Advantages

- ジュール熱による温度上昇を抑制し 、理論計算上1012A/m2に達する超高電流密度を実証
- 電界放射エリアを維持したまま、従来のタングステン電界放出比3桁以上を上回る5mA〜最大20mAの大電流を安定放出
- 長時間（200時間以上）の連続動作も実証済み

Current Stage and Key Data

本電極Ga/W-FEによる放射電流₋電圧特性と長時間電流放出実証

左：本電極は、従来電極（W-FE）と比較し、閾値電圧を低下し、放射電流量を著しく上げることが示された。また空間電荷制限に用意に到達可能であることも証明された。
右：200時間を超える長時間にわたる高電流放出が確認された。

Partnering Model

特定装置へ落とし込むための応用開拓フェーズ。そのための下記の開発・評価パートナーを求めています。
• 卓上型小型加速器・自由電子レーザーへの電源開発： 従来は大型施設が必要であった自由電子レーザーや量子科学研究用の加速器システムにおける入射器（インジェクター）部分を、高輝度化・小型化するためのプロトタイプ開発。
• 次世代マルチビーム・高解像度X線装置への共同実証： 半導体外観検査装置のスループットを向上させるマルチビーム光源や 、高輝度・点光源が求められる医療用Ｘ線源に向け、要求仕様に最適化した陰極ユニットの共同設計・評価試験。
• ガリウムフリー駆動システムへの共同展開： 半導体製造ライン等で嫌われる金属汚染を防ぐ「光照射（レーザー励起）型」などの完全ガリウムフリー次世代ヘッドの共同開発。
本技術の活用、装置開発にご関心のある企業様、共同研究・共同開発に関心のあるパートナー企業様を募集しております。先ずは、技術の詳細説明とディスカッションから、スタートさせていただければ幸いです。

Background and Technology

次世代のマルチビーム外観検査装置などでは、ビーム分割による輝度低下を補うため放出電流量を増やすこと（高輝度化）が急務となっているが 、これまで大電流化に伴うジュール熱（抵抗加熱）で電極が瞬時に融点を超えて自壊するという、物理的な限界を解決できていなかった。
本技術は、この熱破壊のフィードバックを克服する電子線源の作動原理の発見に基づくものである。大電流放出時に冷却作用（熱の自己補償）を意図的に引き出すメカニズムの導入に成功した。実験では空間電荷制限（SCLC）領域にまで容易に到達させ 、性能を維持したまま200時間以上の連続駆動を実証している 。また、「冷却を伴う極限放出状態」を制御・再現するメカニズムが解明され、方法論として多様な駆動方式によって高輝度電界放出を実現できる裏付けも取得されている。これにより、従来の電界放射陰極では数100μAが限界であった電流放射が、本発明によりミリアンペアの電流放射が可能となる。そして大電流が出ることによる高輝度化により、輝度を維持して、分割数を増やすこと（マルチビーム）が出来る。また、空間電荷制限で動作する電界放射により実現されるテラヘルツの発振など高周波デバイスも可能になる。

Principal Investigator

国立大学法人静岡大学 電子工学研究所　教授　根尾 陽一郎

Patents and Publications

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