JP7245476B2 - 電子黒体材料及び電子検出構造体 - Google Patents

電子黒体材料及び電子検出構造体 Download PDF

Info

Publication number
JP7245476B2
JP7245476B2 JP2021068719A JP2021068719A JP7245476B2 JP 7245476 B2 JP7245476 B2 JP 7245476B2 JP 2021068719 A JP2021068719 A JP 2021068719A JP 2021068719 A JP2021068719 A JP 2021068719A JP 7245476 B2 JP7245476 B2 JP 7245476B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon
electron
carbon nanotube
carbon material
blackbody
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021068719A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2022096582A (ja
Inventor
科 張
果 陳
鵬 柳
開利 姜
守善 ▲ハン▼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Original Assignee
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hon Hai Precision Industry Co Ltd filed Critical Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Publication of JP2022096582A publication Critical patent/JP2022096582A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7245476B2 publication Critical patent/JP7245476B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/05Preparation or purification of carbon not covered by groups C01B32/15, C01B32/20, C01B32/25, C01B32/30
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/1606Measuring radiation intensity with other specified detectors not provided for in the other sub-groups of G01T1/16
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15Nano-sized carbon materials
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0046Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof characterised by a specific application or detail not covered by any other subgroup of G01R19/00
    • G01R19/0061Measuring currents of particle-beams, currents from electron multipliers, photocurrents, ion currents; Measuring in plasmas
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/29Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/244Detectors; Associated components or circuits therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites

Description

本発明は、電子黒体材料及び電子検出構造体に関する。
従来のマイクロエレクトロニクス技術分野では、電子を吸収する素子によって電子を吸収して、特定の測定を行う。従来技術では、電子を吸収するために金属が一般的に使用されていたが、金属表面に電子を吸収させようとすると、多数の電子が反射または透過し、金属表面では吸収できず、電子の吸収効率が低い。従来技術では、電子の吸収率を高めるために、通常、ファラデーカップが電子検出要素として使用されている。ファラデーカップは、荷電粒子の入射強度を測定するためにカップ形状に設計された金属製の真空検出器である。測定された電流は、入射する電子またはイオンの数を決定するために使用できる。ただし、ファラデーカップが電子ビームを測定する場合、測定誤差が発生する。第一原因は、入射する荷電粒子がファラデーカップの表面に衝突して低エネルギーの二次電子を生成し、逃げることである。第二原因は、入射粒子の後方散乱である。したがって、ファラデーカップは、加速電圧が1kV未満の電子ビームのみに適している。これは、加速電圧が高いほど、より大きなエネルギーのイオン電流が生成され、イオン電流が入口スリットに衝突するまたはグリッドを抑制すると、多数の二次電子または二次イオンが生成されるためである。それにより、信号検出に影響を与える。
現在、ほぼ100%の電子を吸収できる材料は見つかっておらず、この材料は電子黒体材料と呼ぶことができる。
中国特許出願公開第101239712号明細書 中国特許出願公開第101284662号明細書 中国特許出願公開第101314464号明細書 中国特許出願公開第103172044号明細書
これによって、電子黒体材料及び電子黒体材料を使用する電子検出構造体を提供する必要がある。
多孔炭素材料層を含む電子黒体材料であって、前記多孔炭素材料層は複数の炭素材料粒子を含み、複数の前記炭素材料粒子の間に微小な間隙があり、複数の前記炭素材料粒子間の間隙はナノメートルスケールまたはマイクロメートルスケールであり、前記炭素材料粒子のサイズはナノメートルスケールまたはマイクロメートルスケールである。
前記電子黒体材料は純粋な炭素構造を有し、前記多孔炭素材料層は複数の炭素材料粒子のみからなる。
前記電子黒体材料が炭素元素のみからなる。
前記多孔炭素材料層はカーボンナノチューブアレイ、カーボンナノチューブネットワーク構造体或いは炭素繊維ネットワーク構造体である。
電子プローブと、電気信号検出要素と、を含む電子検出構造体であって、前記電気信号検出要素は第一端子および第二端子を含み、前記第一端子は前記電子プローブと電気的に接続され、前記第二端子は接地され、前記電子プローブは前記電子黒体材料を含む。
従来技術と比べて、本発明は、電子黒体材料を提供する。電子が電子黒体材料に当たると、反射および透過はほとんど起こらず、すべてが電子黒体材料によって吸収される。電子黒体材料は、幅広い用途の見通しを有する。電子黒体材料は多孔質炭素材料であり、電子が電子黒体材料に当たると、電子は多孔炭素材料層の小さな間隙で複数回屈折および反射され、多孔質炭素材料から放出することはできない。この際、多孔炭素材料層の電子吸収率が95%を超え、ほぼ100%に達することができる。多孔炭素材料層は電子の絶対な黒体と見なすことができる。電子ビームの断面積がいくら大きくても、電子黒体材料の吸収面の面積を大きくすれば、電子ビームを完全に吸収することができる。
本発明の第一実施例の電子検出構造体の構造を示す図である。 本発明の第一実施例の電子黒体材料と、グラファイトおよび様々な金属材料の電子吸収率を示す比較図である。 本発明の第一実施例の多孔炭素材料層が超配列カーボンナノチューブアレイである場合、超配列カーボンナノチューブアレイの電子吸収率は、超配列カーボンナノチューブアレイの高さによって変化することを示す図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
図1を参照すると、本発明の第一実施例は、電子検出構造体10を提供する。電子検出構造体10は、電子プローブ100と、電気信号検出要素102と、を含む。電気信号検出要素102は、第一端子104および第二端子106を含む。第一端子104は、電子プローブ100と電気的に接続される。第二端子106は接地される。電子プローブ100は電子黒体材料200を含む。
電子黒体材料200は多孔炭素材料層を含む。好ましくは、電子黒体材料200は多孔炭素材料層からなる。多孔炭素材料層は複数の炭素材料粒子を含む。好ましくは、多孔炭素材料層は複数の炭素材料粒子のみからなる。複数の炭素材料粒子の間に微小な間隙がある。複数の炭素材料粒子のサイズはナノメートルスケールまたはマイクロメートルスケールである。複数の炭素材料粒子間の間隙は、ナノメートルスケールまたはマイクロメートルスケールである。
複数の炭素材料粒子間の間隙は、ナノメートルスケールまたはマイクロメートルスケールである。マイクロメートルスケールとは、間隙のサイズが1000ミクロン以下であることを意味する。一つの例において、間隙のサイズが100ミクロン以下である。ナノメートルレベルとは、間隙のサイズが1000ナノメートル以下であることを意味する。一つの例において、間隙のサイズが100ナノメートル以下である。
電子黒体材料200は、純粋な炭素構造を有する。これは、電子黒体材料200が、他の不純物を含まない複数の炭素材料粒子のみから構成されることを意味する。純粋な炭素構造は、電子黒体材料200が炭素元素のみからなることを意味する。
電子黒体材料200における複数の炭素材料粒子間にナノメートルスケールまたはマイクロメートルスケールの間隙がある。電子ビームが電子黒体材料200に入った後、電子黒体材料200における複数の炭素材料粒子間の小さな間隙で、複数回屈折および反射され、電子黒体材料200により吸収され、電子黒体材料200から放出することができない。電子黒体材料200の電子吸収率は95%以上に達し、ほぼ100%に達することができる。図2を参照すると、従来の金属材料およびグラファイトと比較して、本発明の第一実施例によって提供される電子黒体材料200は、ほぼ100%の電子吸収率を有する。
電子黒体材料200は、複数の炭素材料粒子からなることができる。複数の炭素材料粒子の間に複数の間隙が存在し、間隙のサイズはナノメートルまたはマイクロメートルである。炭素材料粒子は、線状粒子と球状粒子の一方または両方を含む。線状粒子の断面の最大直径は1000ミクロン以下である。線状粒子は、カーボンファイバー、カーボンマイクロワイヤー、カーボンナノチューブなどであってもよい。球状粒子の最大直径は1000ミクロン以下である。球状粒子は、カーボンナノボールまたはカーボンミクロボールであり得る。電子ビームが電子黒体材料200の表面に当たると、電子黒体材料200は線状粒子または/および球形粒子からなり、線状粒子または/および球形粒子の表面は曲面であるため、電子のごく一部をすぐに吸収できない場合でも、それらは曲面によって多孔炭素材料層の内に反射され、複数の炭素材料粒子間の間隙で複数回屈折および反射し、最終的には多孔炭素材料層に吸収される。
好ましくは、炭素材料粒子はカーボンナノチューブであり、電子黒体材料200はカーボンナノチューブ構造体である。カーボンナノチューブ構造は、好ましくは純粋なカーボンナノチューブ構造である。これは、カーボンナノチューブ構造がカーボンナノチューブのみからなり、他の不純物を含まず、カーボンナノチューブも純粋なカーボンナノチューブであることを意味する。カーボンナノチューブ構造体はカーボンナノチューブアレイまたはカーボンナノチューブネットワーク構造体である。
カーボンナノチューブ構造体がカーボンナノチューブアレイである場合、カーボンナノチューブアレイは、絶縁基板300の表面に設置されることができる。カーボンナノチューブアレイにおけるカーボンナノチューブの延伸方向が絶縁基板300と交差して角を形成する。角は0度より大きく90度以下である。これは、カーボンナノチューブアレイにおける複数のカーボンナノチューブ間の小さな間隙によって、電子がカーボンナノチューブアレイから放出されることを防ぎ、カーボンナノチューブアレイの電子に対する収集率を改善し、電子の検出精度を向上させる。カーボンナノチューブアレイは、絶縁基板300の表面に直接成長させることができ、または成長基板に成長させて、絶縁基板300の表面に転送することができる。一つの例において、カーボンナノチューブアレイは成長基板に成長する。カーボンナノチューブアレイはカーボンナノチューブの延伸方向に対向する第一端部及び第二端部を含む。第一端部は成長基板に接続される。カーボンナノチューブアレイは絶縁基板300に転送されると、第二端部は絶縁基板300に接続され、第一端部は絶縁基板300から離れる。
カーボンナノチューブアレイは超配列カーボンナノチューブアレイであってもよい。超配列カーボンナノチューブアレイにおけるカーボンナノチューブの延伸方向は絶縁基板300に垂直である。超配列カーボンナノチューブアレイは、絶縁基板300に直接成長させることができ、またはその成長基板から絶縁基板300に移すことができる。超配列カーボンナノチューブアレイは複数のカーボンナノチューブを含む。複数のカーボンナノチューブは相互に平行して、且つ絶縁基板300に垂直である。カーボンナノチューブの延伸方向は基本的に同じである。もちろん、超配列カーボンナノチューブアレイにはランダムに配置されたカーボンナノチューブがいくつかあり、これらのカーボンナノチューブは、超配列カーボンナノチューブアレイにおけるほとんどのカーボンナノチューブの全体的な配向に大きな影響を与えない。超配列カーボンナノチューブアレイでは、カーボンナノチューブの90~95%が絶縁基板300に垂直であり、カーボンナノチューブの5~10%がランダムに分布している(絶縁基板300に垂直ではない)。超配列カーボンナノチューブアレイには、基本的にアモルファスカーボンや残留触媒金属粒子などの不純物が含まれない。超配列カーボンナノチューブアレイにおけるカーボンナノチューブは、分子間力によって互いに密接に接触してアレイを形成する。超配列カーボンナノチューブアレイのサイズ、厚さ、および表面積は制限されておらず、実際のニーズに応じて選択できる。超配列カーボンナノチューブアレイの製造方法は、特許文献1に掲載されている。スペースを節約するために、ここでのみ引用されているが、特許文献1のすべての技術的開示も、本発明の技術的開示の一部と見なされるべきである。カーボンナノチューブアレイは、超配列カーボンナノチューブアレイに限定されず、他のカーボンナノチューブアレイであってもよい。
カーボンナノチューブネットワーク構造体におけるカーボンナノチューブ間に形成される微孔は非常に小さい。微孔のサイズはマイクロメートルスケールである。カーボンナノチューブネットワーク構造体は、カーボンナノチューブスポンジ状構造体、カーボンナノチューブフィルム構造体、カーボンナノチューブペーパー、または複数のカーボンナノチューブを織りまたは絡み合わせることによって形成されたネットワーク構造体であってもよく、または他のカーボンナノチューブネットワーク構造体であってもよい。
カーボンナノチューブスポンジ状構造体は、複数のカーボンナノチューブが絡み合って形成されたスポンジ状のカーボンナノチューブ構造体である。カーボンナノチューブスポンジ状構造体は自立構造を有する多孔構造体である。
カーボンナノチューブワイヤーは複数のカーボンナノチューブを含む。複数のカーボンナノチューブは分子間力で端と端が接続されている巨視的な線状構造体である。カーボンナノチューブワイヤーは、非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤまたはねじれ状カーボンナノチューブワイヤである。非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤは複数のカーボンナノチューブを含む。複数のカーボンナノチューブは、カーボンナノチューブワイヤの中心軸に平行に配列されている。一つの例において、非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤは複数のカーボンナノチューブのみからなる。非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤの長手方向に沿って、対向する両端に相反する力を印加することにより、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを形成することができる。ねじれ状カーボンナノチューブワイヤは複数のカーボンナノチューブを含む。複数のカーボンナノチューブは、基本的に平行に配列され、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤの中心軸を軸に螺旋状に配列されている。複数のカーボンナノチューブは延伸方向に沿って、分子間力で端と端が接続されている。一つの例において、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤは複数のカーボンナノチューブのみからなる。
カーボンナノチューブフィルムの構造体は、複数のカーボンナノチューブフィルムを積層して形成される。隣接するカーボンナノチューブフィルムは分子間力によって結合される。カーボンナノチューブフィルム構造体におけるカーボンナノチューブの間に、小さな間隙が形成される。カーボンナノチューブフィルムは、ドローン構造カーボンナノチューブフィルム、綿毛構造カーボンナノチューブフィルム、またはプレシッド構造カーボンナノチューブフィルムであってもよい。
ドローン構造カーボンナノチューブフィルムは、複数のカーボンナノチューブを含む。好ましくは、ドローン構造カーボンナノチューブフィルムは、複数のカーボンナノチューブからなる。複数のカーボンナノチューブはドローン構造カーボンナノチューブフィルムの表面に基本的に平行に配列される。具体的には、複数のカーボンナノチューブは、分子間力で端から端まで接続され、同じ方向に沿って配列されている。ドローン構造カーボンナノチューブフィルムは、カーボンナノチューブアレイから直接引っ張ることによって得ることができる。ドローン構造カーボンナノチューブフィルムは自立構造体である。ドローン構造カーボンナノチューブフィルムにおける多数のカーボンナノチューブは、分子間力でお互いに結合しているので、ドローン構造カーボンナノチューブフィルムは特定の形状を有し、自立構造体を形成する。ドローン構造カーボンナノチューブフィルムの厚さは0.5ナノメートルから100ミクロンまでである。ドローン構造カーボンナノチューブフィルムの幅はカーボンナノチューブアレイのサイズに関連し、ドローン構造カーボンナノチューブフィルムの長さは制限されない。ドローン構造カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、特許文献1に掲載されている。スペースを節約するために、ここでのみ引用されているが、特許文献1のすべての技術的開示も、本発明の技術的開示の一部と見なされるべきである。ドローン構造カーボンナノチューブフィルムにおける多数のカーボンナノチューブは、分子間力によって端から端まで接続されている。一つの例において、カーボンナノチューブフィルム構造体は、複数のドローン構造カーボンナノチューブフィルムが積層されて形成される。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、それぞれ0°~90°(0°を含まず)の角度で交差している。複数のドローン構造カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが交差してネットワークフィルム構造体を形成している。
綿毛構造カーボンナノチューブフィルムは、絡み合って均一に分布している複数のカーボンナノチューブを含む。好ましくは、綿毛構造カーボンナノチューブフィルムは、絡み合って均一に分布している複数のカーボンナノチューブからなる。カーボンナノチューブは、分子間力によって互いに接近して、相互に絡み合い、カーボンナノチューブネット状構造体が形成され、自立構造体を有する綿毛構造カーボンナノチューブフィルムが形成される。綿毛構造カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブは、絡み合い、等方的に配列されている。綿毛構造カーボンナノチューブフィルムは、カーボンナノチューブアレイを処理することによって得ることができる。綿毛構造カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、特許文献2に掲載されている。スペースを節約するために、ここでのみ引用されているが、特許文献2のすべての技術的開示も、本発明の技術的開示の一部と見なされるべきである。
プレシッド構造カーボンナノチューブフィルムは複数のカーボンナノチューブを含む。好ましくは、プレシッド構造カーボンナノチューブフィルムは複数のカーボンナノチューブからなる。複数のカーボンナノチューブは、等方的に配列されているか、所定の方向に沿って配列されているか、または、異なる複数の方向に沿って配列されている。隣接するカーボンナノチューブ同士が分子間力で相互に結合され接続される。カーボンナノチューブフィルムは、押し器具を利用して、所定の圧力をかけて前記カーボンナノチューブアレイを押し、該カーボンナノチューブアレイを圧力で倒すことにより形成された、シート状の自立構造を有するものである。カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列方向は、押し器具の形状及びカーボンナノチューブアレイを押す方向により決められる。
プレシッド構造カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが配向せずに配置される場合には、該カーボンナノチューブフィルムは、等方的に配列されている複数のカーボンナノチューブを含み、隣接するカーボンナノチューブ同士が分子間力で相互に引き合わさって接続される。また、該カーボンナノチューブフィルムは、平面等方性を有し、該カーボンナノチューブフィルムは、平面を有する押し器具を利用して、カーボンナノチューブアレイが成長している基板に垂直な方向に沿って、カーボンナノチューブアレイを押すことにより形成される。プレシッド構造カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが配向して配列される場合には、該カーボンナノチューブフィルムは、同じ方向に沿って配列した複数のカーボンナノチューブを含む。ローラー形状を有する押し器具を利用して、同じ方向に沿ってカーボンナノチューブアレイを同時に押すと、基本的に同じ方向に配列したカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。また、ローラー形状を有する押し器具を利用して、異なる方向に沿って、カーボンナノチューブアレイを同時に押すと、異なる方向に沿って、選択的な方向に配列したカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。プレシッド構造カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、特許文献3に掲載されている。スペースを節約するために、ここでのみ引用されているが、特許文献3のすべての技術的開示も、本発明の技術的開示の一部と見なされるべきである。
カーボンナノチューブペーパーは、基本的に同じ方向に沿って配列された複数のカーボンナノチューブを含む。複数のカーボンナノチューブは、延伸方向に分子間力で端と端が接続されている。複数のカーボンナノチューブは、カーボンナノチューブペーパーの表面に基本的に平行である。カーボンナノチューブペーパーの製造方法は、特許文献4に掲載されている。スペースを節約するために、ここでのみ引用されているが、特許文献4のすべての技術的開示も、本発明の技術的開示の一部と見なされるべきである。
カーボンナノチューブ構造体は純粋であり、カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブの比表面積は大きく、カーボンナノチューブ構造自体は大きな粘度を持っている。したがって、カーボンナノチューブ構造体は自身の接着力によって、絶縁基板300に固定されることができる。カーボンナノチューブ構造体を絶縁基板300によりよく固定するために、カーボンナノチューブ構造体も接着剤によって絶縁基板300に固定される。本実施例において、カーボンナノチューブ構造体は純粋であり、カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブの比表面積は大きく、カーボンナノチューブ構造体はそれ自体の接着力によって絶縁基板300に固定されている。
前記のカーボンナノチューブネットワーク構造体におけるカーボンナノチューブは、炭素繊維で置き換えることもできる。すなわち、炭素繊維ネットワーク構造体を形成する。炭素繊維ネットワーク構造体の構造は、カーボンナノチューブネットワーク構造体の構造と同じであり、ここでは繰り返さない。
電子ビームのエネルギーが高くなるにつれて、多孔炭素材料層におけるその通過深さはより深くなり、逆に電子ビームのエネルギーが低くなるにつれて、通過深さはより浅くなる。好ましくは、電子ビームのエネルギーが20keV以下である場合、多孔炭素材料層の厚さは200μm~600μmである。この厚さ範囲では、電子ビームは多孔炭素材料層を容易に通過せず、多孔炭素材料層から外部に反射されにくい。また、この厚さ範囲において、多孔炭素材料層は高い電子吸収率を有する。一つの例において、多孔炭素材料層の厚さは300μm~500μmである。もう一つの例において、多孔炭素材料層の厚さは250μm~400μmである。実際の用途では、多孔炭素材料層の厚さは、電子ビームのエネルギーに応じて調整することができる。
図3を参照すると、多孔炭素材料層が超配列カーボンナノチューブアレイである場合、電子ビーム検出装置10の電子吸収率は、超配列カーボンナノチューブアレイの高さによって変化する。図3に示すように、カーボンナノチューブアレイの高さが増加するにつれて、電子ビーム検出装置10の電子吸収率が増加することが分かる。カーボンナノチューブアレイの高さが500μmである場合、電子ビーム検出装置10の電子吸収率は0.95を超え、基本的に1.0に近い。超配列カーボンナノチューブアレイの高さが540μmより大きい場合、超配列カーボンナノチューブアレイの高さが増加し続けても、電子ビーム検出装置10の電子吸収率は基本的に変化しない。多孔炭素材料層が超配列カーボンナノチューブアレイである場合、好ましくは、超配列カーボンナノチューブアレイの高さは400μm~540μmである。
電子プローブ100は、絶縁基板300をさらに含むことができる。電子黒体材料200は、絶縁基板300の表面に設置される。好ましくは、絶縁基板300は平坦な構造体である。絶縁基板300は、可撓性または剛性の基板であってもよい。絶縁基板300の材料は、たとえば、ガラス、プラスチック、シリコンウェーハ、二酸化シリコンウェーハ、石英ウェーハ、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、シリコン、酸化物層を有するシリコン、或いは石英などである。絶縁基板300の形状およびサイズは、必要性に応じて設計できる。本実施例において、電子黒体材料200は、シリコン基板の表面に設置される。絶縁基板300は任意の構造であってもよい。電子黒体材料200が自立構造体である場合、絶縁基板300の表面に設置されず、単独で設けることができる。
電子ビームが電子黒体材料200の表面に照射されると、電子ビームのエネルギーが電子黒体材料200に完全に吸収され、電子黒体材料200の内部に電気信号が発生する。電気信号検出要素102は、電子黒体材料200で生成された電荷をテストし、数値変換を実行して電気信号を形成するために使用される。電気信号検出要素102は、電流計または電圧計である。電子黒体材料200は、電子ビームのエネルギーを完全に吸収することができるので、電気信号検出要素102によって測定された値は、電子ビームのエネルギーを直接に反映することができる。本実施例において、電気信号検出要素102は電流計であり、電子黒体材料200における電荷によって生成された電流値を試験するために使用される。
本発明は、多孔質炭素材料を電子黒体材料とする使用を初めて提案する。電子ビームが電子黒体材料に当たると、電子は多孔炭素材料層における小さな間隙で何度も屈折及び反射し、多孔炭素材料層から放出することはできない。このとき、多孔炭素材料層の電子吸収率は99.99%に達し、ほぼ100%に達することができる。多孔炭素材料層は電子の絶対的な黒色体と見なすことができる。本発明は、簡単な多孔炭素材料層を通して電子の100%吸収を実現することができ、複雑な設計をしなくてもよい。さらに、多孔炭素材料層は低コストであり、そのような電子デバイスのコストを大幅に削減できる。従来のファラデーカップを使用して電子を吸収する場合、カップの口のサイズの制限により、電子ビームの断面積を大きくすることはできない。本発明の多孔炭素材料層では、電子を吸収する多孔炭素材料層の表面積は、電子ビームの断面積の大きさに応じて任意に調整することができる。これにより、本発明によって提供される電子黒体材料および電子検出構造体は、より広い適用範囲およびより大きな適用の見通しを有する。
10 電子検出構造体
100 電子プローブ
102 電気信号検出要素
104 第一端子
106 第二端子
200 電子黒体材料
300 絶縁基板

Claims (5)

  1. 電子プローブと、電気信号検出要素と、を含む電子検出構造体であって、
    前記電気信号検出要素は第一端子および第二端子を含み、
    前記第一端子は前記電子プローブと電気的に接続され、
    前記第二端子は接地され、
    前記電子プローブは多孔炭素材料層を含む電子黒体材料を含み
    前記多孔炭素材料層は複数の炭素材料粒子を含み、
    複数の前記炭素材料粒子の間に微小な間隙があり、複数の前記炭素材料粒子間の間隙はナノメートルスケールまたはマイクロメートルスケールであり、
    前記炭素材料粒子のサイズはナノメートルスケールまたはマイクロメートルスケールであることを特徴とする電子検出構造体
  2. 前記電子黒体材料は純粋な炭素構造を有し、複数の炭素材料粒子のみからなることを特徴とする、請求項1に記載の電子検出構造体
  3. 前記電子黒体材料が炭素元素のみからなることを特徴とする、請求項1に記載の電子検出構造体
  4. 前記多孔炭素材料層はカーボンナノチューブアレイ、カーボンナノチューブネットワーク構造体或いは炭素繊維ネットワーク構造体であることを特徴とする、請求項1に記載の電子検出構造体
  5. 多孔炭素材料層を含む電子黒体材料であって、
    前記多孔炭素材料層は複数の炭素材料粒子を含み、
    複数の前記炭素材料粒子の間に微小な間隙があり、複数の前記炭素材料粒子間の間隙は
    ナノメートルスケールまたはマイクロメートルスケールであり、
    前記炭素材料粒子のサイズはナノメートルスケールまたはマイクロメートルスケールであり、
    前記炭素材料粒子は、カーボンナノチューブであり、
    前記カーボンナノチューブの延伸方向は、前記多孔炭素材料層の表面に垂直であり、
    前記多孔炭素材料層の厚さは、200μm~600μmであることを特徴とする電子黒体材料。
JP2021068719A 2020-12-17 2021-04-14 電子黒体材料及び電子検出構造体 Active JP7245476B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011497805.3A CN114644330B (zh) 2020-12-17 2020-12-17 电子黑体材料及电子探测结构
CN202011497805.3 2020-12-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022096582A JP2022096582A (ja) 2022-06-29
JP7245476B2 true JP7245476B2 (ja) 2023-03-24

Family

ID=81990090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021068719A Active JP7245476B2 (ja) 2020-12-17 2021-04-14 電子黒体材料及び電子検出構造体

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220196854A1 (ja)
JP (1) JP7245476B2 (ja)
CN (1) CN114644330B (ja)
TW (1) TWI761030B (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114646995A (zh) * 2020-12-17 2022-06-21 清华大学 电子束检测装置及检测方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008297195A (ja) 2007-06-01 2008-12-11 Kofukin Seimitsu Kogyo (Shenzhen) Yugenkoshi カーボンナノチューブ薄膜の製造方法
JP2015196640A (ja) 2014-03-31 2015-11-09 ツィンファ ユニバーシティ カーボンナノチューブアレイの転移方法及びカーボンナノチューブ構造体の製造方法
JP2016003180A (ja) 2014-06-18 2016-01-12 ツィンファ ユニバーシティ パターン化カーボンナノチューブアレイの製造方法及びカーボンナノチューブ素子

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1276132A1 (en) * 2001-07-10 2003-01-15 VA TECH Transmission & Distribution GmbH & Co. KEG Method and device for collecting electrons
CN101239712B (zh) * 2007-02-09 2010-05-26 清华大学 碳纳米管薄膜结构及其制备方法
CN101635362B (zh) * 2008-07-25 2012-03-28 清华大学 膜电极及采用该膜电极的燃料电池
CN101561194B (zh) * 2008-04-18 2010-12-29 清华大学 太阳能集热器
CN101712468B (zh) * 2008-09-30 2014-08-20 清华大学 碳纳米管复合材料及其制备方法
CN101846549B (zh) * 2009-03-25 2011-12-14 清华大学 电磁波检测装置及检测方法
TWI397701B (zh) * 2009-04-17 2013-06-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 電磁波檢測裝置及檢測方法
DE102013213273A1 (de) * 2013-02-22 2014-08-28 Bayer Materialscience Aktiengesellschaft Kohlenstoffnanoröhren-haltige Dispersion und ihre Verwendung in der Herstellung von Elektroden
CN104795293B (zh) * 2014-01-20 2017-05-10 清华大学 电子发射源
CN104795297B (zh) * 2014-01-20 2017-04-05 清华大学 电子发射装置及电子发射显示器
CN110031105A (zh) * 2018-01-11 2019-07-19 清华大学 腔式黑体辐射源以及腔式黑体辐射源的制备方法
CN109351963B (zh) * 2018-10-26 2020-08-04 中南大学 一种超黑材料及其制备方法和应用
CN111393988B (zh) * 2020-04-28 2021-11-16 西安钧盛新材料科技有限公司 一种基于石墨烯超黑消光涂层及其制备方法
CN112011232B (zh) * 2020-08-04 2021-09-24 深圳烯湾科技有限公司 碳纳米管超黑涂料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008297195A (ja) 2007-06-01 2008-12-11 Kofukin Seimitsu Kogyo (Shenzhen) Yugenkoshi カーボンナノチューブ薄膜の製造方法
JP2015196640A (ja) 2014-03-31 2015-11-09 ツィンファ ユニバーシティ カーボンナノチューブアレイの転移方法及びカーボンナノチューブ構造体の製造方法
JP2016003180A (ja) 2014-06-18 2016-01-12 ツィンファ ユニバーシティ パターン化カーボンナノチューブアレイの製造方法及びカーボンナノチューブ素子

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022096582A (ja) 2022-06-29
CN114644330B (zh) 2024-04-02
US20220196854A1 (en) 2022-06-23
TWI761030B (zh) 2022-04-11
TW202225092A (zh) 2022-07-01
CN114644330A (zh) 2022-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Choi et al. Elastomeric and dynamic MnO2/CNT core–shell structure coiled yarn supercapacitor
US20090179523A1 (en) Self-activated nanoscale piezoelectric motion sensor
JP7245476B2 (ja) 電子黒体材料及び電子検出構造体
CN101576423A (zh) 电离规
CN105947972A (zh) 多个纳米棒二聚体阵列结构、其制造方法、激发其Fano共振的方法以及包含其的光学传感器
JP5680730B2 (ja) タッチペン
CN102087949B (zh) 真空规管
JP5722121B2 (ja) タッチペン
EP1519401A1 (en) Ionisation vacuum gauge
JP7064218B1 (ja) 二次電子プローブ、二次電子検出装置及び走査型電子顕微鏡検出装置
JP7061295B1 (ja) 電子ビーム検出装置と電子ビームの検出方法
JP7164131B2 (ja) 電子黒体空洞及び二次電子検出装置
JP5491448B2 (ja) タッチペン
JP7058426B1 (ja) 電子ビーム検出装置及び検出方法
WO2000073772A1 (fr) Canevas a rayons x anti-diffusion
US8729465B2 (en) Vacuum measurement device with ion source mounted
JP2022191988A (ja) エネルギービーム検出装置と検出方法
CN112985620A (zh) 一种检测装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210414

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220607

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220829

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221004

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230221

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230303

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7245476

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150