CN113488366B - 电子源 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电子源，包括：第一导体(30a)、第二导体(30b)、发射尖端(10)、第一灯丝(20)以及第二灯丝(50)，其中发射尖端(10)用于加热后发射电子；第一导体(30a)和第二导体(30b)与电源连接，用于向发射尖端(10)提供电流；第一灯丝(20)与第一导体(30a)和第二导体(30b)连接，并与发射尖端(10)连接，用于通过电流为发射尖端(10)加热；以及第二灯丝(50)与第一导体(30a)和第二导体(30b)连接，用于传输与第一灯丝(20)方向相反的电流。

Description

电子源

技术领域

本申请涉及电子显微镜技术领域，特别是涉及一种电子源。

背景技术

电子显微镜是当代科学研究、工程观察中重要的测量测仪器，在物理、材料、化学、生命等科研领域，半导体先进制程、工程材料检测等工业领域发挥着巨大的作用。电子源是其关键零部件之一，电子源的特性往往决定了电子显微镜的主要性能。以扫描电子显微镜为例：低端扫描电镜均使用发叉式热阴极(钨丝、六硼化镧)作为电子源，中高端电镜使用冷场发射单晶钨以及热场发射氧化锆-单晶钨电子源。电子源通常由弯折成V型的灯丝作为发射源或者加热源，陶瓷和电极引脚作为底座。V型的灯丝通以一定的电流可将其加热到足够的电子发射温度。该直流电流在电子源尖端产生磁场，电子源发射出的电子在此磁场中运动受洛伦兹力影响将偏离显微镜光轴，从而影响显微镜性能。

针对上述的现有技术中存在的现有的电子显微镜中的电子源在发射电子的情况下会产生磁场，由于磁场的影响发射的电子会偏离显微镜光轴，从而影响电子显微镜的性能的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本公开提供了一种电子源，以至少解决现有技术中存在的现有的电子显微镜中的电子源在发射电子的情况下会产生磁场，由于磁场的影响发射的电子会偏离显微镜光轴，从而影响电子显微镜的性能的的技术问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种电子源，包括：第一导体、第二导体、发射尖端、第一灯丝以及第二灯丝，其中发射尖端用于加热后发射电子；第一导体和第二导体与电源连接，用于向发射尖端提供电流；第一灯丝与第一导体和第二导体连接，并与发射尖端连接，用于通过电流为发射尖端加热；以及第二灯丝与第一导体和第二导体连接，用于传输与第一灯丝方向相反的电流。

可选地，还包括：第一连接导体和第二连接导体，其中第一连接导体的一端与第二灯丝一端连接，第一连接导体的另一端与第一导体连接，并且第一连接导体的另一端与第二导体邻接；以及第二连接导体的一端与第二灯丝的另一端连接，第二连接导体的另一端与第二导体连接，并且第二连接导体的另一端与第一导体邻接。

可选地，第一导体为第一接线柱，第二导体为第二接线柱，并且电子源还包括用于固定第一接线柱和第二接线柱的绝缘座。

可选地，第一连接导体为第一导电板，并且第二连接导体为第二导电板。

可选地，第一导电板的另一端设置有与第一接线柱连接的凹形结构，以及第二导电板的另一端设置有与第二接线柱连接的凹形结构。

可选地，第一灯丝为设置有弯折部的V型灯丝，并且发射尖端设置于第一灯丝的弯折部。

可选地，第二灯丝为与第一灯丝并行设置的V型灯丝。

可选地，发射尖端包括：与第一灯丝连接的本体以及与本体连接的针尖，本体与针尖一体式结构。

可选地，第一灯丝和第二灯丝为钨丝。

可选地，第一灯丝加热温度为1400～2500℃。

从而根据本申请实施例，电子源包括第一灯丝以及第一灯丝平行设置的第二灯丝。当第一灯丝通过预定电流为发射尖端加热的情况下，第二灯丝可以和第一灯丝产生相反的大小等同的电流，因此通过第二灯丝流过的电流和第一灯丝的大小相等、方向相反，使得第一灯丝和第二灯丝产生的磁场互相抵消或者削弱。使得电子不受磁场的影响，达到了可以确保发射的电子沿着显微镜光轴行进的技术效果。进而解决了现有技术中存在的现有的电子显微镜中的电子源在发射电子的情况下会产生磁场，由于磁场的影响发射的电子会偏离显微镜光轴，从而影响电子显微镜的性能的技术问题。

根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本申请一个实施例的电子源的示意图；

图2是图1所示电子源的局部示意图；

图3是电子源中电流方向的示意图；以及

图4是图1所示电子源的俯视图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

为了使本技术领域的人员更好地理解本公开方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本公开保护的范围。

需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

参照图1至图4所示，本申请提供了一种电子源。电子源，包括：第一导体30a、第二导体30b、发射尖端10、第一灯丝20以及第二灯丝50，其中发射尖端10用于加热后发射电子；第一导体30a和第二导体30b与电源连接，用于向发射尖端10提供电流；第一灯丝20与第一导体30a和第二导体30b连接，并与发射尖端10连接，用于通过电流为发射尖端10加热；以及第二灯丝50与第一导体30a和第二导体30b连接，用于传输与第一灯丝20方向相反的电流。

正如背景技术中所述的，电子源通常由弯折成V型的灯丝作为发射源或者加热源，陶瓷和电极引脚作为底座。V型的灯丝通以一定的电流可将其加热到足够的电子发射温度。该直流电流在电子源尖端产生磁场，电子源发射出的电子在此磁场中运动受洛伦兹力影响将偏离显微镜光轴，从而影响显微镜性能。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种电子源，参考图1至图4所示，其中第一导体30a和第二导体30b与电源连接(其中一个和电源的正极连接一个和电源的负极连接)，可以为第一灯丝20和第二灯丝50提供电流。参考图3所示，任意一个第一导体30a或者第二导体30b(例如图中所示的30a)作为电流输出端，可以将第一灯丝20和第二灯丝50中的电流进行输出。并且图3箭头指向为电流方向，当第一灯丝20通过预定电流为发射尖端10加热的情况下，由于接相同的电流输入端30b，第二灯丝50可以和第一灯丝20产生相反的大小相等的电流，因此通过第二灯丝50流过的电流和第一灯丝20的大小相等、方向相反，使得第一灯丝20和第二灯丝50产生的磁场互相抵消或者削弱。从而使得电子不受磁场的影响，达到了可以确保发射的电子沿着显微镜光轴行进的技术效果。进而解决了现有技术中存在的现有的电子显微镜中的电子源在发射电子的情况下会产生磁场，由于磁场的影响发射的电子会偏离显微镜光轴，从而影响电子显微镜的性能的技术问题。、此外，不限于将第二导体30b作为电流输入端，也可以将第一导体30a作为电流输入端。

可选地，电子源还包括：第一连接导体60a和第二连接导体60b，其中第一连接导体60a的一端与第二灯丝50一端连接，第一连接导体60a的另一端与第一导体30a连接，并且第一连接导体60a的另一端与第二导体30b邻接；以及第二连接导体60b的一端与第二灯丝50的另一端连接，第二连接导体60b的另一端与第二导体30b连接，并且第二连接导体60b的另一端与第一导体30a邻接。

具体地，参考图1至3所示，第二连接导体60b可以和第二导体30b(电流输入端)连接，然后第一连接导体60a可以和第一导体60a(电流输出端)连接，从而可以使得第二灯丝50通过的电流和第一灯丝20通过的电流相反、大小相等。进而使得第一灯丝20和第二灯丝50产生的磁场互相抵消或者削弱。使得电子不受磁场的影响，达到了可以确保发射的电子沿着显微镜光轴行进的技术效果。

可选地，参考图1所示，第一导体30a为第一接线柱30a，第二导体30b为第二接线柱30b，并且电子源还包括用于固定第一接线柱30a和第二接线柱30b的绝缘座40。从而通过绝缘座40焊接第一接线柱30a和第二接线柱30b，并且保持和外界的绝缘状态。

可选地，第一连接导体60a为第一导电板60a，并且第二连接导体60b为第二导电板60b。从而通过第一导电板60a和第二导电板60b可以使得第二灯丝50可以通过电流。

可选地，参考图1所示，第一导电板60a的另一端设置有与第一接线柱30a连接的凹形结构，以及第二导电板60b的另一端设置有与第二接线柱30b连接的凹形结构。从而通过第一导电板60a和第二导电板60b的凹形结构和第一接线柱30a和第二接线柱30b形成无缝连接，从而可以高效的实现电流的输入和输出。

可选地，第一灯丝20为设置有弯折部的V型灯丝，并且发射尖端10设置于第一灯丝20的弯折部。从而通过V型结构的第一灯丝20为发射尖端10加热，从而使得发射尖端10可以达到发射电子的热度，达到发射尖端10高效的发射电子的技术效果。

可选地，第二灯丝50为与第一灯丝20并行设置的V型灯丝。第一灯丝20平行设置的第二灯丝50的电流和第一灯丝20的大小相等、反向相反。从而使得第一灯丝20和第二灯丝50产生的磁场互相抵消或者削弱。使得电子不受磁场的影响，达到了可以确保发射的电子沿着显微镜光轴行进的技术效果。

可选地，发射尖端10包括：与第一灯丝20连接的本体110以及与本体110连接的针尖120，本体110与针尖120一体式结构。与第一灯丝20连接的本体110可以通过第一灯丝20产生的电流发热，并对针尖120进行加热。针尖120被加热到一定温度后会用过针尖10的尖端部分发射出电子。从而通过设置本体110和针尖120可以实现发射尖端10高效发射出电子的技术效果。

可选地，第一灯丝20和第二灯丝50为钨丝。从而通过将第一灯丝20和第二灯丝50制作为钨丝可以实现将电流加热到可以发射出电子的合适的温度的技术效果。

可选地，第一灯丝20加热温度为1400～2500℃。通过将第一灯丝20加热到1400～2500℃可以确保第一灯丝20通过发射尖端10发射出电子。

从而根据本申请实施例，电子源包括第一灯丝20以及第一灯丝20平行设置的第二灯丝50。当第一灯丝20通过预定电流为发射尖端10加热的情况下，第二灯丝50可以和第一灯丝20产生相反的大小等同的电流，因此通过第二灯丝50流过的电流和第一灯丝20的大小相等、方向相反，使得第一灯丝20和第二灯丝50产生的磁场互相抵消或者削弱。使得电子不受磁场的影响，达到了可以确保发射的电子沿着显微镜光轴行进的技术效果。进而解决了现有技术中存在的现有的电子显微镜中的电子源在发射电子的情况下会产生磁场，由于磁场的影响发射的电子会偏离显微镜光轴，从而影响电子显微镜的性能的技术问题。

在本申请中，第一灯丝20的钨丝通以一定的电流可将其加热到足够的电子发射温度(1400～2500℃)，电流通常可达1～3安培。该直流电流在电子源发射尖端10产生磁场，电子源发射出的电子在此磁场中运动受洛伦兹力影响将偏离显微镜光轴，从而影响显微镜性能。

此外，本申请的电子源包括：

发射尖端10(单晶钨或六硼化镧等电子发射晶体)，加热后(或在吸出电压的作用下)发射出电子；

第一灯丝20，焊接于接线柱30，通电后发热，将针尖120加热到合适温度；

第一接线柱30a和第二接线柱30b，用于接电流，通过1～3A电流；

绝缘座40，焊接第一接线柱30a和第二接线柱30b和用于绝缘，绝缘座40用的材料为陶瓷；

第二灯丝50，焊接于第一连接导体60a和第二连接导体60b，产生与第一灯丝20相反的磁场；

第一连接导体60a和第二连接导体60b，焊接于第一接线柱30a和第二接线柱30b。

本申请在常规电子源的第一灯丝20附近焊接一个平行的第二灯丝50，使两者的电流大小接近、方向相反，从而使得两者产生的磁场互相抵消或者削弱。本发明的目的是减弱第一灯丝20加热电流产生的磁场，确保电子能够沿显微镜光轴行进，提高显微镜性能。

本申请具有如下创新点：

1.与常规第一灯丝10并行的反向电流第二灯丝50。

2.第二灯丝50实现的简单结构：第一连接导体60a和第二连接导体60b。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种电子源，其特征在于，包括：第一导体(30a)、第二导体(30b)、发射尖端(10)、第一灯丝(20)以及第二灯丝(50)，其中

所述发射尖端(10)用于加热后发射电子；

所述第一导体(30a)和所述第二导体(30b)与电源连接，用于向所述发射尖端(10)提供电流；

所述第一灯丝(20)与所述第一导体(30a)和所述第二导体(30b)连接，并与所述发射尖端(10)连接，用于通过电流为所述发射尖端(10)加热；以及

所述第二灯丝(50)与所述第一导体(30a)和所述第二导体(30b)连接，用于传输与所述第一灯丝(20)方向相反的电流；

还包括：第一连接导体(60a)和第二连接导体(60b)，其中

所述第一连接导体(60a)的一端与所述第二灯丝(50)一端连接，所述第一连接导体(60a)的另一端与所述第一导体(30a)连接，并且所述第一连接导体(60a)的另一端与所述第二导体(30b)邻接；以及

所述第二连接导体(60b)的一端与所述第二灯丝(50)的另一端连接，所述第二连接导体(60b)的另一端与所述第二导体(30b)连接，并且所述第二连接导体(60b)的另一端与所述第一导体(30a)邻接。

2.根据权利要求1所述的电子源，其特征在于，所述第一导体(30a)为第一接线柱(30a)，所述第二导体(30b)为第二接线柱(30b)，并且所述电子源还包括用于固定所述第一接线柱(30a)和所述第二接线柱(30b)的绝缘座(40)。

3.根据权利要求2所述的电子源，其特征在于，所述第一连接导体(60a)为第一导电板(60a)，并且所述第二连接导体(60b)为第二导电板(60b)。

4.根据权利要求3所述的电子源，其特征在于，所述第一导电板(60a)的另一端设置有与所述第一接线柱(30a)连接的凹形结构，以及所述第二导电板(60b)的另一端设置有与所述第二接线柱(30b)连接的凹形结构。

5.根据权利要求1所述的电子源，其特征在于，所述第一灯丝(20)为设置有弯折部的V型灯丝，并且所述发射尖端(10)设置于所述第一灯丝(20)的所述弯折部。

6.根据权利要求5所述的电子源，其特征在于，所述第二灯丝(50)为与所述第一灯丝(20)并行设置的V型灯丝。

7.根据权利要求1所述的电子源，其特征在于，所述发射尖端(10)包括：与所述第一灯丝(20)连接的本体(110)以及与所述本体(110)连接的针尖(120)，所述本体(110)与所述针尖(120)一体式结构。

8.根据权利要求1所述的电子源，其特征在于，所述第一灯丝(20)和所述第二灯丝(50)为钨丝。

9.根据权利要求8所述的电子源，其特征在于，所述第一灯丝(20)加热温度为1400～2500℃。