TWI848448B - 場發射組合以及包括其之電磁波產生器 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種場發射組合以及電磁波產生器，場發射組合包括：線性發射器，其包括碳奈米管（CNT）纖維且發射電子；及固持器，其經組態以固定發射器，發射器的兩個末端固定至固持器，且發射器包括以下中的至少一者：弧形彎曲部分，以便在電子發射方向上形成峰；及彎曲部分，以便在電子發射方向上形成峰。

Description

場發射組合以及包括其之電磁波產生器

相關申請案的交叉參考

本申請案主張2022年10月21日向韓國智慧財產局申請的韓國專利申請案第10-2022-0136579號的權益，所述申請案的揭露內容以引用的方式併入本文中。

本揭露是關於一種場發射組合以及包括其的電磁波產生器，且更特定言之，是關於一種能夠經由發射器的結構使場發射特性均勻化的場發射組合，及包括其的電磁波產生器。

最近，隨著碳奈米管(carbon nanotube；CNT)相關技術的發展，開發了其中使用現有長絲發射熱電子的現有X射線管的陰極由使用CNT的冷陰極替換的技術，所述冷陰極可發射歸因於電場的電子。

通常，碳奈米管系統X射線管包括：陰極，包括CNT；閘極，用於誘導電子發射；聚焦部件，用於改良電子聚焦效能；以及陽極，用於歸因於所發射電子的碰撞而產生電磁波(具體言之，X射線)。

在X射線中，根據電壓、幾何形狀以及各部分的位置判定所發射電子的量、碰撞速度以及焦點大小，且這些為判定放射影像的解析度及品質的因素。特定言之，在發射器為基於CNT的電子的發射源的情況下，場發射的均勻性及效能可取決於發射器的形狀或接合結構。

在相關技術中使用CNT的冷陰極X射線管中，使用具有以下結構的場發射組合：其中線性紗線以預定長度切割且固定至固持器，使得切割表面面向陽極。當電場產生於此X射線管中時，電子可自紗線的切割表面發射。

然而，在相關技術中的場發射組合的情況下，存在CNT纖維的切割表面並不總是恆定的物質，且因此，存在場發射特性的均勻性及電磁波產生器的壽命降低的限制。

另外，隨著場發射特性的均勻性降低，在精確控制電磁波的產生量或強度方面存在限制。

一態樣提供一種能夠改良發射器的場發射特性的均勻性及電磁波產生器的壽命的場發射組合以及包括其的電磁波產生器。

另一態樣亦提供一種能夠更精確地控制電磁波的產生量或強度的場發射組合以及包括其的電磁波產生器。

根據一態樣，提供一種場發射組合，包括：線性發射器，其包括碳奈米管(CNT)纖維且發射電子；及固持器，其經組態以固定發射器，發射器的兩個末端固定至固持器，且發射器包括以下 中的至少一者：弧形彎曲(curved)部分，以便在電子發射方向上形成峰；及彎曲(bent)部分，以便在電子發射方向上形成峰。

以此方式，有可能改良發射器中的場發射特性的均勻性及電磁波產生器的壽命。

另外，可更精確地執行對電磁波的產生量或強度的控制。

另外，發射器可凸面地弧形彎曲以在電子發射方向上形成峰或可彎曲以在電子發射方向上形成峰。

另外，基於發射器在電子發射方向上的前端，發射器的兩側可在電子發射方向上彼此接近，或一些區可在發射器的兩側在電子發射方向上彼此接近時彼此平行。

另外，發射器可具有其中切線的斜率連續地變化的形狀。

另外，發射器可在電子發射方向上凸面地弧形彎曲，且發射器的前端在電子發射方向上的曲率半徑可形成為小於發射器的其他部分的曲率半徑。

另外，發射器可由藉由將多個CNT纖維加撚而形成的主要加撚紗線形成。

另外，發射器可由次級加撚紗線形成，次級加撚紗線可藉由將多個主要加撚紗線加撚而形成，且主要加撚紗線可藉由將多個CNT纖維加撚而形成。

另外，發射器可由編結紗線形成。

另外，編結紗線可藉由編結多個CNT纖維而形成。

另外，編結紗線可藉由編結多個主要加撚紗線而形成，且主要加撚紗線可藉由將多個CNT纖維加撚而形成。

另外，編結紗線可藉由編結多個次級加撚紗線而形成，次 級加撚紗線可藉由將多個主要加撚紗線加撚而形成，且主要加撚紗線可藉由將多個CNT纖維加撚而形成。

另外，發射器的兩個末端可彼此間隔開且固定至固持器。

另外，能夠固定發射器的兩個固定孔可形成於固持器中，且發射器的兩個末端可分別固定至兩個固定孔。

另外，兩個固定孔可安置於垂直於電子發射方向的方向上。

另外，發射器的兩個末端可彼此相鄰且固定至固持器。

另外，能夠固定發射器的一個固定孔可形成於固持器中，且發射器的所有兩個末端可固定至固持器。

另外，固持器可以在電子發射方向上延伸的管形狀形成，且固定孔可在電子發射方向上形成於固持器的前端處。

另外，固持器可包括：兩個構件，其基於穿過其中固定發射器的兩個末端的點的平面而劃分；及耦接構件，其經組態以耦接兩個構件；且發射器的兩個末端可安置於兩個構件之間，藉由緊固耦接構件而由兩個構件加壓，且固定至固持器。

另外，固持器可在電子發射方向上安置於發射器後方。

根據另一態樣，提供一種電磁波產生器，包括：場發射組合，其包括具有碳奈米管(CNT)纖維且發射電子的線性發射器及經組態以固定發射器的固持器；以及陽極，其中自場發射組合發射的電子碰撞以產生電磁波，其中發射器的兩個末端固定至固持器，且發射器包括以下中的至少一者：弧形彎曲部分，以便朝向陽極形成峰；及彎曲部分，以便朝向陽極形成峰。

另外，固持器可基於發射器安置於與陽極相對的側面處。

另外，基於發射器在電子發射方向上的前端，發射器的兩側可朝向陽極彼此接近，或一些區可在發射器的兩側朝向陽極彼此接近時彼此平行。

另外，電磁波可具有在0.001奈米至10奈米範圍內的波長。

實例實施例的額外態樣將部分在以下的描述中闡述，且部分地將自描述顯而易見，或可由本揭露的實踐來獲悉。

100:電磁波產生器

110:殼體

111:輻照部件

120、220、320、420:場發射組合

121、221、321、421:發射器

121a:峰/前端

121b、221b:前側部分

122、222、422:固持器

123:耦接構件

130:閘電極

140:聚焦部件

150:陽極

321a:電子發射點

1221、4221:固定部件

1222:底座

1223、2223:固定孔

221a:前端

a:彎曲角度

R:曲率半徑

x:電子發射方向

自實例實施例的以下描述，結合隨附圖式，本發明的此等及/或其他態樣、特徵以及優勢將顯而易見且更容易理解，其中：圖1為示出根據本揭露的一個實例實施例的包括場發射組合的電磁波產生器的概念圖。

圖2為示出根據本揭露的一個實例實施例的場發射組合的透視圖。

圖3為示出根據本揭露的一個實例實施例的場發射組合的正視圖。

圖4A至圖4C為示出根據本揭露的一個實例實施例的場發射組合的發射器的各種態樣的圖。

圖5A及圖5B繪示擷取根據本揭露的一個實例實施例的場發射組合的線性發射器的像片。

圖6A至圖6D為示出根據本揭露的一個實例實施例的場發射組合的發射器的形成製程的圖。

圖7A、圖7B、圖8A、圖8B以及圖8C為示出當以切割纖維 方式提供發射器時及當以彎曲纖維方式提供發射器時的場發射特性的圖。

圖9A至圖9D為示出根據構成發射器的紗線的類型的機械特性的圖。

圖10為示出當發射器由加撚紗線形成時及當發射器由編結紗線形成時的電性質的曲線圖。

圖11為繪示當發射器由加撚紗線形成時及當發射器由編結紗線形成時的線性密度的曲線圖。

圖12為示出根據本揭露的另一實例實施例的場發射組合的透視圖。

圖13為示出根據本揭露的另一實例實施例的場發射組合的正視圖。

圖14及圖15為示出根據本揭露的又一實例實施例的場發射組合的圖。

儘可能地自在考慮根據本揭露獲得的功能的同時廣泛使用的一般術語選擇用於實例實施例中的術語，但這些術語可由基於所屬領域中具通常知識者的意圖、習慣、新技術的出現或類似者的其他術語替代。此外，在特定情況下，可使用由本揭露的申請人任意選擇的術語。在此情況下，這些術語的含義可描述於本揭露的對應描述部分中。因此，需注意，本文中所使用的術語需要基於其實際含義及此說明書的全部內容而解釋，而非僅基於術語的名稱來解釋。

如本文中所使用，用於本揭露的組件的字尾「模組」及「部分」單獨使用或可互換地使用以易於製備本說明書，且不具有不同含義且其中的各者自身並不起作用。另外，關於對本揭露的實例實施例的描述，當此類描述經判定為可能混淆包括於本揭露中的實例實施例的要素時，可省略對相關已知技術的詳細描述。此外，隨附圖式僅使得更易於理解包括於本揭露中的實例實施例，且本揭露的技術想法不限於此，且其需要解釋為包括本揭露的想法及技術範疇中所涉及的所有修改、等效性以及替換。

包括諸如「第一」及「第二」的序數的術語可用於描述不限於此的不同構成元件。術語僅出於區分一個組件與另一組件的目的而使用。

當組件被稱為「連接」或「耦接」至另一組件時，組件可直接連接或耦接至另一組件，但需理解，組件與另一組件之間可存在又一組件。相反地，當組件被稱為「直接連接」或「直接耦接」至另一組件時，應理解，組件與另一組件之間可不存在又一組件。

除非上下文另外明確規定，否則單數形式包括複數形式。

如本文中所使用，術語「包含」或「具有」意欲指示可存在本揭露中所揭示的特徵、數字、步驟、操作、組件、部分或其組合，但不需理解為排除存在其他特徵、數字、步驟、操作、組件、部分或其組合中的一或多者或添加其的可能性的情況。

表述「A、B以及C中的至少一者」可包括以下含義：僅A；僅B；僅C；A及B兩者一起；A及C兩者一起；B及C兩者一起；以及A、B及C中的所有三者一起。

下文將充分詳細描述本揭露內容的實例實施例，所述實 例實施例適合於由所屬領域中具通常知識者參考隨附圖式來實施。然而，本揭露可以各種不同形式實施，且因此，其不限於本文中將描繪的實例實施例。

在下文中，將參考隨附圖式詳細描述本揭露的實例實施例。

圖1為示出根據本揭露的一個實例實施例的包括場發射組合的電磁波產生器的概念圖。

根據本揭露的第一實例實施例的電磁波產生器100可包括殼體110、場發射組合120、閘電極130、聚焦部件140以及陽極150。然而，可省略及實施這些組件中的一些，且不排除額外組件。

在下文中，電子發射方向x可理解為自場發射組合120朝向陽極150的方向，亦即，基於圖1及圖4A至圖4C的上游方向。

參看圖1，電磁波產生器100可包括殼體110。殼體110可容納組件，諸如場發射組合120、閘電極130以及陽極150。殼體110的內部可維持在真空狀態或可維持在接近真空狀態。

輻照部件111可設置於殼體110中。自陽極150產生的電磁波可經由輻照部件111發射至殼體110的外部。然而，替代地，殼體110可完全由諸如玻璃的透明材料形成，使得自陽極150產生的電磁波可穿過殼體110。在此情況下，可不提供單獨輻照部件111。另外，當所產生電磁波的強度強時，由於電磁波可穿過不透明材料，因此殼體110可由不透明材料形成而無需提供輻照部件111。

電磁波產生器100可包括場發射組合120。場發射組合120可為電子歸因於電場而自其發射的部分。場發射組合120可充當向其施加正電壓的陰極。

場發射組合120可包括用於發射電子的發射器121及用於固定發射器121的固持器122。將在下文參考圖2及圖4A至圖4C詳細描述場發射組合120的詳細結構。

根據本揭露的一個實例實施例的電磁波產生器100的場發射組合120可為冷陰極。具體言之，在根據本揭露的一個實例實施例的電磁波產生器100中，包括於發射器121中的電子可由施加於場發射組合120與閘電極130之間的電壓發射而無需單獨地將熱施加至發射器121。

電磁波產生器100可包括閘電極130。閘電極130可安置於發射器121與陽極150之間。更具體言之，閘電極130可安置於發射器121與陽極150之間以更接近發射器121。

閘電極130可誘導來自發射器121的電子發射。包括於發射器121中的電子可歸因於施加於閘電極130與發射器121之間的電壓而發射。閘電極130可較佳地用以自發射器121抽出電子。

然而，本揭露不限於此，且電磁波產生器100可不包括閘電極130。在此情況下，包括於發射器121中的電子可歸因於施加於聚焦部件140(將在下文描述)與場發射組合120之間或陽極150與場發射組合120之間的電壓而發射。

電磁波產生器100可包括聚焦部件140。聚焦部件140可安置於閘電極130與陽極150之間或場發射組合120與陽極150 之間。

當施加電壓時，聚焦部件140可聚焦穿過閘電極130的電子束。聚焦部件140可被稱為透鏡。另外，聚焦部件140可另外使電子束加速穿過閘電極130。具體言之，當在聚焦部件140與閘電極130之間產生電壓時，穿過閘電極130的電子可歸因於由施加於聚焦部件140與閘電極130之間的電壓形成的電場而加速。如上文所描述，具備聚焦部件140的電磁波產生器100的類型可被稱為三極體型產生器。

然而，本揭露不限於此，且當閘電極130自身的聚焦效能良好或極佳時，可不提供聚焦部件140。如上文所描述，並不具備聚焦部件140的電磁波產生器100的類型可被稱為二極體型產生器。

電磁波產生器100可包括陽極150。陽極150可安置於殼體110的內部空間中的與場發射組合120相對的側面處。陽極150可在電子束的傳播方向上安置於閘電極130及/或聚焦部件140後方。陽極150為向其施加正電壓(+)的部分，且可被稱作陽極，或可被稱為目標以意謂電子束射中的目標。

電磁波可形成於陽極150中。具體言之，在自發射器121發射的電子束在穿過閘電極130及/或聚焦部件140時加速之後，電子束可與陽極150碰撞，且在此情況下，電子束可產生電磁波，使得構成陽極150的材料藉由電子束激發且接著返回至其初始狀態。

自電磁波產生器100發射的電磁波可具有在0.001奈米至10奈米範圍內的波長。舉例而言，電磁波產生器100可發射波 長在0.001奈米至10奈米範圍內的X射線。更具體言之，電磁波產生器100可發射波長在0.01奈米至10奈米範圍內的X射線。

圖2為示出根據本揭露的一個實例實施例的場發射組合的透視圖。圖3為示出根據本揭露的一個實例實施例的場發射組合的正視圖。圖4A至圖4C為示出根據本揭露的一個實例實施例的場發射組合的發射器的各種態樣的圖。

根據本揭露的一個實施例的場發射組合120可包括發射器121及固持器122，但可實施為除其中的一些以外，且不排除額外組件。

場發射組合120可包括發射器121。發射器121可包括電子可容易地移動穿過的CNT纖維。然而，本揭露不限於此，且發射器121可由能夠發射電子的各種材料形成。

發射器121可具有線性形狀。具體言之，發射器121可由藉由聚集CNT纖維而形成的紗線形成，且紗線可具有線性形狀。

發射器121可包括以下中的至少一者：弧形彎曲以在電子發射方向x上形成峰的部分；及彎曲以在電子發射方向上形成峰的部分。換言之，發射器121可包括弧形彎曲以便在電子發射方向x上凸起的部分、彎曲以在電子發射方向x上突出的部分，或弧形彎曲部分及彎曲部分兩者。峰可理解為意謂形成為在電子發射方向x上經導向的峰，亦即，在電子發射方向x上比在周邊區相對更接近的點。

在下文中，其中形成峰的線性發射器121可被稱為彎曲纖維。

當將電場施加至發射器121時，包括於發射器121中的 電子及/或自固持器122傳遞至發射器121的電子可誘導至接近發射器121在電子發射方向x上的突出部分的峰的區，且接著可發射至發射器121的外部。此區別於相關技術中的形式，在相關技術中，線性發射器的切割末端安置於電子發射方向x的前端處(亦即，線性發射器的兩個末端中的僅一個末端固定至固持器的形狀)，且電子自切割末端發射。

作為實例，發射器121可具有其中切線的斜率連續地變化的形狀。此可意謂發射器121具有平滑彎曲形狀而無急劇彎曲的部分。在此情況下，由於可進一步促進電子在發射器121內部的移動，因此可有效地進行電子發射。

作為另一實例，發射器121可包括彎曲(例如，急劇彎曲)部分。在此情況下，發射器121彎曲以在電子發射方向x上形成峰可為較佳的。具體言之，當將電場施加至發射器121時，可將電子誘導至在電子發射方向x上自發射器121突出的部分且接著發射至發射器121的外部。在此情況下，當發射器121包括彎曲部分以在電子發射方向x上形成峰時，電子可容易地集中至發射器121的彎曲點，且因此電子之間的排斥力可增加，使得電子可容易地發射至發射器121的外部。另外，由於電子在彎曲點處集中且發射，因此可容易地控制電子發射點的形成位置。

在下文中，將詳細描述根據本揭露的一個實施例的場發射組合120。

在下文中，在根據本揭露的一個實施例的場發射組合120中，由於發射器121形成為單峰，因此峰121a可為與發射器121在電子發射方向x上的最前面點(在下文中，被稱作「前端121a」) 相同的點。

參看圖2及圖3，根據本揭露的一個實施例的場發射組合120的發射器121可弧形彎曲以在電子發射方向x上形成峰121a或彎曲以在電子發射方向x上形成峰121a。基於圖1，發射器121可弧形彎曲以朝向圖1中所繪示的陽極150形成峰121a或彎曲以朝向圖1中所繪示的陽極150形成峰121a。可理解，根據本揭露的一個實施例的場發射組合120的發射器121弧形彎曲以具有一個峰或彎曲以具有一個峰。呈一個峰形式的發射器121具有簡單形狀，使得可一致地製造場發射組合120。因此，場發射特性的均勻性及電磁波產生器100的壽命可得以改良。

當將電場施加至發射器121時，包括於發射器121中的電子及/或自固持器122傳遞至發射器121的電子可誘導至接近發射器121在電子發射方向x上的前端121a的區(在下文中，被稱作「前側部分121b」)，且接著可在前側部分121b中發射至發射器121的外部。

經由以上電子發射方法，可消除歸因於發射器121的切割的不均勻性，且因此，可改良場發射特性的均勻性及電磁波產生器100的壽命。另外，歸因於場發射特性的均勻性的改良，可更精確地執行對電磁波的產生量或強度的控制。另外，可改良場發射效能，諸如電子發射的臨限值及為歸因於電子發射而形成的電流的最大值的最大電流值。

基於發射器121在電子發射方向x上的前端121a，發射器121的兩側可變得在電子發射方向x上彼此更接近。然而，一些區可彼此平行。參看圖1，基於發射器121在電子發射方向x上 的前端121a，發射器121的兩側可朝向圖1中所繪示的陽極150彼此更接近或一些區可彼此平行。亦即，可理解，在電子發射方向x上更遠離彼此的部分並非基於固定至固持器122的發射器121的兩個末端而形成。以此方式，包括於發射器121中的電子可更易於誘導至發射器121的前側部分121b。

相比之下，基於發射器121在電子發射方向x上的前端121a，發射器121的兩側可包括在電子發射方向x上移動遠離彼此的一些部分(例如，環形狀)。舉例而言，在兩個固定孔1223之間的距離固定的狀態下，當發射器121在電子發射方向x上的前端121a的曲率半徑根據所需場發射特性增加至預定水平或大於預定水平時，或當在電子發射方向x上的前端121a的曲率半徑固定時，當兩個固定孔1223之間的間隙歸因於結構限制而減小至預定水平或大於預定水平時，比兩個固定孔1223朝向兩側突出更多的部分可形成於發射器121中，且在此情況下，發射器121可包括在電子發射方向x上更遠離彼此的部分。

發射器121可在左右方向上對稱地形成。具體言之，發射器121可相對於在電子發射方向x上延伸的中心軸對稱地形成。以此方式，發射器121的形狀的均勻性可得以改良，且因此，此可意謂場發射特性的均勻性及電磁波產生器100的壽命得以改良。

在下文中，將參考圖4A及圖4B詳細描述發射器121的曲率半徑R。

發射器121可根據所需場發射特性弧形彎曲或彎曲。當發射器121弧形彎曲時，發射器121在電子發射方向x上的前端121a可以各種曲率半徑R形成。

舉例而言，如圖4A中所繪示，當發射器121在電子發射方向x上的前端121a以大曲率半徑R弧形彎曲時，發射器121在電子發射方向x上的前側部分121b可以鈍形狀形成。在此情況下，電子開始發射所處的臨限電壓差值及為最大電流值的最大電流值可增加。

另一方面，當發射器121在電子發射方向x上的前端121a以大曲率半徑R弧形彎曲或如圖4B中所繪示地彎曲時，發射器121在電子發射方向x上的前側部分121b可以更尖形狀形成。在此情況下，電子開始發射所處的臨限電壓差值及為歸因於所發射電子形成的最大電流值的最大電流值可減小。

發射器121的曲率半徑無需根據所述區為相同的。亦即，發射器121可具有根據所述區的不同曲率半徑。發射器121的弧形彎曲形狀可根據線性發射器121的厚度及長度、固定末端之間的距離、固定末端之間的固定角度以及將參考圖6A至圖6D描述的加撚紗線的類型而判定。此外，當歸因於外力而造成永久性變形時，發射器121可具有對應於永久性變形的形狀。

當發射器121形成為弧形以使得峰121a在電子發射方向x上形成時，發射器121在電子發射方向x上的前端121a的曲率半徑R可小於發射器121的其他部分的曲率半徑。小曲率半徑可意謂急劇弧形彎曲。為了電子歸因於電場而平滑地誘導至發射器121的前側部分121b，需要在與發射器121在電子發射方向x上的前端121a相比時，儘可能平緩地彎曲除發射器121在電子發射方向x上的前端121a外的部分。

在下文中，將參考圖4A及圖4C詳細描述發射器121的 彎曲角『a』。

參看圖4A及圖4C，發射器121可根據固定至固持器122的態樣而以各種彎曲角形成。在此情況下，彎曲角『a』可理解為藉由耦接至發射器121的固持器122的兩個側面部分的切線形成的角。

舉例而言，如圖4A中所繪示，當發射器121的兩個末端彼此以充足間隔固定至固持器122時，可增大彎曲角『a』。

相反地，當發射器121的兩個末端固定至固持器122以彼此接近以使得發射器121的兩個末端之間的間隙狹窄時，彎曲角『a』可變小，且另外，如圖4C中所繪示，發射器121的兩個末端處的切線可彼此平行或可接近平行。經由以上結構，即使在固持器122歸因於結構限制以較小大小形成或發射器121的兩個末端需要固定至固持器122以彼此接近時，發射器121可以彎曲纖維方式提供。

參看圖2及圖3，場發射組合120可包括固持器122。發射器121的兩個末端可固定至固持器122。固持器122可在電子發射方向x上安置於發射器121後方。參看圖1，可理解，固持器122基於發射器121安置於與圖1中所繪示的陽極150相對的側面處。

固持器122可由能夠導電的導電材料形成。具體言之，固持器122可由具有電導率及機械強度的材料製成，所述材料並不藉由積聚於場發射組合120中的電子的排斥力而變形。舉例而言，固持器122可由選自由以下各者組成的群的一或多種材料製成：鎢、鋅、鎳、銅、銀、鋁、金、鉑、錫、不鏽鋼以及導電陶瓷。 當將電場施加至場發射組合120時，電子可經由由導電材料形成的固持器122移動至發射器121且接著可發射至發射器121的外部。

固持器122可包括固定部件1221。固定部件1221可在電子發射方向x上安置於底座1222前面。固定部件1221可固定發射器121。在根據本揭露的一個實施例的電磁波產生器100中，固定部件1221在電子發射方向x上的前表面可包括在與電子發射方向x相交的方向(亦即，水平方向)上延伸的前表面。發射器121的兩個末端可分別插入至固定部件1221的前表面中且固定至所述前表面。

固持器122可包括底座1222。底座1222可基於電子發射方向x形成於固定部件1221後方。亦即，底座1222可基於固定部件1221形成於與陽極150相對的側面處。底座1222可為耦接至在電子發射方向x上安置於場發射組合120後方的另一固定構件的部分。在根據本揭露的一個實施例的場發射組合120中，底座1222可具有圓柱形形狀。

固定孔1223可形成於固持器122中。可形成兩個固定孔1223。固定孔1223可固定發射器121。具體言之，發射器121的兩個末端可分別固定至兩個固定孔1223。

兩個固定孔1223可安置於垂直於電子發射方向x的方向上。以此方式，由於發射器121可在左右方向上形成對稱形狀，因此場發射特性的均勻性可得以改良。

固持器122可為一體成型的。固定孔1223可為在電子發射方向x上形成於固定部件1221的前表面中的孔。在此情況下， 當發射器121耦接至固持器122時，發射器121的兩個末端可分別插入至固定孔1223中，可形成於固定部件1221的側表面上，且可安置於與其中耦接構件123經耦接的孔重疊的位置處。在此情況下，當分離耦接構件123耦接至孔以對發射器121加壓時，發射器121可耦接至固持器122。

替代地，固持器122可以多個構件的耦接的形式提供。舉例而言，固持器122可包括基於其中固定發射器121的兩個末端的平面傳遞點而劃分的兩個構件及用於耦接構成固持器122的兩個構件的耦接構件。發射器121的兩個末端安置於構成固持器122的兩個構件之間，且接著緊固耦接構件以使得發射器121的兩個末端藉由構成固持器122的兩個構件加壓以固定至固持器122。

在此情況下，構成固持器122的兩個構件中的各者可具有能夠在兩個構件彼此組合時形成固定孔1223的凹槽，且凹槽可在構成固持器122的兩個構件之間引導發射器121的兩個末端的位置。然而，本揭露不限於此，且當發射器121的兩個末端可容易地由固持器122的其他部分引導時，形成固定孔1223的凹槽可不形成於固持器122的兩個構件中。在此情況下，可藉由在緊固耦接構件時由構成固持器122的兩個構件的相對表面加壓來固定發射器121的兩個末端。

替代地，固持器122可包括發射器121的兩個末端可固定至的分離機械機構。替代地，發射器121可經由黏著劑或藉由焊接固定至固持器122。如上文所描述，固持器122不限於上述結構且可以各種方式形成，只要發射器121可固定以在電子發射方向x上凸面地弧形彎曲或彎曲即可。

圖5A及圖5B繪示擷取根據本揭露的一個實例實施例的場發射組合的線性發射器的像片。圖6A至圖6D為示出根據本揭露的一個實例實施例的場發射組合的發射器的形成製程的圖。

參看圖5A及圖5B，可藉由彎曲或彎曲由CNT纖維形成的線性紗線而形成發射器121。具體言之，參看圖5A，發射器121可由加撚紗線形成。在此情況下，由於發射器121可更易於製造，因此可改良製造效率。另外，參看圖5B，發射器121可由編結紗線形成。在此情況下，由於可改良發射器121的機械及電性質，因此亦可改良場發射特性。加撚紗線及編結紗線的實體屬性將參考圖9A至圖9D、圖10以及圖11詳細描述。

圖6A至圖6D詳細地繪示形成根據本揭露的一個實施例的場發射組合120的發射器121的製程。

參看圖6A，發射器121可由藉由將多個CNT纖維加撚而形成的主要加撚紗線形成。

參看圖6B，發射器121可由次級加撚紗線形成。在此情況下，次級加撚紗線可藉由將多個主要加撚紗線加撚而形成，且主要加撚紗線可藉由將多個CNT纖維加撚而形成。在此情況下，藉由將主要加撚紗線加撚而形成次級加撚紗線的製程可被稱為並線(doubling)。

參看圖6C，發射器121可由編結紗線形成。在此情況下，編結紗線可藉由編結多個主要加撚紗線而形成，且主要加撚紗線可藉由將多個CNT纖維加撚而形成。

參看圖6D，發射器121可由編結紗線形成。在此情況下，編結紗線可藉由將多個次級加撚紗線彼此編結而形成。次級加撚 紗線可藉由將多個主要加撚紗線加撚而形成，且主要加撚紗線可藉由將多個CNT纖維加撚而形成。在此情況下，藉由將主要加撚紗線加撚而形成次級加撚紗線的製程可被稱為並線。

然而，當發射器121可以線性形狀形成時，形成發射器121的方法不限於上文參考圖6A至圖6D所描述的方法，且發射器121可根據圖6A至圖6D中繪示的方法的各種組合中的所需場發射特性形成，或可以圖6A至圖6D中未描述的方法形成。舉例而言，當形成編結紗線時，可較佳的是使用具有預定厚度或大於預定厚度的加撚紗線執行編結，以便使用編結機構。然而，在使用具有極高精度的編結機構的情況下，可藉由直接編結CNT纖維而形成編結紗線，CNT纖維各自具有薄的厚度。

圖7A、圖7B、圖8A、圖8B以及圖8C為示出當以切割纖維方式提供發射器時及當以彎曲纖維方式提供發射器時的場發射特性的圖。

圖7A及圖7B的曲線圖繪示根據施加至電極的電壓的電子發射量作為電流，且可理解，x軸為電壓且y軸為電流。

圖7A繪示「切割纖維」的場發射特性的三個量測結果，使得切割由400 CNT纖維製成的發射器，且接著將切割表面引向陽極以允許自切割表面發射電子。圖7B繪示「彎曲纖維」的場發射特性的三個量測結果，使得由400 CNT製成的發射器弧形彎曲以形成朝向陽極的峰或彎曲以形成朝向陽極的峰且電子自峰發射。

參看圖7A及圖7B，可看出，即使在增加電壓時，未偵測到電流達至預定電壓，且當電壓超出預定電壓時，電流隨著電壓 增加而增加。在此情況下，可看出，參看圖7A，在切割纖維的情況下，針對各發射器發射電子的電壓對於彼此是不同的，且根據電壓的增加的電流的差異亦不同，而參看圖7B，在彎曲纖維的情況下，各發射器的場發射特性中幾乎未出現差別。此可意謂在彎曲纖維的情況下，場發射特性的均勻性是極佳的。

同時，圖8A繪示切割纖維及彎曲纖維的臨限值(可自發射器發射電子的最小電壓)之間的平均值及偏差的比較。參看圖8A，可看出，在彎曲纖維的情況下，平均臨限值高於切割纖維的平均臨限值，且其偏差較小。

另外，圖8B繪示切割纖維及彎曲纖維的福勒一諾德海姆曲線斜率(F-N曲線斜率)的平均值及偏差的比較。F-N曲線斜率的值為指示電子發射的量根據施加至電極的電壓的變化而變化的靈敏度的指數氣壓計，且可理解，F-N曲線斜率的絕對值愈高，靈敏度愈高。參看圖8B，可看出，在彎曲纖維的情況下，F-N曲線斜率的平均值小於切割纖維的平均值，且其偏差較小。

另外，圖8C繪示切割纖維及彎曲纖維的最大電流(經由自發射器發射的電子產生的電流的最大值)的平均值及偏差的比較。參看圖8C，可看出，在彎曲纖維的情況下，最大電流值高於切割纖維的最大電流值，且其偏差較小。

參看圖8A至圖8C，下表1繪示切割纖維及彎曲纖維的場發射特性的平均值(avg)及母體標準差值(std.p)。

參看表1中的各場發射特性的std.p，可看出，在彎曲纖維的情況下，當與切割纖維相比時，臨限值的均勻性改良約46%，F-N曲線斜率值的均勻性改良約72%，且最大電流值的均勻性改良約56%。

參看圖8A至圖8C及表1中的std.p，可看出，彎曲纖維具有優於切割纖維的場發射特性的均勻性。

同時，參看表1中的各場發射特性的avg，可看出，在彎曲纖維的情況下，當與切割纖維相比時，臨限值的平均值改良約40%，F-N曲線斜率值的平均值改良約32%，且最大電流的平均值改良約161%。此可意謂，除場發射特性的均勻性以外，彎曲纖維亦具有優於切割纖維的場發射效能。

下表2繪示其中自線性發射器發射電子的部分的發射器的厚度的平均值(avg)及母體標準差值(std.p)。

參看表2，可看出，當與切割纖維相比時，彎曲纖維具有所製造發射器的厚度值的較小偏差。此可意謂，在切割纖維的情況下，切割表面的厚度的變化可在切割製程期間發生。亦即，當發射器由彎曲纖維形成時，可理解，可確保發射電子的部分的厚度的均勻性，由此改良場發射特性的均勻性。

圖9A至圖9D為示出根據構成發射器的紗線的類型的機械特性的圖。

圖9A至圖9D繪示根據構成發射器的紗線的類型的應變 -應力曲線，且示出在針對各情況多次進行實驗之後的資料。圖9A繪示其中將應變施加至簡單收集64 CNT纖維的紗線(未加撚紗線_64纖維)的情況，圖9B繪示其中將應變施加至藉由將64 CNT纖維加撚75次形成的加撚紗線(75次加撚紗線_64纖維)的情況，圖9C繪示其中將應變施加至藉由將64 CNT纖維加撚150次形成的加撚紗線(150次加撚紗線_64纖維)的情況，且圖9D繪示其中將應變施加至藉由編結64 CNT纖維形成的編結紗線(編結紗線_64纖維)的情況。

參看圖9A至圖9C，當將應變施加至簡單收集的CNT纖維(未加撚紗線)且施加至藉由將CNT纖維加撚形成的加撚紗線時，可見在各實驗下展現不同應力特性。另一方面，參看圖9D，當將應變施加至藉由編結CNT纖維形成的編結紗線時，可見在各實驗處應力特性幾乎沒有差異。

下表3展示根據構成上述發射器的紗線的類型的機械特性的數值表示。

參看表3，可看出，相較於其他情況，在構成發射器的紗線由編結紗線形成的情況下，應變與應力的偏差值顯著較低。另外，即使在根據應變查看應力的變化比率(模數)的值時，可確認當與其他情況相比時，其中構成發射器的紗線由編結紗線形成的情況具有最小偏差值。

參看圖9A至圖9D及表3，當構成發射器的紗線是由編結紗線形成時，機械特性的均勻性在與簡單收集的CNT纖維(未加撚紗線)相比或與由加撚紗線形成的紗線相比時可得以改良。以此方式，由於歸因於發射器的機械特性差異的誤差可在形成場發射組合的製程中得以減少，因此場發射特性的均勻性亦可得以改良。

圖10為示出當發射器由加撚紗線形成時及當發射器由編結紗線形成時的電性質的曲線圖。

具體言之，圖10繪示根據構成發射器的紗線的類型的電導率。

下表4在發射器由加撚紗線形成時及在發射器由編結紗線形成時數值上表示發射器的電性質的平均值(avg)及母體標準差值(std.p)。

參看圖10及表4，當發射器由編結紗線形成時，可看出，當與其中發射器由加撚紗線形成的情況相比時，導電率特性的avg較高，且其std.p較小。亦即，當發射器基於編結紗線形成時，可進一步改良電導率的均勻性，使得發射器的場發射特性的均勻性亦可得以改良。

圖11為示出當發射器由加撚紗線形成時及當發射器由編結紗線形成時的線性密度的曲線圖。

下表5在發射器由加撚紗線形成時及在發射器由編結紗 線形成時數值上表示發射器的線性密度的平均值(avg)及母體標準差值(std.p)。

參看圖11及表5，當發射器由編結紗線形成時，可確認線性密度的std.p小於加撚紗線的std.p。由於流經發射器或發射器的電阻的電流量可在線性密度改變時變化，因此可理解線性密度愈均勻，電特性愈均勻。亦即，當發射器由編結紗線形成時，線性密度的均勻性極佳，且因此電學特性亦可為均勻的，使得場發射特性的均勻性亦可得以改良。

圖12為示出根據本揭露的另一實例實施例的場發射組合的透視圖。圖13為示出根據本揭露的另一實例實施例的場發射組合的正視圖。

下文將不描述的根據本揭露的另一實施例的場發射組合220的詳細組態可與參考圖1至圖11所描述的根據本揭露的一個實施例的場發射組合120的詳細組態相同。

參看圖12及圖13，發射器221可在電子發射方向x上凸面地弧形彎曲或彎曲，使得其兩個末端可固定至固持器222。發射器221的兩個末端可彼此相鄰且固定至固持器222。

發射器221的兩個末端可固定至形成於固持器222中的一個固定孔2223。發射器221的兩個末端可彼此接觸以平行於固定孔2223而固定。亦即，在根據本揭露的另一實施例的電磁波產生器的場發射組合220中，可理解，在其中線性發射器221的中 間部分摺疊的狀態下，所述中間部分固定至固持器222以面向電子發射方向x。

在根據本揭露的另一實施例的場發射組合220中，發射器221的兩側可基於發射器221在電子發射方向x上的前端221a彼此平行，且可包括在電子發射方向x上更遠離彼此的部分。

具體言之，當發射器221的前側部分221b並未完全摺疊且形成輕微曲率時，在電子發射方向x上更遠離彼此的部分可基於前端221a形成於發射器221的兩側處。在此情況下，可理解，前側部分221b以鈍形狀形成，且臨限值及最大電流值可增大，所述臨限值為開始發射電子的電壓值，所述最大電流值為最大電流值。替代地，當發射器221完全摺疊時，其兩側可基於摺疊部分而彼此平行地形成。在此情況下，可理解，發射器221的前側部分221b以尖形狀形成，且臨限值及最大電流值可減小。此形狀差異可根據所需場發射特性來選擇。

參看圖12及圖13，場發射組合220可包括固持器222。根據本揭露的另一個實施例的場發射組合220的固持器222可具有在電子發射方向x上延伸的管形狀。然而，本揭露不限於此，且當可提供用於將發射器221固定至固持器222的結構或部件時，固持器222的形狀可不限於管形狀。

固定孔2223可形成於固持器222中。可形成一個固定孔2223。固定孔2223可形成於在電子發射方向x上以管形狀形成的固持器222的前端處。固定孔2223可為具有圓柱形形狀的空白空間。然而，本揭露不限於此，且固定孔2223可以各種橫截面形狀形成，諸如橢圓形狀、半圓形形狀以及多邊形形狀，只要發射器 221的兩個末端可固定即可。

固定孔2223可固定發射器221。具體言之，發射器221的所有兩個末端可固定至一個固定孔2223。發射器221的兩個末端可裝配且耦接至固定孔2223，或發射器221的兩個末端可置放於固定孔2223中且接著經由由對固持器222的側表面加壓引起的實體變形而固定至固持器222。

具體言之，當發射器221的兩個末端裝配且耦接至固定孔2223時，固定孔2223的直徑可小於發射器221的直徑的兩倍。在此情況下，發射器221的兩個末端的形狀可在發射器221插入至固定孔2223中時略微變形。在此製程中，發射器221可歸因於固定孔2223的內表面與發射器221之間的摩擦力而固定。

同時，當發射器221的兩個末端置放於固定孔2223中且接著藉由對固持器222的側表面加壓而固定時，固定孔2223最初可形成為具有大於發射器221的直徑兩倍的大小。在此情況下，當發射器221的兩個末端置放於固定孔2223內部且接著固持器222的側表面經加壓以使固持器222的形狀變形時，置放於固定孔2223內部的發射器221可藉由固定孔2223的內表面加壓且固定至固持器222。

圖14及圖15為示出根據本揭露的又一實例實施例的場發射組合的圖。

下文將不描述的場發射組合320及場發射組合420的詳細組態可與參考圖1至圖11所描述的根據本揭露的一個實施例的場發射組合120的詳細組態相同。

參看圖14，發射器321可包括在電子發射方向x上凸面 地弧形彎曲或彎曲的部分。在此情況下，不同於根據本揭露的一個實施例的場發射組合120，發射器321可以具有多個峰(例如，如圖14中所繪示的兩個峰)的形狀形成。在此情況下，部分可在發射器321中形成為在電子發射方向x上凹面地弧形彎曲或彎曲。

當發射器321以具有多個峰的形狀形成且電場被施加至發射器321時，各峰可為電子發射點321a。亦即，電子發射點321a的數目可對應於形成於發射器321中的峰的數目。形成於各峰處的電子發射點321a的場發射特性可根據電子發射點321a的相對位置或電子發射點321a之間的曲率差異而變化。

形成發射器321的電子發射點321a的峰可以各種數目形成。當電子發射點321a的數目增加時，臨限值的平均值(其為可自發射器321發射電子的最小電壓)可增大，而可產生大量電磁波。另一方面，當電子發射點321a的數目減少時，發射器321的形狀被簡化，且因此場發射組合320可一致地製造，使得場發射特性的均勻性及電磁波產生器的壽命可得以改良。

參看圖15，固持器422的固定部件4221可設置於發射器421的兩側處。在此情況下，發射器421的兩個末端可分別固定至設置於發射器421的兩側處的固定部件4221。

經由場發射組合420的以上結構，發射器421可以更自由形式形成。舉例而言，發射器421可包括比在電子發射方向x上固定至固定部件4221的兩個末端向後突出的部分。

藉由彎曲或彎曲發射器421形成的峰的數目可以不同方式控制。舉例而言，如圖15中所繪示，發射器421可包括在電子發射方向x上突出的僅一個峰形狀。然而，本揭露不限於此，且當 需要多個電子發射點時，在電子發射方向x上突出的兩個或多於兩個峰可藉由固定發射器421的彎曲程度或固定部件4221之間的間隔而形成。

藉由彎曲或彎曲發射器421在電子發射方向x上形成的峰可形成於各種位置處。舉例而言，如圖15中所繪示，峰可形成於比發射器421在電子發射方向x上的兩個末端突出得更遠的位置處。然而，本揭露不限於此，且當有必要使發射電子的點進一步後退時，峰可比發射器421在電子發射方向x上的兩個末端更向後形成。舉例而言，可理解，發射器421具有其中圖14中所繪示的發射器321的形狀顛倒的形狀。

根據本揭露，有可能改良發射器中的場發射特性的均勻性及電磁波產生器的壽命。

另外，歸因於場發射特性的均勻性，可更精確地執行對電磁波的產生量或強度的控制。

上文所描述的本揭露的任何或其他實例實施例不為相互排斥的或相異的。本揭露的上述實例實施例或其他實例實施例中的任一者可在各組態或各功能中混合或組合。

舉例而言，其意謂具體實施例及/或圖式中所描述的組態A可與其他實施例及/或圖式中所描述的組態B組合。亦即，即使在未直接描述組件之間的耦接時，其意謂除描述耦接是不可能的情況以外，耦接是可能的。

以上詳細描述無需在所有方面均解釋為限制性的且需要視為說明性的。本揭露的範疇需要由申請專利範圍的合理解釋來判定，且在本揭露的等效範疇內的所有修改均包括於本揭露的範 疇內。

100:電磁波產生器 110:殼體 111:輻照部件 120:場發射組合 121:發射器 122:固持器 130:閘電極 140:聚焦部件 150:陽極 x:電子發射方向

Claims (10)

1. 一種場發射組合，包含：線性發射器，其由聚集碳奈米管(CNT)纖維而形成的紗線所形成且發射電子；以及固持器，經組態以固定所述線性發射器，其中所述線性發射器的兩個末端固定至所述固持器，且所述線性發射器包括以下中的至少一者：弧形彎曲部分，以便在電子發射方向上形成峰；及彎曲部分，以便在所述電子發射方向上形成峰。
2. 如請求項1所述的場發射組合，其中所述線性發射器凸面地弧形彎曲以在所述電子發射方向上形成所述峰或彎曲以在所述電子發射方向上形成所述峰。
3. 如請求項2所述的場發射組合，其中，基於所述線性發射器在所述電子發射方向上的前端，所述線性發射器的兩側在所述電子發射方向上彼此接近，或一些區在所述線性發射器的所述兩側在所述電子發射方向上彼此接近時彼此平行。
4. 如請求項1所述的場發射組合，其中所述線性發射器具有切線的斜率連續地變化的形狀。
5. 如請求項1所述的場發射組合，其中所述線性發射器由藉由將多個CNT纖維加撚而形成的主要加撚紗線形成。
6. 如請求項1所述的場發射組合，其中：所述線性發射器由次級加撚紗線形成；所述次級加撚紗線藉由將多個主要加撚紗線加撚而形成；以及 所述主要加撚紗線藉由將多個CNT纖維加撚而形成。
7. 如請求項1所述的場發射組合，其中所述線性發射器由編結紗線形成。
8. 如請求項7所述的場發射組合，其中：所述編結紗線藉由編結多個主要加撚紗線而形成；以及所述主要加撚紗線藉由將多個CNT纖維加撚而形成。
9. 如請求項7所述的場發射組合，其中：所述編結紗線藉由編結多個次級加撚紗線而形成；所述次級加撚紗線藉由將多個主要加撚紗線加撚而形成；以及所述主要加撚紗線藉由將多個CNT纖維加撚而形成。
10. 一種電磁波產生器，包含：場發射組合，包括：由聚集碳奈米管(CNT)纖維而形成的紗線所形成且發射電子的線性發射器；及經組態以固定所述線性發射器的固持器；以及陽極，其中自所述場發射組合發射的電子碰撞以產生電磁波，其中所述線性發射器的兩個末端固定至所述固持器，且所述線性發射器包括以下中的至少一者：弧形彎曲部分，以便朝向所述陽極形成峰；及彎曲部分，以便朝向所述陽極形成峰。