NL8500596A - Inrichting voorzien van een halfgeleiderkathode. - Google Patents

Description

* * .

• f PHN 11.297 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Inrichting voorzien van een halfgeleiderkathode♦

De uitvinding betreft een inrichting bevattende een ge-evacueerde of net een inert schutgas gevulde ruimte en een halfgeleider-inrichting voor het opwekken van een elektronenstroon met een eerste kathode bevattende een halfgeleiderlichaam met aan een hoofdoppervlak 5 ten minste een gebied dat in de bedrijfstoestand elektronen emitteert.

Daarnaast heeft de uitvinding betrekking op halfgeleider-inrichtingen voor toepassing in een dergelijke inrichting.

Een inrichting van de in de aanhef genoemde soort is bekend uit de op 15 januari 1981 ter visie gelegde Nederlandse Octrooiaanvrage 10 No. 7905470 van Aanvraagster. Daarin wordt een koude kathode getoond waarvan de werking gebaseerd is op lawinevermenigvuldiging van elektronen bij het in de sperrichting voorspannen van een pn-overgang. De pn-overgang bezit ter plaatse van het emitterend oppervlak een verlaagde dcorslagspanning en is daar van het oppervlak gescheiden door een 15 n-type geleidende laag met een zodanige dikte en doteringsconcentratie dat bij de doorslagspanning de uitputtingszone zich niet tot aan het oppervlak uitstrekt doch daarvan gescheiden blijft door een oppervlakte-laag die voldoende dun is cm de gegenereerde elektronen door te laten.

Teneinde de uittreepotentiaal voor de in het halfgeleider-20 lichaam gegenereerde elektronen te verlagen is het emitterend oppervlak doorgaans bedekt met een uittreepotentiaalverlagend materiaal zoals bijvoorbeeld cesium of barium.

Dergelijke kathoden worden doorgaans gebruikt in vacuumbuizen ten behoeve van opname- of weergeef doeleinden, maar kunnen ook worden 25 toegepast in apparatuur voor Augerspectroscopie, elektronenmicroscopie en elektronenlithografie. Naast de genoemde gesperde junctie-kathoden zijn diverse andere soorten halfgeleiderkatboden mogelijk zoals bijvoorbeeld NEA-kathoden en veldemitters.

De genoemde kathoden of half geleider inrichtingen waarin deze 30 kathoden zijn geïntegreerd worden na hun vervaardiging in bijvoorbeeld kathodestraal buizen of andersoortige vacuümruimtes aangebracht.

Hoewel deze handeling uiterst zorgvuldig wordt uitgevoerd kan toch, bijvoorbeeld tijdens het transport, een lichte oxydatie van het emitterend 8500596

X

PHN 11.297 2 v 4 oppervlak optreden. Ook kan, nadat een der gelijke kathode is gemonteerd de concentratie van zuurstofatomen aan het emitterend oppervlak van deze kathode nog toenemen ten gevolge van interacties van de oppervlaktelaag met restgassen uit het vacuümsysteem. De aanwezigheid van zuurstofa-5 tomen in gebonden vorm dan wel geadsorbeerd aan het emitterend oppervlak leidt tot een sterke daling van het emiss ierendement.

De uitvinding stelt zich ten doel een inrichting te verschaffen waarin een dergelijke rendementsdaling geheel of ten dele kan worden opgeheven.

10 Een inrichting volgens de uitvinding heeft daartoe het kenmerk dat de inrichting een tweede elektronenbron bevat voor het genereren van elektronen die het hoofdoppervlak van het halfgeleiderlichaam ten minste ter plaatse van het elektronenemitterend gebied treffen.

De uitvinding berust op het inzicht dat de oppervlakteconcen-15 tratie van zuurstofatomen aan het elektronenemitterend oppervlak,al dan niet in gebonden vorm, aanzienlijk kan worden verlaagd door dit oppervlak met elektronen te beschieten. Afhankelijk van de beschietingsduur, de energie en de dichtheid van de voor beschieting gebruikte elektronen zijn in met cesium bedekte emitters met gesperde pn-overgang rendements-20 verbeteringen tot een factor 50 gerealiseerd.

De genoemde beschieting kan plaatsvinden na montage van de kathode in de geëvacueerde ruimte cm een eventuele rendementsdaling ontstaan tijdens transport of montage teniet te doen. Ook kan een kathode die tijdens het gebruik een rendementsdaling vertoont door bijvoorbeeld 25 adsorptie van in de restgassen van het vacuümsysteem aanwezige zuurstofatomen met behulp van een dergelijke beschieting als het ware geregenereerd werdén.

De ten behoeve van deze beschieting gegenereerde elektronenbundel kan met algemeen gebruikelijke focusserings- en stuurmiddelen 30 op de te regenereren kathode worden gericht. Bij voorkeur zijn deze stuurmiddelen zodanig instelbaar dat zij de door de tweede elektronenbron gegenereerde elektronen kunnen concentreren in een bundel die in hoofdzaak het elektronenemitterend gebied treft.

Als tweede bron kan in principe een conventionele elektronen-35 bron worden gekozen zoals bijvoorbeeld een thermische kathode met barium of strontium als kathodemater iaal. Hierbij kunnen echter in het gebruik koolzuur stof verbindingen (CO, CO^) en koolwaterstof verbindingen vrijkomen waarvan reslprodukten zich kunnen hechten aan het elektronenemitte- 85 0 0 5 9 6 • · PHN 11.297 3 rend oppervlak of verbindingen kunnen vormen met de moncmoleculaire laag cesium hetgeen aanleiding geeft tot een rendementsverlaging van de half geleiderkathode.

Daarcm is de inrichting volgens de uitvinding ten behoeve van g de tweede elektronenbron bij voorkeur voorzien van een halfgeleider-inrichting met een tweede kathode bevattende een halfgeleiderlichaam met aan een hoofdoppervlak tenminste een gebied dat in de bedrijfstoe-stand elektronen emitteert.

Een voorkeursuitvoering van een dergelijke inrichting heeft 10 daarbij het kenmerk dat de eerste kathode en de tweede kathode met hun hoofdoppervlakken naar elkaar gekeerd zijn en het halfgeleiderlichaam, waarin de tweede kathode is gerealiseerd, is voorzien van een opening cm de door de eerste kathode gegenereerde elektronen door te laten.

Hoewel aan het emiss ierendement van de tweede kathode minder 15 stringente eisen worden gesteld ten aanzien van absolute waarde en geblijkblijven in de tijd kan deze tweede kathode zonodig weer worden beschoten met elektronen afkonstig van de eerste kathode cm het emissie-rendement te herstellen. Voor dit doel kan de eerste kathode desgewenst worden uitgebreid met een speciaal hiervoor bestand emitterend gebied 2Q dat afzonderlijk inschakelbaar is of onder andere bedrijfscondities emitteert, bijvoorbeeld door in het geval van een gesperde junctie-kathode de bijbehorende pn-overgang een hogere doorslagspanning te geven.

Ook is het mogelijk de beide kathodes in één halfgeleider— lichaam te realiseren dat weer op de gebruikelijke wijze In een kathode-25 straalbuis kan worden gemonteerd. In dat geval kan gebruik gemaakt warden van een ionenval zoals beschreven in de niet-voorgepubliceerde Nederlandse Octrooiaanvrage No. 8403537 van Aanvraagster.

Tenslotte kan, ten behoeve van een grotere stabiliteit de emissie worden opgewekt met een aantal, volgens een zeker patroon gerang-30 schikte, kleine emissiegebiedjes, zoals beschreven in de niet-voorge-publiceerde Nederlandse Octrooiaanvrage No. 8403538 van Aanvraagster.

De uitvinding zal thans nader worden verklaard aan de hand van enkele uitvoeringsvoorbeelden en de tekening, waarin:

Fig. 1 schematisch, gedeeltelijk in dwarsdoorsnede en gedeel-35 telijk in perspectief een inrichting volgens de uitvinding tocnt.

Fig. 2 schematisch in bovenaanzicht een tweede kathode toont '/oor toepassing in een dergelijke inrichting.

Fig. 3 een dwarsdoorsnede toont langs de lijn III-III in 8500596 V *' EHN 11.297 4

Figuur 2.

Figuur 4 schematisch een andere inrichting toont volgens de uitvinding.

Figuur 5 schematisch in bovenaanzicht een halfgeleiderinrichting 5 toont dat de eerste en de tweede kathode bevat, terwijl

Figuur 6 een dwarsdoorsnede toont langs de lijn VI-VI in Figuur 5 en de Figuren 7 en 8 potentiaallijnen en elektronenstranen weergeven bij toepassing van een dergelijke halfgeleiderinrichting in een 10 inrichting volgens de uitvinding.

De Figuren zijn niet op schaal getekend waarbij ter wille van de duidelijkheid, in de dwarsdoorsneden in het bijzonder de afmetingen in de dikterichting sterk zijn overdreven. Halfgeleiderzones van hetzelfde geleidingstype zijn in het algemeen in dezelfde richting gearceerd; 15 in de figuren zijn overeenkomstige delen in de regel met dezelfde verwij zingscij fers aangeduid.

Figuur 1 toont gedeeltelijk in dwarsdoorsnede en gedeeltelijk in perspectief een inrichting 1 volgens de uitvinding in dit voorbeeld een geëvacueerde kathodestraalbuis 2. Deze bevat voor het opwekken van 20 een elektronenstroom 3 een eerste kathode 20, in dit voorbeeld gevormd door een halfgeleiderlichaam 21 met aan een hoofdoppervlak 22 een gebied 23 dat in de bedrijfstoestand elektronen emitteert. De kathode 20 is hierbij gemonteerd op een eindwand 4 van de kathodestraalbuis 2, welke eindwand voorzien is van doorvoeren 5 voor het met behulp van 25 draadverbindingen 6 aansluiten van de kathode 20 en andere elementen in de geëvacueerde ruimte zoals versnellingsroosters, afbuigplaten etcetera.

Volgens de uitvinding bevat de inrichting tevens een tweede elektronenbron 7, in dit voorbeeld eveneens een halfgeleiderkathode, 30 voor het genereren van een tweede elektronenstroom 8 die het hoofdoppervlak 22 van de eerste halfgeleiderkathode 20 treft ter plaatse van het eléktronenemitterend gebied 23. Een rooster 9, dat bijvoorbeeld al aanwezig is cm de elektronenstroom 3 te versnellen of te focusseren, kan zodanig elektrisch worden voorgespannen dat de bundel 8 zodanig gestuurd 35 en gefocusseerd..:wordt dat deze hoofdzakelijk het eléktronenemitterend gebied 23 treft.

De halfgeleiderkathode 40 bevat een halfgeleiderlichaam 41 met een opening 42 om de elektronenstroom 3 door te laten en is voorzien 8500596 * ^ PHN 11.297 5 van een elektrcnenemitterend gebied 43 dat in dit voorbeeld cirkel vormig is en de opening 42 praktisch geheel omringt. In het onderhavige voorbeeld zijn de kathoden, die hieronder nog nader besproken worden, van het gesperde pn-overgang type zoals beschreven in de neer genoemde Nederlandse 5 Octrooiaanvrage No. 7905470. Het elektronenemitterend gebied 43 bevindt zich aan een hoofdoppervlak 44 van het halfgeleiderlichaam 41 welk oppervlak naar de eindwand 4 van de kathodestraalbuis 2 toegekeerd is.

Dit hoofdoppervlak 44 is in het onderhavige voorbeeld bedekt net een elektrisch isolerende laag 45 die de elektronen-emitterende gebieden 10 43 vrijlaat en waarop een versnellingselektrode 46 is aangetracht. De opening 42 bevindt zich, in projectie loodrecht op het oppervlak 44 gezien, tegenover het elektronenemitterend gebied 23.

Zoals nader cmschreven in de Nederlandse Octrooiaanvrage No.

8403537 kan het elketronenemitterend gebied 23 van de eerste kathode 20 15 zodanig worden gekozen dat de elektronenemissie volgens een ringvormig patroon plaatsvindt, waarbij de kathode, een eerste rooster en een schennrooster een positieve elektronenlens vormen. Door geschikt gekozen vormgeving en afmeting van respectievelijk het schenrrooster en het e-lektronenemitterend gebied 23 (bijv. cirkelvormig) kan dan bereikt worden 20 dat het emissiegebied 23 slechts getroffen wordt door positieve ionen gegenereerd in een klein gebied tussen de kathode 3 en een eerste roester, bijvoorbeeld het stuurrooster 9. Deze ionen bezitten een relatief geringe energie zodat het emissiegedrag nauwelijks wordt aangetast door het eventueel afsputteren door positieve ionen van kathodemateriaal 25 zoals bijvoorbeeld een opgedanpte laag 59 van cesium. Hierbij kan onder bepaalde omstandigheden de tweede kathode 40 als schermr coster dienst doen; deze kan dan bijvoorbeeld aan de onderzijde (d.w.z. de van het hoofdoppervlak 44 afgewende zijde) zijn gemetalliseerd. Ook kan, indien de door de kathode 20 gegenereerde elektronenstrocm tussen de kathode 30 40 en de (niet getekende) tweede eindwand een cross-over vormt ter plaatse van deze cross-over een extra schennrooster 10 warden aangebracht.

In de normale gebruikstoestand is de instelling van de kathoden 20 zodanig dat door het elektronenemitterend gebied 23 elektronen warden gegenereerd, hetgeen aanleiding geeft tot een elektronen-35 stroom 3. Eventueel in de kathodestraalbuis 2 achtergebleven, of tijdens het gebruik vrijgekomen zuurstofresten (moleculen, atomen of ionen) kunnen zich daar geleidelijk aan het oppervlak 22 hechten of er een reactie mee aangaan. Een lichte oxydatie kan ook al voor of tijdens de montage 8500596 PHN 11.297 6 van de halfgeleiderkathode 20 plaatsvinden. De aanwezigheid van al dan niet chemisch gebonden zuurstofmoleculen, atomen of -ionen geeft aanleiding tot rendementsverlaging.

Om deze rendementsverlaging geheel of gedeeltelijk te niet 5 te doen kan het oppervlak 22 ter plaatse van het elektron%amitterend gebied 23 beschoten worden met elektronen, afkomstig van de kathode 40.

De halfgeleiderkathode 40 wordt, daarbij zodanig voorgespannen dat een elektronenstraal 8 wordt verkregen. De op het oppervlak 22 aanwezige zuurstofatomen of -moleculen worden met behulp van het elektronenbcrabarde-10 ment verwijderd en het rendement van de halfgeleiderkathode .20 wordt, afhankelijk van de intensiteit van de beschieting, binnen een redelijke tijdsduur fë-2 uur) weer op de oorspronkelijke waarde gebracht (regeneratie) of zelfs (ab initio) met ca. een factor 50 verbeterd.

De halfgeleiderinrichting 40 van de Figuren 2 en 3 bevat een 15 halfgëleiderlichaam 41, van silicium met aan een hoofdoppervlak 44 een aantal emissiegebieden 43 die in dit voorbeeld volgens een ringvormig patroon, in Figuur 2 aangegeven door de streeplijnen 47 zijn gerangschikt. De eigenlijke emissiegebieden 43 bevinden zich ter plaatse van openingen 48 in een isolerende laag 45 van bijvoorbeeld siliciumoxyde.

20 De halfgeleiderinrichting bevat een pn-overgang 49 tussen een p-type substraat 50 en een n-type zone 51, 52 bestaande uit een diepe n-zone 51 en een ondiepe zone 52.Ter plaatse van de emissiegebieden 43 bevindt de pn-overgang zich tussen een geïmplanteerd p-type gebied 53 en de ondiepe zone die daar een zodanige dikte en dotering heeft dat 25 bij de doorslagspanning van de pn-overgang 49 de uitputtingszone van de pn-overgang zich niet tot aan het oppervlak uitstrekt doch daarvan gescheiden blijft door een oppervlaktelaag die dun genoeg is cm ten gevolge van doorslag gegenereerde elektronen door te laten. Ten gevolge van het hooggedoteerde p-type gebied 53 heeft de pn-overgang binnen 30 de openingen 48 een lagere doorslagspanning zodat de elektronenemissie praktisch alleen in de gebieden 43 ter plaatse van de openingen 48 plaatsvindt. Verder kan de inrichting nog voorzien zijn van een elektrode 46, waarmee de gegenereerde bundel 8 zonodig afgebogen of gemoduleerd kan worden. Het halfgeleiderlichaam bevat een opening 42 binnen het ring-35 vormig patroon 47 cm door de kathode 20 gegenereerde elektronen door te kunnen laten.

Voor het contacteren van de n-type zone 51 is een contactgat 55 in de oxydelaag 45 aangebracht ten behoeve van een contactmetallisatie 8500596 PHN 11.297 7 56, terwijl de onderzijde het substraat 50 via een hooggedoteerde p-type zone 57 en een contactmetallisatie 58 kan worden aangesloten. Binnen de openingen 48 is op het oppervlak 44 een monolaag 59 van bijvoorbeeld cesium aangebracht cm de uittreepotentiaal voor de elektronen te verlagen. 5 Voor een nadere beschrijving van structuur, werking en wijze van vervaardiging van halfgeleiderinrichting van de Figuren 2 en 3 zij verwezen naar de genoemde Nederlandse Octrooiaanvrage NO. 7905470.

De voordelen van het cpdelen van het emissiepatroon 47 in meerdere gebieden 43 zijn nader beschreven in de niet-voorgepubliceerde 10 Nederlandse Octrooiaanvrage No. 8403538.

De elektronen ten behoeve van het elektronenbcmbardement op de kathode 20 kunnen ook warden verkregen met behulp van een gloeikathode. Figuur 4 toont een inrichting 1 met een kathodestraalbuis 2 die een halfgeleiderkathode 20 bevat en verder voorzien is van de gebruikelijke 15 elektromagnetische afbuigmiddelen 11. In plaats van de afbuigmiddelen 11 kan ook gebruik gemaakt worden van (schematisch aangegeven) horizontale afbuigplaten 12 en verticale afbuigplaten 13. De elektronenstraal 8 ten behoeve van het elektronenbcmbardement wordt nu geleverd door een tweede elektronenbron 7, die bestaat uit een gloeikathode 14, gemonteerd 2Q op een houder 15. Met behulp van geschikte spanningen op de kathoden 14, 20 en het stuurrooster 9 kan de elektronenstraal 8 zodanig worden afgebogen dat deze het elektronemitterend oppervlak van de kathode 20 treft.

Het gebruik van een halfgeleiderkathode als tweede elektronen-25 bron heeft echter diverse voordelen. Ten eerste komen bij het gebruik daarvan geen koolzuurstof- of koolwaterstof verbindingen vrij, terwijl dit wel het geval is bij het gebruik van thermische kathoden. Bovendien kan bij het gebruik van een halfgeleiderkathode als tweede elektronenbron (zie Figuur 3) een eventuele rendements verminder ing van de kathode 3Q 40 weer worden opgeheven door een elektronenbcmbardement met de van de kathode 20 afkomstige elektronenstraal 3, die dan de elektronenemitte-rende gebieden 43 treft. Zonodig kunnen hiervoor, cm de intensiteit van de elektronenstraal 3 te vergroten in het halfgeleider1ichaam 21 een of meer extra missiegebieden worden aangebracht, die bijvoor-35 beeld het elektronemitterend gebied 23 omringen en een hogere door- slagspanning bezitten, zodat in deze gebieden aider normale gebruiks-condities geen elektronenemissie optreedt.

De Figuren 5 en 6 tonen een halfgeleiderlichaam 30 waarin de 8500596 PHN 11.297 8 eerste kathode 20 en de tweede kathode 40 samen zijn gerealiseerd. De eerste kathode 20 bezit hierbij een praktisch ringvormig elektronene-mitterend gebied 23 met een doorsnede van ca. 1 micrometer. Randan dit gebied bevindt zich een extra kathode 20' die volgens een praktisch ring-5 vormig patroon, aangeduid door streeplijnen 27, emitteert en een aantal emitterende gebieden 23' bevat. Het ringvormig patroon heeft hierbij een diameter van ca. 30 micrometer, terwijl die van de gebieden 23' ca.

1 micrometer bedraagt.

Het halfgeleiderlichaam 30 bevat ten behoeve van de kathoden 10 20, 20' en 40 een n-type substraat 26 waarin p-type gebieden 19 en 50 zijn aangebracht. In het pH:ype gebied 19 bevinden zich de kathoden 20 en 201, die qua opbouw praktisch gelijk zijn aan die van de kathode 40 van de Figuren 2 en 3. Zo bevinden de eigenlijke elektronenemitterende gebieden 23, 23' zich ter plaatse van openingen 28, 28' in een isolerende 15 laag 25, die een hoofdoppervlak 22,44 bedekt.

In het p-type gebied 19 bevinden zich pn-overgangen 29,29' tussen het p-type gebied 19 en n-type zones bestaande uit diepe zones 31,31' en ondiepe zones 32, 32'. Ter plaatse van de emitterende gebieden 23,23' bevinden deze pn-overgangen zich tussen de ondiepe zones 2o 32,32' en geïmplanteerde p-type gebieden 33,33' die daar plaatselijk een lagere doorslagspanning veroorzaken. De doteringen van de gebieden 33,33' zijn zodanig dat de pn-overgang 29' van de kathode 20' een hogere doorslagspanning bezit dan die van de kathode 20. Hierdoor kan bij normaal gebruik het elektronenemitterend gebied 23 elektronen emitte-25 ren zonder dat in de gebieden 23' emissie van elektronen optreedt.

Bij het aanleggen van een hogere sperspanning gaat ook de kathode 20' emitteren en ontstaat een intensere elektronenstraal die gebruikt kan worden voor beschieting en daardoor rendementsverhoging van kathode 40.

De tweede lathcde 40 die in dit voorbeeld de eerste geheel omr 3Q ringt is qua opbouw praktisch identiek aan de halfgeleiderkathode 40 van de Figuren 2 en 3. Voor een verdere beschrijving zij verwezen naar de beschrijving van deze kathode, waarbij voor overeenkomstige delen dezelfde verwijzingscijfers zijn gebruikt.

Voor het contacteren van de diverse half geleider zones zijn 35 in de isolerende laag 25 ccntactgaten 35, 55 aangebracht ten behoeve van contactmetallisaties 36, 36' en 56 die respectievelijk de n-type zones 31,31' en 51 contacteren en ten behoeve van contactmetallisaties 38 en 58 die respectievelijk de p-type gebieden 19 en 50 contacteren.

8500596 PHN 11.297 9

Figuur 7 toont potentiaallijnen 16 en de elektronentanen van de elektronenstraal 8 waarbij op de kathoden van de inrichtng van de Figuren 5,6 en op een eerste rooster 9 en een tweede rooster 10 zodanige spanningen zijn aangebracht dat de elektronenstraal 8 afkomstig van de 5 kathode 40 het elektronenemitterend gebied van de kathode 20 treft, zodat hier rendementsverbetering optreedt. Hetzelfde geldt voor de kathode 20' die eveneens getroffen wordt. In Figuur 7 is slechts een gedeelte van de katbodestraalbuis 2 getekend, welk gedeelte ook nog beperkt is tot een halve doorsnede (nl. vanaf de as 17). De roosters 9 en 10 beid vinden zich respectievelijk op ca. 80 micrometer en ca. 200 micrometer, terwijl zij spanningen bezitten van respectievelijk 0 Volt en -600 V.

De spanningen op de kathoden 20 en 40 bedragen respectievelijk 500 Volt en 0 Volt.

Figuur 8 toont dezelfde inrichting, waarin nu een elektronen-15 straal 3' wordt opgewekt door de kathode 20' welke straal door de roosters 9,10 wordt af gebogen naar de kathode 40. De spanningen op de kathoden 20’ en 40 bedragen nu respectievelijk 0 Volt en 500 Volt, terwijl de roosters 9 en 10 spanningen bezitten van respectievelijk o Volt en -1500 Volt.

20 Uiteraard is de uitvinding niet beperkt tot de hier gegeven uitvoeringsvoorbeelden maar zijn binnen het kader van de uitvinding voor de vakman diverse variaties ngoelijk. Zo hoeft voor het halfgeleider lichaam niet noodzakelijk silicium gekozen te worden maar kan ook ander halfgeleidermateriaal worden gebruikt zoals bijvoorbeeld silicium-25 carbide of een A^-B^-verbinding zoals galliumarsenide. De p-type gebieden 19,50 en de n-type gebieden 31,31',51 kunnen op meerdere plaatsen gecontacteerd worden. Dit geeft de mogelijkheid deze gebieden zonodig in deelgebieden op te splitsen, hetgeen voordelig kan zijn in verband met hoge spanningen op de aansluitgeleiders. Ook kunnen halfgeleiderkatho-30 den met een ander werkingsprincipe worden toegepast zoals kathoden volgens het principe negatieve elektronenaffiniteit (NEA-kathoden) of veldemitters. Ook hoeven de kathoden niet altijd in een vacuümruimte te worden ondergebracht , maar kunnen zij bijvoorbeeld worden gemonteerd in een ruimte met een inert schutgas. Onder een inert schutgas wordt in dit verofnc^eif^ gas 35 dat geen of slechts weinig invloed uitoefent op de rendementsverhogende werking van een elektronenbcmbardement, zoals hierboven beschreven.

8500595 m

Claims (20)

1. Inrichting bevattende een geëvacueerde of met een inert schut-gas gevulde ruimte en een half geleider inrichting voor het opwekken van een elektronenstrcan met een eerste kathode bevattende een halfgeleider-lichaam met aan een hoofdoppervlak ten minste een gebied dat in de 5 bedrijfstoestand elektronen emitteert met het kenmerk dat de inrichting een tweede elektronenbron bevat voor het genereren van elektronen die het hoofdoppervlak van het halfgeleiderlichaam ten minste ter plaatse van het elektronenemitterend gebied treffen.

2. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de in- 10 richting voorzien is van stuurmiddelen die de door de tweede elektronenbron gegenereerde elektronen kunnen concentreren in een bundel die in hoofdzaak het elektronenemitterend gebied treft.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk dat de inrichting ten behoeve van de tweede elektronenbron voorzien is van een 15 halfgeleiderinrichting met een tweede kathode bevattende een halfgeleiderlichaam met aan een hoofdoppervlak tenminste een gebied dat in de bedrijfstoestand elektronen emitteert.

4. Inrichting volgens conclusie 3 met het kenmerk dat de eerste kathode en de tweede kathode met hun hoofdoppervlakken naar elkaar gekeerd 20 zijn en het halfgeleiderlichaam waarin de tweede kathode is gerealiseerd is voorzien van een opening on de door de eerste kathode gegenereerde elektronen door te laten.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk dat inprojektie loodrecht op de hoofdoppervlakken gezien de opening zich tegenover het 25 elektronenemitterend gebied van de eerste kathode bevindt.

6. Inrichting volgens conclusie 3, 4 of 5 met het kenmerk dat aan het hoofdoppervlak van de tweede kathode elektronenemissie plaatsvindt volgens een ringvormig patroon of een segment · van een ringvormig patroon.

7. Inrichting volgens conclusie 6 met het kenmerk dat de opening praktisch rond is en concentrisch gelegen is ten opzichte van het ringvormig patroon.

8. Inrichting volgens één der conclusies 4 t/m 7 met het kenmerk dat het halfgeleiderlichaam van de tweede kathode aan de van het hoofd- 35 oppervlak af gekeerde zijde voorzien is van een metaallaag.

9. Inrichting volgens conclusie 3 met het kenmerk dat de eerste kathode en de tweede kathode in hetzelfde halfgeleiderlichaam zijn gerealiseerd. 8500598 FHN 11.297 11 9*

10. Inrichting volgens conclusie 9 met het kenmerk dat aan het hoofdoppervlak van het halfgeleiderlichaam ter plaatse van de tweede kathode elektronenemissie plaatsvindt volgens een ringvormig patroon of een segment van een ringvormig patroon.

11. Inrichting volgens conclusie 10 met het kenmerk dat het elektro- nenemitterend gebied van de eerste kathode praktisch concentrisch ligt ten opzichte van het ringvormig patroon.

12. Inrichting volgens conclusie 10 of 11 met het kenmerk dat het halfgeleiderlichaam een extra kathode bevat en de inrichting voorzien is 10 van stuurmiddelen die de door de extra kathode gegenereerde elektronen kunnen concentreren in een bundel die in hoofdzaak het elektronenemitte-rend gebied van de tweede kathode treft.

13. Inrichting volgens conclusie 12 met het kenmerk dat de elektronenemissie van de extra kathode plaatsvindt volgens een ringvormig patroon 15 of een segment van een ringvormig patroon dat oraktisch concentrisch ligt ten opzichte van het ringvormig patroon van de eerste kathode.

14. Inrichting volgens één der vorige conclusies met het kenmerk dat tenminste één van de oppervlaktegebieden waar elektronenemissie plaatsvindt is opgedeeld in afzonderlijke elektronenemitterende gebieden 20 met voor overeenkomstige elementen van de afzonderlijke gebieden gelijksoortige elektrische aansluitingen ten behoeve van een gemeenschappelijke beörij fsinstelling.

15. Halfgeleiderinrichting voor toepassing in een inrichting volgens één der conclusies 4 t/m 8 met het kenmerk dat de halfgeleiderinrichting 25 een kathode bevat met een halfgeleiderlichaam waarbij in de gebruiks-toestand elektronenemissie plaatsvindt volgens een ringvormig patroon of een segment van een ringvormig patroon, welk ringvormig patroon sen opening in het halfgeleiderlichaam cmringt.

16. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 15 met het kenmerk dat 30 de opening in bovenaanzicht gezien praktisch rond is en concentrisch gelegen is ten opzichte van het ringvormig patroon.

17. Halfgeleiderinrichting voor toepassing in een inrichting volgens één der conclusies 9 t/m 14 met het kenmerk dat in het halfgeleiderlichaam tenminste twee afzonderlijk instelbare halfgeleiderkathoden gerealiseerd 35 zijn.

18. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 17 met het kenmerk dat de eerste kathode aan een hoofdoppervlak van het halfgeleiderlichaam een elektronenmitterend gebied bevat dat praktisch concentrisch ligt ten op- 850059e PHN 11.297 12 zichte van een ringvormig patroon volgens welk patroon of gedeelte daarvan de tweede kathode elektronen emitteert.

19. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 17 met het kenmerk dat het halfgeleiderlichaam een extra kathode bevat waarvan de elektronen-5 emissie plaatsvindt volgens een ringvormig patroon of een segment van een ringvormig patroon dat praktisch concentrisch ligt ten opzichte van het ringvormig patroon van de tweede kathode.

20. Halfgeleiderinrichting volgens één der conclusies 15 t/m 19 met het kenmerk dat tenminste één van de gebieden waarin elektronenemis- 10 siè plaatsvindt is opgedeeld in afzonderlijke elektronenemitterende gebieden met voor overeenkomstige elementen van de afzonderlijke gebieden gelijksoortige elektrische aansluitingen ten behoeve van een gemeenschappelijke bedrijf sinstelling. 15 20 25 30 35 8500595