DE2542349C2 - Electron beam device with a field emission cathode - Google Patents
Electron beam device with a field emission cathodeInfo
- Publication number
- DE2542349C2 DE2542349C2 DE19752542349 DE2542349A DE2542349C2 DE 2542349 C2 DE2542349 C2 DE 2542349C2 DE 19752542349 DE19752542349 DE 19752542349 DE 2542349 A DE2542349 A DE 2542349A DE 2542349 C2 DE2542349 C2 DE 2542349C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- field emission
- cathode
- electron beam
- housing
- emission cathode
- 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
Links
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 title claims description 5
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 13
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atoms Chemical group O* 0.000 description 1
Description
Die Erfindung betrifft ein Elektronenstrahlgerät mit einer Feldemissionskathode, die in einem evakuierbaren Gehäuse angeordnet ist, und einer Einrichtung zur Sauerstoffbehandlung der Feldemissionskathode. Feldemissionskathoden sind heute vor allem bei Durchstrahlungs-Raster-Elektronenmikroskopen eingesetzt. Es hat sich gezeigt, daß das Emissionsverhalten der Kathode hinsichtlicht Dauer und Konstanz des Emissionsstromes wesentlich verbessert werden kann, wenn die Kathode vor der eigentlichen Inbetriebnahme zunächst kurzzeitig einer Sauerstoffatomsphäre ausgesetzt wird. Dazu wird das Vakuum des Kathodengehäuses, das im Betriebsfall einen Wert von 10~9 bis 10-10 Torr (Ultrahochvakuum) besitzt, durch Sauerstoff auf einen Wert von 10"6Torr herabgesetzt und dann das Gehäuse wieder auf Ultrahochvakuum gebracht. Anschließend daran wird die Kathode für einige Zeit mit einer Temperatur betrieben, die über der eigentlichen Betriebstemperatur liegt. Durch das Zusammenwirken der emittierten Elektronen und der auf der Kathodenoberfiäche haftenden Sauerstoffatome kommt es zum Ausbilden einer Oberflächenstruktur, die einen längeren, gleichmäßigen Betrieb der Kathode gewährleistet (vgl. Journal of Applied Physics, 43, April 1972, Seiten 1600-1604).The invention relates to an electron beam device with a field emission cathode, which is arranged in a housing that can be evacuated, and a device for treating the field emission cathode with oxygen. Field emission cathodes are mainly used today in transmission scanning electron microscopes. It has been shown that the emission behavior of the cathode with regard to the duration and constancy of the emission current can be significantly improved if the cathode is first briefly exposed to an oxygen atmosphere before it is actually put into operation. For this purpose, the vacuum of the cathode casing, which has during operation a value of 10 -9 to 10 -10 Torr (ultra high vacuum), reduced by oxygen to a value of 10 "6 torr and then brought the housing back to ultra high vacuum. Following this, the The cathode is operated for some time at a temperature that is above the actual operating temperature. The interaction of the emitted electrons and the oxygen atoms adhering to the cathode surface results in the formation of a surface structure that ensures longer, uniform operation of the cathode (see Journal of Applied Physics, 43 April 1972, pp. 1600-1604).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektronenmikroskop der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem in einfacher Weise eine genau festgelegte Menge von Sauerstoff innerhalb des Kathodengehäuses erzeugt wenden kann. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß im Innern des Gehäuses ein oxydierter und bei Erhitzung Sauerstoff freisetzender Metalldraht vorgesehen ist, der an eine Stromquelle anschließbar ist.The invention is based on the object of providing an electron microscope of the type mentioned at the beginning create, in which in a simple manner a precisely defined amount of oxygen within the Can turn generated cathode housing. The solution to this problem is that inside the Housing an oxidized and when heated, releasing oxygen metal wire is provided, which is connected to a Power source can be connected.
Als Metalldraht kommt z. B. Nickel- oder Eisendraht in Frage. Mit Vorteil ist der Metalldraht ein Kupferdraht. Kupfer oxydiert einerseits leicht und kann andererseits den Sauerstoff beim Erhitzen sehr leicht wieder abgeben.As a metal wire z. B. nickel or iron wire in question. The metal wire is advantageously a copper wire. On the one hand, copper oxidizes easily and, on the other hand, it can easily remove oxygen when heated return.
Der Metalldraht kann vor dem Einbringen in das Strahlergehäuse in verschiedener Weise oxydiert werden. So ist es möglich, den Draht in einer reinen Sauerstoffatmosphäre zu glühen. Es ist jedoch auch möglich, den Metalldraht an atmosphärischer Luft zu glühen. Es hat sich nämlich gezeigt, daß der Kupferdraht dabei im wesentlichen lediglich Sauerstoff aufnimmtThe metal wire can be oxidized in various ways before being introduced into the radiator housing will. So it is possible to anneal the wire in a pure oxygen atmosphere. However, it is too possible to glow the metal wire in atmospheric air. It has been shown that the copper wire essentially only takes up oxygen
In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt.In the figure, an embodiment of the invention is shown.
Die Figur zeigt ausschnittsweise die Wand 1 eines Gehäuses 2 eines Elektronenmikroskops. Innerhalb des Gehäuses 2 ist die andeutungsweise gezeigte Feldemissionskathode 4 angeordnet deren Emissionsverhalten durch eine Sauganode 16 bestimmt ist Die KathodeThe figure shows a section of the wall 1 of a housing 2 of an electron microscope. Within the Housing 2 is the indicated field emission cathode 4 arranged their emission behavior determined by a suction anode 16 is the cathode
ίο besteht aus einem mit einer Spitze 3' versehenen Wolframdraht 3, der über elektrische Zuleitungen 20 an eine nicht dargestellte Stromquelle anschließbar ist; die Zuleitungen 20 sind in einem Isolator 21 gehalten.ίο consists of a 3 'pointed tip Tungsten wire 3, which can be connected via electrical leads 20 to a power source (not shown); the Leads 20 are held in an insulator 21.
Der Druck innerhalb des Gehäuses 2 hat einen Wert von 10~9 bis 10-10 Torr (Ultrahochvakuum). In der Wand 1 sind zwei elektrische Durchführungen 5, 6 angeordnet, die aus einem in die Wand eingelöteten Metallrohr 7, 8 und einer Kupferseele 9, 10 bestehen. Die Kupferseelen 9, 10 sind durch Isolierkörper 22, 23 innerhalb der Rohre 7, 8 gehalten. Sie können über Leitungen 11,12 an eine Stromquelle 18 angeschlossen werden. An ihren inneren Enden ist über Befestigungen 13, 14 ein Kupferdraht 15 elektrisch angeschlossen. Dieser wurde vor dem Einbringen in das Kathodengehäuse in a'mosphäriseher Luft geglüht und dabei auf seiner Oberfläche oxydiert.The pressure within the housing 2 has a value of 10 -9 to 10 -10 Torr (ultra high vacuum). In the wall 1, two electrical feed-throughs 5, 6 are arranged, which consist of a metal tube 7, 8 soldered into the wall and a copper core 9, 10. The copper cores 9, 10 are held within the tubes 7, 8 by insulating bodies 22, 23. They can be connected to a power source 18 via lines 11, 12. A copper wire 15 is electrically connected to its inner ends via fastenings 13, 14. This was annealed in atmospheric air before being introduced into the cathode housing and its surface was oxidized in the process.
Zur Behandlung der Feldemissionskathode 4 mit Sauerstoff wird zunächst über den Kupferdraht 15 Strom geleitet. Dazu wird ein Schalter 19 in der Leitung 11 geschlossen. Aufgrund seines inneren Widerstandes wird der Draht 15 dabei erhitzt und gibt den von ihm gebundenen Sauerstoff teilweise frei. Innerhalb des Gehäuses 2 läßt sich auf diese Weise der Druck auf etwa 10-6Torr erhöhen.To treat the field emission cathode 4 with oxygen, current is first passed through the copper wire 15. For this purpose, a switch 19 in line 11 is closed. Because of its internal resistance, the wire 15 is heated and partially releases the oxygen it has bound. Within the housing 2 of the pressure to about 10- 6 Torr can be increased in this way.
Nach kurzer Zeit, z. B. 10 see, wird der Schalter 19 wieder geöffnet und erneut Ultrahochvakuum im Gehäuse 2 eingestellt. Die Feldemissionskathode 4 wird nun auf eine Temperatur von z. B. 12000C erhitzt, die über ihrer Betriebstemperatur von ca. 9000C liegt Dazu wird Strom durch den Wolframdraht 3 geschickt. Anschließend daran wird die Kathode 4 durch Anlegen einer geeigneten Hochspannung von z. B. 5 kV /wischen ihr und der Sauganode 16 während einer vorgegebenen Zeit von z. B. 10 min zur Emission gebracht. Nach Ablauf dieser Zeit ist ein längerer, ungestörter Betrieb der Kathode möglich.After a short time, e.g. B. 10 see, the switch 19 is opened again and the ultra-high vacuum in the housing 2 is set again. The field emission cathode 4 is now to a temperature of z. B. 1200 0 C is heated, which is above its operating temperature of about 900 0 C. For this purpose, current is sent through the tungsten wire 3. Subsequently, the cathode 4 is by applying a suitable high voltage of z. B. 5 kV / wipe her and the suction anode 16 for a predetermined time of z. B. 10 min to the emission. After this time has elapsed, longer, undisturbed operation of the cathode is possible.
Der Kupferdraht kann z. B. einen Querschnitt von 0,25 mm haben; seine Länge kann 600 mm betragen. Die Oxydation an atmosphärischer Luft kann bei ca. 6 A, ca.The copper wire can e.g. B. have a cross-section of 0.25 mm; its length can be 600 mm. the Oxidation in atmospheric air can occur at approx. 6 A, approx.
4 V Wechselspannung über einen Zeitraum von ca. 10 min hinweg durchgeführt werden. Zur Erzeugung von Sauerstoff und Erhöhung des Druckes innerhalb des Kathodengehäuses auf 10~6 Torr ist ein Stromfluß von beispielsweise ca. 3,5 A bei einer Gleichspannung von ca. 3 V während einer Zeit von 10 see erforderlich. Bei Versuchen hat es sich gezeigt, daß mit Hilfe des Kupferdrahtes ca. 25 Behandlungen der Feldemissionskathode durchgeführt weirden können, bevor er den absorbierten Sauerstoff vollständig abgegeben hat.4 V AC voltage can be carried out over a period of approx. 10 minutes. To generate oxygen and increase the pressure inside the cathode housing to 10 ~ 6 Torr, a current flow of, for example, approx. 3.5 A with a DC voltage of approx. 3 V for a period of 10 seconds is required. Tests have shown that about 25 treatments of the field emission cathode can be carried out with the aid of the copper wire before it has completely given up the absorbed oxygen.
Außer bei Elektronenmikroskopen kann die Erfindung z. B. auch bei Elektronenstrahl-Bearbeitungsgeräten angewandt werden.Except for electron microscopes, the invention can e.g. B. also with electron beam processing devices can be applied.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19752542349 DE2542349C2 (en) | 1975-09-19 | Electron beam device with a field emission cathode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19752542349 DE2542349C2 (en) | 1975-09-19 | Electron beam device with a field emission cathode |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2542349B1 DE2542349B1 (en) | 1976-10-07 |
| DE2542349A1 DE2542349A1 (en) | 1976-10-07 |
| DE2542349C2 true DE2542349C2 (en) | 1977-05-18 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2314681C3 (en) | Method and device for generating a beam of high-energy, charged particles | |
| DE2647623C3 (en) | Method for producing a single-pole or multi-pole electrical bushing | |
| DE2636961C2 (en) | Method for manufacturing a semiconductor memory element | |
| DE1639431B2 (en) | NEUTRON GENERATOR AND PROCESS FOR ITS PRODUCTION | |
| DE2012101A1 (en) | High field emission cathodes and methods of making these cathodes. A) in: Matsushita Electric Industrial Company, Ltd., Kadoma City, Osaka (Japan) | |
| DE1012698B (en) | Process for the production of secondary emission cathodes with a magnesium oxide surface | |
| DE2542349C2 (en) | Electron beam device with a field emission cathode | |
| DE2040158C3 (en) | Process and its application to achieve a low loss of intensity when exiting an electron accelerator | |
| DE2542349B1 (en) | Electron gun with field emission cathode - has exidised metal wire in evacuated housing, liberating oxygen after heating | |
| DE659954C (en) | Method of manufacturing an electron-emitting body | |
| DE2333866A1 (en) | FIELD DESORPTION ION SOURCE AND METHOD FOR MANUFACTURING IT | |
| DE2509613C3 (en) | Dry electrolytic capacitor | |
| DE2503144A1 (en) | METHOD OF MANUFACTURING A CATHODE FOR AN ELECTRON TUBE | |
| DE665414C (en) | Process for the manufacture of an oxide cathode | |
| DE470421C (en) | Process for the manufacture of oxide cathodes | |
| AT97876B (en) | Process for the manufacture of oxide cathodes. | |
| DE803919C (en) | Method for manufacturing a cathode of an electrical discharge tube | |
| AT100939B (en) | Process for the manufacture of oxide cathodes. | |
| AT143970B (en) | Method of making an electron emitting electrode. | |
| AT158709B (en) | Electrode system with asymmetrical conductivity with control grid. | |
| DE2909958A1 (en) | Sintered dispenser cathode for electron tube - is made pref. of tungsten powder sintered with tungsten particles coated with iridium | |
| DE300369C (en) | ||
| AT108343B (en) | Process for the production of electron tubes u. Like. With oxide cathodes. | |
| DE512867C (en) | Process for the production of high vacuum incandescent cathode tubes | |
| DE1614295C3 (en) | Indirectly heatable thermionic cathode and method for producing such a cathode |