[发明专利]用于聚焦场发射的碳纳米管阵列

权利要求书

1.一种场发射装置，包括：阴极，该阴极由基底和以可变高度分布设置在所述基底上的碳纳米管阵列构成，其中所述可变高度分布包括从所述可变高度分布的边缘到中心的递增；和

分段式束控制机构，形成在所述基底上并由多个束控制分段构成，所述多个束控制分段用于改变从碳纳米管阵列发射的电子的轨迹。

2.根据权利要求1所述的场发射装置，还包括形成在分段式束控制机构上的绝缘层和形成在该绝缘层上的用于束控制的附加侧栅极。

3.根据权利要求1所述的场发射装置，其中分段式束控制机构被设置为处于与碳纳米管阵列的最大高度相同或基本近似的垂直平面中。

4.根据权利要求1所述的场发射装置，还包括控制逻辑电路，该控制逻辑电路连接至分段式束控制机构，用于单独地激励所述多个束控制分段中的每一个。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的场发射装置，其中所述可变高度分布从所述可变高度分布的边缘到中心递增，并且其中所述可变高度分布包括大致在所述碳纳米管阵列的中心出现的峰值高度。

6.根据权利要求5所述的场发射装置，其中所述可变高度分布在所述碳纳米管阵列的中心区域是对称的。

7.根据权利要求5所述的场发射装置，其中所述可变高度分布包括从所述碳纳米管阵列的圆周位置向中心部的线性高度递增。

8.根据权利要求5所述的场发射装置，其中所述可变高度分布包括从所述碳纳米管阵列的圆周位置向中心部的对数高度递增。

9.根据权利要求5所述的场发射装置，其中所述可变高度分布包括从所述碳纳米管阵列的圆周位置向中心部的抛物线形高度递增。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的场发射装置，还包括至少一个侧栅极，所述至少一个侧栅极设置在所述分段式束控制机构下面并以部分重叠的方式邻近所述碳纳米管阵列，使得所述至少一个侧栅极的至少一部分存在于与所述碳纳米管阵列的至少一部分相同的平面中。

11.根据权利要求10所述的场发射装置，其中所述至少一个侧栅极沿圆周地围绕所述碳纳米管阵列。

12.根据权利要求1-4中任一项所述的场发射装置，还包括设置在所述阴极、碳纳米管阵列和分段式束控制机构上方的X射线板，其中X射线板由在由从所述碳纳米管阵列发射的电子轰击时产生X射线的材料构成。

13.一种成像装置，包括像素阵列，每个像素包括场发射装置和分段式束控制机构，每个场发射装置包括阴极，该阴极包括基底和以可变高度分布设置在所述基底上的碳纳米管阵列，其中所述可变高度分布包括从所述可变高度分布的边缘到中心的递增；并且

其中每个分段式束控制机构形成在基底上并包括多个束控制分段，所述多个束控制分段用于改变从对应的场发射装置发射的电子的轨迹。

14.根据权利要求13所述的成像装置，其中尖角高度分布具有从边缘部到中心部的线性递增，并且其中所述可变高度分布的峰值高度出现在所述阵列的大致中心中。

15.根据权利要求13所述的成像装置，还包括至少一个侧栅极，所述至少一个侧栅极设置在所述分段式束控制机构下面并以部分重叠的方式邻近所述碳纳米管阵列，使得所述侧栅极的至少一部分存在于与所述碳纳米管阵列的至少一部分相同的平面中。

16.根据权利要求13-15中任一项所述的成像装置，还包括设置在所述像素阵列的场发射路径中的X射线板，其中所述X射线板由在由从所述场发射装置发射的电子轰击时产生X射线的材料构成。

17.一种聚焦场发射装置中的场发射方法，包括下述步骤：

在设置在阴极基底上的碳纳米管阵列上供给第一电压，其中所述碳纳米管阵列被构造为具有尖角高度分布；以及

至少将第二电压和第三电压供给至设置在阴极基底上的分段式束控制机构的对应分段。

18.根据权利要求16所述的方法，其中所述尖角高度分布具有从边缘部到中心部的线性递增，并且其中所述尖角高度分布的峰值高度出现在所述碳纳米管阵列的大致中心中。