專利名稱：離子源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離子源，尤其涉及一種基于場發(fā)射電子源的離子源。
背景技術(shù)：
場發(fā)射電子源是離子源的重要元件，其為離子源提供電子以轟擊工作氣體，使工 作氣體電離產(chǎn)生離子?，F(xiàn)有技術(shù)中的場發(fā)射電子源通常包括一絕緣基底；一設(shè)置于該絕緣基底上的陰極 電極；多個設(shè)置于陰極電極上的電子發(fā)射體；一設(shè)置于該絕緣基底上的第一絕緣隔離層， 所述第一絕緣隔離層具有通孔，所述電子發(fā)射體通過該通孔暴露，以使電子發(fā)射體發(fā)射的 電子通過該通孔射出；以及一柵極電極，所述柵極電極與陰極電極間隔設(shè)置。當(dāng)所述場發(fā)射 電子源工作時，向柵極電極施加一高電位，向陰極電極施加一低電位。所以電子發(fā)射體發(fā)射 的電子通過該通孔射出。然而，電子發(fā)射體發(fā)射的電子會與真空中游離的氣體分子碰撞，從而使氣體分子 電離產(chǎn)生離子。而且，該離子會向處于低電位的陰極電極方向運(yùn)動。由于所述場發(fā)射電子 源的電子發(fā)射體通過所述通孔暴露，所以該電子發(fā)射體很容易受到該離子的轟擊，從而導(dǎo) 致電子發(fā)射體損壞。

發(fā)明內(nèi)容
綜上所述，確有必要提供一種可以有效避免離子轟擊電子發(fā)射體的離子源。一種離子源，其包括一真空容器，該真空容器具有一氣體入口以及一離子出射 孔；一離子電極，該離子電極設(shè)置于所述真空容器的離子出射孔處；以及一場發(fā)射電子源 設(shè)置于所述真空容器中。該場發(fā)射電子源包括一絕緣基底；一電子引出電極，該電子引出 電極設(shè)置于該絕緣基底的一表面；一二次電子發(fā)射層，該二次電子發(fā)射層設(shè)置于該電子引 出電極的表面；一陰極電極，該陰極電極通過一第一絕緣隔離層與該電子引出電極間隔設(shè) 置，所述電子引出電極設(shè)置在陰極電極與絕緣基底之間，該陰極電極具有一表面至少部分 與該電子引出電極面對設(shè)置，該陰極電極具有一第一開口，該第一開口定義一電子出射部； 一電子發(fā)射層，該電子發(fā)射層設(shè)置在陰極電極面對該電子引出電極設(shè)置的至少部分表面； 以及一柵極電極，該柵極電極與陰極電極絕緣設(shè)置，且所述陰極電極設(shè)置在電子引出極與 柵極電極之間?！N離子源，其包括一真空容器，該真空容器具有一氣體入口，一電子注入孔以 及一離子出射孔；一陽極電極，該陽極電極設(shè)置于所述真空容器內(nèi)；以及一場發(fā)射電子源 設(shè)置于所述電子注入孔附近。該場發(fā)射電子源包括一絕緣基底；一電子引出電極，該電子 引出電極設(shè)置于該絕緣基底的一表面；一二次電子發(fā)射層，該二次電子發(fā)射層設(shè)置于該電 子引出電極的表面；一陰極電極，該陰極電極通過一第一絕緣隔離層與該電子引出電極間 隔設(shè)置，所述電子引出電極設(shè)置在陰極電極與絕緣基底之間，該陰極電極具有一表面至少 部分與該電子引出電極面對設(shè)置，該陰極電極具有一第一開口，該第一開口定義一電子出射部，且該電子出射部與電子注入孔對準(zhǔn)；以及一電子發(fā)射層，該電子發(fā)射層設(shè)置在陰極電 極面對該電子引出電極設(shè)置的至少部分表面。一種離子源，其包括一絕緣基底；一電子引出電極，該電子引出電極設(shè)置于該絕 緣基底的一表面；一二次電子發(fā)射層，該二次電子發(fā)射層設(shè)置于該電子引出電極的表面； 一陰極電極，該陰極電極通過一第一絕緣隔離層與該電子引出電極間隔設(shè)置，所述電子引 出電極設(shè)置在陰極電極與絕緣基底之間，該陰極電極具有一表面至少部分與該電子引出電 極面對設(shè)置，該陰極電極具有一第一開口，該第一開口定義一電子出射部；一電子發(fā)射層， 該電子發(fā)射層設(shè)置在陰極電極面對該電子引出電極設(shè)置的至少部分表面；一柵極電極，該 柵極電極與陰極電極絕緣設(shè)置，且所述陰極電極設(shè)置在電子引出極與柵極電極之間；一第 四絕緣層設(shè)置于所述柵極電極遠(yuǎn)離絕緣基底的表面，所述第四絕緣層具有一與電子出射部 相對的第五開口以定義一真空空間，且所述第四絕緣層的側(cè)壁上具有一氣體入口 ；以及一 離子電極，該離子電極設(shè)置于第四絕緣層遠(yuǎn)離柵極電極的表面。與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于電子出射部形成于陰極電極上，電子發(fā)射體的電子發(fā)射端 不會通過電子出射部暴露，所以當(dāng)電子發(fā)射體發(fā)射的電子與真空中游離的氣體分子碰撞產(chǎn) 生離子向電子引出電極方向運(yùn)動時，該離子不會轟擊到該電子發(fā)射體，從而使該電子發(fā)射 體具有較長壽命。



陽極電極24
第三電極25
第三通孔251
電子注入孔27
聚焦裝置29
場發(fā)射電子源100，200，300，400
絕緣基底110,210,310,410
第一絕緣隔離層112,212,312,412
第二開口1120
陰極電極114,214,314,414
第一開口1140,2140,4140
電子發(fā)射層116,216,316,416
電子發(fā)射體1162,2162
電子發(fā)射端1164,2164
電子引出電極118,218,318,418
二次電子發(fā)射層120,220,320,420
第二絕緣隔離層121,221,321,421
第三開口1212,3212
柵極電極122,222,322,422
第四絕緣層128
第五開口1280
離子電極130
第二突起2142
第一突起2202
二次電子倍增極424
第四開口4240
二次電子發(fā)射材料4242
第三絕緣隔離層42具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施例提供的離子源。由于場發(fā)射電子源為離子 源提供電子以轟擊工作氣體，使工作氣體電離產(chǎn)生離子。所述本發(fā)明首先介紹幾種用于離 子源的場發(fā)射電子源。該場發(fā)射電子源可以包括一個或多個單元。本發(fā)明實(shí)施例僅以一個 單元為例說明。請參閱圖1至圖3，本發(fā)明第一實(shí)施例提供一種場發(fā)射電子源100，其包括一絕緣 基底110，一第一絕緣隔離層112，一陰極電極114，一電子發(fā)射層116，一電子引出電極118， 一二次電子發(fā)射層120，一第二絕緣隔離層121以及一柵極電極122。 所述絕緣基底110具有一表面，且所述電子引出電極118設(shè)置于該絕緣基底110 的表面。所述二次電子發(fā)射層120設(shè)置于所述電子引出電極118遠(yuǎn)離絕緣基底110的表面。所述陰極電極114通過一第一絕緣隔離層112與該電子引出電極118間隔設(shè)置，且所述電 子引出電極118設(shè)置于陰極電極114與絕緣基底110之間。所述陰極電極114定義一第一 開口 1140作為電子出射部。所述陰極電極114的第一開口 1140與所述電子引出電極118 面對設(shè)置，即電子出射部與所述電子引出電極118相對設(shè)置。所述陰極電極114具有一表 面，且該表面的至少部分與該電子引出電極118面對設(shè)置。所述電子發(fā)射層116設(shè)置于陰 極電極114與該電子引出電極118面對設(shè)置的部分表面。優(yōu)選地，所述電子發(fā)射層116設(shè) 置于陰極電極114表面靠近電子出射部的位置。所述柵極電極122通過所述第二絕緣隔離 層121與所述陰極電極114間隔設(shè)置。所述電子發(fā)射層116發(fā)射的電子轟擊所述二次電子 發(fā)射層120產(chǎn)生二次電子。所述二次電子發(fā)射層120發(fā)射的二次電子在柵極電極122作用 下通過電子出射部射出。所述絕緣基底110的材料可以為硅、玻璃、陶瓷、塑料或聚合物。所述絕緣基底110 的形狀與厚度不限，可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。優(yōu)選地，所述絕緣基底110的形狀為圓形、正 方形或矩形。本實(shí)施例中，所述絕緣基底110為一邊長為10毫米，厚度為1毫米的正方形 玻璃板。所述電子引出電極118為一導(dǎo)電層，且其厚度和大小可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。所 述電子引出電極118的材料可以為純金屬、合金、氧化銦錫或?qū)щ姖{料等?？梢岳斫猓?dāng)絕 緣基底110為硅片時，該電子引出電極118可以為一硅摻雜層。本實(shí)施例中，所述電子引出 電極118為一厚度為20微米的圓形鋁膜。該鋁膜通過磁控濺射法沉積于絕緣基底110表所述二次電子發(fā)射層120的材料包括氧化鎂(MgO)、氧化鈹(BeO)、氟化鎂(MgF2)、 氟化鈹(BeF2)、氧化銫(CsO)氧化鋇(BaO)、銀氧銫、銻銫、銀鎂合金、鋁鎂合金、鎳鈹合金、 銅鈹合金以及GaP(Cs)等中的一種或幾種，其厚度和大小可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。所述二 次電子發(fā)射層120可以通過涂敷、電子束蒸發(fā)、熱蒸發(fā)或磁控濺射等方法形成于電子引出 電極118的表面?？梢岳斫?，所述二次電子發(fā)射層120的表面還可以形成有凹凸結(jié)構(gòu)以增 加二次電子發(fā)射層120的面積，可提高二次電子發(fā)射效率。本實(shí)施例中，所述二次電子發(fā)射 層120為一厚度為20微米的圓形氧化鋇層。所述陰極電極114可以為一導(dǎo)電層或?qū)щ娀?，其材料可以為金屬、合金、氧化?錫(ITO)或?qū)щ姖{料等。所述陰極電極114的厚度和大小可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。所述陰 極電極114的至少部分表面與所述二次電子發(fā)射層120面對設(shè)置。所述陰極電極114具有 一第一開口 1140作為電子出射部。具體地，所述陰極電極114可以為一具有通孔的層狀結(jié) 構(gòu)或多個相隔一定距離設(shè)置的條狀結(jié)構(gòu)。所述第一開口 1140可以為所述陰極電極114的 通孔或相隔一定距離設(shè)置的條狀結(jié)構(gòu)之間的間隔。本實(shí)施例中，所述陰極電極114為一圓 環(huán)形鋁導(dǎo)電層，且其中心具有一通孔作為電子出射部。所述第一絕緣隔離層112設(shè)置于所述陰極電極與電子引出電極之間，用于使所述 陰極電極與電子引出電極之間絕緣。所述第一絕緣隔離層112的材料可以為樹脂、厚膜曝 光膠、玻璃、陶瓷、氧化物及其混合物等。所述氧化物包括二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鉍等， 其厚度和形狀可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。所述第一絕緣隔離層112可以直接設(shè)置于絕緣基底 110表面，也可設(shè)置于電子引出電極118表面。所述第一絕緣隔離層112具有一第二開口 1120。具體地，所述第一絕緣隔離層112可以為一具有通孔的層狀結(jié)構(gòu)，所述通孔為第二開口 1120，暴露出二次電子發(fā)射層120。所述第一絕緣隔離層112也可為多個相隔一定距離設(shè) 置的條狀結(jié)構(gòu)，且所述相隔一定距離設(shè)置的條狀結(jié)構(gòu)之間的間隔為第二開口 1120。所述陰 極電極114的至少部分對應(yīng)設(shè)置于所述第一絕緣隔離層112的第二開口 1120處，并通過該 第一絕緣隔離層112的第二開口 1120暴露出部分表面面對所述二次電子發(fā)射層120設(shè)置。 所述陰極電極114的第一開口 1140與所述第一絕緣隔離層的第二開口 1120至少部分交疊 設(shè)置。所述第一開口 1140與所述第二開口 1120交疊的部分作為電子出射部。優(yōu)選地，所 述第一開口 1140完全設(shè)置在第二開口 1120范圍內(nèi)，所述第一開口 1140作為電子出射部。 本實(shí)施例中，所述第一絕緣隔離層112為一厚度為100微米的圓環(huán)形SU-8光刻膠設(shè)置于玻 璃板表面，且其定義有一圓形通孔，所述陰極電極114的部分表面通過該圓形通孔與二次 電子發(fā)射層120面對設(shè)置，所述陰極電極114的通孔設(shè)置在第一絕緣隔離層112的圓形通 孔的范圍內(nèi)，作為電子出射部。所述柵極電極122可以為金屬柵網(wǎng)、金屬片、氧化銦錫薄膜或?qū)щ姖{料層等。所述 柵極電極122設(shè)置于第二絕緣隔離層121與陰極電極114相對的另一表面，即第二絕緣隔 離層121設(shè)置于柵極電極122與陰極電極114之間。具體地，所述柵極電極122可設(shè)置于第 二絕緣隔離層121的上表面靠近電子出射部的位置。當(dāng)所述柵極電極122為柵網(wǎng)時，可覆 蓋所述電子出射部設(shè)置。所述柵極電極122可以通過絲網(wǎng)印刷、電鍍、化學(xué)氣相沉積、磁控 濺射、熱沉積等方法制備，也可以將提前制備好的金屬柵網(wǎng)直接設(shè)置于第二絕緣隔離層121 上。本實(shí)施例中，所述柵極電極122為金屬柵網(wǎng)，且該柵極電極122從第二絕緣隔離層121 的表面延伸至電子出射部上方，且該金屬柵網(wǎng)覆蓋所述電子出射部?？梢岳斫?，所述金屬柵 網(wǎng)上還可以涂敷二次電子發(fā)射材料，以進(jìn)一步增強(qiáng)場發(fā)射電子源100的場發(fā)射電流密度。所述第二絕緣隔離層121的材料和形成方法與第一絕緣隔離層112的材料和形成 方法相同。所述第二絕緣隔離層121的作用為使陰極電極114與柵極電極絕緣。所述陰極 電極114設(shè)置于第二絕緣隔離層121靠近電子引出電極118的表面。所述第二絕緣隔離層 121為一層狀結(jié)構(gòu)，其形狀和大小與陰極電極114相對應(yīng)。所述第二絕緣隔離層121具有 一與電子出射部對應(yīng)的第三開口 1212。所述第三開口 1212與第一開口 1140及第二開口 1120至少部分交疊設(shè)置，所述第三開口 1212與第一開口 1140及所述第二開口 1120交疊的 部分作為電子出射部。本實(shí)施例中，所述第二絕緣隔離層121具有一與電子出射部相對應(yīng) 的通孔。所述第二絕緣隔離層121在第三開口 1212的內(nèi)壁上可以進(jìn)一步設(shè)置有二次電子 發(fā)射材料。即，所述第二絕緣隔離層121靠近電子出射部的表面可以設(shè)置二次電子發(fā)射材 料。此時，所述第二絕緣隔離層121的厚度可以做的較大，如500微米 1000微米，以提高 二次電子發(fā)射材料的面積。進(jìn)一步，所述第二絕緣隔離層121在第三開口 1212的內(nèi)壁上可 以形成多個凹凸結(jié)構(gòu)，以增加二次電子發(fā)射材料的面積。所述電子發(fā)射層116設(shè)置于陰極電極114面對二次電子發(fā)射層120的部分表面， 所述電子發(fā)射層116面對所述二次電子發(fā)射層120設(shè)置。優(yōu)選地，所述電子發(fā)射層116設(shè) 置于陰極電極114的表面靠近電子出射部的位置。所述電子發(fā)射層116包括多個電子發(fā)射 體1162，如碳納米管、納米碳纖維、或硅納米線等。所述每個電子發(fā)射體1162具有一電子發(fā) 射端1164，且該電子發(fā)射端1164指向所述二次電子發(fā)射層120設(shè)置。所述電子發(fā)射層116 的厚度和大小可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。進(jìn)一步，所述電子發(fā)射層116的表面開可以設(shè)置一 層抗離子轟擊材料以提高其穩(wěn)定性和壽命。所述抗離子轟擊材料包括碳化鋯、碳化鉿、六硼化鑭等中的一種或多種。本實(shí)施例中，所述電子發(fā)射層116為一環(huán)形碳納米管漿料層。所 述碳納米管漿料包括碳納米管、低熔點(diǎn)玻璃粉以及有機(jī)載體。其中，有機(jī)載體在烘烤過程中 蒸發(fā)，低熔點(diǎn)玻璃粉在烘烤過程中熔化并將碳納米管固定于陰極電極114表面。所述環(huán)形 電子發(fā)射層116的外徑小于或等于二次電子發(fā)射層120的半徑，且內(nèi)徑等于電子出射部的半徑。所述電子發(fā)射層116的電子發(fā)射體1162的電子發(fā)射端1164與二次電子發(fā)射層 120相對于電子發(fā)射端1164的表面的距離小于電子與氣體分子的平均自由程，以減少離子 對電子發(fā)射體1162的轟擊。一方面，由于電子發(fā)射端1164與二次電子發(fā)射層120相對于電 子發(fā)射端1164的表面的距離小于電子與氣體分子的平均自由程，所以電子發(fā)射體1162發(fā) 射的電子在與氣體分子(指電子發(fā)射端1164與二次電子發(fā)射層120之間的氣體分子)碰 撞之前會先轟擊二次電子發(fā)射層120，從而提高的電子發(fā)射體1162發(fā)射的電子轟擊二次電 子發(fā)射層120幾率。另一方面，由于電子發(fā)射體1162發(fā)射的電子與氣體分子碰撞的幾率減 小，即氣體分子被電離的產(chǎn)生離子的幾率也減小，所以電子發(fā)射端1164與二次電子發(fā)射層 120之間產(chǎn)生離子的幾率也減小，從而使電子發(fā)射端1164被離子正面轟擊的幾率減小。根據(jù)氣體分子運(yùn)動論，在一定壓強(qiáng)下，氣體分子之間的平均自由程I以及自由電子 與氣體分子之間的平均自由程疋分別由公式⑴和⑵所示，(
(2) 其中，k = 1. 38X IO-23JA為波爾茲曼常數(shù)；T為絕對溫度；d為氣體分子的有效直 徑；P為氣體壓強(qiáng)。以溫度為300K的氮?dú)鉃槔?，在氣體壓強(qiáng)為ITorr的真空度下，空氣分子 的平均自由程I約為50微米，而自由電子與氣體分子的平均自由程疋為283微米。所以如 果所述電子發(fā)射端1164與二次電子發(fā)射層120表面的距離足夠小的情況下，所述場發(fā)射電 子源100就可以在低真空狀態(tài)工作而不會引起電子發(fā)射體1162的損壞。本實(shí)施例中，所述電子發(fā)射端1164與二次電子發(fā)射層120相對于電子發(fā)射端 1164的表面的距離為10微米 30微米。相應(yīng)地，所述場發(fā)射電子源100可以在壓強(qiáng)高至 9Torr 27Torr的低真空的條件下工作也不至于導(dǎo)致發(fā)射體的損壞。在更好的真空如壓 強(qiáng)降低1個量級至ITorr左右下工作，電子在發(fā)射間隙與氣體分子的碰撞就可以忽略至不 計，因而發(fā)射體由于離子轟擊造成的破壞也就可以忽略不計?？梢岳斫猓鰣霭l(fā)射電子源 100也可以在高真空環(huán)境或惰性氣體環(huán)境中工作，會有更穩(wěn)定的性能。具體地，本實(shí)施例所述場發(fā)射電子源100的具體結(jié)構(gòu)如下。所述第一絕緣隔離層 112設(shè)置于所述絕緣基底110的一表面，且該第一絕緣隔離層112定義一第二開口 1120以 使絕緣基底110的表面通過該第二開口 1120暴露。所述電子引出電極118設(shè)置于所述絕 緣基底110通過該第二開口 1120暴露的表面，且所述電子引出電極118的厚度小于第一絕 緣隔離層112的厚度。所述二次電子發(fā)射層120設(shè)置于所述電子引出電極118的表面，且 與電子引出電極118電連接。所述陰極電極114設(shè)置于所述第一絕緣隔離層112的表面， 且延伸至所述二次電子發(fā)射層120的上方。所述陰極電極114定義一第一開口 1140作為電子出射部。所述電子發(fā)射層116設(shè)置于所述陰極電極114面向二次電子發(fā)射層120的表 面，且與陰極電極114電連接。所述電子發(fā)射層116與二次電子發(fā)射層120相對且間隔設(shè) 置。所述第二絕緣隔離層121設(shè)置于所述陰極電極114遠(yuǎn)離二次電子發(fā)射層120的表面， 且該第二絕緣隔離層121的第三開口 1212與電子出射部對應(yīng)設(shè)置。所述柵極電極122設(shè) 置于第二絕緣隔離層121的表面，且從第二絕緣隔離層121的表面延伸至電子出射部的上 方以將電子出射部覆蓋。所述場發(fā)射電子源100工作時，電子引出電極118的電位高于陰極電極114的電 位，柵極電極122的電位高于電子引出電極118的電位。本實(shí)施例中，所述陰極電極114保 持零電位，電子引出電極118上施加一 100伏特的電壓，柵極電極122上施加一 500伏特的 電壓。所述電子發(fā)射體1162在電子引出電極118電壓作用下發(fā)射電子，且該電子轟擊二次 電子發(fā)射層120以使二次電子發(fā)射層120發(fā)射二次電子。所述二次電子發(fā)射層120發(fā)射的 二次電子在柵極電極122電壓作用下從電子出射部射出。所述場發(fā)射電子源100具有以下優(yōu)點(diǎn)由于電子出射部形成于陰極電極114上，電 子發(fā)射體1162的電子發(fā)射端1164不會通過電子出射部暴露，所以當(dāng)電子發(fā)射體1162發(fā)射 的電子與真空中游離的氣體分子碰撞產(chǎn)生離子向電子引出電極118方向運(yùn)動時，該離子不 會轟擊到該電子發(fā)射體1162，從而使該電子發(fā)射體1162具有較長壽命。由于電子發(fā)射層 116上形成抗離子轟擊材料可以提高其穩(wěn)定性和壽命。同時，由于采用了二次電子發(fā)射層 120，可以在較低的發(fā)射電壓情況下得到較大的發(fā)射電流。請參閱圖4，本發(fā)明第一實(shí)施例提供一種場發(fā)射電子源100的制備方法，其包括以 下步驟步驟一，提供一絕緣基底110。本實(shí)施例中，所述絕緣基底110為一方形玻璃板。步驟二，在絕緣基底110的一表面形成一電子引出電極118。所述電子引出電極118可以通過絲網(wǎng)印刷、電鍍、化學(xué)氣相沉積、磁控濺射或熱沉 積等方法制備。本實(shí)施例中，通過磁控濺射法在絕緣基底110表面沉積一鋁層作為電子引 出電極118。步驟三，在電子引出電極118的表面形成一二次電子發(fā)射層120。所述二次電子發(fā)射層120可以通過絲網(wǎng)印刷、電鍍、化學(xué)氣相沉積、磁控濺射或熱 沉積等方法制備。本實(shí)施例中，通過表面涂覆在電子引出電極118表面形成一層氧化鋇作 為二次電子發(fā)射層120。步驟四，在絕緣基底110表面形成一第一絕緣隔離層112，該第一絕緣隔離層112 具有一第二開口 1120以使得二次電子發(fā)射層120的表面通過該第二開口 1120暴露。所述第一絕緣隔離層112可以通過絲網(wǎng)印刷、甩膠、涂敷或厚膜工藝等方法制備。 本實(shí)施例中，通過絲網(wǎng)印刷法在陰極電極114表面直接形成一具有圓形通孔的第一絕緣隔 離層112，從而使得二次電子發(fā)射層120的表面通過該圓形通孔暴露。步驟五，提供一陰極電極板(圖未標(biāo))，該陰極電極板具有一第一開口 1140，并在 該陰極電極板的部分表面形成一電子發(fā)射層116。所述陰極電極板可以為一導(dǎo)電基板或形成有導(dǎo)電層的絕緣基板。本實(shí)施例中，所述陰極電極板的制備方法包括以下步驟
首先，提供一第二絕緣隔離層121。所述第二絕緣隔離層121可以為具有通孔的基板或條狀體。本實(shí)施例中，所述第 二絕緣隔離層121為一圓環(huán)形玻璃板，且所述第二絕緣隔離層121具有一第三開口 1212。然后，在所述第二絕緣隔離層121的表面靠近第三開口 1212的位置形成一陰極電 極 114。所述陰極電極114可以通過絲網(wǎng)印刷，真空鍍膜等方法制備，也可以將一金屬片 直接設(shè)置于第二絕緣隔離層121表面。本實(shí)施例中，通過磁控濺射法在第二絕緣隔離層121 的表面沉積一圓環(huán)形鋁層作為陰極電極114，且所述陰極電極114形成有與第三開口 1212 對應(yīng)的第一開口 1140，作為電子出射部。所述電子發(fā)射層116可以通過印刷漿料或化學(xué)氣相沉積法等方法制備。本實(shí)施例 中，先通過絲網(wǎng)印刷在陰極電極114表面形成一環(huán)形碳納米管漿料層，再對該碳納米管漿 料層進(jìn)行烘烤。所述碳納米管漿料包括碳納米管、低熔點(diǎn)玻璃粉以及有機(jī)載體。其中，有 機(jī)載體在烘烤過程中蒸發(fā)，低熔點(diǎn)玻璃粉在烘烤過程中熔化并將碳納米管固定于陰極電極 114表面。進(jìn)一步，還可以采用膠帶粘結(jié)剝離等方式對碳納米管電子發(fā)射層116進(jìn)行表面處 理，以使得更多的碳納米管暴露?？梢岳斫猓捎媚z帶粘結(jié)剝離碳納米管電子發(fā)射層116可 以使得碳納米管暴露的同時豎立以與二次電子發(fā)射層120表面垂直。進(jìn)一步，可在此電子發(fā)射層116上形成抗離子轟擊材料如碳化鋯，碳化鉿，六硼化 鑭等，以提高其穩(wěn)定性和壽命。本實(shí)施例中，采用磁控濺射的方法在碳納米管表面形成一碳 化鉿的薄膜。步驟六，將陰極電極板組裝于第一絕緣隔離層112相對于絕緣基底110的另一表 面，使第一開口 1140與第二開口 1120至少部分交疊設(shè)置以定義一電子出射部，并使得電子 發(fā)射層116至少部分設(shè)置在第一絕緣隔離層112的第二開口 1120處并面對電子引出電極 118設(shè)置。將陰極電極114的第一開口 1140對應(yīng)于第一絕緣隔離層112的第二開口 1120設(shè) 置，并使得第一開口 1140與第二開口 1120至少部分重疊以定義一電子出射部。本實(shí)施例中，將所述圓環(huán)形陰極電極板直接設(shè)置于第一絕緣隔離層112的表面， 使得第一開口 1140完全設(shè)置在第二開口 1120的范圍內(nèi)，并使得電子發(fā)射層116至少部分 面對電子引出電極118設(shè)置?？梢岳斫?，當(dāng)陰極電極板為條狀體時，可以將至少兩個陰極電 極板平行間隔設(shè)置于第一絕緣隔離層112的表面。間隔設(shè)置的陰極電極板之間定義一第一 開口 1140以作為電子出射部。步驟七，在第二絕緣隔離層121遠(yuǎn)離電子引出電極118的表面設(shè)置一柵極電極 122。所述柵極電極122可以通過絲網(wǎng)印刷、電鍍，化學(xué)氣相沉積、磁控濺射、熱沉積等 方法制備，也可以將提前制備好的金屬柵網(wǎng)直接設(shè)置于第二絕緣隔離層121上。本實(shí)施例 中，將一金屬柵網(wǎng)直接設(shè)置并固定于第二絕緣隔離層121表面。可以理解，該步驟為可選步 馬聚ο可以理解，上述場發(fā)射電子源100的制備方法的步驟不限于上述順序，本領(lǐng)域技 術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。例如，上述場發(fā)射電子源100的制備方法可以包括以 下步驟
步驟一，提供一陰極電極板，該陰極電極板具有一第一開口 1140，并在該陰極電極 板的部分表面形成一電子發(fā)射層116。步驟二，在陰極電極板表面形成一第一絕緣隔離層112，該第一絕緣隔離層112具 有第二開口 1120以使得電子發(fā)射層116通過該第二開口 1120暴露。步驟三，提供一絕緣基底110。步驟四，在絕緣基底110表面依次形成一電子引出電極118和一二次電子發(fā)射層 120。步驟五，將該絕緣基底110組裝于第一絕緣隔離層112相對于絕緣基底110的另 一的表面，使第一開口 1140與第二開口 1120至少部分交疊設(shè)置以定義一電子出射部，并使 得使得電子發(fā)射層116至少部分設(shè)置在第一絕緣隔離層112的第二開口 1120處并面對電 子引出電極118設(shè)置。請參閱圖5，本發(fā)明第二實(shí)施例提供一種場發(fā)射電子源200，其包括一絕緣基底 210，一第一絕緣隔離層212，一陰極電極214，一電子發(fā)射層216，一電子引出電極218，一二 次電子發(fā)射層220，一第二絕緣隔離層221以及一柵極電極222。本發(fā)明第二實(shí)施例提供的 場發(fā)射電子源200的結(jié)構(gòu)與本發(fā)明第一實(shí)施例提供的場發(fā)射電子源100的結(jié)構(gòu)基本相同， 其區(qū)別在于所述二次電子發(fā)射層220表面與第一開口 2140相對的位置具有至少一第一突 起2202，所述陰極電極214與二次電子發(fā)射層220相對的表面具有至少一第二突起2142。 所述電子發(fā)射層216設(shè)置于該至少一第二突起2142的表面，且所述電子發(fā)射體2162的電 子發(fā)射端2164指向至少一第一突起2202的表面。所述第一突起2202和第二突起2142的形狀和大小不限，可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。 可以理解，當(dāng)所述陰極電極214為一具有通孔的層狀結(jié)構(gòu)時，所述第一突起2202可以為一 錐形，所述第二突起2142為一圍繞第一突起2202的環(huán)形突起；當(dāng)所述陰極電極214為多個 間隔設(shè)置的條狀結(jié)構(gòu)時，所述第一突起2202與第二突起2142可以為一沿著條狀結(jié)構(gòu)延伸 的棱錐體。本實(shí)施例中，所述第一突起2202為一指向第一開口 2140的圓錐體。所述第二 突起2142與第一突起2202相對的側(cè)面與第一突起2202的表面平行。所述電子發(fā)射層216 的電子發(fā)射體2162向第一突起2202的表面垂直延伸?？梢岳斫猓鲭娮影l(fā)射體2162發(fā) 射的電子轟擊第一突起2202的表面激發(fā)的二次電子更容易在柵極電極222作用下從電子 出射部射出。請參閱圖6，本發(fā)明第三實(shí)施例提供一種場發(fā)射電子源300，其包括一絕緣基底 310，一第一絕緣隔離層312，一陰極電極314，一電子發(fā)射層316，一電子引出電極318，一二 次電子發(fā)射層320，一第二絕緣隔離層321以及一柵極電極322。本發(fā)明第三實(shí)施例提供的 場發(fā)射電子源300的結(jié)構(gòu)與本發(fā)明第一實(shí)施例提供的場發(fā)射電子源100的結(jié)構(gòu)基本相同， 其區(qū)別在于所述第二絕緣隔離層321的厚度大于500微米，所述第二絕緣隔離層321具有 一第三開口 3212，所述第三開口 3212的內(nèi)壁，即第二絕緣隔離層321靠近電子出射部的表 面進(jìn)一步設(shè)置有二次電子發(fā)射材料，且第三開口 3212的大小沿著遠(yuǎn)離電子引出電極318的 方向逐漸減小，以使得二次電子發(fā)射層320發(fā)射的電子更容易轟擊到第三開口 3212內(nèi)壁的 二次電子發(fā)射材料。所述柵極電極322為一圓環(huán)形導(dǎo)電層。所述柵極電極322可以對二次 電子發(fā)射層320發(fā)射的電子起到聚焦作用。請參閱圖7，本發(fā)明第四實(shí)施例提供一種場發(fā)射電子源400，其包括一絕緣基底410，一第一絕緣隔離層412，一陰極電極414，一電子發(fā)射層416，一電子引出電極418，一二 次電子發(fā)射層420，一第二絕緣隔離層421，一二次電子倍增極424，一第三絕緣隔離層426， 以及一柵極電極422。本發(fā)明第四實(shí)施例提供的場發(fā)射電子源400的結(jié)構(gòu)與本發(fā)明第一實(shí) 施例提供的場發(fā)射電子源100的結(jié)構(gòu)基本相同，其區(qū)別在于所述第二絕緣隔離層421與柵 極電極422之間進(jìn)一步包括一二次電子倍增極424以及一第三絕緣隔離層426。所述柵極 電極422與二次電子倍增極424之間通過該第三絕緣隔離層426絕緣。所述柵極電極422 為一金屬柵網(wǎng)。所述二次電子倍增極424為一導(dǎo)電層，其厚度大于500微米，且其具有一與第一開 口 4140對應(yīng)的第四開口 4240。該第四開口 4240的內(nèi)壁，即二次電子倍增極424靠近電子 出射部的表面，涂敷有二次電子發(fā)射材料4242，以進(jìn)一步增強(qiáng)場發(fā)射電子源400的場發(fā)射 電流密度。進(jìn)一步，所述第四開口 4240的內(nèi)壁還可以形成多個凹凸結(jié)構(gòu)以增加涂敷二次電 子發(fā)射材料4242的面積。所述場發(fā)射電子源400工作時，電子引出電極418的電位高于陰 極電極414的電位，二次電子倍增極424的電位高于電子引出電極518的電位，柵極電極 422的電位高于二次電子倍增極424的電位?？梢岳斫猓龆坞娮影l(fā)射層420發(fā)射的電 子在二次電子倍增極424的作用下可以更有力的轟擊二次電子倍增極424表面的二次電子 發(fā)射材料4242，以激發(fā)更多的二次電子。請參閱圖8，本發(fā)明第五實(shí)施例提供一種采用該場發(fā)射電子源100的離子源10，其 包括一真空容器12，一場發(fā)射電子源100以及一離子電極14。所述真空容器12具有一氣體入口 16以及一離子出射孔18。所述場發(fā)射電子源 100設(shè)置于該真空容器12中。所述場發(fā)射電子源100的絕緣基底110設(shè)置在真空容器12 內(nèi)遠(yuǎn)離離子出射孔18的一側(cè)，所述電子發(fā)射層116位于離子出射孔18與絕緣基底110之 間，從而使所述場發(fā)射電子源100的電子出射部相對于離子出射孔18設(shè)置。所述離子電極 14設(shè)置于離子出射孔18處，且與真空容器12之間通過一絕緣層13電絕緣?？梢岳斫?，所 述離子源10也可以采用本發(fā)明第二實(shí)施例、第三實(shí)施例或第四實(shí)施例提供的場發(fā)射電子 源 200，300，400。所述真空容器12的材料不限，其大小和形狀不限，可以根據(jù)實(shí)際需要選擇?？梢?理解，當(dāng)所述真空容器12采用絕緣材料或半導(dǎo)體材料制備時，真空容器12內(nèi)需要設(shè)置一導(dǎo) 電層。本實(shí)施例中，所述真空容器12為一邊長為15毫米的正方體金屬殼。可以理解，所述 離子源10需在一真空環(huán)境下工作，以確保真空容器12內(nèi)具有一定的真空度。所述氣體入口 16的大小可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。所述氣體入口 16位于真空容器 12的側(cè)面，以使需要電離的工作氣體由該氣體入口 16進(jìn)入真空容器12內(nèi)。該工作氣體一 般為惰性氣體，如氬氣(Ar)、氫氣(H2)、氦氣(He)、氙氣(Xe)或者其中幾種的混合氣體。所述離子出射孔18設(shè)置于真空容器12的一表面，其大小可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。 本實(shí)施例中，所述真空容器12的一面敞開以作為離子出射孔18。所述離子電極14為一金 屬網(wǎng)。所述離子源10工作時，離子電極14上施加一負(fù)電壓。所述離子源10工作時，場發(fā)射電子源100產(chǎn)生電子從電子出射部射出，電子經(jīng)過 柵極電極122加速后進(jìn)入真空容器12內(nèi)，撞擊工作氣體使其電離產(chǎn)生離子，離子在離子電 極14作用下由離子出射孔18射出。請參閱圖9，本發(fā)明第六實(shí)施例提供一種采用該場發(fā)射電子源100的離子源20，其CN 101894725 A 包括一真空容器22，一陽極電極24以及一場發(fā)射電子源100。所述真空容器22具有一氣體入口 26，一電子注入孔27以及一離子出射孔28。所 述陽極電極24設(shè)置于真空容器22內(nèi)部。所述場發(fā)射電子源100設(shè)置于真空容器22的電子 注入孔27附近，且場發(fā)射電子源100的電子出射部與真空容器22的電子注入孔27對準(zhǔn)， 以使場發(fā)射電子源100發(fā)射的電子可以由電子注入孔27進(jìn)入真空容器22內(nèi)部。具體地， 所述場發(fā)射電子源100的第二絕緣隔離層121靠近電子注入孔27設(shè)置，且第三開口 1212 正對電子注入孔27。所述場發(fā)射電子源100的陰極電極114與真空容器22電連接?？梢?理解，所述離子源20也可以采用本發(fā)明第二實(shí)施例、第三實(shí)施例或第四實(shí)施例提供的場發(fā) 射電子源200，300，400。所述真空容器22為圓筒形，其可由鉬、鋼或鈦等金屬制成。所述真空容器22的直 徑和長度可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。優(yōu)選底，所述真空容器22的直徑為18毫米、長度為36 毫米。使用時容所述真空容器22需接地，以防止電子被所述真空容器22截獲?？梢岳斫?， 所述離子源20需在一真空環(huán)境下工作，以確保真空容器22內(nèi)具有一定的真空度。本實(shí)施 例的離子源20采用圓筒形真空容器22，可以形成一離子槍。所述離子出射孔28位于真空容器22的一端，且與真空容器22同軸設(shè)置，所述離 子出射孔28的直徑可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。所述電子注入孔27位于真空容器22與離子 出射孔28相對的另一端。所述電子注入孔27的直徑可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。優(yōu)選地，所 述電子注入孔27位于真空容器22軸線的一側(cè)，這樣可減少真空容器22內(nèi)部的電子回到電 子注入孔27的幾率。本實(shí)施例中，所述離子出射孔28的直徑為1毫米，所述電子注入孔27 的直徑為4毫米。所述陽極電極24為一金屬環(huán)，優(yōu)選該金屬環(huán)的直徑可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。所述 陽極電極24與真空容器22同軸設(shè)置且垂直于真空容器22的軸線，并且陽極電極24位于 真空容器22的中間位置。當(dāng)陽極電極24施加一電壓后，真空容器22內(nèi)形成一馬鞍型靜電 場。由于該陽極電極24僅為一結(jié)構(gòu)簡單的金屬環(huán)，因此電子在真空容器22中的運(yùn)動軌跡 長，離子的產(chǎn)額率高。本實(shí)施例中，所述金屬環(huán)的直徑為0. 2毫米。所述氣體入口 26的大小可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。所述氣體入口 26位于真空容器 22的側(cè)面，以使需要電離的工作氣體由該氣體入口 26進(jìn)入真空容器22內(nèi)。該工作氣體一 般為惰性氣體，如氬氣(Ar)、氫氣(H2)、氦氣(He)、氙氣(Xe)或者其中幾種的混合氣體。該 氣體入口 26靠近電子注入孔27所在的一端。進(jìn)一步，所述離子源20還可以包括一設(shè)置于離子出射孔28處的聚焦裝置29。所 述聚焦裝置29包括三個平行設(shè)置的第一電極21、第二電極23及第三電極25。所述第一電 極21具有一第一通孔211，所述第二電極23具有一第二通孔231，所述第三電極25具有一 第三通孔251。所述第一通孔211，第二通孔231以及第三通孔251同軸設(shè)置且依次增大。 該三個平行設(shè)置電極組成的三膜孔透鏡。當(dāng)?shù)谝浑姌O21、第二電極23及第三電極25加上 電壓時，離子從離子出射孔28出射經(jīng)過聚焦裝置29時，其運(yùn)動軌跡就會被匯聚，生成預(yù)定 大小及能量的離子束。所述離子源20工作時，首先是場發(fā)射電子源300產(chǎn)生電子，電子經(jīng)過柵極電極222 加速后通過電子注入孔27進(jìn)入真空容器22內(nèi)，在真空容器22內(nèi)的靜電場中多次振蕩，撞 擊工作氣體使其電離產(chǎn)生離子，離子由離子出射孔28射出，經(jīng)過聚焦裝置29后形成預(yù)定的離子束。請參閱圖10，本發(fā)明第六實(shí)施例提供一種采用該場發(fā)射電子源100的離子源30， 其包括一場發(fā)射電子源100，一第四絕緣層128及一離子電極130。所述第四絕緣層128設(shè)置于柵極電極122遠(yuǎn)離絕緣基底110的表面。所述第四絕 緣層128具有一與電子出射部相對的第五開口 1280以定義一真空空間。所述第五開口 1280 的面積大于第三開口 1212的面積。本實(shí)施例中，所述第五開口 1280的面積等于第二開口 1120的面積。所述第四絕緣層128的側(cè)壁上具有一氣體入口 1282，以使工作氣體進(jìn)入所述 真空空間內(nèi)。所述離子電極130為一金屬柵網(wǎng)，其設(shè)置于第四絕緣層128遠(yuǎn)離柵極電極122 的表面，且從第四絕緣層128的表面延伸以將第五開口 1280覆蓋。所述離子源30工作時 需要一真空環(huán)境，且離子電極130上施加一負(fù)電壓?？梢岳斫?，所述離子源30也可以采用 本發(fā)明第二實(shí)施例、第三實(shí)施例或第四實(shí)施例提供的場發(fā)射電子源200，300，400。由于本實(shí) 施例直接在柵極電極122上制備第四絕緣層128和離子電極130以形成離子源30，使得離 子源30的結(jié)構(gòu)更簡單。所述離子源30工作時，場發(fā)射電子源100發(fā)射的電子由電子出射 部進(jìn)入第五開口 1280定義的真空空間，并在該真空空間轟擊由氣體入口 1282通入的工作 氣體，以使工作氣體電離。所述工作氣體電離產(chǎn)生的離子在離子電極130作用下射出。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)作其它變化，當(dāng)然這些依據(jù)本發(fā)明精 神所作的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種離子源，其包括一真空容器，該真空容器具有一氣體入口以及一離子出射孔；一離子電極，該離子電極設(shè)置于所述真空容器的離子出射孔處；以及一場發(fā)射電子源設(shè)置于所述真空容器中，該場發(fā)射電子源包括一絕緣基底；一電子引出電極，該電子引出電極設(shè)置于該絕緣基底的一表面；一二次電子發(fā)射層，該二次電子發(fā)射層設(shè)置于該電子引出電極的表面；一陰極電極，該陰極電極通過一第一絕緣隔離層與該電子引出電極間隔設(shè)置，所述電子引出電極設(shè)置在陰極電極與絕緣基底之間，該陰極電極具有一表面至少部分與該電子引出電極面對設(shè)置，該陰極電極具有一第一開口，該第一開口定義一電子出射部；一電子發(fā)射層，該電子發(fā)射層設(shè)置在陰極電極面對該電子引出電極設(shè)置的至少部分表面；一柵極電極，該柵極電極與陰極電極絕緣設(shè)置，且所述陰極電極設(shè)置在電子引出極與柵極電極之間。
2.如權(quán)利要求1所述的離子源，其特征在于，所述第一絕緣隔離層具有一第二開口對 應(yīng)于所述陰極電極的第一開口設(shè)置，所述陰極電極的第一開口與第一絕緣隔離層的第二開 口部分交疊設(shè)置，交疊部分定義為電子出射部。
3.如權(quán)利要求1所述的離子源，其特征在于，所述電子發(fā)射層包括多個電子發(fā)射體，所 述電子發(fā)射體具有一電子發(fā)射端，且該電子發(fā)射端指向所述二次電子發(fā)射層；所述二次電 子發(fā)射層表面與電子出射部相對的位置具有至少一第一突起，所述陰極電極與二次電子發(fā) 射層相對的表面具有至少一第二突起，所述電子發(fā)射層設(shè)置于該至少一第二突起的表面， 且所述電子發(fā)射體的電子發(fā)射端指向該至少一第一突起的表面。
4.如權(quán)利要求1所述的離子源，其特征在于，所述柵極電極設(shè)置于陰極電極遠(yuǎn)離電子 引出電極的一側(cè)，且與陰極電極之間通過一第二絕緣隔離層絕緣間隔設(shè)置，所述柵極電極 為一金屬柵網(wǎng)，且柵極電極覆蓋所述電子出射部設(shè)置，且所述該金屬柵網(wǎng)上涂敷有二次電 子發(fā)射材料。
5.如權(quán)利要求4所述的離子源，其特征在于，所述第二絕緣隔離層具有一第三開口與 所述陰極電極的第一開口對應(yīng)設(shè)置，所述第三開口的內(nèi)壁設(shè)置有二次電子發(fā)射材料。
6.如權(quán)利要求5所述的離子源，其特征在于，所述第一絕緣隔離層具有一第二開口，所 述第二絕緣隔離層具有一第三開口，所述第一開口、第二開口與第三開口部分交疊設(shè)置，交 疊部分定義為電子出射部。
7.如權(quán)利要求4所述的離子源，其特征在于，所述第二絕緣隔離層的厚度大于500微 米，所述第三開口的大小沿著遠(yuǎn)離電子引出電極的方向逐漸減小。
8.如權(quán)利要求4所述的離子源，其特征在于，進(jìn)一步包括一二次電子倍增極，該二次電 子倍增極設(shè)置于所述柵極電極與第二絕緣隔離層之間，該二次電子倍增極與柵極電極之間 通過一第三絕緣隔離層絕緣間隔設(shè)置，所述二次電子倍增極具有一第四開口與所述陰極電 極的第一開口對應(yīng)設(shè)置，所述第四開口的內(nèi)壁設(shè)置有二次電子發(fā)射材料。
9.如權(quán)利要求1所述的離子源，其特征在于，所述真空容器為一金屬殼，所述場發(fā)射電 子源的陰極電極與真空容器電連接，且使用時所述真空容器接地。
10.如權(quán)利要求9所述的離子源，其特征在于，所述場發(fā)射電子源的電子出射部與離子 出射孔相對設(shè)置。
11.一種離子源，其包括一真空容器，該真空容器具有一氣體入口，一電子注入孔以及一離子出射孔； 一陽極電極，該陽極電極設(shè)置于所述真空容器內(nèi)；以及 一場發(fā)射電子源設(shè)置于所述電子注入孔附近，該場發(fā)射電子源包括 一絕緣基底；一電子引出電極，該電子引出電極設(shè)置于該絕緣基底的一表面； 一二次電子發(fā)射層，該二次電子發(fā)射層設(shè)置于該電子引出電極的表面； 一陰極電極，該陰極電極通過一第一絕緣隔離層與該電子引出電極間隔設(shè)置，所述電 子引出電極設(shè)置在陰極電極與絕緣基底之間，該陰極電極具有一表面至少部分與該電子引 出電極面對設(shè)置，該陰極電極具有一第一開口，該第一開口定義一電子出射部，且該電子出 射部與電子注入孔對準(zhǔn)；一電子發(fā)射層，該電子發(fā)射層設(shè)置在陰極電極面對該電子引出電極設(shè)置的至少部分表
12.如權(quán)利要求11所述的離子源，其特征在于，所述真空容器為一金屬圓筒，所述陽極 電極為一金屬環(huán)。
13.如權(quán)利要求12所述的離子源，其特征在于，進(jìn)一步包括一設(shè)置于離子出射孔處的 聚焦裝置。
14.一種離子源，其包括 一絕緣基底；一電子引出電極，該電子引出電極設(shè)置于該絕緣基底的一表面； 一二次電子發(fā)射層，該二次電子發(fā)射層設(shè)置于該電子引出電極的表面； 一陰極電極，該陰極電極通過一第一絕緣隔離層與該電子引出電極間隔設(shè)置，所述電 子引出電極設(shè)置在陰極電極與絕緣基底之間，該陰極電極具有一表面至少部分與該電子引 出電極面對設(shè)置，該陰極電極具有一第一開口，該第一開口定義一電子出射部；一電子發(fā)射層，該電子發(fā)射層設(shè)置在陰極電極面對該電子引出電極設(shè)置的至少部分表一柵極電極，該柵極電極與陰極電極絕緣設(shè)置，且所述陰極電極設(shè)置在電子引出極與 柵極電極之間；一第四絕緣層設(shè)置于所述柵極電極遠(yuǎn)離絕緣基底的表面，所述第四絕緣層具有一與 電子出射部相對的第五開口以定義一真空空間，且所述第四絕緣層的側(cè)壁上具有一氣體入 口 ；以及一離子電極，該離子電極設(shè)置于第四絕緣層遠(yuǎn)離柵極電極的表面。
15.如權(quán)利要求14所述的離子源，其特征在于，所述離子電極為一金屬柵網(wǎng)，且該金屬 柵網(wǎng)從第四絕緣層的表面延伸以將第五開口覆蓋。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種離子源，其包括一真空容器，該真空容器具有一氣體入口以及一離子出射孔；一離子電極，該離子電極設(shè)置于所述真空容器的離子出射孔處；以及一場發(fā)射電子源設(shè)置于所述真空容器中，其中，該場發(fā)射電子源的電子出射部形成于陰極電極上，以使電子發(fā)射體的電子發(fā)射端不會通過電子出射部暴露，所以當(dāng)電子發(fā)射體發(fā)射的電子與真空中游離的氣體分子碰撞產(chǎn)生離子向電子引出電極方向運(yùn)動時，該離子不會轟擊到該電子發(fā)射體，從而使該電子發(fā)射體具有較長壽命。
文檔編號H01J1/304GK101894725SQ20101022030
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者周段亮, 杜秉初, 柳鵬, 胡昭復(fù), 范守善, 郭彩林, 陳丕瑾 申請人:清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司