聚焦离子束~液态金属离子源

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发现

年，美国Argonne国家实验室的V.E.Krohn发现在管口处的Ga在电场作用下会发生形变，并从锥体的顶端发射出Ga+离子束。

年，V.E.Krohn发表了第一个正式的毛细血管型Ga+液态金属离子源，同时美国Cluham实验室的R.Clampitt也发表了第一个针尖型的液态金属离子源。

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工作原理

利用液态金属在强电场作用下产生场致离子发射所形成的离子源，目前研究表明，场蒸发、包括后电离在内的场蒸发是离子形成的主要机理，场电离则起辅助作用。

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组成

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稳定发射的条件

发射表面具有一定的形状，从而形成一定的表面场

表面电场足以维持一定的发射电流与一定的液态金属流速

表面流速足以维持与发射电流相应的物理流量损失，从而保持发射面具有一定的形状

最关键条件是液态金属与钨针尖具有良好的浸润性

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离子源特点

存在一个临界发射的阈值电压，此阈值电压取决于液态金属的种类、针尖半径和针尖锥度等因素，阈值一般在2KV以上。电压超过阈值电压后，发射电流增加很快。

空间发射角较大，对各种液态金属离子源的测量结果表明，离子束的发射自然角一般在30°左右，随着发射离子的增加，发射角也增加，大发射角会使离子流降低

角电流密度分布较均匀

离子能量分散较大，液态金属离子源发射离子的能散一般在15eV左右，随着发射电流的增加，能散也增加，能散的增大会使离子光学系统的色差增加

对液态金属离子源的质谱分析表明，在低束流时（10uA）,单电荷离子几乎占%,随着束流增加，多电荷离子、离子团以及带电液滴的比重增加，不利于聚焦离子束的应用

液态金属离子源的最佳工作束流应小于10uA。

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金属发射材料特点