CN1162714C - 真空微电子电场传感器 - Google Patents
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Abstract
一种真空微电子电场传感器，包括阴极、栅极和阳极，所述的阳极至少为两个电极并相对于电子枪轴线对称地放置在同一平面上，所述栅极和阴极轴对称。本发明响应速度快、精度高、体积微小、重量轻。
Description
技术领域
本发明涉及传感器，特别是真空微电子电场传感器。
背景技术
电场传感器广泛用于大气电场测量、电力设备周围电场检测、炼油厂和贮油站等易受静电危害场所的安全监测和报警、航空航天飞行器发射前的雷电预报等。
电场传感器根据工作原理分为电荷感应式、光学式等。最早出现的电场传感器是电荷感应式，利用导体在电场中感应电荷产生的电流来检测电场，其优点是结构简单，主要有旋片结构、双球结构等，制作技术比较成熟，缺点是体积较大。光学式电场传感器利用电场对晶体的作用，使得光在其中传输时相位、旋光、偏振、折射等某一特性发生改变，其优点是响应速度较快、噪声低，缺点是成本较高。
发明内容
本发明的目的是提出一种响应速度快、精度高、体积微小的真空微电子电场传感器。
本发明提出的真空微电子电场传感器主要由阴极1、栅极2和阳极3组成，所述的阳极3为4个并相对于电子枪轴线对称地放置在同一平面上，用于检测二维电场。
本发明响应速度快、精度高、体积微小、重量轻。
附图说明
图1是传感器原理示意图。
图2是阳极结构示意图。
具体实施方式
真空微电子学是研究利用现代微细加工技术在芯片上制造集成化的微型真空电子器件的一门新兴的前沿学科。真空微电子器件被看成是继传统真空器件和固体器件之后的第三代器件。它是利用场发射冷阴极和真空电子管概念结合大规模集成电路(IC)和微电子机械系统(MEMS)的加工技术发展起来的一种新型器件。兼备了固态器件和真空器件优点的真空微电子器件在高清晰度平板显示器件、小型微波毫米波管、高灵敏度传感器、特种光源、真空集成电路等多方面的研究受到了广泛重视。真空微电子传感器以其特有的体积小、灵敏度高、便于集成化批量生产等优点，成为新型传感器研究热点之一。国内外正在研究的真空微电子传感器包括压力、加速度、磁、红外传感器等。真空微电子电场传感器迄今未见报道。
下面结合附图描述本发明。如图1所示，真空微电子电场传感器的工作原理是利用微型场致发射阴极1产生电子束4，根据电子束4在电场中偏转量的大小来检测电场强度值。真空微电子电场传感器结构包括：微型场致发射阴极1；栅极2，其数量可根据需要选择，一般为一个，也可二个或多个；阳极组3，由在同一平面上的若干个电极组成相对于电子枪轴线对称的电极组，两电极结构用于一维电场检测，四电极结构用于二维电场检测，见图2。
传感器工作原理是：在阴极1、栅极2、阳极3上施加的电压依此递增。阴极1与栅极2构成电子枪，栅极2电压控制阴极1电子发射，即：栅极2电压在阴极1表面产生强电场，引起阴极1场致电子发射；阳极3收集阴极1发射的电子束4，即：阳极3电压产生加速电场驱使电子向阳极3方向运动。当电子束4横截面上不存在电场时，电子束4沿电子枪轴线到达阳极组3中心。当电子束4横截面上存在电场时，电子束4将偏离电子枪轴线到达阳极组3，其偏离阳极3中心的距离与场强大小有关。根据阳极组3中每个电极收集的电流与总电流的比值，可得知电子束4偏转的方向，从而得出传感器所在环境中电场强度的大小及方向。
Claims (2)
1.一种真空微电子电场传感器，包括阴极、栅极和阳极，其特征在于所述的阳极为4个并相对于电子枪轴线对称地放置在同一平面上，用于检测二维电场。
2.按权利要求1所述的传感器，其特征在于所述的栅极至少为一个。
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