六硼化镧场发射电子枪的研究

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1、４占料波夫爹ＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡＵＮＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＩＶＥＲＳ硕士学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ论文题目六硼化镧场发射电子枪的研究学科专业光学工程学号２０１５２１０５０５３４作者姓名敦涛Ｉ，分类号密级注1UDC（题名和副题名）（作者姓名）指导教师（姓名、职称、单位名称）申请学位级别学科专业提交论文日期2018.03论文答辩日期2018.05学位授予单位和日期201806答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC

2、》的类号。ResearchontheLaB6fieldemissionelectrongunAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaDiscipline:OpticalEngineeringAuthor:DunTaoSupervisor:AssociateProf.WangXiaojuSchool:SchoolofOptoelectronicScienceandEngineering独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导

3、下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地经发表或撰写过的研究成果，也不包含方外，论文中不包含其他人已为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。么作者签名：日期年上月桕论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文、的全部或部分内容

4、编入有关数据库进行检索，可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存。、汇编学位论文（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）、：７＇）念作者签名：导师签名日期：＞？设年左月之＞日摘要摘要电子枪作为电子显微镜、X射线管等微检测设备的核心部件，在工业探伤、医疗成像等领域发挥着重要的作用。相较于传统热发射阴极，场发射阴极具有无需加热、电流密度高、开关性能优异等优点。因此，利用场发射阴极，设计并研制一种具有小体积、低功耗、大电流密度、小焦点的场发射电子枪，对提高移动便携式微检测设备的性能具有重大意义。本文利用OPERA-3D计算机模拟软

5、件，设计并制作了一种以单晶LaB6场发射阴极作为电子源的、可用于移动便携式微检测设备的场发射电子枪。在制备完成后，本文还对单晶LaB6场发射阴极和场发射电子枪进行了场发射性能测试。主要内容与结论如下：（1）本文设计的LaB6场发射电子枪，包含阴极、栅极、聚焦极和阳极四个主电极结构。其中，栅极、聚焦极和阳极构成一个膜孔透镜，通过调节聚焦极的电位和孔径，能有效调节LaB6场发射电子枪的阳极束斑尺寸。利用OPERA-3D软件对LaB6场发射电子枪进行模拟，最终得到一组满足本文设计要求的电子枪结构参数。当栅极孔下直径为4mm，上直径为6mm，电压为

6、1350V；聚焦极孔下直径为7mm，上直径为5mm，电压为0V；阳极距聚焦极上表面4mm，电压为30000V时，LaB6场发射电子枪的理论阳极电流为14.1μA，理论阳极电子束斑直径为0.3mm。（2）采用电火花线切割辅助直流电化学腐蚀的方法，制备单晶LaB6场发射阴极，并对制备完成后的阴极进行测试。结果表明，当腐蚀液为浓盐酸：无水乙醇：去离子水=1：30：30（体积比），腐蚀电流为100mA，腐蚀时间为40min时，可以获得表面形貌良好的单晶LaB6场发射阴极。经场发射性能测试，阴极的开启电压为850V，符合实际应用要求；在阳极电压为13

7、50V，阴极与阳极间距为0.18mm时，阴极发射电流为45.5μA，且满足场致电子发射F-N曲线所述规律。（3）根据OPERA-3D软件的模拟结果对LaB6场发射电子枪的各个电极和零件进行了设计、加工、组装和测试。最终，经过对该电子枪进行测试，本文获得了一种阳极发射电流为13.2μA，阳极束斑直径为0.4mm的LaB6场发射电子枪。关键词：六硼化镧（LaB6），场发射，电化学腐蚀，阴极，电子枪IABSTRACTABSTRACTAsthecorecomponentofmicro-detectionequipmentsuchastheelect

8、ronmicroscopesandX-raytubes,theelectrongunplaysanimportantroleinindustrialinspection,medi