[發(fā)明專利]用于真空環(huán)境的高亮度含硼電子束發(fā)射器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210487111.4
• 申請(qǐng)日: 2017-06-20
• 公開（公告）號(hào): CN114823250A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: W·G·舒爾茨;G·德爾加多;F·希爾;E·加西亞(貝里奧斯);R·加西亞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 科磊股份有限公司
• 主分類號(hào): H01J1/304
• 分類號(hào): H01J1/304;H01J1/34;H01J9/02;H01J19/24;H01J19/82;H01J33/04;H01J37/073;G21K5/02
• 代理公司: 北京律盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 劉麗楠

本申請(qǐng)實(shí)施例涉及用于真空環(huán)境的高亮度含硼電子束發(fā)射器。本發(fā)明涉及一種發(fā)射器，其含有金屬硼化物材料，所述發(fā)射器具有擁有1μm或更小的半徑的至少部分圓形尖端。可施加電場(chǎng)到所述發(fā)射器，且從所述發(fā)射器產(chǎn)生電子束。為形成所述發(fā)射器，從單晶棒移除材料以形成含有金屬硼化物材料的發(fā)射器，其具有擁有1μm或更小的半徑的圓形尖端。

分案申請(qǐng)的相關(guān)信息

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2017年6月20日，申請(qǐng)?zhí)枮椤?01780034257.0”，發(fā)明名稱為“用于真空環(huán)境的高亮度含硼電子束發(fā)射器”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

相關(guān)申請(qǐng)案的交叉參考

本申請(qǐng)案主張2016年6月30日申請(qǐng)且指派為第62/356,738號(hào)美國(guó)申請(qǐng)案的臨時(shí)專利申請(qǐng)案的優(yōu)先權(quán)，所述申請(qǐng)案的全部揭示內(nèi)容以引用的方式并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及由硼化物化合物制造的電子發(fā)射器。

背景技術(shù)

堿土和稀土硼化物化合物可用于熱離子發(fā)射。這些材料具有使硼化物化合物陰極優(yōu)于鎢熱離子陰極的物理和化學(xué)性質(zhì)。六硼化鑭(LaB₆)陰極已用于掃描式電子顯微鏡(SEM)設(shè)計(jì)、透射電子顯微鏡、電子束光刻系統(tǒng)和其它光電系統(tǒng)中的熱離子電子發(fā)射器。雖然提升光電系統(tǒng)性能(尤其在低光束能量)，但這些硼化物化合物陰極需要真空技術(shù)的復(fù)雜改進(jìn)來(lái)減少氧化相關(guān)的損害。

在典型陰極操作溫度下，硼化物化合物(例如LaB₆)非常容易與氧化物和水分發(fā)生反應(yīng)。之前系統(tǒng)使用冷阱、濺射離子泵、真空密封、焊接金屬波紋管和密封技術(shù)來(lái)維持硼化物化合物陰極周圍的真空環(huán)境。硼化物化合物熱離子發(fā)射器也需要改進(jìn)來(lái)提供發(fā)射穩(wěn)定性。例如，采用獨(dú)立韋內(nèi)(Wehnelt)偏壓供應(yīng)來(lái)將有效發(fā)射面積減小到僅陰極尖端，這是因?yàn)榻殡姳∧ぴ陉帢O上隨時(shí)間累積。對(duì)于純度和清潔度問題，需要特定材料使用硼化物化合物陰極來(lái)提供熱離子操作。

即使憑借這些改進(jìn)，LaB₆的熱離子發(fā)射電子槍組合件仍尚未達(dá)到操作平衡，且操作期間的溫度不足以吸收內(nèi)部水分。LaB₆陰極環(huán)境中的水分的高分壓對(duì)陰極造成質(zhì)量損失、侵蝕和損害。陰極的不適當(dāng)操作環(huán)境可導(dǎo)致質(zhì)量損失加速。

LaB₆尚未用作為三極管電子槍配置中的大發(fā)射面積熱離子發(fā)射器。由三極管電子槍配置中的空間電荷效應(yīng)限制源極亮度。用于防止非預(yù)期的“馬耳他十字(Maltesecross)”形電子發(fā)射的韋內(nèi)電勢(shì)可部分阻擋來(lái)自陽(yáng)極的提取電勢(shì)。當(dāng)用作熱離子發(fā)射器(例如，在約1800K)時(shí)，陰極材料經(jīng)由硼化物材料或成形氧化物的氧化和升華經(jīng)歷質(zhì)量損失。升華過程導(dǎo)致陰極的形狀和發(fā)射特性改變，且發(fā)射器材料的發(fā)射表面或塊體的部分可隨時(shí)間損失。任何升華或蒸發(fā)氧化物可變?yōu)閷?dǎo)致光學(xué)器件的不穩(wěn)定性的絕緣薄膜。

在低溫下操作陰極可減小來(lái)自陰極的硼化物材料的質(zhì)量損失率。低溫減少在韋內(nèi)電極(例如，LaB₆)的背側(cè)上的材料沉積。但是，在高真空環(huán)境中低溫下的金屬(例如，La、Hf)或其它稀土硼化物陰極發(fā)射器的操作會(huì)使發(fā)射表面輕易受有機(jī)污染物的分壓毒侵。

因此，需要經(jīng)改進(jìn)的金屬硼化物電子發(fā)射器。

發(fā)明內(nèi)容

在第一方面中，提供一種設(shè)備。所述設(shè)備包括含有金屬硼化物材料的發(fā)射器。所述發(fā)射器具有擁有1μm或更小的半徑的至少部分圓形尖端。

所述金屬硼化物材料可包含選自由堿金屬、堿土金屬、過渡金屬、鑭系元素和錒系元素組成的列表的物種。所述金屬硼化物材料可為金屬六硼化物材料。所述金屬硼化物材料可包含LaB₆。所述金屬硼化物材料可具有100晶體定向。