[其他]電子槍三氧化二釔-銥陰極的制備

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85108033
• 申請(qǐng)日: 1985-11-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN85108033B
• 公開(kāi)（公告）日: 1988-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳爾綱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 云南大學(xué)
• 主分類號(hào): H01J9/04
• 分類號(hào): H01J9/04;H01J1/15;H01J3/02;H01J37/06
• 代理公司: 云南省專利事務(wù)所
• 代理人: 張晉

發(fā)明涉及一種用于電子槍上的Y₂O₃-I_r陰極的制備方法，這種陰極適用于各種電子束儀器，特別適用于電子顯微鏡的電子槍上。

發(fā)射電子的“陰極”是各種電子顯微鏡及電子束儀器的重要部件，國(guó)內(nèi)外用于電子顯微鏡及各種電子束儀器的陰極，按發(fā)射分有場(chǎng)發(fā)射陰極和熱陰極兩種，本發(fā)明所制備的陰極屬熱陰極。根據(jù)檢索到的現(xiàn)有技術(shù)資料，目前國(guó)內(nèi)外用于電子顯微鏡及電子束儀器上的熱陰極概況如下：

〈鎢（W）熱發(fā)射陰極〉：熱發(fā)射陰極的電子槍是實(shí)驗(yàn)性發(fā)展起來(lái)的，1938年成為商品的第一臺(tái)電子顯微鏡。將原來(lái)氣體放電電子槍改為用鎢絲加熱發(fā)射電子的電子槍，由于結(jié)構(gòu)上像發(fā)叉，以后就稱為W發(fā)叉陰極。熱鎢發(fā)叉陰極有一系列優(yōu)點(diǎn)：如價(jià)格便宜，制作簡(jiǎn)易，在不大高放大倍數(shù)（10萬(wàn)倍以下）亮度也可滿足要求。且電子束能量分散也不大。但是，使用壽命短是這種陰極的主要缺點(diǎn)。在中等亮度（2800°K）可工作20小時(shí)，在高亮度（2900°K）只有幾小時(shí)壽命。由于壽命短，陰極的消耗量大，一臺(tái)電鏡。如果正常工作每天4小時(shí)，一年至少也得更換50次以上的陰極，每次更換都要使鏡筒與大氣接觸造成內(nèi)部污染。每次更換陰極后都需要重新調(diào)整使其達(dá)到最佳的工作狀態(tài)。但調(diào)好后又不能工作很長(zhǎng)時(shí)間。有時(shí)正在觀察一重要細(xì)微結(jié)構(gòu)時(shí)，突然陰極壞了，使觀察記錄失去理想機(jī)會(huì)。

〈L_aB₆熱發(fā)射陰極〉：由于熱鎢陰極壽命短，亮度也不十分理想，因此尋找高亮度長(zhǎng)壽命，適合于電鏡使用的新陰極，就是電鏡工作者極為關(guān)切的問(wèn)題。L_aB₆單晶體具有逸出功小，發(fā)射常數(shù)大的優(yōu)點(diǎn)。1952年就為德國(guó)被阿登納試驗(yàn)性地用于電子顯微鏡上。但是由于加熱方式復(fù)雜（為避免高溫時(shí)B的擴(kuò)散所必要的），沒(méi)有能得到推廣，近十年來(lái)，這種陰極有了一些改進(jìn)，但發(fā)射體仍是夾持在定向石墨的特殊基座上的L_aB₆單晶，加熱消耗功率大，有的還要改變槍的結(jié)構(gòu)才能適應(yīng)這種陰極的工作，此外，要得到穩(wěn)定發(fā)射，電子槍室的真空度也比熱鎢陰極要求高（10^-6乇），這就必然使這種陰極的價(jià)格昂貴，且不易在一般電鏡上直接替換W-發(fā)叉陰極，因此，L_aB₆陰極雖有亮度高、壽命較長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。但尚不能為所有電子束儀器所采用，目前國(guó)內(nèi)外各廠家生產(chǎn)的電鏡沒(méi)有那一家是以L_aB₆陰極作標(biāo)準(zhǔn)件使用，只是作為附件選購(gòu)（Option）。

鑒于以上所述國(guó)內(nèi)外關(guān)于陰極發(fā)展情況，為了解決電子槍亮度與壽命的矛盾，并考慮到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，價(jià)格便宜，便于與常用電鏡上的熱鎢陰極直接置換。1975年我們就致力于新的電子顯微鏡陰極的研究工作。

B_a、S_r、C_a的氧化物是傳統(tǒng)的用于電子管及電子束管的陰極，它的亮度比較高，但是很容易中毒，激活好的氧化物陰極暴露于大氣（這點(diǎn)在電鏡中是不可免的）就會(huì)失去發(fā)射性能。所以不適宜于電鏡使用。我們也實(shí)驗(yàn)過(guò)氧化釷、氧化鈾都不理想，最后選中了氧化釔（Y₂O₃）。有資料說(shuō)這種陰極以銥（I_r）作基金屬，即是Y₂O₃-I_r，有較小的逸出動(dòng)，我們測(cè)量結(jié)果，逸出功φ＝2.6ev，發(fā)射常數(shù)為7.1A/cm²K²。可見(jiàn)這種陰極的性能很接近L₆B₆。實(shí)際測(cè)量亮度雖不如L_aB_b陰極，但比熱鎢陰極平均高出五倍，此外，Y₂O₃為白色粉末（微晶體），水解度很低（8×10^-6M/L），不易受水蒸汽侵蝕，熔點(diǎn)為2417℃沸點(diǎn)為4300℃，因此也不易蒸發(fā)，作為金屬的I_r具有很好的機(jī)械強(qiáng)度，熔點(diǎn)為2450℃，它的化學(xué)穩(wěn)定性也是公認(rèn)的。因此Y₂O₃-I_r陰極抗中毒，抗腐蝕，抗氧化能力均比熱鎢陰極及L_aB₆要強(qiáng)。我們實(shí)驗(yàn)過(guò)Y₂O₃-I_r在大氣中加熱到2000℃小時(shí)不但沒(méi)有燒壞，而且發(fā)射性能也沒(méi)有顯著變化。