JP2000353492A - 電界放出冷陰極の高圧動作 - Google Patents
電界放出冷陰極の高圧動作Info
- Publication number
- JP2000353492A JP2000353492A JP2000116161A JP2000116161A JP2000353492A JP 2000353492 A JP2000353492 A JP 2000353492A JP 2000116161 A JP2000116161 A JP 2000116161A JP 2000116161 A JP2000116161 A JP 2000116161A JP 2000353492 A JP2000353492 A JP 2000353492A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- micropoints
- electrons
- temperature
- field emission
- emission
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J3/02—Electron guns
- H01J3/021—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source
- H01J3/022—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source with microengineered cathode, e.g. Spindt-type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/13—Solid thermionic cathodes
- H01J1/20—Cathodes heated indirectly by an electric current; Cathodes heated by electron or ion bombardment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
- H01J1/304—Field-emissive cathodes
- H01J1/3042—Field-emissive cathodes microengineered, e.g. Spindt-type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
- H01J2201/19—Thermionic cathodes
- H01J2201/196—Emission assisted by other physical processes, e.g. field- or photo emission
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
- H01J2201/30—Cold cathodes
- H01J2201/304—Field emission cathodes
- H01J2201/30403—Field emission cathodes characterised by the emitter shape
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電界放出陰極のブレークダウンの危険を低減
した、ガスを検出または測定する方法および装置を提供
する。 【解決手段】 電界放出陰極１によって電子を発生させ
る本発明によるシステムは、グリッド１３に関連付けら
れかつ基板３によって担持された電子放出マイクロポイ
ント４〜７のアレイを含んでおり、基板３は、マイクロ
ポイント４〜７を約３００℃から約４００℃の範囲の温
度に加熱し、かつ電子の放出中にマイクロポイントをそ
の温度に維持するための一体型加熱器手段２５〜２８を
有する。したがって陰極は、ブレークダウンの危険なし
に、より高い残留空気圧で機能することができる。
した、ガスを検出または測定する方法および装置を提供
する。 【解決手段】 電界放出陰極１によって電子を発生させ
る本発明によるシステムは、グリッド１３に関連付けら
れかつ基板３によって担持された電子放出マイクロポイ
ント４〜７のアレイを含んでおり、基板３は、マイクロ
ポイント４〜７を約３００℃から約４００℃の範囲の温
度に加熱し、かつ電子の放出中にマイクロポイントをそ
の温度に維持するための一体型加熱器手段２５〜２８を
有する。したがって陰極は、ブレークダウンの危険なし
に、より高い残留空気圧で機能することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、真空エンクロージ
ャ内で、グリッドに関連付けられた電子放出マイクロポ
イントのアレイを含む電界放出陰極から電子の流れが発
生する、ガスを検出または測定する、方法および装置に
関する。電子は、分析されるガスが入った電離箱内に向
けられ、次いで質量分析計などの処理装置によって分析
されるイオンの流れを発生させる。
ャ内で、グリッドに関連付けられた電子放出マイクロポ
イントのアレイを含む電界放出陰極から電子の流れが発
生する、ガスを検出または測定する、方法および装置に
関する。電子は、分析されるガスが入った電離箱内に向
けられ、次いで質量分析計などの処理装置によって分析
されるイオンの流れを発生させる。
【０００２】
【従来の技術】数年前、電子放出マイクロポイントを有
する電界放出陰極を含んでいる電子発生器が初めて開発
された。このような装置では、導電性のマイクロポイン
トが、適切な導電基板上に形成されて、この基板を覆う
絶縁層内のキャビティを占有し、マイクロポイントの端
部は、各キャビティに面する複数の開口を有して正にバ
イアスがかけられたグリッドと同一平面にある。マイク
ロポイントの鋭い先端により、電界には局所的な増幅が
生じ、このため周囲温度での電子放出が促進され、マイ
クロポイントのアレイの性質に応じて、５０〜１００ボ
ルト程度の閾値電圧からそのような放出が可能になる。
マイクロポイントを有する電界放出冷陰極に関連付けら
れた質量分析計が、文献ＥＰ−Ａ−０８８４７６２に記
載されている。熱放出フィラメントを有する第２の陰極
は、あいまいさを解消するために２つのスペクトルを生
成することによって、ガスの分析を精密にする。
する電界放出陰極を含んでいる電子発生器が初めて開発
された。このような装置では、導電性のマイクロポイン
トが、適切な導電基板上に形成されて、この基板を覆う
絶縁層内のキャビティを占有し、マイクロポイントの端
部は、各キャビティに面する複数の開口を有して正にバ
イアスがかけられたグリッドと同一平面にある。マイク
ロポイントの鋭い先端により、電界には局所的な増幅が
生じ、このため周囲温度での電子放出が促進され、マイ
クロポイントのアレイの性質に応じて、５０〜１００ボ
ルト程度の閾値電圧からそのような放出が可能になる。
マイクロポイントを有する電界放出冷陰極に関連付けら
れた質量分析計が、文献ＥＰ−Ａ−０８８４７６２に記
載されている。熱放出フィラメントを有する第２の陰極
は、あいまいさを解消するために２つのスペクトルを生
成することによって、ガスの分析を精密にする。
【０００３】真空エンクロージャ内で電子の流れを発生
させるための利用可能な手段の中で、冷陰極としても知
られる電界放出陰極は、１０００℃から２０００℃の温
度に加熱されるタングステンフィラメントの形の従来型
ソースに勝る、著しい利点を有する。
させるための利用可能な手段の中で、冷陰極としても知
られる電界放出陰極は、１０００℃から２０００℃の温
度に加熱されるタングステンフィラメントの形の従来型
ソースに勝る、著しい利点を有する。
【０００４】特に電界放出陰極は、マイクロポイントが
周囲温度で電子を放出するために、エネルギー効率が非
常に高く、これに対しタングステンフィラメントは、電
子を熱電子効果によって放出することができる温度まで
このフィラメントを加熱するために、高い電気エネルギ
ー入力を必要とする。必要な電力の大きさの程度は、加
熱したフィラメントの場合約１０ワットであり、電界放
出陰極の場合約０．２ワットである。
周囲温度で電子を放出するために、エネルギー効率が非
常に高く、これに対しタングステンフィラメントは、電
子を熱電子効果によって放出することができる温度まで
このフィラメントを加熱するために、高い電気エネルギ
ー入力を必要とする。必要な電力の大きさの程度は、加
熱したフィラメントの場合約１０ワットであり、電界放
出陰極の場合約０．２ワットである。
【０００５】電界放出陰極は、電子の放出の始まりと放
出の終わりの両方で、応答時間が速いという利点も有す
る。したがって、熱慣性のために、その温度および対応
する放出特性があくまでゆっくり低下するタングステン
フィラメントとは異なり、即座に不活性化することが可
能である。
出の終わりの両方で、応答時間が速いという利点も有す
る。したがって、熱慣性のために、その温度および対応
する放出特性があくまでゆっくり低下するタングステン
フィラメントとは異なり、即座に不活性化することが可
能である。
【０００６】電界放出陰極は、全ての電子を、マイクロ
ポイントのアレイ表面に対して垂直に放出するために、
指向性電子ビームを発生させるという利点も有してお
り、電子をフィラメントの周りの全方向に放出するフィ
ラメントとは異なっている。
ポイントのアレイ表面に対して垂直に放出するために、
指向性電子ビームを発生させるという利点も有してお
り、電子をフィラメントの周りの全方向に放出するフィ
ラメントとは異なっている。
【０００７】熱放散がないことは、電界放出陰極の別の
利点であり、周りの温度に敏感な電子回路への干渉が回
避される。
利点であり、周りの温度に敏感な電子回路への干渉が回
避される。
【０００８】電界放出陰極は、真空エンクロージャ内の
残留ガス圧が、約１０−５ｈＰａより低いとき、正しく
動作する。しかし、真空エンクロージャ内に十分に低い
残留圧力を生成し維持するには、適切なポンピング手段
を必要とし、ポンピング時間が十分に長いことが最も重
要である。これは、真空が断続的に確立されるエンクロ
ージャ内で電子発生器を利用する、ガスの分析および検
出の適用例での欠点である。分析または測定を行う前
に、完全な真空に十分に近い状態が得られるように待つ
ことが必要である。
残留ガス圧が、約１０−５ｈＰａより低いとき、正しく
動作する。しかし、真空エンクロージャ内に十分に低い
残留圧力を生成し維持するには、適切なポンピング手段
を必要とし、ポンピング時間が十分に長いことが最も重
要である。これは、真空が断続的に確立されるエンクロ
ージャ内で電子発生器を利用する、ガスの分析および検
出の適用例での欠点である。分析または測定を行う前
に、完全な真空に十分に近い状態が得られるように待つ
ことが必要である。
【０００９】したがって、より短い時間でより簡単な手
段により得ることが可能な、１０− ５ｈＰａよりも高い
残留ガス圧で動作させることが必要である。
段により得ることが可能な、１０− ５ｈＰａよりも高い
残留ガス圧で動作させることが必要である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、陰極とグリッ
ドとの間の所与のバイアス電圧では、真空チャンバ内の
ガス圧が増大するにつれて、電界放出陰極によって生成
された電子の流れが減少する。真空エンクロージャ内の
増大した残留ガス圧は、所与の電子の流れを得るため
に、陰極バイアス電圧を増大させることを必要とする。
したがって、一般にガス検出器または測定装置は、高残
留ガス圧の存在下、電子の流れに関し、生産性の低下を
補償するためにグリッドバイアス電圧を増大させる。し
かし、電界放出陰極の有効寿命は、真空エンクロージャ
内の残留ガス圧が増大するにつれて非常に速く短くなる
ことがわかっている。電界放出陰極が、１０−５ｈＰａ
よりも高い残留ガス圧の雰囲気中で動作する場合、ブレ
ークダウン（マイクロポイントとグリッドの間の放電）
によって、除々に進行する局所的な劣化が引き起こされ
る。これには、マイクロポイントの融解によって引き起
こされる、一般化されたブレークダウンと爆発の高い危
険性が伴なわれる。
ドとの間の所与のバイアス電圧では、真空チャンバ内の
ガス圧が増大するにつれて、電界放出陰極によって生成
された電子の流れが減少する。真空エンクロージャ内の
増大した残留ガス圧は、所与の電子の流れを得るため
に、陰極バイアス電圧を増大させることを必要とする。
したがって、一般にガス検出器または測定装置は、高残
留ガス圧の存在下、電子の流れに関し、生産性の低下を
補償するためにグリッドバイアス電圧を増大させる。し
かし、電界放出陰極の有効寿命は、真空エンクロージャ
内の残留ガス圧が増大するにつれて非常に速く短くなる
ことがわかっている。電界放出陰極が、１０−５ｈＰａ
よりも高い残留ガス圧の雰囲気中で動作する場合、ブレ
ークダウン（マイクロポイントとグリッドの間の放電）
によって、除々に進行する局所的な劣化が引き起こされ
る。これには、マイクロポイントの融解によって引き起
こされる、一般化されたブレークダウンと爆発の高い危
険性が伴なわれる。
【００１１】本発明により対処される問題は、マイクロ
ポイントのアレイの所与の幾何形状と、所与の放出電子
の流れとに対して、ガス検出器または測定装置に使用さ
れる電界放出陰極のブレークダウンの危険を低減する、
構成手段の問題である。
ポイントのアレイの所与の幾何形状と、所与の放出電子
の流れとに対して、ガス検出器または測定装置に使用さ
れる電界放出陰極のブレークダウンの危険を低減する、
構成手段の問題である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、放出された電
子が同じ流れに対して、電界放出陰極のマイクロポイン
トが加熱される場合に、ブレークダウンの危険が著しく
低減するという驚くべき観察から生じる。
子が同じ流れに対して、電界放出陰極のマイクロポイン
トが加熱される場合に、ブレークダウンの危険が著しく
低減するという驚くべき観察から生じる。
【００１３】この結果は驚くべきものである。なぜな
ら、加熱することにより分子の運動が激しくなって、一
見ブレークダウンの危険が増すように思われ、同様に、
局所的なマイクロ放電の加熱作用によって、一見マイク
ロポイントの意図的な加熱が累積されるように思われる
ためである。
ら、加熱することにより分子の運動が激しくなって、一
見ブレークダウンの危険が増すように思われ、同様に、
局所的なマイクロ放電の加熱作用によって、一見マイク
ロポイントの意図的な加熱が累積されるように思われる
ためである。
【００１４】本発明は、この観察を活用し、その結果、
真空エンクロージャを含むガスの検出器または測定装置
であって、該真空エンクロージャが、イオンの流出を発
生させるための電離箱を形成する陽極と、イオンの流出
内のイオンを識別して測定するための処理装置と、グリ
ッドに関連付けられた電子放出マイクロポイントのアレ
イを有しておりかつ陽極への電子の流入を発生させる電
界放出陰極とを含んでおり、マイクロポイントを周囲温
度よりも高い温度に加熱し、電子の放出中にこのマイク
ロポイントをその温度に維持するための加熱器手段をさ
らに含むことを特徴とする、ガスの検出器または測定装
置を提案することによって、１０−５ｈＰａよりも高い
圧力で動作する電界放出陰極のブレークダウンの問題を
解決する。
真空エンクロージャを含むガスの検出器または測定装置
であって、該真空エンクロージャが、イオンの流出を発
生させるための電離箱を形成する陽極と、イオンの流出
内のイオンを識別して測定するための処理装置と、グリ
ッドに関連付けられた電子放出マイクロポイントのアレ
イを有しておりかつ陽極への電子の流入を発生させる電
界放出陰極とを含んでおり、マイクロポイントを周囲温
度よりも高い温度に加熱し、電子の放出中にこのマイク
ロポイントをその温度に維持するための加熱器手段をさ
らに含むことを特徴とする、ガスの検出器または測定装
置を提案することによって、１０−５ｈＰａよりも高い
圧力で動作する電界放出陰極のブレークダウンの問題を
解決する。
【００１５】加熱器手段は、マイクロポイントを約３０
０℃よりも高い温度に加熱し、電子の放出中にマイクロ
ポイントをその温度に維持するようになされることが有
利である。
０℃よりも高い温度に加熱し、電子の放出中にマイクロ
ポイントをその温度に維持するようになされることが有
利である。
【００１６】良好な結果は、マイクロポイントを約３０
０℃から約４００℃の範囲の温度に加熱し、電子の放出
中に、マイクロポイントをその温度に維持することによ
って得られた。
０℃から約４００℃の範囲の温度に加熱し、電子の放出
中に、マイクロポイントをその温度に維持することによ
って得られた。
【００１７】本発明の有利な実施形態では、マイクロポ
イントは、加熱器手段を組み込む基板によって担持され
る。
イントは、加熱器手段を組み込む基板によって担持され
る。
【００１８】例えば加熱器手段は、マイクロポイント付
近で基板内に収容された抵抗加熱要素であり、電源に接
続するようになされている。
近で基板内に収容された抵抗加熱要素であり、電源に接
続するようになされている。
【００１９】上記の種類の電子発生器は、残留ガス圧が
１０−５ｈＰａよりも高い真空エンクロージャ内に収容
された、電界放出陰極と共に機能することができる。
１０−５ｈＰａよりも高い真空エンクロージャ内に収容
された、電界放出陰極と共に機能することができる。
【００２０】処理装置は、例えば質量分析計でよい。
【００２１】マイクロポイントを約３００℃から約４０
０℃の範囲の温度に加熱することによって、電子の同じ
流れがより低いバイアス電圧で保たれ、陰極のブレーク
ダウンが回避される。このように、同じ幾何形状の電界
放出陰極を使用して、真空エンクロージャ内に１０−４
ｈＰａの残留ガス圧を実現することが可能になった。
０℃の範囲の温度に加熱することによって、電子の同じ
流れがより低いバイアス電圧で保たれ、陰極のブレーク
ダウンが回避される。このように、同じ幾何形状の電界
放出陰極を使用して、真空エンクロージャ内に１０−４
ｈＰａの残留ガス圧を実現することが可能になった。
【００２２】したがって本発明は、真空エンクロージャ
を使用してガスを検出または測定する方法であって、該
真空エンクロージャが、イオンの流出を発生させるため
の電離箱を形成する陽極と、イオンの流出内のイオンを
識別し測定するための処理装置と、グリッドに関連付け
られた電子放出マイクロポイントのアレイを有しており
かつ陽極への電子の流入を発生させる電界放出陰極とを
含んでおり、マイクロポイントが、電子の放出中に周囲
温度よりも高い温度にあり、好ましくは３００℃よりも
高い温度であり、例えば約３００℃から約４００℃の範
囲の温度であることを特徴とする方法を提供する。
を使用してガスを検出または測定する方法であって、該
真空エンクロージャが、イオンの流出を発生させるため
の電離箱を形成する陽極と、イオンの流出内のイオンを
識別し測定するための処理装置と、グリッドに関連付け
られた電子放出マイクロポイントのアレイを有しており
かつ陽極への電子の流入を発生させる電界放出陰極とを
含んでおり、マイクロポイントが、電子の放出中に周囲
温度よりも高い温度にあり、好ましくは３００℃よりも
高い温度であり、例えば約３００℃から約４００℃の範
囲の温度であることを特徴とする方法を提供する。
【００２３】上記の種類のガスを検出または測定する方
法では、一般に、断続的な真空がエンクロージャ内に生
成される。
法では、一般に、断続的な真空がエンクロージャ内に生
成される。
【００２４】本発明のその他の目的、特徴、および利点
は、添付の図面を参照することにより与えられる、以下
の本発明の特定の実施形態の記述から明らかにされる。
は、添付の図面を参照することにより与えられる、以下
の本発明の特定の実施形態の記述から明らかにされる。
【００２５】
【発明の実施の形態】図２を参照すると、本発明の一実
施形態では、電界放出陰極１は、例えばシリコンで作製
された、または他の適切な材料で作製された導電基板３
を支える、セラミック支持体２を含む。基板３の作動面
３０は、マイクロポイント４から７などのマイクロポイ
ントのアレイを支えている。これらのマイクロポイント
は、例えば酸化シリコン層などの絶縁層１２の対応する
キャビティ８から１１に収容されている。この層の外面
は、キャビティ８から１１に沿った孔と共に、グリッド
１３を形成する導電性材料で覆われている。マイクロポ
イント４〜７の先端は、グリッド１３の表面と同一平面
にある。
施形態では、電界放出陰極１は、例えばシリコンで作製
された、または他の適切な材料で作製された導電基板３
を支える、セラミック支持体２を含む。基板３の作動面
３０は、マイクロポイント４から７などのマイクロポイ
ントのアレイを支えている。これらのマイクロポイント
は、例えば酸化シリコン層などの絶縁層１２の対応する
キャビティ８から１１に収容されている。この層の外面
は、キャビティ８から１１に沿った孔と共に、グリッド
１３を形成する導電性材料で覆われている。マイクロポ
イント４〜７の先端は、グリッド１３の表面と同一平面
にある。
【００２６】キャビティ８から１１の高さおよび幅、し
たがってマイクロポイント４から７の高さおよび幅は、
１ミクロン程度である。マイクロポイントのアレイは、
一般に、密度が１００００〜１０００００マイクロポイ
ント／ｍｍ２程度であるように形成される。
たがってマイクロポイント４から７の高さおよび幅は、
１ミクロン程度である。マイクロポイントのアレイは、
一般に、密度が１００００〜１０００００マイクロポイ
ント／ｍｍ２程度であるように形成される。
【００２７】図１は、真空エンクロージャ１４に収容さ
れた電界放出陰極１、支持体２、基板３、およびグリッ
ド１３を示す。グリッド１３は、電気グリッドバイアス
発生器１５によって、基板３に対して正にバイアスがか
けられる。
れた電界放出陰極１、支持体２、基板３、およびグリッ
ド１３を示す。グリッド１３は、電気グリッドバイアス
発生器１５によって、基板３に対して正にバイアスがか
けられる。
【００２８】電界放出陰極１は、電離箱を構成しまたフ
ァラデー箱も形成する、非磁性材料の壁を有する箱形の
陽極１６に関連付けられている。陽極１６は、電界放出
陰極１からの電子用の入口スロット１７と、陽極１６の
内部キャビティに形成されたイオンを抽出するための開
口１８を有する。矢印１９は、陽極１６への電子の流れ
を表し、矢印２０は、陽極１６から出るイオンの流れを
示す。イオンの流出２０は、イオンの流出２０に含有さ
れるイオンを識別し測定する手段を含む処理装置２１、
例えば質量分析計に向けられる。
ァラデー箱も形成する、非磁性材料の壁を有する箱形の
陽極１６に関連付けられている。陽極１６は、電界放出
陰極１からの電子用の入口スロット１７と、陽極１６の
内部キャビティに形成されたイオンを抽出するための開
口１８を有する。矢印１９は、陽極１６への電子の流れ
を表し、矢印２０は、陽極１６から出るイオンの流れを
示す。イオンの流出２０は、イオンの流出２０に含有さ
れるイオンを識別し測定する手段を含む処理装置２１、
例えば質量分析計に向けられる。
【００２９】陽極１６は、電気陽極バイアス発生器２２
によって、グリッド１３に対して正にバイアスがかけら
れる。
によって、グリッド１３に対して正にバイアスがかけら
れる。
【００３０】真空エンクロージャ１４は、真空ポンプに
接続された抽出出口２３と、分析されるガスが入りこむ
入口２４とを組み込んだ、封止された周囲壁を有する。
したがって図１に示す装置は、ガスを検出または測定す
る装置である。
接続された抽出出口２３と、分析されるガスが入りこむ
入口２４とを組み込んだ、封止された周囲壁を有する。
したがって図１に示す装置は、ガスを検出または測定す
る装置である。
【００３１】電子の流れ１９は、電気グリッドバイアス
発生器１５によって生成されたグリッドバイアス電圧
と、真空エンクロージャ１４の内部の残留ガス圧とに依
存する。
発生器１５によって生成されたグリッドバイアス電圧
と、真空エンクロージャ１４の内部の残留ガス圧とに依
存する。
【００３２】本発明によれば、真空エンクロージャ１４
内の所与の残留ガス圧に対して、所与の電子の流れ１９
を得るのに必要なグリッドバイアス電圧を低下させるた
め、電界放出陰極１のマイクロポイントは、電界放出陰
極１からの放出中、周囲温度よりも高い温度に加熱され
る。換言すれば、本発明は、所与のグリッドバイアス電
圧および所与の電子の流出に対して、真空エンクロージ
ャ１４内部の残留ガス圧を増大させ、電界放出陰極１の
ブレークダウンの危険を低減し、その有効寿命を延ば
し、またはより高い残留圧力での動作を可能にする。特
に、通常の使用条件下では、例えば試験すべき対象物を
挿入するために、または分析すべきガスの容器に装置を
接続するために、エンクロージャ１４内に断続的な真空
ができる、すなわち、ガス分析または測定装置の動作に
十分な一連の真空ステップおよびより高い圧力でのステ
ップができる。本発明によれば、真空エンクロージャ１
４内に非常に難しい真空が確立されるのを待つ必要な
く、正しく信頼性ある動作を可能にすることによって、
分析または測定の速度が速められる。
内の所与の残留ガス圧に対して、所与の電子の流れ１９
を得るのに必要なグリッドバイアス電圧を低下させるた
め、電界放出陰極１のマイクロポイントは、電界放出陰
極１からの放出中、周囲温度よりも高い温度に加熱され
る。換言すれば、本発明は、所与のグリッドバイアス電
圧および所与の電子の流出に対して、真空エンクロージ
ャ１４内部の残留ガス圧を増大させ、電界放出陰極１の
ブレークダウンの危険を低減し、その有効寿命を延ば
し、またはより高い残留圧力での動作を可能にする。特
に、通常の使用条件下では、例えば試験すべき対象物を
挿入するために、または分析すべきガスの容器に装置を
接続するために、エンクロージャ１４内に断続的な真空
ができる、すなわち、ガス分析または測定装置の動作に
十分な一連の真空ステップおよびより高い圧力でのステ
ップができる。本発明によれば、真空エンクロージャ１
４内に非常に難しい真空が確立されるのを待つ必要な
く、正しく信頼性ある動作を可能にすることによって、
分析または測定の速度が速められる。
【００３３】図２は、マイクロポイント４から７を適切
な温度に加熱し、電子の放出中にマイクロポイントをそ
の温度に維持するための加熱器手段を示す。例えば加熱
器手段は、マイクロポイント４から７付近で基板３に収
容されておりかつ電源に接続するようになされた、電気
絶縁抵抗加熱要素２５、２６、２７、および２８からな
る。
な温度に加熱し、電子の放出中にマイクロポイントをそ
の温度に維持するための加熱器手段を示す。例えば加熱
器手段は、マイクロポイント４から７付近で基板３に収
容されておりかつ電源に接続するようになされた、電気
絶縁抵抗加熱要素２５、２６、２７、および２８からな
る。
【００３４】あるいは、加熱器手段は、基板３の支持体
２に収容されておりかつ電源に接続するようになされ
た、抵抗加熱要素にすることができる。
２に収容されておりかつ電源に接続するようになされ
た、抵抗加熱要素にすることができる。
【００３５】電源は、図２に示すように、別個の加熱電
流発生器２９にすることができる。あるいは電源は、そ
の端子に抵抗加熱要素２５〜２８が直接接続される、電
気グリッドバイアス発生器１５にすることができる。
流発生器２９にすることができる。あるいは電源は、そ
の端子に抵抗加熱要素２５〜２８が直接接続される、電
気グリッドバイアス発生器１５にすることができる。
【００３６】本発明は、明確に記述した実施形態に限定
されず、当業者に明らかな変形例およびその一般化した
例を包含する。
されず、当業者に明らかな変形例およびその一般化した
例を包含する。
【図１】ガスを分析しまたは検出するための質量分析計
で使用する、電界放出陰極電子発生器を示す図である。
で使用する、電界放出陰極電子発生器を示す図である。
【図２】電界放出陰極の概略断面図である。
１ 電界放出陰極 ２ 支持体 ３ 基板 ４、５、６、７ マイクロポイント １３ グリッド １４ 真空エンクロージャ １５ 電気グリッドバイアス発生器 １６ 陽極 １７ 入口スロット １８ 開口 １９ 電子の流れ ２０ イオンの流出 ２１ 処理装置 ２２ 電気陽極バイアス発生器 ２３ 抽出出口 ２４ 入口 ２５、２６、２７、２８ 加熱器手段 ２９ 加熱電流発生器
Claims (14)
- 【請求項１】 真空エンクロージャ（１４）を含むガス
の検出器または測定装置であって、該真空エンクロージ
ャ（１４）が、イオンの流出（２０）を発生させるため
の電離箱を形成する陽極（１６）と、イオンの流出（２
０）内のイオンを識別し測定するための処理装置（２
１）と、グリッド（１３）に関連付けられた電子放出マ
イクロポイント（４〜７）のアレイを有しておりかつ陽
極（１６）への電子の流入（１９）を発生させる電界放
出陰極（１）とを含んでおり、検出器が、マイクロポイ
ント（４〜７）を周囲温度よりも高い温度に加熱し、か
つ電子の放出中にマイクロポイントをその温度に維持す
るための加熱器手段（２５〜２８）をさらに含むことを
特徴とするガスの検出器または測定装置。 - 【請求項２】 加熱器手段（２５〜２８）が、マイクロ
ポイント（４〜７）を約３００℃よりも高い温度に加熱
し、電子の放出中にマイクロポイントをその温度に維持
するようになされたことを特徴とする請求項１に記載の
装置。 - 【請求項３】 加熱器手段（２５〜２８）が、マイクロ
ポイント（４〜７）を約３００℃から約４００℃の範囲
の温度に加熱し、電子の放出中にマイクロポイントをそ
の温度に維持するようになされたことを特徴とする請求
項２に記載の装置。 - 【請求項４】 マイクロポイント（４〜７）が、加熱器
手段（２５〜２８）を組み込んだ基板（３）によって担
持されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一
項に記載の装置。 - 【請求項５】 加熱器手段（２５〜２８）が、マイクロ
ポイント（４〜７）付近で基板（３）内に収容されてお
りかつ電源に接続されるようになされた、抵抗加熱要素
であることを特徴とする請求項４に記載の装置。 - 【請求項６】 加熱器手段（２５〜２８）が、基板
（３）の支持体（２）内に収容されておりかつ電源に接
続されるようになされた、抵抗加熱要素であることを特
徴とする請求項４に記載の装置。 - 【請求項７】 電源が、別個の加熱電流発生器（２９）
であることを特徴とする請求項５または６のいずれかに
記載の装置。 - 【請求項８】 電源が、電気グリッドバイアス発生器
（１５）であり、その端子には抵抗加熱要素（２５〜２
８）が直接接続されることを特徴とする請求項５または
６のいずれかに記載の装置。 - 【請求項９】 使用中の残留ガス圧が約１０−５ｈＰａ
よりも高い真空エンクロージャ（１４）内に、電界放出
陰極（１）が収容されることを特徴とする請求項１から
８のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項１０】 処理装置（２１）が、質量分析計であ
ることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記
載の装置。 - 【請求項１１】 真空エンクロージャ（１４）を使用し
てガスを検出または測定する方法であって、該真空エン
クロージャ（１４）が、イオンの流出（２０）を発生さ
せるための電離箱を形成する陽極（１６）と、イオンの
流出（２０）のイオンを識別し測定するための処理装置
（２１）と、グリッド（１３）に関連付けられた電子放
出マイクロポイント（４〜７）のアレイを有しておりか
つ陽極（１６）への電子の流入（１９）を発生させる電
界放出陰極（１）とを含んでおり、マイクロポイント
（４〜７）が、電子の放出中に周囲温度よりも高い温度
であることを特徴とする方法。 - 【請求項１２】 マイクロポイント（４〜７）が、電子
の放出中に約３００℃よりも高い温度であることを特徴
とする請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１３】 マイクロポイント（４〜７）が、電子
の放出中に約３００℃から約４００℃の範囲の温度であ
ることを特徴とする請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１４】 エンクロージャ内に断続的な真空が生
成されることを特徴とする請求項１１から１３のいずれ
か一項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9905089A FR2792770A1 (fr) | 1999-04-22 | 1999-04-22 | Fonctionnement a haute pression d'une cathode froide a emission de champ |
| FR9905089 | 1999-04-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000353492A true JP2000353492A (ja) | 2000-12-19 |
Family
ID=9544733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000116161A Withdrawn JP2000353492A (ja) | 1999-04-22 | 2000-04-18 | 電界放出冷陰極の高圧動作 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6559442B1 (ja) |
| EP (1) | EP1052668A1 (ja) |
| JP (1) | JP2000353492A (ja) |
| FR (1) | FR2792770A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011257377A (ja) * | 2010-05-14 | 2011-12-22 | Canon Anelva Corp | 冷陰極電離真空計、該冷陰極電離真空計を備えた真空処理装置、該冷陰極電離真空計に用いる放電開始補助電極、該冷陰極電離真空計を用いた圧力測定方法 |
| JP2016513343A (ja) * | 2013-02-19 | 2016-05-12 | マークス インターナショナル リミテッドＭａｒｋｅｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｌｉｍｉｔｅｄ | 電子衝撃イオン化を利用する分析装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060185595A1 (en) * | 2005-02-23 | 2006-08-24 | Coll Bernard F | Apparatus and process for carbon nanotube growth |
| CH698896B1 (de) * | 2006-08-29 | 2009-11-30 | Inficon Gmbh | Massenspektrometer. |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1520972A (fr) * | 1966-04-30 | 1968-04-12 | Beteiligungs & Patentverw Gmbh | Source d'ions à émission par champ |
| GB1384243A (en) * | 1971-03-25 | 1975-02-19 | Cambridge Scientific Instr Ltd | Electron guns |
| JPS5323663B1 (ja) * | 1971-04-12 | 1978-07-15 | ||
| US3786305A (en) * | 1972-05-15 | 1974-01-15 | Hitachi Ltd | Field emission electron gun |
| JPS5420828B2 (ja) * | 1972-06-09 | 1979-07-25 | ||
| JP2607251B2 (ja) * | 1987-08-26 | 1997-05-07 | 松下電工株式会社 | 電界放射陰極 |
| JPH08138561A (ja) * | 1992-12-07 | 1996-05-31 | Mitsuteru Kimura | 微小真空デバイス |
| JPH0765696A (ja) * | 1993-08-30 | 1995-03-10 | Canon Inc | 電子放出素子 |
| US5747815A (en) * | 1993-09-22 | 1998-05-05 | Northrop Grumman Corporation | Micro-miniature ionizer for gas sensor applications and method of making micro-miniature ionizer |
| US5386115A (en) * | 1993-09-22 | 1995-01-31 | Westinghouse Electric Corporation | Solid state micro-machined mass spectrograph universal gas detection sensor |
| JP3131339B2 (ja) * | 1993-12-22 | 2001-01-31 | 三菱電機株式会社 | 陰極、陰極線管および陰極線管の作動方法 |
| JP3603471B2 (ja) * | 1996-04-16 | 2004-12-22 | 双葉電子工業株式会社 | 電界放出型表示素子およびその駆動方法 |
| FR2764699B1 (fr) * | 1997-06-13 | 1999-07-09 | Commissariat Energie Atomique | Spectrometre a deux moyens d'ionisation distincts et procede de traitement des informations fournies par ce spectrometre |
| US6175120B1 (en) * | 1998-05-08 | 2001-01-16 | The Regents Of The University Of Michigan | High-resolution ionization detector and array of such detectors |
| US6281626B1 (en) * | 1998-03-24 | 2001-08-28 | Casio Computer Co., Ltd. | Cold emission electrode method of manufacturing the same and display device using the same |
-
1999
- 1999-04-22 FR FR9905089A patent/FR2792770A1/fr not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-04-13 EP EP00401027A patent/EP1052668A1/fr not_active Withdrawn
- 2000-04-18 JP JP2000116161A patent/JP2000353492A/ja not_active Withdrawn
- 2000-04-18 US US09/551,563 patent/US6559442B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011257377A (ja) * | 2010-05-14 | 2011-12-22 | Canon Anelva Corp | 冷陰極電離真空計、該冷陰極電離真空計を備えた真空処理装置、該冷陰極電離真空計に用いる放電開始補助電極、該冷陰極電離真空計を用いた圧力測定方法 |
| JP2016513343A (ja) * | 2013-02-19 | 2016-05-12 | マークス インターナショナル リミテッドＭａｒｋｅｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｌｉｍｉｔｅｄ | 電子衝撃イオン化を利用する分析装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2792770A1 (fr) | 2000-10-27 |
| US6559442B1 (en) | 2003-05-06 |
| EP1052668A1 (fr) | 2000-11-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5252739B2 (ja) | 真空圧力測定装置 | |
| US4061944A (en) | Electron beam window structure for broad area electron beam generators | |
| JP4493139B2 (ja) | 電離真空計 | |
| US6566884B2 (en) | Ionization vacuum pressure gauge | |
| JP5669324B2 (ja) | 四重極型質量分析計 | |
| US8440981B2 (en) | Compact pyroelectric sealed electron beam | |
| JP7238249B2 (ja) | 電子源 | |
| JP2001236922A (ja) | 質量分析装置 | |
| JP2000353492A (ja) | 電界放出冷陰極の高圧動作 | |
| US20190287775A1 (en) | Electron capture dissociation (ecd) utilizing electron beam generated low energy electrons | |
| US6570959B1 (en) | X-ray tube metal frame gettering device | |
| KR102932328B1 (ko) | 질량 분석계에서 사용하기 위한 다수의 이온화 부피들을 갖는 이온 공급원 조립체 | |
| US5506412A (en) | Means for reducing the contamination of mass spectrometer leak detection ion sources | |
| JP4196367B2 (ja) | 電離真空計 | |
| US2523779A (en) | Ionization gauge | |
| US6111252A (en) | Ionization cell for mass spectrometers | |
| US10136508B2 (en) | Cyclic accelerator for accelerating charge carriers and method for manufacturing a cyclic accelerator | |
| JP2628533B2 (ja) | 質量分析型残留ガス分析計 | |
| US3551727A (en) | Thermionic converter having a low work function collector electrode | |
| JP2526228B2 (ja) | 電子ビ―ム式プラズマ装置 | |
| JP2019204721A (ja) | 質量分析計における電子線源 | |
| JPH0837099A (ja) | プラズマ発生装置 | |
| JP4114770B2 (ja) | 酸素イオン発生用真空処理装置 | |
| JP2794602B2 (ja) | 電子ビーム励起イオン源 | |
| JP2000067809A (ja) | 四重極質量分析装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070703 |