FR2933807A1 - Emetteur d'electrons miniature non-radioactif - Google Patents
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Abstract
Il est proposé un émetteur d'électrons d'un type nouveau, compact et de construction simple, comprenant un dispositif cylindrique et comportant un espace intérieur (6) formant une chambre à vide et comprenant a) un substrat (7) constituant le fond du dispositif, comportant plusieurs pointes à effet de champ (5) fixées sur le substrat (7) et constituées de nanotubes de carbone, dans l'espace intérieur (6), b) un empilement de couches constituant le couvercle du dispositif, présentant, depuis l'extérieur en direction de l'espace intérieur (6), une couche formant électrode (13) servant de contre-électrode, qui est appliquée sur une membrane (10) imperméable aux gaz et perméable aux électrons, c) un substrat (11), absent de la zone au-dessus des pointes à effet de champ (5) en raison de la présence d'une fenêtre (12), et qui sert de substrat porteur pour la membrane (10) et la couche formant électrode (13), d) une paroi périphérique (14) du dispositif, formée par un matériau isolant électriquement et e) les pointes à effet de champ (5) et la couche formant électrode (13) étant raccordées à une source de tension continue (15), de sorte que les électrons qui s'échappent des pointes à effet de champ (5), soient accélérés à travers la chambre à vide, la fenêtre (12) et la membrane (10) sur la couche formant électrode (13), qu'ils traversent la couche formant électrode (13) et qu'ils pénètrent dans la zone d'ionisation (3) en-dehors de l'émetteur d'électrons (1, 1').
Description
L'invention concerne un émetteur d'électrons non radioactif. Les émetteurs d'électrons ou les sources d'électrons radioactifs sont utilisés, par exemple, pour les spectromètres de mobilité ionique (IMS - ion mobility spectrometer). Les IMS permettent de mesurer rapidement les plus faibles concentrations de substances gazeuses dans l'air. Ils sont employés, en particulier, pour détecter des substances explosives, des drogues, des agents de guerre chimique et des gaz industriels hautement toxiques. Ils peuvent également être utilisés pour mettre en évidence des composés organiques volatils dans l'air respiratoire, pour surveiller l'air d'une salle blanche dans l'industrie des semi-conducteurs, ainsi que pour surveiller les postes de travail. Les groupes de composants essentiels caractéristiques d'un IMS comprennent la zone d'ionisation, la zone de séparation et le détecteur. L'ionisation des substances à analyser est généralement réalisée par une réaction chimique en phase gazeuse dans l'air, à pression ambiante. Les électrons à haute énergie ionisent d'abord l'azote dans l'air. Les réactions chimiques qui suivent, en phase gazeuse, conduisent ensuite à la formation d'ions réactifs stables, positifs et négatifs, qui peuvent continuer à réagir avec les substances à analyser présentes, pour donner des productions positives ou négatives. On utilise généralement, comme sources d'électrons, des émetteurs de nickel ou de tritium radioactifs. En dépit des avantages que présentent les sources d'électrons radioactifs, tels que les faibles coûts de production, la consommation d'énergie nulle, les dimensions réduites et l'absence de besoin d'entretien, les sources d'ionisation ou les émetteurs d'électrons non radioactifs présentent un intérêt grandissant en raison du risque potentiel et des installations qu'il implique. Ainsi, les brevets US 5,969,349, US 6,586,729 B2, US 7,326,926 B2, ainsi que le document DE 10 2005 028 930 Al décrivent différentes sources d'ionisation non radioactives.
L'ionisation des substances à analyser qu'il convient de mettre en évidence, par des réactions chimiques, à l'aide d'ions réactifs, en phase gazeuse, à pression ambiante, est particulièrement avantageuse pour diverses raisons. En particulier, une fragmentation des substances à analyser est ainsi improbable, avec la conséquence souhaitée que la structure moléculaire des substances à analyser est conservée. Ceci donne, à son tour, des spectres bien structurés et une plus grande discernabilité des substances à analyser. En raison de la densité élevée des substances à analyser, à pression ambiante, on obtient, en outre, une sensibilité de détection élevée. Pour former des ions réactifs, il faut des électrons libres à haute énergie qui étaient généralement émis dans la zone d'ionisation, jusqu'à présent, par un émetteur radioactif servant de source d'ions, à pression. L'invention a pour but de réaliser un émetteur d'électrons compact, de construction simple, non radioactif, consommant peu d'énergie, permettant d'émettre des électrons avec l'énergie et la densité requises dans la zone d'ionisation atmosphérique.Ce but est atteint grâce à un émetteur d'électrons constitué d'un dispositif cylindrique comportant un espace intérieur formant une chambre à vide et comprenant a) un substrat constituant le fond du dispositif, comportant plusieurs pointes d'émetteur à effet de champ fixées sur le substrat et constituées de nanotubes de carbone, dans l'espace intérieur, b) une structure de couches constituant le couvercle du dispositif, présentant, depuis l'extérieur en direction de l'espace intérieur, une couche formant électrode servant de contre-électrode, qui est appliquée sur une membrane imperméable aux gaz et perméable aux électrons, c) un substrat, absent dans la zone au-dessus des pointes d'émetteur à effet de champ en raison de la présence d'une fenêtre, et qui sert de substrat porteur pour la membrane et la couche formant électrode, d) une paroi périphérique du dispositif, formée par un matériau isolant électriquement et e) les pointes d'émetteur à effet de champ et la couche formant électrode étant raccordées à une source de tension continue, de sorte que les électrons qui s'échappent des pointes de l'émetteur à effet de champ, soient accélérés à travers la chambre à vide, la fenêtre et la membrane sur la couche formant électrode, qu'ils traversent la couche formant électrode et qu'ils pénètrent dans la zone d'ionisation 3 en-dehors de l'émetteur d'électrons.
Le but de l'invention est également atteint grâce à un émetteur d'électrons constitué d'un dispositif cylindrique comportant un espace intérieur formant une chambre à vide et comprenant a) un substrat constituant le fond du dispositif, comportant plusieurs pointes d'émetteur à effet de champ fixées sur le substrat et constituées de nanotubes de carbone, dans l'espace intérieur, b) une structure de couches constituant le couvercle du dispositif, présentant, depuis l'extérieur en direction de l'espace intérieur, une couche formant électrode servant de contre-électrode, qui est appliquée sur une membrane imperméable aux gaz et perméable aux électrons, c) un premier substrat, absent dans la zone au-dessus des pointes d'émetteur à effet de champ en raison de la présence d'une fenêtre, et qui sert de substrat porteur pour la membrane et la couche formant électrode, d) une paroi périphérique comportant un séparateur du dispositif, formée par un matériau isolant électriquement e) une grille d'extraction disposée, sur un autre substrat comportant une ouverture dans l'espace intérieur, entre une chambre d'extraction et une chambre d'accélération, f) deux sources de tension sont prévues pour le réglage de la tension d'extraction dans la chambre d'extraction et de la tension d'accélération dans la chambre d'accélération comportant, d'une part, des raccords de la première source de tension vers les pointes de l'émetteur à effet de champ et vers la grille d'extraction et, d'autre part, des raccords de la deuxième source de tension vers la grille d'extraction et la couche formant électrode. De façon avantageuse, les nanotubes de carbone qui constituent les pointes à effet de champ présentent un diamètre de 10 à 100 nanomètres et des longueurs de 5 à 100 micromètres. Avantageusement, le substrat est pourvu d'une couche formant catalyseur pour la croissance directe de nanotubes de carbone et la couche formant catalyseur contient des nanoparticules d'un métal de transition ou un alliage de métaux de transition ou de nanoparticules oxydées d'un métal de transition ou un alliage de métaux de transition. De façon avantageuse, le substrat est constitué en aluminium, en silicium fortement dopé et conducteur de l'électricité ou en silicium. De préférence, le substrat est constitué en un matériau non conducteur de l'électricité ou semi-conducteur et il est prévu une couche formant électrode conductrice supplémentaire pour le contact avec les pointes à effet de champ. De façon préférée, la membrane est constituée en nitrure de silicium et présente une épaisseur de couche qui est, en particulier, comprise 35 entre 200 et 600 nanomètres.
Selon un mode d'exécution de l'invention, le substrat est constitué en aluminium, en silicium fortement dopé et conducteur de l'électricité ou en silicium. Selon une forme de réalisation de l'invention, la couche formant électrode est limitée à la fenêtre et/ou est conformée en grille. Suivant un mode d'exécution de l'invention, la couche formant électrode est une couche d'aluminium de 20 à 200 nanomètres d'épaisseur. En alternative, la couche formant électrode est appliquée du côté du substrat et de la membrane qui est orienté vers les pointes à effet de champ. En variante, la couche formant électrode est limitée à la paroi intérieure de la chambre à vide et le substrat est un matériau semi-conducteur fortement dopé et conducteur de l'électricité ou un métal. En complément, la grille d'extraftion est constituée en or, en platine et/ou en aluminium. Selon une possibilité, l'autre substrat est constitué en aluminium, en silicium fortement dopé et conducteur de l'électricité ou en silicium. Selon une autre possibilité, la grille d'extraction est limitée à la paroi intérieure de la chambre à vide et le substrat est un matériau semi-conducteur fortement dopé et conducteur de l'électricité ou un métal. Avantageusement, la grille d'extraction est appliquée du côté du substrat qui est orienté vers les pointes à effet de champ. De façon avantageuse, la paroi périphérique et le séparateur sont en verre.
De préférence, les composants sont liés par anodisation sous vide. De façon préférée, il est prévu un dispositif protecteur externe constitué en p-métaux, en particulier en alliage nickel-fer. Avantageusement, l'émetteur d'électrons sert de source d'électrons et est associé à un spectromètre de masse (MS) ou à un spectromètre de mobilité ionique (IMS). Un avantage essentiel qu'apporte l'émetteur d'électrons précité résulte de l'utilisation des pointes à effet de champ présentant une nanostructure, en particulier sur la base de nanotubes de carbone disposés comme indiqué.
Des exemples d'exécution de l'émetteur d'électrons vont maintenant être décrits, et il sera fait référence aux figures.
Sur le dessin : la figure 1 représente schématiquement un émetteur d'électrons, les figures 2, 3, 4 représentent des variantes d'exécution du fond du dispositif, les figures 5, 6, 7, 8 représentent des variantes d'exécution du couvercle du dispositif, la figure 9 représente schématiquement une variante d'exécution d'un émetteur d'électrons selon la figure 1, la figure 10 représente une variante d'exécution pour le substrat et la grille d'extraction, la figure 11 représente une autre variante d'exécution pour le substrat et la grille d'extraction et la figure 12 représente schématiquement l'émetteur d'électrons selon la figure 1, équipé d'un dispositif protecteur.
La figure 1 représente schématiquement la structure d'un émetteur d'électrons 1 caractérisé par sa forme simple et compacte, une faible consommation d'énergie et une densité d'électrons élevée et permettant, à la différence des émetteurs à effet de champ classiques, une émission d'électrons libres 2 dans une zone d'ionisation 3 située en-dehors du dispositif, à pression ambiante. Les électrons libres 4 sont tout d'abord émis sur les pointes nanostructurées 5 à effet de champ, en raison d'une intensité de champ électrique très forte supérieure à 109 V/m au niveau des pointes 5, et accélérés à une pression de 10-3 à 10-7 mbar en direction de la zone d'ionisation 3, dans l'espace intérieur 6 conformé en chambre à vide. Les pointes 5 à effet de champ sont conformées en nanotubes de carbone fixés sur un substrat 7 conducteur de l'électricité ou semi-conducteur. Les nanotubes de carbone présentant un diamètre inférieur à 5 micromètres et, en particulier, inférieur à 1 micromètre, sont particulièrement adaptés. Des diamètres compris entre 10 et 100 micromètres sont particulièrement avantageux. Le rapport entre la longueur et le diamètre des nanotubes de carbone doit être au moins supérieur à 2, de préférence supérieur à 20. Des longueurs comprises entre 5 et 100 micromètres sont particulièrement avantageuses.
Pour le substrat 7 conducteur de l'électricité ou semi-conducteur, des matériaux tels que l'aluminium, le silicium fortement dopé ou le silicium sont spécialement adaptés. Avantageusement, on utilise des nanotubes de carbone comme pointes 5 à effet de champ et on les fixe sur un substrat 7 conducteur de l'électricité ou semi-conducteur. Le substrat 7 est, idéalement, une plaque de 0,5 à 2 mm d'épaisseur, constituée, par exemple, en aluminium, en silicium fortement dopé et conducteur de l'électricité ou en silicium, avec une surface de base de 10 x 1 0 à 30 x 30 mm2. Les nanotubes de carbone sont généralement, comme décrit dans le document US 6,863,942 B2, séparés sur un plot de catalyseur 8 (figure 2). Les plots de catalyseur 8 adaptés sont constitués en métaux transitoires, dont les alliages ou oxydes, idéalement sous forme de nanoparticules, sont disposés sur le substrat 7. Les plots de catalyseur 8 particulièrement avantageux sont constitués en particules de fer, cobalt ou nickel, ainsi qu'en particules d'oxyde ferrique. Avantageusement, les nanotubes de carbone présentent un diamètre inférieur à 5 micromètres et, idéalement, inférieur à 1 micromètre. Des diamètres compris entre 10 et 100 nanomètres sont particulièrement avantageux. Le rapport entre la longueur et le diamètre des nanotubes de carbone doit être au moins supérieur à 2 ; de façon idéale, ce rapport est supérieur à 20. Les longueurs comprises entre 5 et 100 micromètres sont particulièrement avantageuses. Afin d'éviter les effets de protection/d'isolation, et pour obtenir une émission élevée d'électrons, les nanotubes de carbone adjacents doivent présenter un écartement supérieur à deux fois leur hauteur. Les densités comprises entre 106 et 109 nanotubes de carbone par cm2 sont avantageuses. Les densités d'environ 106 nanotubes de carbone par cm2 sont particulièrement avantageuses. La zone du substrat 7 qui est revêtue de nanotubes de carbone est centrée, de façon idéale, au milieu du substrat 7 et présente une surface inférieure à 10 x 10 mm2. Un revêtement, sur le substrat 7, de la zone qui se trouve à l'opposé de la fenêtre 12 prévue sur le substrat 11, est particulièrement avantageux. De façon idéale, les nanotubes de carbone sont répartis régulièrement sur la zone recouverte de nanotubes de carbone. Lorsque l'émetteur d'électrons 1 ou 1' (figures 1 ou figure 9) est symétrique en rotation, les longueurs d'arêtes représentent le diamètre. Différents modes de réalisation de nanotubes de carbone et de substrats formant supports se trouvent déjà dans le commerce, par exemple auprès de NanoLab, Newton, MA 02458, USA.
Les figures 3 et 4 représentent des variantes de réalisation pourvues d'un substrat 7 non conducteur de l'électricité ou semi-conducteur, par exemple constitué en silicium. Une couche formant électrode 9 supplémentaire, par exemple en aluminium, est en contact avec les pointes 5 à effet de champ ou avec le plot de catalyseur 8. Une fine membrane 10, laissant passer les électrons mais pas les gaz, sépare l'espace intérieur 6, qui constitue une chambre à vide, de la zone d'ionisation 3, ce qui permet à l'ionisation de la substance à analyser de s'effectuer, dans la zone d'ionisation 3, à pression ambiante, par exemple et de façon préférée. Le nitrure de silicium constitue un matériau bien adapté pour la membrane et est appliqué en couche mince, sans tension, de préférence avec une densité de 200 à 600 nanomètres sur un substrat 11 constitué, par exemple, en silicium. Une structuration du substrat 11, par exemple par attaque chimique par voie humide dans une solution d'hydroxyde de potassium, permet de ménager une fenêtre 12 dans le substrat 11 présentant des dimensions, par exemple, de 1 x 1 mm, qui est obturée de façon étanche aux gaz par la membrane 10. En raison de la tension, appliquée depuis l'extérieur, les électrons traversent la membrane 10 et une fine couche formant électrode 13 appliquée sur la membrane 10, pour quitter la chambre à vide et passer dans la zone d'ionisation 3.
Le cas échéant, la surface de la couche formant électrode 13 se limite à la zone de la fenêtre 12 et/ou elle se présente sous la forme d'une grille, figures 5 et 6. La profondeur de pénétration des électrons dans la zone d'ionisation 3 dépend, entre autres, de la pression qui règne dans la zone d'ionisation 3 et de l'énergie cinétique des électrons 2 lorsqu'ils pénètrent dans la zone d'ionisation 3. A pression ambiante et avec une énergie des électrons 2 de 3 keV, la profondeur de pénétration dans l'air est d'approximativement 2 mm. Une énergie des électrons comprise entre 3 et 60 keV est avantageuse.
Pour former la couche formant électrode 13, on choisira avantageusement une couche fine d'aluminium de 20 à 200 nm, déposée sur la membrane 10 ; en option, elle peut être structurée sous forme de grille. La couche formant électrode 13 constitue la contre-électrode, par rapport aux pointes 5 à effet de champ, requise pour l'émission à effet de champ et l'accélération des électrons 4. De préférence, la couche formant électrode 13 ne se trouve, sous forme de nappe ou de grille, que dans la zone de la fenêtre 12, afin de focaliser les électrons 4 en direction de la fenêtre 12.
Dans la forme d'exécution représentée à la figure 7, la couche formant électrode 12 est appliquée du côté du substrat 11 qui est opposé à la zone d'ionisation 3 et se présente sous la forme de l'une des variantes citées. La figure 8 représente une autre forme de réalisation. Les dimensions locales de la couche formant électrode 13, y compris celles des conduites d'amenée est limitée à la paroi intérieure de la chambre à vide. Dans ce mode de réalisation, le substrat 11 est fortement dopé et est conducteur de l'électricité ou métallique. La paroi périphérique 14 (voir figure 1) qui sert de séparateur, constituée de préférence en verre et d'une hauteur de 2 à 20 mm, isole le substrat 7 vis-à-vis de l'autre substrat 11 ou de la couche formant électrode 13 qui sert de contre-électrode. La différence de potentiel entre les pointes 5 à effet de champ et la couche formant électrode 13 est produite par la source de tension 15 externe (figure 1). Pour que l'émetteur d'électrons 1' selon la figure 9 fonctionne de façon pulsée, il est avantageux de prévoir l'intégration d'une grille d'extraction 16 métallique appliquée, par exemple, comme illustré à la figure 9, sur un autre substrat 17 présentant une ouverture 18. L'or, le platine ou l'aluminium constituent des matériaux adaptés pour la grille d'extraction 16. La figure 10 représente une variante d'exécution de la grille d'extraction 16. Les dimensions locales de la grille d'extraction 16, y compris celles des conduites d'amenée est limitée à la paroi intérieure de la chambre à vide. L'autre substrat 17, dans cette forme d'exécution correspondant à la figure 9, est fortement dopé, et est conducteur de l'électricité ou métallique.
Un séparateur 19, de préférence en verre, isole le substrat 17 vis-à-vis du substrat 7 dans la zone du fond.
L'émetteur d'électrons 1' selon la figure 9 possède une chambre d'accélération 21 séparée de la chambre d'extraction 20. La tension d'extraction et la tension d'accélération sont réglées indépendamment l'une de l'autre par deux sources de tension 22 et 23.
Les différents composants de l'émetteur d'électrons 1 ou 1' sont fabriqués séparément, puis assemblés. L'assemblage intervient en une seule étape ou de façon séquentielle; au moins la dernière étape d'assemblage intervient sous vide, entre 10-3 et 10-' mbar. De façon particulièrement préférée, les composants sont connectés sous vide par anodisation. Afin de disposer d'une intensité de champ d'extraction élevée, tout en ayant une faible différence de potentiel, l'écart entre la grille d'extraction 16 et la structure formant émetteur de champ est aussi réduit que possible. Selon un mode de réalisation avantageux, la grille d'extraction 16 selon la figure 11 est placée du côté du substrat 17 qui est orienté vers les pointes 5 à effet de champ. Le séparateur 19 présente, en particulier, une hauteur de 50 à 500 micromètres. La figure 12 représente une autre forme d'exécution avantageuse équipée d'un dispositif protecteur 24, qui protège l'émetteur d'électrons 1 ou 1' des champs électriques et magnétiques externes. Les matériaux adaptés pour constituer ce dispositif protecteur sont des p-métaux ou leurs alliages, tels que les alliages nickel-fer. Les émetteurs d'électrons 1, 1' peuvent en principe être utilisés comme sources d'électrons ou d'ionisation dans tous les dispositifs de mesure basés sur une ionisation chimique en phase gazeuse des analytes à pression ambiante. Spécifiquement, les émetteurs d'électrons 1, 1' décrits sont adaptés à être employés dans les spectromètres de masse (MS) et dans les spectromètres de mobilité ionique (IMS). Le dispositif représenté, présentant des dimensions réduites qui sont ainsi possibles, une construction simple et pouvant être assemblé sous vide de façon étanche aux gaz, de sorte qu'aucune pompe à vide n'est requise lorsqu'il s'agit d'effectuer des mesures, est particulièrement avantageux.
La forme de l'émetteur d'électrons est cylindrique, avec différentes sections possibles, en particulier avec une section transversale circulaire ou rectangulaire.
Claims (20)
- REVENDICATIONS1. Émetteur d'électrons constitué d'un dispositif cylindrique comportant un espace intérieur (6) formant une chambre à vide et comprenant a) un substrat (7) constituant le fond du dispositif, comportant plusieurs pointes d'émetteur à effet de champ (5) fixées sur le substrat (7) et constituées de nanotubes de carbone, dans l'espace intérieur (6), b) un empilement de couches formant le couvercle du dispositif, présentant, depuis l'extérieur en direction de l'espace intérieur (6), une couche formant électrode (13) servant de contre-électrode, qui est appliquée sur une membrane (10) imperméable aux gaz et perméable aux électrons, c) un substrat (11), absent dans la zone au-dessus des pointes d'émetteur à effet de champ (5) en raison de la présence d'une fenêtre (12), et qui sert de substrat porteur pour la membrane (10) et la couche formant électrode (13), d) une paroi périphérique (14) du dispositif, formée par un matériau isolant électriquement et e) les pointes à effet de champ (5) et la couche formant électrode (13) étant raccordées à une source de tension continue (15), de sorte que les électrons qui s'échappent des pointes à effet de champ (5), soient accélérés à travers la chambre à vide, la fenêtre (12) et la membrane (10) sur la couche formant électrode (13), qu'ils traversent la couche formant électrode (13) et qu'ils pénètrent dans la zone d'ionisation (3) en-dehors de l'émetteur d'électrons (1, 1').
- 2. Émetteur d'électrons constitué d'un dispositif cylindrique comportant un espace intérieur (6) formant une chambre à vide et comprenant a) un substrat (7) constituant le fond du dispositif, comportant plusieurs pointes d'émetteur à effet de champ (5) fixées sur le substrat (7) et constituées de nanotubes de carbone, dans l'espace intérieur (6), b) un empilement de couches formant le couvercle du dispositif, présentant, depuis l'extérieur en direction de l'espace intérieur (6), une couche formant électrode (13) servant de contre-électrode, qui est appliquée sur une membrane (10) imperméable aux gaz et perméable aux électrons,c) un premier substrat (11), absent dans la zone au-dessus des pointes d'émetteur à effet de champ (5) en raison de la présence d'une fenêtre (12), et qui sert de substrat porteur pour la membrane (10) et la couche formant électrode (13), d) une paroi périphérique (14) comportant un séparateur (19) du dispositif, formée par un matériau isolant électriquement e) une grille d'extraction (16) disposée, sur un autre substrat (17) comportant une ouverture (18) dans l'espace intérieur (6), entre une chambre d'extraction (20) et une chambre d'accélération (21), f) deux sources de tension (22, 23) sont prévues pour le réglage de la tension d'extraction dans la chambre d'extraction (20) et de la tension d'accélération dans la chambre d'accélération (21) comportant, d'une part, des raccords de la première source de tension (22) vers les pointes à effet de champ (5) et vers la grille d'extraction (16) et, d'autre part, des raccords de la deuxième source de tension (23) vers la grille d'extraction (16) et la couche formant électrode (13).
- 3. Emetteur d'électrons selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les nanotubes de carbone qui constituent les pointes (5) à effet de champ présentent un diamètre de 10 à 100 nanomètres et des longueurs de 5 à 100 micromètres.
- 4. Emetteur d'électrons selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le substrat (7) est pourvu d'une couche formant catalyseur (8) pour la croissance directe de nanotubes de carbone et la couche formant catalyseur (8) contenant des nanoparticules d'un métal de transition ou un alliage de métaux de transition ou de nanoparticules oxydées d'un métal de transition ou un alliage de métaux de transition.
- 5. Emetteur d'électrons selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le substrat (7) est constitué en aluminium, en silicium fortement dopé et conducteur de l'électricité ou en silicium.
- 6. Emetteur d'électrons selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le substrat (7) est constitué en un matériau non conducteur de l'électricité ou semi-conducteur et dans lequel est prévue une couche formantélectrode (9) conductrice supplémentaire pour le contact avec les pointes à effet de champ (5).
- 7. Emetteur d'électrons selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la membrane (10) est constituée en nitrure de silicium et présente une épaisseur de couche qui est, en particulier, comprise entre 200 et 600 nanomètres.
- 8. Emetteur d'électrons selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le substrat (11) est constitué en aluminium, en silicium fortement dopé et conducteur de l'électricité ou en silicium.
- 9. Émetteur d'électrons selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel la couche formant électrode (13) est limitée à la fenêtre (12) et/ou est conformée en grille.
- 10. Émetteur d'électrons selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel la couche formant électrode (13) est une couche d'aluminium de 20 à 200 nanomètres d'épaisseur.
- 11. Emetteur d'électrons selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel la couche formant électrode (13) est appliquée du côté du substrat (11) et de la membrane (10) qui est orienté vers les pointes à effet de champ (5).
- 12. Émetteur d'électrons selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel la couche formant électrode (13) est limitée à la paroi intérieure de la chambre à vide et le substrat (11) est un matériau semi-conducteur fortement dopé et conducteur de l'électricité ou un métal.
- 13. Émetteur d'électrons selon la revendication 2, dans lequel la grille d'extraction (16) est constituée en or, en platine et/ou en aluminium.
- 14. Emetteur d'électrons selon l'une des revendications 2 à 13, 35 dans lequel l'autre substrat (17) est constitué en aluminium, en silicium fortement dopé et conducteur de l'électricité ou en silicium. 25 30
- 15. Emetteur d'électrons selon l'une des revendications 2 à 14, dans lequel la grille d'extraction (16) est limitée à la paroi intérieure de la chambre à vide et le substrat (17) est un matériau semi-conducteur fortement dopé et conducteur de l'électricité ou un métal.
- 16. Emetteur d'électrons selon l'une des revendications 2 à 15, dans lequel la grille d'extraction (16) est appliquée du côté du substrat (17) qui est orienté vers les pointes à effet de champ (5).
- 17. Emetteur d'électrons selon l'une des revendications 2 à 16, dans lequel la paroi périphérique (14) et le séparateur (19) sont en verre.
- 18. Emetteur d'électrons selon l'une des revendications 1 à 17, 15 dans lequel les composants sont connectés sous vide par anodisation.
- 19. Emetteur d'électrons selon l'une des revendications 1 à 18, dans lequel est prévu un dispositif protecteur (24) externe constitué en p-métaux, en particulier en alliage nickel-fer.
- 20. Emetteur d'électrons selon l'une des revendications 1 à 19, dans lequel celui-ci sert de source d'électrons et est associé à un spectromètre de masse (MS) ou à un spectromètre de mobilité ionique (IMS). 20
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