[实用新型]发射针结构、热场发射电子源及电子显微镜

说明书

本实用新型提供了一种发射针结构、热场发射电子源及电子显微镜，涉及电子显微镜技术领域，解决了氧化锆等低逸出功材料团易从发射针上脱落，影响电子源寿命的技术问题。该发射针结构位于电子源中发射电子，其包括针本体和低逸出功材料团，针本体的周壁上设置有容纳部，低逸出功材料团在烧结过程中形成有嵌入容纳部内的结合部位，且结合部位与容纳部的配合结构将低逸出功材料团夹固于针本体上。本实用新型的发射针结构能够将低逸出功材料团更为牢固的固定在针本体上，既能够增加储备氧化锆的数量，也能够增强低逸出功材料团与针本体结合的强度，防止低逸出功材料团脱落，延长了热场发射电子源的使用寿命。

技术领域

本实用新型涉及电子显微镜技术领域，尤其是涉及一种发射针结构、热场发射电子源及电子显微镜。

背景技术

电子显微镜是当代重要的科学研究、工程观察和量测仪器，在物理、材料、化学、生命等科研领域，半导体先进制程、工程材料检测等工业领域发挥着巨大的作用。

电子源是其关键零部件之一，电子源的特性往往决定了电子显微镜的主要性能。以扫描电子显微镜为例：低端扫描电镜均使用发叉式热阴极(钨丝、六硼化镧)作为电子源，中高端电镜使用冷场发射单晶钨以及热场发射氧化锆-单晶钨电子源。热场发射电子源具有亮度高、束流大、寿命长、束流稳定等特点，应用最为广泛。

热场发射电子源尖端的氧化锆附着在发射针表面目的是为了降低电子的逸出功，利于电子发射；发射针上的氧化锆随着高温蒸发/升华会逐渐减少，因此，通常在发射针上设置氧化锆层当作储备的氧化锆源。在高温的作用下，存储的氧化锆逐步迁移到尖端位置，以补充流失的氧化锆，电子发射因此可以持续8000小时以上。当存储的氧化锆耗尽或脱落时，电子源寿命终止。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：热场发射电子源尖端为针状结构，氧化锆包覆在呈针状结构的发射针上；氧化锆与发射针的结合牢固性较低，在使用过程中氧化锆易从发射针上脱落，而当氧化锆脱落时，电子源寿命终止，因此大大降低了电子源的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种发射针结构、热场发射电子源及电子显微镜，以解决现有技术中存在的氧化锆等低逸出功材料团易从发射针上脱落，影响电子源寿命的技术问题；本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的发射针结构，位于电子源中发射电子，其包括针本体和低逸出功材料团，其中：

所述针本体的周壁上设置有容纳部，所述低逸出功材料团在烧结过程中形成有嵌入所述容纳部内的结合部位，且所述结合部位与所述容纳部的配合结构将所述低逸出功材料团夹固于所述针本体上。

优选的，所述容纳部为槽或孔，所述结合部位充满于所述槽或所述孔内。

优选的，所述容纳部为由所述针本体的周壁向其轴线方向凹陷的沟槽。

优选的，每个所述沟槽均环绕于所述针本体的周壁上。

优选的，所述容纳部的数量为两个以上，且所有所述容纳部沿所述针本体的长度方向间隔布置。

优选的，所述低逸出功材料团为椭球状，所述逸出功材料团的延伸长度大于所有所述结合部位在所述针本体上的分布长度，且所述逸出功材料团的上端完全包裹位于所述针本体上最上方的所述结合部位，所述逸出功材料团的下端完全包裹位于所述针本体上最下方的所述结合部位。

优选的，所述低逸出功材料团为氧化锆团，所述氧化锆团设置于所述针本体的中部，并位于所述针本体的针尖上方，以使所述氧化锆在高温作用下迁移至所述针本体的针尖位置。

本实用新型还提供了一种热场发射电子源，包括上述发射针结构。