[发明专利]一种小型离子源及其制备方法

权利要求书

1.一种小型离子源，其特征在于，包括绝缘套筒(10)、封装在绝缘套筒(10)两端用于产生基于场致发射高能电子的电子枪和引出电极(5)，所述电子枪一端，绝缘套筒上设置有气体进气口(7)；

所述电子枪包括绝缘基座(8)，封装在绝缘基座上接地或者接负电压的场致电子发射电极和接正高压的第一栅极(3)；

还包括第二栅极(4)，电子枪发射出的电子将在第一栅极和第二栅极之间的腔体中的气体电离形成正离子；

所述引出电极(5)将正离子引出，形成所需要的离子束。

2.根据权利要求1所述的一种小型离子源，其特征在于，所述第一栅极(3)和第二栅极(4)为钼、铜、不锈钢、石墨中的一种或多种制备的导电材料或者复合材料的栅网；所述电离的气体为氩气、氮气、氘气或氚气；所述绝缘基座(8)为陶瓷基座。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种小型离子源，其特征在于，所述电子枪和引出电极(5)之间设置有聚焦电极(9)；所述聚焦电极(9)为接聚焦压的金属材料；所述聚焦电极(9)安装在绝缘套筒(10)内。

4.根据权利要求1-2任意一项所述的一种小型离子源，其特征在于，所述场致电子发射电极包括金属电极和固定在金属电极上的场致电子发射阵列；所述场致电子发射阵列包括基片(1)和基片(1)上设置的碳纳米管阵列(2)或其他一维纳米结构阵列。

5.根据权利要求4所述的一种小型离子源，其特征在于，所述金属电极由不锈钢、钼、纯铁中的一种或多种金属制成。

6.一种小型离子源的制备方法，其特征在于，包括以下内容：

a、在基片(1)上制备碳纳米管阵列(2)或其他一维纳米结构阵列，形成场致电子发射阵列；

b、将场致电子发射阵列固定在由金属材料制成的金属电极上，得到场致电子发射电极；

c、将场致电子发射电极和第一栅极(3)封装在绝缘基座(8)上，组成电子枪；

d、在绝缘套筒内设置与第一栅极(3)形成电离腔体的第二栅极(4)，以及将离子束的引出电极(5)，所述电子枪、引出电极(5)封装在绝缘套筒(10)内部。

7.根据权利要求6所述的一种小型离子源的制备方法，其特征在于，步骤a中所述碳纳米管阵列(2)或其他一维纳米结构阵列包括三种制备方法：1)采用化学气相沉积的方法在基片上制备碳纳米管阵列；2)采用丝网印刷方法在基片上制备碳纳米管阵列；3)采用电泳的方法在基片上制备碳纳米管阵列。

8.根据权利要求6所述的一种小型离子源的制备方法，其特征在于，所述步骤c中：将通过阴极接线柱(13)接负电压的场致电子发射电极和通过第一栅极接线柱(14)接地或者正高压的第一栅极封装在绝缘基座(8)上，组成电子枪；

所述步骤d中：所述电子枪和引出电极(5)之间设置有聚焦电极(9)；电子枪和引出电极(5)封装在绝缘套筒(10)的相对两端。