JPS58216327A - 電界放射陰極 - Google Patents
電界放射陰極Info
- Publication number
- JPS58216327A JPS58216327A JP57099219A JP9921982A JPS58216327A JP S58216327 A JPS58216327 A JP S58216327A JP 57099219 A JP57099219 A JP 57099219A JP 9921982 A JP9921982 A JP 9921982A JP S58216327 A JPS58216327 A JP S58216327A
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- Japan
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- chip
- metal
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
- H01J1/304—Field-emissive cathodes
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はエネルギー分布の幅が小さく、電流密度が大き
く、かつ電流変動率が小さいことを必要とする電界放射
陰極に関し、特に、この種の陰極におけるチップ素材に
関するものである。
く、かつ電流変動率が小さいことを必要とする電界放射
陰極に関し、特に、この種の陰極におけるチップ素材に
関するものである。
従来、電界放射陰極におけるチップはタンゲス優）
テンおよびその化合物（チタニウムを拡散させたタング
ステン）を材料としている。このような陰極から得られ
る放射電子のエネルギー分布の幅（半値幅）は約０．３
ｅＶ以上の値を示し、他の材料でも、はぼ同程度の唾と
なる。この１直は理論値とも一致し、通常の材料を使っ
たばあいの限界を与える。そこで、この限界をいかに越
えるかが当面の課題となっている。
ステン）を材料としている。このような陰極から得られ
る放射電子のエネルギー分布の幅（半値幅）は約０．３
ｅＶ以上の値を示し、他の材料でも、はぼ同程度の唾と
なる。この１直は理論値とも一致し、通常の材料を使っ
たばあいの限界を与える。そこで、この限界をいかに越
えるかが当面の課題となっている。
”） Ｒ，Ｈ，Ｇｏｏｄ、Ｊ ｒ、ａｎｄ Ｅ、Ｗ
、ＭＨＩ ｌｅｒ。
、ＭＨＩ ｌｅｒ。
）（ａｎｄ ｂｏｏｋ Ｐｈｙｓ 、 ３ｒｄ ｅｄ、
、 Ｖｏｌ ２１ Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌｏｇ
（１９５６） したがって、本発明の目的は、電界放射陰極から放射さ
れる電子のエネルギー分布の幅を従来の値（２０，３ｅ
Ｖ ）よシ小さくシ、かつ大きな電流密度と小さな電
流変動率をもつ電界放射陰極を提供することにある。
、 Ｖｏｌ ２１ Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌｏｇ
（１９５６） したがって、本発明の目的は、電界放射陰極から放射さ
れる電子のエネルギー分布の幅を従来の値（２０，３ｅ
Ｖ ）よシ小さくシ、かつ大きな電流密度と小さな電
流変動率をもつ電界放射陰極を提供することにある。
以下、本発明を図を用いて詳述する。
はじめに本発明の原理について述べる。
陰極材料の母体となる黒鉛化した炭素の電子構造はタン
グステン等の金属とけ全く異なることが知られている。
グステン等の金属とけ全く異なることが知られている。
第１図は金属の状態密度、すな１わち単位エネルギーあ
たυの電子数を示す。エネルギー分布は状態密度に電子
の透過関数を乗じた形で与えられ第２図に示す様になる
。電子はフェルミ運位近傍のエネルギーを持って放射さ
れるが、フェルミ準位近傍で状態密度の＠は〜０．５個
／原子・ｅｖである。一方、黒鉛化した炭素の状態密度
は第３図に示す形をもち、フェルミ準位近傍の状態密度
の＠ｌ−１〜０．００５１’ｔｉｉ ／原子・ｅＶと桁
違いに小さい。そこで黒鉛の層間に単体元素または化合
物が入シ込む現象（インターカレーション）を利用して
、１間化合物を形成すると、フェルミ準位近傍に層間物
質の状態密度をつくり、かつその値は０．１〜０．５＠
／原子・ｅＶと金属と同程度の値をとる。この様子を第
４図に示す。フェルミ準位近傍につくられた状態密度は
層間に入れる物質によって異なるが、この新しくできた
状態密度がフェルミ皇位近傍に来れば鋭いエネルギー分
布（＜０．３ｅｙ）を得ることが可能となる。
たυの電子数を示す。エネルギー分布は状態密度に電子
の透過関数を乗じた形で与えられ第２図に示す様になる
。電子はフェルミ運位近傍のエネルギーを持って放射さ
れるが、フェルミ準位近傍で状態密度の＠は〜０．５個
／原子・ｅｖである。一方、黒鉛化した炭素の状態密度
は第３図に示す形をもち、フェルミ準位近傍の状態密度
の＠ｌ−１〜０．００５１’ｔｉｉ ／原子・ｅＶと桁
違いに小さい。そこで黒鉛の層間に単体元素または化合
物が入シ込む現象（インターカレーション）を利用して
、１間化合物を形成すると、フェルミ準位近傍に層間物
質の状態密度をつくり、かつその値は０．１〜０．５＠
／原子・ｅＶと金属と同程度の値をとる。この様子を第
４図に示す。フェルミ準位近傍につくられた状態密度は
層間に入れる物質によって異なるが、この新しくできた
状態密度がフェルミ皇位近傍に来れば鋭いエネルギー分
布（＜０．３ｅｙ）を得ることが可能となる。
また、黒鉛化した炭素を陰極とするばあい、チップの曲
率半径は金居チップの１／７〜１／８となシ、強い・電
界が発生するので、本発明による陰極でも洞じ効果が期
待される。本発明による陰極での −ルミ準位近傍の状
態密度は金属と同程度であるから、金属チップより強い
電界が印加できる点で金属チップより大きな電流密度を
得ることが可能となる。
率半径は金居チップの１／７〜１／８となシ、強い・電
界が発生するので、本発明による陰極でも洞じ効果が期
待される。本発明による陰極での −ルミ準位近傍の状
態密度は金属と同程度であるから、金属チップより強い
電界が印加できる点で金属チップより大きな電流密度を
得ることが可能となる。
次に、本発明による４界放躬陰啄の具体例について述べ
る。
る。
第５Ｃ￥１は本発明の一実施例を示したものである。
同図において、１は黒鉛化した炭素（ガラス状炭素、炭
素ファイバ、炭素ホイスカなど）のチップで、先喘部分
の曲率半径を１０００〜２０００Ａとしたものである。
素ファイバ、炭素ホイスカなど）のチップで、先喘部分
の曲率半径を１０００〜２０００Ａとしたものである。
このチップ１にハアらかじめアルカリ金属（Ｋ、Ｃ３，
Ｎａ、Ｌ ｉ、Ｒｂ ）や７＃カＩ７土類金属（Ｂ ａ
、 Ｃａ 、 ８ ｒ ） ヤ希土類金、’＠（８ｍ
、Ｅｌｌ、Ｙｂ）や遷移金１ｆ＋（Ｍｏ、Ｍｎ。
Ｎａ、Ｌ ｉ、Ｒｂ ）や７＃カＩ７土類金属（Ｂ ａ
、 Ｃａ 、 ８ ｒ ） ヤ希土類金、’＠（８ｍ
、Ｅｌｌ、Ｙｂ）や遷移金１ｆ＋（Ｍｏ、Ｍｎ。
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃ１，Ｃｒ ）などの単体元素か、
ハロゲ７ （Ｆ、 Ｃ１，Ｂ ｒ 、 ＢｒＦ３． Ｉ
Ｆ’、 。
ハロゲ７ （Ｆ、 Ｃ１，Ｂ ｒ 、 ＢｒＦ３． Ｉ
Ｆ’、 。
ＩＣｔ、ＩＢｒ） 、ハロゲン化金属の化合物（ＡＳＦ
、。
、。
上記金属とハロゲンとの化合物）の１つが層間物質とし
て入れである。２は黒鉛板で、チップ１を接合しである
。３は電極で、２本の電極がガラスベース４に固定され
ている。この電極３は直ａｔ源５に接続され、チップ１
を通電加熱できる様になっている。チップ１にアレード
板７を対置し、高圧直流電源６を接続する。このときチ
ップ１の先端から電子が電界放射され、アノード板７に
到達する。その一部をアノード板７中央の小孔を通し、
し／ズ８で絞シ、試料９の上に収束させる。
て入れである。２は黒鉛板で、チップ１を接合しである
。３は電極で、２本の電極がガラスベース４に固定され
ている。この電極３は直ａｔ源５に接続され、チップ１
を通電加熱できる様になっている。チップ１にアレード
板７を対置し、高圧直流電源６を接続する。このときチ
ップ１の先端から電子が電界放射され、アノード板７に
到達する。その一部をアノード板７中央の小孔を通し、
し／ズ８で絞シ、試料９の上に収束させる。
本発明によれば、電界放＠猛・極から放射される重子の
エネルギー分布の幅を０．３ｅＶより小さくできる。ま
た、！電極の電子放射部分の曲率半径が通常陰極の１／
７〜１／８となシうるので、いわゆる点電子源（点光源
）と見なすことができる。
エネルギー分布の幅を０．３ｅＶより小さくできる。ま
た、！電極の電子放射部分の曲率半径が通常陰極の１／
７〜１／８となシうるので、いわゆる点電子源（点光源
）と見なすことができる。
試料の表面に電子線を収束するばあい、収束スポットの
径は点光源のサイズとエネルギー分布の幅とが小さいほ
ど小さくなシ、本発明により収束スポット径を従来の陰
極を用いたばあいに比較してさらに小さくできる効果が
ある。
径は点光源のサイズとエネルギー分布の幅とが小さいほ
ど小さくなシ、本発明により収束スポット径を従来の陰
極を用いたばあいに比較してさらに小さくできる効果が
ある。
第１図〜第４図は本発明の詳細な説明するための説明図
、第５図は本発明による電界放射陰極の基本構成図であ
る。 １・・・チップ、２・・・黒鉛フィラメント、３・・・
電極、４・・・ガラスペース、５・・・直流電源、６・
・・高圧電源、７・・・アノード板、８・・・電子レン
ズ、９・・・試料。 第 １ 図 第２図
、第５図は本発明による電界放射陰極の基本構成図であ
る。 １・・・チップ、２・・・黒鉛フィラメント、３・・・
電極、４・・・ガラスペース、５・・・直流電源、６・
・・高圧電源、７・・・アノード板、８・・・電子レン
ズ、９・・・試料。 第 １ 図 第２図
Claims (1)
- １、黒鉛化した炭素からなる母材の・１間に単体元素あ
るいは化合物からなる層間物質を挿入・配列させて形唆
した層間化合物からなるチップを備えてなることを特徴
とする電界放射陰極。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57099219A JPS58216327A (ja) | 1982-06-11 | 1982-06-11 | 電界放射陰極 |
| JP5089688A JPH0628969A (ja) | 1982-06-11 | 1993-04-16 | 電界放射陰極 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57099219A JPS58216327A (ja) | 1982-06-11 | 1982-06-11 | 電界放射陰極 |
| JP5089688A JPH0628969A (ja) | 1982-06-11 | 1993-04-16 | 電界放射陰極 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5089688A Division JPH0628969A (ja) | 1982-06-11 | 1993-04-16 | 電界放射陰極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58216327A true JPS58216327A (ja) | 1983-12-16 |
| JPH0437530B2 JPH0437530B2 (ja) | 1992-06-19 |
Family
ID=26431099
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57099219A Granted JPS58216327A (ja) | 1982-06-11 | 1982-06-11 | 電界放射陰極 |
| JP5089688A Pending JPH0628969A (ja) | 1982-06-11 | 1993-04-16 | 電界放射陰極 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5089688A Pending JPH0628969A (ja) | 1982-06-11 | 1993-04-16 | 電界放射陰極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JPS58216327A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02220337A (ja) * | 1989-02-21 | 1990-09-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電界放出型冷陰極 |
| US6586889B1 (en) | 2000-06-21 | 2003-07-01 | Si Diamond Technology, Inc. | MEMS field emission device |
| US6664728B2 (en) | 2000-09-22 | 2003-12-16 | Nano-Proprietary, Inc. | Carbon nanotubes with nitrogen content |
| US6700454B2 (en) | 2001-06-29 | 2004-03-02 | Zvi Yaniv | Integrated RF array using carbon nanotube cathodes |
| US6739932B2 (en) | 2001-06-07 | 2004-05-25 | Si Diamond Technology, Inc. | Field emission display using carbon nanotubes and methods of making the same |
| US6819034B1 (en) | 2000-08-21 | 2004-11-16 | Si Diamond Technology, Inc. | Carbon flake cold cathode |
| US6885022B2 (en) | 2000-12-08 | 2005-04-26 | Si Diamond Technology, Inc. | Low work function material |
| US6897603B2 (en) | 2001-08-24 | 2005-05-24 | Si Diamond Technology, Inc. | Catalyst for carbon nanotube growth |
| US6979947B2 (en) | 2002-07-09 | 2005-12-27 | Si Diamond Technology, Inc. | Nanotriode utilizing carbon nanotubes and fibers |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0106358D0 (en) * | 2001-03-13 | 2001-05-02 | Printable Field Emitters Ltd | Field emission materials and devices |
| JP2006196186A (ja) * | 2003-04-22 | 2006-07-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子放出材料およびその製造方法とそれを用いた電界放出素子および画像描画素子 |
| JP2007080704A (ja) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Mie Univ | 電界放出型電子銃およびその電源電圧制御方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6054735B2 (ja) * | 1979-10-19 | 1985-12-02 | 株式会社日立製作所 | 電界放射陰極 |
-
1982
- 1982-06-11 JP JP57099219A patent/JPS58216327A/ja active Granted
-
1993
- 1993-04-16 JP JP5089688A patent/JPH0628969A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02220337A (ja) * | 1989-02-21 | 1990-09-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電界放出型冷陰極 |
| US6586889B1 (en) | 2000-06-21 | 2003-07-01 | Si Diamond Technology, Inc. | MEMS field emission device |
| US6819034B1 (en) | 2000-08-21 | 2004-11-16 | Si Diamond Technology, Inc. | Carbon flake cold cathode |
| US6664728B2 (en) | 2000-09-22 | 2003-12-16 | Nano-Proprietary, Inc. | Carbon nanotubes with nitrogen content |
| US6885022B2 (en) | 2000-12-08 | 2005-04-26 | Si Diamond Technology, Inc. | Low work function material |
| US6739932B2 (en) | 2001-06-07 | 2004-05-25 | Si Diamond Technology, Inc. | Field emission display using carbon nanotubes and methods of making the same |
| US6700454B2 (en) | 2001-06-29 | 2004-03-02 | Zvi Yaniv | Integrated RF array using carbon nanotube cathodes |
| US6897603B2 (en) | 2001-08-24 | 2005-05-24 | Si Diamond Technology, Inc. | Catalyst for carbon nanotube growth |
| US8003165B2 (en) | 2001-08-24 | 2011-08-23 | Applied Nanotech Holdings, Inc. | Catalyst for carbon nanotube growth |
| US6979947B2 (en) | 2002-07-09 | 2005-12-27 | Si Diamond Technology, Inc. | Nanotriode utilizing carbon nanotubes and fibers |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0437530B2 (ja) | 1992-06-19 |
| JPH0628969A (ja) | 1994-02-04 |
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