[發明專利]控制場發射陰極測試與老化過程中電流穩定性的方法

有效

• 申請號: 201710271213.1
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN106960773B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 石偉;梁棟;洪序達;胡戰利;蔣昌輝
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: H01J3/02
• 分類號: H01J3/02;H01J9/44
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 李獻忠;張靜

1.一種利用場發射電子源裝置控制場發射陰極測試與老化過程中電流穩定性的方法，所述場發射電子源裝置包括二極式場發射電子源、真空腔、真空泵機組、高壓電源、高壓脈沖驅動單元、真空環境監測單元和控制平臺，所述二極式場發射電子源設置于真空腔內，所述高壓電源經所述真空腔的第一法蘭連接至所述二極式場發射電子源的陽極，所述高壓脈沖驅動單元經所述真空腔的第二法蘭連接至所述二極式場發射電子源的陰極，所述真空環境監測單元經所述真空腔的第三法蘭連接至所述真空腔，所述真空泵機組經所述真空腔的第四法蘭連接至所述真空腔，所述控制平臺經通訊線纜分別連接至所述高壓電源、所述真空環境監測單元以及所述高壓脈沖驅動單元，并且所述陰極為生長在金屬襯底上的碳納米管，所述陽極為ITO導電玻璃或不銹鋼片，所述陽極與所述陰極之間的距離介于100μm和200μm之間；且通過所述真空泵機組維持所述真空腔內的真空度介于10^-6Pa與10^-4Pa之間，

所述方法的特征在于包括以下步驟：

使所述場發射電子源的陰極電子發射能力與在所述陰極和所述陽極之間所施加的電場強度相關聯，并且在所述陰極與所述陽極之間的間距固定的情況下，使得由高壓電源輸出到所述陽極的電壓越高，所述陰極電子發射能力越強；

在所述場發射電子源上加載持續的高壓，采用高壓脈沖驅動單元把加載在場發射電子源上的所述持續的高壓調節成脈沖式高壓；

設定脈沖式高壓的短脈沖寬度t1、短脈沖周期T1、長脈沖寬度t2、連續脈沖周期T2、以及幅值，其中所述t1＜t2，T1＜T2，每經過若干次短脈沖后輸出一個長脈沖，以用于高壓電源穩定讀取測試中的電流，反饋給控制平臺進行調節，并在下一個連續脈沖周期T2到來前完成調節過程。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述高壓脈沖驅動單元的一端接地。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述陽極與所述陰極的距離為100μm，所述真空度為10^-5Pa。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述高壓脈沖驅動單元包括低壓脈沖驅動模塊和高壓切換模塊，所述真空泵機組由前級機械泵和分子泵組成。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：在所述高壓電源和所述二極式場發射電子源陽極之間串聯有高壓電阻，所述高壓電阻為玻璃釉棒狀高壓電阻器。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于：所述真空環境監測單元包括真空計和真空電離規管，所述真空電離規管的測量端經所述第三法蘭嵌入所述真空腔中，引出的電極端連接所述真空計。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述控制平臺與所述高壓電源、所述高壓脈沖驅動單元、以及真空檢測單元進行通訊連接，并且所述控制平臺采用LabVIEW上位機軟件進行集成控制。

8.根據權利要求1至7中任一項所述的控制場發射陰極測試與老化過程中電流穩定性的方法，其特征在于所述調節過程經以下步驟來實現：通過控制平臺的上位機程序進行判斷，當電流出現衰減時，則提高所述高壓電源的輸出電壓來進行補償，當電流增大時，則降低所述高壓電源的輸出電壓進行抑制，

其中所述調節過程在整個過程采用動態反饋調節進行自動控制，且通過改變所述連續脈沖周期T2的次數來設置測試時間，所述t1介于10毫秒和100毫秒之間，而所述t2介于0.8秒至1.2秒之間，且

所述真空環境監測單元把真空度變化值反饋給所述控制平臺，再由所述控制平臺判斷是否關閉高壓電源輸出，以防止陰極持續打火導致所述陰極損壞。