[发明专利]用于产生电子的丝极组件、以及有关的装置、系统和方法

权利要求书

1.一种丝极组件，其包括：

由电绝缘、高熔点材料构成的芯，所述芯具有沿芯轴的芯长度；和

由导电性、高熔点材料构成的丝极，所述丝极包括第一末端和第二末端、以及在第一末端和第二末端之间的细长体，其中所述细长体的至少中部设置在所述芯上。

2.权利要求1的丝极组件，其中所述芯具有的构造选自以下：所述芯是实心的；所述芯是空心的；所述芯是圆柱形的；所述芯由耐火材料构成；以及前述中两种或更多种的组合。

3.权利要求1的丝极组件，其中所述丝极的组成选自以下：铱；耐火金属；高熔点金属；钨；铼；以及前述任何物质的合金。

4.权利要求1的丝极组件，其中所述细长体的至少中部按高电阻构造沿芯长度的至少一部分延伸。

5.权利要求4的丝极组件，其中所述高电阻构造选自：

将所述中部按螺旋路径缠绕在所述芯周围；和

所述中部按蜿蜒路径沿所述芯延伸。

6.权利要求1的丝极组件，其包括设置在所述芯上且包封至少所述中部的热离子发射层，所述热离子发射层的功函数低于所述丝极的功函数。

7.权利要求6的丝极组件，其中所述热离子发射层具有选自以下的组成：一种热离子发射氧化物，或两种或更多种不同热离子发射氧化物的混合物；钇氧化物，或钇氧化物和一种或多种其它热离子发射氧化物的混合物；碳的热离子发射同素异形体；碳纳米管；石墨烯；和两种或更多种碳同素异形体的复合材料。

8.权利要求1的丝极组件，其包括其上设置有所述芯的支撑结构。

9.权利要求8的丝极组件，其中所述支撑结构包括配置用于与电压源电耦合的第一导电柱和第二导电柱，且所述第一末端和第二末端分别与第一导电柱和第二导电柱电连通。

10.制造丝极组件的方法，所述方法包括：

提供由电绝缘、高熔点材料构成的芯，所述芯具有沿芯轴的芯长度；

提供由导电性、高熔点材料构成的丝极，所述丝极包括第一末端和第二末端、以及在第一末端和第二末端之间的细长体；和

将所述丝极附接于所述芯，使得所述细长体的至少中部设置在所述芯上。

11.权利要求10的方法，其中所述芯具有的构造选自以下：所述芯是实心的；所述芯是空心的；所述芯是圆柱形的；所述芯由耐火材料构成；以及前述中两种或更多种的组合。

12.权利要求10的方法，其中所述细长体的至少中部按高电阻构造沿芯长度的至少一部分延伸。

13.权利要求12的方法，其中所述高电阻构造选自：

将所述中部按螺旋路径缠绕在所述芯周围；和

所述中部按蜿蜒路径沿所述芯延伸。

14.权利要求10的方法，其包括：将热离子发射层施涂于所述芯，使得所述热离子发射层包封至少所述中部，所述热离子发射层的功函数低于所述丝极的功函数。

15.权利要求14的方法，其中所述热离子发射层具有选自以下的组成：一种热离子发射氧化物，或两种或更多种不同热离子发射氧化物的混合物；钇氧化物，或钇氧化物和一种或多种其它热离子发射氧化物的混合物；碳的热离子发射同素异形体；碳纳米管；石墨烯；和两种或更多种碳同素异形体的复合材料。

16.权利要求10的方法，其包括：将所述芯安装在支撑结构上。

17.权利要求16的方法，其中所述支撑结构包括配置用于与电压源电耦合的第一导电柱和第二导电柱，且所述方法还包括：使所述第一末端和第二末端分别与第一导电柱和第二导电柱电连通。

18.权利要求10的方法，其包括通过选自以下的工序使至少所述中部形成所述高电阻构造：

在所述芯上形成或放置丝极材料层，用光刻胶涂布所述丝极材料层，根据所述高电阻构造将所述光刻胶压花，和施用蚀刻剂；

在所述芯上形成或放置丝极材料层，将掩模施用于所述丝极材料，根据所述高电阻构造将所述掩模压花，和施用蚀刻剂；和

将掩模施用于所述芯，根据所述高电阻构造将所述掩模压花，和使丝极材料沉积通过所述掩模。