特開 2022-167823 液体冷却ソースコイルを有するＸ線源

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022167823

(43)【公開日】2022-11-04

(54)【発明の名称】液体冷却ソースコイルを有するＸ線源

(51)【国際特許分類】

   H01J 35/00 20060101AFI20221027BHJP

   H01J 35/30 20060101ALN20221027BHJP

【ＦＩ】

H01J35/00 A

H01J35/30

【審査請求】未請求

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022068304

(22)【出願日】2022-04-18

(31)【優先権主張番号】17/238,785

(32)【優先日】2021-04-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】515063079

【氏名又は名称】カール・ツァイス・エックス－レイ・マイクロスコピー・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＣＡＲＬ ＺＥＩＳＳ Ｘ－ＲＡＹ ＭＩＣＲＯＳＣＯＰＹ， ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】クラウス・フラヘネッカー

(72)【発明者】

【氏名】トマス・エイ・ケース

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ソースコイルからすべての望ましくない熱を除去すること。
【解決手段】電子ビームＢは、典型的には、生成後に標的５００への経路上で動的に操縦される。操縦は、１つまたは複数のソースコイル１３２Ｎ、１３２Ｓによって実行される。これらのコイルは、真空容器１１２の外側に磁場を生成し、空気／水／油の冷却を可能にして望ましくない熱を除去する。次いで、磁場は、磁極片を有する真空容器内で拾い上げられ、電子ビームを操縦するために磁場が必要とされる領域に向かって誘導される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｘ線源であって、
真空容器と、
前記真空容器内に配置され、電子を生成して電子ビームを形成し、標的に衝突させてＸ線を生成する電子エミッタと、
前記電子を加速するための高電圧生成器と、
前記電子エミッタと前記電子ビームの前記形成を制御するガンコントローラと、
前記高電圧生成器および前記ガンコントローラを収容する前記真空容器内の油容器と、を備える、Ｘ線源。

【請求項2】

前記ガンコントローラを収容する前記油容器内の内側容器をさらに備える、請求項１に記載の供給源。

【請求項3】

前記内側容器は油で満たされている、請求項２に記載の供給源。

【請求項4】

前記電子エミッタはフィラメントである、請求項１に記載の供給源。

【請求項5】

前記電子源の上にサプレッサ電極をさらに備える、請求項１に記載の供給源。

【請求項6】

前記サプレッサ電極の上に保護領域キャップをさらに備える、請求項５に記載の供給源。

【請求項7】

前記電子エミッタからの前記電子を加速するためのアノードをさらに備える、請求項１に記載の供給源。

【請求項8】

前記アノードに電気的に接続された保護領域キャップをさらに備える、請求項７に記載の供給源。

【請求項9】

フライトチューブをさらに備え、前記標的は前記フライトチューブの端部に配置されている、請求項１に記載の供給源。

【請求項10】

Ｘ線源であって、
真空容器と、
電子を生成するために前記真空容器内に配置された電子エミッタと、
前記電子を加速して電子ビームを形成し、標的に衝突させてＸ線を生成するためのアノードと、
前記電子の前記加速中に前記ビームを磁気的に操縦するために前記真空容器の真空の外側にあるソースコイルと、を備える、供給源。

【請求項11】

前記電子を加速するための電圧を生成する高電圧生成器と、
前記高電圧生成器を収容する前記真空容器内の油容器と、をさらに備える、
請求項１０に記載の供給源。

【請求項12】

前記ソースコイルは前記油容器内にある、請求項１１に記載の供給源。

【請求項13】

前記ソースコイルから前記ビームに磁場を伝達するための壁プラグを前記油容器内にさらに備える、請求項１２に記載の供給源。

【請求項14】

前記油容器内の油から熱を除去するための熱交換器をさらに備える、請求項１１に記載の供給源。

【請求項15】

前記油容器内で油を循環させるための油浸ポンプをさらに備える、請求項１１に記載の供給源。

【請求項16】

前記真空を通って前記コイルから前記ビームに前記磁場を導くための磁極片をさらに備える、請求項１０に記載の供給源。

【請求項17】

前記磁極片は、保護領域キャップによって前記電子エミッタ上に支持される、請求項１６に記載の供給源。

【請求項18】

フライトチューブアセンブリをさらに備え、前記標的は前記フライトチューブアセンブリの端部に取り付けられ、前記コイルは前記ビームを前記フライトチューブアセンブリに導く、請求項１０に記載の供給源。

【請求項19】

フライトチューブアパーチャをさらに備え、前記コイルは前記ビームを前記アパーチャを通って導く、請求項１６に記載の供給源。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願
本出願は、
Ｃｌａｕｓ Ｆｌａｃｈｅｎｅｃｋｅｒ、Ｂｒｕｃｅ Ｂｏｒｃｈｅｒｓ、およびＴｈｏｍａｓ Ａ．Ｃａｓｅによって発明された、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｌｉｑｕｉｄ ｃｏｏｌｉｎｇ ｉｓｏｌａｔｅｄ Ｘ－ｒａｙ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｔａｒｇｅｔ」と題する、本明細書と同日付で出願された米国特許出願第１７／２３８，７９９号、代理人整理番号０００２．００８６ＵＳ１（２０２０ＩＤ００４４２）、現在は米国特許出願公開第＿号および
Ｃｌａｕｓ Ｆｌａｃｈｅｎｅｃｋｅｒによって発明された、「Ｆｉｂｅｒ－ｏｐｔｉｃ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｉｎ ｘ－ｒａｙ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ」と題する、本明細書と同日付で出願された米国特許出願第１７／２３８，８１１号、代理人整理番号０００２．００８７ＵＳ１（２０２０ＩＤ００４４６）、現在は米国特許出願公開第＿号に関する。

【0002】

前述の出願の全ては、その全体がこの参照により本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0003】

背景技術
Ｘ線は、その短波長および物体を透過する能力のために顕微鏡法に広く使用されている。典型的には、Ｘ線の最良の供給源はシンクロトロンであるが、これらは高価なシステムである。そのため、生成された電子ビームが標的に衝突する、いわゆるチューブまたは実験室のＸ線源がしばしば使用される。得られたＸ線は、標的の組成および広範な制動放射によって決定される特性線を含む。

【0004】

Ｘ線顕微鏡システムにはいくつかの基本的な構成がある。いくつかは、研究対象の物体上にＸ線を集中させるために集光レンズを使用し、および／または物体との相互作用後にＸ線で撮像するために対物レンズを使用する。これらのタイプの顕微鏡に関連する分解能および収差は、通常、Ｘ線のスペクトル特性によって決定される。いくつかの顕微鏡システムは、小さなＸ線源スポットがしばしば幾何学的拡大と共に使用されて物体を撮像する投影構成を採用する。

【0005】

性能および特に分解能は、異なる要因によって影響を受ける。投影構成には収差がないため、分解能は通常、Ｘ線源スポットのサイズによって決定される。理想的には、Ｘ線源スポットは点スポットである。実際には、Ｘ線源スポットはかなり大きい。一般に、供給源スポットサイズは、電子光学系および電子ビームを一点に集束させるそれらの光学系の能力によって決定される。供給源スポットサイズは、一般に、良好な電子光学系を用いて約５０～２００マイクロメートル（μｍ）であるが、他の例では、出力がより重要な性能指数である場合、Ｘ線源スポットサイズは１～５ミリメートル（ｍｍ）であってもよい。透過標的Ｘ線源の場合、１μｍ～５μｍなど、数マイクロメートルのスポットサイズが一般的である。実際、いくつかの透過供給源は、１５０ナノメートル（ｎｍ）までのスポットサイズを有する。いずれにせよ、Ｘ線源のサイズは、一般に、Ｘ線投影顕微鏡の分解能を制限する。

【0006】

多くの顕微鏡用途では、透過標的Ｘ線源がしばしば使用される。Ｘ線管の基本的な構成では、熱電子または電界放出電子が真空管のカソード（フィラメント）で生成され、アノードに加速される（異なる静電および（電気）磁気光学素子によって成形される電子ビームを形成する）。例えば、磁気レンズは、鉄製の磁極片の内部に銅線のコイルを使用することが多い。コイルを通る電流は、磁極片のボア内に磁場を生成する。静電レンズは、帯電した誘電体を使用して静電場を生成する。次いで、電子ビームは、典型的には薄い標的の裏面に当たり、一般的な標的材料は、例えばタングステン、銅、およびクロムである。次いで、標的の前面から放出されたＸ線を使用して物体を照射する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0007】

発明の概要
本構成では、「スマート」ガンコントローラが電子エミッタと電子ビームの形成とを制御する。熱管理を改善するために、油容器は、エミッタの高電圧生成器およびガンコントローラを収容する。加えて、ビームが加速されているときに、ビームが生成される初期操縦が実行される。この初期操縦は、非常に少ない電力しか消費しないことが多いソースコイルによって実行される。この操縦は、電子ビームがアノードの一部であるアパーチャを通過することを保証する。

【0008】

しかしながら、非常に高い真空では、ソースコイルからの熱の除去が問題となり得る。コイルは著しく加熱され、コイル損傷を引き起こし、加熱される構成要素（コイル自体、コイルキャリア、およびコイルから熱を吸収し、真空に曝される任意の他の構成要素）のガス放出のために真空品質も低下する可能性がある。さらに、熱負荷は、機械構成要素が熱膨張により移動するため、電子光学系を変化させる可能性が非常に高い。したがって、コイルからの発生熱に関連する問題なしに、電子エミッタに近い真空内に磁場を生成することが望ましい。

【0009】

解決策は、真空容器の外側に磁場を生成し、空気／水／油の冷却を可能にしてソースコイルからすべての望ましくない熱を除去することである。次いで、磁場は、磁極片を有する真空容器内で拾い上げられ、電子ビームを操縦および制御するために、アノードの前などの電子エミッタの近くの磁場が必要とされる領域に向かって誘導される。２つの磁極片は、磁極対を構成する。

【0010】

典型的には、荷電移動粒子ビーム（ｅビームなど）の近くの各所望の磁極対について、１つのソースコイルと１つの磁極片との間に真空遷移が存在する。

【0011】

磁気的に貫通可能な真空遷移は、任意の非磁性材料（セラミックまたはアルミニウムなど）または弱磁化可能材料（ステンレス鋼など）で実施することができる。

【0012】

一般に、一態様によれば、本発明はＸ線源を特徴とする。この供給源は、真空容器と、真空容器内の標的と、標的に衝突させてＸ線を生成するためのビームを形成するために電子を生成するための真空容器内の電子源とを備える。最後に、真空容器の外側に配置され、標的に向かう経路上の電子エミッタの近くでビームを磁気的に操縦するためのソースコイルがある。

【0013】

実施形態では、Ｘ線源は、電子エミッタに電力を供給するための高電圧生成器と、高電圧生成器を収容する真空容器内に配置された油容器とをさらに備える。好ましくは、ソースコイルは、油容器内に配置される。

【0014】

加えて、ソースコイルは、電子が加速されるときに、電子エミッタ（フィラメント）とアノードとの間の領域において電子ビームを操縦および制御する。

【0015】

磁気的に貫通可能な真空遷移壁プラグは、ソースコイルから磁極片に磁場をより良好に伝達するために、油容器内に追加することができる。

【0016】

実施形態では、磁極片は、真空を通ってソースコイルからビームに磁場を導くために使用される。これらの磁極片は、電子源を少なくとも部分的に覆う保護領域キャップによって支持され得る。

【0017】

現在の構成では、フライトチューブアセンブリが提供され、標的は、フライトチューブアセンブリの端部に取り付けられている。磁気集束レンズおよび／またはフライトチューブ操縦コイルは、ビームをフライトチューブアパーチャから標的に向かってフライトチューブアセンブリの下方に導くために、フライトチューブアセンブリの周りに配置される。いくつかの実施形態では、フライトチューブアパーチャは、ビーム画定アパーチャであってもよい。

【0018】

一般に、別の態様によれば、本発明は、真空容器と、真空容器内の標的と、標的に衝突させてＸ線を生成するビームを形成するために電子を生成するための真空容器内の電子源と、電子源に電力を供給するための高電圧生成器と、真空容器内の油容器とを備えるＸ線源を特徴とする。ガンコントローラは、電子エミッタと電子ビームの形成とを制御する。熱管理を改善するために、油容器は、高電圧生成器とガンコントローラの両方を収容する。

【0019】

高電圧生成器からの変圧器油媒体の使用、ならびに冷却ソースコイルおよび／またはガンコントローラの使用にも利点がある。

【0020】

好ましくは、油容器の内部には熱交換器が配置される。現在、熱を除去するために水が熱交換器を通って流れるが、確かに他の液体冷却剤を使用することもできる。いくつかの実施形態は、油容器内の油の流れを可能にする油浸ポンプを含むことができる。

【0021】

好ましい実施形態では、サーキュレータは、熱交換器と、他の構成要素を冷却するためとに使用される。

【0022】

構造および部品の組み合わせの様々な新規な詳細、ならびに他の利点を含む本発明の上記および他の特徴を、添付の図面を参照してより詳細に説明し、特許請求の範囲において指摘する。本発明を具現化する特定の方法および装置は、本発明の限定としてではなく例示として示されていることが理解されよう。本発明の原理および特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、様々なおよび多数の実施形態で使用することができる。

【0023】

添付の図面において、参照符号は、異なる図を通して同じ部分を指す。図面は必ずしも縮尺通りではなく、代わりに本発明の原理を説明することに重点が置かれている。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明によるＸ線源の概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

発明を実施するための形態
次に、本発明の例示的な実施形態が示されている添付の図面を参照して、本発明を以下により完全に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全であり、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。

【0026】

本明細書で使用される場合、「および／または」という用語は、関連する列挙された項目のうちの１つまたは複数のありとあらゆる組み合わせを含む。また、使用されるすべての接続詞は、可能な限り包括的な意味で理解されるべきである。したがって、「または」という単語は、文脈が明らかにそうでないことを必要としない限り、論理的な「排他的または」の定義ではなく論理的な「または」の定義を有すると理解されるべきである。さらに、単数形ならびに冠詞「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、特に明記しない限り、複数形も含むことが意図される。「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」「および／または「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用される場合、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を特定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループの存在または追加を排除するものではないことがさらに理解されよう。さらに、構成要素またはサブシステムを含む要素が別の要素に接続または結合されていると言及および／または示される場合、それは他の要素に直接接続または結合されてもよく、または介在要素が存在してもよいことが理解されよう。

【0027】

本明細書では「第１」および「第２」などの用語を使用して様々な要素を説明しているが、これらの要素はこれらの用語によって限定されるべきではないことが理解されよう。これらの用語は、ある要素を別の要素と区別するためにのみ使用される。したがって、以下に説明する要素は第２の要素と呼ぶことができ、同様に、第２の要素は、本発明の教示から逸脱することなく第１の要素と呼ぶことができる。

【0028】

他に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての用語（技術用語および科学用語を含む）は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書で定義されているものなどの用語は、関連技術の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書で明示的にそのように定義されない限り、理想化されたまたは過度に形式的な意味で解釈されないことがさらに理解されよう。

【0029】

図１は、本発明の原理に従って構成されたＸ線源１００の概略断面図である。
図示の実施形態は、「透過標的」供給源である。電子ビームＢは、標的アセンブリ５００の標的に衝突し、標的の反対側から放出されるＸ線Ｘは、物体を照明するために使用される。とは言え、以下の技術革新の多くの態様は、サイドウィンドウ、回転アノード、および金属ジェットアノードを含む他のＸ線管源構成にも等しく適用可能である。

【0030】

一般に、Ｘ線源は、真空容器１１２と、真空容器内に配置された油容器１１４とを備える。好ましくは、真空容器１１２は、真空に対する強度のために、アルミニウムまたはステンレス鋼などの金属である。油容器１１４は、好ましくは、含まれる高電圧構成要素へのアーク放電を防止するための電気絶縁を提供するセラミック、例えば焼結アルミナなどの非伝導性材料から構成される。

【0031】

真空生成器１１８は、真空容器１１２上の真空を引き出すおよび／または維持するために使用される。一例では、イオンポンプが使用される。

【0032】

油容器の内部には熱交換器１１９が配置される。この目的のために、プレート熱交換器を使用して、油から熱エネルギー（熱）を除去し、交換器を通って循環する水などの冷却剤に渡すことができる。いくつかの実施形態は、油容器１１４内で油を循環させるために油浸ポンプ１２１をさらに採用する。好ましい実施形態では、サーキュレータ１５２を使用して、冷却剤を熱交換器１１９に流し、油から熱を運び去る。

【0033】

一般に、真空容器１１２は、典型的には油容器１１４の遠位端の近くに位置する電子エミッタ１２６（フィラメントまたはカソード）から標的アセンブリ５００によって保持された標的まで電子ビームＢが伝播する体積真空領域を画定する。また、真空領域は、高電圧構成要素を収容して高電圧絶縁を提供する油容器の少なくとも一部を囲むことが好ましい。

【0034】

システムコントローラ２００は、両方の容器１１２、１１４の外側に配置されている。これは、メインコントローラと外部デバイスへのデータインターフェースとを含む。それはまた、主電源に接続するための電源を含む。また、それは真空生成器１１８およびサーキュレータ１５２を制御する。

【0035】

高電圧生成器１１６は、油容器１１４内に配置されている。その基部は、油容器１１４の近位側にあり、システムコントローラ２００から電力を受け取ることを可能にしている。高電圧生成器１１６は、熱制御および高電圧絶縁のために、油容器１１４に収容された油に浸漬される。油は、発電機１１６を比較的小さくするために主に必要とされる。しかしながら、発電機１１６をポッティングすることもできる。遠位に移動すると、高電圧生成器１１６は、真空容器１１２の油および周囲の真空によって環境からさらに電気的に絶縁される。

【0036】

現在の例における高電圧生成器１１６は、負の２０～１６０ｋＶの加速電圧を生成し、とりわけ電子源（エミッタまたはフィラメント）を制御するガンコントローラ３００に電力を供給する。高電圧生成器は、発生した電子がより少ない負電圧および接地に向かって加速するように、ガンコントローラ全体をこの大きい負電圧にバイアスする。

【0037】

内側容器１２０は、高電圧生成器１１６の遠位端の遠位に位置する。内側容器１２０は、油容器１１４の油に浸漬される。現在の実施形態では、内側容器は、アルミニウムおよび軟鉄などの金属から構成されることが好ましい。これはまた、電子機器からの熱、ならびにソースコイルからの熱の伝達に役立つ油で満たされており、これについては後述する。

【0038】

ガンコントローラ３００は内側容器１２０内に収容され、これはまた、コントローラ３００を電気的に保護するためのファラデーケージとしても機能する。これは電子エミッタを駆動し、電子エミッタ、ビーム生成、調節および操縦のための制御を提供する。

【0039】

電子エミッタ、例えばフィラメント１２６は、フィラメントマウント１２４内に保持されている。現在の例では、電子エミッタ１２６は、六ホウ化ランタン（ＬａＢ６）結晶およびカーボンヒータロッドを含む。これは、熱電子源または電子エミッタ（カソード）として機能するために真空容器の真空内に突出する。Ｗ、ＣｅＢ６、ＨｆＣおよびカーボンナノチューブフィラメントなどの他の構成も可能である。

【0040】

真空フィードスルー１２２は、油容器１１４に収容された油を介して、内側容器１２０内のガンコントローラ３００と油容器１１４の外壁との間の電気接続を提供する。

【0041】

サプレッサ電極またはウェーネルトキャップ１２７は、フィラメントマウント１２４の遠位側に取り付けられ、フィラメント１２６を覆う。フィラメント１２６から放出された電子は、サプレッサ電極１２７の中央アパーチャを通過する。その電圧はガンコントローラ３００によって制御される。

【0042】

保護領域キャップ１３８は、一般的なベル形状を有し、電子エミッタ１２６およびそのフィラメントマウント１２４の上に延び、油容器１１４の遠位端に巻き戻る。その遠位端は、第１または抽出器アノード１４０を支持する。第１のアノードの電圧およびキャップは、放出電子を加速してビームＢにして第１のアノード１４０の中央アパーチャ１４１を通すために、ガンコントローラ３００によって制御される。したがって、動作中、電子ビームは、第１のアノード１４０の中央アパーチャ１４１を通過する。

【0043】

しかしながら、第１のアノードは必要ではない。システムはまた、この第１のアノードなしで設計され、電子を加速するために他の手段に依存することもできる。

【0044】

ビームＢは、真空容器１１２の遠位壁内のフライトチューブアパーチャアセンブリ１４２のアパーチャを通って導かれる。このフライトチューブアパーチャアセンブリは、第２のアノードとして機能し、現在、接地電位１４３に保持されている。したがって、ガンコントローラが大きな負電圧にバイアスされることにより、電子は、第１のアノード１４０とフライトチューブアセンブリ１４２との間の間隙においてさらに加速される。

【0045】

一方、他の実施形態では、フライトチューブアパーチャアセンブリ１４２は、ダイヤモンドなどの絶縁ガスケットを用いて真空容器１１２から電気的に絶縁される。また、電圧生成器を追加して、制御された電位をフライトチューブアパーチャアセンブリに供給する。この構成では、システムコントローラ２００はまた、この第２のアノードの電圧を制御して、電子ビームＢに対するさらなる加速などのさらなる制御を提供する。

【0046】

フライトチューブアセンブリ４００は、真空を標的アセンブリ５００、その標的まで延ばす。フライトチューブマニホールド１５０は、サーキュレータ１５２からの水などの冷却剤を用いてフライトチューブアセンブリ壁を通って標的アセンブリに液体冷却を提供する。

【0047】

フライトチューブアセンブリ４００に沿って、電子ビームを調整し、ビームを標的上の任意の位置に誘導するためのフライトチューブビーム操縦成形システム６００が配置されている。これは、フライトチューブアセンブリ４００ならびにビーム操縦成形システム６００によって行われ、ビーム操縦成形システムは、電子ビームＢを磁気集束レンズ７００を通して所望の角度および位置に導く。動作中に標的が消費されるので、一般に、ビーム操縦は、スポットを標的上の異なる位置に位置決めする。

【0048】

さらに、フライトチューブアセンブリ４００に沿って、磁気集束レンズ７００が配置され、ビームＢを標的上に集束させる。

【0049】

好ましくは、フライトチューブビーム操縦成形システム６００ならびに磁気集束レンズ７００の両方は、サーキュレータ１５２から循環され、かつシステムコントローラ２００によって制御される冷却剤によって冷却される。

【0050】

図示されていない１組のソースコイル１３２Ｎ、１３２Ｓ（画像平面の前後）と、図示されていない１３２Ｅ、１３２Ｗおよびそれらのそれぞれのコア１３４Ｎ、１３４Ｓと、１３４Ｅおよび１３４Ｗとは、油容器１１４、ガンコントローラ内側容器１２０および保護領域キャップ１３８と一体化される。コイルは、真空容器の真空の外側に配置される。一例では、それらは、周囲大気に曝された真空容器の外壁に配置することができる。図示の例では、ソースコイル１３２Ｎ、１３２Ｓ、１３２Ｅ、１３２Ｗは油容器内に配置され、したがって収容された油によって効率的に冷却されるが、代わりにコイルをポッティングすることもできる。

【0051】

より一般的には、油は、ポッティング材料、またはＳｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ社によるＦｒ－７７、３Ｍ社によるＳｆ６－Ｎｏｖｅｃ ４７１０、またはＣ３Ｆ７ＣＮなどの他の高電圧対応冷却材料で置き換えることができる。

【0052】

より詳細には、２つのソースコイル１３２Ｎ、１３２Ｓは、一般に、フィラメント１２６の上方および下方に配置される。２つの追加のソースコイル１３２Ｅ、１３２Ｗは、図面の平面の下方および上方の他の２つの軸にそれぞれ配置される。北極片１３０Ｎおよび南極片１３０Ｓは、ソースコイル１３２Ｎ、１３２Ｓのコア１３４Ｎおよび１３４Ｓからそれぞれ延び、保護領域キャップ１３８の内側を回り込み、第１のアノード１４０の中央アパーチャ１４１の上方および下方にそれぞれ収束する。同様に、東極片１３０Ｅおよび西極片１３０Ｗ（図面の平面の下方および上方のそれぞれ他の２つの軸において、）は、ソースコイル１３２Ｅ、１３２Ｗのコア１３４Ｅおよび１３４Ｗから延び、保護領域キャップ１３８の内側側面を回り込み、それぞれ中央ポート１４１の左右に収束し、それにより真空中のエミッタを取り囲む磁気回路を形成する。

【0053】

磁極片１３０Ｎ、１３０Ｓ、１３０Ｅおよび１３０Ｗは、エミッタ領域内の実質的に任意のものに機械的に接続することができる。したがって、それらは図示の実施形態では保護領域キャップによって支持されるが、それらは直接接続される必要はない。とは言え、現在の例では、磁極片１３０Ｎ、１３０Ｓ、１３０Ｅおよび１３０Ｗは、第１のアノード１４０の電位に電気的にある保護キャップに接続される。

【0054】

環状のリング状ヨーク１３５が、コア１３４Ｎ、１３４Ｓ、１３４Ｅおよび１３４Ｗの近位側に配置され、磁気回路を改善するために容器１２０の一部として製造される。実際、現在の実施形態では、内側容器１２０の遠位端は軟鉄であり、したがって、コア間の磁束を誘導することによって磁気回路を完成させる。

【0055】

好ましい実施形態では、ソースコイル１３２Ｎ、１３２Ｓ、１３２Ｅ、１３２Ｗのための磁気回路は、磁化可能または強磁性壁プラグ１３６Ｎ、１３６Ｓ、１３６Ｅ、１３６Ｗによってさらに改善される。これらの壁プラグは、それぞれのコア１３４Ｎ、１３４Ｓ、１３４Ｅ、１３４Ｗの遠位端に対向する油容器１１４に形成された孔に挿入される。これにより、回路を通る磁束が改善される。具体的には、プラグは、コイルコア１３４Ｎ、１３４Ｓ、１３４Ｅ、１３４Ｗとそれぞれの磁極片１３０Ｎ、１３０Ｓ、１３０Ｅ、１３０Ｗとの間の間隙を最小にする。

【0056】

場合によっては、プラグ１３６Ｎ、１３６Ｓ、１３６Ｅ、１３６Ｗは、セラミック油容器１１４に予め穿孔された孔に挿入される。あるいは、ニッケル－コバルト鉄合金または軟鉄プラグをステンレス鋼真空チャンバ１１２の予め穿孔された穴に溶接することによって、同じことが行われ得る。他の組み合わせも可能である。

【0057】

現在の実施態様では、ソースコイル１３２Ｎ、１３２Ｓ、１３２Ｅ、１３２Ｗは、ガンコントローラ３００によって電流制御モードで駆動および動作される。フィードバックは、この情報をガンコントローラに提供するシステムコントローラ２００によって「アノードアパーチャ」を通って標的上に進むビームの量を測定することによって間接的に得られる。ソースコイルは、電子ビームをそのソースの近くで操縦、具体的には、フィラメント１２６と第１のアノード１４０との間の間隙内でビームを操縦して、ビームが最初に加速されるときにビームを操縦する、ガンコントローラ３００によって制御される。

【0058】

本発明は、その好ましい実施形態を参照して特に示され説明されてきたが、添付の特許請求の範囲によって包含される本発明の範囲から逸脱することなく、形態および詳細における様々な変更がなされ得ることが当業者によって理解されるであろう。

【図1】

【外国語明細書】