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(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】
(24)【登録日】2022-12-06
(45)【発行日】2022-12-14
(54)【発明の名称】電源供給モジュールおよび荷電粒子ビーム装置
(51)【国際特許分類】
H02M 3/08 20060101AFI20221207BHJP
H02M 7/10 20060101ALI20221207BHJP
H01J 37/248 20060101ALI20221207BHJP
【ＦＩ】
H02M3/08
H02M7/10 Z
H01J37/248 B
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2021550956
(86)(22)【出願日】2019-10-07
(86)【国際出願番号】 JP2019039497
(87)【国際公開番号】W WO2021070223
(87)【国際公開日】2021-04-15
【審査請求日】2022-03-23
(73)【特許権者】
【識別番号】501387839
【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク
(74)【代理人】
【識別番号】110002066
【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】門井 涼
(72)【発明者】
【氏名】李 ウェン
(72)【発明者】
【氏名】石垣 直也
【審査官】栗栖 正和
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１９／０１６８５７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平１１－２２５４７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－１１６１３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－１７５９００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１３１０２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００３／００５８６５９（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ ３／０８
Ｈ０２Ｍ ７／１０
Ｈ０１Ｊ ３７／２４８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに対称構成である２系統の昇圧回路を含み、前記２系統の昇圧回路内の容量素子およびダイオードを用いて昇圧動作を行う対称型の高電圧生成回路と、前記高電圧生成回路を収容し、基準電源電圧が印加される筐体と、
前記筐体内で、前記２系統の昇圧回路の一方の近傍に固定的に設置される第１の電極と、
前記筐体内で、前記２系統の昇圧回路の他方の近傍に固定的に設置される第２の電極と、
前記第１の電極と前記基準電源電圧との間の電気的な接続特性と、前記第２の電極と前記基準電源電圧との間の電気的な接続特性とをそれぞれ電気的に制御することで、前記２系統の昇圧回路の浮遊容量の容量値を調整する浮遊容量調整回路と、
を有する、
電源供給モジュール。
【請求項2】
請求項１記載の電源供給モジュールにおいて、さらに、前記筐体内で、前記高電圧生成回路、前記第１の電極および前記第２の電極を覆う絶縁用樹脂部材を有する、
電源供給モジュール。
【請求項3】
請求項２記載の電源供給モジュールにおいて、前記第１の電極および前記第２の電極のそれぞれは、複数の分割電極で構成され、
前記浮遊容量調整回路は、
前記複数の分割電極と前記基準電源電圧との間にそれぞれ接続される複数のスイッチと、
前記複数のスイッチのオン・オフをそれぞれ制御するスイッチ制御回路と、
を有する、
電源供給モジュール。
【請求項4】
請求項３記載の電源供給モジュールにおいて、前記複数の分割電極の少なくとも一部は、互いにサイズが異なっている、
電源供給モジュール。
【請求項5】
請求項４記載の電源供給モジュールにおいて、前記第１の電極および前記第２の電極のそれぞれは、複数の電極グループを備え、
前記複数の電極グループのそれぞれに含まれる前記複数の分割電極は、互いに２ｎ（ｎ＝０，１，２，…）倍単位でサイズが異なっている、
電源供給モジュール。
【請求項6】
請求項３記載の電源供給モジュールにおいて、さらに、前記高電圧生成回路の出力電圧に含まれるリップル振幅を測定するリップル測定器と、
前記スイッチ制御回路を介して前記複数のスイッチのオン・オフ状態を変更しながら、前記リップル振幅が最小となる前記オン・オフ状態を探索する探索回路と、
を有する、
電源供給モジュール。
【請求項7】
電子源と、前記電子源から電子を引き出す引出電極と、
前記引出電極に印加する電圧を生成する引出電極電源と、
前記電子を加速させるための加速電源と、
を有する荷電粒子ビーム装置であって、
前記引出電極電源または前記加速電源の少なくとも一方は、
互いに対称構成である２系統の昇圧回路を含み、前記２系統の昇圧回路内の容量素子およびダイオードを用いて昇圧動作を行う対称型の高電圧生成回路と、
前記高電圧生成回路を収容し、基準電源電圧が印加される筐体と、
前記筐体内で、前記２系統の昇圧回路の一方の近傍に固定的に設置される第１の電極と、
前記筐体内で、前記２系統の昇圧回路の他方の近傍に固定的に設置される第２の電極と、
前記第１の電極と前記基準電源電圧との間の電気的な接続特性と、前記第２の電極と前記基準電源電圧との間の電気的な接続特性とをそれぞれ電気的に制御することで、前記２系統の昇圧回路の浮遊容量の容量値を調整する浮遊容量調整回路と、
を有する、
荷電粒子ビーム装置。
【請求項8】
請求項７記載の荷電粒子ビーム装置において、さらに、前記筐体内で、前記高電圧生成回路、前記第１の電極および前記第２の電極を覆う絶縁用樹脂部材を有する、
荷電粒子ビーム装置。
【請求項9】
請求項８記載の荷電粒子ビーム装置において、前記第１の電極および前記第２の電極のそれぞれは、複数の分割電極で構成され、
前記浮遊容量調整回路は、
前記複数の分割電極と前記基準電源電圧との間にそれぞれ接続される複数のスイッチと、
前記複数のスイッチのオン・オフをそれぞれ制御するスイッチ制御回路と、
を有する、
荷電粒子ビーム装置。
【請求項10】
請求項９記載の荷電粒子ビーム装置において、さらに、前記高電圧生成回路の出力電圧に含まれるリップル振幅を測定するリップル測定器と、
前記スイッチ制御回路を介して前記複数のスイッチのオン・オフ状態を変更しながら、前記リップル振幅が最小となる前記オン・オフ状態を探索する探索回路と、
を有する、
荷電粒子ビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電源供給モジュールおよび荷電粒子ビーム装置に関し、例えば、対称型のコッククロフト・ウォルトン回路を含んだ電源供給モジュール、および当該電源供給モジュールからの電源で動作する荷電粒子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、圧力タンク内で昇圧コイルの二次コイルの両外側の端面に間をあけてそれぞれ対向するように配置された二つのアース板と、この各アース板とそれに対向する二次コイルの端面との間の距離をそれぞれ調整する二つの距離調整機構とを備えた直流高圧電源装置が開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平１１－２２５４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
高電圧の電源を供給する電源供給モジュールは、例えば、対称型のコッククロフト・ウォルトン回路といった高電圧生成回路を備える。このような高電圧生成回路は、回路構成を線対称にすることで、線対称軸の両側で発生するリップルノイズを打ち消すことが可能である。一方、電源供給モジュールでは、高電圧生成回路と基準電源電圧が印加される筐体との間や、高電圧生成回路に含まれる容量素子間に浮遊容量（電気的な弱い結合）が形成される。この浮遊容量の容量値は、各部品の実装位置や実装方向等によって定まる。
【0005】
このため、例えば、部品実装時に実装位置や実装方向がばらつくと、浮遊容量の容量値もそれに応じてばらつく。その結果、回路構成の対称性が低下し、リップルノイズが増加する恐れがある。特に、筐体内で高電圧生成回路が絶縁用樹脂部材で覆われたようなモールド構成の電源供給モジュールでは、絶縁用樹脂部材の比誘電率が空気よりも大きいため、浮遊容量の容量値はより大きくなる。この場合、回路構成の対称性はより低下し易くなり、リップルノイズはより増加し易くなる。一方、特許文献１には、浮遊容量の容量値を機械的に可変調整する方式が示される。ただし、当該方式は、前述したモールド構成の電源供給モジュールに対しては適用困難である。
【0006】
本発明は、このようなことに鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、リップルノイズを低減可能な電源供給モジュールおよび荷電粒子ビーム装置を提供することにある。
【0007】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本願において開示される実施の形態のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
【0009】
本発明の代表的な実施の形態による電源供給モジュールは、対称型の高電圧生成回路と、筐体と、第１および第２の電極と、浮遊容量調整回路とを有する。高電圧生成回路は、互いに対称構成である２系統の昇圧回路を含み、当該２系統の昇圧回路内の容量素子およびダイオードを用いて昇圧動作を行う。筐体は、高電圧生成回路を収容し、基準電源電圧が印加される。第１の電極は、筐体内で、２系統の昇圧回路の一方の近傍に固定的に設置され、第２の電極は、筐体内で、２系統の昇圧回路の他方の近傍に固定的に設置される。浮遊容量調整回路は、第１の電極と基準電源電圧との間の電気的な接続特性と、第２の電極と基準電源電圧との間の電気的な接続特性とをそれぞれ電気的に制御することで、２系統の昇圧回路の浮遊容量の容量値を調整する。
【発明の効果】
【0010】
本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すると、電源供給モジュールにおいて、リップルノイズが低減可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施の形態１による電源供給モジュールの構成例を示す概略図である。
【図4】本発明の実施の形態２による電源供給モジュールの構成例を示す概略図である。
【図6】本発明の実施の形態３による電源供給モジュールの構成例を示す概略図である。
【図9】本発明の実施の形態４による電源供給モジュールの構成例を示す概略図である。
【図10】本発明の実施の形態５による荷電粒子ビーム装置の構成例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【0013】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
（実施の形態１）
《電源供給モジュールの構成》
（実施の形態１）
《電源供給モジュールの構成》
【0014】
図１は、本発明の実施の形態１による電源供給モジュールの構成例を示す概略図である。図２は、図１における高電圧生成回路の構成例を示す回路図である。図１に示す電源供給モジュール（言い換えれば高電圧電源装置）１０ａは、高電圧生成回路１０１と、左側電極（第１の電極）１０２ａと、右側電極（第２の電極）１０２ｂと、浮遊容量調整回路１００ａとを有する。
【0015】
高電圧生成回路１０１は、代表的には、図２に示されるように、対称型のコッククロフト・ウォルトン回路等である。図２の高電圧生成回路１０１は、基準ノード１００３と、出力ノード１００６と、２系統の昇圧回路ＣＰａ，ＣＰｂと、トランス１００４と、交流信号源１００５とを有する。基準ノード１００３には、基準電源電圧（例えば接地電源電圧）が印加され、出力ノード１００６には、出力電圧が生成される。
【0016】
２系統の昇圧回路ＣＰａ，ＣＰｂは、基準ノード１００３と出力ノード１００６との間でラダー状に接続される複数の容量素子１００１および複数のダイオード１００２を備える。２系統の昇圧回路ＣＰａ，ＣＰｂは、基準ノード１００３と出力ノード１００６とを結ぶ線対称軸を基準として互いに対称構成となっている。
【0017】
交流信号源１００５は、トランス１００４に交流電圧を供給する。トランス１００４は、当該交流電圧を受けて２系統の昇圧回路ＣＰａ，ＣＰｂに対して互いに逆位相となる入力電圧を印加する。高電圧生成回路１０１は、当該入力電圧を、２系統の昇圧回路ＣＰａ，ＣＰｂ内の容量素子１００１およびダイオード１００２を用いて順次昇圧（加算）し整流する。その結果、出力ノード１００６には、入力電圧を昇圧加算し整流された高電圧（例えば数ｋＶ～数十ｋＶ等）が生成される。
【0018】
図１において、左側電極１０２ａは、２系統の昇圧回路ＣＰａ，ＣＰｂの一方（ここではＣＰａ）の近傍に固定的に設置される。右側電極１０２ｂは、２系統の昇圧回路ＣＰａ，ＣＰｂの他方（ここではＣＰｂ）の近傍に固定的に設置される。左側電極１０２ａおよび右側電極１０２ｂのそれぞれは、単数または複数（ここでは複数）の分割電極ＰＬで構成される。分割電極ＰＬは、例えば、導電体板等である。
【0019】
浮遊容量調整回路１００ａは、複数のスイッチＳＷからなるスイッチ群１０３と、スイッチ制御回路１０５とを備える。複数のスイッチＳＷは、例えば、パワートランジスタまたはリレー等で構成され、左側電極１０２ａおよび右側電極１０２ｂ内の複数の分割電極ＰＬと、基準電源電圧１０４との間にそれぞれ接続される。スイッチ制御回路１０５は、例えば、パワートランジスタまたはリレーを駆動するドライバ回路等で構成され、複数のスイッチＳＷのオン・オフをそれぞれ制御する。
【0020】
このような構成により、浮遊容量調整回路１００ａは、左側電極１０２ａと基準電源電圧１０４との間の電気的な接続特性と、右側電極１０２ｂと基準電源電圧１０４との間の電気的な接続特性とをそれぞれ電気的に制御する。これによって、浮遊容量調整回路１００ａは、２系統の昇圧回路ＣＰａ，ＣＰｂの浮遊容量の容量値を調整する。
《電源供給モジュールの実装形態》
《電源供給モジュールの実装形態》
【0021】
図３は、図１の電源供給モジュールにおける主要部の実装形態の一例を示す模式図である。図３の電源供給モジュール１０ａは、図１に示した高電圧生成回路１０１、左側電極１０２ａおよび右側電極１０２ｂを収容する導電性の筐体（ケース）１０６と、絶縁用樹脂部材１０８とを備える。筐体１０６には、基準電源電圧（例えば接地電源電圧）１０７が印加される。絶縁用樹脂部材１０８は、筐体１０６内で、高電圧生成回路１０１、左側電極１０２ａおよび右側電極１０２ｂを覆う（言い換えればモールドする）ように設けられる。
【0022】
高電圧生成回路１０１は、例えば、図２の容量素子１００１およびダイオード１００２等が実装された配線基板で構成される。左側電極１０２ａは、配線基板に実装された一方の昇圧回路ＣＰａの近傍に設置される。具体的な設置形態として、例えば、配線基板とは異なる箇所に設置される形態や、配線基板上で、昇圧回路ＣＰａの近傍（例えば、配線基板の外周部分等）に取り付けられる形態等が挙げられる。右側電極１０２ｂに関しても同様である。
【0023】
また、左側電極１０２ａおよび右側電極１０２ｂは、調整用配線１０９を介してスイッチ群１０３に接続され、スイッチ群１０３を介して、筐体１０６と同じ基準電源電圧１０７に接続される。ただし、スイッチ群１０３の接続先は、場合によっては、筐体１０６とは異なる基準電源電圧であってもよい。
【0024】
スイッチ群１０３は、図１のスイッチ制御回路１０５（例えばドライバ回路）を含めて高電圧生成回路１０１と同じ配線基板上に実装されるか、または、配線基板とは別個の部品で構成されてもよい。調整用配線１０９は、配線基板上の配線、または、配線基板とは別のケーブル配線等である。調整用配線１０９の少なくとも一部は、実装形態に関わらず、絶縁用樹脂部材１０８で覆われる。
【0025】
ここで、高電圧生成回路１０１は、通常、図３に示されるように、基準電源電圧１０７が印加される筐体１０６内に収容される。これにより、高電圧生成回路１０１から外部への放電等を遮蔽することができ、高電圧生成回路１０１と外部とを絶縁することができる。さらに、この絶縁をより短い距離で行うため（ひいては、電源供給モジュール１０ａの小型化を図るため）、高電圧生成回路１０１と筐体１０６との間には、空気よりも絶縁性能が高い絶縁用樹脂部材１０８を設けることが望ましい。ただし、一般的に、絶縁用樹脂部材１０８は空気よりも誘電率が高い。
【0026】
このような構成を用いると、高電圧生成回路１０１と筐体１０６との間には、浮遊容量Ｃａ’，Ｃｂ’が形成されることになる。浮遊容量Ｃａ’は、高電圧生成回路１０１内の一方の昇圧回路ＣＰａと筐体１０６との間に形成され、浮遊容量Ｃｂ’は、高電圧生成回路１０１内の他方の昇圧回路ＣＰｂと筐体１０６との間に形成される。この浮遊容量Ｃａ’，Ｃｂ’の容量値は、絶縁用樹脂部材１０８を設けた場合に、より大きくなる。
【0027】
ここで、浮遊容量Ｃａ’の容量値と浮遊容量Ｃｂ’の容量値とが同じであれば、高電圧生成回路１０１の対称性を保つことができる。しかし、例えば、組み立て時（部品実装時）に、高電圧生成回路１０１（例えば配線基板）と筐体１０６との位置関係にズレが生じたり、または、配線基板上の部品（特に容量素子１００１）の実装位置にズレが生じたような場合には、浮遊容量Ｃａ’，Ｃｂ’の容量値に不平衡が生じる。この不平衡の程度は、特に、絶縁用樹脂部材１０８を設けた場合、さらには、それに応じて絶縁距離を短くした場合に、より大きくなる。そして、不平衡の程度が大きくなるほど、高電圧生成回路１０１の対称性を保ち難くなり、リップルノイズが増大する恐れがある。
《浮遊容量調整回路の動作》
《浮遊容量調整回路の動作》
【0028】
そこで、図１の浮遊容量調整回路１００ａを用いて昇圧回路ＣＰａ，ＣＰｂの浮遊容量の容量値を調整することが有益となる。具体的には、例えば、左側電極１０２ａ内の一部の分割電極ＰＬが、オン状態のスイッチＳＷを介して基準電源電圧１０７（または１０４）に接続されると、昇圧回路ＣＰａの浮遊容量の容量値は増加する。一方、左側電極１０２ａ内の分割電極ＰＬが、オフ状態のスイッチＳＷによってフローティング状態である場合、昇圧回路ＣＰａの浮遊容量の容量値は変化しない。
【0029】
このように、スイッチ制御回路１０５は、複数のスイッチＳＷのオン・オフ状態を制御することで、昇圧回路ＣＰａ，ＣＰｂのそれぞれに対して浮遊容量を増加させる／させないを制御することができる。これにより、昇圧回路ＣＰａ，ＣＰｂの浮遊容量の容量値が平衡状態となるように調整することが可能になる。具体例として、２系統の昇圧回路ＣＰａ，ＣＰｂに元々形成される浮遊容量Ｃａ’，Ｃｂ’の容量値が“Ｃａ’＜Ｃｂ’”の場合、左側電極１０２ａを用いて昇圧回路ＣＰａ側の浮遊容量を増加させればよい。
【0030】
また、このような浮遊容量の容量値の調整は、絶縁用樹脂部材１０８を含めて電源供給モジュール１０ａの組み立てが完了したのちに実行される。その結果、組み立て後の電源供給モジュール１０ａにおいて、高電圧生成回路１０１の対称性を保つことができ、リップルノイズを低減することが可能になる。
【0031】
なお、スイッチ制御回路１０５は、より詳細には、例えば外部からのオン・オフ状態の指示を所定の信号配線を介して受信し、当該指示に基づいて複数のスイッチＳＷのオン・オフ状態を制御する。この場合、当該所定の信号配線に対して、電源供給モジュール１０ａの組み立て後に信号を送信できる構成になっていればよい。
《実施の形態１の主要な効果》
《実施の形態１の主要な効果》
【0032】
以上、実施の形態１の電源供給モジュールを用いることで、代表的には、リップルノイズが低減可能になる。特に、図３のように絶縁用樹脂部材１０８を有する場合に、リップルノイズがより増大し易くなるが、この場合であっても、リップルノイズを十分に低減することが可能になる。
【0033】
なお、特許文献１の方式は、電極の位置を機械的に可変調整する方式であるため、絶縁用樹脂部材１０８によって電極の位置が固定される場合には適用困難となる。一方、実施の形態１の方式は、絶縁用樹脂部材１０８の有無に関わらず適用可能である。特に、絶縁用樹脂部材１０８が有る場合には、絶縁用樹脂部材１０８の影響を含めた上で浮遊容量を調整できる。さらに、実施の形態１の方式を用いることで、特許文献１のような機械的な可変調整方式と比較して、絶縁用樹脂部材１０８の有無に関わらず、より低コストで調整分解能を高めることが可能になる。
（実施の形態２）
《電源供給モジュールの構成》
（実施の形態２）
《電源供給モジュールの構成》
【0034】
図４は、本発明の実施の形態２による電源供給モジュールの構成例を示す概略図である。図４に示す電源供給モジュール１０ｂは、図１の構成例と比較して、左側電極（第１の電極）２０２ａおよび右側電極（第２の電極）２０２ｂの構成が異なっている。左側電極２０２ａおよび右側電極２０２ｂのそれぞれは、複数の分割電極ＰＬ０，ＰＬ１，ＰＬ２で構成される。そして、複数の分割電極ＰＬ０，ＰＬ１，ＰＬ２の少なくとも一部（この例では全て）は、互いにサイズ（面積）が異なっている。
【0035】
図４の例では、各分割電極ＰＬｎ（ｎ＝０，１，２）のサイズは、２ｎ倍単位で異なる。具体例として、各分割電極ＰＬ０，ＰＬ１，ＰＬ２のサイズは、それぞれ、１０ｍｍ２，２０ｍｍ２，４０ｍｍ２等である。このように、互いにサイズが異なる分割電極を用いることで、例えば、同サイズの分割電極を用いる場合と比較して、分割電極の数やスイッチＳＷの数を減らした上で同程度の分解能を得ることができる。
【0036】
この分割電極の数（スイッチの数）の削減効果は、特に、分割電極のサイズを２ｎ倍単位で定めた場合により大きくなる。例えば、３個の分割電極ＰＬ０，ＰＬ１，ＰＬ２を用いた場合、８（＝２３）段階（０～７０ｍｍ２の範囲で１０ｍｍ２刻み）の調整が可能となる。このように、基準電源電圧１０４に接続される電極のサイズを可変調整することで、理想的には、当該電極のサイズに比例するように浮遊容量の容量値も調整される。
【0037】
図５は、図４を変形した電源供給モジュールの構成例を示す概略図である。図５に示す電源供給モジュール１０ｃは、図４の構成例と比較して、左側電極（第１の電極）２０４ａおよび右側電極（第２の電極）２０４ｂの構成が異なっている。左側電極２０４ａおよび右側電極２０４ｂのそれぞれは、複数の電極グループＰＬＧを備える。そして、当該複数の電極グループＰＬＧのそれぞれに含まれる複数の分割電極ＰＬ０，ＰＬ１，ＰＬ２は、図４の場合と同様に、互いに２ｎ倍単位でサイズが異なっている。
【0038】
ここで、例えば、前述した図４の構成例において、左側電極２０２ａのサイズを同一の刻み幅で８段階に調整した場合、理想的には、浮遊容量の容量値も同一の刻み幅で８段階に調整される。ただし、詳細には、浮遊容量の容量値の刻み幅は、同一であるとは限らない。これは、浮遊容量の容量値は、分割電極と高電圧生成回路１０１内の各部品との相対的な位置関係に依存するためである。これに伴い、例えば、浮遊容量の容量値の刻み幅が大きく異なると、浮遊容量の容量値を目標値に定めることが困難となる恐れがある。
【0039】
そこで、図５では、複数の電極グループＰＬＧが設けられ、各電極グループＰＬＧは、それぞれ異なる位置に分散して設置される。これにより、分割電極の位置依存性がある場合でも、浮遊容量の容量値を目標値に定め易くなる。すなわち、複数の電極グループＰＬＧの中から単数又は複数を選択し、かつ、選択された電極グループＰＬＧの中から単数または複数の分割電極ＰＬ０，ＰＬ１，ＰＬ２を選択することで、これらの組み合わせによって目標値に近い容量値が得られ易くなる。
《実施の形態２の主要な効果》
《実施の形態２の主要な効果》
【0040】
以上、実施の形態２の電源供給モジュールを用いることで、実施の形態１で述べた各種効果に加えて、さらに、必要とされる分割電極の数やスイッチＳＷの数を減らすことができる。その結果、電源供給モジュールの低コスト化等が実現可能になる。
（実施の形態３）
《電源供給モジュールの構成》
（実施の形態３）
《電源供給モジュールの構成》
【0041】
図６は、本発明の実施の形態３による電源供給モジュールの構成例を示す概略図である。図６に示す電源供給モジュールは、例えば、図１に示したような高電圧生成回路１０１、分割電極ＰＬ、スイッチ群１０３およびスイッチ制御回路１０５に加えて、リップル測定器３００と、探索回路３０３と、記憶回路３０４とを備える。
【0042】
リップル測定器３００は、ハイパスフィルタ３０１および電圧検出器３０２を備え、高電圧生成回路１０１の出力電圧に含まれるリップル振幅を測定する。この際に、ハイパスフィルタ３０１は、高電圧生成回路１０１の出力電圧の中からリップルノイズを抽出し、電圧検出器３０２は、当該リップルノイズの電圧振幅を検出する。
【0043】
探索回路３０３は、スイッチ制御回路１０５を介してスイッチ群１０３内の複数のスイッチＳＷのオン・オフ状態を変更しながら、リップル測定器３００で測定されるリップル振幅が最小となるオン・オフ状態を探索する。そして、探索回路３０３は、探索結果として得られるオン・オフ状態を記憶回路３０４に格納する。スイッチ制御回路１０５は、その後の通常動作において、当該記憶回路３０４に格納されたオン・オフ状態に基づいてスイッチ群１０３を制御する。
【0044】
電圧検出器３０２、探索回路３０３および記憶回路３０４は、例えば、単数または複数の専用ＩＣ（Integrated Circuit）を用いる形態や、マイコンを用いる形態等を代表に様々な実装形態で実現可能である。例えば、マイコンを用いる場合、電圧検出器３０２は、アナログディジタル変換器等によって実現され、探索回路３０３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いたプログラム処理等によって実現される。このようなマイコンは、高電圧生成回路１０１と同一の配線基板上に実装されてもよい。また、専用ＩＣを用いる場合、例えば、探索回路３０３は、デジタル回路等によって実現される。
《探索回路の詳細》
《探索回路の詳細》
【0045】
図７は、図６における探索回路の処理内容の一例を示すフロー図である。図８は、図６の電源供給モジュールにおいて、スイッチのオン・オフ状態の組み合わせの一例を示す図である。図８において、ここでは、左側電極および右側電極のそれぞれが３個の分割電極ＰＬを備える場合を想定する。この場合、計６個の分割電極ＰＬに対応する６個のスイッチＳＷに、それぞれ固有番号であるスイッチＮｏ．が割り当てられる。また、６個のスイッチＳＷに伴い、オン・オフ状態の組み合わせは６４通り存在し、この６４通りの組み合わせ毎に組み合わせＮｏ．が割り当てられる。図８のような組み合わせテーブルは、例えば、予め記憶回路３０４に格納される。
【0046】
図７のフローは、所定のタイミングで適宜実行される。一例として、電源投入後のシステムの初期化段階で実行される場合や、または、システムのメンテナンス時等においてユーザの要求に応じて実行される場合や、あるいは、電源供給モジュールの組み立て後に一度だけ実行される場合等が挙げられる。
【0047】
図７のステップＳ２０１において、探索回路３０３は、記憶回路３０４から組み合わせＮｏ．１に対応するオン・オフ状態を取得し、当該オン・オフ状態をスイッチ制御回路１０５を介してスイッチ群１０３に設定する。ステップＳ２０２において、探索回路３０３は、リップル測定器３００を用いて、高電圧生成回路１０１のリップル振幅を測定する。ステップＳ２０３において、探索回路３０３は、現在の組み合わせＮｏ．とリップル振幅の測定値との対応関係を記憶回路３０４に格納する。
【0048】
その後、ステップＳ２０４において、探索回路３０３は、記憶回路３０４から次の組み合わせＮｏ．に対応するオン・オフ状態を取得し、当該オン・オフ状態をスイッチ制御回路１０５を介してスイッチ群１０３に設定する。ステップＳ２０５において、探索回路３０３は、リップル測定器３００を用いて、高電圧生成回路１０１のリップル振幅を測定する。
【0049】
続いて、ステップＳ２０６において、探索回路３０３は、ステップＳ２０５でのリップル振幅の現測定値が記憶回路３０４に格納されているリップル振幅の旧測定値よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ２０６で現測定値が旧測定値よりも小さい場合（“Ｙｅｓ”時）、ステップＳ２０７において、探索回路３０３は、現在の組み合わせＮｏ．とリップル振幅の現測定値との対応関係を、既存の対応関係に上書きする形で記憶回路３０４に格納する。
【0050】
一方、ステップＳ２０６で現測定値が旧測定値以上の場合（“Ｎｏ”時）、ステップＳ２０８において、探索回路３０３は、記憶回路３０４に次の組み合わせＮｏ．が有るか否かを判定する。ステップＳ２０８で次の組み合わせＮｏ．が有る場合（“Ｙｅｓ”時）、探索回路３０３は、ステップＳ２０４に戻り、次の組み合わせＮｏ．が無くなるまでステップＳ２０４～Ｓ２０７の処理を繰り返す。
【0051】
一方、ステップＳ２０８で次の組み合わせＮｏ．が無い場合（“Ｎｏ”時）、探索回路３０３は探索動作を終了する。その結果、記憶回路３０４は、探索結果として、リップル振幅を最小にする組み合わせＮｏ．（すなわち、各スイッチＳＷのオン・オフ状態）のみを記憶することになる。ステップＳ２０９において、探索回路３０３は、その後に通常動作を行う際に、当該記憶回路３０４内の探索結果（組み合わせＮｏ．）に対応するオン・オフ状態をスイッチ制御回路１０５へ指示する。これに応じて、スイッチ制御回路１０５は、スイッチ群１０３を制御する。
【0052】
なお、ここでは、リップル振幅が最小となるスイッチＳＷの組み合わせを総当りで探索する方法を用いたが、例えば、二分法などの反復法により組み合わせを探索してもよい。また、ここでは、図１の構成例に対する適用例を示したが、勿論、図４または図５の構成例に対しても同様に適用可能である。
《実施の形態３の主要な効果》
《実施の形態３の主要な効果》
【0053】
以上、実施の形態３の電源供給モジュールを用いることで、実施の形態１，２で述べた各種効果に加えて、さらに、リップル振幅が最小となるように自動的に浮遊容量を調整することが可能になる。なお、浮遊容量の調整は、例えば、電源供給モジュールの組み立て後に一度だけ実行されればよい場合がある。このような場合、例えば、図６のリップル測定器３００および探索回路３０３は、外部のテスト装置等に実装されてもよい。
【0054】
ただし、浮遊容量の容量値は、例えば、図３の絶縁用樹脂部材１０８の経時変化等に伴い変化する場合がある。この場合、実使用段階での浮遊容量の再調整を容易に可能にするため、リップル測定器３００および探索回路３０３は、電源供給モジュールの一部として実装されることが望ましい。また、この際には、探索回路３０３に対して外部からイネーブル信号等を発行できるように構成することが望ましい。
（実施の形態４）
《電源供給モジュールの構成》
（実施の形態４）
《電源供給モジュールの構成》
【0055】
図９は、本発明の実施の形態４による電源供給モジュールの構成例を示す概略図である。図９に示す電源供給モジュール１０ｄは、図１の構成例と比較して、浮遊容量調整回路１００ｂの構成が異なっている。図９の浮遊容量調整回路１００ｂは、複数の可変容量素子ＣＶからなる可変容量群１１１と、可変容量制御回路１１２とを備える。複数の可変容量素子ＣＶは、左側電極１０２ａおよび右側電極１０２ｂ内の複数の分割電極ＰＬと、基準電源電圧１０４との間にそれぞれ接続される。可変容量制御回路１１２は、複数の可変容量素子ＣＶの容量値をそれぞれ制御する。
【0056】
このような構成により、浮遊容量調整回路１００ｂは、左側電極１０２ａと基準電源電圧１０４との間の電気的な接続特性と、右側電極１０２ｂと基準電源電圧１０４との間の電気的な接続特性とをそれぞれ電気的に制御する。これによって、浮遊容量調整回路１００ｂは、図１の場合と同様に、２系統の昇圧回路ＣＰａ，ＣＰｂの浮遊容量の容量値を調整する。
【0057】
なお、ここでは、左側電極１０２ａおよび右側電極１０２ｂのそれぞれは複数の分割電極ＰＬで構成されたが、例えば、単数の分割電極ＰＬで構成されてもよい。この場合であっても、当該単数の分割電極ＰＬに接続される可変容量素子ＣＶの容量値を制御することで、浮遊容量の容量値を調整できる。
《実施の形態４の主要な効果》
《実施の形態４の主要な効果》
【0058】
以上、実施の形態４の電源供給モジュールを用いることで、実施の形態１の場合と同様の効果が得られる。
（実施の形態５）
《荷電粒子ビーム装置の構成》
（実施の形態５）
《荷電粒子ビーム装置の構成》
【0059】
図１０は、本発明の実施の形態５による荷電粒子ビーム装置の構成例を示す概略図である。図１０に示す荷電粒子ビーム装置４０は、荷電粒子ビームの一つである電子ビーム４１５の放出・加速等を制御する電子銃４１２を有し、電子銃４１２からの電子ビーム４１５を測定対象であるターゲット（試料）４１４等に照射するものとなっている。電子銃４１２は、電子源４０１と、引出電極４０２と、引出電極電源４０３と、加速電源４０４と、サプレッサ電極電源４０５と、サプレッサ電極４０６と、加速電極４０７とを備える。
【0060】
電子源４０１は、電子を放出する。引出電極電源４０３は、引出電極４０２に印加する電圧（例えば、電子源電圧に対して正の電圧）を生成し、引出電極４０２に印加する。これに応じて、引出電極４０２は、電子源４０１からターゲット方向に電子を引き出す。加速電源４０４は、引出電極４０２により引き出された電子を加速させるための電圧を生成し、加速電極４０７に印加する。これに応じて、加速電極４０７は、引出電極４０２で引き出された電子を引き寄せて加速させる。サプレッサ電極４０６は、熱電子が電子ビーム４１５に混入することを抑える。サプレッサ電極電源４０５は、当該サプレッサ電極４０６に印加する電圧を生成する。
【0061】
このような構成において、引出電極電源４０３または加速電源４０４の少なくとも一方（望ましくは両方）に、実施の形態１～４のいずれかの電源供給モジュールが適用される。さらに加えて、サプレッサ電極電源４０５に、実施の形態１～４のいずれかの電源供給モジュールが適用されてもよい。例えば、これらの各電源からの出力電圧にリップルノイズが生じると、電子ビーム４１５に揺らぎが生じ、荷電粒子ビーム装置４０の性能（例えば、電子ビーム４１５の照射位置の精度や照射エネルギーのばらつき精度等）が低下する恐れがある。そこで、実施の形態１～４のいずれかの電源供給モジュールを適用することが有益となる。
《実施の形態５の主要な効果》
《実施の形態５の主要な効果》
【0062】
以上、実施の形態５の荷電粒子ビーム装置を用いることで、実施の形態１～４で述べた各種効果に加えて、荷電粒子ビームの揺らぎを抑制することができ、荷電粒子ビーム装置の性能を向上させることが可能になる。
【0063】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、前述した実施の形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【0064】
１０ａ～１０ｄ…電源供給モジュール、４０…荷電粒子ビーム装置、１００ａ，１００ｂ…浮遊容量調整回路、１０１…高電圧生成回路、１０２ａ…左側電極、１０２ｂ…右側電極、１０４…基準電源電圧、１０５…スイッチ制御回路、１０６…筐体、１０７…基準電源電圧、１０８…絶縁用樹脂部材、３００…リップル測定器、３０３…探索回路、４０１…電子源、４０２…引出電極、４０３…引出電極電源、４０４…加速電源、１００１…容量素子、１００２…ダイオード、ＣＰａ，ＣＰｂ…昇圧回路、ＰＬ…分割電極、ＰＬＧ…電極グループ、ＳＷ…スイッチ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】