Способ формирования эмиттирующей поверхности автоэлектронного острийного катода

 

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЭМИТТИРУЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ АВТОЭЛЕКТРОННОГО ОСТРИЙНОГО КАТОДА , включающий операцию погружения закрепленной на держателе заготовки в каплю электролита, размещенную на электроде, и подачу на заготовку рабочего напряжения, отличающийся тем, что, с целью увеличения плотности эмиссионного тока и уменьщения угловой расходимости электронного пучка, заготовку погружают в каплю электролита снизу так, чтобы верхний мениск капли оставался целостным. а (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

09) (11) з(59 Н 01 J 9/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3514422/18-21 (22) 23.11.82 (46) 23.02.84. Бюл. № 7 (72) В. М. Жуков, Д. М. Паутов и С. А. Полежаев (7l) Ленинградский электротехнический институт связи им. проф. М. А. Бонч-Бруевича (53) 62!.3.032.212 (088.8) (56) 1. iуке W. P. at all «The Field emitter: fabricathion electron microscopy and

electric field calculations Journ. Аррl, Phys

1963, ч 24, № 2, р. 570 — 576.

2. Елинсон М. И., Васильев Г. В. Автоэлектронная эмиссия. М., Физматгиз, 1958, с. 64 — 70 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ

ЭМИТТИРУЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ АВТОЭЛЕКТРОННОГО ОСТРИЛНОГО КАТОДА, включающий операцию погружения закрепленной на держателе заготовки в каплю электролита, размещенную на электроде, и подачу на заготовку рабочего напряжения, отличающийся тем, что, с целью увеличения плотности эмиссионного тока и уменьшения угловой расходимости электронного пучка, заготовку погружают в каплю электролита снизу так, чтобы верхний мениск капли оста в ался целости ы м.

1075326

Изобретение относится к электронной технике, в частности к способам формирования эмиттирующей поверхностИ катодов острийного типа.

Известен способ формирования эмиттирующей поверхности остр ийного катода, заключающийся в погружении заготовки в электролит и подаче на заготовку рабочего напряжения (1).

В этом способе формирование эмиттирующей поверхности осуществляется при электрохимическом перетравливании боковой поверхности заготовки, которое происходит вблизи границы воздух-электролит.

При этом область травления достаточно велика вследствие затягивания электролита на заготовку капиллярными силами и газо.выделения. Поэтому угол конуса при вершине катодов, полученных способом, принципиально не может превышать 10 .

Наиболее близким к изобретению является способ формирования амиттирующей поверхности острийного катода, заключающийся в погружении закрепленной на держателе заготовки в каплю электролита, размещенную на электроде, причем направление движения конца заготовки совпадает с направлением силы тяжести, а оба мениска капли оказываются нарушенными, и подаче на заготовку рабочего напряжения. формирование эмиттирующей поверхности по известному способу происходит в объеме капли. При этом нижняя. по отношению к капле часть заготовки не может быть использована в качестве катода из-за того, что в процессе травления она должна находиться в свободном состоянии (т.е. на нее не должны действовать никакие силы, кроме собственной тяжести) и ее отделение определяет момент окончания электрохимического травления в капле (2).

Недостатки известного способа заключаются в невозможности получения высоких плотностей тока эмиссии и большой расходимости электронного пучка вследствие малости конуса при вершине острийного катода, что связано с достаточно большой длиной участка заготовки, подвергающегося травлению. Длина этого участка определяется .толщиной капли, которую невозможно сделать очень тонкой, капиллярным затягиванием электролита на заготовку, что ведет к дополнительному увеличению длины травящей области, а также неблагоприятным распределением электрического поля в области травления. Все это приводит к тому, что верхняя часть перетравленной заготовки (готовое острие), закрепленная на дужке-держателе, имеет меньший угол конуса, чем нижняя, которая не может быть использована.

Целью изобретения является увеличение плотности ээмиссионного тока и уменьшение угловой расходимости электронного пучка.

10 !

Для достижения указанной цели согласно способу формирования эмиттирующей. поверхности автоэлектронного острийного, катода, включающем операцию погружения закрепленной на держателе заготовки в каплю электролита, размещенную на электроде, и подачу на заготовку рабочего напряжения, заготовку погружают в каплю электролита снизу так, чтрбы верхний мениск капли оставался целосным.

На чертеже показана схема устройства для реализации способа при различных стадиях.

Заготовка 1 (стадия а) закреплена на держателе 2. На электроде 3 расположена капля 4 электролита с менисками 5 и 6.

К электроду 3 и заготовке 1 (при помощи дужки-держателя 2) от источника 7 подается рабочее напряжение. Направление силы тяжести указано стрелкой 8. Заготовку 1, закрепленную на дужке-держателе 2, погружают в каплю электролита 4, размещенную на электроде 3, таким образом, что направление движения конца заготовки 1 противоположно направлению силы тяжести 8. Конец заготовки 1 разрушает мениск 6 капли 4 и погружается в нее так, что мениск 5 капли 4, находящийся сверху по отношению к заготовке 1, остается целостным (стадия б) .

После этого на заготовку 1 от источника 7 подают рабочее напряжение. Начинается постепенное стравливание материала заготовки 1 и образование конуса на погружен-. ной в каплю 4 ее части (стадия в). Образующиеся при травлении газы выделяютсй через целостный мениск 5 и не влияют ня образующийся угол конуса.. По мере образования конуса зона смачивания постепенно уменьшается до тех пор, пока не происходит разрыв тонкой шейки электролита на вершине острия (стадия 3) . При этом электрическая цепь автоматически разрывается и процесс травления прекращается;

Предлагаемый способ получения эмиттирующей поверхности был реализован при изготовлении острийного вольфрамового катода с радиусом вершины 0,3.10 мм и углом конуса при вершине 60 . При этом в качестве электролита использовался раст вор NaOH 2 ./О-ной концентрации, капля 4 которого помещалась в отверстие диаметром 3 мм электрода 3, изготовленного из никелевой пластины. Заготовка 1 (диаметр

5 105 мм) закреплялась на вольфрамовой дужке (диаметр 104 мм). Заготовка 1 углублялась в каплю 4 на 1,5 мм. От источника 7 на ячейку травления подавалось переменное напряжение 4 В, обеспечивающее оптимальную плотность ионного тока.

Предлагаемый способ формиуедания эмиттирующей поверхности позволят приучать острия с углом конуса при верцщие до 120 в зависимости от глубины погружения заготовки в каплю электролита. Радиус закругления вершины острия зависит от ма1075326

Составитель Г. Кудинцева

Редактор И. Шулла Техред И. Верее Корректор И. Эрдейи

Заказ 235/46, Тнуаж бфЭ Подписное

ВНИИПЙ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

313035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб„ д. 4 5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 териала заготовки, состава и концентрации электролита, от режима травления.

Предлагаемый способ по сравнению с известными имеет ряд преимуществ, которые заключаются в том, что для катодов с большим углом конуса улучшается теплоотвод с рабочего кончика острия, что позволяет повысить плотность отбираемого эмиссионно :го тока и, следовательно, получить большие абсолютные значения тока; уменьшается угловая расходимость электронного пучка; f0 упрощается получение катодов с большими радиусами закругления вершины, что необходимо для создания острийных катодов, работающих при больших напряжениях (сотни киловольт).

Острийные катоды с сформированной согласно предлагаемому способу эмиттирующей поверхностью огут найти применение для получения сильноточных электронных пучков, в растровых электронных микроскопах, в автоэлектронных и автоионных проекторах для исследования различных физических процессов на поверхности катода и т.п.