文献综述（或调研报告）：
3.1场发射阴极
传统EI电子轰击离子源的灯丝一般是钨丝或氧化物，在被电流加热到一定程度，电子会获得能量挣脱束缚从表面逃逸出来，提供电子束。然而，传统的热阴极灯丝存在一系列问题，像金属阴极(如钨阴极)的发射比低，加热功率大，工作温度高达2400．2600K，有分解残余气体，加热后发脆；氧化物阴极的发射比较高，但暴露大气后极易中毒，离子的轰击会破坏其发射性能，降低发射比，长脉冲运行时发射性能也下降。另一方面传统热阴极存在结构复杂、功耗大等问题，随着器件的尺寸越来越小，热阴极系统的加工难度不断加大。冷阴极离子源与热阴极离子源相比，具有功耗低、结构简单、抗氧化强、操作维护方便等特点。[1,2]
目前的真空测量应用中，除热电子发射以外，其它的阴极工作机制主要包括光电发射阴极、二次发射阴极和场发射阴极。其中，只有场发射理论上有可能解决热阴极所存在的问题，因为光电发射的实现需要高亮度紫外光源，而且发射电流很低，受气体吸附影响严重; 而实现二次电子发射需要初始电子或离子，同时也会受到气体吸附的影响; 场发射阴极( FEC) 通常在室温下工作，因而也被称为“冷”阴极。从 20 世纪中期开始，真空测量领域出现了多种形式的场发射阴极，主要包括以下几种: 金属单尖、“金属－ 绝缘体－金属”( MIM) 阴极、P － N 结阴极、金属场发射阵列( FEA) 、碳纳米管(CNT) 阵列。[4]
3.1.1 金属单尖
阴极金属单尖是最早作为 FEC 应用于真空规的场发射阴极，通常采用湿法刻蚀的方法制备，如利用氢氧化钠(Na OH) 溶液刻蚀金属丝可获得曲率半径几百纳米的单尖。1987 年，李旺奎等用NaOH刻蚀0.2mm钨丝的方法制备了100 ～ 300 nm 的钨尖冷阴极，门极电压为 400 V 时，能够产生几微安的电流，但是由于钨尖处于能够进行场致发射的电场强度下，极易发生与离子的碰撞造成钝化，因此该方案并不稳定。[5]
3.1.2金属-绝缘体-金属阴极
阴极“金属 － 绝缘体 － 金属”( MIM) 阴极包含两个金属电极1 和 2，两者之间由一层几纳米厚的绝缘薄膜( 如氧化物薄膜、氮化物薄膜、氟化物薄膜或者聚合物薄膜) 隔开，当两个金属电极间加上几伏电压时，穿过极薄绝缘层的强电场能够使金属电极 1 释放自由电子，自由电子在电场力的作用下注入绝缘层并加速，最终部分电子穿过金属薄膜 2 溢入真空，而部分电子会被金属原子所散射，极小部分电子在穿过绝缘层的过程中也会溢入真空环境。1990 年，Mitsui 和 Shingehara 首次将MIM 阴极应用到 B－A 规。通过蒸发和氧化过程制备 Al － Al2O3－Au 结构，阴极面积2 mm times; 3 mm，平均场发射电流 7 mu;A。
真空测量应用中发现，场发射电流低和工作寿命短是主要的问题[4]。
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