[发明专利]控制场发射阴极测试与老化过程中电流稳定性的方法

权利要求书

1.一种利用场发射电子源装置控制场发射阴极测试与老化过程中电流稳定性的方法，所述场发射电子源装置包括二极式场发射电子源、真空腔、真空泵机组、高压电源、高压脉冲驱动单元、真空环境监测单元和控制平台，所述二极式场发射电子源设置于真空腔内，所述高压电源经所述真空腔的第一法兰连接至所述二极式场发射电子源的阳极，所述高压脉冲驱动单元经所述真空腔的第二法兰连接至所述二极式场发射电子源的阴极，所述真空环境监测单元经所述真空腔的第三法兰连接至所述真空腔，所述真空泵机组经所述真空腔的第四法兰连接至所述真空腔，所述控制平台经通讯线缆分别连接至所述高压电源、所述真空环境监测单元以及所述高压脉冲驱动单元，并且所述阴极为生长在金属衬底上的碳纳米管，所述阳极为ITO导电玻璃或不锈钢片，所述阳极与所述阴极之间的距离介于100μm和200μm之间；且通过所述真空泵机组维持所述真空腔内的真空度介于10^-6Pa与10^-4Pa之间，

所述方法的特征在于包括以下步骤：

使所述场发射电子源的阴极电子发射能力与在所述阴极和所述阳极之间所施加的电场强度相关联，并且在所述阴极与所述阳极之间的间距固定的情况下，使得由高压电源输出到所述阳极的电压越高，所述阴极电子发射能力越强；

在所述场发射电子源上加载持续的高压，采用高压脉冲驱动单元把加载在场发射电子源上的所述持续的高压调节成脉冲式高压；

设定脉冲式高压的短脉冲宽度t1、短脉冲周期T1、长脉冲宽度t2、连续脉冲周期T2、以及幅值，其中所述t1＜t2，T1＜T2，每经过若干次短脉冲后输出一个长脉冲，以用于高压电源稳定读取测试中的电流，反馈给控制平台进行调节，并在下一个连续脉冲周期T2到来前完成调节过程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述高压脉冲驱动单元的一端接地。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述阳极与所述阴极的距离为100μm，所述真空度为10^-5Pa。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述高压脉冲驱动单元包括低压脉冲驱动模块和高压切换模块，所述真空泵机组由前级机械泵和分子泵组成。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述高压电源和所述二极式场发射电子源阳极之间串联有高压电阻，所述高压电阻为玻璃釉棒状高压电阻器。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述真空环境监测单元包括真空计和真空电离规管，所述真空电离规管的测量端经所述第三法兰嵌入所述真空腔中，引出的电极端连接所述真空计。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述控制平台与所述高压电源、所述高压脉冲驱动单元、以及真空检测单元进行通讯连接，并且所述控制平台采用LabVIEW上位机软件进行集成控制。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的控制场发射阴极测试与老化过程中电流稳定性的方法，其特征在于所述调节过程经以下步骤来实现：通过控制平台的上位机程序进行判断，当电流出现衰减时，则提高所述高压电源的输出电压来进行补偿，当电流增大时，则降低所述高压电源的输出电压进行抑制，

其中所述调节过程在整个过程采用动态反馈调节进行自动控制，且通过改变所述连续脉冲周期T2的次数来设置测试时间，所述t1介于10毫秒和100毫秒之间，而所述t2介于0.8秒至1.2秒之间，且

所述真空环境监测单元把真空度变化值反馈给所述控制平台，再由所述控制平台判断是否关闭高压电源输出，以防止阴极持续打火导致所述阴极损坏。