[发明专利]增强离子电流的发射极结构

说明书

本发明揭示了一种增强离子电流的发射极结构，包含一针尖部及一针柄部。针尖部形成于增强离子电流的发射极结构的前端，具有针尖点、第一直径以及曲率半径。针柄部形成于增强离子电流的发射极结构前端的针尖部之后，其中针柄部连同针尖部的长度由针尖部的针尖点至针柄部的第一端点位置计算，针尖点至第一端点位置的第一距离为300倍的该第一直径，针尖部的曲率半径介于50奈米至5微米之间，第一直径为2倍该曲率半径。

技术领域

本发明关于一种发射极结构，特别是关于一种增强离子电流的发射极结构。

背景技术

气体场离子由气体原子或分子在发射极表面上方的电场游离所产生的。气体原子以及分子原本为电中性。当气体原子以及分子接近针状的发射极时，会受到发射极表面电场影响而被极化吸引，接着由于热交换而被捕获。最终，气体原子以及分子受到极化位能井作用而被吸引到发射极针尖点。之后，被吸引到发射极针尖点的气体原子或分子，会在针尖上方被电场游离成为气体场离子。换句话说，当有效气体捕获面积增加，增加的离子电流则越多。因此，发射极的结构将影响气体场离子的聚集多寡。

请参阅图5A到图5D，图5A为一般发射极结构1的示意图，图5B为图5A一般发射极结构的局部放大示意图。图5C及图5D为针柄部12在不同角度θ下的局部放大示意图。图5E为针柄部12在氦气工作压力下，不同角度θ所对应产生的离子电流的折线示意图，其中角度θ为曲率半径R转折点位置与针柄部12直径所对应位置所形成的斜线，与针尖部11在曲率半径R转折点位置的水平延伸线两者所形成的夹角。根据上述图式可知，当发射极结构1的针柄部12的角度θ越小时，增加的离子电流越多。

根据上述结果可知，由于离子电流的增加与发射极结构相关，因此，如何设计一种增强离子电流的发射极结构已成为目前急需研究的技术问题。

发明内容

鉴于上述技术问题，本发明揭示了一种增强离子电流的发射极结构，包含一针尖部及一针柄部。针尖部形成于增强离子电流的发射极结构的前端，具有针尖点、第一直径以及曲率半径。针柄部形成于增强离子电流的发射极结构前端的针尖部之后，其中针柄部连同针尖部的长度由针尖部的针尖点至针柄部的第一端点位置计算，针尖点至第一端点位置的第一距离为300倍第一直径，其中针尖部的曲率半径介于50奈米至5微米之间，第一直径为2倍曲率半径。据此，根据本发明增强离子电流的发射极结构可增加其产生的离子电流。

承上所述，本发明增强离子电流的发射极结构在针尖部具有大曲率半径的特征，在针柄部具有较长的长度以及平坦的角度。据此，根据本发明增强离子电流的发射极结构产生的离子电流可显著地由皮安培等级增加到奈安培等级。

附图说明

图1A为针尖部的曲率半径与有效气体捕获面积的示意图；

图1B为针柄部第二直径所形成的角度与有效气体捕获面积的示意图；

图2为本发明一部分增强离子电流的发射极结构的示意图；

图3为本发明一部分增强离子电流的发射极结构的另一示意图；

图4为本发明一部分增强离子电流的发射极结构的另一示意图；

图5A为一般发射极结构的示意图；

图5B为图5A一般发射极结构的局部放大示意图；

图5C及图5D为针柄部在不同角度下的局部放大示意图；以及

图5E为针柄部在氦气工作压力下，不同角度所对应产生的离子电流示意图。

具体实施方式

请参阅图1A，图1A为针尖部的曲率半径与有效气体捕获面积的折线示意图。在图1A中显示，当针尖部的曲率半径越大时，有效气体捕获面积越多，使得离子电流因而增强。