超高輝度特性を有する電界放出型液体リチウム電子源の長寿命化

具有超高亮度特性的场发射液态锂电子源寿命更长

• 批准号: 09750033
• 负责人: 畑 浩一
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Mie University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750033/
• 关键词: 電界放出; 電子源; Taylorコーン; 電界放射顕微鏡; 液体金属イオン源; リチウム; タングステン; 電界放出顕微鏡

平成9年度の液体窒素を用いた液体リチウムコーンの急冷凍結による長寿命化の検討に引き続き、平成10年度はリチウムの蒸発に応じたその場蒸着による長寿命化(逐次蒸着法)の検討を行った。この方法は、蒸発によるリチウムの減少に伴い、コーンから放出される全電流も減少することがこれまでに判明しているため、放出電流を常時モニターし、電流減少に応じて動作中のタングステン陰極側面にリチウムをその場蒸着するものである。今回、リチウム蒸着をシーケンシャルに自動で行うための制御電源を新たに試作し、これを用いて実験を行った。その結果、初期放出電流が200μAで、蒸着開始および終了する放出電流をそれぞれ、170μAおよび180μAに設定したところ、蒸着源の熱的慣性で多少の応答遅れが見られたものの、約4分毎に首尾よく蒸着を繰り返し、10時間以上電流放出が継続した。電流放出中に観測された電子放出パターンは、リチウムコーンが形成されていることを示す円形の輝点であり、その場蒸着中でもその位置やサイズ、および明るさの強度には変化が見られなかった。これらの実験結果から、逐次蒸着法は、電界放出型液体リチウム電子源の長寿命化に適した方法であると思われる。次に、残留ガス圧に対する放出電流の安定性を調べるために、液体リチウム電子源動作中の真空槽内に乾燥大気を導入し、真空度に対する電流変化を調べた。その結果、大気への暴露量が1ラングミュア(L=10^<-6>Torr・s)に達すると、放出電流は急激に不安定となることが判明した。後に、大気の主成分である窒素および酸素をそれぞれ導入したところ、窒素を導入した時にのみこの現象が見られる事から、コーン表面で窒化リチウムが1分子層程度形成され、表面が固化したことが原因と思われる。(投稿論文準備中)

在1997年通过在制冷中淬灭液氮的液体氮的寿命研究，我们于1998年通过原位蒸发来调查液锂锥（顺序蒸发方法）的寿命。迄今为止，该方法已经发现，随着锂的蒸发减少，从锥体释放的总电流也减少，因此发射电流不断监测，锂在钨阴极的侧面原位沉积在能型阴极的侧面，以响应电流减少而在运行中。这次，我们为顺序和自动锂沉积创建了一个新的基于测试的控制电源，并使用此过程进行了实验。结果，当初始释放电流为200μa，并且分别将蒸发启动和末端的蒸发电流设置为170μA和180μA时，由于沉积源的热惯性而观察到响应延迟，但由于沉积的热惯用量，每4分钟成功重复一次，并且电流发射持续10个小时以上。在电流发射过程中观察到的电子发射模式是一个圆形的亮点，表明锂锥的形成，即使在原位沉积期间，也没有观察到其位置，大小或亮度强度的变化。基于这些实验结果，似乎顺序沉积是一种适合延长田间发射液锂电子源的寿命的方法。接下来，为了研究放电电流相对于残留气压的稳定性，在液态锂电子源操作过程中将干燥的气氛引入真空腔中，并检查了相对于真空度的电流的变化。结果，发现当大气的接触量达到1 langmuir（l = 10^<-6> torr·s）时，发射电流突然变得不稳定。后来，当引入了大气的主要成分的氮和氧气时，只有在引入氮时才能看到这种现象，并且看来原因是，大约在锥体表面形成了氮化锂的一个分子层，表面固化。 （准备提交的论文）

项目成果

K.Hata and Others: "Field electron emission from frozen lithium cones on a tungsten tip" Ultramicroscopy. 73. 79-82 (1998)

K.Hata 等人：“钨尖端上冷冻锂锥体的场电子发射”超显微术。

K.Hata and Others: "Control of emission current from a Li/W(III)field emitter by sequential deposition of Li" Appl.Surf.Sci.(in press). (1999)

K.Hata 等人：“通过连续沉积 Li 来控制 Li/W(III) 场发射体的发射电流”Appl.Surf.Sci.（印刷中）。