一種基于COMSOL分子流仿真的電子源電極結構設計

羅婷婷

（中國電子科技集團公司第三十八研究所，安徽合肥，230088）

0 引言

電子源即可以獲得電子束的裝置。電子源諸多重要應用領域，如高壓整流管，X射線源，顯示器，高溫電子設備等等。電子源按照電子獲得方式分為四類：熱電子發射、光電子發射、二次電子發射、場致電子發射[1]。

早期電子器件中的電子源多采用熱電子發射的方式，把物體加熱到足夠高的溫度，當陰極溫度升高，陰極材料內部電子獲得足夠大的能量后，便克服功函數從陰極表面溢出，實現熱電子發射。但是熱電子發射存在固有缺陷，一是，電子源需要加熱以使電子獲得足夠的能量進入真空；二是，熱陰極的最大電流密度的極限值比較低。克服上述不足，可利用場致發射取代熱電子發射，構造新型的冷陰極電子源。所謂場發射，是指在物體表面施加強電場來抑制其表面勢壘，使物體內的電子穿過表面勢壘并溢出。即利用外部電場來壓抑陰極的表面勢壘，使其勢壘高度降低、寬度變窄，當其勢壘寬體與電子波長相當時，由于電子的隧道效應，陰極內大量電子穿過陰極表面勢壘逸出，即在真空中形成場致電子發射[2]。

場發射電子源作為新型電子源，具有發射電流密度大，單色幸好，穩定性好，零時間延遲的特點，在平板顯示器、微波放大器、X 射線管、離子推進器等電子器件中有很好的應用前景，因此場發射電子源極具研究應用價值[3-4]。但是場發射電子源對真空度有比較嚴格的要求，需要超高真空度，例如利用場發射電子源作為電子源的X射線管對真空度的要求為10E-7pa左右，低于該真空度會導致電子源壽命和電子源性能的大幅降低。……