Способ получения пучка ионов цезия

 

Изобретение относится к эмиссионной электронике и может быть использовано в технологии и экспериментальной технике. Цель изобретения - разработка способа получения узкого пучка ионов цезия однородного состава с малой угловой расходимостью без напуска паров цезия. Способ включает подачу цезия на острийный эмиттер, приложение к эмиттеру положительного электрического потенциала в вакууме, нанесение цезия на вольфрамовое острие в виде пленки концентрацией (2 - 5)·10¹⁴ ат/см². Установление температуры острия в интервале 250 - 600 К, приложение электрического поля с напряженностью на вершине (4 - 10)·10⁷ В/см и последующее снижение его до (1-2,5)·10⁷ В/см. Улучшены параметры пучка; диаметр, угловая расходимость и однородность состава, а также снижено давление паров цезия в вакуумном объеме.

Изобретение относится к эмиссионной электронике, а именно к полевой эмиссии ионов с острийных эмиттеров. Цель изобретения уменьшение давления паров цезия и улучшение параметров пучка, а именно уменьшение диаметра и угловой расходимости пучка и повышение однородности его состава. Способ состоит в следующем. В качестве эмиттера ионов берут вольфрамовое острие с радиусом закругления вершины порядка 10^-6·10^-4 см. На острие наносят пленку цезия с концентрацией N-(2-5)·10¹⁴ ат/см². При температуре из интервала 250 600 К цезий за счет поверхностной диффузии покрывает всю поверхность острия. Вблизи вершины острия создают электрическое поле напряженностью (4 10)·10⁷ В/см, что приводит к мгновенной десорбции слоя цезия с вершины. После этого снижают напряженность электрического поля до (1 2,5)·10⁷ В/см. При этом за счет образования градиента концентрации поля вдоль поверхности адсорбированные атомы цезия будут диффундировать с боковой поверхности острия на его вершину и десорбироваться полем в виде ионов. Поскольку экспериментально установлено, что скорость полевой десорбции резко возрастает с ростом напряженности поля и снижением поверхностной концентрации цезия, то эмиссия ионов преимущественно происходит с небольшого участка поверхности на вершине острия площадью 10^-15 10^-9 см², где одновременно имеются и наибольшая напряженность электрического поля и наименьшая поверхностная концентрация цезия. Таким образом, эмиттируемые за счет полевой десорбции ионы цезия образуют пучок малого диаметра и с ограниченной угловой расходимостью. При этом отсутствует испарение цезия в виде нейтральных и многоатомных частиц, и пучок состоит в основном из ионов Cs⁺.

Формула изобретения

Способ получения пучка ионов цезия путем полевой эмиссии ионов с острийного эмиттера в вакууме, отличающийся тем, что, с целью получения пучка однородного состава и субмикронных размеров посредством уменьшения диаметра, угловой расходимости пучка и давления паров цезия в вакуумном объеме, эмиссию ионов осуществляют с нанесенной на него пленки цезия с концентрацией (2 5) · 10¹⁴ атм/см², при температуре острия 250 600 К, напряженности электрического поля на вершине острия (4 10) · 10⁷ В/см с последующим снижением ее до величины (1 2,5) · 10⁷ В/см.