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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-10
(45)【発行日】2024-09-19
(54)【発明の名称】電子源、これを用いた電子銃及びデバイス
(51)【国際特許分類】
H01J 1/16 20060101AFI20240911BHJP
H01J 35/06 20060101ALI20240911BHJP
H01J 37/065 20060101ALI20240911BHJP
H01J 1/146 20060101ALI20240911BHJP
【ＦＩ】
H01J1/16
H01J35/06 B
H01J35/06 C
H01J37/065
H01J1/146
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2023164212
(22)【出願日】2023-09-27
【審査請求日】2024-08-27
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000236436
【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100140442
【弁理士】
【氏名又は名称】柴山 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100129296
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 博昭
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 義人
(72)【発明者】
【氏名】藤田 澄
(72)【発明者】
【氏名】武田 守
【審査官】藤本 加代子
(56)【参考文献】
【文献】特開２００２－１９２３８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０１４５３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－０７３２５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－０１９２００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－０７９２２３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｊ １／１６
Ｈ０１Ｊ ３５／０６
Ｈ０１Ｊ ３７／００－３７／３６
Ｈ０１Ｊ １／１４６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
イリジウムと希土類元素との合金を含む電子放出部と、金属からなる支持部と、
前記電子放出部及び前記支持部を接合する接合部とを備え、
前記接合部が、前記支持部の表面を被覆する被覆層を有し、
前記被覆層が、イリジウムと前記支持部中の前記金属とを含む、電子源。
【請求項2】
前記接合部が、前記被覆層の少なくとも一部を包囲し、イリジウムを含む包囲部を更に備え、前記包囲部において、希土類元素の濃度が前記電子放出部中の前記希土類元素の濃度以下である、請求項１に記載の電子源。
【請求項3】
前記包囲部が、前記イリジウムと希土類元素との合金を含み、前記包囲部中の希土類元素の濃度が前記電子放出部中の前記希土類元素の濃度より低い、請求項２に記載の電子源。
【請求項4】
前記電子放出部の熱膨張係数が前記支持部の熱膨張係数よりも大きい、請求項１～３のいずれか一項に記載の電子源。
【請求項5】
前記被覆層が、空隙を含む焼結体である、請求項１～３のいずれか一項に記載の電子源。
【請求項6】
前記包囲部が、空隙を含む焼結体である、請求項２または３に記載の電子源。
【請求項7】
前記支持部の一部が前記接合部を貫通している、請求項１～３のいずれか一項に記載の電子源。
【請求項8】
前記支持部中の前記金属がタングステン、イリジウム、モリブデン、タンタル及びレニウムからなる群より選択される少なくとも１種で構成される、請求項１～３のいずれか一項に記載の電子源。
【請求項9】
前記電子放出部の前記希土類元素が、セリウム、ランタン及びプラセオジムからなる群より選択される少なくとも１種で構成される、請求項１～３のいずれか一項に記載の電子源。
【請求項10】
前記希土類元素がセリウムであり、前記電子放出部の前記合金が、Ｉｒ２Ｃｅ、Ｉｒ３Ｃｅ、Ｉｒ５Ｃｅ及びＩｒ７Ｃｅ２からなる群より選択される少なくとも１種で構成される、請求項９に記載の電子源。
【請求項11】
請求項１に記載の電子源を備える、電子銃。
【請求項12】
請求項１１に記載の電子銃を備える、デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電子源、これを用いた電子銃及びデバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
Ｘ線発生装置、電子線発生装置、電子ビーム方式の金属３Ｄプリンタ、電子顕微鏡（ＳＥＭ及びＴＥＭ）などのデバイスにおいては、電子源を備える電子銃が使用されており、電子源は、電子放出部と、電子放出部を加熱するフィラメントとを備える。
このような電子源として、例えば下記非特許文献１に記載の電子源が知られている。同文献には、ＩｒＣｅエミッタがタングステンヒータフィラメントに溶接されることが記載されている。
このような電子源として、例えば下記非特許文献１に記載の電子源が知られている。同文献には、ＩｒＣｅエミッタがタングステンヒータフィラメントに溶接されることが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【文献】Roberto Rao and Oleg Kultashev,”Ir-Ce cathodes as high-densityemitters in electron beam ion sources”, 1997, Measurement Science Technology,Volume8, Number 2, 184
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、電子源においては、電子放出部から放出される電子ビームの出射量を安定化することが望ましく、そのためには、加熱時において電子放出部の温度が安定であることが望まれる。
しかし、上記非特許文献１に記載の電子源は、加熱時における電子放出部の温度安定性の向上の点で改善の余地を有していた。
しかし、上記非特許文献１に記載の電子源は、加熱時における電子放出部の温度安定性の向上の点で改善の余地を有していた。
【0005】
本開示は、加熱時の電子放出部の温度安定性を向上させることができる電子源、これを用いた電子銃及び電子デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の電子源は、イリジウムと希土類元素との合金を含む電子放出部と、金属からなる支持部と、前記電子放出部及び前記支持部を接合する接合部とを備え、前記接合部が、前記支持部の表面を被覆する被覆層を有し、前記被覆層が、イリジウムと前記支持部中の前記金属とを含む、電子源を提供する。
上記電子源によれば、接合部は、支持部の表面を被覆する被覆層を有し、被覆層は、イリジウムと支持部中の金属とを含む。すなわち、被覆層は、電子放出部中のイリジウムと、支持部中の金属の両方を含む。このため、被覆層の熱膨張係数は、電子放出部の熱膨張係数にも支持部の熱膨張係数にも近くなる。したがって、支持部の通電により発生する熱によって電子放出部が加熱され、支持部及び電子放出部の間の熱膨張係数差により接合部に応力が加えられる場合でも、その応力が被覆層によって緩和され、電子放出部におけるクラックの発生が抑制される。その結果、本開示の電子源は、加熱時の電子放出部の温度安定性を向上させることができる。
上記電子源によれば、接合部は、支持部の表面を被覆する被覆層を有し、被覆層は、イリジウムと支持部中の金属とを含む。すなわち、被覆層は、電子放出部中のイリジウムと、支持部中の金属の両方を含む。このため、被覆層の熱膨張係数は、電子放出部の熱膨張係数にも支持部の熱膨張係数にも近くなる。したがって、支持部の通電により発生する熱によって電子放出部が加熱され、支持部及び電子放出部の間の熱膨張係数差により接合部に応力が加えられる場合でも、その応力が被覆層によって緩和され、電子放出部におけるクラックの発生が抑制される。その結果、本開示の電子源は、加熱時の電子放出部の温度安定性を向上させることができる。
【0007】
上記電子源においては、前記接合部が、前記被覆層と前記電子放出部とを結合させ、イリジウムを含む包囲部を更に備え、前記包囲部において、希土類元素の濃度が前記電子放出部中の希土類元素の濃度以下であることが好ましい。
この場合、包囲部は、電子放出部と同一のイリジウムを含み、かつ電子放出部中の希土類元素の濃度以下の希土類元素の濃度を有するものであるため、電子放出部と包囲部との間で熱による反応が起こりにくく、反応による電子放出部の浸食や汚染が抑制される。その結果、電子源は、加熱時の電子放出部の温度安定性をより向上させることができる。
この場合、包囲部は、電子放出部と同一のイリジウムを含み、かつ電子放出部中の希土類元素の濃度以下の希土類元素の濃度を有するものであるため、電子放出部と包囲部との間で熱による反応が起こりにくく、反応による電子放出部の浸食や汚染が抑制される。その結果、電子源は、加熱時の電子放出部の温度安定性をより向上させることができる。
【0008】
上記電子源においては、前記包囲部が、前記イリジウムと希土類元素との合金を含み、前記包囲部中の希土類元素の濃度が前記電子放出部中の前記希土類元素の濃度より低いことが好ましい。この場合、包囲部の融点が電子放出部の融点よりも低くなり、包囲部が電子放出部よりも柔らかくなる。そのため、支持部が加熱時に膨張してもその膨張による応力が被覆層だけでなく包囲部でも緩和されるため、電子放出部におけるクラックの発生がより抑制される。
【0009】
上記電子源は、前記電子放出部の熱膨張係数が前記支持部の熱膨張係数よりも大きい場合に特に有用である。
これは、電子放出部の熱膨張係数が支持部の熱膨張係数よりも大きいと、電子放出部の加熱時に、支持部及び電子放出部の間の熱膨張係数差により接合部に応力が加わりやすくなるためである。
これは、電子放出部の熱膨張係数が支持部の熱膨張係数よりも大きいと、電子放出部の加熱時に、支持部及び電子放出部の間の熱膨張係数差により接合部に応力が加わりやすくなるためである。
【0010】
上記電子源においては、前記被覆層が、空隙を含む焼結体であることが好ましい。
被覆層が、空隙を含む焼結体であると、加熱時に被覆層に応力が加わっても、その応力が焼結体中の空隙によって吸収されて緩和されやすくなり、電子放出部におけるクラックの発生がより一層抑制される。その結果、電子源は、加熱時の電子放出部の温度安定性をより一層向上させることができる。
被覆層が、空隙を含む焼結体であると、加熱時に被覆層に応力が加わっても、その応力が焼結体中の空隙によって吸収されて緩和されやすくなり、電子放出部におけるクラックの発生がより一層抑制される。その結果、電子源は、加熱時の電子放出部の温度安定性をより一層向上させることができる。
【0011】
上記包囲部は、空隙を含む焼結体であることが好ましい。
包囲部が、空隙を含む焼結体であると、加熱時に包囲部に応力が加わっても、その応力が焼結体中の空隙によって吸収されて緩和されやすくなり、電子放出部におけるクラックの発生がより一層抑制される。その結果、電子源は、加熱時の電子放出部の温度安定性をより一層向上させることができる。
包囲部が、空隙を含む焼結体であると、加熱時に包囲部に応力が加わっても、その応力が焼結体中の空隙によって吸収されて緩和されやすくなり、電子放出部におけるクラックの発生がより一層抑制される。その結果、電子源は、加熱時の電子放出部の温度安定性をより一層向上させることができる。
【0012】
上記電子源においては、前記支持部の一部が前記接合部を貫通することが好ましい。
この場合、支持部の一部が接合部を貫通しない場合に比べて、支持部と接合部との接触面積が大きくなり、支持部の通電により発生する熱が接合部を経て電子放出部に伝えられるため、電子放出部を効率よく加熱することができる。また、支持部の一部が接合部を貫通することで、支持部が接合部によってしっかりと固定されるため、電子放出部が支持部から脱落しにくくなる。
この場合、支持部の一部が接合部を貫通しない場合に比べて、支持部と接合部との接触面積が大きくなり、支持部の通電により発生する熱が接合部を経て電子放出部に伝えられるため、電子放出部を効率よく加熱することができる。また、支持部の一部が接合部を貫通することで、支持部が接合部によってしっかりと固定されるため、電子放出部が支持部から脱落しにくくなる。
【0013】
上記電子源においては、前記支持部中の前記金属がタングステン、イリジウム、モリブデン、タンタル及びレニウムからなる群より選択される少なくとも１種で構成されることが好ましい。
この場合、支持部を、電子放出部で電子が放出される温度まで通電加熱しても支持部の変形を抑制することができる。
この場合、支持部を、電子放出部で電子が放出される温度まで通電加熱しても支持部の変形を抑制することができる。
【0014】
上記電子源においては、前記電子放出部の前記希土類元素が、セリウム、ランタン及びプラセオジムからなる群より選択される少なくとも１種で構成されてよい。
【0015】
上記電子源においては、前記希土類元素がセリウムであり、前記電子放出部の前記合金が、Ｉｒ２Ｃｅ、Ｉｒ３Ｃｅ、Ｉｒ５Ｃｅ及びＩｒ７Ｃｅ２からなる群より選択される少なくとも１種で構成されることが好ましい。
この場合、電子放出部の長寿命化が可能となるため、電子源の長寿命化が可能となる。
この場合、電子放出部の長寿命化が可能となるため、電子源の長寿命化が可能となる。
【0016】
本開示の他の側面は、上述した電子源を備える電子銃を提供する。
この電子銃によれば、電子源の加熱時に電子放出部から電子が放出され、電子ビームとして出射される。このとき、電子源は、加熱時の電子放出部の温度安定性を向上させることができるため、電子銃は、電子ビームの出射量の安定性を向上させることができる。
この電子銃によれば、電子源の加熱時に電子放出部から電子が放出され、電子ビームとして出射される。このとき、電子源は、加熱時の電子放出部の温度安定性を向上させることができるため、電子銃は、電子ビームの出射量の安定性を向上させることができる。
【0017】
本開示のさらに他の側面は、上述した電子銃を備えるデバイスを提供する。
このデバイスによれば、電子ビームの出射量の安定性を向上させることができるため、デバイスの性能を向上させることができる。
このデバイスによれば、電子ビームの出射量の安定性を向上させることができるため、デバイスの性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【0018】
本開示によれば、加熱時の電子放出部の温度安定性を向上させることができる電子源、これを用いた電子銃及びデバイスが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本開示のデバイスの一実施形態を示す概略構成図である。
【図6】実施例１に係る電子放出部の温度の経時変化を示すグラフである。
【図7】実施例２に係る電子放出部の温度の経時変化を示すグラフである。
【図8】比較例１に係る電子放出部の温度の経時変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、添付図面を参照しながら、本開示の電子源、電子銃及びデバイスの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一要素又は同等の機能を有する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【0021】
図１に示されるデバイス１００は、Ｘ線ＸＲを発生するＸ線発生装置であり、Ｘ線ＸＲを出射するＸ線出射部１０と、Ｘ線出射部１０に接続される電力供給部２０と、Ｘ線出射部１０に接続される真空ポンプ５０とを備えている。
【0022】
電力供給部２０は、電源２１と、電源２１を収容する金属製のケース２２とを備えている。電源２１は、ケース２２内で電気絶縁性の樹脂（例えばエポキシ樹脂）でモールドされている。
【0023】
Ｘ線出射部１０は、電子ビームＥＢを出射する電子銃１１と、ケース２２に接続され、電子銃１１を収容する金属（例えばステンレス）製の筒状部１２とを備えている。
電子銃１１は、筒状部１２内で樹脂などからなるネック部１３に固定されており、電源２１に電気的に接続されている。電子銃１１は、電源２１から供給される電力により電子ビームＥＢを出射することが可能となっている。
筒状部１２の先端には、電子銃１１から出射される電子ビームＥＢをＸ線ＸＲに変換して出射するターゲット１４が固定されている。
筒状部１２内には、仕切板１８が設置されており、仕切板１８とターゲット１４とを結ぶ方向に沿って電子通路１５が延在している。電子通路１５の周囲には、電磁レンズとして機能する筒状の一対のコイル部１６，１７が電子通路１５に沿って配置されている。
真空ポンプ５０は筒状部１２に接続されており、筒状部１２の内部空間を排気して真空状態とすることが可能となっている。
電子銃１１は、筒状部１２内で樹脂などからなるネック部１３に固定されており、電源２１に電気的に接続されている。電子銃１１は、電源２１から供給される電力により電子ビームＥＢを出射することが可能となっている。
筒状部１２の先端には、電子銃１１から出射される電子ビームＥＢをＸ線ＸＲに変換して出射するターゲット１４が固定されている。
筒状部１２内には、仕切板１８が設置されており、仕切板１８とターゲット１４とを結ぶ方向に沿って電子通路１５が延在している。電子通路１５の周囲には、電磁レンズとして機能する筒状の一対のコイル部１６，１７が電子通路１５に沿って配置されている。
真空ポンプ５０は筒状部１２に接続されており、筒状部１２の内部空間を排気して真空状態とすることが可能となっている。
【0024】
上記デバイス１００においては、真空ポンプ５０により筒状部１２の内部を真空にした状態で、電源２１から電子銃１１に電力を供給すると、電子銃１１から電子ビームＥＢが出射される。そして、電子ビームＥＢは、コイル部１６，１７で集束および偏向されながら電子通路１５を通過し、ターゲット１４に照射され、ターゲット１４からＸ線ＸＲが出射される。
【0025】
電子銃１１について図２及び図３を参照しながら詳細に説明する。図２は、図１の電子銃の一実施形態を示す部分断面正面図、図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。
図２に示すように、電子銃１１は、電子源３０と、電極４０とを備えている。電子源３０と電極４０には、電源２１によって電圧を印加することが可能となっている。
図２に示すように、電子銃１１は、電子源３０と、電極４０とを備えている。電子源３０と電極４０には、電源２１によって電圧を印加することが可能となっている。
【0026】
電極４０は、電子源３０から出射される電子ビームＥＢを通過させるビーム通過口４１を有している。
【0027】
電子源３０は、電極４０に対向配置される板状の電子放出部３１と、円形状の断面を有する線状のフィラメント（支持部）３２と、電子放出部３１及びフィラメント３２を接合する接合部３３とを備えている。電子放出部３１は、イリジウムと希土類元素との合金を含んでおり、フィラメント３２は金属からなる。本実施形態においては、フィラメント３２は、電子放出部３１のうち電子が放出される電子放出面とは反対側の裏面に固定されている。
【0028】
フィラメント３２の両端にはそれぞれ給電ピン３４が接続され、給電ピン３４は板状の絶縁性支持部材３５を貫通して絶縁性支持部材３５に固定されていてもよい。絶縁性支持部材３５は例えばセラミックなどで構成される。給電ピン３４には電力を供給することが可能となっている。
【0029】
図３に示すように、接合部３３は、イリジウムとフィラメント３２中の金属とを含む被覆層３３ａを含む。接合部３３は、被覆層３３ａの一部を包囲する包囲部３３ｂをさらに備えてもよい。ここで、包囲部３３ｂは、被覆層３３ａと電子放出部３１とを結合する結合部であるということもできる。
【0030】
電子源３０によれば、接合部３３は、フィラメント３２の表面を被覆する被覆層３３ａを有し、被覆層３３ａは、イリジウムとフィラメント３２中の金属とを含む。すなわち、被覆層３３ａは、電子放出部３１中のイリジウムと、フィラメント３２中の金属の両方を含む。このため、被覆層３３ａの熱膨張係数は、電子放出部３１の熱膨張係数にもフィラメント３２の熱膨張係数にも近くなる。したがって、フィラメント３２の通電により発生する熱によって電子放出部３１が加熱され、フィラメント３２及び電子放出部３１の間の熱膨張係数差により接合部３３に応力が加えられる場合でも、その応力が被覆層３３ａによって緩和され、電子放出部３１におけるクラックの発生が抑制される。その結果、電子放出部３１とフィラメント３２とが安定した接合状態を維持することができ、電子源３０は、加熱時の電子放出部３１の温度安定性を向上させることができる。このため、電子銃１１は、電子ビームＥＢの出射量の安定性を向上させることができる。したがって、デバイス１００は、その性能を向上させることができる。具体的にはＸ線ＸＲの出射量の安定性を向上させることができる。
【0031】
以下、電子源３０についてより詳細に説明する。
【0032】
＜電子放出部＞
電子放出部３１は、フィラメント３２により加熱されて電子を放出する部分である。
電子放出部３１は、イリジウムと希土類元素との合金を含む。
電子放出部３１は、フィラメント３２により加熱されて電子を放出する部分である。
電子放出部３１は、イリジウムと希土類元素との合金を含む。
【0033】
希土類元素としては、セリウム、ランタン及びプラセオジムが挙げられる。これらはそれぞれ単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
ここで、希土類元素がセリウムであり、電子放出部３１の合金が、Ｉｒ２Ｃｅ、Ｉｒ３Ｃｅ、Ｉｒ５Ｃｅ及びＩｒ７Ｃｅ２からなる群より選択される少なくとも１種で構成されることが好ましい。
この場合、電子放出部３１の長寿命化が可能となるため、電子源３０の長寿命化が可能となる。
特に、電子放出部３１の合金は、Ｉｒ２Ｃｅ、Ｉｒ３Ｃｅ及びＩｒ７Ｃｅ２からなる群より選択される少なくとも１種で構成されることが好ましい。この場合、電子放出部３１が経時的に変化しにくく、長寿命化が可能となる。
ここで、希土類元素がセリウムであり、電子放出部３１の合金が、Ｉｒ２Ｃｅ、Ｉｒ３Ｃｅ、Ｉｒ５Ｃｅ及びＩｒ７Ｃｅ２からなる群より選択される少なくとも１種で構成されることが好ましい。
この場合、電子放出部３１の長寿命化が可能となるため、電子源３０の長寿命化が可能となる。
特に、電子放出部３１の合金は、Ｉｒ２Ｃｅ、Ｉｒ３Ｃｅ及びＩｒ７Ｃｅ２からなる群より選択される少なくとも１種で構成されることが好ましい。この場合、電子放出部３１が経時的に変化しにくく、長寿命化が可能となる。
【0034】
電子放出部３１の熱膨張係数はフィラメント３２の熱膨張係数よりも大きくても、フィラメント３２の熱膨張係数以下であってもよいが、電子源３０は、フィラメント３２の熱膨張係数よりも大きい場合に特に有用である。これは、電子放出部３１の熱膨張係数がフィラメント３２の熱膨張係数よりも大きいと、電子放出部３１の加熱時に、フィラメント３２及び電子放出部３１の間の熱膨張係数差により接合部３３に応力が加わりやすくなるためである。
【0035】
電子放出部３１は、空隙を含む焼結体であっても、空隙を含まないソリッド体であってもよいが、空隙を含まないソリッド体であることが好ましい。
電子放出部３１が、空隙を含まないソリッド体であると、電子放出部３１が経時的に変化しにくく、長寿命化が可能となる。
電子放出部３１が、空隙を含まないソリッド体であると、電子放出部３１が経時的に変化しにくく、長寿命化が可能となる。
【0036】
＜フィラメント＞
フィラメント３２は金属からなる。金属は、電子放出部３１で電子が放出される温度まで通電加熱しても変形や溶融しない金属であれば特に限定されるものではなく、イリジウムであってもよく、イリジウム以外の金属であってもよい。
上記のような金属としては、高融点金属が好ましい。
高融点金属とは、約１８００℃以上の融点を有する金属をいう。
高融点金属としては、例えばタングステン、イリジウム、モリブデン、タンタル及びレニウムが好ましい。これらはそれぞれ単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。この場合、フィラメント３２を、電子放出部３１で電子が放出される温度まで通電加熱してもフィラメント３２の変形を抑制することができる。
高融点金属としては、熱膨張係数が低くかつ通電により特に変形しにくいことから、タングステンが好ましい。
フィラメント３２は金属からなる。金属は、電子放出部３１で電子が放出される温度まで通電加熱しても変形や溶融しない金属であれば特に限定されるものではなく、イリジウムであってもよく、イリジウム以外の金属であってもよい。
上記のような金属としては、高融点金属が好ましい。
高融点金属とは、約１８００℃以上の融点を有する金属をいう。
高融点金属としては、例えばタングステン、イリジウム、モリブデン、タンタル及びレニウムが好ましい。これらはそれぞれ単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。この場合、フィラメント３２を、電子放出部３１で電子が放出される温度まで通電加熱してもフィラメント３２の変形を抑制することができる。
高融点金属としては、熱膨張係数が低くかつ通電により特に変形しにくいことから、タングステンが好ましい。
【0037】
フィラメント３２は、接合部３３に固定される固定部３２ａを有する。固定部３２ａは、接合部３３中に埋設され、接合部３３を貫通していてもよく、接合部３３の表面上に露出し、接合部３３を貫通していなくてもよいが、接合部３３中に埋設され、接合部３３を貫通していることが好ましい。
この場合、フィラメント３２の固定部３２ａが接合部３３を貫通しない場合に比べて、フィラメント３２と接合部３３との接触面積が大きくなり、フィラメント３２の通電により固定部３２ａで発生する熱が接合部３３を経て電子放出部に伝えられるため、電子放出部を効率よく加熱することができる。また、フィラメント３２が固定部３２ａを有し、固定部３２ａが接合部３３を貫通することで、フィラメント３２が接合部３３によってしっかりと固定されるため、電子放出部３１がフィラメント３２から脱落しにくくなる。
この場合、フィラメント３２の固定部３２ａが接合部３３を貫通しない場合に比べて、フィラメント３２と接合部３３との接触面積が大きくなり、フィラメント３２の通電により固定部３２ａで発生する熱が接合部３３を経て電子放出部に伝えられるため、電子放出部を効率よく加熱することができる。また、フィラメント３２が固定部３２ａを有し、固定部３２ａが接合部３３を貫通することで、フィラメント３２が接合部３３によってしっかりと固定されるため、電子放出部３１がフィラメント３２から脱落しにくくなる。
【0038】
フィラメント３２の固定部３２ａは、図３では、円形状の断面を有する円柱体であり、フィラメント３２の全体としては例えば線状部材からなるが、図４に示すように、矩形状断面を有するリボン体（平板状部材）であってもよい。この場合、フィラメント３２の固定部３２ａにおいて矩形状断面の長辺が電子放出部３１に向けられると、電子放出部３１とフィラメント３２の固定部３２ａとの接合部３３の被覆層３３ａを介した接触面積を増加させることが可能となるため、電子放出部３１をフィラメント３２上に安定的に固定することができる。なお、被覆層３３ａは、図４に示すようにフィラメント３２の固定部３２ａの全周を被覆していてもよく、固定部３２ａの一部を被覆していてもよい。
【0039】
また、フィラメント３２の固定部３２ａは、環状体であってもよい。この場合、電子放出部３１とフィラメント３２の固定部３２ａとの接合部３３の被覆層３３ａを介した接触面積を増加させることが可能となるため、電子放出部３１をフィラメント３２上に安定的に固定することができる。また、固定部３２ａが環状体であると、電子放出部３１の裏面のうち環状体の内側部分と外側部分との間で温度差を小さくすることができ、電子放出部３１において全体的に温度ムラを小さくすることができる。
【0040】
また、フィラメント３２の固定部３２ａは、渦巻状体であってもよい。この場合、電子放出部３１とフィラメント３２の固定部３２ａとの接合部３３の被覆層３３ａを介した接触面積を増加させることが可能となるため、電子放出部３１をフィラメント３２上に安定的に固定することができる。また、固定部３２ａが渦巻状体であると、電子放出部３１の裏面の大部分に固定部３２ａを接触させることができるため、電子放出部３１において全体的に温度ムラを十分に小さくすることができる。
【0041】
＜接合部＞
（被覆層）
被覆層３３ａは、イリジウムとフィラメント３２中の金属とを含む。フィラメント３２中に含まれる金属がタングステンである場合には、被覆層３３ａは、イリジウムとタングステンとの合金（Ｉｒ－Ｗ）を含む合金層となる。
被覆層３３ａは、空隙を含む焼結体であっても、空隙を含まないソリッド体であってもよいが、空隙を含む焼結体であることが好ましい。
被覆層３３ａが、空隙を含む焼結体であることで、加熱時に被覆層３３ａに応力が加わっても、その応力が焼結体中の空隙によって吸収されて緩和されやすくなり、電子放出部３１におけるクラックの発生がより一層抑制される。その結果、電子源３０は、加熱時の電子放出部３１の温度安定性をより一層向上させることができる。
なお、被覆層３３ａが、空隙を含む焼結体である場合、被覆層３３ａは、フィラメント３２の上にイリジウム粉末を焼結して固定することにより形成することができる。
（被覆層）
被覆層３３ａは、イリジウムとフィラメント３２中の金属とを含む。フィラメント３２中に含まれる金属がタングステンである場合には、被覆層３３ａは、イリジウムとタングステンとの合金（Ｉｒ－Ｗ）を含む合金層となる。
被覆層３３ａは、空隙を含む焼結体であっても、空隙を含まないソリッド体であってもよいが、空隙を含む焼結体であることが好ましい。
被覆層３３ａが、空隙を含む焼結体であることで、加熱時に被覆層３３ａに応力が加わっても、その応力が焼結体中の空隙によって吸収されて緩和されやすくなり、電子放出部３１におけるクラックの発生がより一層抑制される。その結果、電子源３０は、加熱時の電子放出部３１の温度安定性をより一層向上させることができる。
なお、被覆層３３ａが、空隙を含む焼結体である場合、被覆層３３ａは、フィラメント３２の上にイリジウム粉末を焼結して固定することにより形成することができる。
【0042】
被覆層３３ａの厚さは特に制限されるものではないが、好ましくは１μｍ以上であり、より好ましくは１０μｍ以上である。
被覆層３３ａの厚さは、１００μｍ以下であってよく、５０μｍ以下であってもよい。
なお、被覆層３３ａは、図３では電子放出部３１の裏面に接触しているが、電子放出部３１の裏面から離間していてもよい。
被覆層３３ａの厚さは、１００μｍ以下であってよく、５０μｍ以下であってもよい。
なお、被覆層３３ａは、図３では電子放出部３１の裏面に接触しているが、電子放出部３１の裏面から離間していてもよい。
【0043】
（包囲部）
包囲部３３ｂは、イリジウムを含んでおり、包囲部３３ｂにおいて、希土類元素の濃度が電子放出部３１中の希土類元素の濃度以下であることが好ましい。例えば、電子放出部３１がＩｒ２Ｃｅを含む場合、包囲部３３ｂは、Ｉｒ２Ｃｅ、Ｉｒ３Ｃｅ、Ｉｒ７Ｃｅ２、Ｉｒ５Ｃｅ及びＩｒからなる群より選択される少なくとも１つを含んでよい。電子放出部３１がＩｒ３Ｃｅを含む場合、包囲部３３ｂは、Ｉｒ３Ｃｅ、Ｉｒ７Ｃｅ２、Ｉｒ５Ｃｅ及びＩｒからなる群より選択される少なくとも１つを含んでよい。電子放出部３１がＩｒ７Ｃｅ２を含む場合、包囲部３３ｂは、Ｉｒ７Ｃｅ２、Ｉｒ５Ｃｅ及びＩｒからなる群より選択される少なくとも１つを含んでよい。電子放出部３１が例えばＩｒ５Ｃｅを含む場合、包囲部３３ｂは、Ｉｒ５Ｃｅ及びＩｒを含んでよい。なお、包囲部３３ｂは、フィラメント３２中の金属を含んでいてもよい。
包囲部３３ｂにおいて、希土類元素の濃度が電子放出部３１中の希土類元素の濃度以下である場合、包囲部３３ｂは、電子放出部３１と同一のイリジウムを含み、かつ電子放出部３１中の希土類元素の濃度以下の希土類元素の濃度を有するものであるため、電子放出部３１と接合部３３との間で熱による反応が起こりにくく、反応による電子放出部３１の浸食や汚染が抑制される。その結果、電子源３０は、加熱時の電子放出部３１の温度安定性をより向上させることができる。なお、包囲部３３ｂ中の希土類元素の濃度はゼロであってもよい。すなわち包囲部３３ｂは、希土類元素を含んでいなくてもよい。
さらに、包囲部３３ｂが、イリジウムと希土類元素との合金を含み、包囲部３３ｂ中の希土類元素の濃度が電子放出部３１中の希土類元素の濃度より低いことが好ましい。例えば、電子放出部３１がＩｒ２Ｃｅを含む場合、包囲部３３ｂは、Ｉｒ３Ｃｅ、Ｉｒ７Ｃｅ２及びＩｒ５Ｃｅからなる群より選択される少なくとも１つを含んでよい。電子放出部３１がＩｒ３Ｃｅを含む場合、包囲部３３ｂは、Ｉｒ７Ｃｅ２及びＩｒ５Ｃｅからなる群より選択される少なくとも１つを含んでよい。電子放出部３１がＩｒ７Ｃｅ２を含む場合、包囲部３３ｂは、Ｉｒ５Ｃｅからなる群より選択される少なくとも１つを含んでよい。
包囲部３３ｂ中の希土類元素の濃度が電子放出部３１中の希土類元素の濃度より低い場合、包囲部３３ｂの融点が電子放出部３１の融点よりも低くなり、包囲部３３ｂが電子放出部３１よりも柔らかくなる。そのため、フィラメント３２が加熱時に膨張してもその膨張による応力が被覆層３３ａだけでなく包囲部３３ｂでも緩和されるため、電子放出部３１におけるクラックの発生がより抑制される。
包囲部３３ｂは、イリジウムを含んでおり、包囲部３３ｂにおいて、希土類元素の濃度が電子放出部３１中の希土類元素の濃度以下であることが好ましい。例えば、電子放出部３１がＩｒ２Ｃｅを含む場合、包囲部３３ｂは、Ｉｒ２Ｃｅ、Ｉｒ３Ｃｅ、Ｉｒ７Ｃｅ２、Ｉｒ５Ｃｅ及びＩｒからなる群より選択される少なくとも１つを含んでよい。電子放出部３１がＩｒ３Ｃｅを含む場合、包囲部３３ｂは、Ｉｒ３Ｃｅ、Ｉｒ７Ｃｅ２、Ｉｒ５Ｃｅ及びＩｒからなる群より選択される少なくとも１つを含んでよい。電子放出部３１がＩｒ７Ｃｅ２を含む場合、包囲部３３ｂは、Ｉｒ７Ｃｅ２、Ｉｒ５Ｃｅ及びＩｒからなる群より選択される少なくとも１つを含んでよい。電子放出部３１が例えばＩｒ５Ｃｅを含む場合、包囲部３３ｂは、Ｉｒ５Ｃｅ及びＩｒを含んでよい。なお、包囲部３３ｂは、フィラメント３２中の金属を含んでいてもよい。
包囲部３３ｂにおいて、希土類元素の濃度が電子放出部３１中の希土類元素の濃度以下である場合、包囲部３３ｂは、電子放出部３１と同一のイリジウムを含み、かつ電子放出部３１中の希土類元素の濃度以下の希土類元素の濃度を有するものであるため、電子放出部３１と接合部３３との間で熱による反応が起こりにくく、反応による電子放出部３１の浸食や汚染が抑制される。その結果、電子源３０は、加熱時の電子放出部３１の温度安定性をより向上させることができる。なお、包囲部３３ｂ中の希土類元素の濃度はゼロであってもよい。すなわち包囲部３３ｂは、希土類元素を含んでいなくてもよい。
さらに、包囲部３３ｂが、イリジウムと希土類元素との合金を含み、包囲部３３ｂ中の希土類元素の濃度が電子放出部３１中の希土類元素の濃度より低いことが好ましい。例えば、電子放出部３１がＩｒ２Ｃｅを含む場合、包囲部３３ｂは、Ｉｒ３Ｃｅ、Ｉｒ７Ｃｅ２及びＩｒ５Ｃｅからなる群より選択される少なくとも１つを含んでよい。電子放出部３１がＩｒ３Ｃｅを含む場合、包囲部３３ｂは、Ｉｒ７Ｃｅ２及びＩｒ５Ｃｅからなる群より選択される少なくとも１つを含んでよい。電子放出部３１がＩｒ７Ｃｅ２を含む場合、包囲部３３ｂは、Ｉｒ５Ｃｅからなる群より選択される少なくとも１つを含んでよい。
包囲部３３ｂ中の希土類元素の濃度が電子放出部３１中の希土類元素の濃度より低い場合、包囲部３３ｂの融点が電子放出部３１の融点よりも低くなり、包囲部３３ｂが電子放出部３１よりも柔らかくなる。そのため、フィラメント３２が加熱時に膨張してもその膨張による応力が被覆層３３ａだけでなく包囲部３３ｂでも緩和されるため、電子放出部３１におけるクラックの発生がより抑制される。
【0044】
包囲部３３ｂは、空隙を含む焼結体であっても、空隙を含まないソリッド体であってもよいが、空隙を含む焼結体であることが好ましい。
包囲部３３ｂが、空隙を含む焼結体であることで、加熱時に包囲部３３ｂに応力が加わっても、その応力が焼結体中の空隙によって吸収されて緩和されやすくなり、電子放出部３１におけるクラックの発生がより一層抑制される。その結果、電子源３０は、加熱時の電子放出部３１の温度安定性をより一層向上させることができる。
なお、包囲部３３ｂが、空隙を含む焼結体である場合、包囲部３３ｂは、電子放出部３１と、フィラメント３２上に被覆層３３ａを形成してなる複合体とを、例えばイリジウムと希土類元素との合金粉末を焼結させることにより結合させて形成することができる。
包囲部３３ｂが、空隙を含む焼結体であることで、加熱時に包囲部３３ｂに応力が加わっても、その応力が焼結体中の空隙によって吸収されて緩和されやすくなり、電子放出部３１におけるクラックの発生がより一層抑制される。その結果、電子源３０は、加熱時の電子放出部３１の温度安定性をより一層向上させることができる。
なお、包囲部３３ｂが、空隙を含む焼結体である場合、包囲部３３ｂは、電子放出部３１と、フィラメント３２上に被覆層３３ａを形成してなる複合体とを、例えばイリジウムと希土類元素との合金粉末を焼結させることにより結合させて形成することができる。
【0045】
本開示は上記実施形態に限定されない。例えば上記実施形態の電子源３０では、電子放出部３１のうち電子が放出される電子放出面とは反対側の裏面にフィラメント３２が固定されているが、図５に示す電子源のように、電子放出部３１が、接合部３３を介して筒状のフィラメント３２内に固定されてもよい。ここで、接合部３３の被覆層３３ａ（図５では図示せず）は、フィラメント３２の内面側に設けられる。また、筒状のフィラメント３２は、円形状の断面を有する線材をコイル状に巻き付けた形態でよく（図５参照）、矩形状の断面を有するリボン材をコイル状に巻き付けた形態であってもよい。図５に示すように、筒状のフィラメント３２の内側には電子放出部３１を支持する台座３７がさらに設けられてもよいが、台座３７が省略されて電子放出部３１が下方に延長されてもよい。台座３７は例えばフィラメント３２と同一の材料で構成されてよく、この場合、台座３７と電子放出部３１との間にも接合部３３が設けられることが好ましい。ここで、接合部３３の被覆層３３ａは、台座３７側に設けられる。給電ピン３４はタンタル箔３６などを介してフィラメント３２に接続されてもよい。
なお、図５に示す電子源は、筒状のフィラメント３２の内側に台座３７を固定し、イリジウムとフィラメント３２中の金属との合金からなる粉末又は成型体をロウ材として使用して電子放出部３１をフィラメント３２内に固定した後、タンタル箔３６を介して給電ピン３４を溶接で接合することにより得ることができる。
さらに、上記実施形態では、電子銃１１は、電子源３０と、電極４０とを備えているが、本開示の電子銃は、電極４０を備えていなくてもよい。
なお、図５に示す電子源は、筒状のフィラメント３２の内側に台座３７を固定し、イリジウムとフィラメント３２中の金属との合金からなる粉末又は成型体をロウ材として使用して電子放出部３１をフィラメント３２内に固定した後、タンタル箔３６を介して給電ピン３４を溶接で接合することにより得ることができる。
さらに、上記実施形態では、電子銃１１は、電子源３０と、電極４０とを備えているが、本開示の電子銃は、電極４０を備えていなくてもよい。
【0046】
また、本開示の電子源は、金属箔を含むフィラメント３２の上に接合部３３を介して電子放出部３１が固定されていてもよい。この電子源は、フィラメント３２の金属箔の上に、イリジウムとフィラメント３２中の金属との合金からなる粉末又は成型体をロウ材として使用して電子放出部３１を金属箔に固定することにより得ることができる。
【0047】
また本開示のデバイスは、上記実施形態のデバイスに限定されない。例えば上記実施形態のデバイス１００は、Ｘ線発生装置であるが、本開示のデバイスは、電子源を備えるデバイスであれば特に限定されず、電子線発生装置、電子ビーム方式の金属３Ｄプリンタ、電子顕微鏡（ＳＥＭ及びＴＥＭ）などであってもよい。
【0048】
本開示の概要は以下のとおりである。
［１］イリジウムと希土類元素との合金を含む電子放出部と、
金属からなる支持部と、
前記電子放出部及び前記支持部を接合する接合部とを備え、
前記接合部が、前記支持部の表面を被覆する被覆層を有し、
前記被覆層が、イリジウムと前記支持部中の前記金属とを含む、電子源。
［２］前記接合部が、前記被覆層の少なくとも一部を包囲し、イリジウムを含む包囲部を更に備え、
前記包囲部において、希土類元素の濃度が前記電子放出部中の前記希土類元素の濃度以下である、［１］に記載の電子源。
［３］前記包囲部において、希土類元素の濃度が前記電子放出部中の前記希土類元素の濃度より低い、［２］に記載の電子源。
［４］前記電子放出部の熱膨張係数が前記支持部の熱膨張係数よりも大きい、［１］～［３］のいずれかに記載の電子源。
［５］前記被覆層が、空隙を含む焼結体である、［１］～［４］のいずれかに記載の電子源。
［６］前記包囲部が、空隙を含む焼結体である、［２］又は[３]に記載の電子源。
［７］前記支持部の一部が前記接合部を貫通している、［１］～［６］のいずれかに記載の電子源。
［８］前記支持部中の前記金属がタングステン、イリジウム、モリブデン、タンタル及びレニウムからなる群より選択される少なくとも１種で構成される、［１］～［７］のいずれかに記載の電子源。
［９］前記電子放出部の前記希土類元素が、セリウム、ランタン及びプラセオジムからなる群より選択される少なくとも１種で構成される、［１］～［８］のいずれかに記載の電子源。
［１０］前記希土類元素がセリウムであり、
前記電子放出部の前記合金が、Ｉｒ２Ｃｅ、Ｉｒ３Ｃｅ、Ｉｒ５Ｃｅ及びＩｒ７Ｃｅ２からなる群より選択される少なくとも１種で構成される、［９］に記載の電子源。
［１１］［１］～［１０］のいずれかに記載の電子源を備える、電子銃。
［１２］［１１］に記載の電子銃を備える、デバイス。
［１］イリジウムと希土類元素との合金を含む電子放出部と、
金属からなる支持部と、
前記電子放出部及び前記支持部を接合する接合部とを備え、
前記接合部が、前記支持部の表面を被覆する被覆層を有し、
前記被覆層が、イリジウムと前記支持部中の前記金属とを含む、電子源。
［２］前記接合部が、前記被覆層の少なくとも一部を包囲し、イリジウムを含む包囲部を更に備え、
前記包囲部において、希土類元素の濃度が前記電子放出部中の前記希土類元素の濃度以下である、［１］に記載の電子源。
［３］前記包囲部において、希土類元素の濃度が前記電子放出部中の前記希土類元素の濃度より低い、［２］に記載の電子源。
［４］前記電子放出部の熱膨張係数が前記支持部の熱膨張係数よりも大きい、［１］～［３］のいずれかに記載の電子源。
［５］前記被覆層が、空隙を含む焼結体である、［１］～［４］のいずれかに記載の電子源。
［６］前記包囲部が、空隙を含む焼結体である、［２］又は[３]に記載の電子源。
［７］前記支持部の一部が前記接合部を貫通している、［１］～［６］のいずれかに記載の電子源。
［８］前記支持部中の前記金属がタングステン、イリジウム、モリブデン、タンタル及びレニウムからなる群より選択される少なくとも１種で構成される、［１］～［７］のいずれかに記載の電子源。
［９］前記電子放出部の前記希土類元素が、セリウム、ランタン及びプラセオジムからなる群より選択される少なくとも１種で構成される、［１］～［８］のいずれかに記載の電子源。
［１０］前記希土類元素がセリウムであり、
前記電子放出部の前記合金が、Ｉｒ２Ｃｅ、Ｉｒ３Ｃｅ、Ｉｒ５Ｃｅ及びＩｒ７Ｃｅ２からなる群より選択される少なくとも１種で構成される、［９］に記載の電子源。
［１１］［１］～［１０］のいずれかに記載の電子源を備える、電子銃。
［１２］［１１］に記載の電子銃を備える、デバイス。
【実施例】
【0049】
以下、実施例に基づいて本開示をより具体的に説明するが、本開示は以下の実施例に限定されるものではない。
【0050】
（実施例１）
図２の電子源３０のうち、給電ピン３４及び絶縁性支持部材３５を除いたものを作製した。
具体的には、厚さ０．３ｍｍ、直径２．０ｍｍのＩｒ２Ｃｅからなる円板状の電子放出部を用意した。
一方、長さ１０ｍｍ、直径０．１５ｍｍのタングステンフィラメントを用意し、Ｕ字状に折り曲げた。
そして、Ｉｒ粉末を用意し、Ｕ字状のタングステンフィラメントの中央部をＩｒ粉末中に埋め込んだ状態でＩｒ粉末を１６００℃で１５時間焼結させ、タングステンフィラメントの中央部の周囲に第１焼結体からなる被覆層を形成した。こうして被覆層付きタングステンフィラメントを得た。
続いて、電子放出部のうち電子放出面と反対側の裏面上に被覆層が配置されるように被覆層付きタングステンフィラメントを配置し、被覆層をＩｒ５Ｃｅ粉末中に埋め込んだ状態でＩｒ５Ｃｅ粉末を１６００℃で１５時間焼結させ、第２焼結体からなる包囲部を形成した。
以上のようにして電子源を得た。なお、形成された被覆層及び包囲部の組成についてエネルギー分散型Ｘ線分光法により分析したところ、被覆層は、Ｉｒ及びＷを含んでおり、包囲部は、Ｉｒ３Ｃｅ、Ｉｒ７Ｃｅ２、Ｉｒ５Ｃｅ及びＩｒ－Ｗを含んでいることが確認された。また、被覆層の厚さは４０μｍであった。
図２の電子源３０のうち、給電ピン３４及び絶縁性支持部材３５を除いたものを作製した。
具体的には、厚さ０．３ｍｍ、直径２．０ｍｍのＩｒ２Ｃｅからなる円板状の電子放出部を用意した。
一方、長さ１０ｍｍ、直径０．１５ｍｍのタングステンフィラメントを用意し、Ｕ字状に折り曲げた。
そして、Ｉｒ粉末を用意し、Ｕ字状のタングステンフィラメントの中央部をＩｒ粉末中に埋め込んだ状態でＩｒ粉末を１６００℃で１５時間焼結させ、タングステンフィラメントの中央部の周囲に第１焼結体からなる被覆層を形成した。こうして被覆層付きタングステンフィラメントを得た。
続いて、電子放出部のうち電子放出面と反対側の裏面上に被覆層が配置されるように被覆層付きタングステンフィラメントを配置し、被覆層をＩｒ５Ｃｅ粉末中に埋め込んだ状態でＩｒ５Ｃｅ粉末を１６００℃で１５時間焼結させ、第２焼結体からなる包囲部を形成した。
以上のようにして電子源を得た。なお、形成された被覆層及び包囲部の組成についてエネルギー分散型Ｘ線分光法により分析したところ、被覆層は、Ｉｒ及びＷを含んでおり、包囲部は、Ｉｒ３Ｃｅ、Ｉｒ７Ｃｅ２、Ｉｒ５Ｃｅ及びＩｒ－Ｗを含んでいることが確認された。また、被覆層の厚さは４０μｍであった。
【0051】
（実施例２）
図２の電子源３０のうち、給電ピン３４及び絶縁性支持部材３５を除いたものを作製した。
具体的には、厚さ０．５ｍｍ、直径０．８ｍｍのＩｒ２Ｃｅからなる円板状の電子放出部を実施例１と同様にして用意した。
一方、長さ１０ｍｍ、直径０．１５ｍｍのタングステンフィラメントを用意し、Ｕ字状に折り曲げた。
そして、電子放出部のうち電子放出面と反対側の裏面上に中央部が配置されるようにタングステンフィラメントを配置し、中央部をＩｒ５Ｃｅ粉末中に埋め込んだ状態でＩｒ５Ｃｅ粉末を１６００℃で１５時間焼結させ、焼結体を形成した。
以上のようにして電子源を得た。なお、形成された焼結体の組成についてエネルギー分散型Ｘ線分光法により分析したところ、焼結体は、タングステンフィラメントの中央部を被覆する被覆層と、被覆層と電子放出部とを結合する包囲部とで構成されており、被覆層は、Ｉｒ－Ｗを含んでおり、包囲部は、Ｉｒ３Ｃｅ、Ｉｒ７Ｃｅ２、Ｉｒ５Ｃｅ及びＩｒ－Ｗを含んでいることが確認された。
図２の電子源３０のうち、給電ピン３４及び絶縁性支持部材３５を除いたものを作製した。
具体的には、厚さ０．５ｍｍ、直径０．８ｍｍのＩｒ２Ｃｅからなる円板状の電子放出部を実施例１と同様にして用意した。
一方、長さ１０ｍｍ、直径０．１５ｍｍのタングステンフィラメントを用意し、Ｕ字状に折り曲げた。
そして、電子放出部のうち電子放出面と反対側の裏面上に中央部が配置されるようにタングステンフィラメントを配置し、中央部をＩｒ５Ｃｅ粉末中に埋め込んだ状態でＩｒ５Ｃｅ粉末を１６００℃で１５時間焼結させ、焼結体を形成した。
以上のようにして電子源を得た。なお、形成された焼結体の組成についてエネルギー分散型Ｘ線分光法により分析したところ、焼結体は、タングステンフィラメントの中央部を被覆する被覆層と、被覆層と電子放出部とを結合する包囲部とで構成されており、被覆層は、Ｉｒ－Ｗを含んでおり、包囲部は、Ｉｒ３Ｃｅ、Ｉｒ７Ｃｅ２、Ｉｒ５Ｃｅ及びＩｒ－Ｗを含んでいることが確認された。
【0052】
（比較例１）
まず、厚さ１．０ｍｍ、直径１．２ｍｍのＩｒ７Ｃｅ２からなる円柱状の電子放出部を実施例１と同様にして用意した。
一方、厚さ０．０３ｍｍ×幅０．６ｍｍ×長さ４．５ｍｍのタンタル箔を用意し、長さ４．５ｍｍ、直径０．２ｍｍのレニウムフィラメントを２本用意した。
そして、タンタル箔およびタングステン粉末を介して２本のレニウムフィラメントを溶接で電子放出部に接合した。
以上のようにして電子源を得た。
まず、厚さ１．０ｍｍ、直径１．２ｍｍのＩｒ７Ｃｅ２からなる円柱状の電子放出部を実施例１と同様にして用意した。
一方、厚さ０．０３ｍｍ×幅０．６ｍｍ×長さ４．５ｍｍのタンタル箔を用意し、長さ４．５ｍｍ、直径０．２ｍｍのレニウムフィラメントを２本用意した。
そして、タンタル箔およびタングステン粉末を介して２本のレニウムフィラメントを溶接で電子放出部に接合した。
以上のようにして電子源を得た。
【0053】
＜電子源における電子放出部の温度安定性の評価＞
上記のようにして得られた実施例及び比較例の電子源について、４～５Ａの電流を印加した状態で電子放出部の通電加熱を行い、５秒又は１０秒ごとに電子放出部の温度を測定することにより電子放出部の温度の経時変化を調べた。結果を図６～図８に示す。図６～８において、縦軸は測定温度と平均温度との差を示し、横軸は測定開始時刻からの経過時間（分）を示す。このとき、電子放出部の温度は、非接触温度計である２色温度計を用いて測定した。また電子放出部の温度の測定結果に基づいて測定温度の平均温度及び標準偏差を求めた。結果を表１に示す。標準偏差は、平均温度からの測定温度のばらつきを示すものであることから、この標準偏差の値を温度の安定性の評価指標とした。
上記のようにして得られた実施例及び比較例の電子源について、４～５Ａの電流を印加した状態で電子放出部の通電加熱を行い、５秒又は１０秒ごとに電子放出部の温度を測定することにより電子放出部の温度の経時変化を調べた。結果を図６～図８に示す。図６～８において、縦軸は測定温度と平均温度との差を示し、横軸は測定開始時刻からの経過時間（分）を示す。このとき、電子放出部の温度は、非接触温度計である２色温度計を用いて測定した。また電子放出部の温度の測定結果に基づいて測定温度の平均温度及び標準偏差を求めた。結果を表１に示す。標準偏差は、平均温度からの測定温度のばらつきを示すものであることから、この標準偏差の値を温度の安定性の評価指標とした。
【0054】
【表1】
【0055】
表１に示す結果より、実施例１～２の電子源は、比較例１の電子源に比べて、電子放出部の温度の標準偏差が小さいことが分かった。
したがって、本開示の電子源によれば、加熱時の電子放出部の温度安定性を向上させることができることが確認された。
したがって、本開示の電子源によれば、加熱時の電子放出部の温度安定性を向上させることができることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【0056】
本開示の電子源は、電子銃、Ｘ線発生装置、電子線発生装置、電子ビーム方式の金属３Ｄプリンタ、電子顕微鏡（ＳＥＭ及びＴＥＭ）などに利用できる。
【符号の説明】
【0057】
１００…デバイス、１１…電子銃、１６、１７…コイル部、３０…電子源、３１…電子放出部、３２…フィラメント（支持部）、３３…接合部、３３ａ…被覆層、３３ｂ…包囲部、４０…電極、ＥＢ…電子ビーム、ＸＲ…Ｘ線。
【要約】
【課題】加熱時の電子放出部の温度安定性を向上させることができる電子源、これを用いた電子銃及び電子デバイスを提供すること。
【解決手段】イリジウムと希土類元素との合金を含む電子放出部と、金属からなる支持部と、電子放出部及び支持部を接合する接合部とを備え、接合部が、イリジウムと支持部中の金属とを含む被覆層を含む、電子源。
【選択図】図１
【解決手段】イリジウムと希土類元素との合金を含む電子放出部と、金属からなる支持部と、電子放出部及び支持部を接合する接合部とを備え、接合部が、イリジウムと支持部中の金属とを含む被覆層を含む、電子源。
【選択図】図１
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【図8】