本申請涉及電子源,特別是涉及一種電子源、電子槍以及電子源的應用。
背景技術:
1、電子源是產(chǎn)生真空電子的裝置,傳統(tǒng)電子源按照激發(fā)方式主要分為熱發(fā)射電子源、場發(fā)射電子源和光發(fā)射電子源。熱發(fā)射電子源主要選取金屬材料,在被加熱至數(shù)千攝氏度時,電子被熱激發(fā)脫離材料表面形成真空電子。場發(fā)射電子源主要選取金屬針尖,在外界施加的強電場作用下,產(chǎn)生尖端放電效應。光發(fā)射電子源是采用金屬材料作為光陰極,利用激光照射激發(fā)光陰極材料,從而產(chǎn)生電子。
2、但是,傳統(tǒng)技術中的電子源無法兼顧出射效率和穩(wěn)定性,如何提供一種電子出射效率高且穩(wěn)定性好的電子源,成為目前迫切需要解決的技術問題。
技術實現(xiàn)思路
1、基于此,有必要提供能夠一種電子出射效率高且穩(wěn)定性好的電子源、電子槍以及電子源的應用。
2、第一方面,本申請?zhí)峁┝艘环N電子源,所述電子源包括光纖、導電連接層和電子發(fā)射層,所述導電連接層設置于所述光纖的外表面;
3、所述電子發(fā)射層包括與所述導電連接層電連接的電子激發(fā)層,所述電子激發(fā)層包括零維材料、一維材料和二維材料中的至少一種;
4、所述電子激發(fā)層設置于所述光纖的激光出射路徑上,且所述光纖出射的激光能夠直接照射在所述電子發(fā)射層上,以使所述電子激發(fā)層受到所述激光激發(fā)并發(fā)射電子。
5、在一些實施方式中,所述電子激發(fā)層的厚度為0.1nm~100nm。
6、在一些實施方式中,所述電子發(fā)射層包括輔助層,所述輔助層層疊設置于所述電子激發(fā)層靠近所述光纖的一側;或者,
7、所述輔助層層疊設置于所述電子發(fā)射層遠離所述光纖的一側。
8、在一些實施方式中,所述輔助層導電支撐層和散熱支撐層中的中的至少一種。
9、在一些實施方式中,所述輔助層的厚度為0.1nm~100nm,透光率≥10%。
10、在一些實施方式中,所述輔助層包括導電支撐層,所述導電支撐層與所述導電連接層電連接。
11、在一些實施方式中,所述輔助層包括導電支撐層,所述導電支撐層的材料包括導電金屬,所述光纖中激光波長為200nm~2000nm,脈沖功率為1nw~1w。
12、在一些實施方式中,所述電子激發(fā)層中所述一維材料的軸向與所述激光的出射方向夾角為0~90°。
13、在一些實施方式中,所述電子激發(fā)層包括至少一層二維材料。
14、可選地,所述電子激發(fā)層包括沿激光出射方向依次層疊設置的至少兩層二維材料;或,
15、所述電子激發(fā)層包括在同一平面上彼此連接的至少兩個材料不同的二維材料。
16、在一些實施方式中,所述電子激發(fā)層中的材料包括一維材料以及設置于所述一維材料端部和/或側部的零維材料。
17、在一些實施方式中,所述電子激發(fā)層包括零維材料和二維材料,所述零維材料設置在所述二維材料的表面。
18、在一些實施方式中,所述電子激發(fā)層包括一維材料和二維材料,所述一維材料設置于所述二維材料的表面。
19、在一些實施方式中,所述零維材料包括納米晶、富勒烯和nv色心中的至少一種。
20、在一些實施方式中,所述一維材料包括納米管、納米帶和納米線中的至少一種。
21、在一些實施方式中,所述二維材料包括石墨烯、黑磷、過渡金屬硫族化合物和六方氮化硼中的至少一種。
22、在一些實施方式中,所述光纖為實芯光纖、針尖光纖、側剖光纖或帶孔光纖。
23、第二方面,本申請?zhí)峁┮环N電子槍,所述電子槍包括殼體、柵極、陽極和如第一方面所述的電子源;
24、所述電子源固定于所述殼體內(nèi),在所述電子源的電子出射側依次設置有所述柵極和所述陽極。
25、第三方面,本申請?zhí)峁┮环N如第一方面所述電子源的應用,所述電子源的應用包括電子顯微鏡、電子束曝光機、x射線管、自由電子激光器和顯示器中的至少一種。
26、與傳統(tǒng)技術相比,本申請至少具有如下有益效果:
27、本申請采用零維材料、一維材料或二維材料等低維材料作為電子激發(fā)層的材料,低維材料具備原子級厚度,背入射的電子無需經(jīng)過體內(nèi)傳輸即可發(fā)射,電子發(fā)射效率高;而且低維材料無懸掛鍵,性質(zhì)穩(wěn)定且熔點高,不易損壞,能夠適用于大功率激發(fā)的場景,具有穩(wěn)定性好和使用壽命高等特點。低維材料種類豐富,支持不同種類的電子發(fā)射需求(高相干性、大束流、窄脈寬等)。
28、此外,低維材料與光纖可以直接集成,光纖傳輸激光,并且作為低維材料載體,能夠提供波長、偏振、光學模式可調(diào)的穩(wěn)定激發(fā)源,能夠適用于不同應用場景,且無需提供復雜光路,具有體積小和集成度高等特點。
1.一種電子源,其特征在于,所述電子源包括光纖、導電連接層和電子發(fā)射層,所述導電連接層設置于所述光纖的外表面;
2.如權利要求1所述的電子源,其特征在于,所述電子激發(fā)層的厚度為0.1nm~100nm。
3.如權利要求1所述的電子源,其特征在于,所述電子發(fā)射層包括輔助層,所述輔助層層疊設置于所述電子發(fā)基射層靠近所述光纖的一側;或者,
4.如權利要求3所述的電子源,其特征在于,所述輔助層滿足如下條件中的至少一個:
5.如權利要求3所述的電子源,其特征在于,所述輔助層包括導電支撐層,所述導電支撐層與所述導電連接層電連接。
6.如權利要求3所述的電子源,其特征在于,所述輔助層包括導電支撐層,所述導電支撐層的材料包括導電金屬,所述光纖中激光波長為200nm~2000nm,脈沖功率為1nw~1w。
7.如權利要求1所述的電子源,其特征在于,所述電子發(fā)射層中所述一維材料的軸向與所述激光的出射方向夾角為0~90°。
8.如權利要求1所述的電子源,其特征在于,所述電子激發(fā)層包括沿激光出射方向依次層疊設置的至少兩層二維材料;或,
9.如權利要求1所述的電子源,其特征在于,所述電子激發(fā)層中的材料包括一維材料以及設置于所述一維材料端部和/或側部的零維材料。
10.如權利要求1所述的電子源,其特征在于,所述電子激發(fā)層包括零維材料和二維材料,所述零維材料設置在所述二維材料的表面。
11.如權利要求1所述的電子源,其特征在于,所述電子激發(fā)層包括一維材料和二維材料,所述一維材料設置于所述二維材料的表面。
12.如權利要求1所述的電子源,其特征在于,所述電子源還滿足如下條件中的至少一個:
13.如權利要求1-12任一項所述的電子源,其特征在于,所述光纖為實芯光纖、針尖光纖、側剖光纖或帶孔光纖。
14.一種電子槍,其特征在于,所述電子槍包括殼體、柵極、陽極和權利要求1-13任一項所述電子源;
15.一種權利要求1-13任一項所述電子源的應用,其特征在于,所述電子源的應用包括電子顯微鏡、電子束曝光機、x射線管、自由電子激光器和顯示器中的至少一種。