FR2761524A1 - Dispositif comportant une cathode froide du type a emission de champ et procede d'aspiration de reservoir a vide et systeme pour celui-ci - Google Patents
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Abstract
La présente invention décrit un dispositif comportant une cathode froide du type à émission de champ comprenant une cathode froide ayant un certain nombre de parties d'émission d'électrons, lesdites parties ayant des projections abruptes, et un réservoir à vide pour placer ladite cathode froide du type à émission de champ dans un environnement de vide. Dans ce dispositif, la pression partielle d'un gaz rare particulier dans les gaz résiduels dans ledit réservoir à vide est rendue égale ou inférieure à C/ I, où C est une constante et I est une valeur de courant d'émission maximale pour chacune parmi ledit nombre de parties d'émission d'électrons pendant la commande de la cathode froide du type à émission de champ. Pour fixer la pression partielle du gaz noble particulier dans les gaz résiduels dans le réservoir à vide égale ou inférieure à C/I, la pression partielle des gaz résiduels particuliers dans le réservoir à vide est surveillée par un analyseur de masse.
Description
DISPOSITIF COMPORTANT UNE CATHODE FROIDE DU TYPE A
EMISSION DE CHAMP ET PROCEDE D'ASPIRATION DE RESERVOIR
A VIDE ET SYSTEME POUR CELUI-CI
Contexte de l'invention 1. Domaine de l'invention
La présente invention concerne un procédé d'aspiration d'un réservoir à vide dans un dispositif comportant une cathode froide du type à émission de champ, pouvant être utilisée comme source de faisceau d'électrons pour un microscope électronique, un dispositif d'exposition à faisceau d'électrons, un tube à rayons cathodiques (CRT), un dispositif d'affichage à panneau plat et d'autres dispositifs divers à faisceau d'électrons.
EMISSION DE CHAMP ET PROCEDE D'ASPIRATION DE RESERVOIR
A VIDE ET SYSTEME POUR CELUI-CI
Contexte de l'invention 1. Domaine de l'invention
La présente invention concerne un procédé d'aspiration d'un réservoir à vide dans un dispositif comportant une cathode froide du type à émission de champ, pouvant être utilisée comme source de faisceau d'électrons pour un microscope électronique, un dispositif d'exposition à faisceau d'électrons, un tube à rayons cathodiques (CRT), un dispositif d'affichage à panneau plat et d'autres dispositifs divers à faisceau d'électrons.
2. Description de l'art associé
La cathode froide du type à émission de champ comprend un émetteur comportant une section d'émission d'électrons en forme de cône pointu et une couche de grille comportant un trou submicronique pour l'émission, formé comme étant isolé par rapport à l'émetteur pour l'exposition de celui-ci, chacun d'entre eux étant disposé dans un vide. Cette cathode froide sert de source d'électrons pour émettre des électrons depuis la partie d'extrémité de l'émetteur dans un vide où une tension positive est appliquée à la couche de grille par rapport à l'émetteur. Pour une technique de fabrication d'une telle cathode froide du type à émission d'électrons, il peut être fait référence, par exemple, au procédé de fabrication d'une cathode froide du type à émission d'électrons utilisant un métal à point fusion élevé (molybdène) pour un matériau émetteur, présenté page 5248 du "Journal of
Applied Physics. Vol. 47 (1976)".
La cathode froide du type à émission de champ comprend un émetteur comportant une section d'émission d'électrons en forme de cône pointu et une couche de grille comportant un trou submicronique pour l'émission, formé comme étant isolé par rapport à l'émetteur pour l'exposition de celui-ci, chacun d'entre eux étant disposé dans un vide. Cette cathode froide sert de source d'électrons pour émettre des électrons depuis la partie d'extrémité de l'émetteur dans un vide où une tension positive est appliquée à la couche de grille par rapport à l'émetteur. Pour une technique de fabrication d'une telle cathode froide du type à émission d'électrons, il peut être fait référence, par exemple, au procédé de fabrication d'une cathode froide du type à émission d'électrons utilisant un métal à point fusion élevé (molybdène) pour un matériau émetteur, présenté page 5248 du "Journal of
Applied Physics. Vol. 47 (1976)".
Un dispositif comprenant la cathode froide du type a émission de champ va être décrit ci-dessous en référence à la figure 1.
Des émetteurs 1 sont disposés sur un substrat conducteur 2 (en variante, un film conducteur formé sur un substrat isolant) . Des couches de grilles 3 sont disposées sur une couche isolée 4 de manière à entourer les émetteurs 1, et une tension de grille positive 7 est appliquée sur chaque émetteur 1. Une électrode d'anode 5 est positionnée au-dessus des émetteurs 1, et une tension d'anode positive 6 est appliquée sur chaque émetteur 1. Des électrons sont émis depuis la partie d'extrémité de l'émetteur 1 où un champ électronique se concentre, et les électrons émis s 'écoulent dans l'électrode d'anode 5 ayant une tension positive. Un réservoir à vide 8 est prévu pour isoler les émetteurs 1 et l'électrode d'anode 5 de l'atmosphère. Le réservoir à vide 8 est toujours aspiré par une pompe à vide 11 ayant une vitesse d'aspiration élevée, et de préférence un état de vide très poussé doit être maintenu. Toutefois, pour un dispositif qui n'est pas très grand ou lourd, le réservoir à vide 8 est typiquement entièrement séparé du système d'aspiration après aspiration du vide, puis utilisé dans un environnement de vide isolé.
Pour incorporer, par exemple, la cathode froide du type à émission de champ en tant que canon à électrons dans un CRT, le processus d'aspiration du RT s'effectue comme suit. En se référant à la figure 2, la section de col 12 d'un CRT 14 et une ligne d'aspiration 15 sont d'abord connectées entre elles par une partie de connexion 13, et le CRT 14 est aspiré par une pompe à vide 11 telle qu'une pompe à diffusion d'huile ou analogue, prévue dans la ligne d'aspiration. Pendant l'aspiration, la température du CRT 14 doit être maintenue de 300"C à 400"C. Après aspiration, la partie de connexion 13 entre la partie de col 12 du CRT 14 et la ligne d'aspiration 15 est coupée, puis une extrémité de la partie de col 12 est obturée (extrémité coupée).
Puis, un sorbeur 10 disposé dans le CRT 14 est évaporé par chauffage par induction à haute fréquence effectué de l'extérieur, puis collé sur la paroi interne du CRT 14. Puisqu'un sorbeur 10 est chimiquement actif, le sorbeur 10 collé à la paroi interne du CRT 14, absorbe les gaz résiduels situés à l'intérieur du CRT 14 de façon à également augmenter le niveau de vide dans celui-ci. En ce qui concerne le niveau de vide à l'intérieur du CRT 14 obtenu par ce processus d'aspiration, "Vacuum. Vol. 38" montre à la page 848, que le niveau de vide est d'environ 10- Torr et que la majeure partie des gaz résiduels est cor.stituée d'argon.
Comme décrit ci-dessus, lorsque la cathode froide du type à émission de champ est utilisée dans un réservoir à vide indépendant tel qu'un CRT, un niveau de vide élevé d'environ 10-7 Torr est maintenu.
Toutefois, l'effet des gaz résiduels sur la caractéristique d'émission d'électrons ne peut pas être ignoré dans un tel environnement de vide. En d'autres termes, comme représenté sur la figure 3, le gaz résiduel provoque la dégradation de la caractéristique d'émission dans le temps, c'est-à-dire une instabilité d'image.
Il est connu que la caractéristique d'émission d'électrons de la cathode froide du type à émission de champ est sensible au type de gaz résiduels dans un vide pour commander celle-ci et la pression partielle des gaz résiduels. En particulier, les ions positifs des gaz résiduels ionisés par les électrons émis sont implantés dans les émetteurs ayant des potentiels négatifs. Les impacts d'ions conduisent alors à une augmentation de la fluctuation de courant et des pulvérisations provoquent une déformation ou des modifications permanentes des extrémités des émetteurs.
En conséquence, une dégradation importante se produit dans la caractéristique d'émission d'électrons et il est difficile de conserver un fonctionnement stable pendant une longue durée. En conséquence, pour conserver une caractéristique stable et augmenter la durée de vie du dispositif, un environnement sous vide doit être commandé par aspiration, jusqu'à une pression partielle admissible, des gaz qui peuvent endommager les émetteurs.
Toutefois, il existe à cet égard des problèmes inhérents au procédé classique. De façon spécifique, la commande des gaz résiduels effectuée pendant un processus d'aspiration est basée sur l'expérience, car les gaz d'un type endommageant les émetteurs ou leur pression partielle admissible ne sont pas explicitement définis. En conséquence, une dégradation dans le temps se produit dans la caractéristique d'émission d'électrons et, une fois détériorée, il est impossible de rétablir la caractéristique d'émission d'électrons.
RESUME DE L'INVENTION
Un but de la présente invention consiste à fournir un dispositif comportant une cathode froide du type à émission de champ et un procédé d'aspiration et un système d'aspiration dans celui-ci, pouvant conserver une bonne caractéristique d'émission d'électrons de manière stable et pendant une longue durée en commandant, à une pression partielle admissible, les gaz résiduels existant dans un réservoir à vide et endommageant les émetteurs.
Un but de la présente invention consiste à fournir un dispositif comportant une cathode froide du type à émission de champ et un procédé d'aspiration et un système d'aspiration dans celui-ci, pouvant conserver une bonne caractéristique d'émission d'électrons de manière stable et pendant une longue durée en commandant, à une pression partielle admissible, les gaz résiduels existant dans un réservoir à vide et endommageant les émetteurs.
Pour atteindre le but précédent, selon la présente invention, un dispositif comportant une cathode froide du type à émission de champ comprend une cathode froide du type à émission de champ comprenant un certain nombre de parties, émettant des électrons et ayant des formes pointues et un réservoir à vide pour placer la cathode froide du type à émission de champ dans un environnement de vide. Dans le dispositif comportant une cathode froide du type à émission de champ ainsi construit, la pression partielle d'un gaz noble particulier dans les gaz résiduels contenus dans le réservoir à vide est rendue égale ou inférieure à C/I (C est une constante et I est une valeur de courant d'émission maximale pour chacune parmi un certain nombre de parties émettant des électrons pendant la commande de la cathode froide du type à émission de champ). Si en particulier, le gaz noble spécifique est de l'argon, sa pression partielle d'argon est rendue égale à ou inférieure à 6,9x10l5/I Torr. Si la cathode froide du type à émission de champ est commandée sous une telle pression partielle de gaz, aucune détérioration n'est apportée aux parties d'émission d'électrons. En conséquence, l'apparition d'une dégradation dans la caractéristique d'émission d'électrons peut être empêchée et des courants d'émission peuvent être produits de manière stable et pendant une longue durée.
De plus, selon la présente invention, un procédé d'aspiration est fourni pour le dispositif comportant une cathode froide du type à émission de champ. Ce procédé d'aspiration est utilisé pour surveiller la pression partielle d'un gaz résiduel particulier dans un réservoir à vide, comme élément constituant du dispositif comportant une cathode froide du type à émission de champ, par exemple un analyseur de masse, et commander celui-ci à une pression partielle ou audessous, ne procurant aucun dégât aux parties d'émission d'électrons. Si en particulier, le gaz spécifique est de l'argon, sa pression partielle d'argon est rendue égale ou inférieure à 6,9x10-'/I
Torr. En conséquence, le dispositif comportant une cathode froide du type à émission de champ peut être fourni, pouvant commander le gaz résiduel dans le réservoir à vide avec une bonne reproductibilité et maintenir un fonctionnement stable pendant une longue durée.
Torr. En conséquence, le dispositif comportant une cathode froide du type à émission de champ peut être fourni, pouvant commander le gaz résiduel dans le réservoir à vide avec une bonne reproductibilité et maintenir un fonctionnement stable pendant une longue durée.
Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus de la présente invention, ainsi que d'autres, deviendront évidents d'après la description suivante en référence aux dessins annexés illustrant des exemples de la présente invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est une vue montrant le contour d'une structure classique d'une cathode froide du type à émission de champ et d'un circuit de commande
la figure 2 est une vue montrant le contour d'une ligne d'aspiration d'un CRT en tant que dispositif classique comportant une cathode froide du type à émission de champ
la figure 3 est une vue montrant la variation du courant d'émission avec le passage du temps dans le CRT en tant que dispositif classique comportant une cathode froide du type à émission de champ
la figure 4 est une courbe montrant la dépendance par rapport à l'énergie électronique incidente du rendement d'utilisation de chacun des divers gaz
la figure 5 est une courbe montrant la variation dans le temps du courant d'émission lorsque la pression partielle d'Ar est modifiée
la figure 6 est une courbe montrant la dépendance par rapport à la pression partielle d'Ar de a valeur du courant de saturation
la figure 7 est une vue montrant le contour d'une ligne d'aspiration de CRT en tant que dispositif de la présente invention comportant une cathode froide du type à émission de champ
la figure 8 est un organigramme montrant un processus d'un procédé de fabrication du CRT utilisant le système d'aspiration représenté sur la figure 7;
la figure 9 est un organigramme montrant un exemple préférable du procédé de fabrication représenté sur la figure 8; et
la figure 10 est une courbe montrant la variation dans le temps du courant d'émission du CRT en tant que dispositif de la présente invention comportant la cathode froide du type à émission de champ.
La figure 1 est une vue montrant le contour d'une structure classique d'une cathode froide du type à émission de champ et d'un circuit de commande
la figure 2 est une vue montrant le contour d'une ligne d'aspiration d'un CRT en tant que dispositif classique comportant une cathode froide du type à émission de champ
la figure 3 est une vue montrant la variation du courant d'émission avec le passage du temps dans le CRT en tant que dispositif classique comportant une cathode froide du type à émission de champ
la figure 4 est une courbe montrant la dépendance par rapport à l'énergie électronique incidente du rendement d'utilisation de chacun des divers gaz
la figure 5 est une courbe montrant la variation dans le temps du courant d'émission lorsque la pression partielle d'Ar est modifiée
la figure 6 est une courbe montrant la dépendance par rapport à la pression partielle d'Ar de a valeur du courant de saturation
la figure 7 est une vue montrant le contour d'une ligne d'aspiration de CRT en tant que dispositif de la présente invention comportant une cathode froide du type à émission de champ
la figure 8 est un organigramme montrant un processus d'un procédé de fabrication du CRT utilisant le système d'aspiration représenté sur la figure 7;
la figure 9 est un organigramme montrant un exemple préférable du procédé de fabrication représenté sur la figure 8; et
la figure 10 est une courbe montrant la variation dans le temps du courant d'émission du CRT en tant que dispositif de la présente invention comportant la cathode froide du type à émission de champ.
DESCRIPTION DU MODE DE REALISATION PREFERE
Cette partie décrit la présente invention en prenant comme exemple l'utilisation d'une cathode froide du type à émission de champ en tant que canon à électrons d'un CRT dans un réservoir à vide isolé.
Cette partie décrit la présente invention en prenant comme exemple l'utilisation d'une cathode froide du type à émission de champ en tant que canon à électrons d'un CRT dans un réservoir à vide isolé.
Selon le document (déjà cité ci-dessus) "Vacuum,
Vol. 38", page 848, une portion majeure des gaz résiduels dans le CRT est constituée d'Ar (argon) à 2x10-7 Torr, et la portion restante contient de l'He à 1x10-9 Torr et du CO, N2 et CH4 à lux10 B Torr ou moins.
Vol. 38", page 848, une portion majeure des gaz résiduels dans le CRT est constituée d'Ar (argon) à 2x10-7 Torr, et la portion restante contient de l'He à 1x10-9 Torr et du CO, N2 et CH4 à lux10 B Torr ou moins.
L'importance de la dégradation fournie par les gaz résiduels à chaque émetteur en tant qu'émetteur d'électrons ayant une forme pointue est régie par la pression partielle des gaz résiduels, le rendement d'ionisation dans lequel les gaz résiduels sont ionisés par les électrons émis et la vitesse de pulvérisation selon laquelle des ions produits sont extraits des atomes de chaque surface d'émetteur.
La dépendance par rapport à l'énergie électronique incidente du rendement d'ionisation de chacun des divers gaz, décrite dans "Ionized Gasses" (Oxford
University Press. 1995) par A. von Engel, est représentée sur la figure 4. Chacun des gaz nobles Ar,
Kr et Xe, ayant des masses importantes a un rendement d'ionisation supérieur aux gaz résiduels tels que He,
CO, N ou CH4, existant dans le CRT à l'intérieur de toutes les plages d'énergie électronique. Généralement, plus la masse est importante plus la vitesse de pulvérisation est importante. En conséquence, si l'on considère les gaz résiduels dans le CRT, 1'Ar occupant une portion majeure des gaz résiduels a une pression partielle supérieure, un rendement d'ionisation supérieur et une masse supérieure par rapport aux autres gaz résiduels et ainsi l'effet de l'Ar procurant une dégradation des émetteurs peut être supérieur.
University Press. 1995) par A. von Engel, est représentée sur la figure 4. Chacun des gaz nobles Ar,
Kr et Xe, ayant des masses importantes a un rendement d'ionisation supérieur aux gaz résiduels tels que He,
CO, N ou CH4, existant dans le CRT à l'intérieur de toutes les plages d'énergie électronique. Généralement, plus la masse est importante plus la vitesse de pulvérisation est importante. En conséquence, si l'on considère les gaz résiduels dans le CRT, 1'Ar occupant une portion majeure des gaz résiduels a une pression partielle supérieure, un rendement d'ionisation supérieur et une masse supérieure par rapport aux autres gaz résiduels et ainsi l'effet de l'Ar procurant une dégradation des émetteurs peut être supérieur.
Nous avons réalisé une expérience pour rechercher l'effet de la pression partielle d'Ar fourni à une caractéristique d'émission d'électrons.
Cette expérience a été réalisée comme suit. Nous avons utilisé la cathode froide du type à émission de champ et son circuit de commande représenté sur la figure 1. Dans l'expérience, un substrat 2 représenté sur la figure 1 était un substrat de silicium fortement dopé d'un type n, et une couche isolée 4 était constitué d'un film thermique oxydé (SiC2) de 500 nm.
Un émetteur 1 et une couche de grille 3 étaient en molybdène. Le diamètre d'ouverture de la couche de grille 3 entourant l'émetteur 1 était de 600 nm et le nombre d'éléments montés de 1300. Pour le procédé de fabrication de cette cathode froide du type à émission de champ, nous avons suivi l'exemple classique décrit page 5248 du "Journal of Applied Physics. Vol. 47 (1976)". Pour le procédé de commande, nous avons xé la tension de grille 7 à 90 V et la tension d'anode 5 à 500 V. Ci-après, l'écoulement d'électrons entrant dans l'électrode d'anode 6 est appelé courant d'émission.
Nous avons toujours maintenu un réservoir à vide 8 dans un état aspiré en utilisant une pompe turbo-moléculaire de façon à maintenir un vide très poussé de 5x10-l3
Torr. En conséquence, comme on peut le comprendre d'après la figure 5, nous avons découvert que si de l'Ar été introduit dans le réservoir à vide, le courant d'émission d'environ 1x10-3 A (ampère) produit dans le vide très poussé était réduit avec le temps et se saturait au bout d'un certain temps. Nous avons également découvert que, puisque la pression partielle d'Ar était plus importante, la vitesse de réduction du courant d'émission était plus importante et la valeur du courant dans la région de saturation était plus faible.
Torr. En conséquence, comme on peut le comprendre d'après la figure 5, nous avons découvert que si de l'Ar été introduit dans le réservoir à vide, le courant d'émission d'environ 1x10-3 A (ampère) produit dans le vide très poussé était réduit avec le temps et se saturait au bout d'un certain temps. Nous avons également découvert que, puisque la pression partielle d'Ar était plus importante, la vitesse de réduction du courant d'émission était plus importante et la valeur du courant dans la région de saturation était plus faible.
La dépendance par rapport à la pression partielle d'Ar de chacune des valeurs de courant saturé (valeur moyenne de courant dans la région de saturation) émis par les émetteurs au nombre de 1300 est représentée sur la figure 6, les deux axes étant en échelle logarithmique. Sur la figure 6, la relation entre la valeur de courant saturé et la pression partielle d'Ar est nettement représentée par une ligne droite ayant une pente d'environ -1. On peut ainsi comprendre que la valeur de courant saturé est inversement proportionnelle à la pression partielle d'Ar et le produit des variables de ces deux valeurs devient toujours constant (ci-après, 9x10-- Torr.A) . Cette constante est représentée ci-après par C. Comme raison principale de cette relation, les gaz résiduels chimiquement actifs autres que l'Ar adsorbé sur l'émetteur empêchent que l'émetteur soit endommagé par une irradiation d'ions d'Ar, et en conséquence, l'adsorption et les dégâts sont placés dans des régimes stables. En fait, les gaz résiduels contenus autres que 1'Ar introduit sont à environ lx10-9 Torr, quelle que soit la pression partielle d'Ar. Ces gaz résiduels contiennent principalement de l'hydrogène, du monoxyde de carbone et du dioxyde de carbone. Le nombre incident d'ions d'Ar implantés dans l'émetteur par unité de temps est proportionnel au produit de la pression partielle d'Ar et du courant d'émission. Ainsi, un régime stable entre la vitesse d'adsorption des gaz résiduels autre que l'Ar, les gaz résiduels étant contenus jusqu'à une certaine quantité quelle que soit la pression partielle d'Ar, et le nombre d'ions d'Ar d'irradiation par unité de temps, pour maintenir constant le produit de la pression partielle et du courant saturé, est saturé par un courant d'émission élevé lorsque la pression partielle d'Ar est faible et par un courant d'émission faible lorsque la pression partielle d'Ar est élevée. En conséquence, pour maintenir un courant d'émission d'environ lx10-3 A, par exemple, du vide très poussé précédent, également dans une atmosphère d'Ar, la pression partielle d'Ar doit être commandée comme étant d'au moins 9,0x10-9 Torr ou inférieure. Le courant d'émission ici utilisée signifie le courant d'émission total d'une matrice ayant 1300 émetteurs. En supposant que les ions d'Ar sont uniformément implantés dans chaque émetteur, il peut être approprié de convertir le produit précédent de la pression partielle d'Ar et du courant saturé en une valeur par émetteur. La relation précédente entre le courant saturé et la pression partielle d'Ar peut également être appliquée quel que soit le nombre d'émetteurs. Si le produit précédent entre la pression partielle d'Ar et la valeur de courant saturé, en d'autres termes, une constante C, est convertie en une valeur par émetteur, la valeur est de 6,9x10-i Torr.A, à partir de l'axe de droite de la courbe de la figure 6.
En introduisant un gaz noble autre que l'Ar dans le réservoir à vide, nous avons identifié l'existence de la relation précédente entre la pression partielle d'argon et la valeur de courant saturé, dans laquelle le produit entre leurs valeurs est constant, aussi bien dans le cas de l'introduction d'un gaz actif contenant de l'hydrogène ou de l'oxygène avec de l'Ar, que dans le cas de la modification de la tension de grille et de la tension d'anode. Toutefois, dans ces cas, les produits (constantes C) entre la pression partielle de gaz nobles et les valeurs de courants saturés présentent des valeurs différentes les unes des autres.
Par exemple, dans la cathode froide du type à émission de champ ayant 1300 émetteurs et le circuit de commande décrit ci-dessus en référence à l'expérience, si une certaine quantité d'oxygène de 2x10-3 Torr est introduite dans le réservoir à vide en même temps que l'Ar, pour la dépendance par rapport à la pression partielle d'argon, d'une valeur de courant saturé, la constante C est de 8x10-1l Torr.A (6,2x10-14 Torr.A par émetteur). Ainsi, en ajoutant une petite quantité d'oxygène, une pression partielle d'Ar ne procurant aucun dégât aux émetteurs peut être étendue à une région de vide faible. Nous avons observé la même tendance lorsque de l'oxygène à lx10-i Torr a été introduit. Si une certaine quantité d'hydrogène à lx10-6 Torr est introduite dans le réservoir à vide en même temps que 1'Ar, la constante C est de 5x10 Torr.A (3,8x10-14 Torr.A par émetteur). Ainsi, le même effet que dans le cas de l'introduction d'oxygène est obtenu. Toutefois, si de l'hydrogène à 2x10-9 Torr est introduit dans le réservoir à vide, aucune amélioration du courant saturé telle que celle qui est obtenue par l'oxygène n'est observée, et le niveau du courant saturé est le même que celui du courant saturé lorsque seul l'Ar est introduit. En conséquence, en introduisant une quantité convenable de gaz actifs contenant de l'oxygène ou de l'hydrogène avec 1'Ar, la pression partielle d'Ar admissible ne procurant aucun dégât aux émetteurs peut être fixée à une plus grande valeur (la constante C est fixée comme étant plus grande) que lorsque seul l'Ar est introduit.
La constante C dépend également des tensions de grille et d'anode. Cette dépendance apparaît en raison d'une variation de l'énergie réalisée lorsque les électrons émis entrent en collision avec les gaz résiduels ou lorsque les ions de gaz résiduels ionisés sont implantés dans les émetteurs. Cette énergie modifie l'effet du rendement d'ionisation sur la vitesse de pulvérisation.
On peut comprendre ainsi que, pour maintenir un courant d'émission stable pendant une longue durée, la pression partielle de gaz nobles contenus dans les gaz résiduels dans le réservoir à vide doit être commandée comme étant de C/I, ou inférieure. C est une constante dépendant du type de gaz noble, du type de gaz contenus autres que les gaz nobles et de leur pression partielle, de la tension de commande ou analogue. I est la valeur de courant d'émission maximale par émetteur pendant la commande de la cathode froide du type à émission de champ.
Si la cathode froide du type à émission de champ est montée en tant que canon à électrons dans un dispositif tel qu'un CRT ou le dispositif d'affichage à panneau plat, l'aspiration constante du réservoir à vide inclus dans le dispositif, par une pompe à vide ayant une vitesse d'aspiration élevée peut conculre à des augmentations de coûts, taille et poids, pour le dispositif. En conséquence, le réservoir à vide est typiquement placé de façon indépendante de la ligne d'aspiration en exécutant le processus de séparation complète du dispositif par rapport à la ligne d'aspiration après aspiration du vide.
En se référant à la figure 7, un CRT 14 comprend un canon à électrons 9 en tant que cathode froide du type à émission de champ, un sorbeur 10 fait principalement de baryum, un écran et ainsi de suite, dans un réservoir à vide. Une ligne d'aspiration 15 est connectée à la conduite de la partie de col 12 du CRT 14 par une partie de connexion 13. La cathode froide du type à émission de champ ici utilisée comporte 1300 émetteurs comme dans le cas du type précédent. A partir de la partie de connexion 13 vers un côté vers l'aval, la ligne d'aspiration 15 comprend une valve 16, un analyseur de masse 17 et une pompe à vide 11 en série.
L'analyseur de masse 17 doit, de préférence, être placé très près du canon à électrons 9. Si l'analyseur de masse 17 est placé dans la partie de col 12 du CRT 14, un point d'accès doit être à nouveau prévu pour connecter l'analyseur de masse à la partie de col 12 de chaque CRT 14, et le nombre d'étapes de travail peut être augmenté. Ainsi, l'analyseur de masse 17 est ici fixé à la ligne d'aspiration 15.
Le procédé d'aspiration d'un CRT comme exemple d'une cathode froide du type à émission de champ en utilisant les éléments du dispositif précédent va ensuite être décrit en référence aux figures 7 à 9.
Selon ce procédé d'aspiration, la conduite de la partie de col 12 du CRT 14 constituant le réservoir à vide est connectée à la ligne d'aspiration 15, la valve 16 est ensuite ouverte comme représenté sur la figure 8 et l'aspiration de vide est effectuée en actionnant l'analyseur de masse 17.
Une fois que l'aspiration à la température ambiante a atteint 10-4 Torr ou moins, le CRT 14 est chauffé jusqu'à 400"C par un dispositif de chauffage externe tout en poursuivant l'aspiration de façon à favoriser le dégazage. Une fois que l'aspiration a été effectuée jusqu'à ce que la pression partielle d'Ar détectée par l'analyseur de masse 17 atteigne une valeur de pression partielle désirée, la partie de connexion 13 entre la partie de col 12 du CRT 14 et la ligne d'aspiration 15 est coupée et une extrémité de la partie de col 12 est obturée (extrémité coupée) tandis que le CRT 14 est lentement refroidi. Le temps d'aspiration est décidé sur la base de la pression partielle d'Ar admissible régie par le courant d'émission maximum par émetteur pendant la commande de la cathode froide du type à émission de champ, la taille du CRT, les performances du système d'aspiration et ainsi de suite. Dans notre cas, sur la base de la relation précédente entre la pression partielle d'Ar et la valeur de courant saturé, nous avons fi > çé une pression partielle d'Ar admissible à 9x10-3 Torr (si le courant d'émission maximum de 1300 émetteurs est de 1x10-- A) et la taille du CRT 14 à 15 pouces, et utilisé une pompe à diffusion d'huile comme pompe à vide 11. Le temps d'aspiration à une température de 400"C était d'environ 1,5 heures.
Après coupure de l'extrémité, lorsqu'un sorbeur 10 situé dans le CRT 14 fait l'objet d'un chauffage par induction à haute fréquence depuis l'extérieur, le film actif de sorbeur est formé (dépôt de sorbeur) dans la paroi interne du CRT 14. De cette manière, les gaz actifs restant dans le CRT 14 sont adsorbés par le film et le niveau de vide peut ainsi être encore augmenté.
Toutefois, dans ce processus, les gaz nobles Ar ou
He faiblement couplés au sorbeur 10 lui-même déplacent les gaz résiduels actifs dans le CRT 14 et les gaz nobles peuvent être émis inversement dans le CRT 14. En conséquence, la dernière commande de pression partielle d'Ar dans le CRT 14 peut devenir difficile. Dans un tel cas, comme représenté sur la figure 9, l'opération doit, de préférence, être effectuée comme suit. Une fois que l'aspiration de vide est effectuée jusqu a ce que la pression partielle d'Ar atteigne une valeur de pression partielle admissible, la valve 16 est fermée et le dépôt de sorbeur est effectué. Puis, la valve 16 est ouverte et, après avoir effectué l'aspiration de vide jusqu'à ce que la pression partielle d'Ar atteigne une valeur de pression partielle admissible, la valve 16 est de nouveau fermée et la coupure d'extrémité est effectuée. En variante, un sorbeur contenant une petite quantité d'Ar peut être utilisé depuis le début.
He faiblement couplés au sorbeur 10 lui-même déplacent les gaz résiduels actifs dans le CRT 14 et les gaz nobles peuvent être émis inversement dans le CRT 14. En conséquence, la dernière commande de pression partielle d'Ar dans le CRT 14 peut devenir difficile. Dans un tel cas, comme représenté sur la figure 9, l'opération doit, de préférence, être effectuée comme suit. Une fois que l'aspiration de vide est effectuée jusqu a ce que la pression partielle d'Ar atteigne une valeur de pression partielle admissible, la valve 16 est fermée et le dépôt de sorbeur est effectué. Puis, la valve 16 est ouverte et, après avoir effectué l'aspiration de vide jusqu'à ce que la pression partielle d'Ar atteigne une valeur de pression partielle admissible, la valve 16 est de nouveau fermée et la coupure d'extrémité est effectuée. En variante, un sorbeur contenant une petite quantité d'Ar peut être utilisé depuis le début.
En se référant à la figure 10, qui est une courbe, est représentée la variation en fonction du temps du courant d'émission d'un CRT fabriqué selon le processus d'aspiration précédent. Une cathode froide du type à émission de champ ici utilisée a des spécifications identiques à celles de la cathode froide précédente.
Dans notre cas, la dernière pression partielle d'Ar dans le CRT était de 8x10-9 Torr. Comme on peut le comprendre d'après la figure 10, en commandant l'environnement de vide dans le CRT à une pression partielle d'Ar (9x10-9 Torr) autorisée au moment de la génération d'un courant d'émission de 1 mA provenant de 1300 émetteurs ou moins, aucune dégradation ne se produit dans le courant d'émission, due à des dégâts des émetteurs dans le temps, ce qui est différent de l'exemple classique. En conséquence, une caractéristique stable peut être conservée.
Le procédé d'aspiration pour le réservoir à vide du
CRT a été décrit. Toutefois, il doit être compris qu'un procédé d'aspiration similaire peut être fondamentalement appliqué pour un dispositif d'affichage à panneau plat tel que cité en référence dans la demande de brevet japonais publiée N" 7-29520 (1995). . De façon spécifique, un vide est extrait d'un panneau, une conduite est complètement obturée et, par dépôt de sorbeur, un niveau de vide important est maintenu. En conséquence, dans le dispositif d'affichage à panneau plat également, la pression partielle de gaz noble admissible peut être commandée en utilisant la même ligne d'aspiration que celle de la figure 7, et ainsi comme dans le cas du CRT, un courant d'émission stable peut être maintenu pendant une longue durée.
CRT a été décrit. Toutefois, il doit être compris qu'un procédé d'aspiration similaire peut être fondamentalement appliqué pour un dispositif d'affichage à panneau plat tel que cité en référence dans la demande de brevet japonais publiée N" 7-29520 (1995). . De façon spécifique, un vide est extrait d'un panneau, une conduite est complètement obturée et, par dépôt de sorbeur, un niveau de vide important est maintenu. En conséquence, dans le dispositif d'affichage à panneau plat également, la pression partielle de gaz noble admissible peut être commandée en utilisant la même ligne d'aspiration que celle de la figure 7, et ainsi comme dans le cas du CRT, un courant d'émission stable peut être maintenu pendant une longue durée.
Bien qu'un mode de réalisation préféré de la présente invention ait été décrit en utilisant des termes spécifiques, cette description n'est destinée qu'à des fins d'illustration, et il faut comprendre que des modifications et variantes peuvent être réalisées sans s 'écarter de l'esprit ou de la portée des revendications suivantes.
Claims (7)
1. Dispositif comportant une cathode froide du type à émission de champ, comprenant
une cathode froide du type à émission de champ comprenant un certain nombre de parties d'émission d'électrons, lesdites parties ayant des projections abruptes ; et
un réservoir à vide pour placer ladite cathode froide du type à émission de champ dans un environnement de vide,
dans lequel la pression partielle d'un gaz noble particulier dans les gaz résiduels contenus dans ledit réservoir à vide est rendue égale ou bien inférieure à
C/I, où C est une constante et I est une valeur de courant d'émission maximale pour chacune parmi ledit nombre de parties d'émission d'électrons pendant la commande de ladite cathode froide du type à émission de champ.
2. Dispositif comportant une cathode froide du type à émission de champ selon la revendication l, dans lequel ledit gaz rare particulier, parmi lesdits gaz résiduels, est de l'argon, et la pression partielle dudit argon est rendue égale ou bien inférieure à 6,9x1015/I (Torr).
3. Procédé d'aspiration pour un réservoir à vide dans un dispositif comportant une cathode froide du type à émission de champ comprenant une cathode froide du type à émission de champ ayant un certain nombre de parties d'émission d'électrons, lesdites parties ayant des projections abruptes et ledit réservoir à vide destiné à placer ladite cathode froide du type à émission de champ dans un environnement de vide,
ledit procédé d'aspiration comprenant les étapes consistant à
vider ledit réservoir à vide en surveillant la pression partielle de gaz résiduels particuliers dans ledit réservoir à vide
obturer ledit réservoir à vide lorsque la pression partielle desdits gaz résiduels particuliers dans ledit réservoir à vide est rendue égale ou bien inférieure à
C/I, où C est une constante et I est une valeur de courant d'émission maximale pour chacune parmi ledit nombre de parties d'émission d'électrons pendant la commande de ladite cathode froide du type à émission de champ ; et
former un film de sorbeur dans une paroi interne dudit réservoir à vide.
4. Procédé d'aspiration selon la revendication 3, dans lequel ledit gaz résiduel est de l'argon et ladite étape d'obturation de réservoir à vide est effectuée lorsque la pression partielle dudit argon est rendue égale ou bien inférieure à 6,9x10-l5/I (Torr).
5. Procédé d'aspiration pour un réservoir à vide dans un dispositif comportant une cathode froide du type à émission de champ comprenant une cathode froide du type à émission de champ ayant un certain nombre de parties d'émission d'électrons, lesdites parties ayant des projections abruptes et ledit réservoir à vide destiné à placer ladite cathode froide du type à émission de champ dans un environnement de vide,
ledit procédé d'aspiration comprenant les étapes consistant à
vider ledit réservoir à vide en surveillant la pression partielle de gaz résiduels particuliers dans ledit réservoir à vide
arrêter temporairement l'aspiration dudit réservoir à vide lorsque la pression partielle desdits gaz résiduels particuliers dans ledit réservoir à vide est rendue égale ou bien inférieure à C/I, où C est une constante et I est une valeur de courant d'émission maximale pour chacune parmi ledit nombre de parties d'émission d'électrons pendant la commande de ladite cathode froide du type à émission de champ
former un film de sorbeur dans une paroi interne dudit réservoir à vide
reprendre ladite aspiration dudit réservoir à vide et surveiller en même temps la pression partielle desdits gaz résiduels particuliers dans ledit réservoir à vide ; et
obturer ledit réservoir à vide lorsque la pression partielle desdits gaz résiduels particuliers dans ledit réservoir à vide est rendue égale ou bien inférieure à
C/I.
6. Procédé d'aspiration selon la revendication 5, dans lequel ledit gaz résiduel est de l'argon et ladite étape d'arrêt d'aspiration temporaire et ladite étape d'obturation de réservoir à vide sont effectuées lorsque la pression partielle dudit argon est rendue égale ou bien inférieure à 6,9x1015/I (Torr).
7. Système d'aspiration pour un réservoir à vide situé dans un dispositif comportant une cathode froide du type à émission de champ comprenant une cathode froide du type à émission de champ ayant un certain nombre de parties d'émission d'électrons, lesdites parties ayant des projections abruptes, et ledit réservoir à vide destiné à placer ladite cathode froide du type à émission de champ dans un environnement de vide,
ledit système d'aspiration comprenant
une ligne d'aspiration connectée audit réservoir à vide
un analyseur de masse disposé dans ladite ligne d'aspiration pour surveiller la pression partielle de gaz résiduels particuliers dans ledit réservoir à vide ; et
une valve disposée entre ledit analyseur de masse dans ladite ligne d'aspiration et ledit réservoir à vide.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20061130 |