子線発生装置１の使用時において、フォトカソード材料Ａは、電子を放出する。フォトカソード材料Ａから取り出せる電子の量は有限であるため、フォトカソード表面を、再度ＥＡ表面処理する必要がある。実施形態における電子線発生装置１では、単一の真空チャンバー２内で、電子線の発生と、ＥＡ表面処理との両方を行うことが可能である。すなわち、図３に示される状態において、活性化容器４あるいは表面処理材料Ｂ自体を加熱して、表面処理材料Ｂを活性化すれば（気化すれば）、表面処理材料Ｂは、フォトカソード材料Ａに蒸着される。こうして、ＥＡ表面処理を行うことが可能である。また、図４に示される状態において、フォトカソード材料Ａに光を照射すれば、電子線を発生させることが可能である。【0041】
本明細書において、表面処理材料Ｂは、フォトカソード材料をＥＡ表面処理可能な材料を意味する。表面処理材料Ｂは、ＥＡ表面処理することができる材料であれば、特に制限はない。表面処理材料Ｂを構成する元素として、例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｔｅ、Ｓｂ等が例示される。なお、前記元素の中で、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓは単体では自然発火してしまい、保存・利用ができない。このため、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓに関しては、これらの元素の複合元素、これらの元素を含む化合物の形態で使用する必要がある。一方、化合物の形態で使用する場合は、前記元素の蒸着時に不純物ガスが発生しないようにする必要がある。したがって、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓから選択される元素を表面処理材料Ｂとして使用する場合は、Ｃｓ２ＣｒＯ４、Ｒｂ２ＣｒＯ４、Ｎａ２ＣｒＯ４、Ｋ２ＣｒＯ４等の化合物と不純物ガスの発生を抑える還元剤を組合せて用いることが好ましい。表面処理材料Ｂは、加熱手段を用いて活性化容器４内で気化され、フォトカソード材料Ａに蒸着される。【0042】
図３および図４に記載の例では、活性化容器４は、真空チャンバー２の内側の壁面に固定されており、真空チャンバー２の壁面に対して移動不能である。そして、チャンバー内動力伝達部材５ｂからフォトカソードホルダー３に駆動力が伝達され、フォトカソードホルダー３が活性化容器４に対して移動する。なお、活性化容器４は、後述する第３の実施形態のように、支持部材を介して真空チャンバー２内で固定されてもよい。代替的に、フォトカソードホルダー３を真空チャンバー２の壁面に固着し、チャンバー内動力伝達部材５ｂから活性化容器４に駆動力が伝達されてもよい。この場合、活性化容器４が、フォトカソードホルダー３に対して移動する。【0043】
チャンバー内動力伝達部材５ｂは、真空チャンバー２内に配置され、フォトカソードホルダー３または活性化容器４に駆動力を伝達する部材である。第１の実施形態では、チャンバー内動力伝達部材５ｂは、非磁石（ｎｏｎ−ｍａｇｎｅｔ）部材である。図３に記載の例では、真空チャンバー２内に配置されるチャンバー内動力伝達部材５ｂの数は１個であり、当該１個のチャンバー内動力伝達部材５ｂが非磁石部材である。真空チャンバー２内に配置されるチャンバー内動力伝達部材５ｂの数がＮ個（なお、「Ｎ」は、１以上の自然数である）であるとき、Ｎ個のチャンバー内動力伝達部材５ｂが非磁石部材である。なお、非磁石部材は、永久磁化されていない部材、または、永久磁化されていたとしても永久磁化の程度が弱い部材であり、磁場を発生しない（または磁場が弱い）ことから、フォトカソード材料から放出される電子の電子線軌道に与える影響がないか、あるいは、フォトカソード材料から放出される電子の電子線軌道に与える影響が軽微である部材を意味する。第１の実施形態では、チャンバー内動力伝達部材５ｂの材質として、銅、チタン、ステンレス、アルミニウム等の永久磁化不能な金属等が用いられる。また、第１の実施形態では、チャンバー内動力伝達部材５ｂの少なくとも一部の部材の材質として、鉄、ニッケル等の永久磁化可能な金属等を用いる場合には、当該部材は、電子線軌道に影響を与えない位置に配置される。【0044】
第１の実施形態では、チャンバー内動力伝達部材５ｂが、非磁石部材であることが好ましい。このため、チャンバー内動力伝達部材５ｂが、電子線軌道に実質的な影響を与えることがない。こうして、電子線の軌道が所望の軌道からずれるのが抑制される。【0047】
図３に記載の例では、エネルギー生成部７は、チャンバー内動力伝達部材５ｂを駆動する機械的エネルギーを生成する。そして、エネルギー生成部７によって生成された機械的エネルギーは、チャンバー外動力伝達部材５ａを介して、チャンバー内動力伝達部材５ｂに伝達される。こうして、チャンバー内動力伝達部材５ｂが駆動される（換言すれば、チャンバー内動力伝達部材５ｂが移動する）。また、チャンバー内動力伝達部材５ｂが移動することにより、フォトカソードホルダー３に駆動力が付与される。その結果、フォトカソードホルダー３が、活性化容器４に対して移動する。上記のとおり、本明細書において「チャンバー内動力伝達部材５ｂ」とは、エネルギー生成部７によって生成された機械的エネルギーをフォトカソードホルダー３に「伝達」するための部材を意味し、モーター等の自ら駆動力を生成する駆動手段とは異なる。なお、図３に記載の例では、チャンバー内動力伝達部材５ｂとフォトカソードホルダー３とは一体成型により作製された一つの部材である。代替的に、チャンバー内動力伝達部材５ｂとフォトカソードホルダー３とを別々に作製し、両者を任意の結合手段を介して連結してもよい。【0048】
図３に記載の例では、エネルギー生成部７は、駆動源７ａ（ｄｒｉｖｅ ｓｏｕｒｃｅ）であり、機械的エネルギーを生成する。駆動源７ａは、例えば、アクチュエーターである。アクチュエーターは、例えば、流体圧によって駆動されるアクチュエーター（空圧式アクチュエーター、油圧式のアクチュエーター等）、電動アクチュエーター、ソレノイドアクチュエーターである。【0049】
図５は、駆動源７ａが流体圧駆動のアクチュエーターである例を示す。図５に記載の例では、アクチュエーターは、シリンダ７６およびピストン７８を備える。ピストン７８は、シリンダ７６の内部に配置され、ベローズなどの伸縮部２２の端部に連結されている。ピストン７８は、伸縮部２２に連結された孔無し壁２４としても機能する。ピストン７８は、シリンダ７６の第１室Ｃ１内に空気、油等の流体がポンプＰから供給され、または、第１室Ｃ１から空気、油等の流体が排出されることにより移動する。ピストン７８は、チャンバー内動力伝達部材５ｂに連結されている。このため、ピストン７８が移動すると、チャンバー内動力伝達部材５ｂも移動する。【0050】
図５に記載の例では、シリンダ７６は、第１室Ｃ１と第２室Ｃ２とを備える。そして、ピストン７８は、第１室Ｃ１内の圧力Ｐ1と第２室Ｃ２内の圧力Ｐ2との差圧によって駆動される。なお、Ｐ0は、真空チャンバー２内の内圧である。図５に記載の例では、少なくとも、シリンダ７６およびピストン７８の受圧面が、チャンバー外動力伝達部材として機能する。【0051】
なお、ポンプＰと第１室Ｃ１とを連結する配管にはバルブＶが配置され、バルブＶによって、配管内を流れる流体の流量が調整される。【0052】
駆動源７ａとして、アクチュエーターを用いる場合には、フォトカソードホルダー３を所望の位置に位置決めすることが容易である。フォトカソードホルダー３を所望の位置に位置決めするために、例えば、流体圧アクチュエーターに供給される流体の流量、電動アクチュエーターに供給される電流、または、ソレノイドアクチュエーターに供給される電流等が制御される。【0053】
構成例１では、エネルギー生成部７（より具体的には、駆動源７ａ）が、真空チャンバー２の外に配置されている。このため、エネルギー生成部７が磁石などの磁界生成部材を含む場合であっても、当該磁界生成部材の電子線軌道への干渉が最小限にとどまる。また、エネルギー生成部７が磁界生成部材を含まない場合には、エネルギー生成部７が電子線軌道に干渉することはない。【0054】
また、構成例１では、エネルギー生成部７（より具体的には、駆動源７ａ）が、真空チャンバー２の外に配置されているため、真空チャンバー２内が高温になる場合であっても、エネルギー生成部７の温度の上昇が抑制される。このため、エネルギー生成部７が故障しにくい。さらに、仮にエネルギー生成部７が故障した場合であっても、エネルギー生成部７の修理が容易である。例えば、真空チャンバー２内が高真空状態になった後に、エネルギー生成部７の故障が判明した場合であっても、真空チャンバー２内の高真空状態を維持したまま、エネルギー生成部７の修理を行うことが可能である。【0055】
なお、構成例１では、エネルギー生成部７（より具体的には、駆動源７ａ）が、リニアアクチュエーターである。代替的に、エネルギー生成部７は、ロータリーアクチュエーターであってもよい。この場合、ロータリーアクチュエーターの回転駆動力を、フォトカソードホルダーの直線運動に変換する機構を設けるとよい。また、構成例１において、エネルギー生成部７は、アクチュエーター等の駆動源ではなく、手動操作部材であってもよい。この場合、人力により機械的エネルギーが生成される。【0056】
また、構成例１では、フォトカソードホルダーに駆動力が付与され、フォトカソードホルダーが活性化容器に対して移動する例が説明された。代替的に、活性化容器に駆動力が付与され、活性化容器がフォトカソードホルダーに対して移動するようにしてもよい。この場合、上述の構成例１の説明において、「フォトカソードホルダー」および「活性化容器」を、それぞれ、「活性化容器」および「フォトカソードホルダー」に読み替えればよい。【0058】
構成例２では、エネルギー生成部７は、動力伝達機構５を介して、フォトカソードホルダー３に駆動力を付与する。その結果、フォトカソードホルダー３が、活性化容器４に対して移動する。図３に記載の例では、動力伝達機構５は、エネルギー生成部７とフォトカソードホルダー３との間に配置されたシャフトを含む。【0059】
なお、動力伝達機構５は、シャフトに限定されない。動力伝達機構５は、ギア機構、ネジ機構、リンク機構、クランク機構、または、ユニバーサルジョイント等のジョイント機構、あるいは、これらの組み合わせを含んでいてもよい。【0060】
図３に記載の例では、動力伝達機構５（例えば、シャフト）の一部が、真空チャンバー２内に配置され、動力伝達機構５（例えば、シャフト）の一部が、真空チャンバー２外に配置されている。換言すれば、動力伝達機構５は、真空チャンバー外に配置されたチャンバー外動力伝達部材５ａと、真空チャンバー内に配置されたチャンバー内動力伝達部材５ｂとを含む。そして、チャンバー外動力伝達部材５ａと、チャンバー内動力伝達部材５ｂとは、真空チャンバー２の孔無し壁２４（ｈｏｌｅｌｅｓｓ ｗａｌｌ）を介して動力伝達可能に接続されている。なお、チャンバー内動力伝達部材５ｂのことを、第１の動力伝達部材と呼び、チャンバー外動力伝達部材５ａのことを、第２の動力伝達部材と呼んでもよい。【0061】
動力伝達機構５の一部が、真空チャンバーに設けられた貫通孔に挿通される場合、貫通孔にシール部材を配置したとしても、真空チャンバー内の真空度の悪化が避けられない。これに対し、構成例２では、チャンバー外動力伝達部材５ａとチャンバー内動力伝達部材５ｂとが、真空チャンバー２の孔無し壁２４（ｈｏｌｅｌｅｓｓ ｗａｌｌ）を介して動力伝達可能に接続されている。このため、真空チャンバー内の真空度が悪化することはない。【0062】
図３に示されるように、電子線発生装置１は、チャンバー内動力伝達部材５ｂの移動を案内するガイド部材５２を備えていてもよい。図３に記載の例では、ガイド部材５２は、第１方向（例えば、Ｚ方向）に沿って延在し、チャンバー内動力伝達部材５ｂの第１方向に沿う移動を案内する。ガイド部材５２の存在により、フォトカソードホルダー３が移動するときに、フォトカソードホルダー３が傾くことが抑制される。図３に記載の例では、ガイド部材５２は真空チャンバー２に固定されている（より具体的には、ガイド部材５２の上端部が真空チャンバー２の頂部２１に固定されている）。【0063】
なお、ガイド部材５２の数は、フォトカソードホルダー３の傾きを抑制する観点から、２つ以上であることが好ましい。しかし、ガイド部材５２の数は１つであってもよい。【0064】
図３に記載の例では、チャンバー内動力伝達部材５ｂの中心軸が、フォトカソードホルダー３の中心軸ＡＸ１と一致する。このため、動力伝達機構５をシンプルにすることが可能である。【0065】
構成例２では、動力伝達機構５が、エネルギー生成部７からの駆動力を、フォトカソードホルダー３に伝達する例について説明された。代替的に、動力伝達機構５が、エネルギー生成部からの動力を、活性化容器４に伝達するようにしてもよい。この場合、上述の構成例２の説明において、「フォトカソードホルダー」および「活性化容器」を、それぞれ、「活性化容器」および「フォトカソードホルダー」に読み替えればよい。【0066】
なお、構成例２では、チャンバー内動力伝達部材５ｂの移動は、Ｚ方向に沿う方向の移動である。換言すれば、チャンバー内動力伝達部材５ｂは、Ｚ方向に垂直な方向には移動しない。このため、動力伝達機構５をシンプルにすることが可能である。また、チャンバー内動力伝達部材５ｂが、Ｚ方向に垂直な方向に移動しないため、真空チャンバー２における他の構成要素の配置の自由度が高い。代替的に、構成例２において、チャンバー内動力伝達部材５ｂを、Ｚ方向に垂直な方向に移動可能にしてもよい。【0067】
（構成例３）図３乃至図６を参照して、構成例３について説明する。構成例３は、伸縮部２２に関する構成例である。構成例３では、真空チャンバー２は、伸縮部２２を含む。そして、構成例３では、エネルギー生成部７からの駆動力を用いて伸縮部２２を伸縮させることにより、フォトカソードホルダー３を移動させる。
【0068】
真空チャンバー２が伸縮部２２を含む場合には、真空チャンバー２の容積を変化させることにより、真空チャンバー２内のフォトカソードホルダー３を駆動することが可能である。なお、伸縮部２２の存在によって、真空チャンバー２内の真空度が悪化することはない。【0069】
図３に記載の例では、伸縮部２２は、ベローズ（蛇腹部材）を含む。そして、伸縮部２２の一端部は、動力伝達機構５（より具体的には、孔無し壁２４）に接続され、伸縮部２２の他端部は、真空チャンバー２（より具体的には、真空チャンバー２のフランジ部２１ａ）に接続されている。また、図３に記載の例では、伸縮部２２は、真空チャンバー２の頂部２１に設けられている。真空チャンバー２の頂部２１に、伸縮部２２と、エネルギー生成部７の両方を配置する場合には、電子線発生装置１の全体構造をシンプルにすることが可能である。【0070】
なお、伸縮部２２の配置および構造は、図３に記載の例に限定されない。例えば、図６に示されるように、伸縮部２２を、内筒２２０と、外筒２２２と、内筒２２０と外筒２２２とを接続する膜２２４とによって構成してもよい。【0071】
構成例３では、動力伝達機構５が、エネルギー生成部７からの駆動力を、フォトカソードホルダー３に伝達する例について説明された。代替的に、動力伝達機構５が、エネルギー生成部からの駆動力を、活性化容器４に伝達するようにしてもよい。この場合、上述の構成例３の説明において、「フォトカソードホルダー」および「活性化容器」を、それぞれ、「活性化容器」および「フォトカソードホルダー」に読み替えればよい。【0073】
構成例４では、光源８０が、真空チャンバー２外に配置されている。光源８０からの光は、真空チャンバー２の壁部に配置された光透過窓８１を介して、フォトカソード材料Ａに照射される。図３に記載の例では、光透過窓８１は、フォトカソードホルダー３よりもＺ方向側に配置されている。代替的に、光源８０は、フォトカソードホルダーよりもＺ方向とは反対方向側に配置されていてもよい。すなわち、フォトカソードホルダー３の背面３ａ側（すなわち、フォトカソード材料Ａが配置されている面とは反対の面側）から光が入力されるようにしてもよい。この場合、フォトカソードホルダー３には、光が通過可能な孔、または、光透過材料（例えば、透明な材料）を配置するとよい。さらに、図３に記載の例では、光源８０が真空チャンバー２外に配置されているが、光ファイバからの光を、フォトカソード材料Ａに向けて照射する場合には、当該光ファイバの光出射端は、真空チャンバー２内に配置されてもよい（代替的に、光ファイバの光出射端は、真空チャンバー外に配置されてもよい）。【0075】
構成例５では、電子線発生装置１は、アノード８２と、アノード８２とフォトカソードホルダー３（カソード電極）との間に電圧を印加する電源部８３とを備える。アノード８２は、真空チャンバー２内に配置され、電源部８３は、真空チャンバー２の外に配置される。図３に記載の例では、電源部８３の陽極がアノード８２に電気的に接続され、電源部８３の陰極がチャンバー内動力伝達部材５ｂを介して、フォトカソードホルダー３と電気的に接続されている。すなわち、チャンバー内動力伝達部材５ｂは、導電部材としても機能する。【0076】
第１の実施形態において、上述の構成例１乃至構成例５のうちのいずれか１つが採用されてもよい。代替的に、第１の実施形態において、上述の構成例１乃至構成例５のうちのいずれか２つが採用されてもよい。例えば、第１の実施形態において、構成例１、２、構成例１、３、構成例１、４、構成例１、５、構成例２、３、構成例２、４、構成例２、５、構成例３、４、構成例３、５、または、構成例４、５が採用されてもよい。代替的に、第１の実施形態において、上述の構成例１乃至構成例５のうちのいずれか３つ以上が採用されてもよい。【0077】
なお、アノード８２とフォトカソードホルダー３との間に高電圧を印加する場合、電子線発生装置の構成部材の一部を必要に応じて電気絶縁部材で形成してもよい。電気絶縁部材は、セラミック等の公知の絶縁材料で作製すればよい。図３に記載の例では、チャンバー外動力伝達部材５ａと孔無し壁２４の間に電気絶縁部材３０が設けられ、また、動力伝達機構５を収容する容器も電気絶縁部材３０で形成されている。なお、図３に記載の電気絶縁部材３０の位置は例示に過ぎず、［電源部８３−アノード８２−フォトカソードホルダー３］で形成される回路以外で、アノード８２とフォトカソードホルダー３との間に電気が流れる回路が発生することを防止できる箇所であれば、どこに設けてもよい。例えば、真空チャンバー２の胴部の一部を電気絶縁材料で形成してもよい。また、図３に記載の例では、電源部８３は、アノード８２とチャンバー内動力伝達部材５ｂに接続しているが、［電源部８３−アノード８２−フォトカソードホルダー３］の回路が形成されれば、他の部材に接続してもよい。例えば、電源８３の一端をフランジ部２１ａに接続し、ガイド部材５２、チャンバー内動力伝達部材５ｂを介してフォトカソードホルダー３と電気的に接続するようにしてもよい。なお、図３では図示が省略されているが、［電源部８３−アノード８２−フォトカソードホルダー３］で形成される回路以外に、表面処理材料Ｂを加熱するための回路を形成してもよい。当該回路は、例えば、フランジ２１ａに導入端子を固定し、真空領域内側の導入端子端部と表面処理材料Ｂの加熱手段（後述）を電線で接続すればよい。また、フォトカソードホルダー３には、フォトカソード４を加熱するためのヒーターを設ける場合がある。ヒーターを設ける場合も、例えば、フランジ２１ａに導入端子を固定し、真空領域内側の導入端子の端部とヒーターとを電線で接続すればよい。なお、超高真空中ではガス放出量の多い樹脂は使用出来ない。そのため、電線としては、樹脂で被覆した電線ではなく、金属が露出している裸線に、必要に応じてセラミック等の絶縁材料製の管や数珠碍子などを用いたものが好ましい。【0078】
ところで、大気中では、（１）金属表面に容易に酸化膜が生成されることにより金属同士の摩擦係数が低く保たれる、また、（２）潤滑油を用いて更に摩擦係数を下げる、ことが可能である。一方、超高真空環境では、（３）摩擦により酸化膜が除去されてしまうと、新たに酸化膜を作ることが出来ないため、金属同士の凝着が起こり、摩擦係数の著しい上昇や固着を招く、（４）真空容器内の汚染の原因となる潤滑油を使うことが出来ない、（５）（気体や潤滑油の）対流による熱伝達がないため、熱放出が行われず摺動部の温度上昇を招く等、摩耗や固着などを起こしやすい条件が揃っている。そのため、真空領域内で他の部材と相対移動可能で略接触するように配置されている部材に関しては、相対移動する一方または両方の部材を、表面処理または非金属材料で作製してもよい。【0079】
第１の実施形態では、相対移動する部材の組み合わせは、例えば、チャンバー内動力伝達部材５ｂ及びガイド部材５２、チャンバー内動力伝達部材５ｂ及びフランジ部２１ａが挙げられる。【0080】
表面処理としては、金属同士の凝着が発生せず、摩擦係数が低減できれば特に制限はなく、例えば、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ ｌｉｋｅ ｃａｒｂｏｎ）コーティング、ＴｉＮコーティング、ＴｉＣＮコーティング、ＣｒＮコーティング、Ｓ−ＡＨコーティング、等が挙げられる。非金属材料としては、高温の真空環境下で耐性があれば特に制限はなく、セラミックス、Ｃ／Ｃコンポジット、等が挙げられる。【0081】
（第２の実施形態）図７乃至図９を参照して、第２の実施形態について説明する。図７は、第２の実施形態における電子線発生装置１の概略断面図である。図８Ａは、図７における領域ＡＲの拡大図である。図８Ｂは、図７における領域ＡＲ’の拡大図である。
【0082】
第２の実施形態では、動力伝達機構５およびエネルギー生成部７の具体的構成が、第１の実施形態における動力伝達機構およびエネルギー生成部の具体的構成と異なる。よって、第２の実施形態では、動力伝達機構５およびエネルギー生成部７を中心に説明し、その他の構成についての繰り返しとなる説明は省略する。【0083】
図７に記載の例では、チャンバー内動力伝達部材５ｂが、フォトカソードホルダー３の中心軸ＡＸ１から偏心した位置に配置されている。この場合、光源８０からの光を、フォトカソードホルダー３の背面３ａ側からフォトカソード材料Ａに導入することが可能となる。なお、光源８０からの光を、フォトカソードホルダー３の背面３ａ側からフォトカソード材料Ａに導入するために、フォトカソードホルダー３のロッド３ｂは、光導入孔を有するか、あるいは、光透過材料（透明な材料）によって構成されることが好ましい。【0084】
なお、図７に記載の例では、光源８０が、真空チャンバー２の外に配置されている。このため、光源８０が、真空チャンバー２内の過酷な環境に晒されることがない。なお、光源８０を、真空チャンバー２の外に配置する場合には、真空チャンバー２の少なくとも一部を光透過材料（例えば、透明な材料）によって構成すればよい。そして、当該光透過材料を介して、光源８０からの光を真空チャンバー２内に導入すればよい。【0085】
なお、第２の実施形態において、光源８０の配置は、図７に記載の例に限定されない。光源８０は、真空チャンバー２内に配置されてもよい。また、光源８０の位置は、第１の実施形態における光源の位置と同様であってもよい。【0086】
図７に記載の例では、チャンバー内動力伝達部材５ｂは、第１方向（Ｚ方向）に平行な軸周りを回転可能な回転部材５３３と、回転部材５３３の回転をフォトカソードホルダー３の直線移動（例えば、第１方向に沿う移動）に変換する変換機構とを有する。図７に記載の例では、変換機構は、回転部材５３３に設けられた雄ねじ部５３３ｃと、フォトカソードホルダー３に設けられた雌ねじ部３ｃである。雄ねじ部５３３ｃと雌ねじ部３ｃとは、互いに螺合する。【0087】
さらに、図７に記載の例では、チャンバー内動力伝達部材５ｂは、ユニバーサルジョイント５４を含む。このため、動力伝達機構５の配置の自由度が高まる。図７に記載の例では、チャンバー内動力伝達部材５ｂは、２つのユニバーサルジョイント５４を含む。しかし、チャンバー内動力伝達部材５ｂが備えるユニバーサルジョイント５４の数は、２個に限定されない。ユニバーサルジョイント５４の数は、１個でもよく、３個以上であってもよい。なお、図７に記載の例では、チャンバー内動力伝達部材５ｂとしてユニバーサルジョイントを用いた例を示しているが、チャンバー内で動力を伝達できる部材であれば他の部材であってもよい。例えば、ユニバーサルジョイントと同様に回転を伝達する部材として、金属製のワイヤなどを用いてもよい。【0088】
図７に記載の例では、フランジ部２１ａとアノード８２との間に電圧が印加される例が示されている。ところで、高エネルギーの電子線が必要な場合、アノードとカソードの間に高電圧が印加されることがある。その際に、真空チャンバー２内に突起物が存在すると、当該突起物から放電が発生するおそれがある。チャンバー内動力伝達部材５ｂのうち、活性化容器４の第２孔４４−２から突き出ている部分も、放電を発生させる突起物となる可能性がある。そのため、必要に応じて、電子線発生装置１は、真空チャンバー２内の突起物からの放電の発生を抑制するシールド８８を含んでもよい。【0089】
図７に記載の例では、チャンバー内動力伝達部材５ｂの一部が活性化容器４で覆われ、チャンバー内動力伝達部材５ｂのうち活性化容器４の外部に露出する部分が、シールド８８によってアノード８２から隠されている。換言すれば、シールド８８が、アノード８２と、チャンバー内動力伝達部材５ｂの少なくとも一部（具体的には、チャンバー内動力伝達部材５ｂのうち活性化容器４の外部に露出する部分）との間に配置されている。このため、チャンバー内動力伝達部材５ｂからの放電の発生は抑制される。【0090】
シールド８８の形状および配置は、チャンバー内動力伝達部材５ｂからの放電の発生を抑制できる限りにおいて任意である。図７に記載の例では、シールド８８の外表面８８ａは、滑らかな曲面である。また、シールド８８の外表面８８ａには角部が存在しない。【0091】
シールド８８の材質としては、放電が発生しにくい材料を用いることが好ましい。シールド８８の材質は、例えば、チタン、モリブデン、ステンレス、ＴｉＮ等である。シールド８８の表面に、チタン、モリブデン、ステンレス、ＴｉＮ等がコーティングされてもよい。【0092】
図７に記載の例では、活性化容器４が、チャンバー内動力伝達部材５ｂの一部を覆う第１シールドとして機能し、シールド８８が、チャンバー内動力伝達部材５ｂの他の一部を覆う第２シールドとして機能している。なお、第１の実施形態のように、チャンバー内動力伝達部材５ｂの全体が活性化容器４によって覆われる場合には、第２シールドとして機能するシールド８８は、省略されてもよい。また、第２の実施形態の場合でも、印加する電圧が低い場合は放電の恐れが少なくなるので、シールド８８は省略されてもよい。【0094】
図８Ａに記載の例では、エネルギー生成部７は、手動操作部材７ｂである。図８Ａに記載の例において、手動操作部材７ｂの操作摘み７２を回転させると、チャンバー外動力伝達部材５ａが回転軸ＡＸ２まわりを回転する。チャンバー外動力伝達部材５ａが回転軸ＡＸ２まわりを回転すると、孔無し壁２４が回転軸ＡＸ２まわりを公転する。なお、孔無し壁２４は、ベローズ７４に固着されているため自転することはできない。孔無し壁２４が回転軸ＡＸ２まわりを公転すると、チャンバー内動力伝達部材５ｂの第１シャフト５３１が回転軸ＡＸ２まわりを回転する。こうして、エネルギー生成部７からの駆動力（換言すれば、機械的エネルギー）が、チャンバー外動力伝達部材５ａを介してチャンバー内動力伝達部材５ｂに伝達される。【0095】
なお、図７および図８Ａに記載の例においても、第１の実施形態の構成例２と同様に、チャンバー外動力伝達部材５ａと、チャンバー内動力伝達部材５ｂとが、真空チャンバー２の孔無し壁２４を介して動力伝達可能に接続されている。このため、真空チャンバー２内の真空度が悪化することはない。【0096】
図７に記載の例では、チャンバー内動力伝達部材５ｂは、複数のシャフト５３と、複数のユニバーサルジョイント５４とを含む。より具体的には、第１シャフト５３１の回転が、第１ユニバーサルジョイント５４１を介して、第２シャフト５３２に伝達される。また、第２シャフト５３２の回転が、第２ユニバーサルジョイント５４２を介して、第３シャフト（回転部材５３３）に伝達される。そして、第３シャフト（回転部材５３３）が回転することにより、フォトカソードホルダー３が直線的に移動する。【0097】
第２の実施形態は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。【0098】
また、第２の実施形態を含むいくつかの実施形態において、チャンバー内動力伝達部材５ｂが、フォトカソードホルダー３の中心軸から偏心した位置に配置される場合、光源等の配置の自由度が向上する。【0099】
さらに、第２の実施形態を含むいくつかの実施形態において、チャンバー内動力伝達部材５ｂが、回転部材５３３と、回転部材の回転をフォトカソードホルダー３の直線移動に変換する変換機構とを有する場合には、フォトカソードホルダー３の位置決め制御が容易となる。【0100】
また、第２の実施形態を含むいくつかの実施形態において、チャンバー内動力伝達部材５ｂが、ユニバーサルジョイントを含む場合には、チャンバー内動力伝達部材５ｂを含む動力伝達機構の配置の自由度が向上する。【0101】
さらに、第２の実施形態を含むいくつかの実施形態において、電子線発生装置１がシールド８８を含む場合には、チャンバー内動力伝達部材５ｂ等からの放電の発生が抑制される。【0102】
また、第２の実施形態を含むいくつかの実施形態において、チャンバー外動力伝達部材５ａと、チャンバー内動力伝達部材５ｂとが、真空チャンバー２の孔無し壁２４を介して動力伝達可能に接続される場合には、真空チャンバー内の真空度の悪化が効果的に抑制される。【0103】
なお、第２の実施形態では、動力伝達機構５が、エネルギー生成部からの駆動力を、フォトカソードホルダー３に伝達する例について説明された。代替的に、動力伝達機構５が、エネルギー生成部からの駆動力を、活性化容器４に伝達するようにしてもよい。【0104】
また、第２の実施形態では、エネルギー生成部７が、手動操作部材７ｂである例について説明された。代替的に、操作摘み７２等を、モーターあるいはロータリーアクチュエーター等によって駆動するようにしてもよい。この場合、第２の実施形態におけるエネルギー生成部７は、駆動源７ａとなる。【0105】
第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様、真空領域内で他の部材と相対移動可能に配置されている部材に関しては、相対移動する一方または両方の部材を、表面処理または非金属材料で作製してもよい。第２の実施形態において相対移動する部材の組み合わせは、例えば、第１シャフト５３１及びフランジ部２１ａ、雄ねじ部５３３ｃ及び雌ねじ部３ｃ、ガイド部材５２及びロッド３ｂが挙げられる。【0106】
第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様、表面処理材料Ｂを加熱するための回路、フォトカソード４を加熱するためのヒーターに電気を供給するための回路を設けてもよい。図８Ｂは、図７における領域ＡＲ’の拡大図で、ヒーターに電気を供給するための回路の他の例を示す図である。上記のとおり、回路を形成する電線は裸線が好ましい。一方、真空領域内で可動する部材と部材とを裸線で接続すると裸線も真空領域内で可動となり、他の部材と接触することで、短絡あるいは断線する恐れがある。そのため、相対移動する部材と部材を接点方式により電気的に接続できるようにしてもよい。【0107】
図８Ｂを参照して、接点方式により接続する例についてより具体的に説明する。図８Ｂに記載の例では、導入端子６０ａ、第１端子台６２、第２端子台６３、第１端子台６２と第２端子台６３を接点方式で接続する接続部６４、および、それらを接続する裸線６１ａ、６１ｂを含んでいる。導入端子６０ａは、フランジ２１ａに対して絶縁となるように貫通・固定され、真空領域内端部６０ａ１と真空領域外端部６０ａ２で電線と接続できるようになっている。第１端子台６２は、一端がフランジ２１ａと絶縁となるように固定されている。導入端子６０ａの真空領域内端部６０ａ１と第１端子台６２は、裸線６１ａで接続されている。第２端子台６３は、フォトカソードホルダー３に固定されている。第１端子台６２には、第２端子台６３に接触する接触部６４が設けられている。接触部６４は、板バネ、コイル等、第２端子台６３に常に接触するよう付勢力のある材料で形成することが好ましい。なお、接触部６４は第２端子台６３に設け、第１端子台６２に接触するようにしてもよい。そして、第２端子台６３とヒーター３ｄを裸線６１ｂで接続することで、真空チャンバーの外側からヒーター３ｄに電気を流すことができる。また、表面処理材料Ｂの加熱手段（後述）は、フランジ２１ａに対して絶縁となるように貫通・固定した導入端子６０ｂの真空領域内端部６０ｂ１と裸線６１ｃを用いて接続すればよい。図８Ｂに示す実施形態は、相対移動する第１端子台６２と第２端子台６３が、接触部６４により接触・通電し、裸線６１ａ乃至裸線６１ｃは、相対移動しない部材と部材を接続している。したがって、図８Ｂに示す実施形態では、真空領域内に配置する裸線が他の部材と接触することで、短絡あるいは断線する恐れがない。なお、図８Ｂに示す実施形態は、第１の実施形態で採用してもよい。また、図８Ｂに示す実施形態は、接点方式の具体的態様の一例を示したもので、相対移動する部材と部材を接点方式で接触・通電すれば、他の形態であってもよい。【0109】
第３の実施形態では、伸縮部２６が真空チャンバー２の胴部の一部を構成している点で、第１の実施形態における電子線発生装置と異なる。また、第３の実施形態では、活性化容器４、動力伝達機構５およびエネルギー生成部７の具体的構成が、第１の実施形態における活性化容器、動力伝達機構およびエネルギー生成部の具体的構成と異なる。よって、第３の実施形態では、伸縮部２６、活性化容器４、動力伝達機構５およびエネルギー生成部７を中心に説明し、その他の構成についての繰り返しとなる説明は省略する。【0110】
図９を参照して、第３の実施形態では、伸縮部２６（例えば、ベローズ）が真空チャンバー２の胴部の一部を構成している。より具体的には、伸縮部２６は、真空チャンバー２に連結された第１フランジ部５８と、真空チャンバー２に連結された第２フランジ部２８との間に配置され、第１フランジ部５８と第２フランジ部２８とを接続している。このため、第１フランジ部５８は、第２フランジ部２８に対して相対移動可能である。【0111】
第１フランジ部５８が、第２フランジ部２８に対して相対移動すると、第１フランジ部５８とともに移動するチャンバー内動力伝達部材５ｂも、第２フランジ部２８に対して相対移動する。その結果、チャンバー内動力伝達部材５ｂに連結されたフォトカソードホルダー３が、活性化容器４に対して移動する。【0112】
図９に記載の例では、チャンバー内動力伝達部材５ｂは、シャフトである。また、チャンバー内動力伝達部材５ｂとフォトカソードホルダー３とは一体成型により作製された一つの部材である。代替的に、チャンバー内動力伝達部材５ｂとフォトカソードホルダー３とを別々に作製し、両者を任意の結合手段を介して連結してもよい。【0113】
図９に記載の例では、チャンバー内動力伝達部材５ｂは、真空チャンバー２の頂部（より具体的には、頂部のフランジ部２１ａ）に固着されている。代替的に、チャンバー内動力伝達部材５ｂは、真空チャンバー２の胴部２０に固着されてもよい。【0114】
次に、チャンバー外動力伝達部材５ａと、エネルギー生成部７について説明する。図９に記載の例では、チャンバー外動力伝達部材５ａは、真空チャンバー２に連結された第１フランジ部５８を含む。また、図９に記載の例では、チャンバー外動力伝達部材５ａは、ねじ棒５９を含む。そして、第１フランジ部５８には、ねじ棒５９と螺合するねじ孔５８ｃが設けられている。このため、ねじ棒５９をねじ棒の中心軸回りに回転させると、第１フランジ部５８が直線的に移動する（例えば、Ｚ方向に移動する）。こうして、第１フランジ部５８と第２フランジ部２８との間の距離が変化し、伸縮部２６が伸縮する。【0115】
図９に記載の例では、ねじ棒５９は、エネルギー生成部７に接続されている。図９に記載の例では、エネルギー生成部７は、手動操作部材７ｂである。そして、手動操作部材７ｂの操作摘み７２を操作すると、ねじ棒５９が、ねじ棒の中心軸回りに回転する。なお、胴部２０ａは、電気絶縁部材であってもよい。【0116】
図９に示されるように、電子線発生装置１は、第１フランジ部５８の移動を案内するガイド部材５８０（例えば、ガイド棒）を備えていてもよい。図９に記載の例では、ガイド部材５８０は、第１フランジ部５８の貫通孔５８ｄを貫通するように配置されている。ガイド部材５８０の数は、１個でもよく、２個以上であってもよい。【0117】
第３の実施形態では、真空チャンバー２が伸縮部２６を含む。このため、真空チャンバー２の容積を変化させることにより、真空チャンバー２内のチャンバー内動力伝達部材５ｂ（および、フォトカソードホルダー３）を移動させることが可能である。なお、真空チャンバー２の容積を変化させても、真空チャンバー２内の真空度は悪化しない。【0118】
次に、活性化容器４について説明する。図９に記載の例では、活性化容器４は、支持部材４２を介して、真空チャンバー２に取り付けられている。図９に記載の例では、活性化容器４は、複数本の支持部材４２によって吊り下げ支持されている。【0119】
活性化容器４は、フォトカソード材料Ａまたはフォトカソード材料Ａから放出される電子が通過可能な第１孔４４−１を備える。また、活性化容器４は、チャンバー内動力伝達部材５ｂが挿通される第２孔４４−２を備える。図９に記載の例では、第２孔４４−２は、第１孔４４−１が設けられる面とは反対側の面に設けられている。より具体的には、第１孔４４−１は、活性化容器４の下面に設けられ、第２孔４４−２は、活性化容器４の上面に設けられている。代替的に、第２の実施形態における活性化容器のように、第２孔４４−２は、活性化容器４の側面に設けられてもよい（図７を参照）。【0120】
図９に記載の例では、活性化容器４が、支持部材４２を介して、真空チャンバー２に支持されている。このため、活性化容器４のサイズを、第１の実施形態における活性化容器のサイズと比較して、小さくすることができる。なお、支持部材４２は、アノード８２が配置される側とは反対側から活性化容器４を支持することが好ましい。換言すれば、支持部材４２とアノード８２との間に、活性化容器４が配置されることが好ましい。支持部材４２とアノード８２との間に、活性化容器４が配置されることにより、支持部材４２から放電が発生することが抑制される。【0121】
第３の実施形態は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。【0122】
また、第３の実施形態を含むいくつかの実施形態において、伸縮部２６（例えば、ベローズ）が真空チャンバー２の胴部の一部を構成する場合には、単に、伸縮部を伸縮させるだけで、チャンバー内動力伝達部材５ｂを移動させることが可能となる。また、チャンバー内動力伝達部材５ｂの移動が、直線的な移動に限定されるため、動力伝達機構５をシンプルにすることが可能である。【0123】
さらに、第３の実施形態を含むいくつかの実施形態において、活性化容器４が、支持部材４２を介して、真空チャンバー２に取り付けられる場合には、活性化容器４の容積を小さくすることができる。【0124】
また、第３の実施形態を含むいくつかの実施形態において、活性化容器４は、第１孔４４−１に加えて、チャンバー内動力伝達部材５ｂが挿通される第２孔４４−２を備えていてもよい。この場合、表面処理材料Ｂが、第２孔４４−２を介して活性化容器４の外に放出される可能性がある。そのため、付加的に、フォトカソードホルダー３の外径を大きくすることにより、表面処理材料Ｂが、第２孔４４−２から放出されにくくしてもよい。【0125】
なお、第３の実施形態では、動力伝達機構５が、エネルギー生成部７からの駆動力を、フォトカソードホルダー３に伝達する例について説明された。代替的に、動力伝達機構５が、エネルギー生成部７からの駆動力を、活性化容器４に伝達するようにしてもよい。【0126】
また、第３の実施形態では、エネルギー生成部７が、手動操作部材７ｂである例について説明された。代替的に、操作摘み７２等を、モーターあるいはロータリーアクチュエーター等によって駆動するようにしてもよい。この場合、第３の実施形態におけるエネルギー生成部７は、駆動源７ａとなる。【0127】
（動力伝達機構の変形例１）実施形態における動力伝達機構５は、チャンバー外動力伝達部材の振動を、チャンバー内動力伝達部材の移動に変換する動力伝達機構であってもよい。この場合、エネルギー生成部７としては、超音波モーター等の振動源（駆動源）を用いればよい。
【0128】
（動力伝達機構の変形例２）上述の第１の実施形態乃至第３の実施形態、および、動力伝達機構の変形例１では、チャンバー外動力伝達部材が、チャンバー内動力伝達部材に、駆動力を純機械的に伝達する例について説明された。代替的に、チャンバー内動力伝達部材への駆動力の伝達の少なくとも一部は、非機械的に行われてもよい。
【0129】
動力伝達機構の変形例２では、チャンバー内動力伝達部材への駆動力の伝達が、熱的に行われる。例えば、チャンバー内動力伝達部材を形状記憶合金によって構成することを想定する。この場合、チャンバー内動力伝達部材に熱を加えることによって、形状記憶合金によって構成されたチャンバー内動力伝達部材を伸縮させることが可能である。その結果、チャンバー内動力伝達部材に連結されたフォトカソードホルダー３または活性化容器４が移動する。こうして、フォトカソードホルダー３が活性化容器４に対して相対移動する。【0130】
なお、動力伝達機構の変形例２では、エネルギー生成部は、熱源によって構成される。そして、エネルギー生成部（熱源）は、チャンバー内動力伝達部材を駆動する熱エネルギーを生成する。なお、熱源は、真空チャンバー内に配置されてもよいし、真空チャンバー外に配置されてもよい。【0131】
（動力伝達機構の変形例３）上述の第１の実施形態乃至第３の実施形態、および、動力伝達機構の変形例１では、チャンバー外動力伝達部材が、チャンバー内動力伝達部材に、駆動力を純機械的に伝達する例について説明された。また、動力伝達機構の変形例２では、チャンバー内動力伝達部材に、駆動力が熱力学的に伝達される例について説明された。代替的に、チャンバー内動力伝達部材への駆動力の伝達の少なくとも一部は、磁気的または電磁気的に行われてもよい。
【0132】
変形例３では、真空チャンバー２外に配置されるチャンバー外動力伝達部材が磁石を含み、真空チャンバー内に配置されるチャンバー内動力伝達部材が磁石に引き寄せされる強磁性材料を含む。この場合、チャンバー外動力伝達部材を移動させることにより、チャンバー内動力伝達部材を移動させることが可能である。【0133】
なお、動力伝達機構の変形例３では、エネルギー生成部７として、チャンバー外動力伝達部材を人力で移動させるための手動操作部材が採用されてもよいし、チャンバー外動力伝達部材を非人力で移動させるための駆動源が採用されてもよい。なお、変形例３において、磁石は、真空チャンバー２外に配置されている。このため、磁石の電子線軌道に対する干渉は最小限に留まる。【0134】
上述の実施形態および変形例では、様々な動力伝達機構が説明された。しかし、電子線発生装置１によって生成される電子線の軌道への影響をできるだけ少なくするとの観点、および、活性化容器４に対するフォトカソードホルダー３の位置決めをできるだけ正確に行うとの観点から、動力伝達機構は、純機械的な動力伝達機構であることが好ましい。換言すれば、チャンバー外動力伝達部材は、チャンバー内動力伝達部材に、駆動力を純機械的に伝達することが好ましい。第３の実施形態では、真空領域内において、相対移動可能で略接触するように配置されている部材はない。したがって、表面処理材料Ｂを加熱するための回路、フォトカソード４を加熱するためのヒーターに通電するための回路は、第１の実施形態と同様に形成すればよい。【0137】
加熱手段９５は、表面処理材料Ｂを加熱して気化する。加熱手段９５は、活性化容器４全体を加熱することで内側に配置されている表面処理材料Ｂを間接的に加熱してもよいし、表面処理材料Ｂのみを直接加熱してもよい。前者の方法としては、活性化容器４に電熱コイル等の加熱手段を配置する方法、または、真空チャンバー２全体を電熱コイル、ランプヒーター等を用いて加熱して活性化容器４を加熱する方法等が挙げられる。【0138】
また、後者の方法としては、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、加熱手段を組み合わせた表面処理材料Ｂを用いる方法が挙げられる。図１０（ａ）は表面処理材料Ｂの中に加熱手段９５を組み込んだ例を示している。図１０（ａ）に記載の例では、表面処理材料Ｂの中心部に電熱線等の加熱手段９５が挿通され、表面処理材料Ｂに、長手方向の切込み９６が形成されている。加熱手段９５に通電すると、図１０（ｂ）に示すように、切込み９６が加熱により大きくなり、大きくなった切込み９６から、表面処理材料Ｂの気化ガスが放出される。その際、表面処理材料Ｂの気化ガスは、切込み９６から指向性をもって放出されることから、気化ガスをフォトカソード材料Ａの方向のみに向けることができる。【0139】
（方向制御手段）図１１を参照して、気化した表面処理材料Ｂ（表面処理材料Ｂの気化ガス）の飛散方向を制御する方向制御手段９７について説明する。図１１は、方向制御手段９７の一例を模式的に示す図である。
【0140】
図１１に記載の例では、２枚の方向制御板９８を、表面処理材料Ｂを挟むように配置している。そして、気化した表面処理材料Ｂが飛散する角度を、第１孔４４−１の端部を結んだ面に対して０度より大きく、９０より小さい角度で調整できるようにしている。なお、方向制御板９８の数は、２枚に限定されない。方向制御板９８の数は、１枚であってもよいし、３枚以上であってもよい。【0142】
上述の実施形態では、フォトカソードがマイナス、アノード８２がプラスの２極構造の例について説明された。代替的に、図１２に示されるように、活性化容器４を導電性材料で形成し、且つ、フォトカソードホルダー３が活性化容器４に接触しない状態で使用することで３極構造として用いることもできる。３極構造で用いる場合は、フォトカソードの電圧ＶＡと活性化容器４の電圧ＶＢを、ＶＡ≠ＶＢとし、ＶＡとＶＢはともに０Ｖ以下とすればよい。【0143】
（ＥＡ表面処理方法）実施形態における電子線発生装置１内に配置されたフォトカソード材料ＡのＥＡ表面処理方法の一例について説明する。ＥＡ表面処理方法は、例えば、次の（１）〜（３）の手順により実行される。なお、ＥＡ表面処理に際しては、フォトカソードホルダー３と活性化容器４との相対位置関係は、例えば、図３に示される位置関係、図７に示される位置関係、あるいは、図９に示される位置関係に設定される。
【0144】
（１）フォトカソード材料Ａが支持されたフォトカソードホルダー３を真空中で３００〜７００℃、１０分〜１時間加熱し、酸化物や炭化物などの表面不純物を除去し清浄にする。加熱温度及び時間は、使用されるフォトカソード材料に応じて適宜調整される。これにより、フォトカソード材料Ａにバンドベンディングを生じさせ、真空準位をフォトカソードを形成する半導体のバンドギャップの半分程度（φＢ）下げることができる。（２）フォトカソード材料Ａの結晶表面に微小の光電流が得られるように、表面処理材料Ｂを蒸着する。その後、光電流の飽和毎に表面処理材料Ｂの蒸着と、必要に応じて酸素、ＮＦ３、Ｎ２等の気体の付加を最大の光電流が得られるまで交互に繰り返す。この方法により、残りの真空準位（φＤ）を下げることで、ＥＡ表面状態を形成することができる。気体の付加は、例えば、ガス供給装置９２から供給される気体を、フォトカソード材料Ａに吹き付けることによって行われる。なお、複数種類の表面処理材料Ｂ、例えば、Ｃｓ及びＴｅ、Ｃｓ及びＳｂ等をフォトカソード材料Ａに蒸着する場合は、気体の付加は必ずしも必要ない。
（３）一定時間電子の放出を行った後、上記（２）の手順を行うことで、ＥＡ表面の再処理を行う。
【0146】
電子線適用装置１００は、電子線発生装置１によって生成された電子を、所望の方向に向けて飛しょうさせる装置である。電子線適用装置１００は、ターゲットに向けて電子を照射する装置であってもよい。【0147】
電子線適用装置１００は、電子線発生装置１を含む。電子線適用装置１００は、例えば、電子銃、自由電子レーザー加速器、透過型電子顕微鏡または走査型電子顕微鏡等の電子顕微鏡、電子線ホログラフィー装置、電子線描画装置、電子線回折装置、電子線検査装置、電子線金属積層造形装置（３Ｄプリンタ）、電子線リソグラフィー装置、その他の電子線加工装置（架橋、重合、デポジション、エッチング、表面改質等）、電子線硬化装置、電子線滅菌装置、電子線殺菌装置、プラズマ発生装置、原子状元素（ラジカル）発生装置、スピン偏極電子線発生装置、分析装置（カソードルミネッセンス装置、逆光電子分光装置）等である。上記の各装置において、電子線発生装置１以外の構成については、公知または周知の構成を採用すればよい。このため、各装置についての説明は省略する。【0148】
本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は適宜変形または変更され得ることが明らかである。また、各実施形態、各構成例、各変形例で用いられる任意の構成要素を、他の実施形態に組み合わせることが可能であり、また、各実施形態において任意の構成要素を省略することも可能である。【産業上の利用可能性】
【0149】
本発明の電子線発生装置、および、電子線適用装置を用いると、メンテナンスが容易である。したがって、電子線発生装置および電子線適用装置を製造する業者、電子線発生装置および電子線適用装置を用いて電子線を取り扱う業者にとって有用である。【符号の説明】
【0150】
１…電子線発生装置、２…真空チャンバー、３…フォトカソードホルダー、３ａ…背面、３ｂ…ロッド、３ｃ…雌ねじ部、３ｄ…ヒーター、４…活性化容器、５…動力伝達機構、５ａ…チャンバー外動力伝達部材、５ｂ…チャンバー内動力伝達部材、７…エネルギー生成部、７ａ…駆動源、７ｂ…手動操作部材、１０…電子銃、１１…ＥＡ表面処理チャンバー、１２…電子銃チャンバー、１３…搬送手段、２０…胴部、２０ａ…胴部、２１…頂部、２１ａ…フランジ部、２２…伸縮部、２４…孔無し壁、２６…伸縮部、２８…第２フランジ部、３０…電気絶縁部材、４２…支持部材、４４−１…第１孔、４４−２…第２孔、４５…孔、５２…ガイド部材、５３…シャフト、５４…ユニバーサルジョイント、５８…第１フランジ部、５８ｃ…ねじ孔、５８ｄ…貫通孔、５９…ねじ棒、６０ａ、６０ｂ…導入端子、６０ａ１、６０ｂ１…真空領域内端部、６０ａ２…真空領域外端部、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ…裸線、６２…第１端子台、６３…第２端子台、６４…接触部、７２…操作摘み、７４…ベローズ、７６…シリンダ、７８…ピストン、８０…光源、８１…光透過窓、８２…アノード、８３…電源部、８８…シールド、８８ａ…外表面、９１…真空ポンプ、９２…ガス供給装置、９５…加熱手段、９６…切込み、９７…方向制御手段、９８…方向制御板、１００…電子線適用装置、２２０…内筒、２２２…外筒、２２４…膜、５３１…第１シャフト、５３２…第２シャフト、５３３…回転部材、５３３ｃ…雄ねじ部、５４１…第１ユニバーサルジョイント、５４２…第２ユニバーサルジョイント、５８０…ガイド部材、Ａ…フォトカソード材料、Ｂ…表面処理材料