(57)【要約】  １つ以上のペリクルは陰極を保護し、ペリクルは、ペリクルを越えて発生する要素からの陰極の汚染、または陰極の上もしくは近くで発生する要素からの外部装置の汚染を防ぎながら、電子が通過することを可能にする材料の薄膜から成る。ペリクルは、絶縁体によって支持される場合があり、絶縁体は同様に偏向層によって支持される。ペリクルは、陰極に対して正の電圧で維持される場合があり、そのため陰極によって陰極から離れて放出された電子を加速する電圧勾配が陰極とペリクルとの間に作り出される。ペリクルは、陰極から適切な距離に位置して、その距離での電子のエネルギーに一致する電子透過を可能にする。【選択図】図１
2021533546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムであって、
陰極と、
前記陰極から離れた点でより正である電圧勾配を作り出す装置であって、前記陰極は１００ボルト未満の電圧を有する、前記装置と、
真空チャンバの中に配置された前記陰極及び前記電圧勾配を有する前記真空チャンバであって、少なくとも前記陰極及び前記電圧勾配を真空の中に封入し、前記電圧勾配が前記陰極で発生し、前記陰極から伸びるように前記陰極及び前記電圧勾配を適所に保持する、前記真空チャンバと、
電気回路であって、前記陰極と前記装置とに接続され、前記陰極と前記装置との間の電圧差を供給し、前記電圧勾配を支持する、前記電気回路と、
前記真空チャンバ内に配置された１つ以上のペリクル構造であって、前記陰極と、前記陰極から離れた前記点との間に配置され、
偏向構造と、
絶縁構造と、
ペリクルと
を備える、前記１つ以上のペリクル構造と
を備え、
前記偏向構造は前記陰極と接触し、前記絶縁構造は、前記陰極と接触することなく前記偏向構造と接触し、前記偏向層は、前記陰極または前記装置と接触することなく前記絶縁構造及び前記ペリクルを結合し、前記ペリクルは前記陰極または前記装置と接触することなく前記絶縁構造に接続され、
前記電圧勾配は、前記陰極によって放出された電子を前記勾配の前記より正の領域に向けて加速し、
前記ペリクルは、電子が通過するのを可能にし、電子よりも大きい原子粒子を遮断する、
前記システム。
【請求項２】
前記陰極は光電陰極である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記偏向層は導電性であり、前記偏向層での電圧は、前記陰極での電圧と実質的に同じである、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記陰極は電子ディスペンサ陰極である、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
１つ以上のペリクルを備える、陰極から離れた点でより正である電圧勾配を有する装置のためのペリクルシステムであって、前記１つ以上のペリクルのうちの少なくとも１つは前記陰極を封入し、前記１つ以上のペリクルは、電子が通過することを可能にし、原子及び分子を遮断する、前記ペリクルシステム。
【請求項６】
前記１つ以上のペリクルのうちの少なくとも１つは導体である、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記１つ以上のペリクルのうちの少なくとも１つは半導体である、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記１つ以上のペリクルのうちの少なくとも１つは絶縁体である、請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
前記１つ以上のペリクルのうちの少なくとも１つは、高い導電性の副層を備え、前記１つ以上のペリクルのうちの少なくとも１つは、より低い導電性の副層を備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項１０】
前記１つ以上のペリクルのうちの少なくとも１つは、半導体副層を備え、前記１つ以上のペリクルのうちの少なくとも１つは、より低い導電性の副層を備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項１１】
正の電圧は前記ペリクルで確立され、前記電圧は前記陰極に対して正である、請求項５に記載のシステム。
【請求項１２】
前記１つ以上のペリクルのうちの少なくとも１つは単層である、請求項５に記載のシステム。
【請求項１３】
陰極に関する汚染を防ぐ方法であって、
前記陰極は、放出側と非放出側とを有し、第１のペリクルを前記陰極の前記放出側と接触させて配置し、前記第１のペリクルは、電子が通過するのを可能にし、原子及び分子を遮断することを含む、前記方法。
【請求項１４】
前記第１のペリクルは複数の層をもち、少なくとも１つの層は半導体を備え、少なくとも１つの層は絶縁体を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１のペリクルは複数の層をもち、少なくとも１つの層は導電性材料を備え、少なくとも１つの層は半導体材料を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１のペリクルは複数の層をもち、少なくとも１つの層は、高い導電性の副層を備え、少なくとも１つの層は、より低い導電性の副層を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１のペリクルは単層である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
１つ以上の追加のペリクルをさらに備え、前記１つ以上の追加のペリクルは、前記第１のペリクル及び前記陰極の前記放出側の反対側に配置される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも前記陰極の電圧と同じ程度に正である前記電圧を前記第１のペリクルに提供することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも前記第１のペリクルの電圧と同じ程度に正である前記電圧を前記１つ以上の追加のペリクルに提供することをさらに含み、前記１つ以上の追加のペリクルでの前記電圧が、前記陰極からの距離に応じてますます正になる、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、「ＬＯＷ  ＶＯＬＴＡＧＥ  ＥＬＥＣＴＲＯＮ  ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ  ＰＥＬＬＩＣＬＥ」と題する、２０１８年８月１０日に出願された米国特許出願第１６／１００，６８０号の優先権を主張し、その開示は、参照によりその全体が援用される。
【０００２】
１９世紀に発見された電子放出陰極は、アインシュタインの初めてのノーベル賞の主題であり、現代の電子工学を作り出した真空管の基礎であった。汎用電子機器においてはトランジスタが真空管を追い越したが、多くの最新の機器は依然として電子放出陰極を使用している。しかしながら、これらの陰極は、それらが、汚染環境−例えば電子リソグラフィ−において長時間作動に耐えることができるならば、より実用的となるであろう。実用的な寿命は数日または数年である必要があるが、そのような環境により陰極材料の寿命は数時間以内に縮められる場合があるため、汚染は未解決の問題のままである。電子エミッタを汚染から保護する、より低圧で効率的に動作可能な電子透過性ペリクルに対する必要性が存在する。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】整流器の一実施形態を示す例示的な図である。
【図２】陰極から放出された電子が陽極に向かってどのように移動するのかを示す例示的な図である。
【図３】単一のペリクルを有する電子源の一実施形態の例示的な図である。
【図４】複数のペリクルを有する電子源の一実施形態の例示的な図である。
【図５】複数のペリクルを有する表面実装型電子ディスペンサの一実施形態を示す例示的な図である。
【図６】接触ペリクルを有する電子ディスペンサの一実施形態を示す例示的な図である。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
図面は縮尺通りに描かれていないこと、及び類似した構造または機能の要素は、一般的に図を通して例示目的のために類似した参照番号で表されることに留意されたい。また、図面は、好ましい実施形態の説明を容易にすることのみを目的としていることにも留意されたい。図は、説明される実施形態のあらゆる態様を示しておらず、本開示の範囲を制限しない。
【０００５】
以下の説明では多様な実施形態が説明される。説明の目的で、実施形態の徹底的な理解を提供するために具体的な構成及び詳細が述べられる。しかしながら、当業者には、実施形態がその具体的な詳細を伴わずに実践され得るということもまた明らかになる。さらに、公知の特徴は、説明される実施形態を不明瞭にしないために、省略または簡素化され得る。
【０００６】
説明及び提案された技術は、汚染から陰極電子エミッタを保護するための方法及びシステムを含む。例の実施形態は、光電陰極（例えば、高電圧スイッチの中の光電陰極）と、ディスペンサ陰極と、または任意の他の適切なタイプの低電圧電子放出電極とともに使用することができる。本明細書を通して使用される例及び図は、真空の中に封入された光電陰極と、陽極とを含む整流器を説明するが、これらの例は、限定的となることを意図していない。他の変形形態は、本開示の趣旨の範囲内である。本明細書を通して、用語「光電陰極」、「陰極」、「放出陰極」、「電子放出陰極」、及び「電子エミッタ」は同義で使用されるものとする。
【０００７】
図１は、光電整流器１００の一実施形態を示す例示的な図である。入力導電体１１５は、光電陰極１０５に接続する。光電陰極１０５に接続していない導電体１１５の端部は、外部電気回路（図示せず）に接続できる。光電陰極１０５は、真空１２５によって導電性陽極１１０から分離することができ、導電性陽極１１０は、同様に第２の出力導電体１４０を通して外部電気回路（図示せず）に接続できる。外部電気回路（図示せず）は、光電陰極１０５及び陽極１１０全体で電圧を印加し、電子１４５の流れを生じさせる。光電整流器１００は、光電陰極１０５と陽極１１０との間で電子（電流）の流れを制御できる。
【０００８】
図１の例では、光電整流器１００は、密封した真空管の中でギャップ１５５によって分離された２つの電極、つまり光電陰極１０５及び陽極１１０を持っている。光電陰極１０５は、光電効果に起因して、光源１２０によって照明されると電子を放出する負に荷電した電極である場合がある。エネルギーは、光電陰極の表面に衝突する光子から取得され、光電陰極の材料内で電子に転送され、電子を放出させる場合がある。光電陰極が照明されると、電子１４５は放出され、真空管の内部を通って正に荷電した陽極まで流れ、２つの電極間で電流の流れを生じさせることができる。照明１２０がオフに切り替えられると、電子の放出は停止し、電極間の電流の流れは止むことができる。
【０００９】
光電整流器内の高電圧は、不純物または汚染物質を持ち込む場合がある。例えば、陽極１１０の表面に射突する高電圧電子によって、真空管の中にイオン化した原子が生じる場合がある。イオン化した原子は、次いで光電陰極１０５に引き付けられ、光電陰極上での汚染物質の堆積につながる場合がある。
【００１０】
光電整流器内で必要とされる電圧を下げると、汚染に対処できるが、光電陰極から放出される電子からエネルギーも奪い、電子が陰極の近くの領域から出るのを低速化し、新しい電子が表面またはその近接を離れる速度を抑制する場合もある。低電圧勾配は、このようにして陽極に移動する電子を減速して電流を生じさせる場合がある。これまで真空管の中で使用されていたものなど、光電陰極に対して正の電圧を有する従来の制御グリッドを利用すると、陽極に向かう電子を加速するのに役立つ場合があるが、いくつかの例では、典型的な制御グリッドの比較的に高い正の電圧はそれらの電子のかなりの割合を引き込み、そのような電子が陽極への回路を完成するのを妨げ、効率を低下させる場合がある。また、制御グリッドは、デバイスが、主電流と、陰極と陽極との間の電圧との積でエネルギーを浪費する低い電圧降下で動作するのを防ぐこともできる。効率を求めて低電圧降下で動作するためには、グリッドはさらに低い電圧で作動しなければならない。
【００１１】
いくつかの例では、光電陰極１０５の表面は、光子あたりのエネルギーが表面に特有の電気仕事関数よりも大きいときに電子を放出できる。いくつかの電子は追加の熱エネルギーを有する、または表面の局所的な変動から恩恵を受ける場合があるため、このエネルギーの量は正確ではない場合がある。多様な例では、名目仕事関数より少ないエネルギーをもつ電子は、電子が放出されるのを可能にしない場合がある。
【００１２】
固体の電子バンド構造（または単にバンド構造）は、固体内の電子が有する場合があるエネルギーの範囲（例えば、エネルギーバンド、許容バンド、または単にバンド）及び電子が有さない場合があるエネルギーの範囲（例えば、バンドギャップまたは禁止バンド）を説明することができる。バンド理論は、原子または分子の大きな周期的な格子内の電子の許容された量子力学的な波動関数を調べることによってこれらのバンド及びバンドギャップを導出できる。バンド理論は、電気抵抗及び光吸収などの固体の多くの物理特性を説明するために成功裏に使用されており、すべてのソリッドステートデバイス（トランジスタ、太陽電池など）の理解の基礎を成すことができる。
【００１３】
多様な例では、バンドのこの形成は、材料内の元素の化学結合及び軌道内の電子の特性である。バンドギャップは、本来、いずれのバンドによってもカバーされないエネルギーの残りの範囲、つまりエネルギーバンドの有限幅の結果であり、それらは材料内の構造及びエネルギーレベルに一致しないため、電子に対しては禁じられている。バンドは異なる幅を有する場合があり、幅はそれらが生じる原子軌道での重複の程度に依存する。いくつかの例では、２つの隣接するバンドは単に、エネルギーの範囲を完全にカバーするのに十分に幅広くない場合がある。
【００１４】
いくつかの例では、固体の電子バンド構造、つまりバンドギャップは、一般的に絶縁体及び半導体の中の価電子帯の上部と伝導帯の下部との間の（例えば、電子ボルト単位の）エネルギー差を指す。バンドギャップは、原子に結合された価電子が伝導電子になるのを促進するために必要とされるエネルギーを表す場合があり、伝導電子は、次いで結晶格子内で自由に移動し、電流を伝導するための電荷担体としての機能を果たす。例えば、（１ｓ電子などの）コア軌道と関連するバンドは、隣接する原子間の重複が小さいために極めて狭い場合がある。結果的に、コアバンド間には大きいバンドギャップがある傾向がある。より高いバンドはより多い重複を伴う比較的により大きい軌道を包含し、より高いエネルギーではバンドギャップがなくなるように、より高いエネルギーで漸次的に幅広くなる場合がある。
【００１５】
したがって、多様な例では、バンドギャップは、固体の電気伝導性を決定する要因となる場合がある。バンドギャップが大きい物質は絶縁体である場合があり、バンドギャップがより小さい物質は半導体である場合がある。一方、いくつかの例での導体は、価電子帯及び伝導体帯が重複するために、非常に小さいバンドギャップを有する、またはバンドギャップがないかのどちらかである。
【００１６】
光電整流器１００の多様な実施形態は、光子エネルギーが光電陰極１０５からの電子放出を刺激するのに十分である波長の光を発することができる光源１２０を含む。一例の実施形態では、この光１２０は、光電陰極１０５に光を導く光学路を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）によって提供される場合がある。別の例の実施形態では、光源１２０はレーザーである場合がある。いくつかの例では、光の波長が、電子光子放出面（光電陰極１０５）の仕事関数よりも大きいエネルギーを有する光子を含む旨の要件を条件に、任意の適切な光子源を使用できる（例えば、Ａ、Ｂ、Ｃ）。いくつかの例の実施形態では、光源１２０によって発せられる光の量は、光電整流器１００を最もうまく制御するためにパルス周波数及び／または強度で変調できる。
【００１７】
いくつかの例の実施形態では、光源１２０は、陽極１１０に面する光電陰極１０５の表面を直接的に照らす、または（以下に説明する透過型光電陰極の場合でのように）後方から光電陰極１０５を通して照らすかのどちらかのために配置された真空１２５を含む、真空チャンバ１３５としても知られる真空管の内側に位置する場合がある。他の例の実施形態では、反射面は真空チャンバ１３５内に設置されて、光子が、放出光電陰極１０５表面に対するその位置に関わりなく、最適な効率で光電陰極１０５の表面に衝突するように、光子のための経路を作り出すことができる。さらに他の例の実施形態では、照明源１２０は、真空チャンバ１３５の外部に位置する場合があり、光は、透明または半透明な真空チャンバ１３５の壁を通して真空チャンバ１３５及び光電陰極１０５の内部の中に導かれる。
【００１８】
また、整流器１００のいくつかの実施形態は、光子放出を開始するには低すぎるまたは間違った波長である光子エネルギーを有する波長の光による照明を可能にする。この光は、「無効光」と呼ばれる場合があり、整流器１００の目視検査またはフォトセルを使用することによる整流器１００の構成要素のための発電を含むが、これに限定されるものではない目的のために使用できる。
【００１９】
一実施形態では、最も効率的かつ耐久性のある光電陰極１０５のいくつかは、電子放出を生じさせるために紫外線光を必要とする。結果として、人間の可視スペクトル内の光は、多様な例で「無効」と見なされる場合がある。無効光は、電子を光電陰極１０５から放出させることなく、デバイス内、またはデバイス及び周囲の設備の一般的な近傍に存在する場合がある。
【００２０】
本明細書で上述したように、光源１２０は、光の光子エネルギーが、光電効果を通して光電陰極１０５に電子を放出させるために必要とされるエネルギーを超えるような波長の光を提供できる。光源１２０の強度は、光電陰極１０５から放出できる電子の数を決定できる。光源１２０がオフに切り替えられる場合、光電効果は停止される場合があり、電子は次いで光電陰極１０５によって放出されるのを止める場合がある。光電整流器１００は、いくつかの実施形態では、（光電整流器１００の中を照らす人間可視光などの）光電陰極１０５に衝突する任意の周囲光がより低い光子エネルギー（上述したような無効光）と関連する波長となり、そのため光子放出が開始されないように構成できる。
【００２１】
光電陰極１０５及び陽極１１０は、この例では、密封された真空チャンバ１３５内に封入されて示されている。真空チャンバ１３５は、耐久性のある電気絶縁材料から構成され、それが高品質の真空１２５を作り出すように密封され、真空状態にされる場合がある。本明細書の目的のために、用語「真空」及び「高品質の真空」は、真空チャンバ１３５内でアークを維持するには十分ではない浮遊性の原子または分子があるような質の真空を定義するために使用するものとする。電気アーク、つまりアーク放電は、進行中の放電を生じさせるガスの電気的な破壊である場合がある。したがって、光子が光源１２０から利用できないとき、たとえ光電陰極１０５と陽極１１０との間の電圧差が非常に高くても、真空１２５は、電流が光電陰極１０５と陽極１１０との間で流れるのを妨げ得る。真空チャンバ１３５を構築する材料は、光電整流器１００内に含まれた表面を汚染し、不要な電気伝導路を作り出す可能性がある材料を容易に減衰、蒸発、またはそれ以外の場合、流出させない材料から作られた良好な電気絶縁体である場合がある。多様な実施形態では、追加の電気伝導路の確立を妨げるために、真空チャンバ１３５の内面に動作中汚染物質がないことが望ましい場合がある。
【００２２】
整流器内の電流の流れは、光電陰極に当たる光の量によって変調できる。例えば、いくつかの実施形態では、光が光電陰極１０５から取り除かれると、電流の流れはゼロに減少する。陰極１０５からの光子放出は、量子プロセスである場合があり、いくつかの実施形態では、約数十ピコ秒を含むが、これに限定されるものではない高速切り替え速度を可能にする。光から電子への変換のプロセスは、ほぼ完全に線形である場合があるため、いくつかの実施形態は、電力を切り替えるためだけではなく、電力を変調するためにも使用できる。
【００２３】
いくつかの光電陰極１０５材料は、いくつかの実施形態では、適切な照明を所与として数百アンペアの電流を供給できる広い光電陰極１０５面の構築を可能にできる。いくつかの実施形態では、光電陰極１０５を陽極１１０から分離する距離（真空ギャップ１５５）がある場合があり、電圧及び電子の流れを遮断することを可能にする。例えば、いくつかの好ましい実施形態では、光電陰極１０５を陽極１１０から分離する距離は、例えば１、５、１０、または５０ｃｍなど、センチメートルのオーダーである場合がある。追加の実施形態では、真空ギャップ１５５によって遮断された電圧は、例えば１０，０００、５０，０００、または１５０，０００ボルトなど、数千ボルトのオーダーである場合がある。これは、いくつかの実施形態が、単一の整流器１００を用いてメガワットの電力を整流することを可能にできる。いくつかの実施形態では、デバイスの電力上限は、整流器１００から熱を取り除く能力によって、及び高速切り替えに反して外部電気負荷が生成し得る電圧によって設定される。本明細書に説明するいくつかの実施形態は、センチメートルのオーダーで光電陰極１０５を陽極１１０から分離する真空ギャップ１５５を含む場合があるが、追加の実施形態は、ミリメートル、デシメートル、またはメートルのオーダーでギャップを含む場合がある。さらに、いくつかの実施形態は、真空ギャップ１５５によって遮断される高電圧に関するが、追加の実施形態は、例えば１００、５００、１，０００、または５，０００ボルトなど、より低い電圧を遮断し得る。
【００２４】
光電陰極１０５は、多様な適切な材料を含む場合がある。いくつかの実施形態では、光電陰極１０５は、例えば、Ｓ１（Ａｇ−Ｏ−Ｃｓ）、アンチモンセシウム（Ｓｂ−Ｃｓ）、バイアルカリ（Ｓｂ−Ｒｂ−Ｃｓ／Ｓｂ−Ｋ−Ｃｓ）、高温または低ノイズのバイアルカリ（Ｎａ−Ｋ−Ｓｂ）、マルチアルカリ（Ｎａ−Ｋ−Ｓｂ−Ｃｓ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、インジウム−ガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）、セシウム−テルル化物（Ｃｓ−Ｔｅ）、セシウム−ヨウ化物（Ｃｓ−Ｉ）、及び窒化ガリウム（Ｇａ−Ｎ）など、光電子放出が可能な材料から構築できる。
【００２５】
一実施形態では、セシウムのトレース層を有する窒化ガリウムから構築された光電陰極は、３５７ｎｍより短い（３．５ｅＶ光子エネルギーより多い）波長をもつ（光子源としての）紫外線光と併せて使用できる。
【００２６】
光電陰極１０５材料は、所望のスペクトル応答、熱電特性及び機械特性、ならびに光電陰極１０５が透過型であるのか、それとも反射型であるのかを含むが、これに限定されるものではない光電陰極１０５の所望の性能特性に基づいて選択できる。多くの異なる光電陰極１０５の材料が存在し、多様な実施形態の光電陰極１０５での使用に適切である場合がある。これらの材料のいくつかは、前面（反射）照明に最もよく適合される場合がある。一方、他の材料は背面（透過）照明で最善に機能する場合がある。
【００２７】
透過型光電陰極の多様な例では、光は光電陰極１０５の一方の表面または側面に当たり、電子は反対面または側面から出る。透過型光電陰極１０５は、光が通過することを可能にし、光が照らされる反対面に電子を放出させる光電子放出コーティングで透明なウィンドウを覆うことによって構築できる。説明のために、透過型光電陰極の照明された側面は、光電陰極１０５の「裏側」と見なされるものとし、電子がそこから放出される側面（すなわち、陽極１１０に面する側面）は「前側」と見なされるものとする。
【００２８】
反射型の光電陰極は光が入射する光電陰極によって画定される場合があり、電子は光電陰極の同じ表面または側面から出る。いくつかの実施形態では、反射型光電陰極１０５は、不透明な金属電極基部の上に形成される場合がある。反射型光電陰極１０５に対する変形形態は、金属基部が鏡状であり、光電陰極１０５を通過した光を光電陰極１０５を通して反射させて基部材料内の電子に追加のエネルギーを与える二重反射型を含む場合がある。いくつかの実施形態では、光電陰極１０５基部の下部の材料よりもより容易に電子を放出する特殊コーティングを光電陰極１０５に塗布して光電効果を高めることができる。
【００２９】
多様な実施形態では、陽極１１０は、光電陰極１０５に対して正の電圧で動作する。陽極１１０は、電流を受け取ることができる、当業者に既知の任意の適切な導体または半導体材料である場合がある。いくつかの実施形態では、陽極１１０は、陽極１１０の熱力学性能を改善するために（例えば、整流器の運転停止中に熱を吸収するために）、例えばタングステンなどの材料から構築される場合がある。
【００３０】
光電陰極１０５によって放出された電子は、真空ギャップ１５５全体で陽極１１０の正の電圧に引き付けられ、電流を生じさせる場合がある。いくつかの実施形態では、陽極は陰極よりもより狭い場合もあれば、より広い場合もある。他の実施形態では、陽極１１０は、光電陰極１０５に平行に向けられた銅板を含む場合がある。他の実施形態では、電子が達する表面上に炭素合金または超硬合金のコーティングを有する銅板を使用できる。いくつかの実施形態では、陽極１１０上の炭素合金または超硬合金のコーティングにより、電子衝撃下で低速のスパッタリングまたはイオン放出が生じる場合がある。
【００３１】
別の実施形態では、陽極１１０はタングステンから構築される場合があり、デバイスが切り替え事象中に高エネルギーパルスを吸収すること、または光電陰極１０５と陽極１１０との間で高い電圧勾配で動作することを可能にする。別の例の実施形態では、陽極１１０自体が光電陰極１０５を含む場合があり、そのためデバイスはどちらの方向でも電流を伝導するために動作することができ、双方向の電流を可能にする。
【００３２】
光電整流器１００は、電流がデバイスを迂回するのを回避するために、それが絶縁材料１３０のカラーによって囲まれるように電気回路内に設置できる。また、この電気絶縁は、真空の中に光電整流器１００を設置することによっても達成できる。また、光電整流器１００は、外部表面及び周囲の設備との導電性経路を確立するのを回避するように設置されるべきである。
【００３３】
多様な例では、高真空１２５が光電整流器１００内で確立され、すべての面が適切に絶縁または隔離されると、電気は、光源１２０が電圧を加えられ、光電効果により電子を光電陰極１０５から放出させるときにだけ流れることができる。いくつかの実施形態では、光電陰極１０５電位が陽極１１０に対して十分に負であるとき、電流は一方向でしか流れることができない。デバイスを通って流れる電流の量は、光電陰極１０５によって生じる電子の数量に依存する場合があり、したがって光源１２０の強度によって変調される場合がある。
【００３４】
図２は、陰極２０５から陽極２１０への電子の流れ２００を示す例示的な図であり、陰極制御グリッド２１５の存在下での電子の流れを示す。ここで、放出された電子２２０の経路は、制御グリッド２１５の電圧勾配によって形作られる場合がある。一実施形態では、電子２２５が光電陰極２０５によって作り出されると、偏向ゾーン２３０上の電圧（ここでは、光電陰極２０５の電圧に同等）によって電子２２５を制御グリッド２１５の中央に向かって偏向することができる。一例では、光電陰極２０５は、偏向ゾーン２３０と直接的に接触しており、両方とも０ボルトで保持される。本明細書の例で使用される電圧は例示的であり、決して限定的となると意図されないこと、及び電圧は、システム内の他の構成要素と比較して相対値であり、必ずしも絶対電圧値ではないことに留意されたい。偏向ゾーン２３０は、絶縁ゾーン２４０によってグリッドゾーン２５０から電気的に分離される場合がある。電子２２０は、次いで、制御グリッド２１５、偏向ゾーン２３０、絶縁ゾーン２４０、及びグリッドゾーン２５０の壁によって形成された強い電圧勾配２６０に入る場合がある。電子の流れ２００によって示すように、電子２２０は、偏向ゾーン２３０によって制御グリッド２１５の中心に向かって偏向できるので、電子は、それらが電位勾配２６０によって制御グリッド２１５の中から押し出されると、グリッドゾーン２５０から十分に遠く離れ、電子がグリッドゾーン２５０に引き付けられるのを防ぐことができる。電子２２０は、次いで離れた陽極２１０に向かって移動できる。
【００３５】
図２の例では、グリッドゾーン２５０は、光電陰極２０５に対して２ボルトの電圧で保持することができ、したがって偏向ゾーン２３０の上部とグリッドゾーン２５０との間に強い電圧勾配２６０を作り出すことができる。グリッドゾーン２５０での電圧は相対的に低い（この例では、２ボルト）場合があるが、グリッド壁の高さはミクロンのオーダー（例えば、１００ミクロン以下）である場合がある。電圧対距離のこの比率により、約１メートルあたり約数万ボルトである場合がある、非常に強い電圧電位勾配２６０を作り出すことができる。結果として、この強い勾配は、電子２２０をグリッドセル２１５から迅速に押し出し、新しい置換電子を光電陰極２０５によって放出することを可能にし、比較的に低い電圧を使用して強い電流を作り出すことができる。一実施形態では、そのような低電圧は１００ボルト以下である場合がある。
【００３６】
光電陰極２０５に対するグリッドゾーン２５０の正の電圧は電子２２０を引き付け、陽極２１０に向かってその移動を中断することがあるが、偏向ゾーン２３０、絶縁ゾーン２４０、及びグリッドゾーン２５０の配置により作り出された電子経路２２０、ならびに対応する強い電位勾配２６０によって、電子２２０の大多数をグリッドセル２１５の中心に向かって偏向させ、グリッドゾーン２５０を越えて離れた陽極２１０に向かって押し、グリッドゾーン２５０による捕捉を妨げることができる。ゾーン２３０〜２５０の比率、グリッド壁の高さ、グリッドセル２１５の幅、及び印加電圧レベルは、陰極２０５と陽極２１０との間の電子２２０の流れを最適化しようとして電子経路２２０を形作るために必要に応じて調整できる。
【００３７】
図２は縮尺どおりに描かれておらず、概念のみを明示することを目的とする。明確にするために、陰極２１０、陽極２２０、及び制御グリッド２１５は、図１の真空チャンバ１３５または封入された真空１２５などの取り囲む構造なしで示される。
【００３８】
一実施形態は、同様に光電陰極の表面上に立つ剛性の支持構造の上部に電子透過性ペリクルを配置する。この支持構造は、単層材料の強度及び特性と互換性があるような大きさにされ、構成されてよい。陰極からペリクルまでの距離は、直接的な接触から１ミリメートル以上に及ぶ場合がある。ペリクルが陰極から分離される場合、多様な実施形態は、光電陰極の表面近くのペリクルで急な電気電位を確立することを可能にし得る。これによって、陰極から離れる電子は加速され、低圧でかつ電力散逸での高電流動作が可能になる。また、電圧は、イオン化汚染物質が陰イオン汚染を形成する可能性を低減するほど低い場合がある。
【００３９】
図３は、ペリクル被膜を有する電子放出セルの断面図を示す例示的な図である。陰極３０５は、電子３２０の供給源であり得る。支持壁３２５及び３３０、ならびにペリクル３３５上の電圧は、電子を表面から遠ざける場合がある。大部分の電子は、陰極の電圧に比してペリクルの電圧がペリクル材料の電子透過性エネルギー範囲（「ウィンドウ」）の１つの内である場合、ペリクルを通過できる。一実施形態では、ペリクルは、所望の電圧勾配を取得して電子軌道を制御するために、導電性材料、弱導電性材料、または絶縁性材料を使用し、構造３２５及び３３０によって支持される場合がある。ペリクルは、物理的に及び電気的に陰極から分離され得る。デバイスは、真空または低圧で操作される場合があり、ペリクルと陰極との間の領域には、陰極を汚染するであろう物質がない場合がある。
【００４０】
絶縁体は、最も外側の軌道の電子を隣接する原子と共用するため、電子で完全に占有される価電子帯をもつ場合がある。さらに、伝導帯は空であってよい。すなわち、伝導帯には電子が存在しない。さらに、価電子帯と伝導帯との間の禁止ギャップは、絶縁体内で非常に大きい場合がある。いくつかの例では、絶縁体のエネルギーギャップは、約１５電子ボルト（ｅＶ）である場合がある。絶縁体は、そのすべての電子を結合させる場合があり、高エネルギーに上昇した電子にさえ移動性を与えない場合がある。可動軌道は存在しないので、材料は自由電子を許容しない場合がある。
【００４１】
逆に、導体は、任意のエネルギーで外側軌道に自由な可動電子を有する場合がある。価電子帯及び伝導帯は、導体内で重複する場合がある。結果として、導体は、禁止ギャップをもたない場合があり、少量の印加外部エネルギーが、価電子帯の電子が伝導帯に移動するために十分なエネルギーを提供し得る。価電子帯電子が伝導帯に移動すると、価電子帯電子は特定の原子の原子核に引き付けられない自由電子になる場合がある。導体は、室温で伝導帯に多数の電子をもつ場合がある。すなわち、伝導帯は電子で飽和され、一方、価電子帯は部分的に電子で満たされるにすぎない。伝導帯の中のそれらの電子は自由に移動し、ある点から別の点に電流を伝導してよい。
【００４２】
絶縁体と導体の両方とは対照的に、半導体は、可動電子を含む軌道を有する場合がある。しかしながら、それらの電子は、基本軌道を越える場合があるレベルに存在するため、電子がそのより高いレベルまでブーストされる場合だけ多様な例で利用できる。禁止バンドは、結合された軌道と、多様な半導体の場合、通常約１〜５ｅＶで変化する可動軌道との間に存在する場合がある。半導体は、価電子帯と伝導帯との間に非常に小さい禁止ギャップを有する場合がある。価電子帯の電子は、伝導帯に移動するには不十分なエネルギーを有するため、低温では、半導体の価電子帯は完全に電子で占有される場合があり、伝導帯は空であり得る。結果として、低温で、半導体は絶縁体として機能し得る。
【００４３】
しかしながら、室温では、価電子帯の電子のいくつかは、伝導帯に移動するために十分なエネルギーを熱の形で獲得できる。温度が上昇するにつれ、追加の価電子帯電子は伝導帯に移動する。これは、半導体の電気伝導性が温度とともに高まる場合がある、すなわち半導体は抵抗の負の温度係数を有する場合があることを明示する。
【００４４】
一実施形態は、真空中に電子を放出できる陰極３０５を含み、真空内で陰極３０５は、グラフェンまたは他の２次元材料の層などの非常に薄い膜から形成された１つ以上のペリクル３３５によって覆うことができる。このペリクル３３５は、陰極３０５に比して小さい正の電圧で保持できるが、陰極３０５に物理的に近い場合もある。一実施形態では、陰極での電圧は１００ボルト以下であってよい。追加の実施形態では、陰極での電圧は、２００ボルト、１７５ボルト、１５０ボルト、１２５ボルト、１００ボルト、７５ボルト、５０ボルト、２５ボルトなど以下である場合がある。低電圧差を用いる間、短い距離に対する小さい電圧の比率により、陰極から離れ、ペリクル３３５に向けて電子を引き付けることができる強い電位勾配を作り出すことができる。各ペリクルの原子構造は、大部分の電子がペリクル３３５を通過するように選ぶことができる。いくつかの実施形態では、電子を吸収できないペリクル３３５の禁止範囲に一致する特定のエネルギーを有する電子は、あたかもペリクル３３５が透過性であるかのようにペリクル３３５を通過し得る。いくつかの例では、異なる材料のペリクルまたは異なる数の層を有するペリクルを使用し、異なるエネルギーウィンドウを取得し得る。いくつかの実施形態は、それぞれが、その透過性に一致する異なる電圧をもつ一連のペリクルを用いる。また、ペリクルは、電子が細孔を通過するのを可能にするが、原子または分子が細孔を通過するのを可能にするには、細孔が小さすぎる多孔質構造を有する単層材料から構築できる。例えば、グラフェンの二重層は、その二重層に特有の禁止量子レベルに一致する電圧で透過ウィンドウを有するペリクルを作り出すことができる。一方、３層のグラフェンペリクルは、電子が効率よく通過できる２つのエネルギー範囲をもつことができる。
【００４５】
多様な例では、そのようなエネルギーウィンドウは、電気特性を修正するためにドーパントが追加されて、六方晶窒化ホウ素または硫化モリブデンなどの他の２次元材料の１つ以上の層を使用し、膜の中に存在することが期待されるであろう。多様な実施形態は、材料中に禁止電子エネルギーバンドが存在するために電子を吸収できないエネルギーバンドを作り出す量子効果に依存する場合がある。異なるペリクル材料は、透過のための異なる電圧の優位点を提供することができ、異なる化学特性または機械特性は、全体的な装置に有用である場合がある。
【００４６】
ペリクル３３５は、原子及び分子に対する物理的な障壁である場合があり、したがって電子３２０が通過するのを可能にしながらも、陰極３０５を汚染から保護することができる。このように覆われた陰極は、ペリクルを越えて発生する汚染物質から保護できる。いくつかの光電陰極は汚染の影響を受けやすい場合があるので、汚染の防止によって、いくつかの実施形態では光電陰極の作動寿命及び有用性を大幅に上昇させることができる。
【００４７】
図４は、複数のペリクル４３５及び４５０を有する電子放出セルの断面図を示す例示的な図である。陰極４０５は、電子４２０の供給源である場合がある。電子が各ペリクルの利用可能な透過性エネルギー範囲の１つと一致するエネルギーをもつように電圧が選ばれる場合、大部分の電子はペリクル４３５と４５０との両方を通過できる。一実施形態では、これは、ペリクル４３５及び４５０を選択して一連の範囲を提供し、各ペリクルで電圧を設定して対応する電子エネルギーを提供することによって達成できる。一実施形態では、ペリクル４３５は、偏向層４２５と絶縁層４３０とを含む構造によって支持され、電子軌跡を制御するための所望の電圧勾配を取得するために、導電性、弱導電性、または絶縁性である材料を使用し、第２の絶縁層４４０及び第２のペリクル４５０によって覆われる場合がある。複数のペリクル及び絶縁層を用いることができる。ペリクル４３５及び４５０は、陰極４０５から及び互いから物理的にかつ電気的に分離され得る。一実施形態では、デバイスは、真空または低圧で操作され、ペリクル４３５及び４５０と陰極４０５との間の領域は、陰極４０５を汚染するであろう物質がない状態に保たれる。
【００４８】
１つ以上のペリクルは、陰極から放出される電子の経路を形作り、制御するように設計された他の電極を含むシステムの中の部分であってよい。陰極は、熱電エミッタ、光電エミッタ、または他の形の電子エミッタであってよい。陰極は、放出された電子の数を調整するために変調されてよい。陰極は、有害な汚染物質がない真空または非常の低圧のチャンバ内にあってもよく、ペリクルの他の側面上の環境から実質的に隔離されてもよい。
【００４９】
図５は、複数のペリクル被膜を有する電子ディスペンサの断面図を示す例示的な図である。電流ディスペンサ５０５などの電子源は、陰極表面から蒸発する汚染物質の供給源である場合がある。一実施形態では、バリウムなどの電流源材料は、デバイスの残りの適切な動作を悪化させ、妨げる場合がある。一実施形態では、陰極／ディスペンサ５０５は、支持体５３０によって囲まれ、ペリクル５３５によって覆われた高温の導電性支持面５７０の上に配置される場合があり、そのため、いかなる汚染物質も封じ込められる。ペリクルは、ペリクル及び支持体が汚染物質と結合せず、ペリクルが優先的に蒸発して陰極に戻ることを可能にする化学的不動態により清潔な状態のままであることができる。ペリクル５３５及び５５０、ならびに電気抵抗によりそれらをエミッタ５０５よりも高温に保つ支持体５３０及び５４０を通して電流を流すことによって、この蒸発を促進することができる。一実施形態では、電子経路５２０の形成及び変調を改善する追加のペリクルがある場合がある。
【００５０】
いくつかの実施形態では、バリウム（Ｂａ）ディスペンサは蒸発のため、厄介な場合がある。いくつかの実施形態では、そのようなディスペンサをペリクルの後方に封入し、蒸発による材料の損失を回避することによって、より長い耐用寿命を有する、安定して清潔な電子源を作り出すことができる。他の実施形態では、ディスペンサを冷却することと、ペリクルを光電陰極よりもより高温に保つこと（つまり光電陰極をペリクルよりもより冷たく保つこと）によってペリクルから陰極への材料の戻りを促進することとによって揮発性をさらに低減できる。
【００５１】
いくつかの実施形態は、真空及び作業環境から電子源を隔離し、低エネルギー電子が通過することを可能にできる。単層膜は、いくつかの実施形態では、低エネルギー電子の有用な部分が通過することを可能にできる。いくつかの多層膜は、膜構造が電子捕捉を禁じるエネルギー範囲で電子に透過性を与える。したがって、１つ以上のペリクルは、低電圧電子を通過させながら物理的な汚染を遮断する、グラフェンまたは類似した２次元材料の単層または多層から作り出されてよい。
【００５２】
電子は、量子効果によって障壁を通り抜けることができる。結果として、電子が、例えばグラフェンなどの、１または２オングストロームの厚さの薄膜に達すると、確率関数によって、電子が膜から跳ね返る、吸収される、または通り抜けることを可能にできる。いくつかの例では、膜が六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）のような絶縁体から構築される場合、禁止層は追加された電子を除外するので、電子を吸収することはできない（多様な例では、電子を完全に追い出し、新しい到着を可能にするほど十分なエネルギーを追加できるであろうが、必要とされるエネルギーは５ｅＶを超えるであろう）。吸収の代替策は、反射または透過である場合がある。層及び六角形の細孔の薄さは透過に有利に働く場合がある。一実施形態では、二重層グラフェンのような半導体から構築されたペリクルは、例えば３ｅＶなど禁止バンドをもち、禁止範囲のエネルギーを有する電子について、吸収の可能性を排除し、透過を増大させる場合がある。３層のグラフェンから構築されたペリクルは、２つの禁止バンドをもつ場合がある。
【００５３】
透過性ウィンドウは、一般的に５ｅＶ未満など、低エネルギー範囲で発生する場合がある。いくつかの実施形態では、これらの電圧はペリクル材料内の結合エネルギーに満たないため、これらのエネルギーでの電子は、電流が極端な温度を生じさせるほど高くない限り、ペリクルに損傷を与えない。一実施形態では、ペリクルを通過する電子は、装置の他の部分に向けることができる。例えば、電子は、その電圧を上げる、集中する、またはそれ以外の場合電子経路を変更する場合がある電子レンズに進入する場合がある。
【００５４】
いくつかの実施形態は、小さな電圧差でさえ、陰極から電子を迅速に取り除き、陰極がより高い電流を持続できるようにする急な電位勾配を作り出すことができるミクロンスケールで構築できる。また、このスケールは、強力な静電力及び電子からの動的な衝突を経験する環境において、例えばグラフェン、六方晶窒化ホウ素、二硫化モリブデンなど、単層分子膜を浮遊させるためにふさわしい場合がある。ペリクルまで及びペリクルを通って加速されると、電子は、さまざまなデバイスに注入できる電子ストリームの有用な供給源になることができる。
【００５５】
ペリクル自体でのまたはペリクルを支持する構造での電圧の変調は、電子が陰極から除去される速度を変更すること、または放出された電子をペリクル（複数可）の透過性エネルギー範囲（複数可）に一致させることの両方によって電子ストリームを調整し得る。
【００５６】
例えば、グラフェン、二硫化モリブデン、及び窒化ホウ素などの単層は、物理的に強力かつ化学的に不活性である場合がある。多様な例では、単層は、汚染物質と結合しない傾向にあり、十分に高い温度の存在下では、いかなる汚染物質も最終的には蒸発するはずである。これは、バリウムを注入されたタングステンスポンジを含み、電子がバリウムから漏れる点まで加熱される場合がある電流ディスペンサで有用である場合がある。バリウム（Ｂａ）はセシウム（Ｃｓ）の化学的な隣接物であり、その両方ともその外側電子を緩やかに保持することができるが、バリウムはより高い融点を有する。一実施形態では、光が、多くのセシウム光伝導体の表面を活性化するために使用され得る。別の実施形態では、熱がバリウムディスペンサを活性化するために使用され得る。いくつかの例では、バリウムの使用の欠点は、それが蒸発する場合があることである。いくつかの実施形態では、バリウム電流ディスペンサを覆うペリクルは、電子を遮断することはできないが、この蒸発を遮断することはでき、結果としてより清潔なデバイスをもたらす。多様な実施形態では、ペリクルがディスペンサよりもより高温で維持される場合、バリウムは、スポンジ領域に再循環して戻されてよい。別の実施形態では、セシウムディスペンサが同様に適用され得る。追加の実施形態では、セシウムのような光伝導体を用いると、セシウム表面を冷却することが望ましい場合がある。いくつかの例では、セシウムで活性化されたガリウムヒ素（ＧａＡｓ）光伝導体は、温度が２０℃より低く保たれる場合、千時間にわたって５％以内の性能を維持できる。
【００５７】
ペリクルが化学的に無反応である場合があっても、いくつかの場合、汚染物質はペリクルの上に凝縮する可能性がある。これに対抗するために、ペリクルは、おそらくペリクルを通過する電流からのオーム加熱を利用し、または他の熱源の適用によって昇温で機能し得る。ペリクルが清潔なままとなるように、昇温により、汚染物質がペリクルから蒸発し得る。
【００５８】
いくつかの実施形態では、ペリクルは、陰極で発生する汚染物質がペリクルの他の側面でシステムのそれらの部分に移動するのを防ぐためにも機能し得る。グラフェンまたは平面窒化ホウ素などの材料のペリクルは、化学反応に耐性があり、汚染物質に対して効果的な障壁となることができる。
【００５９】
いくつかの実施形態では、ペリクルは、電子軌道を形作る電場を作り出すデバイスの一部である場合がある。また、ペリクルを通過する電子を、選択し得るまたはペリクルに対して幾何学的な法線方向に向け直し得る選択性効果がある場合もあり、これは電子軌跡を形作るのにも役立つ場合がある。いくつかの例では、このように構築されたペリクルは汚染を抑制するだけではなく、電子が通過する開口で電位勾配を平坦化し、電子の経路を形作ることによって電子レンズの機能性に貢献することができる。別の有用な効果は、ペリクルが、ペリクルに垂直な方向で通過する電子に対して、そのような電子が斜めに通過する場合よりもより透過性があり、したがってペリクルがより垂直な電子流を選択できるという点であり得る。
【００６０】
このように隔離された陰極は、より長い作動寿命を有することができる。例えば、ペリクルは、最終的に動作を阻害するほど十分な汚染物質を蓄積する場合があるが、ペリクルははるかに広い面積を有するように配置され得、陰極ほど化学的活性に敏感ではない場合があるため、多くの応用例で、陰極の作動寿命を延ばすことが実用的になる場合がある。六方晶窒化ホウ素またはグラフェンなどのいくつかの種類の単層は化学的に不活性であり、大部分の汚染物質の蓄積に耐えることができる。
【００６１】
一実施形態では、１つ以上のペリクルを含むアセンブリは、陰極とは別に構築し、次いで後の組立てプロセスの一部としてまたは動作の開始時に陰極と接触させることができる。位置合わせ後、陰極とペリクルアセンブリとの間の静電力により、それらは互いに引っ張られる場合がある。
【００６２】
図６は、接触ペリクルを有する電子ディスペンサを示す例示的な図である。グラフェン６３０の単層は、支持体６２５の中に埋め込まれた電流ディスペンサとしての一実施形態の陰極６０５と直接的に接触してよい。グラフェンは、強力な物理的な完全性及び低い化学反応性を有する場合があり、したがっていくつかの例で陰極６０５からの材料の蒸発に対する物理的な障壁を提供する。特定の組み合わせでは、汚染されたペリクルさえ、一般に効率は低下するが、継続的な電子放出を可能にできる。結果は、そのような例でのデバイスの動作の延長である場合がある。一実施形態では、電子経路６２０を形作り、変調するために、追加の支持構造６３５及び第２のペリクル６５０を導入できる。別の実施形態では、電子偏向を組み込むために、支持構造及びペリクルの複数のセットを用いることができる。
【００６３】
本開示の実施形態は、以下の付記を考慮して説明することができる。
1.  システムであって、
陰極と、
前記陰極から離れた点でより正である電圧勾配を作り出す装置であって、前記陰極は１００ボルト未満の電圧を有する、前記装置と、
真空チャンバの中に配置された前記陰極及び前記電圧勾配を有する前記真空チャンバであって、少なくとも前記陰極及び前記電圧勾配を真空の中に封入し、前記電圧勾配が前記陰極で発生し、前記陰極から伸びるように前記陰極及び前記電圧勾配を適所に保持する、前記真空チャンバと、
電気回路であって、前記陰極と前記装置とに接続され、前記陰極と前記装置との間の電圧差を供給し、前記電圧勾配を支持する、前記電気回路と、
前記真空チャンバ内に配置された１つ以上のペリクル構造であって、前記陰極と、前記陰極から離れた前記点との間に配置され、
偏向構造と、
絶縁構造と、
ペリクルと
を備える、前記１つ以上のペリクル構造と
を備え、
前記偏向構造は前記陰極と接触し、前記絶縁構造は、前記陰極と接触することなく前記偏向構造と接触し、前記偏向層は、前記陰極または前記装置と接触することなく前記絶縁構造及び前記ペリクルを結合し、前記ペリクルは前記陰極または前記装置と接触することなく前記絶縁構造に接続され、
前記電圧勾配は、前記陰極によって放出された電子を前記勾配の前記より正の領域に向けて加速し、
前記ペリクルは、電子が通過するのを可能にし、電子よりも大きい原子粒子を遮断する、
前記システム。
【００６４】
２．前記陰極は光電陰極である、条項１に記載のシステム。
【００６５】
３．前記偏向層は導電性であり、前記偏向層での電圧は前記陰極での電圧に実質的に同じである、条項１または２に記載のシステム。
【００６６】
４．前記陰極は電子ディスペンサ陰極である、条項１〜３に記載のシステム。
【００６７】
５．１つ以上のペリクルを備える、陰極から離れた点でより正である電圧勾配を有する装置のためのペリクルシステムであって、前記１つ以上のペリクルのうちの少なくとも１つは前記陰極を封入し、前記１つ以上のペリクルは、電子が通過することを可能にし、原子及び分子を遮断する、前記ペリクルシステム。
【００６８】
６．前記１つ以上のペリクルのうちの少なくとも１つは導体である、条項５に記載のシステム。
【００６９】
７．前記１つ以上のペリクルのうちの少なくとも１つは半導体である、条項５または６に記載のシステム。
【００７０】
８.前記１つ以上のペリクルのうちの少なくとも１つは絶縁体である、条項５〜７のいずれかに記載のシステム。
【００７１】
９．前記１つ以上のペリクルのうちの少なくとも１つは、高い導電性の副層を備え、前記１つ以上のペリクルのうちの少なくとも１つはより低い導電性の副層を備える、条項５〜８のいずれかに記載のシステム。
【００７２】
１０．前記１つ以上のペリクルのうちの少なくとも１つは、半導体副層を備え、前記１つ以上のペリクルのうちの少なくとも１つは、より低い導電性の副層を備える、条項５〜９のいずれかに記載のシステム。
【００７３】
１１．正の電圧は前記ペリクルで確立され、前記電圧は前記陰極に対して正である、条項５〜１０に記載のシステム。
【００７４】
１２．前記１つ以上のペリクルのうちの少なくとも１つは単層である、条項５〜１１のいずれかに記載のシステム。
【００７５】
１３．陰極に関する汚染を防ぐ方法であって、
前記陰極は、放出側と非放出側とを有し、第１のペリクルを前記陰極の前記放出側と接触させて配置し、前記第１のペリクルは、電子が通過するのを可能にし、原子及び分子を遮断することを含む、前記方法。
【００７６】
１４．前記第１のペリクルは複数の層をもち、少なくとも１つの層は半導体を備え、少なくとも１つの層は絶縁体を備える、条項１３に記載の方法。
【００７７】
１５．前記第１のペリクルは複数の層をもち、少なくとも１つの層は導電性材料を備え、少なくとも１つの層は半導体材料を備える、条項１３または１４に記載の方法。
【００７８】
１６．前記第１のペリクルは複数の層をもち、少なくとも１つの層は高い導電性の副層を備え、少なくとも１つの層はより低い導電性の副層を備える、条項１３〜１５に記載の方法。
【００７９】
１７．前記第１のペリクルは単層である、条項１３〜１６のいずれかに記載の方法。
【００８０】
１８．１つ以上の追加のペリクルをさらに備え、前記１つ以上の追加のペリクルは前記第１のペリクル及び前記陰極の前記放出側の反対側に配置される、条項１３〜１７のいずれかに記載の方法。
【００８１】
１９．少なくとも前記陰極の電圧と同じ程度に正である前記電圧を前記第１のペリクルに提供することをさらに含む、条項１３〜１８のいずれかに記載の方法。
【００８２】
２０．少なくとも前記第１のペリクルの電圧と同じ程度に正である前記電圧を前記１つ以上の追加のペリクルに提供することをさらに含み、前記１つ以上の追加のペリクルでの前記電圧が、前記陰極からの距離に応じてますます正になる、条項１８に記載の方法。
【００８３】
説明される実施形態は、多様な変更及び代替の形式の影響を受けやすく、その具体的な例は、図面に例として示されており、本明細書において詳しく説明されている。しかしながら、説明される実施形態は、開示される特定の形態または方法に限定されるべきではなく、反対に、本開示は、全ての変更、均等物、及び代替物を包含することを、理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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