[实用新型]一种场发射和场电离测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于场发射和场电离测试领域，尤其涉及一种场发射和场电离测量装置。 

背景技术

场发射是一种冷电子发射，是指在物体表面施加强电场来抑制其表面势垒，使物体内的电子穿过表面势垒并逸出的电子发射现象。场发射可应用于平板显示器、电子显微镜和真空微电子器件等。作为场发射器件核心部分的冷阴极材料，应具有较小的逸出功和较大的场增强因子，同时能够保证足够大且较稳定的发射电流密度。中国专利CN 2608984Y公开了一种能在更换样品过程中不直接暴露于大气环境、可以在较短时间内获得超高真空的纳米炭材料场发射性能测试装置，该测试装置适用范围广，操作方便。但测量是采用手动测量，不方便且误差较大，测量结果精度不高。 

场电离是利用强大的电场使气体原子或分子电离的现象。一般的场离子发射器，均利用尖端发射体，加高压以产生强大的电场，使附近的气体原子产生电离。在目前的场发射及场电离测试领域，还没有能在同一个真空腔内进行场发射和场电离过程自动化测试的设备。 

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种能在同一真空腔内、自动化测试场发射和场电离过程的场发射和场电离测量装置。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案： 

一种场发射和场电离测量装置，由真空腔(1)、电极部分(2)、低压电源(3)、高压电源(4)、数字电流表(5、6)、数模转换器(7、8)和计算机系统(9)构成，电极部分(2)由顺次垂直安装在真空腔(1)中的发射极(2a)、栅极(2b)和收集极(2c)构成，三者之间分别用绝缘材料隔开；栅极(2b)、低压电源(3)、数字电流表(5)、发射极(2a)依次相连，收集极(2c)、高压电源(4)、数字电流表(6)、发射极(2a)依次相连，数字电流表(5)、数字电流表(6)均与计算机系统(9)相连，低压电源(3)、高压电源(4)分别通过数模转换器(7)、数模转换器(8)与计算机系统(9)相连。 

作为优选： 

1)绝缘材料为四聚氟乙烯； 

2)栅极由孔径为1～2mm²的钼网制成。 

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点和有益效果： 

1、本实用新型装置可以在同一个真空腔内进行场发射和场电离过程的测试； 

2、本实用新型装置采用计算机控制，实现了场发射和场电离过程的自动扫描测试，方便快捷，且提高了测试精度。 

附图说明

图1为本实用新型场发射和场电离测量装置的结构框图； 

图2为CNT场发射器的场发射过程的测试结果； 

图3为CNT场发射器的场发射与场电离过程的测试结果比较； 

图中，真空腔1、发射极2a、栅极2b、收集极2c、低压电源3、高压电源4、数字电流表5、数字电流表6、数模转换器7、数模转换器8、计算机系统9。 

具体实施方式

本实用新型所提供的场发射/场电离测量装置，由真空腔(1)、电极部分(2)、低压电源(3)、高压电源(4)、数字电流表(5、6)、数模转换器(7、8)和计算机系统(9)构成，电极部分(2)由顺次垂直安装在真空腔(1)中的发射极(2a)、栅极(2b)和收集极(2c)构成，三者之间分别用绝缘材料隔开；栅极(2b)通过真空腔中导出的低压电极与低压电源(3)连接，低压电源(3)、数字电流表(5)、发射极(2a)依次相连；收集极(2c)通过真空腔中导出的高压电极与高压电源(4)连接，高压电源(4)、数字电流表(5)、发射极(2a)依次相连；数字电流表(5)、数字电流表(6)均与计算机系统(9)相连，低压电源(3)、高压电源(4)分别通过数模转换器(7)、数模转换器(8)与计算机系统(9)相连。