CN204497189U - 一种碳纳米管冷阴极考夫曼离子源装置 - Google Patents
一种碳纳米管冷阴极考夫曼离子源装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204497189U CN204497189U CN201520168085.4U CN201520168085U CN204497189U CN 204497189 U CN204497189 U CN 204497189U CN 201520168085 U CN201520168085 U CN 201520168085U CN 204497189 U CN204497189 U CN 204497189U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ion source
- cold cathode
- carbon nanotube
- source device
- wire
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种新型离子源，特别涉及一种碳纳米管冷阴极考夫曼离子源装置。其特征在于：所述装置阴极由金属丝表面包覆碳纳米管构成。该装置还包括：金属丝采用钨丝材料，两端连接电极，碳纳米管垂直金属丝排列。与现有技术相比，该装置具有开启电压低(一般小于100伏)，阴极寿命长，电子输出稳定的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型离子源，特别涉及一种具有冷阴极结构的考夫曼离子源。
背景技术
离子束薄膜沉积和离子束材料改性技术是材料科学的一个重要分支，离子束技术的研究和推广取得了巨大的成就。目前，离子源的种类很多，Kaufman(考夫曼)离子源是使用较为广泛的对薄膜进行离子束轰击的装置，该装置的基本工作原理为：首先由阴极在离子源内腔产生等离子体，然后由两层或三层阳极栅格将离子从等离子腔体中抽取出来，这种离子源产生的离子方向性强，离子能量带宽集中，可广泛应用于真空镀膜中。缺点一：是阴极(往往是钨丝)在反应气体中很快就烧掉了；缺点二：阴极开启电压高，电子输出不稳定。
碳纳米管首先由日本研究人员发现，是一种新型碳材料，其具有优异的导电性能，以及几乎接近理论极限的尖端表面积(尖端表面积越小，其局部电场越集中，场增强因子越大)，所以碳纳米管是已知最好的场发射材料，它具有极低的开启电场(大约2伏/微米)，可传输极大的电流密度，并且有稳定的发射电流，因而是非常适合做冷阴极结构的材料。
发明内容
为解决现有技术的缺点，本发明设计一种碳纳米管冷阴极考夫曼离子源装置，包括进气口、阴极、阳极、放电室、磁棒、屏极、加速极、中和灯丝，其特征在于：所述装置阴极由金属丝表面包覆碳纳米管构成。这种结构使原有技术中，钨丝发射电子转变成碳纳米管发射电子，这种结构的改变有效的降低了开启电压。
该装置还包括：金属丝采用钨丝材料，两端连接电极。现有技术采用钨丝电流加热方法发射电子，阴极灯丝会越烧越细，钨丝使用寿命短，需要经常更换。采用本装置，一般几伏到几十伏的开启电压就会有大量电子发射，并且发射效率也会提高，这样就会延长金属丝的使用寿命。
该装置还包括：碳纳米管垂直金属丝排列。金属丝表面生长碳纳米管是一项成熟的现有技术，对于本行业技术人员可以有多种实现手段，最常用方法是化学气相沉积方法，在金属丝表面定向生长碳纳米管。
与现有技术相比，该装置具有开启电压低(一般小于100伏)，阴极寿命长，电子输出稳定的优点。
附图说明
图1是本离子源结构剖面图；
图2是金属丝结构截面图。
具体实施方式
下面结合说明书附图及具体实施例对本发明实施方式进行描述。
图1是本离子源结构剖面图，它由放电室和离子引出系统两部分组成，其工作原理与现有考夫曼离子源工作原理相同。阴极2位于放电室中央，与阳极3共同作用，在工作电压下发射电子。引出系统采用双栅极系统，由一个屏极6与一个加速极7组成，进气口1通入惰性气体，一般采用氩气进入离子源，气体在放电室4中电离形成的离子，由双栅极系统拔出形成离子束。中和灯丝8发射电子对离子束进行中和。磁棒5在此过程中起到控制与筛选等离子体的作用。
图2是金属丝结构截面图。碳纳米管21垂直金属丝22排列，金属丝22表面生长碳纳米管21是一项成熟的现有技术，对于本行业技术人员可以有多种实现手段，最常用方法是化学气相沉积方法，在金属丝22表面定向生长碳纳米管21。
应用示例
1、预抽真空至3×10-3帕，开启进气阀至所需流量。
2、打开电源开关，先调屏极电压至200-300伏，加速极电压至200伏左右。
3、调节阳极电压至80-100伏，慢慢调节阴极，使电流逐渐上升，当阴极电流大至十几安培时，阳极电压开始下降，阳极电流表有读数，束流表开始有读数，说明离子源已经开始放电，有离子束被引出。
Claims (3)
1.一种碳纳米管冷阴极考夫曼离子源装置，包括进气口(1)、阴极(2)、阳极(3)、放电室(4)、磁棒(5)、屏极(6)、加速极(7)、中和灯丝(8)，其特征在于：所述装置阴极(2)由金属丝(22)表面包覆碳纳米管(21)构成。
2.根据权利要求1所述一种碳纳米管冷阴极考夫曼离子源装置，其特征在于：金属丝(22)采用钨丝材料，两端连接电极。
3.根据权利要求1所述一种碳纳米管冷阴极考夫曼离子源装置，其特征在于：碳纳米管(21)垂直金属丝(22)排列。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520168085.4U CN204497189U (zh) | 2015-03-24 | 2015-03-24 | 一种碳纳米管冷阴极考夫曼离子源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520168085.4U CN204497189U (zh) | 2015-03-24 | 2015-03-24 | 一种碳纳米管冷阴极考夫曼离子源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN204497189U true CN204497189U (zh) | 2015-07-22 |
Family
ID=53576483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201520168085.4U Expired - Fee Related CN204497189U (zh) | 2015-03-24 | 2015-03-24 | 一种碳纳米管冷阴极考夫曼离子源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN204497189U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104701123A (zh) * | 2015-03-24 | 2015-06-10 | 中国计量学院 | 一种碳纳米管冷阴极考夫曼离子源装置 |
| CN108428610A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-08-21 | 电子科技大学 | 一种小型离子源及其制备方法 |
-
2015
- 2015-03-24 CN CN201520168085.4U patent/CN204497189U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104701123A (zh) * | 2015-03-24 | 2015-06-10 | 中国计量学院 | 一种碳纳米管冷阴极考夫曼离子源装置 |
| CN108428610A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-08-21 | 电子科技大学 | 一种小型离子源及其制备方法 |
| CN108428610B (zh) * | 2018-03-26 | 2020-09-04 | 电子科技大学 | 一种小型离子源及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Terranova et al. | Nanodiamonds for field emission: state of the art | |
| CN101508421B (zh) | 用于场电子发射器的碳纳米纤维/碳纳米管异质纳米阵列及其制备技术 | |
| Zhang et al. | Synthesis of ordered single crystal silicon nanowire arrays | |
| CN100530510C (zh) | 一种无电极射频感应耦合等离子体放电式原子源 | |
| Yang et al. | Growth mechanism and orientation control of well-aligned carbon nanotubes | |
| JP2002356316A (ja) | 炭素構造体の製造装置および製造方法 | |
| CN204497189U (zh) | 一种碳纳米管冷阴极考夫曼离子源装置 | |
| CN100482582C (zh) | 碳纳米管制备方法及装置 | |
| Liang et al. | Discharge characteristics of a nano-sized electrode with aligned carbon nanotubes grown on a tungsten whisker tip under various gas conditions | |
| CN204497190U (zh) | 一种冷阴极结构考夫曼离子源装置 | |
| CN104701123A (zh) | 一种碳纳米管冷阴极考夫曼离子源装置 | |
| CN104882346B (zh) | 一种碳纳米颗粒包覆的碳纳米管阵列场发射阴极的制备方法 | |
| CN104091743B (zh) | 一种自对准栅极结构纳米线冷阴极电子源阵列的制作方法及其结构 | |
| CN108428610B (zh) | 一种小型离子源及其制备方法 | |
| CN204497191U (zh) | 一种带防静电涂层的考夫曼电源 | |
| CN104882347B (zh) | 一种纳米碳片‑硅纳米线复合结构场发射阴极的制备方法 | |
| CN100395180C (zh) | 碳纳米管制备方法和其设备 | |
| CN103086406A (zh) | 一种氧化镁纳米带-碳纳米管复合材料的制备方法 | |
| CN113637952A (zh) | 一种化学气相沉积电子照射制备石墨烯薄膜的方法 | |
| Chou et al. | Bulb-shaped field emission lamps using carbon nano-coil cathodes | |
| CN204651286U (zh) | 一种稳定输出的考夫曼离子源 | |
| Agarwal et al. | The fabrication of carbon-nanotube-coated electrodes and a field-emission-based luminescent device | |
| CN211125565U (zh) | 一种离子源新型阴极结构 | |
| CN110627038A (zh) | 电弧放电制备碳管及对碳管进行化学提纯的方法 | |
| JP4965373B2 (ja) | カーボンナノチューブの作製方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150722 Termination date: 20160324 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |