FR2918790A1 - Source micronique d'emission ionique - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif d'émission ionique comprenant un organe d'émission qui comporte une aiguille creuse 10 isolante, cette aiguille creuse présentant une pointe électriquement isolante 16 qui fait saillie à son apex 13. De plus, cette aiguille 10 comporte une cavité 11 présentant un orifice d'échappement 14 qui débouche au voisinage de la pointe 16.L'invention vise également un procédé d'émission ionique focalisée comportant le dispositif d'émission précédant et une électrode d'extraction, procédé comprenant l'application d'une tension d'extraction sur cette électrode d'extraction. De plus, le dispositif comportant une électrode de régulation, le procédé comprend l'application d'une tension de régulation à cette électrode.

Description

1 Source micronique d'émission ionique La présente invention concerne une

source micronique d'émission ionique. Le domaine de l'invention est celui de l'émission d'ions focalisés à partir 5 d'une source ponctuelle ou quasi-ponctuelle. Le matériau à ioniser est fourni à la source en phase liquide sous la forme d'éléments purs ou de composés incluant souvent des éléments métalliques. Les applications industrielles des sources ioniques liquides métalliques, ci-après LMIS (abréviation de l'expression anglaise Liquid Metal Ion Source ), 10 sont maintenant dominées par la technologie des faisceaux d'ions focalisés dite FIB (abréviation de l'expression anglaise Focused Ion Beam ). Cette technologie permet de produire une sonde ionique de taille sub-micronique offrant une densité de courant de plusieurs A/cm2. Elle est employée notamment dans la microélectronique pour différentes tâches : 15 - analyse de défaillance de circuits intégrés, - modification ou reconfiguration de dispositifs présentant des dimensions sub-microniques tels que les circuits intégrés ou les masques utilisés en photo- lithographie, - réalisation directe de dispositifs par gravure ou par dépôt assisté, 20 - analyse de composition chimique par spectrométrie de masse d'ions secondaires. Certaines sources peuvent offrir une durée de vie relativement longue (supérieure à 1 000 pA.h) mais elles visent uniquement les matériaux qui présentent une faible tension de vapeur saturante à leur température de fusion. 25 Ces matériaux sont donc limités à quelques métaux et à quelques alliages métalliques et le gallium fait figure de métal privilégié. Ainsi, l'article Characteristics of a gallium Iiquid metal field emission ion source J. Phys. D : Appl. Phys., 13 (1980), pp 1747 ù 1755 décrit une source ionique prévue pour ioniser ce métal. Cette source comporte un organe 30 d'émission agencé sous un organe d'extraction qui prend la forme d'une électrode discoïdale percée en son centre. L'organe d'émission se présente comme un réservoir au sommet duquel fait saillie l'apex d'une pointe en tungstène disposée en son sein. Cette pointe est métallique car le champ d'ionisation est obtenu par l'application d'une tension électrique relativement 35 élevée (4 à 10 kV) entre cette pointe et l'électrode discoïdale. 2 Il convient d'autre part de revenir sur la technique d'analyse par spectrométrie de masse d'ions secondaires ci-après SIMS (abréviation de l'expression anglaise Secondary Ions Mass Spectrometry ) qui constitue un débouché important pour les sources LMIS.

L'inconvénient d'élements tels que le Gallium est l'absence de réactivité chimique entre les espèces du faisceau primaire formé et l'échantillon pulvérisé (bombardement ionique). En effet, si le gallium permet d'obtenir une très bonne résolution spatiale (de l'ordre de la dizaine de nanomètres), son rendement d'émission d'ions secondaires est faible, réduisant par la même la faculté de l'utiliser pour les analyses quantitatives. A contrario, les systèmes d'analyse plus classiques utilisant des espèces réactives pour atteindre un rendement d'ions secondaires élevé ont une faible résolution spatiale. En particulier, le Césium (Cs) qui est l'un des métaux les plus réactifs chimiquement augmente considérablement le rendement d'émission des ions secondaires négatifs. Les systèmes SIMS industriels utilisent des sources Cs classiques (généralement de type ionisation de surface) mais la brillance de ces sources ioniques est faible et ne peut donc pas être comparée à celle des sources LMIS au Gallium.

En outre, la réactivité violente du Césium fait qu'il est difficile à manipuler. II s'ensuit que toutes les tentatives de réalisation de sources LMIS Césium ont été cantonnées aux laboratoires de recherche car elles n'ont pas atteint un niveau de fiabilité suffisant pour des applications industrielles. Il n'est donc pas possible de bénéficier des phénomènes qui se développent lors du bombardement ionique réactif non focalisé employé notamment dans la gravure ionique réactive. Cette faible réactivité chimique limite le taux de pulvérisation et d'ionisation des différentes cibles. A titre indicatif, ce taux de pulvérisation varie de 1 à 4 atomes pulvérisés par ion incident pour une tension d'accélération de l'ordre de 30 kV. Le défaut de recombinaison gazeuse au point d'impact du faisceau empêche une évacuation efficace des atomes pulvérisés. Cela conduit souvent à une redéposition au voisinage de ce point d'impact, ce qui est à l'origine de nombreuses difficultés. En premier lieu, lorsque les atomes pulvérisés sont électriquement conducteurs, des connections parasites peuvent apparaître sur la cible. En second lieu, le facteur de forme relativement faible (de l'ordre de 6/1) du fait de la redéposition restreint sévèrement la résolution des motifs gravés.

En résumé, on dispose d'une part de sources à faible rendement d'ions secondaires et à forte résolution spatiale et d'autre part de sources à fort rendement d'ions secondaires mais à faible résolution spatiale. Une tentative pour résoudre les problèmes liés à la réactivité chimique des métaux alcalins a été décrite dans l'article Lithium ion emission from a liquid metal source of LiNO3 , A.E. Bell et al, International Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes, 88 (1989), pp 56-68. Cet article rapporte des expériences avec des sources ioniques similaires aux sources LMIS. Les métaux sont remplacés par des composés chimiques contenant ces métaux. En particulier, un faisceau d'ions Li+ est produit avec une source utilisant un sel liquide, ici le nitrate de lithium (LiNO3). La source est une aiguille métallique recouverte de ce sel en fusion. Les expériences ont mis en évidence la génération de bulles de gaz au niveau de l'aiguille et une évaporation très rapide du sel en fusion. La mesure énergétique des ions émis avec un analyseur à potentiel retardateur révèle une dispersion énergétique de 110 eV à la largeur à mi-hauteur. Cette dispersion serait due à la participation de l'ionisation de champ de la phase gazeuse et de la désorption de champ à l'apex de la pointe. Des sources ioniques avec une dispersion énergétique aussi large ne sont pas adaptées pour une utilisation dans des systèmes industriels car la focalisation du faisceau d'ions est considérablement limité par les aberrations chromatiques. De plus, ces sources ont des durées de vie très courtes. En effet, l'aiguille métallique est soumise au phénomène d'électroérosion. En outre, la vitesse d'évaporation du réservoir est très élevée du fait de la grande tension de vapeur saturante du sel chauffé à l'état liquide.

Le document EP 0 706 199 a significativement amélioré cette situation en proposant une source pourvue d'une aiguille en céramique réfractaire isolante, supprimant ainsi le phénomène d'électroérosion. Cette amélioration n'est toutefois pas suffisante pour obtenir une durée de vie compatible avec les contraintes industrielles car le problème de la vitesse d'évaporation qui n'a toujours pas été résolu limite tant la durée de vie que les compositions qui peuvent être utilisées avec ce type de pointe. La présente invention a ainsi pour premier objet une source micronique d'émission ionique présentant une durée de vie considérablement étendue et permettant d'utiliser une très grande variété de compositions actives ou inactives.

Selon l'invention, le dispositif d'émission ionique comprend un organe d'émission qui comporte une aiguille creuse, cette aiguille présentant une pointe 4 isolante qui fait saillie à son apex ; de plus cette aiguille comporte une cavité présentant un orifice d'échappement qui débouche au niveau de la pointe. Ainsi, la composition destinée à être ionisée figure dans la cavité, ce qui procure plusieurs avantages. En premier lieu, cet agencement limite considérablement l'évaporation de cette composition. Il s'ensuit une augmentation sensible de la durée de vie de la source. De plus, il devient possible d'inclure dans cette composition des éléments à forte tension de vapeur saturante à leur point de fusion. En second lieu, le recours à une cavité pour stocker la composition permet d'employer des éléments très réactifs, notamment 1 o des solutions liquides à température ambiante tels que des acides, des bases ou des sels dissous. Il est par ailleurs préférable que l'aiguille soit elle aussi électriquement isolante. L'invention présente ses meilleures performances lorsque les éléments 15 sensibles présentent des dimensions microniques ou submicroniques. Ainsi, il est souhaitable que la surface de la section d'échange entre la cavité et l'extérieur de l'aiguille soit inférieure à 100 m2. De même, la plus grande dimension de la pointe (son diamètre généralement) est de préférence inférieure à 50 m. 20 Selon un premier mode de réalisation, la pointe est disposée dans la cavité en configuration coaxiale à l'aiguille. Selon un deuxième mode de réalisation, la pointe est solidaire de l'apex de l'aiguille. Cependant, lorsque l'aiguille est de petite taille, le volume de la 25 composition que l'on peut stocker dans la cavité est très réduit. Ainsi de préférence est additionné à l'organe d'émission un support dans lequel est fixé la base de l'aiguille creuse. Le support comporte un réservoir qui communique avec l'orifice d'alimentation que présente la cavité. Cette orifice d'alimentation débouche à la 30 base de l'aiguille. Pour favoriser l'émission de certaines compositions, avantageusement, le dispositif comporte un moyen de chauffage de l'aiguille. De même, il comporte un moyen de chauffage du support. Tout comme dans l'état de l'art, il comprend de plus une électrode 35 d'extraction percée mécaniquement lié à l'aiguille.

Un second objet de la présente invention est d'augmenter l'uniformité de chauffage de l'aiguille. Ainsi, selon une caractéristique additionnelle, le dispositif comprend une manchon cylindrique métallique mécaniquement liée à cette aiguille.

Par ailleurs, on assiste couramment à des fluctuactions du courant d'émission de ce type de sources. Un troisième objet de la présente invention est de permettre un ajustement fin du courant d'émission et une régulation performante de ce courant.

Ainsi, une première électrode électriquement conductrice et isolée de l'aiguille joue alors le rôle d'électrode de régulation, le dispositif comporte une alimentation de tension de cette plaque. Pour augmenter la versatilité du dispositif, l'aiguille est réalisée dans un matériau isolant réfractaire.

L'invention vise également un procédé d'émission ionique focalisée au moyen d'un dispositif comportant une aiguille d'émission et une électrode d'extraction, procédé comprenant l'application d'une tension d'extraction sur cette électrode d'extraction ; de plus, ce dispositif comportant une électrode de régulation, le procédé comprend l'application d'une tension de régulation à cette électrode de régulation. C'est un intérêt primordial de la présente invention que de fournir de nouvelles sources d'ions ponctuelles de grande brillance et de grande durée de vie en utilisant des composés ioniques liquides constitués de mélanges, par exemple de mélanges de sels fondus, d'acides ou de bases mais ne se limitant pas à ceux-ci. C'est un autre intérêt de la présente invention que de fournir de nouvelles sources d'ions ponctuelles de grande brillance et de grande durée de vie permettant de recourir à des composés ayant une pression de vapeur élevée à leur température de fusion.

C'est un autre intérêt de la présente invention que de fournir de nouvelles sources d'ions ponctuelles de grande brillance et de grande durée de vie utilisant des composés ioniques liquides qui soient adaptés à la production d'un large spectre d'espèces ioniques de très grande réactivité chimique incluant les métaux alcalins et les halogènes.

C'est un autre intérêt de la présente invention que de fournir de nouvelles sources d'ions ponctuelles de grande brillance et de grande durée de vie utilisant des composés ioniques liquides qui aient des ions préexistants pour une émission ponctuelle d'ions positifs ou négatifs. C'est encore un intérêt supplémentaire de la présente invention que de pouvoir équiper des systèmes FIB améliorés qui soient adaptés à de telles nouvelles sources d'ions ponctuelles de grandes brillances et de grande durée de vie pour produire des faisceaux de nouvelles espèces ioniques réactives avec une haute résolution et des tailles de sondes sub-microniques et nanométriques. De tels systèmes étant compatibles avec des applications industrielles. Les nouvelles caractéristiques spécifiques de cette invention sont mises en avant dans les revendications de la présente invention. L'invention elle-même, cependant, ainsi que d'autres intérêts, objets et avantages qui en découlent, peuvent être mieux compris en se référant à la description détaillée qui suit de la réalisation préférentielle illustrée à lire conjointement avec le dessin l'accompagnant dans lequel : la figure 1 représente une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'une aiguille creuse, la figure 2 représente une vue en coupe d'un deuxième mode de réalisation d'une aiguille creuse, la figure 3 représente une variante de ce deuxième mode de 20 réalisation, la figure 4 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif d'émission ionique, la figure 5 représente une vue partielle d'une variante de ce dispositif, et 25 - la figure 6 représente une vue partielle d'une deuxième variante de ce dispositif. Suivant un premier mode de réalisation, en considérant la figure 1, une aiguille creuse 10 se présente comme un capillaire, le conduit interne de ce capillaire constituant une cavité 11 destinée à recevoir la composition soumise à 30 ionisation. Ce capillaire est analogue aux creusets utilisés en microélectronique pour le câblage par ultrasons ou par thermo-compression. II est de préférence électriquement isolant. La base 12 de l'aiguille 10 (en bas sur la figure) est représentée ouverte mais elle pourrait être fermée s'il s'avérait que le volume de la cavité 11 soit 35 suffisant pour stocker la quantité requise de composition. 7 La cavité 11 débouche à l'apex de l'aiguille 10 par un orifice d'échappement 14 circulaire dont le diamètre est inférieur à quelques dizaines de microns. Une tige cylindrique 15 en matériau réfractaire isolant dont le diamètre est inférieur à celui de l'orifice d'échappement est agencée dans la cavité 11. Son extrémité supérieure formant une pointe 16 fait saillie par rapport à l'apex 13 de l'aiguille 10. Cette tige est maintenue en position de sorte que son axe coïncide sensiblement avec celui de l'aiguille 10 par tout moyen approprié, un point de colle 17 par exemple. Le diamètre de la tige cylindrique 15 permet par ailleurs de réaliser une obturation partielle de l'orifice d'échappement 14 en ménageant une section d'échange entre la cavité et l'extérieur qui soit de dimension micronique ou submicronique, ceci afin de limiter l'évaporation au niveau de la pointe 16. La surface de la section d'échange est de préférence inférieure à 100 m2.

La pointe 16 a pour fonction de stabiliser le cône de Taylor bien connu de l'homme du métier, cône dont la valeur théorique du demi-angle d'inclinaison par référence à son axe est 49,3 . Elle est donc usinée de sorte qu'elle forme elle-aussi un cône dont le demi-angle angle d'inclinaison est de préférence inférieur ou égal à 60 .

Une technique d'usinage préférentielle de cette pointe 16 est la gravure assistée par faisceau d'ions focalisé. Cette technique permet de façonner l'extrémité supérieure de la tige 15 en alumine pour définir la pointe 16 de dimension micronique ou submicronique (hauteur inférieure à 10 m) avec une grande résolution spatiale, de l'ordre de quelques nanomètres.

En référence à la figure 2, un second mode de réalisation d'une pointe à l'apex d'une aiguille creuse est exposé. Le corps de l'aiguille 20 est le même que dans le cas précédent si bien qu'ici aussi il présente une cavité 21 qui débouche à son apex 23 par un orifice d'échappement 24. Une pointe 26 est conformée sur l'apex 23 de l'aiguille. Cette opération est réalisée préférentiellement par une technique de dépôt assisté par un faisceau d'ions ou d'électrons focalisé, dépôt chimique en phase vapeur ci-après appelé CVD (pour l'expression anglaise Chemical Vapor Deposition ) par exemple. Cette technique permet par ailleurs de réaliser une obturation partielle 27 de l'orifice d'échappement 24 en ménageant une section d'échange entre la cavité et l'extérieur qui soit de dimension micronique ou submicronique, ceci afin de limiter l'évaporation au niveau de la pointe 26. La surface de la section d'échange est de préférence inférieure à 100 m2. En référence à la figure 3, une variante du mode de réalisation précédent est détaillée. L'aiguille 30 comprend là encore une cavité interne 31 qui débouche à son apex 33 par un orifice d'échappement 34. La pointe 36 prend ici la forme d'un trépied en appui sur l'apex 33 de l'aiguille. Elle est également réalisée par dépôt CVD assisté par un faisceau d'ions ou d'électrons focalisé. Les cavités des aiguilles ci-dessus présentent un volume réduit, souvent insuffisant pour la plupart des applications. io On prévoit donc, au sein d'un organe d'émission, un réservoir additionnel pour augmenter la quantité de composition stockée. En référence à la figure 4, l'aiguille 41 (représentée sans sa pointe) est emmanchée de façon étanche dans un support métallique 42 lui-même fixé sur un socle 43 en matériau isolant. Ce support 42 comporte un réservoir 44 qui 15 communique avec la base de l'aiguille 41, cette base jouant ainsi le rôle d'orifice d'admission pour la cavité 45 de cette aiguille. Lorsque la capacité du réservoir 44 est suffisante, celui-ci est fermé approximativement au niveau du socle 43. Si, par contre, le volume cumulé de la cavité 45 et de ce réservoir 44 s'avère encore insuffisant, on prévoit un réservoir 20 additionnel 46 symbolisé par un cercle en pointillé sur la figure. Le moyen de raccorder les deux réservoirs 44, 46 n'est pas plus détaillé car il fait partie des connaissances générales de l'homme du métier. Pour le cas où la composition à ioniser ne serait pas liquide à température ambiante, un élément de chauffage 47 tel qu'un câble chauffant 25 coaxial est enroulé en hélice autour de la partie de l'aiguille 41 qui fait saillie du support 42. Ce câble chauffant 47 se prolonge éventuellement sur la partie supérieure du support 42. Un manchon cylindrique 48 entoure tout ou partie du câble 47. Il a pour fonction, d'une part d'uniformiser le chauffage et, d'autre part d'agir en tant que bouclier thermique vis-à-vis des radiations émises par la 30 source chaude, à savoir l'aiguille 41 et le support 42. Le câble chauffant 47 comporte une âme résistive enrobée d'un isolant, cet isolant étant lui-même prisonnier d'une gaine externe conductrice. A une extrémité du câble, l'âme est connectée à une première traversée 50 tandis qu'à son autre extrémité, l'âme et la gaine externe sont connectées à une deuxième 35 traversée 51. Ainsi, le potentiel de la gaine est fixé au potentiel de référence Vref. Les deux traversées 50, 51 sont par ailleurs raccordées à une alimentation de chauffage 52. Le support 42 présente un rétrécissement 55 en dessous du câble chauffant 47, de sorte que sa partie basse soit à une température relativement 5 basse permettant de conserver une poudre à l'état solide. En sus de l'organe d'émission décrit ci-dessus, le dispositif comprend encore un organe d'extraction. Cet organe d'extraction des ions comprend un second tube cylindrique 70 fixé à la platine 61. Ce second tube 70 est muni de vis de centrage 72a, 72b io qui prennent appui sur la platine 61 de sorte que l'on puisse positionner précisément son axe par rapport à celui du support 42 et de l'aiguille 41. Une seconde électrode 73 vient obturer ce second tube 70 si ce n'est qu'elle est percée en son centre pour dégager le cône d'émission ionique 75. Elle est assujettie à ce tube de sorte qu'elle puisse subir une translation axiale 15 d'amplitude limitée. Pour ce faire, à titre d'exemple, on prévoit des filetages complémentaires aux extrémités concernées du second tube 70 et de la seconde électrode 73. Le second tube 70 est raccordé à une alimentation électrique d'extraction 74 qui est prévue pour lui appliquer un potentiel positif ou négatif par 20 rapport au potentiel de référence Vref. Il est ainsi possible d'émettre des ions négatifs ou positifs. En sus de l'organe d'émission et de l'organe d'extraction décrit ci-dessus, le dispositif comporte un organe de régulation. Cet organe comprend un premier tube cylindrique 60 fixé à une platine 61. Ce premier tube 60 est muni de 25 vis de centrage 62a, 62b qui prennent appui sur le socle 43 de sorte que l'on puisse positionner précisément son axe par rapport à celui du support 42 et de l'aiguille 41. Une électrode 63 vient obturer ce premier tube 60 si ce n'est qu'elle est percée en son centre pour dégager l'apex de l'aiguille 41. Elle est assujettie à ce 30 tube de sorte qu'elle puisse subir une translation axiale d'amplitude limitée. Pour ce faire, à titre d'exemple, on prévoit des filetages complémentaires aux extrémités concernées du premier tube 60 et de la première électrode 63. L'organe de régulation joue en premier lieu un rôle d'écran thermique. Il peut en second lieu jouer le rôle d'une électrode de régulation 35 électrostatique. Pour ce faire, il est raccordé à une alimentation électrique de 2918790 lo régulation 64 qui est prévue pour lui appliquer un potentiel positif ou négatif compris entre 0 et 2000V par rapport au potentiel de référence Vref. Pour plus de détails, on pourra se reporter au document précité EP 0 706 199.

En référence à la figure 5, une variante du dispositif est présentée dans laquelle l'apex de l'aiguille 81 est maintenant légèrement en retrait de la première électrode ou électrode d'extraction 82 et la deuxième électrode 83 est disposée au-dessus de cette électrode, son ouverture centrale constituant un diaphragme d'acceptance 84. 1 o L'alimentation de la deuxième électrode 83 délivre ici une tension positive ou négative comprise entre 300 et 1 000 V par rapport au potentiel de la première électrode d'extraction 82. Cette tension permet la suppression des particules secondaires émises sur le diaphragme d'acceptance 84 par une partie du cône 85. 15 En référence à la figure 6, une seconde variante du dispositif est présentée dans laquelle une troisième électode est additionnée à la configuration présentée en figure 4. L'apex de l'aiguille 91 est maintenant à l'avant de la première électrode ou électrode de régulation 92. La seconde électrode ou électrode d'extraction 93 20 est disposée au-dessus de cette électrode 92, de même la troisième électrode ou électrode de suppression 94 est disposée au-dessus de l'électrode 93. L'ouverture centrale de l'électrode 94 constitue un diaphragme d'acceptance 95. La première électrode 92 est reliée à l'alimentation électrique de régulation 64 qui permet de lui appliquer un potentiel positif ou négatif compris 25 entre 0 et 2000V par rapport au potentiel de référence Vref. La seconde électrode 93 est raccordée à une alimentation électrique d'extraction 74 qui est prévue pour lui appliquer un potentiel positif ou négatif par rapport au potentiel de référence Vref. Il est ainsi possible d'émettre des ions négatifs ou positifs. 30 La troisièmème électrode 94 est raccordée à une alimentation électrique supplémentaire non représentée sur les figures 4 et 6 délivrant ici une tension positive ou négative comprise entre 300 et 1000V. Cette tension permet la suppression des particules secondaires émises sur le diaphragme d'acceptance 95 par une partie du cône 96. 35 Le dispositif détaillé jusqu'à présent est adapté à la mise en oeuvre d'un procédé d'émission ionique focalisé, ce dispositif comportant une aiguille d'émission, une électrode d'extraction et une électrode de régulation. II s'applique que l'aiguille comporte une réservoir additionnel ou n'en comporte pas, bien que dans ce dernier cas on ne bénéficie pas des avantages du dispositif soulignés plus haut.

Le procédé consiste essentiellement à appliquer une tension d'extraction sur l'électrode d'extraction et une tension de régulation sur l'électrode de régulation. II est particulièrement adapté aux compositions liquides présentant une large gamme de pressions de vapeurs saturantes à leur température de fusion, lo compositions incluant des acides, des bases et des mélanges de composés ioniques tels que des sels dissous. On mentionnera pour terminer que la présente invention permet d'émettre des protons avec une très bonne brillance, ce qui est pratiquement impossible à réaliser avec une source LMIS conventionnelle. Or de nombreuses 15 applications, notamment dans la microanalyse, sont concernées : microscopie protonique, lithographie ionique (pas d'effet de proximité pour les résines à forte sensibilité), analyse locale Rutherford des rétrodiffusés dite RBS (pour 20 l'expression anglaise Rutherford Back Scattering ), analyse de rayons X induits par des particules dite PIXE (pour l'expression anglaise Protons Induced X-ray Emission ). Les exemples de réalisation de l'invention présentés ci-dessus ont été choisis eu égard à leur caractère concret. Il ne serait cependant pas possible de 25 répertorier de manière exhaustive tous les modes de réalisation que recouvre cette invention. En particulier, toute étape ou tout moyen décrit peut être remplacé par une étape ou un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1) Dispositif d'émission ionique comprenant un organe d'émission qui comporte une aiguille (10, 20, 30, 41, 81, 91), cette aiguille présentant s une pointe électriquement isolante (16, 26, 36) qui fait saillie à son apex (13, 23, 33), caractérisé en ce que ladite aiguille (10, 20, 30, 41, 81, 91) comporte une cavité (11, 21, 31, 45) présentant un orifice d'échappement (14, 24, 34) qui débouche au niveau de ladite pointe (16, 26, 36). i0

2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite aiguille (10, 20, 30, 41, 81, 91) est électriquement isolante.

3) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé 15 en ce que la surface de la section d'échange entre ladite cavité (11, 21, 31, 45) et l'extérieur de ladite aiguille (10, 20, 30, 41, 81,91) est inférieure à 100 m2.

4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé 20 en ce que la plus grande dimension de ladite pointe (16, 26, 36) est inférieure à 50 m.

5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite pointe (15, 16) est disposée dans ladite cavité (11).

6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite pointe (26, 36) est solidaire de l'apex (23, 33) de l'aiguille (20, 30). 30

7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit organe d'émission comporte un support (42) dans lequel est fixée la base de ladite aiguille (41), ladite cavité (45) présentant un orifice d'alimentation qui débouche à la base de ladite aiguille (41), ledit support (42) comportant un réservoir (44, 46) qui 35 communique avec cet orifice d'alimentation. 12 25

8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de chauffage (47) de ladite aiguille (41).

9) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de chauffage (47) dudit support (42).

10) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend de plus une électrode d'extraction percée (73, 82, 93) qui est mécaniquement centrée par rapport à ladite 10 aiguille (41, 81, 91).

11) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une électrode de régulation percée (63, 92) qui est mécaniquement centrée par rapport à ladite aiguille (41, 91). 15

12) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une électrode de suppression (83, 94) percée qui est mécaniquement centrée par rapport à ladite aiguille (81, 91), cette électrode (83, 94) collectant les particules secondaires émises 20 par la partie du cône (85, 96) intéragissant avec ladite électrode de suppression (83, 94).

13) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un organe d'émission qui comporte une aiguille (10, 20, 30, 25 41, 81,91), cette aiguille présentant une pointe (16, 26, 36), caractérisé en ce que ladite aiguille (10, 20, 30, 41, 81;91) et la dite pointe (16, 26, 36) sont réalisées dans un matériau réfractaire.

14) Procédé d'émission ionique focalisée au moyen d'un dispositif 30 comportant une aiguille (10, 20, 30, 41, 81, 91), cette aiguille présentant une pointe d'émission (16, 26, 36) électriquement isolante qui fait saillie à son apex et étant associée à une électrode d'extraction (73, 93), ladite aiguille (10, 20, 30, 41, 81, 91) comportant une cavité (11, 21, 31, 45) qui présente un orifice d'échappement (14, 24, 34) débouchant au niveau de 35 ladite pointe (16, 26, 36), procédé comprenant l'application d'une tension d'extraction sur cette électrode d'extraction (73, 93), caractérisé en ceque, le dispositif comportant de plus une électrode de régulation (63, 92), il comprend l'application d'une tension de régulation à cette électrode de régulation (63, 92).

15) Procédé d'émission ionique focalisée au moyen d'un dispositif comportant une aiguille (10, 20, 30, 41, 81, 91), cette aiguille présentant une pointe d'émission (16, 26, 36) électriquement isolante qui fait saillie à son apex et étant associée à une électrode d'extraction (82, 93), ladite aiguille (10, 20, 30, 41, 81, 91) comportant une cavité (11, 21, 31, 45) qui lo présente un orifice d'échappement (14, 24, 34) débouchant au niveau de ladite pointe (16, 26, 36), procédé comprenant l'application d'une tension d'extraction sur cette électrode d'extraction (82, 93), caractérisé en ce que, le dispositif comportant de plus une électrode de suppression (83, 94), il comprend l'application d'une tension de 15 suppression à cette électrode de suppression (83, 94).

16) Procédé d'émission ionique focalisée au moyen d'un dispositif comportant une aiguille (10, 20, 30, 41, 81, 91), cette aiguille présentant une pointe d'émission (16, 26, 36) électriquement isolante qui fait saillie à 20 son apex et étant associée à une électrode d'extraction (93), ladite aiguille (10, 20, 30, 41, 81, 91) comportant une cavité (11, 21, 31, 45) qui présente un orifice d'échappement (14, 24, 34) débouchant au niveau de ladite pointe (16, 26, 36), procédé comprenant l'application d'une tension d'extraction sur cette électrode d'extraction (93), 25 caractérisé en ce que, le dispositif comportant de plus une électrode de suppression (94) et une électrode de régulation (92), il comprend l'application d'une tension de suppression à cette électrode de suppression (94) et l'application d'une tension de régulation à cette électrode de régulation (92).