FR2890231A1 - Methode de fabrication de cathodes froides fonctionnant sous faibles tensions par irradiation de films minces de dlc avec des ions multicharges et surfaces emettrices correspondantes - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication de surfaces planes ou de faible courbure macroscopique émettrices d'électrons à température ambiante en irradiant avec de ions multichargés des surfaces de diamondlikecarbon(DLC). Ces cathodes froides possèdent des propriétés émissives à température ambiante permettant d'extraire des densités de courant électrique pouvant aller jusqu'à des centaines de mA cm<-2> avec des champs électriques de l'ordre du dixième à quelques dizaines de Volts par micromètre. Ces cathodes froides qui peuvent être imprimées sur des films déposés sur des surfaces de forme et taille quelconques peuvent être utilisées pour toutes les applications technologiques utilisant des faisceaux d'électrons allant des écrans plats aux tubes à rayons X, klystrons etc

Description

La présente invention concerne une méthode de préparation de surfaces,

désignées ci dessous cathodes froides, qui placées après irradiation dans un champ électrique émettent des faisceaux intenses et permanents d'électrons à température ambiante.

Les faisceaux d'électrons sont utilisés dans des applications extrêmement variées allant des oscilloscopes cathodiques, écrans plats, tubes radiofréquences, tubes à rayons X etc.. Les canons à électrons permettant de préparer ces faisceaux sont constitués d'une source d'électrons et d'une optique électrostatique générant un champ électrique permettant d'extraire et focaliser les électrons de ladite source.

Les courants d'électrons extraits des surfaces métalliques placées dans un champ électrique dépendent du travail d'extraction du matériau considéré, de sa température et du champ appliqué suivant la Loi de Fowler Nordheim. Pour extraire des courants intenses d'électrons d'un conducteur (métal) à température ambiante il faut appliquer des champs électriques considérables de l'ordre de 1010 V m-1 difficiles à mettre en oeuvre à bas coût. Les canons à électrons commerciaux vendus le plus couramment sont formés de cathodes chauffées à des températures de l'ordre du millier de degrés( cathodes chaudes) permettant d'obtenir des densités de courant importantes en appliquant des champs électriques de l'ordre de quelques 103 à 104 Vm-l. Ces canons qui consomment beaucoup d'énergie pour chauffer directement ou indirectement les cathodes produisent également de la chaleur qu'il faut évacuer et ne peuvent être commodément utilisés dans les appareils embarqués ou portables. L'extraction de cathodes froides d'intenses faisceaux d'électrons à température ambiante peut être cependant obtenue en appliquant à l'électrode d'extraction des tensions suffisamment basses compatibles avec les exigences industrielles soit par utilisation du pouvoir des pointes( accroissement local du champ électrique pour une tension de polarisation donnée) qui permet d'extraire des électrons d'un matériau possédant un travail d'extraction élevé ( 4-6 eV) soit en utilisant des surfaces planes diamantées passivées par une couche atomique d'hydrogène( et plus généralement carbonées) qui possèdent un travail d'extraction nul ou quasi nul ainsi que décrit par F.J.Himpsel et al. dans Phys. Rev. B 20 (1979) 624 et J. Robertson dans Material Science and Technology R37 (2002) 127.

La méthode basée sur le pouvoir des pointes, la plus étudiée dans les années 1995- 2000 en vue de son application à la fabrication d'écrans plats de faible consommation, consistait à préparer des pyramides microscopiques, à l'aide des techniques de gravure usuelles de la microélectronique, ainsi que décrit par C. A. Spindt et al. dans J. Appl. Phys.47(1976) 12, dont le sommet très aigu constitue un micro émetteur d'électrons, permettant par exemple d'exciter un pixel sur un écran plat. Cette technique est actuellement abandonnée eu égard à son coût très élevé de production.

Depuis quelques années une nouvelle technique utilisant le pouvoir des pointes, basée sur l'utilisation des nanotubes de carbone, a ouvert la voie à une technologie alternative pour la fabrication des cathodes froides, et donné lieu à de nombreuses recherches et à des investissements considérables. Le principe de cette méthode est de faire croître normalement à des surfaces planes particulières de très grandes densités de nanotubes de carbone, utilisés comme pointes de tailles nanométriques, permettant d'extraire par effet de champ des courants électroniques importants avec des champs électriques de l'ordre de quelques V / m. De petits canons à électrons miniatures délivrant des faisceaux d'électrons de quelques mA sous quelques centaines de volts, basés sur cette technique sont depuis quelques années disponibles sur le marché.

Antérieurement et parallèlement à ces travaux de nombreuses recherches se sont développées en vue de préparer, à bas coût, des cathodes froides possédant un très faible travail d'extraction, en utilisant des surfaces planes de diamant. La motivation première de ces études était basée sur une propriété originale des surfaces de diamant cristallin, passivées par une monocouche atomique d'hydrogène, qui possèdent une affinité électronique négative et par conséquent un travail d'extraction quasi nul. Le diamant synthétique est généralement préparé par une technique dite CVD ( Chemical Vapor Deposition) qui produit des films d'épaisseurs micrométriques d'une mosaïque de petits diamants également de tailles micrométrique. Un des résultats les plus marquants obtenus lors de ces dernières années dans l'étude des propriétés émissives de ces surfaces de diamant polycristallin a été de découvrir que les zones émettrices d'électrons se trouvaient en fait sur les grains de joints graphitiques frontières limitant le domaine des microcristaux. Le coût extrêmement élevé des surfaces diamantées mono ou polycristallines a cependant rapidement conduit à l'abandon de ces recherches.

De nombreux travaux ont récemment démontré que les surfaces de DLC (Diamond Like Carbon), variété amorphe de carbone, à liaisons dominantes sp3 comme le diamant cristallin, quelquefois également désigné sous les termes de diamant tétrahédral ou (a-tC) qui possèdent des propriétés électriques, mécaniques et de résistance aux attaques chimiques comparables à celles du diamant cristallin, mais dont le coût de production est considérablement plus bas, possèdent également des propriétés émissives remarquables semblables à celles du diamant cristallin après traitement par un processus dit de conditionnement, permettant dans le cas par exemple de leur application particulière aux écrans plats d'extraire des courants électroniques de dizaines de mA, avec des différences de potentiel de l'ordre de quelques Volts, sur des distances sources - pixels typiques de l'ordre du micromètre. Il a été alors démontré que l'émissivité des surfaces de DLC, généralement suffisante pour de nombreuses applications, n'était en fait pas essentiellement due à l'affinité négative de ces surfaces, mais à la création de micro défauts locaux, de tailles variées ainsi que décrit par J.B.Cui et al. dans J.Applied Phys. 89(2001)3490, induits par des décharges électriques se produisant lors des premières mises sous tension de ces cathodes avec des champs électriques imposés de l'ordre de 107 Vm' (processus de formation appelé conditionnement) et possédant, préférentiellement sur leurs frontières d'excellentes propriétés émettrices. Le nombre de zones émettrices produits par ce processus, peu reproductible, ne dépasse cependant pas quelques 106 cm-2, limitant à une certaine valeur les courants extraits.

Selon l'invention il est possible par irradiation sous vide avec des ions positifs possédant une charge électrique supérieure au moins à 2, désignés ci dessous ions multichargés, de la surface de films très minces de DLC d'épaisseurs de l'ordre de quelques nm à quelques dizaines de nm, avantageusement dopés, et déposés sur un substrat conducteur, de créer de manière reproductible un nombre très élevé et contrôlable de modifications structurelles locales de nature particulière, toutes identiques lorsque la surface est parfaitement plane, sur des fractions de la surface de dimensions nanométriques, appelées dans ce qui suit sites, et possédant sur ledit site ou son contour des propriétés inconnues jusqu'à ce jour d'émission électronique à température ambiante, directement ou après avoir pratiqué ultérieurement un traitement dit d'activation, permettant d'extraire sous vide avec des champs électriques compris entre quelques 105 et 10' V m-' de très fortes densités de courant d'électrons pouvant aller jusqu'à des centaines de mA cm-2. On nommera par la suite ce domaine de performances des cathodes froides'performances requises'. Ce procédé selon l'invention permet donc par simple irradiation, à température ambiante, d'imprimer sur des surfaces extrêmement bon marché un nombre prédéterminé de sites émetteurs.

Ce procédé selon l'invention est compétitif avec le procédé basé sur la croissance de nanotubes de carbone qui nécessite des opérations complexes de préparation des surfaces, de nombreuses manipulations et très souvent une croissance à température élevée. Les avantages du procédé selon l'invention sont essentiellement basés sur la simplicité de fabrication et le faible nombre de manipulations nécessaires, puisqu'il suffit d'irradier, en une seule fois le substrat considéré, à température ambiante ( par opposition à la technique CNT- Carbon Nano Tubes-) qui nécessite souvent de porter des substrats déjà préparés par une procédure complexe à des températures élevées). Le second avantage de cette technique selon l'invention est la possibilité de graver aisément des surfaces émettrices de dimensions macroscopiques de tailles et émissivités prédéfinies, en des endroits prédéterminés. La taille des surfaces émettrices utilisées dans les canons à électrons étant généralement trés faible il n'est pas nécessaire d'irradier des wafers de trés grandes tailles, tels que ceux utilisés en microélectronique, ce qui réduit considérablement le coût des installations de production. Le troisième avantage du procédé selon l'invention est qu'il est basé sur l'utilisation de films de diamondlike( DLC), très bon marché, extrêmement résistants mécaniquement et insensibles à la corrosion et à toute attaque chimique puisqu'ils servent à la couverture des outils utilisés pour travailler les matériaux très durs et à la protection des objets fragiles tels que disques durs. Le quatrième avantage du procédé selon l'invention est basé sur la nature nanoscopique des zones émettrices( sites) qui ouvre de nouvelles perspectives dans le domaine de l'imagerie ou de la gravure par faisceaux d'électrons et permet d'envisager l'émergence de nouveaux marchés. D'une manière générale le procédé suivant l'invention permet de fabriquer des canons à électrons, à la demande, possédant des performances ( émissivité en fonction du champ électrique et courant global), ou des formes et tailles variées en fonction de l'application particulière recherchée nécessitant l'emploi d'un faisceau d'électrons, en choisissant les conditions d'irradiation( énergie, charge, incidence des ions) et en s'adaptant à la nature exacte de la surface des films qui dépend toujours plus ou moins de la méthode de préparation des films de DLC et de son état de surface.

Les modifications spécifiques induites par les ions multichargés sur les surfaces diélectriques sont dues aux propriétés tout à fait particulières de l'interaction de ces ions avec les surfaces. L'interaction des ions multichargés avec les surfaces, qui a lieu bien avant tout contact avec la surface( interaction potentielle), par opposition à l'interaction des ions monochargés communément utilisés dans de très nombreuses applications technologiques conduit sur les surfaces isolantes ou semiconductrices à des modifications permanentes desdites surfaces tout à fait originales. Les ions multichargés génèrent, à très courtes distances des surfaces( zo, de l'ordre du nm) des champs électriques considérables( quelques 109 à 10" V m"I) qui leur permettent d'extraire localement, par effet de champ, sur une surface de l'ordre de quelques nm2, un très grand nombre d'électrons. Au dessus de surfaces métalliques les électrons éjectés sont immédiatement remplacés. Au dessus de surfaces diélectriques les ions positifs laissés après expulsion par l'ion multichargé incident d'un grand nombre d'électrons sur une tés petite partie de la surface ne peuvent à l'échelle de temps de l'interaction être immédiatement neutralisés. Les forces répulsives extrêmes entre ces charges de même signe localisées sur une petite partie de la surface de l'ordre de zo c'est à dire du nm de diamètre, créent alors localement un intense stress pouvant conduire à ce qui fut appelé une explosion Coulombienne par I. S. Bitenski et al. ainsi que décrit dans Sov. Phys. Tech. Phys.24(1979) 618. Ces forces peuvent induire sur les surfaces des modifications définitives de différentes natures. Les ions peuvent simplement pulvériser la surface et y créer sur des composés lamellaires des cratères, pics, boursouflures etc. ainsi que décrit par D. H. Schneider et al. dans Radiation Effects and Defects in Solids,127(1993)113. Chaque ion peut, à distance, changer la structure de cette surface sur une toute petite partie de cette surface( site) de manières très différentes. L'ion peut amorphiser localement une surface cristalline, mais également créer, sur des surfaces amorphes des nanocrocristaux. La nature exacte de chacune de ces modifications de surface dépend essentiellement de la charge, de l'énergie et de l'incidence de l'ion, ainsi que de la nature et l'état de la surface. Sur du diamant cristallin ces ions créent des marques ponctuelles de dimensions nanomètriques conductrices résultant du bris de la structure cristallographique ainsi que décrit par J.P.Briand et al. dans le brevet FR2804623 et sur du graphite hautement orienté( HOPG) des nanocristaux de diamant ainsi que décrit par T. Meguro et al. dans Appl. Phys. Left. 79(2001)3866. La taille de ces marques ponctuelles appelées dots par les auteurs, leur nature et leur structure dépendent essentiellement de la charge, l'énergie et l'incidence de l'ion multichargé par rapport à la surface, du travail d'extraction caractéristique de la surface, ainsi que de la nature de cette surface, sa méthode de dépôt, son épaisseur et son état topographique qui fixent la distance maximale zo( de l'ordre du nm ou fraction de nm) à laquelle ces ions commencent à capturer les électrons. Après avoir interagi potentiellement au dessus de la surface ces ions multichargés après un éventuel contact avec la surface peuvent par la suite interagir en heurtant cette surface ( interaction dite cinétique)et provoquer de nouveaux changements structurels de ladite surface.

Ces marques ponctuelles imprimées sur des surfaces de natures variées peuvent être utilisés pour des applications industrielles très variées lorsqu'ils sont déposés erratiquement sur les surfaces ou en des endroits bien déterminés( en utilisant par exemple la technique qui consiste à déplacer les substrats sur lesquels les films de DLC irradiés ont été déposés sur des quartz piézo-électriques mis en mouvement électroniquement par la signature de l'impact d'un ion donné, permettant d'autoriser l'arrivée de l'ion suivant). Ces marques ponctuelles peuvent être utilisées soit pour leurs propriétés topographiques( pics ou cratères), soit pour leurs propriétés électriques ainsi que montré par J. P.Briand et al. en décapant localement une marque ponctuelle de quelques nm à quelques centaines de nm une monocouche atomique conductrice d'hydrogène déposée sur du silicium intrinsèque( dot isolant sur une surface conductrice), ou en amorphisant et rendant conductrices, localement des marques ponctuelles de dimensions de même ordres de grandeur, une surface isolante de diamant cristallin( marque ponctuelle conductrice sur une surfaces isolante) ainsi qu'enseigné dans les brevets respectivement FR2757881 et FR2804623. Selon l'invention l'irradiation avec des ions multichargés de films minces de DLC déposés sur un substrat conducteur conduit, directement ou après traitement dit d'activation ultérieur, à la formation de nouvelles structures inconnues à ce jour possédant de remarquables propriétés d'émission d'électrons lorsque ceux ci sont placés dans des champs électriques.

Le procédé suivant l'invention a pour objet la fabrication de sources d'électrons ou canons à électrons utilisant des cathodes froides préparées suivant le procédé selon l'invention qui possèdent les performances ci dessus désignées par performances requises' par opposition aux canons à électrons les plus communément utilisées dans l'industrie utilisant des cathodes froides planes conductrices de type métallique ou formées d'oxydes, semi métaux ou composés variés qui n'émettent de courants comparables qu'en appliquant des champs électriques supérieurs par au moins deux ordres de grandeurs à ceux considérés dans les performances requises'. Lesdits sites émetteurs créés selon la présente invention devant pouvoir être alimentés en électrons afin de fournir d'intenses courants permanents sont imprimés selon l'invention sur des films de DLC extrêmement minces de l'ordre du nm ou quelques dizaines de nm, avantageusement dopés, déposés sur un substrat conducteur servant de réservoir d'électrons. Selon l'invention l'émissivité desdits sites peut être avantageusement améliorée en appliquant un traitement ultérieur en irradiant la surface, après irradiation avec des ions multichargés, avec des photons ou électrons ou en la plaçant dans un champ électrique de l'ordre de quelques 10' Vm-'. Lesdits sites peuvent donc etre utilisés soit directement après irradiation avec des ions multichargés, soit être utilisés comme germes pour ledit traitement ultérieur.

Le procédé selon l'invention diffère essentiellement du procédé décrit dans le brevet FR2804623 par le fait que selon ledit brevet l'irradiation par des ions multichargés de surfaces de diamant cristallin, isolantes, crée sur la surface de diamant une pluralité de marques ponctuelles conductrices électriquement isolés par rapport au reste du substrat afin de former des réservoirs d'électrons séparés permettant de stocker un petit nombre d'électrons. Lesdits réservoirs considérés dans ledit brevet, après avoir été possiblement remplis d'électrons par un quelconque procédé devraient, pour pouvoir être utilisés comme cathodes froides, après avoir éventuellement pu extraire lesdits électrons piégés dans ladite marque ponctuelle conductrice, ne possédant donc pas les performances requises, et vidé le réservoir, pouvoir être réalimentés en électrons. Il n'est donc pas possible en utilisant ce procédé antérieur, d'extraire de ces surfaces conductrices, même de très faibles courants continus. Par rapport au brevet FR2804623 les surfaces irradiées doivent être placées selon la présente invention dans un champ électrique pour obtenir un faisceau d'électrons ce qui constitue l'objectif recherché selon la présente invention alors que dans le brevet FR2804623 on n'applique aucun champ électrique sur la surface de diamant afin de conserver pleins lesdits réservoirs.

Ainsi qu'enseigné dans le brevet FR2804623 l'irradiation de surfaces de diamant cristallin conduit à la formation de marques ponctuelles conductrices isolées électriquement dans le substrat diamant, résultant de la graphitisation par brisure locale de la structure cristalline du diamant. Selon la présente invention l'interaction des ions multichargés avec les surfaces de DLC, qui sont amorphes est de nature complètement différente de celle induite sur du diamant cristallin et ne conduit pas directement à la formation de marques ponctuelles conductrices mais selon l'invention à l'apparition de nanostructures ou nanodiamants conduisant aux propriétés d'émissivité dites performances requises' sur ledit site, ou sur sa frontière avec le reste de la surface.

Ces sites peuvent être utilisés isolément comme émetteurs d'électrons individuels de taille nanométrique, ou peuvent être utilisés groupés pour former une cathode froide macroscopique dont l'émissivité est la somme de toutes les émissivités des sites individuels. Les ions multichargés peuvent être envoyés soit directement sur la surface à une incidence préférentiellement proche de la normale, soit à travers un masque permettant de ne modifier la surface que sur une zone prédéterminée. On peut également ne modifier qu'une zone prédéterminée de ladite surface en balayant le faisceau délivré par une source d'ions multichargés munie d'un dispositif d'interruption du faisceau, à l'aide des moyens conventionnels connus de l'homme du métier, préférentiellement mais non exclusivement, en faisant passer le faisceau d'ions multichargés entre les plaques de deux condensateurs soumis à des potentiels variables dans le temps de manière à guider le faisceau vers les zones prédéterminées de la surface que l'on veut modifier, ou déplacer le film sous un faisceau très collimaté de manière à obtenir la résolution spatiale nécessaire, en utilisant les moyens d'interruption dudit faisceau. Après avoir été retirés de la zone d'irradiation les films traités sont coupés à la forme et à la taille désirée. Les électrons peuvent être extraits de ladite surface globalement modifiée soit en plaçant au dessus de ladite surface une grille portée à un potentiel électrique permettant d'obtenir les champs électriques définis dans les performances requises, soit à travers une optique électronique faite d'une pièce métallique percée de forme adaptée portée au potentiel requis, permettant suivant les techniques connues de l'homme du métier d'extraire et de focaliser de manière commandée ledit faisceau d'électrons.

Les ions multichargés étant généralement extraits de la source d'ions avec une énergie cinétique donnée permettant leur extraction doivent être décélérés afin de leur communiquer une énergie inférieure en portant par exemple ladite cible à irradier à un potentiel électrique compris entre celui de la source, plus le potentiel plasma ou de la zone de confinement, et celui de la masse de telle façon que l'on puisse obtenir des énergies comprises entre celle des ions à la sortie de la source et une énergie nulle. Aux énergies cinétiques les plus proches de zéro les ions peuvent être retrodiffusés par effet trampoline à une certaine distance de la surface et interagir avec ladite surface exclusivement sans contact ( interaction dite potentielle). Aux énergies supérieures les ions touchent et pénètrent la surface de manière contrôlée provoquant une interaction collisionnelle additionnelle dite cinétique. Les ions interagissent ainsi avec la surface en produisant lesdites modifications de ladite surface avant contact, et éventuellement au contact ou en pénétrant les premières couches atomiques de la surface de manière commandée. Selon l'invention l'énergie cinétique donnée aux ions, ainsi que leur charge et incidence, permet de contrôler les propriétés des changements structurels induits par les ions multichargés avec lesdites surfaces telles que la taille des sites et l'émissivité induite sur les sites ou leur bande frontière. Selon l'invention il est également possible avec ledit procédé de graver des cathodes froides sur des surfaces macroscopiquement non planes.

La taille, nature, structure et émissivité des sites individuels créés dépendent outre des conditions d'irradiation (énergie, charge et incidence des ions multichargés), de la méthode de préparation des films de DLC, de leur dopage, de l'état de surface local au lieu d'impact d'un ion donné, ainsi que de leurs épaisseurs et de la nature du contact dudit film avec le support sur lequel ils ont été déposés. Les propriétés des sites créés dépendent notamment selon l'invention de la liaison électrique entre ce film diélectrique et son support qui doit être conducteur, ainsi que de son épaisseur dont dépend la vitesse de neutralisation de la zone subissant l'interaction, pendant la durée de l'interaction, ou de l'apparition de charges statiques permanentes susceptibles également de changer la nature de l'interaction.

Le DLC existe sous un très grand nombre de formes très variées dépendant notamment de la technique de préparation. Les films de DLC sont caractérisés par leur rapport sp2/sp3, la proportion d'hydrogène inclus dans le composé notamment lorsque celui ci est produit par la méthode CVD, sa rugosité et pollution de surface, et son éventuelle couverture sur la ou les premières couches atomiques de cette surface par une couche graphitique. Les propriétés des sites émetteurs créés lors de l'impact d'un ion multichargé avec ladite surface dépendent de la technique de fabrication et même pour une même technique du lot préparé. Selon l'invention il est nécessaire d'adapter, en ligne ou hors ligne, le procédé afin d'optimiser les paramètres de l'irradiation par les ions multichargés et les phases ultérieures de préparation et d'activation en fonction de la surface utilisée et des performances requises pour le canon à électrons demandé. On utilisera donc un dispositif permettant, en ligne préférentiellement mais non exclusivement, de mesurer sur une petite fraction de ladite surface( point test) les propriétés émissives de ladite surface dudit lot de DLC après irradiation par le faisceau d'ions multichargés et de modifier si nécessaire afin d'obtenir les performances requises la charge, l'énergie et la dose des ions multichargés ainsi que les phases éventuelles ultérieures d'activation des sites, soit par application d'un champ électrique de valeur légèrement supérieur au champ moyen sous lequel les électrons seront par la suite extraits, soit par irradiation par un faisceau de photons ou électrons. Cet ajustement aux caractéristiques dudit film de DLC peut être réalisé après une première irradiation et activation dont les résultats ont été observés sur une zone test de la surface en translatant la zone test irradiée devant la pointe d'un émittomètre permettant de mesurer l'émissivité de ladite surface traitée, en modifiant, par la suite les conditions d'irradiation et d'activation du reste de la surface.

La qualité des surfaces de DLC joue dans cette technique de préparation un rôle essentiel la surface à irradier devant préférentiellement posséder une excellente planéité à l'échelle atomique. Les films de DLC dopés utilisés sont avantageusement produits selon l'invention soit par exposition d'un substrat conducteur à un plasma de carbone ( CVD) ou un faisceau d'ions positifs de carbone, soit par irradiation dudit substrat avec des ions négatifs( technique dite DMIBD: Direct Metal Ion Beam Deposition), les films produits par certaines techniques pouvant être avantageusement débarrassés par pulvérisation ionique par exemple de leurs premières couches généralement graphitiques.

Les doses d'irradiation des cibles peuvent varier de 10' ions cm-' à 1014 ions cm 2, ou même au delà, selon les performances désirées pour la cathode froide et la nature exacte du film de DLC utilisé et de la charge et énergie des ions multichargés, la limitation naturelle aux doses appliquées étant liée dans le cas où les ions arrivent aléatoirement sur la surface à une possible interaction d'ions arrivant ultérieurement sur des sites déjà formés ( un ion interagissant avec un site déjà formé pouvant modifier ou détruire le site formé : destruction par amorphisation par exemple d'un nanodiamant) ou percolation entre ces sites.

Les ions multichargés sont avantageusement produits dans des sources ECR ( Electron Cyclotron Resonnance) ou EBIS (Electron Beam Ion Source). Les ions sont extraits desdites sources soit d'un plasma( sources ECR), soit d'un faisceau d'électrons( EBIS), en portant l'enceinte de la source à un potentiel électrique V. Les ions possèdent ainsi à la sortie de la source une énergie cinétique (Vs + V, )qe, V, représentant soit le potentiel plasma de la source ( ECR), soit dans le cas des sources EBIS celui de la charge d'espace du faisceau d'électrons( e charge électrique élémentaire, q charge de l'ion). Ces énergies sont typiquement de l'ordre de quelques kV/q à quelques dizaines de kV/q. Les ions doivent être alors ralentispour obtenir les énergies auxquelles les cibles de DLC doivent être irradiées. Le ralentissement de ces ions peut se faire suivant deux modes préférés de réalisation dits de décélération en champs forts et champs faibles.

Le procédé d'irradiation en champs forts consiste à polariser la cible à irradier à un potentiel compris entre 0 et Vs+ Vp et la ligne de faisceau et l'enceinte d'irradiation à la masse. Cette technique a été décrite par l'inventeur dans le livre Accelerator-Based Atomic Physics Techniques and Applications, S.M.Shafroth and J.C.Austin Ed. ALP Press, p349. Elle consiste à faire passer le faisceau d'ions multichargés dans l'axe d'une pièce métallique de forme optimisée portée à un potentiel négatif permettant en amont de ladite pièce d'accélérer lesdits ions multichargés pour les focaliser et de les décélérer en aval en portant la cible à irradier à un potentiel compris entre 0 et VS + Vp afin de communiquer auxdits ions 2890231 10 multichargés des énergies cinétiques comprises entre l'énergie à laquelle les ions sont extraits de la source et zéro. Cette technique qui permet d'obtenir un bon compromis entre l'angle d'incidence des ions multichargés, proche de la normale à la surface, et la surface totale du film irradié par le faisceau, pour une émittance donnée dudit faisceau, permet de pratiquer l'irradiation desdits films dans un champ électrique au voisinage de la surface pouvant aller jusqu'à quelques 106 Vm'.

Le procédé d'irradiation en champs faibles consiste à décélérer les ions à des énergies proches de l'énergie désirée avant leur arrivée dans l'enceinte d'irradiation, en utilisant les procédés classiques de décélération et conduite de faisceau connus de l'homme du métier, et en portant la cible à un très faible potentiel permettant de procéder à l'irradiation dans un espace ou règne un très faible champ électrique de l'ordre de quelques Vni-' à quelques dizaines de kVm-'. Cette technique permet commodément de pouvoir placer des masques au dessus de la surface à irradier ou de balayer le faisceau sur ladite surface.

L'ion multichargé lors de son interaction avec la surface extrait des électrons de ladite surface qui sont capturés par l'ion puis réémis par ledit ion par effet Auger ou effet de champ. Ces électrons peuvent alors revenir en des endroits plus ou moins éloignés du site en formation en fonction de l'énergie de ces électrons, du procédé de décélération utilisé et des tensions appliquées, vers le film de DLC d'où ils ont été extraits, et modifier dans certains cas, pendant ou après l'impact d'un ion multichargé la nature de l'interaction de cet ion ou des ions arrivant ultérieurement sur les surfaces conduisant à des modifications structurelles différentes. L'utilisation de l'une ou l'autre de ces variantes conduisant à des modifications de surface des films de DLC de natures différentes, ces variantes pourront être également choisies en fonction des qualités propres dudit film de DLC à irradier et des performances recherchées pour la surface émettrice fabriquée pour une utilisation donnée.

La figure 1 schématise l'impact d'une pluralité d'ions multichargés (1) ronds noirs-arrivant sur la surface (2) d'un film de DLC, certains ions ayant déjà dessiné sur la surface 2 des sites déja structurellement modifiés (3) - ronds blancs- . La figure 2 schématise la ligne de faisceau, commune à tous les modes préférés de réalisation, conduisant le faisceau d'ions multichargés vers la surface à irradier (2), qui comprend une source d'ions multichargés( 4), une lentille électrique ou magnétique ou un solénoïde(5) permettant de focaliser le faisceau en amont d'un dispositif (6) de sélection de la masse et charge des ions considérés et la ligne de faisceau(7) permettant de transporter ledit faisceau vers le dispositif d'irradiation (8).

La figure 3 schématise le dispositif d'irradiation (8) par les ions multichargés utilisant le procédé de décélération des ions en champ fort. Ce dispositif sous vide comprend un dispositif (9) de focalisation dudit faisceau. Le film mince de DLC à irradier(2) déposé sur 2890231 11 son substrat conducteur est placé sur un translateur(10) permettant de déplacer la cible sous le faisceau d'ions multichargés (1) ou vers des instruments de contrôle ou d'activation (11), (12), (13), (14). L'instrument (11) est un émittomètre permettant de mesurer localement l'émissivité d' une petite zone test irradiée. Les instruments (12) et (13) qui ne sont pas forcément placés comme dessiné dans la figure sont des sources conventionnelles d'électrons et de photons permettant d'irradier la surface après application du faisceau d'ions multichargés. L'instrument (14) est une plaque métallique portée à une certaine tension électrique sous laquelle on peut faire passer la surface irradiée (2). Le champ électrique E appliqué au voisinage de la surface (2) du film de DLC est orienté vers l'extérieur de la surface, et en sens contraire dans les instruments 11 et 14.

La figure 4 schématise le dispositif d'irradiation utilisant le procédé de décélération en champs faibles. Ce dispositif sous vide est composé des mêmes instruments (11), (12), (13), et (14) de la figure 3. Le dispositif comprend en outre un masque escamotable (15), un diaphragme permettant de limiter le faisceau en amont (16), et un système de balayage du faisceau(17). L'enceinte (8) est isolée de la masse afin de pouvoir la porter à un certain potentiel électrique.

Les films de DLC particuliers à irradier considérés dans la présente invention ne possédant pas toujours exactement les mêmes caractéristiques chaque irradiation pourra être précédée d'une phase d'ajustement des paramètres au film considéré et aux performances souhaitées pour les canons désirés. On irradiera une petite zone test du film que l'on souhaite modifier dont on mesurera en utilisant l'émittomètre(l1) l'émissivité avant d'appliquer à toute la surface ledit traitement. Cet émittomètre(11) dont la constitution est bien connue de l'homme du métier peut être constitué d'une tige métallique au bout de laquelle est scellée une pointe conductrice de forme approximativement sphérique de rayon de courbure inférieur à quelques mm et placée sous vide que l'on approche de la fraction de la surface(2) dont on veut mesurer l'émissivité. On porte la pointe à une distance donnée de la surface à un potentiel donné permettant d'appliquer à la zone de la surface étudiée un champ électrique variable commandé permettant de mesurer les courants extraits de ladite surface en fonction du champ électrique appliqué. Cette mesure peut se faire soit en faisant varier le potentiel appliqué à ladite pointe située à une distance fixe de la surface, soit en faisant varier la distance de ladite pointe portée à un potentiel fixe par rapport à la surface. Une variante de cet appareil de mesure consiste à placer en regard et parallèlement à la surface à caractériser une plaque métallique plane(14) couvrant au moins une partie de la surface à irradier que l'on porte à un potentiel fixe ou variable. Cette dernière variante permet de mesurer l'émissivité globale de la totalité de la surface traitée par ledit procédé. Après avoir choisi les bonnes conditions d'irradiation avec des ions multichargés et pratiqué ladite irradiation on peut alors irradier lesdits sites avec un faisceau d'électrons délivré par un canon à électrons (12) ou un faisceau de photons(13) afin d'activer et améliorer l'émissivité desdits sites, ou l'exposer dans le dispositif (14) à un champ électrique légèrement supérieur aux champs nominaux désignés performances requises afin également d'activer et améliorer l'émissivité de ladite surface.

Le procédé selon un mode commun à tous les modes de réalisation consiste à effectuer ainsi qu'illustré dans la figure 2 les opérations suivantes: on prépare des ions multichargés dans une source d'ions(4) avantageusement de type ECR (Electron Cyclotron Résonance) ou EBIS (Electron Beam Ion Source) ou toute autre source produisant les mêmes ions, dans un enceinte portée à un potentiel électrique VS; on extrait les ions multichargés produits par ladite source (4) dans une ligne de faisceau constituée d'une enceinte sous vide propre et exempte notamment d'hydrocarbones, à une pression préférentiellement inférieure à 10' mb, portée à un potentiel V différent de VS, que l'on envoie dans un dispositif (5) avantageusement constitué d'une lentille électrostatique ou magnétique ou d'un solénoïde permettant de focaliser le faisceau desdits ions en un point F1; on envoie le faisceau des ions extraits et focalisés dans le dispositif(6) avantageusement mais non exclusivement constitué d'un dipôle magnétique, avantageusement focalisateur, qui défléchit les ions du faisceau en fonction de leur charge q et de leur masse m et avantageusement les focalise au point F2 vers un diaphragme permettant de choisir parmi tous les ions formés dans la source au moins les ions de charges q et masses m bien définis ( 1); on envoie le faisceau d'ions (1) sous vide à l'aide de lentilles électrostatiques ou magnétiques selon des procédés connus de l'homme du métier vers l'enceinte d'irradiation (8) illustrée dans la figure (2) ; Dans un premier mode préféré de réalisation illustré dans les figures 2 et 3: a) on place la ligne de faisceau (6) au potentiel de la masse; b) on envoie sous vide les ions multichargés(l) dans l'enceinte d'irradiation(8) ; c) on fait passer les ions (1) à travers une lentille focalisatrice(9) que l'on dirige vers la surface (2) du film de DLC dont le support métallique est porté à un potentiel compris entre Vs + V, et la masse, ainsi que décrit dans le livre Accelerator-Based Atomic Physics Techniques and Applications, S.M.Shafroth and J.C.Austin Ed. AFP Press, p349, afin d'obtenir des ions (1) d'énergie comprise entre zéro et préférentiellement quelques centaines d'eV/q, à une incidence proche de la normale, lesdits ions effectuant selon l'invention des modifications sur la surface(2) du film de DLC rendant émetteur d'électrons ladite surface; d) on irradie avec une dose donnée une zone test du film de DLC avec les ions multichargés(1) dans cet espace ou règne un champ électrique de l'ordre de 106 Vm-' ainsi 2890231 13 qu'illustré dans la figure 3, cette opération conduisant selon l'invention à la formation sur la zone test de ladite surface d'une pluralité de sites émetteurs d'électrons(3) ; e) on déplace parallèlement à lui même ledit film monté sur un translateur (10) afin de le positionner, soit sous la pointe d'un émittomètre (11) afin de mesurer les courants extraits en fonction de la tension appliquée sur la pointe, en vue de caractériser les performances en émissivité de ladite surface modifiée suivant l'invention, soit sous une plaque métallique (14) portée à un potentiel électrique variable afin de mesurer l'émissivité de la totalité de la zone irradiée; f) en fonction des résultats obtenus lors de la mesure dans l'émittomètre(11) ou dans le dispositif (14) on irradie éventuellement de nouveau le film de DLC avec une dose donnée nouvelle d'ions multichargés dont on a éventuellement changé la charge et l'énergie, ou éventuellement on active ou améliore l'émissivité de la surface irradié la surface irradiée en irradiant avec un faisceau d'électrons délivré par un canon (11), ou un faisceau de photons délivré par une source de lumière (12), ou en exposant ledit film devant la plaque (14) portée à des potentiels permettant d'obtenir entre le film et cette plaque des champs électriques légèrement supérieurs aux champs correspondant auxdites performances requises; g) on recommence l'ensemble des opérations dans cet ordre ou un ordre différent, jusqu'à obtention de l'émissivité désirée sur la zone test; h) on irradie alors l'ensemble d'un film de DLC ou des films de DLC d'un même lot 20 dans les conditions optimales retenues après les opérations sur la zone test; Dans un second mode de réalisation préféré on décélère totalement ou partiellement les ions multichargés (1) entre la source d'ions multichargés et l'enceinte d'irradiation (8) et on effectue les opérations suivantes: on envoie le faisceau d'ions multichargés (1) sur la surface(2) du film de DLC à travers un masque (15) permettant de n'irradier qu'une fraction prédéfinie de la surface du films de DLC ou à travers un dispositif (17) de balayage, ou à travers un trou sous lequel on déplace le film de DLC à irradier; on répète les opérations d) à h) du premier procédé préféré.

On retire alors le film ainsi traité de l'enceinte, on le coupe si nécessaire pour lui donner la forme et taille désirée et on le positionne sous une grille ou dans une électrode avantageusement de type Wehnelt de forme donnée permettant d'extraire et focaliser le faisceau d'électrons afin de compléter la fabrication de canons à électrons.

L'impact, avec ou sans contact, d'un ion multichargé sur une surface produit l'émission d'un certain nombre de photons et d'électrons ou d'atomes pulvérisés que l'on peut avantageusement utiliser pour contrôler la position et l'émissivité d'une zone macroscopique sur laquelle on a imprimé un certain nombre de sites émissifs. On fait alors 2890231 14 passer à travers un trou placé au dessus la surface à irradier un nombre prédéterminé, supérieur à un, d'ions multichargés et effectue successivement les opérations suivantes: - on identifie l'impact de la pluralité d'ions multichargés ayant imprimé une première zone placée sous le trou en détectant les électrons, photons et ions ou atomes émis lors dudit impact, ensembles ou séparément, cette détection permettant de former un signal électrique générant un signal permettant de couper le faisceau d'ions multichargés en appliquant pendant un temps prédéterminé un champ électrique déviant le faisceau d'ions multichargés hors dudit trou, - on déplace la surface à traiter, montée sur un quartz piézoélectrique ou une céramique 10 d'une longueur donnée avec une précision aussi basse qu'une fraction de nm - on rétablit le faisceau d'ions multichargés afin d'imprimer une nouvelle zone, - et on recommence ces opérations pour imprimer sur cette surface un nombre prédéfini de ces zones avec une dose commandée suivant un motif donné.

Les surfaces émettrices préparées suivant l'invention peuvent être utilisées dans toutes les applications industrielles utilisant des faisceaux d'électrons et avantageusement les applications nécessitant des appareillages portables ou embarqués miniaturisés, nécessitant une faible consommation d'énergie et ne permettant pas commodément l'évacuation de la chaleur fournie par les cathodes chaudes, Elles peuvent être notamment utilisées d'une manière générale pour toutes les applications d'imagerie par faisceau d'électrons: oscilloscopes, écrans plats etc.. Dans le cas des écrans plats on peut former des sources individuelles d'électrons de dimensions extrêmement petites pouvant atteindre des tailles nanomètriques comportant un tout petit nombre de sites pouvant aller jusqu'à un seul site et excitant des pixels de dimensions comparables, permettant d'augmenter la résolution des images formées. La résolution obtenue étant alors bien supérieure à celle requise communément pour l'observation directe par l'oeil humain on peut avantageusement rajouter à l'écran sur lequel les images sont formées un dispositif optique permettant d'augmenter la taille de l'image afin d'obtenir des images de taille suffisantes.

Elles peuvent notamment être utilisées pour la fabrication des tubes émetteurs de rayons X ou de faisceaux lumineux de toutes longueurs d'ondes, notamment à l'aide de dispositifs miniaturisés, pouvant par exemple être introduits à l'intérieur de matériaux solides ou dans des corps humains ou animaux pour microradiographie, illumination et ou analyse par fluorescence, ainsi que pour la destruction de tissus vivants ou tumeurs.

Elles peuvent également remplacer les cathodes chaudes dans tous les tubes électroniques, permettant leur miniaturisation et la diminution de leur consommation énergétique, tels que diodes, triodes, penthodes..., dans toutes les applications en circuiterie 2890231 15 électronique active ou passive, les tubes radiofréquences utilisés pour la génération d'ondes Rf (klystrons etc.), en vue par exemple d'utilisation pour les radars, les appareillages utilisés dans les techniques du vide ( jauges à vide à ionisation, pompes ioniques, spectrographes de masse, détecteurs de fuite, analyseurs de gaz etc.), la microscopie électronique etc.. Ces cathodes froides peuvent également être utilisées pour la gravure en microélectronique par bombardement électronique en utilisant chaque site ou zone irradiée comme modèle géométrique de modification de surface.

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Claims (35)

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication de cathodes froides permettant de produire par émission de champ, sous vide et à température ambiante, des courants d'électrons continus ou variables dans le temps lorsque lesdites cathodes froides sont placées dans des champs électriques, dans lequel: -on dépose sur un substrat conducteur des films minces de DLC (Diamond Like Carbon) dont l'épaisseur et ou le dopage ont été choisis de manière à ce que lesdits films possèdent une conductivité avec le substrat conducteur permettant, avant ou après traitement selon ledit procédé de fabrication, le passage desdits courants d'électrons du substrat conducteur vers la surface émissive de la cathode froide - on produit des ions positifs multichargés (1) de charge supérieure à 3 - on donne à ces ions (1) une énergie cinétique commandée inférieure à 1 MeV - on envoie sous vide un faisceau comportant une pluralité commandée desdits ions(1) vers au moins une zone de la surface(2) dudit film de DLC de façon à ce que chaque ion(1) du faisceau possède une charge, incidence et énergie cinétique telles qu'en touchant ou approchant ladite surface il modifie structurellement de manière permanente ledit film en provoquant la formation locale d'une structure de dimension nanomètrique(3), de structure différente de celle dudit film avant irradiation par le faisceau d'ions, possédant des propriétés d'émission de champ permettant d'extraire de ladite structure et de l'ensemble de la zone irradiée, directement ou après exposition ultérieure à un champ électrique, des courants plus intenses sous des champs électriques plus faibles qu'avant application dudit procédé de fabrication - on expose sous vide la surface du film irradié à un champ électrique.

2. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la surface de DLC à irradier est préparée par impact d'ions négatifs de carbone, selon la technique dite DMIBD (Direct Metal Ion Beam Deposition), ou d'ions positifs de carbone provenant d'un plasma ou un faisceau sur un substrat conducteur possédant une planéité correspondant aux meilleures spécifications disponibles commercialement.

3. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface à irradier est une surface du carbone amorphe de DLC (Diamond Like Carbon) dont les liaisons chimiques sont du type sp3 dans une proportion supérieure à 3 % , exempt de toute contamination ou excroissance.

4. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le faisceau d'ions multichargés arrive préférentiellement sur la surface selon une incidence voisine de la normale.

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5. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ions ont une énergie cinétique comprise entre quelques eV/q et 10 keV/q.

6. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on envoie directement les ions multichargés sur la surface.

7. Procédé de fabrication selon une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on contrôle la taille et les propriétés émettrices desdits sites émetteurs en changeant la charge et l'énergie des ions multichargés.

8. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, 10 caractérisé en ce qu'on contrôle l'émissivité globale de la cathode froide considérée en choisissant la dose d'irradiation de la surface du film de DLC considéré.

9. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on envoie sur les zones à irradier des faisceaux de densités de courant inférieures à quelques 1014 ions multichargés cm-2.

10. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on envoie les ions multichargés sur la surface à travers un masque.

11. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on contrôle l'énergie des ions multichargés en appliquant une tension de décélération sur le substrat conducteur du film de DLC, ou en décélérant le faisceau avant son arrivée dans la zone d'irradiation, de telle sorte que les ions multichargés, d'une manière commandée, interagissent avec la surface sans la toucher ou avant de la toucher, touchent la surface ou pénètrent ladite surface.

12. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on crée des zones émettrices de dimensions et formes prédéfinies comportant un nombre prédéfini de sites en ne balayant que lesdites zones de ladite surface du film de DLC avec un faisceau fin d'ions multichargés, à l'aide d'un procédé électrique d'interruption du faisceau d'ions multichargés.

13. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on crée des zones émettrices de dimensions et formes données comportant un nombre prédéfini de sites en déplaçant la cible sous un faisceau collimaté contrôlé à l'aide d'un procédé électrique d'interruption du faisceau d'ions multichargés.

14. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on fabrique des cathodes froides ne comportant qu'un seul site émetteur de dimension nanométrique en n'envoyant qu'un seul ion en un endroit prédéterminé.

15. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on crée une pluralité de sites dans des zones prédéterminées de la 2890231 18 surface, le nombre desdites sites étant défini par le nombre d'ions multichargés ayant interagi avec chacune desdites zones.

16. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on positionne les sites façon régulière suivant un motif prédéterminé.

17. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on crée une pluralité de sites déposés dans une zone prédéterminée de ladite surface de façon aléatoire.

18. Procédé de fabrication de canons à électrons caractérisé en ce qu'on fabrique des cathodes froides à l'aide du procédé selon l'une des revendications précédentes et on place en regard des dites cathodes froides une grille métallique portée à une tension électrique générant un champ électrique permettant d'extraire un courant d'électrons desdites cathodes froides et d'en contrôler l'intensité.

19. Procédé de fabrication de canons à électrons caractérisé en ce qu'on fabrique des cathodes froides à l'aide du procédé selon l'une des revendications précédentes et on place en regard des dites cathodes froides une ou plusieurs électrodes portées à des potentiels électriques permettant d'extraire et focaliser les électrons de ladite cathode et de former un faisceau de caractéristiques commandées.

20. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on contrôle la position des zones à irradier à partir d'une première zone imprimée en faisant passer à travers un trou percé dans une plaque placée au dessus de la surface à modifier un nombre prédéterminé, supérieur à un, d'ions multichargés et en effectuant successivement les opérations suivantes: -on détecte l'impact de la pluralité d'ions multichargés ayant imprimé la première zone en détectant les électrons, photons et ions émis lors dudit impact, ensembles ou séparément, cette détection permettant de former un signal électrique permettant de couper le faisceau d'ions multichargés en appliquant pendant un temps prédéterminé un champ électrique déviant le faisceau d'ions multichargés hors dudit trou, - on déplace la surface à traiter, montée sur un quartz piézoélectrique ou une céramique,d'une longueur donnée avec une précision aussi basse qu'une fraction de nm - on rétablit le faisceau d'ions multichargés afin d'imprimer une nouvelle zone, - et on recommence ces opérations pour imprimer sur cette surface un nombre prédéfmi de ces zones suivant un motif donné.

21. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'avant de placer la zone du film irradiée par le faisceau d'ions multichargés dans le champ électrique d'un canon à électrons pour en extraire un courant permanent, on active et améliore de manière commandée l'émissivité dudit film en irradiant ladite surface dudit film par un faisceau d'électrons ou de photons et ou en appliquant un très fort champ électrique de l'ordre de 10' Vm', l'impact initial desdits ions multichargés pouvant ne créer qu'un site servant de germe pour une activation ultérieure.

22. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, à l'utilisation de zones émettrices créées selon le procédé de l'invention sous forme de réseau de micro ou nanoémetteurs pour la lithographie en micro et nanoélectronique par bombardement électronique.

23. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, à la fabrication des écrans plats de faible consommation électrique pour toutes les applications 10 d'imagerie.

24. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, à la fabrication de tubes à rayons X.

25. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, à la fabrication de tubes à rayons X miniaturisés pouvant être introduits dans des matériaux possédant des trous ou cavités de faible dimension ou dans les corps humains ou animaux pour radiographie ou traitement par irradiation de rayons X ou électrons Auger ou de photoionisation.

26. Application du procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes à la fabrication de tubes à rayons X portables pour l'analyse par fluorescence.

27. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, à la fabrication de tubes électroniques, diodes, triodes, penthodes etc. en vue d'applications à la circuiterie électronique et de tubes radiofréquences utilisant des faisceaux d'électrons en vue notamment de la fabrication de radars de faible consommation. et longue durée de vie.

28. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, à la fabrication de jauges à vide à ionisation.

29. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, à la fabrication d'oscilloscopes.

30. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, à la fabrication de pompes ioniques.

31 Application du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, à la fabrication de microscopes électroniques, spectrographes de masse, analyseurs de gaz, et détecteurs de fuites.

32. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, à la fabrication de surfaces sur lesquelles sont dessinées des zones émettrices d'électrons à température ambiante permettant de créer des modèles en vue de la fabrication par gravure d'électrons de micro ou nano circuits.

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33. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, à la fabrication de cathodes froides non planes.

34. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes à la fabrication de sources de lumière UV, visible ou infra rouge.

35. Surface de DLC irradiée avec des ions multichargés selon le procédé selon l'invention selon l'une quelconque des revendications précédentes 15 20 25 30