[发明专利]一种电子发射装置以及电子装置

说明书

本公开实施例提出一种电子发射装置以及电子装置，所述电子发射装置包括耐火容器以及加热电源，所述耐火容器具有一空腔部，所述空腔部具有一定真空度，在所述空腔部中设置电子发射材料，在所述耐火容器的底部设置至少一个通孔，所述电子发射材料受热熔化后穿过所述通孔形成具有弧形的外凸液面并向外实现电子发射。本公开实施例具有较高的电子的场发射效果，产品结构一致性程度高，调试容易，电子发射装置的寿命和容纳的电子发射材料质量成正比，使得公开的电子装置寿命可以比传统的热场发射和冷场发射灯丝寿命有显著延长,可以满足电子束曝光机、扫描电镜、透射电镜和其他X光源的应用。

技术领域

本公开涉及电子发射源，尤其涉及一种电子发射装置。

背景技术

电子发射装置是近代重要的发明，在人们日常生活的应用包括阴极射线管显示器和用其发生的电子束加速到高电压后轰击重金属产生x射线的射线管等。虽然阴极射线管显示器现在已经淡出我们的日常生活，但是电子发射装置激发的X射线源依然广泛应用于检查的胸透、CT等医疗设备中。由电子发射装置制备的真空电子管在高频、高功率微波技术，如雷达中还有非常重要的地位。在科研中，扫描电镜、透射电镜、质谱仪器等都离不开电子发射装置，现代芯片生产技术中的光刻掩模板的制造设备电子束曝光机也离不开电子发生装置。

现有的电子发生装置主要的物理机制有光激发、热激发、电场激发和二次电子发生或它们的联合使用。其中光激发电子发生技术主要用于光电倍增管；扫描电镜、电子束曝光技术主要用热激发和电场激发技术，尤其是热场发射和冷场发射技术。热场发射技术因其可以长时间输出非常稳定的高的电子束流而被广泛应用于电子束曝光机和高端扫描电镜、透射电镜中。现在的热场发射电子束装置是热场电子发射灯丝。电子发射时，灯丝材料是固体，场发射需要的强电场依赖于灯丝尖端的加工精度，通常采用化学腐蚀钨单晶成高宽比非常大的针尖，其尖端半径在100nm以内，保障场发射需要的强电场。其缺点有：1)化学腐蚀钨单晶加工出来的针尖几何和尺寸重复性差，加工的灯丝电子发射一致性不高，安装调试麻烦；2)灯丝几何尺寸大，通常电镜用灯丝组装后直径在1-2cm，这样的灯丝很难做成阵列安装在电镜或电子束曝光机中；3)灯丝的寿命相对短，一般在10000小时左右；4)因为化学腐蚀后钨针尖内的缺陷、吸附等导致灯丝发射电子束流不稳或失效等；4)目前采用的针尖制备工艺目前仅限于W和LaB6等少数几种材料，限制电子束发射装置材料的选用范围。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提出了一种电子发射装置以及电子装置，以解决现有固体热发射或热场发射灯丝产品一致性不足，灯丝难以制备成紧凑的阵列和寿命短等缺点。

本公开提供一种电子发射装置，其包括耐火容器以及加热电源，所述耐火容器具有一空腔部，所述空腔部具有一定真空度，在所述空腔部中设置电子发射材料，在所述耐火容器的底部设置至少一个通孔，所述电子发射材料受热熔化后穿过所述通孔形成具有弧形的外凸液面并向外实现电子发射。

在实施例中，所述耐火容器的熔化温度高于所述电子发射材料的熔化温度以及所述电子发射装置的工作温度，所述电子发射材料的熔化温度低于所述电子发射装置的工作温度。

在一些实施例中，所述耐火容器的截面是圆形、矩形、长方形、椭圆形中的至少一种，所述空腔部是圆形空腔。

在一些实施例中，所述电子发射材料是半导体材料，电绝缘材料、金属材料中的至少一种。

在一些实施例中，所述半导体材料是GaAs或者InP；或者所述电绝缘材料CsO2,Zr2O3,Y2O3,BeO,WO3,Rb2O,Ir2O3中的至少一种；或者所述金属材料是W,Re,Ru,Pt,Zr中的至少一种。

在一些实施例中，在所述耐火容器的底部设置多个所述通孔，通过设置多个所述通孔以便于能够实现形成电子发射阵列。

在一些实施例中，还包括加热装置，所述加热装置设置在所述耐火容器的侧壁上，其用于对所述耐火容器以及其中的所述电子发射材料进行加热。