SU1069029A1 - Автоэлектронный эмиттер с локализованной эмиссией - Google Patents

Abstract

АВТОЭЛЕКТРОННЫЙ ЭМИТТЕР С ЛОКАЛИЗОВАННОЙ ЭМИССИЕЙ, выполненный в виде острл  из тугоплавкого металла с присадкой элемента, образующего на поверхности пленку с низкой работой вы.хода, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  срока службы эмиттера и его электронной светимости, в качестве присадки острие содержит по крайней мере один из элементов, вз тых пз группы литий, натрий , калий, цезий в количестве 0,05-0,1 вес /0.

Description

Oi со

о

rsD

СО

Изобретение относитс  к автоэмиссионпой электротехнике и может быть иснользовано 11)11 конструировании источников электронов дл  электронных приборов и, в частности , дл  электронно-зондовых нриборов.

JLiH увеличени  разре1наюш,ей способности электронно-зондовых приборов необходимы источники электронов с небольшим угловыми размерами, т.е. автоэмиттеры с локализацией автоэмиссии на небольшой об;1асти остри .

Такую локализацию можно получить, напыл   на автоэмиттер пленку активного вещества. Пленка циркони  на вольфра.ме позвол ет локализовать э.миссию в угле 0,05-0,1 стерадиан 1, гафни  - до 0,010 ,02 стерадиан 2.

Недостатками такой конструкции  вл ютс  необходимость н дополнительном внешне.м источнике Напыл емого элемента и .малый срок службы, так как в результате ионной бомбардировки поверхности эмиттера происходит распыление нленки активного компонента .

Наиболее близким к изобретению техничеокн .м решением  вл етс  автоэмиттер с лока .шзованной эмиссией, выполненный в виде остри  из тугоплавкого материала с присадкой элемента, образуюшего на поверхности пленку с низкой работой выхода 3.

В этом техническом решении дл  создани  локализации уже не нужен дополнительный Е5ненп1ий источник Напылени . Однако , выполненные в соответствии с этим решеiH-iCM катоды обладают недостаточным сроком с.тужбы и электронной свети .мости.

Целью изобретени   вл етс  увеличение срока службы автоэмиттера и увеличение его светимости.

Ностав.1енна  цель достигаетс  тем, что азтоэ,1ектронный эмиттер с локализованной эмиссией, вьнюлПенной в виде остри  из тугоплавкого металла с присадкой элемента, образуюнито на поверхности пленку с низкой работой выхода, в качестве присадки острие содержит но крайней мере один из элементов, вз тых из группы литий, натрий, ка.лпй, цезий в количестве 0,05-0,1 вес%.

З ффект .локализации э.миссионного тока достигаетс  сочетание.м процесса термического акти1и1ровани  эмиттируюшей поверхности остри  эмиссионпо-активной присадкой , растворенной в его объеме и доставленной на его поверхность за счет диффузии с процессо.м термополевой нерестройки, при кото)()й происходит рельефное выделение наиболее илотноунакованных граней. В резу.льтате на новерхности остри  образуютс  микровыстуиь:, состо щие из скоплеш-1  атомов э.миссионно-активной присадки , копцептрируюшихс , главным образом, 1 местах наибольшего градиента электрического пол . На микровыступах происходит локальное усиление электрического пол , а также за счет хемисорбционного взаимодействи  электроположительного к подложке адсорбата избирательное снижение работы выхода. Суммарный эффект изменени  Е и У дл  центральной грани позвол ет реализовать большую степень локализации эмиссионного тока.

Эффект избирательного изменени  работы выхода центральной грани остри  зависит от величины дипольного момента двойного сло , который в свою очередь зависит от радиуса атома адсорбата Гц, и плотности упаковки рассматриваемой грани подложки /hkl. Чем больше Гд, и чем больше phkE , тем больше будет значение Р. Среди электроположительных элементов наибольшее значение г имеют щелочные металлы Li, Na, К, Cs. К плотноупакованным гран м 0 W, имеющим тенденцию выдел тьс  от «термополевой перестройки, относ тс  грани (110), (100), (112). В соответствии с этим разрабатывалась система вольфрам + щелочные металлы (с ориентацией на одну из указанных граней).

Основна  трудность - создание сплава тугоплавкого металла с щелочным - заключаетс  в большей разнице их температур давлени  и испарени . Однако при получении монокритасталла W методом электронной зонной плавки данные металлы могут быть растворены в вольфрамовой матрице с общей концентрацией около 0,1%.

Нижн   граница содержани  элементов (0,05 вес.%) определ ет минимальный срок службы в 100 ч. При меньшем содержании элементов он становитс  .менее 100 ч., что не соответствует услови м работы автоэмиттера в микроскопе.

Сплав может быть получен зонной плавкой электронным лучом за два прохода скоростью 2-4 мм/мин вдоль кристаллографической оси 001. Образцы поперечным сечением 0,3x0,3 мм вырезаютс  вдоль этой оси электроискровым способом.

Травление остри  производ т в 1,5 N растворе NaOH при напр жении 5 В и токе 20мА.

Автоэмиттер монтировалс  в автоэлектронном микроскопе и откачивалс  до давлени  , соответствующего рабоче.му вакууму в электронно-зондовых приборах.

Прогрев автоэмиттера дл  активации при 1460 К в течение 3 мин в присутствии 5 пол  0,2 В/А приводит к миграции атомов из матрицы на поверхность остри  и образованною устойчивого скоплени  на грайи (001). При нрогреве свыше 1600 К начина ,1069029

j4

етс  рост образований р дом с гран миционарном режиме за 100 ч работы при

типа (110), что не удовлетвор ет услови мэлектронной светимости пучка, равной 4х

локализации эмиссии.10 а/см - Sr ток эмиссии изменилс  меИспытани  автокатода в рабочем вакууменее чем на 1%, что свидетельствует о по10 Па на срок службы показали, что в ста-вышении срока службы эмиттера.

Claims (1)

1. АВТОЭЛЕКТРОННЫЙ ЭМИТТЕР С ЛОКАЛИЗОВАННОЙ ЭМИССИЕЙ, выполненный в виде острия из тугоплавкого металла с присадкой элемента, образующего на поверхности пленку с низкой работой выхода, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы эмиттера и его электронной светимости, в качестве присадки острие содержит по крайней мере один из элементов, взятых из группы литий, натрий, калий, цезий в количестве 0,05-0.1 вес ^и/₀.

   О СО О ю СО