EP1052668A1 - Fonctionnement à haute pression d'une cathode froide à émission de champ - Google Patents

Fonctionnement à haute pression d'une cathode froide à émission de champ Download PDF

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EP1052668A1
EP1052668A1 EP00401027A EP00401027A EP1052668A1 EP 1052668 A1 EP1052668 A1 EP 1052668A1 EP 00401027 A EP00401027 A EP 00401027A EP 00401027 A EP00401027 A EP 00401027A EP 1052668 A1 EP1052668 A1 EP 1052668A1
Authority
EP
European Patent Office
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microtips
electrons
emission
heating means
anode
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00401027A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Didier Pierrejean
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alcatel CIT SA
Alcatel Lucent SAS
Original Assignee
Alcatel CIT SA
Alcatel SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Alcatel CIT SA, Alcatel SA filed Critical Alcatel CIT SA
Publication of EP1052668A1 publication Critical patent/EP1052668A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J3/02—Electron guns
    • H01J3/021—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source
    • H01J3/022—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source with microengineered cathode, e.g. Spindt-type
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J1/02—Main electrodes
    • H01J1/13—Solid thermionic cathodes
    • H01J1/20—Cathodes heated indirectly by an electric current; Cathodes heated by electron or ion bombardment
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    • H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • H01J1/304—Field-emissive cathodes
    • H01J1/3042—Field-emissive cathodes microengineered, e.g. Spindt-type
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    • H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
    • H01J2201/19—Thermionic cathodes
    • H01J2201/196—Emission assisted by other physical processes, e.g. field- or photo emission
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    • H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
    • H01J2201/30—Cold cathodes
    • H01J2201/304—Field emission cathodes
    • H01J2201/30403—Field emission cathodes characterised by the emitter shape

Definitions

  • the present invention relates to methods or devices detection or measurement of gases in which a flow is generated of electrons in a vacuum chamber from a cathode to field emission including a network of transmitting microdots of electrons associated with a grid.
  • the electrons are sent in an ionization cage in the presence of the gas to be analyzed and generate a ion flow which is then analyzed by a processing device such as a mass spectrometer.
  • microtip field emission cathodes electron emitters, in which microtips electrically conductive are made on a substrate suitable conductor and embedded in cavities of a layer insulating covering the substrate, with their ends coming in outcrop of a positively polarized grid comprising openings with regard to each cavity.
  • the sharp shape of the peaks microtips produces a local field amplification effect electric which promotes the emission of electrons at temperature ambient and allows this emission to be obtained from a voltage threshold in the range of 50 to 100 volts depending on the constitution of the microtip network.
  • a mass spectrometer associated with a cold cathode with field emission with microtips is described in document EP 0 884 762 A.
  • a second cathode having a thermal emission filament improves the analysis of gas by having two spectra to resolve ambiguities.
  • field emission cathodes or cathodes cold, have substantial advantages over traditional sources constituted by a tungsten filament heated to a temperature of 1,000 to 2,000 ° C.
  • field emission cathodes have a very good energy efficiency, by the fact that the microtips allow emitting electrons from temperature ambient, while the tungsten filaments require a significant heating electrical energy to bring the filament at a temperature allowing the emission of electrons by thermoelectronic effect; the orders of magnitude of the powers about 10 watts are used for a heated filament, at compare to about 0.2 watts for a field emission cathode.
  • Field emission cathodes also have the advantage of a rapid reaction, both at the start emission only at the end of electron emission; it is thus possible to deactivate them instantly, unlike a filament of tungsten with temperature and emissive properties due to its inertia only fall slowly thermal.
  • Field emission cathodes also have the advantage of generating a directive electron beam, every electrons being emitted perpendicular to the surface of the lattice microtips, unlike a filament for which electrons are emitted in all directions around the filament.
  • Another advantage is the absence of heat dissipation field emission cathodes, avoiding disturbing circuits surrounding electronics that are sensitive to temperature.
  • Field emission cathodes work properly when the residual gas pressure inside the vacuum enclosure is less than about 10 -5 hPa.
  • achieving and maintaining a sufficiently low residual pressure in the vacuum enclosure requires appropriate pumping means, and above all a sufficiently long pumping time. This is a drawback in applications for the analysis or detection of gases, in which the electron generation device is used in an enclosure where an intermittent vacuum is produced: it is necessary to wait for the obtaining of the sufficient vacuum before proceeding with analysis or measurement.
  • the problem proposed by the present invention is to devise a means of reducing the risk of breakdown of field emission cathodes used in devices gas detection or measurement, for a given network geometry of microtips and for a given flux of emitted electrons.
  • the present invention results from the surprising observation according to which the risks of breakdown, with constant flow of electrons emitted, decrease significantly when the microtips of the field emission cathode.
  • the present invention takes advantage of this observation to solve the problem of breakdown of field emission cathodes working at pressures higher than 10 -5 hPa, by proposing a device for detecting or measuring gas, comprising a vacuum enclosure. containing an ionization cage anode for generating an ion output stream, a processing device for discriminating and measuring ions in the ion output stream, and a field emission cathode with an emitting microtip array of electrons associated with a grid and generating an input flux of electrons into the anode, and comprising heating means for bringing and maintaining the microtips at a temperature above ambient temperature during the emission of electrons.
  • the heating means can advantageously be adapted to bring and maintain the microtips at a temperature higher than approximately 300 ° C during the emission of electrons.
  • the microtips are carried by a substrate incorporating the heating means.
  • the heating means are elements electrically resistive housed in the substrate near the microtips and connectable to a source of electrical energy.
  • Such an electron generation device can operate with a field emission cathode housed in a vacuum enclosure where there is a residual gas pressure greater than 10 -5 hPa.
  • the processing device can for example be a mass spectrometer.
  • the increase in the temperature of the microtips at a temperature of between 300 ° C. and 400 ° C. approximately, made it possible to keep the same flow of electrons with a lower bias voltage, avoiding the breakdown of the cathode. It was thus possible to reach, with the same geometry of field emission cathode, a residual gas pressure of 10 -4 hPa in the vacuum enclosure.
  • the invention provides a method of detecting or gas measurement, using a vacuum enclosure containing an anode forming an ionization cage to generate an ion output flux, a processing device for discrimination and measurement of ions from the ion output stream, and a field emission cathode to network of electron-emitting microdots associated with a grid and generating an electron input flux in the anode, and in which the microtips are brought to a temperature above room temperature, preferably above 300 ° C, for example between 300 ° C and 400 ° C approximately.
  • an emission cathode field 1 comprises a ceramic support 2 carrying a substrate 3, by example in silicon or other suitable material and conductor of electricity.
  • the active face 30 of the substrate 3 carries a network of microtips such as microtips 4 to 7, housed in corresponding cavities 8 to 11 provided in an insulating layer 12, for example made of silicon oxide, the outer face of which is covered with a conductive material forming a grid 13 pierced with right of the cavities 8 to 11.
  • the tips of the microtips 4-7 come flush with the grid surface 13.
  • the size of the cavities 8 to 11, and therefore the size of the microtips 4 to 7, is of the order of a micron in height and in width.
  • Micropoint arrays are generally produced, the density of which is of the order of 10,000 to 100,000 microtips per mm 2 .
  • the cathode to field emission 1 is housed in a vacuum chamber 14, and one again distinguishes the support 2, the substrate 3 and the grid 13.
  • the grid 13 is positively polarized with respect to substrate 3 by an electric gate bias generator 15.
  • Field emission cathode 1 is associated with an anode 16 in the form of a box with walls made of non-magnetic material forming a cage of Faraday and constituting an ionization cage.
  • Anode 16 includes an entrance slot 17 for the penetration of electrons from the field emission cathode 1, and a light 18 for extracting the ions formed in the interior cavity of the anode 16.
  • the arrow 19 represents the flow of electrons entering the anode 16, and the arrow 20 illustrates the output flow of the ions out of anode 16.
  • the ion output stream 20 is sent to a processing device 21, schematically represented, comprising means for discriminating and measuring the ions contained in the ion output stream 20, for example a mass spectrometer.
  • Anode 16 is positively polarized with respect to the grid 13 by an electric anode bias generator 22.
  • the vacuum enclosure 14 is formed by a peripheral wall sealed having an extraction outlet 23 connected to a vacuum pump, and an inlet 24 through which a gas to be analyzed is penetrated.
  • the device illustrated in FIG. 1 constitutes an apparatus gas detection or measurement.
  • the electron flow 19 depends both on the voltage of grid polarization ensured by the electric generator of grid polarization 15, and residual gas pressure present in the interior of the vacuum chamber 14.
  • the invention makes it possible to increase the residual gas pressure inside the vacuum vessel 14, thereby reducing the risk of cathode breakdown at field emission 1, and increasing its lifespan, or allowing operation at higher residual pressures.
  • enclosure 14 Under the usual conditions of use, it can reign in enclosure 14 an intermittent vacuum, that is to say a Sufficient vacuum sequence for the operation of the means of gas analysis or measurement, and more pressure steps high for example for the introduction of an object to be tested or for connection to a container of the gas to be analyzed.
  • the invention makes it possible to speed up analyzes or measurements, by authorizing the correct and reliable operation without waiting for a vacuum pushed is reached in the vacuum chamber 14.
  • FIG. 2 shows an embodiment particular heating means making it possible to bring and maintain microtips 4 to 7 at an appropriate temperature during the emission of electrons.
  • these heating means are electrically resistive elements 25, 26, 27 and 28 insulated electrically and housed in the substrate 3 near the microtips 4 to 7, and connectable to an energy source electric.
  • the heating means can be electrically resistive elements housed in the support 2 of the substrate 3 and connectable to a source of electrical energy.
  • the source of electrical energy can be a generator of separate heating current 29 illustrated in FIG. 2.
  • the electric power source can be used electric gate bias generator 15, at the terminals from which the elements are directly connected electrically resistive 25-28.

Landscapes

  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Abstract

Un dispositif de génération d'électrons par cathode à émission de champ (1) selon l'invention comprend un réseau de micropointes (4-7) émettrices d'électrons associées à une grille (13) et portées par un substrat (3) dans lequel sont intégrés des moyens de chauffe (25-28) pour amener et maintenir les micropointes (4-7) à une température d'environ 300°C à 400°C pendant l'émission d'électrons. La cathode peut ainsi fonctionner à des pressions résiduelles d'air plus élevées, sans risque de claquage. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne les procédés ou dispositifs de détection ou de mesure de gaz dans lesquels on génère un flux d'électrons dans une enceinte à vide à partir d'une cathode à émission de champ comprenant un réseau de micropointes émettrices d'électrons associées à une grille. Les électrons sont envoyés dans une cage d'ionisation en présence du gaz à analyser et génèrent un flux d'ions qui est ensuite analysé par un dispositif de traitement tel qu'un spectromètre de masse.
Comme générateur d'électrons, on a développé depuis quelques années des cathodes à émission de champ à micropointes émettrices d'électrons, dans lesquelles des micropointes conductrices de l'électricité sont réalisées sur un substrat conducteur approprié et encastrées dans des cavités d'une couche isolante recouvrant le substrat, avec leur extrémité venant en affleurement d'une grille polarisée positivement et comportant des ouvertures au regard de chaque cavité. La forme acérée des sommets des micropointes produit un effet d'amplification locale de champ électrique qui favorise l'émission des électrons à température ambiante et permet d'obtenir cette émission à partir d'une tension de seuil de l'ordre de 50 à 100 volts en fonction de la constitution du réseau de micropointes. Un spectromètre de masse associé à une cathode froide à émission de champ à micropointes est décrit dans le document EP 0 884 762 A. Une seconde cathode ayant un filament à émission thermique permet d'améliorer l'analyse des gaz en disposant de deux spectres pour lever les ambiguïtés.
Parmi les moyens de génération d'un flux d'électrons dans une enceinte à vide, les cathodes à émission de champ, ou cathodes froides, présentent des avantages substantiels par rapport aux sources traditionnelles constituées par un filament de tungstène chauffé à une température de 1 000 à 2 000°C.
Notamment, les cathodes à émission de champ présentent un très bon rendement énergétique, par le fait que les micropointes permettent d'émettre les électrons à partir de la température ambiante, alors que les filaments de tungstène nécessitent un apport d'énergie électrique de chauffage important pour amener le filament à une température permettant l'émission d'électrons par effet thermoélectronique ; les ordres de grandeur des puissances mises en jeu sont d'environ 10 watts pour un filament chauffé, à comparer à environ 0,2 watts pour une cathode à émission de champ.
Les cathodes à émission de champ présentent également l'avantage d'une grande rapidité de réaction, aussi bien en début d'émission qu'en fin d'émission d'électrons ; il est ainsi possible de les désactiver instantanément, contrairement à un filament de tungstène dont la température et les propriétés émissives correspondantes ne baissent que lentement à cause de son inertie thermique.
Les cathodes à émission de champ présentent également l'avantage de générer un faisceau d'électrons directif, tous les électrons étant émis perpendiculairement à la surface du réseau de micropointes, contrairement à un filament pour lequel les électrons sont émis dans toutes les directions autour du filament.
L'absence de dissipation thermique est un autre avantage des cathodes à émission de champ, évitant de perturber les circuits électroniques environnants qui sont sensibles à la température.
Les cathodes à émission de champ fonctionnent correctement lorsque la pression résiduelle gazeuse régnant à l'intérieur de l'enceinte à vide est inférieure à 10-5 hPa environ. Mais la réalisation et le maintien d'une pression résiduelle suffisamment basse dans l'enceinte à vide nécessitent des moyens de pompage appropriés, et surtout un temps de pompage suffisamment long. Cela constitue un inconvénient dans les applications pour l'analyse ou la détection des gaz, dans lesquelles le dispositif de génération d'électrons est utilisé dans une enceinte où l'on réalise un vide intermittent : il est nécessaire d'attendre l'obtention du vide suffisamment poussé avant de procéder à l'analyse ou à la mesure.
Il y a donc un besoin pour fonctionner à des pressions résiduelles gazeuses supérieures à 10-5 hPa, qui peuvent être réalisées en des temps plus courts et avec des moyens plus simples.
Cependant, pour une tension de polarisation donnée entre la cathode et la grille, le flux d'électrons produit par les cathodes à émission de champ décroít à mesure qu'augmente la pression résiduelle gazeuse dans l'enceinte à vide. On sait qu'a priori l'augmentation de pression résiduelle gazeuse dans l'enceinte à vide nécessite, pour l'obtention d'un flux donné d'électrons, d'augmenter la tension de polarisation de la cathode. Ainsi, pour compenser une baisse de productivité de flux d'électrons en présence d'une haute pression résiduelle gazeuse, les dispositifs de détection ou de mesure de gaz augmentent généralement la tension de polarisation de grille. On constate toutefois que la durée de vie des cathodes à émission de champ décroít très rapidement à mesure qu'augmente la pression résiduelle gazeuse dans l'enceinte à vide. Lors d'un fonctionnement de la cathode à émission de champ dans une atmosphère à pression résiduelle supérieure à 10-5 hPa, on constate l'apparition progressive de dégradations localisées par claquage entre les micropointes et la grille, avec un risque important de claquage généralisé et d'explosion par suite de la fusion des micropointes.
Le problème proposé par la présente invention est de concevoir un moyen de réduction des risques de claquage des cathodes à émission de champ utilisées dans les dispositifs de détection ou de mesure de gaz, pour une géométrie donnée de réseau de micropointes et pour un flux donné d'électrons émis.
La présente invention résulte de l'observation surprenante selon laquelle les risques de claquage, à flux constant d'électrons émis, diminuent sensiblement lorsqu'on chauffe les micropointes de la cathode à émission de champ.
Ce résultat paraít surprenant, dès lors qu'un échauffement augmente l'agitation moléculaire et est a priori susceptible d'augmenter les risques de claquage ; de même, un échauffement volontaire des micropointes paraít a priori cumulatif avec l'échauffement résultant de microclaquages localisés.
Ainsi, la présente invention met à profit cette observation pour résoudre le problème du claquage des cathodes à émission de champ travaillant à des pressions supérieures à 10-5 hPa, en proposant un dispositif de détection ou de mesure de gaz, comprenant une enceinte à vide contenant une anode formant cage d'ionisation pour générer un flux de sortie d'ions, un dispositif de traitement pour la discrimination et la mesure des ions du flux de sortie d'ions, et une cathode à émission de champ à réseau de micropointes émettrices d'électrons associées à une grille et générant un flux d'entrée d'électrons dans l'anode, et comprenant des moyens de chauffe pour amener et maintenir les micropointes à une température supérieure à la température ambiante pendant l'émission d'électrons.
Les moyens de chauffe peuvent avantageusement être adaptés pour amener et maintenir les micropointes à une température supérieure à 300°C environ pendant l'émission d'électrons.
De bons résultats ont été obtenus en amenant et en maintenant les micropointes à une température comprise entre 300°C et 400°C environ pendant l'émission d'électrons.
Selon un mode de réalisation avantageux, les micropointes sont portées par un substrat incorporant les moyens de chauffe.
Par exemple, les moyens de chauffe sont des éléments électriquement résistifs logés dans le substrat à proximité des micropointes et connectables à une source d'énergie électrique.
Un tel dispositif de génération d'électrons peut fonctionner avec une cathode à émission de champ logée dans une enceinte à vide où règne une pression résiduelle gazeuse supérieure à 10-5 hPa.
Le dispositif de traitement peut par exemple être un spectromètre de masse.
L'augmentation de la température des micropointes, à une température comprise entre 300°C et 400°C environ, a permis de conserver un même flux d'électrons avec une tension de polarisation plus basse, évitant le claquage de la cathode. On a ainsi pu atteindre, avec une même géométrie de cathode à émission de champ, une pression résiduelle gazeuse de 10-4 hPa dans l'enceinte à vide.
Ainsi, l'invention prévoit un procédé de détection ou de mesure de gaz, utilisant une enceinte à vide contenant une anode formant cage d'ionisation pour générer un flux de sortie d'ions, un dispositif de traitement pour la discrimination et la mesure des ions du flux de sortie d'ions, et une cathode à émission de champ à réseau de micropointes émettrices d'électrons associées à une grille et générant un flux d'entrée d'électrons dans l'anode, et dans lequel les micropointes sont portées à une température supérieure à la température ambiante, de préférence supérieure à 300°C, par exemple comprise entre 300°C et 400°C environ.
Dans un tel procédé de détection ou de mesure de gaz, on réalise généralement dans l'enceinte un vide intermittent.
D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles:
  • la figure 1 est une vue schématique montrant un dispositif de génération d'électrons par cathode à émission de champ selon un mode de réalisation de la présente invention, appliqué à la réalisation d'un spectromètre de masse pour analyse ou détection d'un gaz ; et
  • la figure 2 est une vue schématique en coupe d'une cathode à émission de champ selon un mode de réalisation particulier de la présente invention.
En se référant à la figure 2, une cathode à émission de champ 1 selon un mode de réalisation de la présente invention comprend un support en céramique 2 portant un substrat 3, par exemple en silicium ou autre matériau approprié et conducteur de l'électricité. La face active 30 du substrat 3 porte un réseau de micropointes telles que les micropointes 4 à 7, logées dans des cavités correspondantes 8 à 11 prévues dans une couche isolante 12, par exemple en oxyde de silicium, dont la face extérieure est recouverte d'un matériau conducteur formant une grille 13 percée au droit des cavités 8 à 11. Les pointes des micropointes 4-7 viennent en affleurement de la surface de grille 13.
La dimension des cavités 8 à 11, et donc la dimension des micropointes 4 à 7, est de l'ordre du micron en hauteur et en largeur. On réalise généralement des réseaux de micropointes dont la densité est de l'ordre de 10 000 à 100 000 micropointes par mm2.
En se référant maintenant à la figure 1, la cathode à émission de champ 1 est logée dans une enceinte à vide 14, et l'on distingue à nouveau le support 2, le substrat 3 et la grille 13. La grille 13 est polarisée positivement par rapport au substrat 3 par un générateur électrique de polarisation de grille 15.
La cathode à émission de champ 1 est associée à une anode 16 en forme de boíte à parois en matériau amagnétique formant cage de Faraday et constituant une cage d'ionisation. L'anode 16 comprend une fente d'entrée 17 pour la pénétration des électrons provenant de la cathode à émission de champ 1, et une lumière 18 d'extraction des ions formés dans la cavité intérieure de l'anode 16. La flèche 19 représente le flux d'entrée d'électrons dans l'anode 16, et la flèche 20 illustre le flux de sortie des ions hors de l'anode 16. Le flux de sortie 20 d'ions est envoyé à un dispositif de traitement 21, schématiquement représenté, comprenant des moyens de discrimination et de mesure des ions contenus dans le flux de sortie 20 d'ions, par exemple un spectromètre de masse.
L'anode 16 est polarisée positivement par rapport à la grille 13 par un générateur électrique de polarisation d'anode 22.
L'enceinte à vide 14 est formée d'une paroi périphérique étanche ayant une sortie d'extraction 23 reliée à une pompe à vide, et une entrée 24 par laquelle on fait pénétrer un gaz à analyser. Ainsi, le dispositif illustré sur la figure 1 constitue un appareil de détection ou de mesure de gaz.
Le flux d'électrons 19 dépend à la fois de la tension de polarisation de grille assurée par le générateur électrique de polarisation de grille 15, et de la pression résiduelle de gaz présente dans l'espace intérieur de l'enceinte à vide 14.
Selon l'invention, on chauffe les micropointes de la cathode à émission de champ 1, à une température supérieure à la température ambiante pendant l'émission de la cathode à émission de champ 1, de façon à réduire la tension de polarisation de grille nécessaire à l'obtention d'un flux d'électrons 19 donné, pour une pression résiduelle donnée de gaz dans l'enceinte à vide 14. Autrement dit, pour une tension de polarisation de grille donnée et un flux d'électrons de sortie donné, l'invention permet d'augmenter la pression résiduelle de gaz à l'intérieur de l'enceinte à vide 14, réduisant ainsi les risques de claquage de la cathode à émission de champ 1, et augmentant sa durée de vie, ou permettant un fonctionnement à des pressions résiduelles supérieures. En particulier, dans les conditions habituelles d'utilisation, il peut régner dans l'enceinte 14 un vide intermittent, c'est-à-dire une succession d'étapes à vide suffisant pour le fonctionnement des moyens d'analyse ou de mesure de gaz, et d'étapes à pression plus élevée par exemple pour l'introduction d'un objet à tester ou pour le raccordement à un conteneur du gaz à analyser. L'invention permet d'accélérer les analyses ou mesures, en autorisant le fonctionnement correct et fiable sans attendre qu'un vide très poussé soit atteint dans l'enceinte à vide 14.
On a représenté, sur la figure 2, un mode de réalisation particulier des moyens de chauffe permettant d'amener et de maintenir les micropointes 4 à 7 à une température appropriée pendant l'émission d'électrons. Par exemple, ces moyens de chauffe sont des éléments électriquement résistifs 25, 26, 27 et 28 isolés électriquement et logés dans le substrat 3 à proximité des micropointes 4 à 7, et connectables à une source d'énergie électrique.
En alternative, les moyens de chauffe peuvent être des éléments électriquement résistifs logés dans le support 2 du substrat 3 et connectables à une source d'énergie électrique.
La source d'énergie électrique peut être un générateur de courant de chauffage 29 distinct illustré sur la figure 2. En alternative, on peut utiliser comme source d'énergie électrique le générateur électrique de polarisation de grille 15, aux bornes duquel sont connectés directement les éléments électriquement résistifs 25-28.
La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations qui sont à la portée de l'homme du métier.

Claims (14)

  1. Dispositif de détection ou de mesure de gaz, comprenant une enceinte à vide (14) contenant une anode (16) formant cage d'ionisation pour générer un flux de sortie d'ions (20), un dispositif de traitement (21) pour la discrimination et la mesure des ions du flux de sortie d'ions (20), et une cathode à émission de champ (1) à réseau de micropointes (4-7) émettrices d'électrons associées à une grille (13) et générant un flux d'entrée d'électrons (19) dans l'anode (16), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de chauffe (25-28) pour amener et maintenir les micropointes (4-7) à une température supérieure à la température ambiante pendant l'émission d'électrons.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de chauffe (25-28) sont adaptés pour amener et maintenir les micropointes (4-7) à une température supérieure à 300°C environ pendant l'émission d'électrons.
  3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de chauffe (25-28) sont adaptés pour amener et maintenir les micropointes (4-7) à une température comprise entre 300°C et 400°C environ pendant l'émission d'électrons.
  4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les micropointes (4-7) sont portées par un substrat (3) incorporant les moyens de chauffe (25-28).
  5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de chauffe (25-28) sont des éléments électriquement résistifs logés dans le substrat (3) à proximité des micropointes (4-7) et connectables à une source d'énergie électrique.
  6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de chauffe (25-28) sont des éléments électriquement résistifs logés dans un support (2) du substrat (3) et connectables à une source d'énergie électrique.
  7. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que la source d'énergie électrique est un générateur de courant de chauffage (29) distinct.
  8. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que la source d'énergie électrique est un générateur électrique de polarisation de grille (15) aux bornes duquel sont connectés directement les éléments électriquement résistifs (25-28).
  9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la cathode à émission de champ (1) est logée dans une enceinte à vide (14) où règne une pression résiduelle gazeuse supérieure à 10-5 hPa environ.
  10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le dispositif de traitement (21) est un spectromètre de masse.
  11. Procédé de détection ou de mesure de gaz, utilisant une enceinte à vide (14) contenant une anode (16) formant cage d'ionisation pour générer un flux de sortie d'ions (20), un dispositif de traitement (21) pour la discrimination et la mesure des ions du flux de sortie d'ions (20), et une cathode à émission de champ (1) à réseau de micropointes (4-7) émettrices d'électrons associées à une grille (13) et générant un flux d'entrée d'électrons (19) dans l'anode (16), caractérisé en ce que les micropointes (4-7) sont portées à une température supérieure à la température ambiante pendant l'émission d'électrons.
  12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que les micropointes (4-7) sont portées à une température supérieure à 300°C environ pendant l'émission d'électrons.
  13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que les micropointes (4-7) sont portées à une température comprise entre 300°C et 400°C environ pendant l'émission d'électrons.
  14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce qu'on réalise dans l'enceinte un vide intermittent.
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