Способ изготовления автоэлектронных острийных катодов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (») 464233

К АВТОРСКОМУ СВИДЕИДЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.08.72(21) 1820830/26-25 (51) М. Кл. Н Olj 9/02

Н 01 1/30 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный комитет

Соввта Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 25.09.75Бюллетень № 35 (53) УДК 621.385. .032.212 (088.8) (45) Дата опубликования описания 23 01 7 (72) Авторы изобретения В. Н. Шредник, А. А. Рабинович и В. Г. Павлов

Ордена Ленина физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АВТОЭЛЕКТРОННЫХ

ОСТРИЙНЫХ КАТОДОВ

Изобретение относится к области производства и эксплуатации острийных эмиттеров, которые могут служить источниками электронов или ионов в сильных электрических полях.

Предлагаемый способ может найти применение в автоионнбй микроскопии; в производстве электронно-лучевых,телевизионных и рентгеновских стройств, использующих автоэмиссионные катоды; в автоионизационцой масс-спектрометрии и т.п.

Для уменьшения рабочего напряжения .острийного эмиттера и для увеличения разрешающей способности автоэлектронных и, аитоцонных микроскопов необходимо уметь уменьшать радиус острия непосредственно в приборе в вакууме (в том числе и сверхвысоком). Qo сих пор эта задача не была успешно решена.

Известен способ обработки острий нагревом в запирающем эмиссию электрическом лоле, использующий явление полевой эрозии. Согласно этому способу многоострийный автокатод обрабатывают при температурах и полях, обеспечивающих перенос материала на рабочую поверхность острия и рост, макроскопических наростов на рабочей поверхности острия до тех пор, пока количество перенесенного материала не станет соизмеримо с объемом материала в сегменте под рабочей поверхностью катода, а затем поверхность катода сглаживают. В результате такой обработки достигается выравнивание многоострийного тп катода по фактору поля, но не уменьшение, радиуса острия.

Цель изобретения — разработка способа обработки игл в вакууме, позволяющего

15 уменьшать радиус острия.

Эта цель достигается прогревом острия в электрическом поле, вызывающем рост единственного макроскопического нароста вдоль оси острия.

Сущность способа состоит в том, что электрическое поле, вызываюптее рост макроскопических наростов, поддерживают не на всей рабочей поверхности острия, а лишь на части рабочей поверхности, окру25 жаюшей вершину острия, размеры которой .

464238

Составитель Г <укова

Редактор H Коган Техред И.Карандашова Корректор З. 1 арасова

Заказ ЩЯ Изд. M Jg(ф Тираж

Подписное

J г

/111111ИГ!И Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4

11редприятие «Патент», Москва, Г-59, Бережковская иаб., 24

Ч не превышают размеров основания одного макронароста.

Во время термополевой обработки меняется форма, огранка и шероховатость острия. Если необходимо, острие сглаживают, например, прогревом или полевым испарением. При этом можно получить соответственно форму отжига или конечную форму испарения полем острия с радиусом, меньшим исходного.

Термополевая обработка в режимах полевой эрозии обычно сопровождается появлением на поверхности острия микровыступов, размеры которых очень малы по сравнению с размерами макронаростов и, с радиусом острия. Количество микровыступов зависит от режима термополевой обработки.

Для режимов, обеспечивающих уменьшение радиуса острия, характерно появление одного или нескольких микровыступов на поверхности острия. Микровыступы наблюдаются визуально в автоэлектронном или автоионном микроскопе или легко обнаруживаются по резкому изменению автоэмиссионных вольтамперных характеристик, и поэтому их удобно использовать для контроля режимов обработки.

Процесс обработки прекращают по достижении желаемого радиуса кривизны острия.

Обрабатывающее поле обычно создают приложением разности потенциалов (обрабатывающего напряжения} между острием, являюшимся анодом, и другим электродом или электродами. При неиэмеьцом обрабатывающем напряжении радиус острия можно уменьшить лишь до некоторого предельного значения, ибо IIQ мере заострения поле на кончике»стрия увеличивается и досс тигает величины, при которой сильное полевое испарение препятствует дальнейшему уменьшенщо радиуса. Если желаемый радиус острия недостижим обработкой при неизменном обрабатывающем напряжении, то обработку ведут постепенно, понижая обрабатывающее напряжение по мере уменьшения радиуса.

Б качестве примера осуществления способа приводятся данные по уменьшению радиуса кривизны вольфрамового острия с исходным радиусом > Ф0,6 мклt. Обработку острия проводят в вакуул>ном приборе с полусферическим анодом, удаленным от вершины острия на расстояние 3 см при давлении остаточных газов Р Ж 5 ° 1 0 мм рт. ст. (основной компонент водород). Поле на поверхности острия создается приложением к острию постоянного положительного напряжения, величину которого изменяют ступенчато на 100 В с интервалом времени

1 мин от 5200 до 3400 В, при этом температуру острия во время обработки о

;поддерживают равной 2400 К. В результа15 те такой обработки получен радиус острия, равный 0,3 мкм.

Предмет изобретения

1. Способ изготовления автоэлектронных острийных катодов путем прогрева острия в электрическом поле при температуре и напряженности, вызывающих рост макронаростов на рабочей поверхности острия, о т л и ч а ю ш и и с я тел4, что, с целью уменьшения радиуса острия, на пряженность поля поддерживают только на

30 вершине острия, размеры которой не превышают размеров основания макронароста.

2.Способпоп. 1, отличаюшийся тем, что, с целью упро>кения контроля за обработкой, например, с по36 мощью автоэлектронного проектора, обрабо>ку ведут до появления на поверхности острия одного или нескольких л икров»>ступ ов.

ЗСпособпопп.1 и2, отличак>ш и и с я тем, что в процессе обработки напряжение снижают lfo леере уменьн>ения радиуса.

4.Способпопп. 2иЗ, oòëè÷ÿю ш и и с я тем, что для обработки ост4 рии из вольфрал1а устанавливают температуру 2400 — 200"К и напряжение, вы;ияваюшее появление микровыступов, а затем напряжение снижав>т со скоростьк> 1 00g >(>

В /мин.