Создан эффективный полевой эмиттер с наноструктурой

Тепловые источники электронов, такие как раскаленная нить в катоде вакуумной лампы, продолжают широко использоваться в радарной и рентгеновской технике. По принципу действия они напоминают лампы накаливания и, так же как последние, не отличаются высокой эффективностью.

Источники с полевой (или холодной) эмиссией электронов расходуют значительно меньше энергии генерируя гораздо более направленный поток электронов без использования сложных фокусирующих электрических и магнитных полей.

Инженеры Института стандартов и технологий (NIST) и университета Мэриленда в журнале Nanotechnology рассказали о практичной конструкции высокоэффективного источника холодной эмиссии, созданной ими на базе наноструктурированного карбида кремния. Новый источник автоэлектронной эмиссии, как заявляют авторов работы, превосходит тепловые аналоги по скорости отклика, а отсутствие тепловыделения позволяет объединять такие устройства в массивы.

В процессе изготовления полевого источника специалисты NIST подвергали исходный материал химической обработке при комнатной температуре, делающей его пористым как губка. Затем в нем формировались микроскопические эмиттеры в виде остроконечных стержней или плавников.

В электростатическом поле вершины этих наноконструкций служат источниками эмиссии электронов. Благодаря высокой пористости и большой площади поверхности материала, каждый раз когда индивидуальное острие затупляется, ему на смену среди высвобождающихся пор находится другое — это увеличивает общую надежность устройства.

Применение новых источников, по мнению изобретателей, позволит не только увеличить разрешение и качество рентгеноскопии, но также сделает возможными новые методы исследования объектов. Так, большие массивы полевых эмиттеров, размещенные под несколькими углами, обеспечат данные о рассеивании рентгеновских лучей, на основании чего можно не просто делать выводы о плотности материала на пути лучей, но также попытаться идентифицировать его состав.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365