JP7464793B2 - 電界放出陰極装置および電界放出陰極装置の形成方法 - Google Patents
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Description
例示的な実施形態1:円筒状表面上に堆積された電界放出材料を有する円筒状基材を備える電界放出陰極であって、長手方向軸を画定する電界放出陰極と、電界放出陰極の円筒状表面の周りに同心円状に延在し、その間に間隙を画定するソレノイドであって、長手方向軸に対して垂直に延在する第1および第2の対向する開放端を画定する、ソレノイドと、ソレノイドに電気的に接続され、一定極性(DC)電流をソレノイドに方向付けるように配置され、ソレノイド内のDC電流がソレノイドに沿って磁界を形成する、電流源と、ソレノイドまたは電界放出陰極に電気的に接続され、ソレノイドまたは電界放出陰極と相互作用して、電界放出材料から間隙内に電子を放出するように電界放出陰極を誘導する電界を生成するように配置されたゲート電圧源であって、放出された電子は、磁界に応答して間隙内および長手方向軸の周りで螺旋運動し、ソレノイド内の電流フローに対応する向きで、ソレノイドの第1の開放端を通過する、ゲート電圧源とを備える電界放出陰極装置。
例示的な実施形態2:ソレノイドの第1の開放端に対して離間して配置された陽極と、陽極に電気的に接続され、陽極に少なくとも約10kVの電圧を印加するように構成された高電圧源であって、陽極は電圧の印加に応答してソレノイドの第1の開放端から放出された電子を引き付ける、高電圧源とを備える、前述の例示的な実施形態のいずれかの装置またはそれらの組み合わせ。
例示的な実施形態3:陽極に引き付けられる電子の速度は、陽極に印加される電圧に比例する、前述の例示的な実施形態のいずれかの装置またはそれらの組み合わせ。
例示的な実施形態4:ソレノイドの第1の開放端を通して放出される電子の量は、電界を生成するためにゲート電圧源によって印加される電圧に比例する、前述の例示的な実施形態のいずれかの装置またはそれらの組み合わせ。
例示的な実施形態5:ソレノイドの第1の開放端から放出される電子の焦点は、第1の開放端の直径に比例する、前述の例示的な実施形態のいずれかの装置またはそれらの組み合わせ。
例示的な実施形態6:ソレノイドの第1の開放端から放出される電子の焦点は、ソレノイドと第1の開放端における電界放出陰極の円筒状表面との間の間隙の寸法に比例する、前述の例示的な実施形態のいずれかの装置またはそれらの組み合わせ。
例示的な実施形態7:円筒状基板は、導電性材料または金属材料から成る、前述の例示的な実施形態のいずれかの装置またはそれらの組み合わせ。
例示的な実施形態8:円筒状表面上に堆積された電界放出材料は、ナノチューブ、ナノワイヤ、グラフェン、非晶質炭素、またはそれらの組み合わせを含む、前述の例示的な実施形態のいずれかの装置またはそれらの組み合わせ。
例示的な実施形態9:円筒状基材は、約1mm~約5cmの直径を有し、間隙は、約100μm~約1mmである、前述の例示的な実施形態のいずれかの装置またはそれらの組み合わせ。
例示的な実施形態10:ソレノイドの第1および第2の開放端は、約1mm~約5cmの直径を有する、前述の例示的な実施形態のいずれかの装置またはそれらの組み合わせ。
例示的な実施形態11:電界放出陰極装置の形成方法であり、ソレノイドが基板の円筒状表面の周りに同心円状に延在し、それらの間に間隙を画定するように、電界放出陰極の円筒状基材をソレノイドに挿入するステップであって、電界放出陰極が長手方向軸を画定し、ソレノイドが長手方向軸に対して垂直に延在する第1および第2の対向する開放端を画定する、挿入ステップと、ソレノイドに電気的に接続された電流源からソレノイドに一定極性(DC)電流を方向付けるステップであって、ソレノイド内のDC電流がソレノイドに沿って磁界を形成する、方向付けステップと、ソレノイドまたは電界放出陰極に電気的に接続されたゲート電圧源によって電界を生成するステップであって、電界は、電界放出材料から間隙内に電子を放出するように電界放出陰極を誘導し、放出された電子は、磁界に応答して間隙内および長手方向軸の周りで螺旋運動し、ソレノイド内の電流フローに対応する向きで、ソレノイドの第1の開放端を通過する、電界生成ステップとを含む形成方法。
例示的な実施形態12:基材の円筒状表面上に電界放出材料を堆積させるステップを含む、前述の例示的な実施形態のいずれかの方法またはそれらの組み合わせ。
例示的な実施形態13:高電圧源から少なくとも約10kVの電圧を、ソレノイドの第1の開放端に対して離間して配置された陽極に印加するステップを含み、陽極は、電圧の印加に応答してソレノイドの第1の開放端から放出された電子を引き付ける、前述の例示的な実施形態のいずれかの方法またはそれらの組み合わせ。
例示的な実施形態14:ソレノイドの第1の開放端の直径を変化させて、第1の開放端から放出される電子の焦点を比例的に変化させるステップを含む、前述の例示的な実施形態のいずれかの方法またはそれらの組み合わせ。
例示的な実施形態15:ソレノイドとソレノイドの第1の開放端における電界放出陰極の円筒状表面との間の間隙の寸法を変化させて第1の開放端から放出される電子の焦点を比例的に変化させるステップを含む、前述の例示的な実施形態のいずれかの方法またはそれらの組み合わせ。
例示的な実施形態16:導電性材料または金属材料の円筒状基材を形成するステップと、ナノチューブ、ナノワイヤ、グラフェン、非晶質炭素、またはそれらの組み合わせから成る電界放出材料を円筒状基材の円筒状表面上に堆積させるステップとを含む、前述の例示的な実施形態のいずれかの方法またはそれらの組み合わせ。
例示的な実施形態17:円筒状基材をソレノイドに挿入するステップは、間隙が約100μm~約1mmとなるように、約1mm~約5cmの直径を有する円筒状基材をソレノイドに挿入するステップを含む、前述の例示的な実施形態のいずれかの方法またはそれらの組み合わせ。
例示的な実施形態18:ソレノイドの第1および第2の開放端が約1mm~約5cmの直径を有するようにソレノイドを形成するステップを含む、前述の例示的な実施形態のいずれかの方法またはそれらの組み合わせ。
Claims (18)
- 円筒状表面上に堆積された電界放出材料を有する円筒状基材を含む電界放出陰極であって、長手方向軸を画定する、電界放出陰極と、
前記電界放出陰極の前記円筒状表面の周りに同心円状に延在し、それらの間に間隙を画定するソレノイドであって、前記長手方向軸に垂直に延在する第1および第2の対向する開放端を画定する、ソレノイドと、
前記ソレノイドに電気的に接続され、一定極性(DC)電流を前記ソレノイドに方向付けるように配置された電流源であって、前記ソレノイド内の前記DC電流が前記ソレノイドに沿って磁界を形成する、電流源と、
前記ソレノイドまたは前記電界放出陰極に電気的に接続され、前記ソレノイドまたは前記電界放出陰極と相互作用して、前記電界放出材料から前記間隙内に電子を放出するように前記電界放出陰極を誘導する電界を生成するように配置されたゲート電圧源であって、放出された電子は、前記磁界に応答して前記間隙内および前記長手方向軸の周りで螺旋運動し、前記ソレノイド内の電流フローに対応する向きで、前記ソレノイドの前記第1の開放端を通過する、ゲート電圧源と
を備える電界放出陰極装置。 - 前記ソレノイドの前記第1の開放端に対して離間して配置された陽極と、
前記陽極に電気的に接続され、前記陽極に少なくとも約10kVの電圧を印加するように構成された高電圧源であって、前記陽極は、電圧の印加に応答して前記ソレノイドの前記第1の開放端から放出された電子を引き付ける、高電圧源と
を備える、請求項1に記載の装置。 - 前記陽極に引き付けられる電子の速度は、前記陽極に印加される電圧に比例する、請求項2に記載の装置。
- 前記ソレノイドの前記第1の開放端を通して放出される電子の量は、電界を生成するために前記ゲート電圧源によって印加される電圧に比例する、請求項1に記載の装置。
- 前記ソレノイドの前記第1の開放端から放出される電子の焦点は、前記第1の開放端の直径に比例する、請求項1に記載の装置。
- 前記ソレノイドの前記第1の開放端から放出される電子の焦点は、前記第1の開放端における前記ソレノイドと前記電界放出陰極の前記円筒状表面との間の間隙の寸法に比例する、請求項1に記載の装置。
- 前記円筒状基材は、導電性材料または金属材料から成る、請求項1に記載の装置。
- 前記円筒状表面上に堆積された前記電界放出材料は、ナノチューブ、ナノワイヤ、グラフェン、非晶質炭素、またはそれらの組み合わせを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記円筒状基材は、約1mm~約5cmの直径を有し、前記間隙は、約100μm~約1mmである、請求項1に記載の装置。
- 前記ソレノイドの前記第1の開放端および前記第2の開放端は、約1mm~約5cmの直径を有する、請求項1に記載の装置。
- 電界放出陰極装置の形成方法であって、
ソレノイドが電界放出陰極の円筒状基材の円筒状表面の周りに同心円状に延在して、それらの間に間隙を画定するように、前記円筒状基材を前記ソレノイド内に挿入するステップであって、前記電界放出陰極が長手方向軸を画定し、前記ソレノイドが前記長手方向軸に垂直に延在する第1および第2の対向する開放端を画定する、挿入ステップと、
前記ソレノイドに電気的に接続された電流源から一定極性(DC)電流を前記ソレノイドに方向付けるステップであって、前記ソレノイド内の前記DC電流が前記ソレノイドに沿って磁界を形成する、方向付けステップと、
前記ソレノイドまたは前記電界放出陰極に電気的に接続されたゲート電圧源によって電界を生成するステップであって、前記電界は、電界放出材料から前記間隙内に電子を放出するように前記電界放出陰極を誘導し、放出された電子は、前記磁界に応答して前記間隙内および前記長手方向軸の周りで螺旋運動し、前記ソレノイド内の電流フローに対応する向きで、前記ソレノイドの前記第1の開放端を通過する、電界生成ステップと
を含む、方法。 - 前記基材の前記円筒状表面上に電界放出材料を堆積させるステップを含む、請求項11に記載の方法。
- 高電圧源から少なくとも約10kVの電圧を、前記ソレノイドの前記第1の開放端に対して離間して配置された陽極に印加するステップを含み、前記陽極は、電圧の印加に応答して前記ソレノイドの前記第1の開放端から放出された電子を引き付ける、請求項11に記載の方法。
- 前記ソレノイドの前記第1の開放端の直径を変化させて前記第1の開放端から放出される電子の焦点を比例的に変化させるステップを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記ソレノイドの前記第1の開放端における前記ソレノイドと前記電界放出陰極の前記円筒状表面との間の前記間隙の寸法を変化させて、前記第1の開放端から放出される電子の焦点を比例的に変化させるステップを含む、請求項11に記載の方法。
- 導電性材料または金属材料の前記円筒状基材を形成するステップと、ナノチューブ、ナノワイヤ、グラフェン、非晶質炭素、またはそれらの組み合わせから成る前記電界放出材料を前記円筒状基材の前記円筒状表面上に堆積させるステップとを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記円筒状基材を前記ソレノイドに挿入するステップは、前記間隙が約100μm~約1mmとなるように、約1mm~約5cmの直径を有する前記円筒状基材を前記ソレノイドに挿入するステップを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記ソレノイドの前記第1の開放端および前記第2の開放端が約1mm~約5cmの直径を有するように前記ソレノイドを形成するステップを含む、請求項11に記載の方法。
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