液态金属Ga离子源发射体针尖温度的测量

液态金属离子源是由场致发射理论和电气流体力学理论相结合而发展起来的一种高亮度离子源。在发射体针尖端顶部曲率半径为微米数量级的发射体上,浸润上液态金属,在电场作用下,尖顶处的液态金属膜发生畸变,若电场足够强,液态金属就会发射出离子,而源池中的液态金属便会沿着发射体的针杆流到尖顶以维持连续发射。Taylor指出在发射体尖端上的液态金属同时受到两种力的作用:一是静电力作用;二是表面张力作用,这两种力的作用方向相反,当两者达到平衡时,在针尖端点处形成一个顶角为98.6°的圆锥体,这就是离子发射区,称为Taylor锥。它的形成是液态金属离子源稳定发射的关键,由于液态金属离子源(LMIS)发射体针尖非常细小,用一般的测量方法是无法准确测量针尖温度的,通常人们只能估计针尖最佳温度值为500℃左右。作者采用模拟方法测量针尖温度。方法如下:对照实测的发射体,去除引出电极,Einzol电极和接收靶,制作一个尽量相似的模拟发射体,其针尖比实用针尖粗一些,便于点焊热电偶,整个装置置于一真空室内,给加热钨丝通不同电流,热平衡后,上下两端热电偶有对应输出电压,这样,我们只要知道实用发射体发射时针尾的热电偶输出值,便可得到针尖温度。