[發(fā)明專利]離子源組件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710074322.0
• 申請日: 2007-05-09
• 公開（公告）號: CN101303955A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發(fā)明（設計）人: 肖林;楊遠超;潛力;劉亮;陳丕瑾;胡昭復;范守善
• 申請（專利權）人: 清華大學;鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司
• 主分類號: H01J27/02
• 分類號: H01J27/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一離子源組件，尤其涉及一種發(fā)射離子穩(wěn)定的離子源組件。

背景技術

碳納米管(Carbon?Nanotube，CNT)具有極優(yōu)異的導電性能、化學穩(wěn)定性及機械性質，且其具有幾乎接近理論極限的長徑比及尖端表面積(尖端表面積愈小，其局部電場愈集中)，使得碳納米管在場發(fā)射真空離子源領域具有潛在的應用前景。如，應用在平面顯示裝置、真空離子源組件、掃描電子顯微鏡(Scanning?Electron?Microscope)、透射電子顯微鏡(Transmission?ElectronMicroscope)等設備的電子發(fā)射部件中。

傳統(tǒng)的場發(fā)射離子源組件中，其包括以碳納米管為場發(fā)射薄膜的冷陰極，設置于冷陰極上的柵極，以及設置于柵極上的離子加速極，冷陰極、柵極與離子加速極三者相互絕緣地間隔設置。在離子源組件的工作狀態(tài)下，由于離子源組件內氣體分子的脫附、吸附效應，氣體離子對碳納米管的轟擊及活性氣體分子與碳納米管之間的相互作用，會造成碳納米管形態(tài)的改變，從而影響碳納米管發(fā)射電子的穩(wěn)定性，進而阻礙了碳納米管于離子源中的應用。

有鑒于此，提供一種低功耗、低放氣率、發(fā)射電子穩(wěn)定且抗離子轟擊的離子源組件是必要的。

發(fā)明內容

一種離子源組件，包括冷陰極，柵極和離子加速極，冷陰極，柵極和離子加速極相互絕緣地間隔設置，該柵極位于冷陰極與離子加速極之間，其中，冷陰極與柵極之間的距離小于或等于2毫米，冷陰極包括基底及場發(fā)射薄膜，場發(fā)射薄膜設置于基底上且面向柵極，所述場發(fā)射薄膜含有碳納米管、低熔點玻璃及導電金屬微粒。

冷陰極包括基底及場發(fā)射薄膜，場發(fā)射薄膜設置于基底上且面向柵極。場發(fā)射薄膜包括長度在5微米至15微米的碳納米管、低熔點玻璃及導電金屬微粒。

與現(xiàn)有的離子源組件相比，本發(fā)明實施例所提供的離子源組件具有如下優(yōu)點：(1)冷陰極與柵極之間的距離遠小于工作狀態(tài)下電子的平均自由程，因此電子在此區(qū)間碰撞氣體分子而使之電離的幾率遠小于1，從而減少氣體離子對碳納米管的轟擊；(2)柵極的透過率較高，電子轟擊柵極所產生的脫附離子量對碳納米管的穩(wěn)定性影響極小。由于采用碳納米管發(fā)射電子，該離子源組件還具有功耗低、放氣率低等特點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種離子源組件結構的截面示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發(fā)明實施例作進一步的詳細說明。

請參閱圖1，本發(fā)明提供一種離子源組件100，該離子源組件100包括冷陰極102，柵極104和離子加速極106，冷陰極102，柵極104和離子加速極106相互絕緣地間隔設置，該柵極104位于冷陰極102與離子加速極106之間。冷陰極102與柵極104之間的距離小于或等于2毫米，柵極104與離子加速極106的之間的距離為大于或等于2毫米。該離子源組件100置于具有一定真空度的封閉的空間內。

柵極104和離子加速極106的材料為導電金屬，如鎳、鎢、銅等。柵極104和離子加速極106為具有較高透過率的金屬環(huán)，金屬孔或者金屬網等孔狀結構，其中，柵極104的透過率大于80％。

冷陰極102包括基底108及場發(fā)射薄膜110，該場發(fā)射薄膜110設置于基底108上且面向柵極104?；?08的材料優(yōu)選為導電的氧化銦錫玻璃或導電的金屬板。基底108的底面可為平面或曲面。相應地，陰極、柵極及離子加速極也可為平面或曲面結構。

場發(fā)射薄膜110包括碳納米管漿料及導電漿料。碳納米管漿料包括碳納米管、有機載體，導電漿料包括低熔點玻璃及導電金屬微粒，各成分的重量百分比為：碳納米管為5～15％、導電金屬微粒為10～20％、低熔點玻璃為5％及有機載體為60～80％。

碳納米管為通過化學氣相沉積法、電弧放電法或激光蒸發(fā)法等現(xiàn)有方法制備，通過離心提純所得到的純度較高的碳納米管。碳納米管所選的長度在5微米至15微米的范圍內為佳，過短會減弱碳納米管的場發(fā)射特性，過長容易使碳納米管折斷。

有機載體包括作為主要溶劑的松油醇、作為增塑劑的少量鄰位苯二甲酸二丁酯及作為穩(wěn)定劑的少量乙基纖維素的混合物。

低熔點玻璃的熔點要低于基底108的材料的熔點，從而保證在加熱的情況下，低熔點玻璃先熔化。優(yōu)選地，低熔點玻璃熔點在400～500℃的范圍內。低熔點玻璃的作用是將場發(fā)射材料110中的碳納米管與基底108進行粘結，從而防止在電場的作用下碳納米管從基底108上脫落，進而延長冷陰極102的使用壽命。

導電金屬微粒的材料可為氧化銦錫或銀，導電金屬微粒作用是保證碳納米管與基底108之間的電性連接。