Автоэлектронный эмиттер с локализованной эмиссией

Автоэлектронный эмиттер с локализованной эмиссией

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

АВТОЭЛЕКТРОННЫЙ ЭМИТТЕР С ЛОКАЛИЗОВАННОЙ ЭМИССИЕЙ, выполненный в виде острля из тугоплавкого металла с присадкой элемента, образующего на поверхности пленку с низкой работой вы.хода, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы эмиттера и его электронной светимости, в качестве присадки острие содержит по крайней мере один из элементов, взятых пз группы литий, натрий , калий, цезий в количестве 0,05-0,1 вес /0.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

У 11 Н 01 J 1/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO О

CO

М О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3456516/18-21 (22) 18.06.82 (46) 23.01.84. Бюл. № 3 (72) В. А. Кузнецов, Б. Н. Васичев и Ю. Л. Рыбаков (71) Московский институт инженеров гражданской авиации (53) 621.3.032.212.2 (088.8) (56) 1. Фурсей Г. Н., Шакирова С. А.

Электронно-лучевые и фотоэлектрические приборы, вып. 1, 1969, с. 99.

2. Изв. АН СССР. «Физика», 1969, т. 33, ¹ 3, с. 536.

3. Авторское свидетельство СССР № 293514, кл. Н 01 J 1/30, 1968 (прототип), „„SU„„1069029 А (54) (57) АВТОЭЛЕК1РОННЫИ ЭМИТТЕР С ЛОКАЛИЗОВАННОЙ ЭМИССИЕЛ, выполненный в виде острия из тугоплавкогс металла с присадкой элемента, образующего

Hd поверхности пленку с низкой работой вы.;ода, or.ø÷àþè ïèoÿ тем, что, с целью увеличения срока службы эмиттера и его электронной светнмости, в качестве присадки острие содержит по крайней мере один из элементов, взяты.; из группы литий, натрий, калий, цезий в количестве 0,05-0,1 вес ", о

1069029

50

Изобретенис относится к автоэмиссионIIoH элск.1ротехнике и может быть использоиа)ю 11ри KOHcTpóèðîâàíèè источников электpонов для электронных приборов и, в част11ости, для электронно-зондовых приборов. .агля увеличения разрешающей способ1юсз и электронно-зондовых приборов необх1)димы источники электронов с небольшим гловыми размерами, т.0. автоэмиттеры с локализацией автоэмиссии на небольшой области осгрия.

Такук) локализацию можно получить, напыляя па автоэмиттср пленку активного вещества. Пленка циркония на вольфраме

11озволяет локализовать эмиссию в угле

0,05-0,1 стерадиан (1), гафния — до 0,010,02 стсрадиан (2).

Недостатками такой конструкции являются нсооходимость в дополнительном внешнем

;1сточникс напыляемого элемента и малый срок службы, так как в результате ионной бомбардировки поверхности эмиттера происходит распыление пленки активного компоIfCff TB.

Наиболее близким к изобретению техничеким решением является автоэмиттер с лока.1изованной эмиссией, выполненный в виде остр11я из тугоплавкого материала с присадкой элемента, образующсго на поверхности пленку с 11изкой работой выхода (3).

В этом техническом решении для создаIIHÿ локализации ужс не Hóiêåí дополнительный внсп)ний источник напыления. ОднаКо, Bыполненные в соответствии с этим реше11ие като.ff» обладают недостаточным сроком службы и электронной светимости.

1),с,1)по изooppTpIIHH является увеличение срока службы автоэмиттера и увеличение

СГО Сн< If)IOCTÈ. !

1оставлeнн )я цель достигается тем, что

«втo-лсктронный эмиттер с локализованной эм)1сспсй, выполненной в виде острия из тугollcf Iêêîãо металла с присадкой элемента, образую)цсгo HB поверхности пленку с низкой работой выхода, в качестве присадки

0CTPilf. CO,fCPiKHT IIO KPHHH0H МЕРЕ ОДИН элс 1с11)х)в., BBÿòûK из группы литий, натрий, кыл! I Й, цсзи Й B ко зи честве 0,05-0, 1 вес%.

Эффект локализации эмиссионного тока достигается сочстанием процесса термичесKoI () а!ктHBltpoBHHHH эмиттирующеи поверх

11осги острия эмиссионно-активной присадкой, растворенной в его объеме и доставленной на сго поверхность за счет диффузии с процсссом fcp fo»oлевой перестройки, при которой Ifpoflc);oдит рельефное выделение наиболее itлотноу1)акованных граней.

В результате на поверхности острия образуются микровыступы, состоящие из скоп.IсffflH атомов эмисcHOIII!o-активной присадки, концентрирую)цихся, главным образом, в мсстах наибольшего гра IIICIITB электри!

О

30 ческого поля. На микровыступах происходит локальное усиление электрического поля, а также за счет хемисорбционного взаимодействия электроположительного к подложке адсорбата избирательное снижение работы выхода. Суммарный эффект изменения E u 1 для центральной грани позволяет реализовать большую степень локализации эмиссионного тока.

Эффект избирательного изменения работы выхода центральной грани острия зависит от величины дипольного момента двойного слоя, который в свою очередь зависит от радиуса атома адсорбата r и плотности упаковки рассматриваемой грани подложки Phkk. Чем больше г,„и чем больше Phkk, тем больше будет значение Р. Среди электроположительных элементов наибольшее значение ro имеют щелочные металлы Li, Na, К, Cs. К плотноупакованным граням

W, имеющим тенденцию выделяться от «термополевой перестройки», относятся грани (110), (100), (112) . В соответствии с этим разрабатывалась система вольфрам+ щелочные металлы (с ориентацией на одну из указанных граней) .

Основная трудность — создание сплава тугоплавкого металла с щелочным — заключается в большей разнице их температур давления и испарения. Однако при получении монокритасталла Ъ методом электронной зонной плавки данные металлы могут быть растворены в вольфрамовой матрице с общей концентрацией около О,!%.

Нижняя граница содержания элементов (О Оо вес.%) определяет минимальный срок службы в 100 ч. При меньшем содержании элементов он становится менее 100 ч., что не соответствует условиям работы автоэмиттера в микроскопе.

Сплав может быть получен зонной плавкой электронным лучом за два прохода скоростью 2-4 мм/мин вдоль кристаллографической оси 001. Образцы поперечным сечением 0,3 х 0,3 мм вырезаются вдоль этой оси электроискровым способом.

Травление острия производят в 1,5 растворе NBOH при напряжении 5 В и токе

20мА.

Автоэмиттер монтировался в автоэлектронном микроскопе и откачивался до давления О Па, соответствующего рабочему вакууму в электронно-зондовых приборах.

Прогрев автоэмиттера для активации при !460 К в течение 3 мин в присутствии поля 0,2 В/А приводит к миграции атомов из матрицы на поверхность острия и образованию устойчивого скопления на грани (001). При прогреве свыше 1600 К начина1069029

Составитель Г. Кудинцева

Редактор Т.Кугрышева Техред И. Верес Корректор М. Демчик

Заказ 10930 49 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ется рост образований рядом с гранями типа (110), что не удовлетворяет условиям локализации эмиссии.

Испытания автокатода в рабочем вакууме

10 Па на срок службы показали, что в стационарном режиме за 100 ч работы при электронной светимости пучка, равной 4 х

10к а/см — Sr ток эмиссии изменился менее чем на 1 /о, что свидетельствует о повышении срока службы эмиттера.