KR100830929B1 - A field emission electron source using conductive nanotubes and magnetic metal particles and the manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도전성 나노튜브가 손상되지 않는 낮은 온도에서 용융되는 나노미터 크기의 자성체 금속입자를 매개체로 하여 도전성 나노튜브와 금속팁을 용융 결합하고 정렬함으로써, 양호한 전기전도성과 낮은 동작전압 및 높은 전류밀도를 갖는, 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a field emission electron source using conductive nanotubes and magnetic metal particles, and to a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to nanometer-sized magnetic metal particles that are melted at low temperatures where the conductive nanotubes are not damaged. The present invention relates to a field emission-type electron source using conductive nanotubes and magnetic metal particles having good electrical conductivity, low operating voltage, and high current density by melt-coupling and aligning conductive nanotubes and metal tips. .

본 발명의 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원은, 금속팁과, 상기 금속팁의 종단부에 구비되는 자성체층과, 상기 자성체층의 표면에 형성되는 자성체 금속입자들로 이루어진 자성체 미세팁과, 상기 자성체 미세팁의 자성체 금속입자들을 매개체로 하여 상기 금속팁에 접합되는 도전성 나노튜브를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. The field emission electron source using the conductive nanotubes and the magnetic metal particles of the present invention comprises a metal tip, a magnetic layer provided at an end of the metal tip, and magnetic metal particles formed on a surface of the magnetic layer. It characterized in that it comprises a magnetic nanotip and a conductive nanotube bonded to the metal tip by using the magnetic metal particles of the magnetic microtip as a medium.

도전성 나노튜브, 자성체 금속입자, 전계방출형 전자원 Conductive nanotubes, magnetic metal particles, field emission electron sources

Description

도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원 및 그 제조방법 {A field emission electron source using conductive nanotubes and magnetic metal particles and the manufacturing method thereof}A field emission electron source using conductive nanotubes and magnetic metal particles and the manufacturing method

도 1a는 종래 발명에 따른 전계방출형 전자원에서 금속팁 종단에 위치한 촉매금속을 이용하여 도전성 나노튜브를 성장시킨 모습을 보여주는 도면.Figure 1a is a view showing the growth of a conductive nanotube using a catalytic metal located at the end of the metal tip in the field emission electron source according to the prior invention.

도 1b는 종래 발명에 따른 전자원에서 유기물 접착제를 이용하여 도전성 나노튜브와 금속팁을 결합시킨 모습을 보여주는 도면.1B is a view showing a state in which a conductive nanotube and a metal tip are combined by using an organic adhesive in an electron source according to the related art.

도 1c는 종래 발명에 따른 전자원에서 금속막을 접합재료로 이용하여 도전성 나노튜브와 금속팁을 결합시킨 모습을 보여주는 도면.1C is a view showing a state in which a conductive nanotube and a metal tip are combined by using a metal film as a bonding material in an electron source according to the related art.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원의 구성을 보여주는 도면.2 is a view showing the configuration of a field emission electron source using the conductive nanotubes and magnetic metal particles according to the first embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 전계방출형 전자원의 제조방법에 따라 금속팁의 종단부에 형성된 자성체층을 자화시켜 발생되는 자기력선을 보여주는 도면. 3 is a view showing magnetic force lines generated by magnetizing a magnetic layer formed at an end portion of a metal tip according to a method of manufacturing a field emission electron source according to a first embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 전계방출형 전자원의 제조방법에 따라 자성체 금속입자와 도전성 나노튜브가 포함된 분산용액에 금속팁을 담그고 전압을 인가한 후 빼낸 상태를 보여주는 도면.FIG. 4 is a view showing a state in which a metal tip is immersed in a dispersion solution containing magnetic metal particles and conductive nanotubes according to a method of manufacturing a field emission electron source according to a first embodiment of the present invention, and then pulled out after applying a voltage; FIG.

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 전계방출형 전자원의 제조방법에 따라 금속팁과 용융된 자성체 미세팁에 전압을 인가한 상태에서 도전성 나노튜브 주위에 형성된 등전위 분포를 보여주는 도면.FIG. 5 is a diagram showing an equipotential distribution formed around a conductive nanotube in a state where a voltage is applied to a metal tip and a molten magnetic microtip in accordance with a method of manufacturing a field emission type electron source according to a first embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원의 구성을 보여주는 도면.6 is a view showing the configuration of a field emission type electron source using a conductive nanotube and magnetic metal particles according to a second embodiment of the present invention.

도 7a는 본 발명의 제3실시예에 따른 직렬로 배열된 전계방출형 전자원의 구성을 보여주는 도면.7A is a diagram showing the configuration of a field emission electron source arranged in series according to a third embodiment of the present invention;

도 7b는 도 7a의 전자원을 직·병렬로 배열한 것을 보여주는 도면.FIG. 7B is a view showing the electron sources of FIG. 7A arranged in series and in parallel. FIG.

도 7c는 도 7a의 전자원을 동심원 상에 배열한 것을 보여주는 도면.FIG. 7C shows the electron source of FIG. 7A arranged on a concentric circle; FIG.

도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 전계방출형 전자원을 전자현미경의 전자총에 적용한 예를 보여주는 도면. 8 is a view showing an example in which the field emission electron source according to the first embodiment of the present invention is applied to an electron gun of an electron microscope.

도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 전계방출형 전자원을 X선 발생장치의 전자총에 적용한 예를 보여주는 도면. 9 is a view showing an example in which the field emission electron source according to the second embodiment of the present invention is applied to an electron gun of an X-ray generator.

< 도면의 주요부분에 대한 설명> <Description of Main Parts of Drawing>

10 : 금속팁 20 : 자성체층10: metal tip 20: magnetic layer

30 : 분산용액 35 : 자성체 금속입자30: dispersion solution 35: magnetic metal particles

40 : 자성체 미세팁 40: magnetic fine tip

50, 50a, 50b, 50c : 도전성 나노튜브50, 50a, 50b, 50c: conductive nanotubes

60 : 평판전극 70 : 전원장치60: plate electrode 70: power supply device

100, 101 : 전자원 200 : 지지체100, 101: electron source 200: support

300 : 절연기판 400 : 제1양극300: insulating substrate 400: first anode

500 : 제2양극500: second anode

본 발명은 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도전성 나노튜브가 손상되지 않는 낮은 온도에서 용융되는 나노미터 크기의 자성체 금속입자를 매개체로 하여 도전성 나노튜브와 금속팁을 용융 결합하고 정렬함으로써, 양호한 전기전도성과 낮은 동작전압 및 높은 전류밀도를 갖는, 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a field emission electron source using conductive nanotubes and magnetic metal particles, and to a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to nanometer-sized magnetic metal particles that are melted at low temperatures where the conductive nanotubes are not damaged. The present invention relates to a field emission-type electron source using conductive nanotubes and magnetic metal particles having good electrical conductivity, low operating voltage, and high current density by melt-coupling and aligning conductive nanotubes and metal tips. .

원자크기의 수준에서 물질을 관찰하기 위하여 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM)이나 투과전자현미경(transmission electron microscope; TEM)과 같은 전자현미경을 사용한다. 전자현미경은 전자원으로부터 발생하는 전자들을 가속하여 물질에 입사시키고 그들 사이의 상호작용을 검출하여 물질의 영상을 나타내는 장치이다. 이러한 영상의 분해능과 휘도를 높이기 위해서는 전류밀도가 높음과 동시에 안정적인 전자원이 필수적이다. 전자원은 그 발생방식에 따라 열전자 방출형, 쇼트키형, 전계방출형으로 구분되는데, 상기한 고분해능과 고휘도의 측면에서 전계방출 방식의 전자원이 가장 우수한 것으로 평가되고 있다. Electron microscopes, such as scanning electron microscopes (SEMs) or transmission electron microscopes (TEMs), are used to observe materials at the atomic size level. Electron microscopy is an apparatus for accelerating electrons generated from an electron source to enter a material and detecting an interaction therebetween to display an image of the material. In order to increase the resolution and brightness of such an image, a high current density and a stable electron source are essential. The electron source is classified into a hot electron emission type, a Schottky type, and a field emission type according to the generation method. The electron source of the field emission method is evaluated as the best in terms of the high resolution and the high brightness.

현재 사용되고 있는 전계방출형 전자원은 전기화학적 방법으로 에칭하여 선단 곡률반경을 수십 나노미터(nm) 크기로 줄인 텅스텐 팁(tip)인데, 팁 끝부분에서 매우 강하게 형성되는 전기장이 전자의 방출을 공간적으로 제한하고 전자의 인출전압도 낮추고 있다. 최근에는 전기장의 세기를 더욱 강화시키기 위하여 텅스텐 팁 끝에 탄소나노튜브와 같은 도전성 나노튜브를 성장시키거나 부착하려는 시도들이 이어지고 있다. 그러나, 도 1a에서 보는 바와 같이 나노튜브를 직접 성장시키는 경우에는 나노미터 크기의 촉매 금속을 텅스텐 팁 상에 위치시켜야 하는 어려움과 도전성 나노튜브의 성장과 함께 촉매금속이 성장방향으로 이동하여 팁과의 접합 불량을 일으키는 문제점 등이 있었다. 또한, 도 1b에서 보는 바와 같이 도전성 나노튜브를 전기전도성 유기물 접착제로 부착하는 경우에는 텅스텐 팁과 나노튜브 사이의 결합강도가 약하고, 접합부에서의 유기물에 의한 전기저항이 커서 전자 인출 시 팁이나 나노튜브가 큰 전기저항으로 인해 발생하는 주울 열에 의해 손상되기 쉬운 문제점이 있었다. 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 도 1c에서 보는 바와 같이 전기전도성이 뛰어난 금속막을 나노튜브의 접합재료로 사용하고 있으나 텅스텐 팁 끝에 미세한 구멍을 만들고 그 내부에 금속막을 생성한 후 나노튜브를 삽입해야 하는 어려운 작업과정을 거쳐야 한다. 또한, 높은 용융점을 갖는 금속막 접합재료를 용융시키는 과정에서 나노튜브가 손상될 수 있는 위험성도 함께 가지고 있다.The field emission electron source currently used is a tungsten tip that has a tip radius of curvature reduced to tens of nanometers by etching by an electrochemical method, and an electric field formed at the tip of the tip strongly suppresses the emission of electrons. It is limited to this and lowers the withdrawal voltage of electrons. Recently, attempts have been made to grow or attach conductive nanotubes, such as carbon nanotubes, to tungsten tips to further enhance the field strength. However, as shown in FIG. 1A, when the nanotube is grown directly, the catalyst metal moves in the growth direction along with the difficulty of placing the nanometer-sized catalyst metal on the tungsten tip and the growth of the conductive nanotube. There were problems such as poor bonding. In addition, as shown in FIG. 1B, when the conductive nanotubes are attached with an electrically conductive organic adhesive, the bonding strength between the tungsten tip and the nanotubes is weak, and the electrical resistance by the organic material at the junction is large. There was a problem that is easy to be damaged by Joule heat generated by the large electrical resistance. In order to solve these problems, as shown in FIG. 1C, a metal film having excellent electrical conductivity is used as a bonding material for nanotubes, but a difficult task of making a nanopore at the end of a tungsten tip and forming a metal film therein and inserting the nanotubes therein You have to go through the process. In addition, there is a risk of damaging the nanotubes in the process of melting the metal film bonding material having a high melting point.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 도전성 나노튜브가 손상되지 않는 낮은 온도에서 용융되는 나노미터 크기의 자성체 금속입자를 매개체로 하여 도전성 나노튜브와 금속팁을 용융 결합하고 정렬함으로써, 양호한 전기전도성과 낮은 동작전압 및 높은 전류밀도를 갖는 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Therefore, in order to solve the above problems, the present invention provides good electrical conductivity by melt-coupling and aligning the conductive nanotubes and the metal tips through the medium of nanometer-sized magnetic metal particles that are melted at low temperatures where the conductive nanotubes are not damaged. The present invention provides a field emission electron source using a conductive nanotube and magnetic metal particles having a low operating voltage and a high current density, and a method of manufacturing the same.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원은, 금속팁과; 상기 금속팁의 종단부에 구비되는 자성체층과; 상기 자성체층의 표면에 형성되는 자성체 금속입자들로 이루어진 자성체 미세팁과; 상기 자성체 미세팁의 자성체 금속입자들을 매개체로 하여 상기 금속팁에 접합되는 도전성 나노튜브;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Field emission-type electron source using a conductive nanotube and magnetic metal particles according to the present invention to achieve the above object, the metal tip; A magnetic layer provided at an end of the metal tip; A magnetic fine tip made of magnetic metal particles formed on a surface of the magnetic layer; And a conductive nanotube bonded to the metal tip by using the magnetic metal particles of the magnetic microtip as a medium.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원의 제조방법은, 금속팁의 종단부에 자성체층을 구비하는 단계와; 구비된 자성체층을 자화시키는 단계와; 자성체 금속입자와 도전성 나노튜브가 분산된 용액에 상기 금속팁의 종단부를 담그고 전압을 인가한 후 빼내어 한 개 또는 다수의 도전성 나노튜브가 포함된 미세 용액방울을 형성하고 자화된 자성체층의 표면에는 자성체 금속입자들로 이루어진 자성체 미세팁을 형성하는 단계와; 상기 자성체 금속입자들을 용융시켜 상기 금속팁에 도전성 나노튜브를 접합하고 전압을 인가하여 상기 금속팁에 접합된 도전성 나노튜브의 방향을 정렬시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, a method of manufacturing a field emission type electron source using conductive nanotubes and magnetic metal particles according to the present invention includes the steps of: providing a magnetic layer at an end of a metal tip; Magnetizing the provided magnetic layer; Immerse the ends of the metal tips in a solution in which magnetic metal particles and conductive nanotubes are dispersed, apply a voltage, and withdraw to form fine solution droplets containing one or more conductive nanotubes, and a magnetic material on the surface of the magnetized magnetic layer. Forming a magnetic fine tip composed of metal particles; And melting the magnetic metal particles to bond the conductive nanotubes to the metal tip, and applying a voltage to align the directions of the conductive nanotubes bonded to the metal tip.

이하, 본 발명에 따른 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방 출형 전자원의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the field emission electron source using the conductive nanotubes and the magnetic metal particles according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원의 구성을 보여주는 도면이다. 2 is a view showing the configuration of a field emission type electron source using a conductive nanotube and magnetic metal particles according to a first embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원(100)은 금속팁(10), 자성체층(20), 자성체 미세팁(40) 및 도전성 나노튜브(50)를 포함하여 구성된다.The field emission electron source 100 using the conductive nanotubes and the magnetic metal particles according to the present invention includes a metal tip 10, a magnetic layer 20, a magnetic fine tip 40, and a conductive nanotube 50. It is composed.

상기 금속팁(10)은 전기전도성, 열전도성, 내산화성이 우수하고, 융점이 높으며 자화되지 않는 금속을 사용하는 것이 바람직하고, 이러한 특성을 가지는 재료로는 텅스텐, 몰리브덴, 티타늄 또는 이들의 합금을 예로 들 수 있다.The metal tip 10 is preferably made of a metal having excellent electrical conductivity, thermal conductivity, oxidation resistance, high melting point and non-magnetization, and a material having such characteristics may include tungsten, molybdenum, titanium, or an alloy thereof. For example.

상기 자성체층(20)은 상기 금속팁(10)의 종단부에 도금이나 박막코팅에 의해 국소적으로 구비되고, 전자석이나 영구자석에 의해 자화된다. 상기 자성체층(20)의 재료로는 니켈, 철, 코발트나 이들을 포함하는 강자성체 합금, 또는 크롬이나 백금과 같은 상자성체를 예로 들 수 있다.The magnetic layer 20 is locally provided at the end of the metal tip 10 by plating or thin film coating, and magnetized by an electromagnet or a permanent magnet. Examples of the material of the magnetic layer 20 may include nickel, iron, cobalt, a ferromagnetic alloy containing them, or a paramagnetic such as chromium or platinum.

상기 자성체 미세팁(40)은 상기 자성체층(20)의 표면에 형성되고, 수 내지 수십 나노미터 크기의 자성체 금속입자(35)들로 이루어지며 자성체층(20)의 자화정도에 의해 팁의 형상이 결정된다. 자성체 금속입자(35)의 재료로는 상기 자성체층(20)의 재료와 마찬가지로 니켈, 철, 코발트나 이들을 포함하는 강자성체 합금, 또는 크롬이나 백금과 같은 상자성체를 사용할 수 있다. The magnetic microtip 40 is formed on the surface of the magnetic layer 20, made of magnetic metal particles 35 of several to several tens of nanometers in size and the shape of the tip by the degree of magnetization of the magnetic layer 20 This is determined. As a material of the magnetic metal particles 35, similar to the material of the magnetic layer 20, nickel, iron, cobalt or a ferromagnetic alloy containing them, or a paramagnetic such as chromium or platinum may be used.

상기 도전성 나노튜브(50)는 상기 자성체 미세팁(40)의 자성체 금속입자(35)들을 매개체로 하여 상기 금속팁(10)에 접합된다. 상기 자성체층(20) 표면에 위치 하는 자성체 금속입자(35)들을 가열 용융시키면 도전성 나노튜브(50)의 일단이 용융된 자성체 금속입자(35)들 사이로 스며들어 강한 결합을 이룬다.The conductive nanotube 50 is bonded to the metal tip 10 using the magnetic metal particles 35 of the magnetic microtip 40 as a medium. When the magnetic metal particles 35 disposed on the surface of the magnetic layer 20 are heated and melted, one end of the conductive nanotube 50 penetrates into the molten magnetic metal particles 35 to form a strong bond.

본 실시예에서는 상기 도전성 나노튜브(50)로 직선성이 우수한 선별된 단일벽 탄소나노튜브 또는 다중벽 탄소나노튜브를 사용한다.In this embodiment, the selected single-walled carbon nanotubes or multi-walled carbon nanotubes having excellent linearity as the conductive nanotubes 50 are used.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 전계방출형 전자원의 제조방법에 따라 금속팁의 종단부에 구비된 자성체층을 자화시켜 발생되는 자기력선을 보여주는 도면이다.3 is a view showing magnetic force lines generated by magnetizing a magnetic layer provided at an end of a metal tip according to a method of manufacturing a field emission type electron source according to a first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 전계방출형 전자원의 제조방법에 따라 자성체 금속입자와 도전성 나노튜브가 포함된 분산용액에 금속팁을 담그고 전압을 인가한 후 빼낸 상태를 보여주는 도면이다.FIG. 4 is a view showing a state in which a metal tip is immersed in a dispersion solution containing magnetic metal particles and conductive nanotubes and removed after applying a voltage according to a method of manufacturing a field emission type electron source according to a first embodiment of the present invention; FIG. .

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 전계방출형 전자원의 제조방법에 따라 금속팁과 용융된 자성체 미세팁에 전압을 인가한 상태에서 도전성 나노튜브 주위에 형성된 등전위 분포를 보여주는 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an equipotential distribution formed around a conductive nanotube in a state where a voltage is applied to a metal tip and a molten magnetic microtip according to a method of manufacturing a field emission type electron source according to a first embodiment of the present invention.

이하 도3 내지 도5를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원을 제조하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a field emission type electron source using conductive nanotubes and magnetic metal particles according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 5.

본 발명에 따른 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원의 제조방법은 크게 금속팁의 종단부에 자성체층을 구비하는 단계와, 구비된 자성체층을 자화시키는 단계와, 자성체 금속입자와 도전성 나노튜브가 분산된 용액 에 상기 금속팁의 종단부를 담그고 전압을 인가한 후 빼내어 한 개 또는 다수의 도전성 나노튜브가 포함된 미세 용액방울을 형성하고 자화된 자성체층의 표면에는 자성체 금속입자들로 이루어진 자성체 미세팁을 형성하는 단계와, 상기 자성체 금속입자들을 용융시켜 상기 금속팁에 도전성 나노튜브를 접합하고 전압을 인가하여 상기 금속팁에 접합된 도전성 나노튜브의 방향을 정렬하는 단계로 나뉘어 진다.Method for producing a field emission electron source using the conductive nanotubes and magnetic metal particles according to the present invention comprises the steps of providing a magnetic layer at the end of the metal tip, magnetizing the provided magnetic layer, magnetic metal particles And immersing the terminal end of the metal tip in a solution in which the conductive nanotubes are dispersed, applying a voltage, and pulling out to form a fine solution droplet containing one or more conductive nanotubes, and magnetic metal particles on the surface of the magnetized magnetic layer. Forming a magnetic microtip consisting of: and melting the magnetic metal particles to bond the conductive nanotubes to the metal tips, and applying a voltage to align the directions of the conductive nanotubes bonded to the metal tips. .

먼저, 금속팁에 자성체층을 구비하는 단계는 금속팁의 종단부에 강자성 또는 상자성을 갖는 자성체 재료를 도금이나 박막 코팅을 통해 국소적으로 구비하는 공정이다. 상기 자성체층을 자화시키는 단계는 금속팁(10)의 종단부에 구비된 자성체를 전자석이나 영구자석을 사용하여 자화시키는 공정인데, 도 3에 도시된 자기력선의 분포를 보면 자화된 자성체층(20)이 자성체 금속입자(35)들을 뾰족한 팁 형태로 배열한다는 것을 예상할 수 있다.First, the providing of the magnetic layer on the metal tip is a process of locally providing a magnetic material having ferromagnetic or paramagnetic properties at the end of the metal tip through plating or thin film coating. The magnetizing of the magnetic layer is a process of magnetizing the magnetic material provided at the end of the metal tip 10 using an electromagnet or a permanent magnet. Referring to the distribution of the magnetic field lines shown in FIG. 3, the magnetic layer 20 is magnetized. It can be expected that the magnetic metal particles 35 are arranged in the form of a sharp tip.

상기 도전성 나노튜브를 포함하는 자성체 미세팁을 형성하는 단계는 자기장에 의한 자성체 미세팁 형성 공정과 전기장에 의한 도전성 나노튜브 포집 공정으로 구성된다. 선별된 한 개의 도전성 나노튜브(50)와 자성체 금속입자(35)들이 함께 분산된 분산용액(30) 내에 상기 금속팁(10)을 담그고 수 분동안 전압을 인가한 후 빼내면 도 4에서 보는 바와 같이, 자기력에 의하여 자성체 금속입자(35)들로 이루어진 자성체 미세팁(40)이 자성체층(20) 위에 형성되고, 금속팁(10)의 종단부에는 도전성 나노튜브(50)가 포함된 미세 용액방울이 형성된다.The forming of the magnetic microtip including the conductive nanotubes includes a process of forming a magnetic microtip by a magnetic field and a process of collecting conductive nanotubes by an electric field. The metal tip 10 is immersed in a dispersion solution 30 in which the selected conductive nanotubes 50 and the magnetic metal particles 35 are dispersed together, and after applying a voltage for several minutes, as shown in FIG. 4. Likewise, a magnetic fine tip 40 made of magnetic metal particles 35 is formed on the magnetic layer 20 by a magnetic force, and a fine solution including conductive nanotubes 50 at the end of the metal tip 10. Drops form.

상기 분산용액(30)은 물(water)에 SDS (sodium dodecyl sulfate), Triton, PVA (polyvinyl alcohol), CTAB (cetyltrimethylammonium bromide), PEG (polyethylene glycol) 등과 같은 계면활성제를 선택적으로 첨가하여 마련되는데, 이러한 분산용액(30) 내에서는 자성체 금속입자(35)와 도전성 나노튜브(50)가 균일하게 분산되는 특성이 있다.The dispersion solution 30 is prepared by selectively adding a surfactant such as SDS (sodium dodecyl sulfate), Triton, PVA (polyvinyl alcohol), CTAB (cetyltrimethylammonium bromide), PEG (polyethylene glycol) to water, In the dispersion solution 30, the magnetic metal particles 35 and the conductive nanotubes 50 are uniformly dispersed.

상기 자성체 금속입자(35)의 크기는 수 나노미터 내지 수십 나노미터 정도인 것이 바람직한데, 이는 자성체 금속입자(35)를 용융시켜 도전성 나노튜브(50)를 금속팁에 접합하는 가열공정에서 도전성 나노튜브(50)를 손상시키지 않으면서 자성체 금속입자들을 용융하고, 자성체 금속입자(35)가 부분적으로 용융되었을 경우 금속팁(10)과 도전성 나노튜브(50)를 연결하는 부분의 거칠기가 나노미터 수준이 되도록 하기 위함이다.The magnetic metal particles 35 may have a size of several nanometers to several tens of nanometers, which are conductive nanoparticles in a heating process of melting the magnetic metal particles 35 to bond the conductive nanotubes 50 to metal tips. The magnetic metal particles are melted without damaging the tube 50, and when the magnetic metal particles 35 are partially melted, the roughness of the portion connecting the metal tip 10 and the conductive nanotubes 50 is about nanometer. This is to be.

여기서, 상기 자성체층(20) 위에 형성되는 자성체 미세팁(40)의 모양은 자성체층(20)의 자화 정도에 따라 달라진다. 즉, 자화가 약하면 자성체층(20)의 표면에 인접한 부위에만 자성체 금속입자(35)가 달라붙어 납작한 모양의 미세팁이 형성되고, 자화가 강하면 비교적 자성체층과 이격된 부위까지 자성체 금속입자(35)가 달라붙어 뾰족한 모양의 자성체 미세팁(40)이 형성된다.Here, the shape of the magnetic fine tip 40 formed on the magnetic layer 20 depends on the degree of magnetization of the magnetic layer 20. In other words, when the magnetization is weak, the magnetic metal particles 35 adhere to only the portion adjacent to the surface of the magnetic layer 20 to form a flat tip. If the magnetization is strong, the magnetic metal particles 35 may be relatively spaced apart from the magnetic layer. ) Is attached to form a magnetic fine tip 40 of the pointed shape.

상기 금속팁에 도전성 나노튜브를 접합하고 방향을 정렬하는 단계는 금속팁을 가열하여 자성체 금속입자들을 용융시키고, 용융된 자성체 금속입자들을 매개로 금속팁과 도전성 나노튜브를 결합하는 공정과, 금속팁과 평판전극 사이에 전압을 인가하여 금속팁에 접합된 도전성 나노튜브의 방향을 정렬하는 공정으로 나뉘어진다. 금속팁과 도전성 나노튜브를 접합하는 공정을 통해 자성체 미세팁(40)을 이루고 있는 자성체 금속입자(35)들은 도전성 나노튜브(50)와 금속팁(10) 사이의 기계적 및 전기적 결합강도를 강화하는 전기전도성 접합제의 역할을 한다. 여기서, 나노미터 크기를 갖는 자성체 금속입자(35)의 용융온도는 동일 재질의 금속 덩어리 보다 녹는점이 현저히 낮으며 입자의 종류나 크기에 따라 녹는점에 차이가 있는데, 상기 자성체 금속입자(35)의 용융온도는 약 250℃에서 300℃ 사이가 되도록 하는 것이 바람직하다. 자성체 금속입자(35)의 용융온도가 400℃ 이상이면 도전성 나노튜브(50)가 손상될 수 있고, 200℃ 이하이면 전자원(100)의 동작시 발생하는 열에 의해 도전성 나노튜브(50)가 탈착될 위험성이 있기 때문이다.Bonding the conductive nanotubes to the metal tip and aligning directions may include heating the metal tip to melt the magnetic metal particles, combining the metal tip with the conductive nanotubes through the molten magnetic metal particles, and the metal tip. And the process of aligning the direction of the conductive nanotubes bonded to the metal tip by applying a voltage between the plate electrode. The magnetic metal particles 35 constituting the magnetic fine tip 40 through the process of bonding the metal tip and the conductive nanotube to strengthen the mechanical and electrical bonding strength between the conductive nanotube 50 and the metal tip 10. It serves as an electrically conductive binder. Here, the melting temperature of the magnetic metal particles 35 having a nanometer size is significantly lower than the melting point of the metal lump of the same material, and the melting point is different depending on the type or size of the particles, the magnetic metal particles 35 of Preferably, the melting temperature is between about 250 ° C and 300 ° C. If the melting temperature of the magnetic metal particles 35 is 400 ° C. or higher, the conductive nanotubes 50 may be damaged. If the melting temperature of the magnetic metal particles 35 is 200 ° C. or lower, the conductive nanotubes 50 are desorbed by heat generated during operation of the electron source 100. This is because there is a risk.

상기 도전성 나노튜브의 방향을 정렬시키는 공정은, 도 5의 확대 부분(A부 상세)에서 보는 바와 같이, 그 길이 방향이 금속팁(10)의 길이 방향과 일치하지 않은 상태로 접합된 도전성 나노튜브(50)와 평판전극(60) 사이에 전원장치(70)를 통해 전압을 인가해 줌으로써, 도전성 나노튜브(50)의 방향을 금속팁(10)의 길이 방향과 나란하게 정렬해주는 과정인데, 상기 도전성 나노튜브(50)의 주변에 형성되는 등전위 분포의 비대칭성으로 인해 발생하는 전기장이 용융상태의 자성체 금속입자(35)들에 기저부가 연결되어 있어 유동성을 가지는 도전성 나노튜브(50)를 금속팁(10)의 길이 방향과 나란하게 정렬해 준다. 여기서, 상기 등전위 분포는 전자기장 해석 코드의 일종인 OPERA-3D를 사용하여 계산된 결과이다.In the process of aligning the directions of the conductive nanotubes, as shown in an enlarged part (detail of the A part) of FIG. 5, the conductive nanotubes joined in a state in which the length direction thereof does not coincide with the length direction of the metal tip 10. By applying a voltage through the power supply device 70 between the 50 and the plate electrode 60, the process of aligning the direction of the conductive nanotubes 50 in parallel with the longitudinal direction of the metal tip 10, An electric field generated due to the asymmetry of the equipotential distribution formed around the conductive nanotubes 50 is connected to the base metals of the magnetic metal particles 35 in a molten state so that the conductive nanotubes 50 having fluidity have a metal tip. Align it with the lengthwise direction of (10). Here, the equipotential distribution is a result calculated using OPERA-3D, which is a kind of electromagnetic field analysis code.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원의 구성을 보여주는 도면이다.6 is a view showing the configuration of a field emission type electron source using a conductive nanotube and magnetic metal particles according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 제2실시예에 따른 전자원은 도 6에 도시된 바와 같이 다수의 도전 성 나노튜브(50a, 50b, 50c)가 금속팁(10)에 접합되어 있어, 하나의 전자원(101)에서 방출하는 전자의 개수를 보다 증가시키는 구조로 되어 있다. 이와 같은 다수의 도전성 나노튜브(50a, 50b, 50c)가 접합된 전계방출형 전자원(101)을 제조하는 방법은 상기 분산용액(30)에 다수의 도전성 나노튜브(50a, 50b, 50c)를 분산시키는 과정을 제외하면 전술한 제1실시예의 전계방출형 전자원(100)을 제조하는 방법과 동일하다. 본 실시예는 고분해능 X선 발생장치나 전자빔 묘화장치의 전자원(101)으로 사용하는 것이 가능하다.In the electron source according to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, a plurality of conductive nanotubes 50a, 50b, and 50c are bonded to the metal tip 10, so that one electron source 101 is provided. It is designed to increase the number of electrons emitted from the. The method of manufacturing the field emission type electron source 101 to which the plurality of conductive nanotubes 50a, 50b, and 50c are bonded to each other includes a plurality of conductive nanotubes 50a, 50b, and 50c in the dispersion solution 30. Except for the process of dispersing, the same method as the method of manufacturing the field emission type electron source 100 of the first embodiment described above. This embodiment can be used as the electron source 101 of the high resolution X-ray generator or the electron beam writing apparatus.

도 7a는 본 발명의 제3실시예에 따른 직렬로 배열된 전계방출형 전자원의 구성을 보여주는 도면이다. 도 7b는 도7a의 전자원을 직·병렬로 배열한 것을 보여주는 도면이고, 도 7c는 도 7a의 전자원을 동심원 상에 배열한 것을 보여주는 도면이다. 7A is a diagram showing the configuration of a field emission electron source arranged in series according to a third embodiment of the present invention. FIG. 7B is a diagram showing the arrangement of the electron sources of FIG. 7A in series and parallel, and FIG. 7C is a diagram showing the arrangement of the electron sources of FIG. 7A on a concentric circle.

이하 도 7a 내지 도 7c를 참조하여 본 발명의 제3실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7A to 7C.

도 7a, b에서 보는 바와 같이 제3실시예에 따른 전계방출형 전자원(100)은 전술한 제1실시예의 도전성 나노튜브(50)와 자성체 금속입자(35)를 이용한 전계방출형 전자원(100)을 평면상에서 직렬 또는 직·병렬로 다수개 배열한 예로서, 용도에 따라 적절한 형태로 손쉽게 배열하여 다수의 평행한 전자빔을 제공하는 전자원(100)으로 만들 수 있다. 또한, 도 7c는 상기 전자원(100)을 동심원 상에 다수개 배열한 예로서, 각각의 전자원(100)에서 방출되는 전자들이 중심축 상의 한 점에 모이도록 원 중심과의 거리에 비례하여 전자원(100)을 틸팅(tilting)시키면 매우 높은 전류밀도를 제공하는 전자원(100)을 제조할 수 있다.As shown in FIGS. 7A and 7B, the field emission electron source 100 according to the third embodiment may be a field emission electron source using the conductive nanotubes 50 and the magnetic metal particles 35 of the first embodiment. As an example in which a plurality of 100) are arranged in series, in series, or in parallel on a plane, the electron source 100 may be easily arranged in a suitable form according to a use to provide a plurality of parallel electron beams. In addition, FIG. 7C illustrates an example in which a plurality of electron sources 100 are arranged on a concentric circle, and is proportional to the distance from the center of the circle such that electrons emitted from each electron source 100 are collected at a point on a central axis. Tilting the electron source 100 can produce an electron source 100 that provides a very high current density.

도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 전계방출형 전자원을 전자현미경의 전자총에 적용한 것을 보여주는 도면이다.8 is a view showing that the field emission electron source according to the first embodiment of the present invention is applied to an electron gun of an electron microscope.

도 8에서 보는 바와 같이 전술한 제1실시예의 전계방출형 전자원(100)이 적용된 전자현미경의 전자총은 상기 전자원(100)을 지지하는 지지체(200)와, 지지체(200)를 고정하는 절연기판(300)과, 전자를 인출하는 제1 양극(400)과, 인출된 전자를 가속하는 제2 양극(500)을 포함하여 구성된다. 상기 전자총은 종래 기종과 비교하여 본 발명의 특성에 따라 고휘도, 고분해능의 성능을 갖는 전자현미경을 실현하는데 적용할 수 있다. As shown in FIG. 8, the electron gun of the electron microscope to which the field emission-type electron source 100 of the first embodiment described above is applied, the support 200 supporting the electron source 100, and the insulation fixing the support 200. And a substrate 300, a first anode 400 for drawing electrons, and a second anode 500 for accelerating the drawn electrons. The electron gun can be applied to realize an electron microscope having high brightness and high resolution according to the characteristics of the present invention as compared with the conventional model.

도 9는 본 발명의 제2실시예에서 도 6의 전자원을 X선 발생장치의 전자총에 적용한 것을 보여주는 도면이다. FIG. 9 is a view showing the application of the electron source of FIG. 6 to an electron gun of the X-ray generator in the second embodiment of the present invention.

도 9에서 보는 바와 같이 전술한 제2실시예에 다른 전계방출형 전자원(101)이 구비되고, 나머지 구성은 상기 도 8과 동일하게 구성된 전자총으로서, 종래 기종과 비교하여 고휘도, 고분해능의 영상을 제공하는 X선 발생장치를 실현하는데 적용할 수 있다.As shown in FIG. 9, another field emission type electron source 101 is provided in the above-described second embodiment, and the rest of the structure is an electron gun configured in the same manner as in FIG. 8, and the image having higher brightness and higher resolution compared to a conventional model is provided. It is applicable to realizing the X-ray generator provided.

이 외에도, 본 발명의 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원은 전자빔 묘화장치에 사용할 수 있으며, 상기 전자원의 제조방법은 전계방출형 전자원 뿐만 아니라 SPM(scanning probe microscope)용 탐침을 제조하는 데에도 적용할 수 있다.In addition, the field emission electron source using the conductive nanotubes and the magnetic metal particles of the present invention can be used in an electron beam drawing apparatus, and the method of manufacturing the electron source is not only for a field emission electron source but also for a SPM (scanning probe microscope). The same applies to the preparation of probes.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원 및 그 제조방법은 나노미터 크기의 자성체 금속입자들을 매개체로 하여 도전성 나노튜브를 금속팁에 접합하기 때문에 두 소재 사이의 기계적 및 전기적 결합강도를 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다. As described above, the field emission electron source using the conductive nanotubes and the magnetic metal particles according to the present invention and the method of manufacturing the same are used because the conductive nanotubes are bonded to the metal tip using nanometer-sized magnetic metal particles as a medium. There is an effect that can greatly improve the mechanical and electrical bonding strength between the two materials.

또한, 자성체 금속입자에 접합된 도전성 나노튜브를 전자현미경의 도움없이 등전위 분포의 비대칭성으로 인해 발생하는 전기장을 통해 그 방향을 용이하게 금속팁의 방향과 나란히 정렬할 수 있는 효과가 있다.In addition, the conductive nanotubes bonded to the magnetic metal particles can be easily aligned with the direction of the metal tip through the electric field generated by the asymmetry of the equipotential distribution without the help of an electron microscope.

또한, 다수개의 도전성 나노튜브가 접합된 전자원을 사용하여 단일 전자원에서도 높은 전류밀도의 전자빔을 안정적으로 인출할 수 있는 효과가 있다.In addition, by using an electron source bonded to a plurality of conductive nanotubes, there is an effect of stably withdrawing a high current density electron beam even in a single electron source.

Claims (13)

전계방출형 전자원에 있어서,In the field emission electron source, 금속팁과;A metal tip; 상기 금속팁의 종단부에 구비되는 자성체층과;A magnetic layer provided at an end of the metal tip; 상기 자성체층의 표면에 형성되는 자성체 금속입자들로 이루어진 자성체 미세팁과;A magnetic fine tip made of magnetic metal particles formed on a surface of the magnetic layer; 상기 자성체 미세팁의 자성체 금속입자들을 매개체로 하여 상기 금속팁에 접합되는 도전성 나노튜브;Conductive nanotubes bonded to the metal tip by using the magnetic metal particles of the magnetic microtip as a medium; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원.Field emission-type electron source using a conductive nanotube and magnetic metal particles, characterized in that comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속팁은,The metal tip, 자화되지 않는 텅스텐, 몰리브덴, 티타늄 또는 이들의 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원. A field emission type electron source using conductive nanotubes and magnetic metal particles, which are made of tungsten, molybdenum, titanium, or alloys thereof, which are not magnetized. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자성체층은,The magnetic layer is, 강자성체 또는 상자성체 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원.A field emission electron source using conductive nanotubes and magnetic metal particles, characterized by ferromagnetic or paramagnetic materials. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자성체 금속입자는,The magnetic metal particles, 수 나노미터(nm) 내지 수십 나노미터 크기의 강자성 또는 상자성 금속입자인 것을 특징으로 하는 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원.A field emission electron source using conductive nanotubes and magnetic metal particles, characterized in that they are ferromagnetic or paramagnetic metal particles of several nanometers (nm) to several tens of nanometers. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도전성 나노튜브는,The conductive nanotube, 상기 금속팁에 한 개 또는 다수개가 접합되는 것을 특징으로 하는 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원.Field emission-type electron source using a conductive nanotube and magnetic metal particles, characterized in that one or more are bonded to the metal tip. 전계방출형 전자원을 제조하는 방법에 있어서,In the method for producing a field emission type electron source, 금속팁의 종단부에 자성체층을 구비하는 단계와;Providing a magnetic layer at an end of the metal tip; 상기 자성체층을 자화시키는 단계와;Magnetizing the magnetic layer; 자성체 금속입자와 도전성 나노튜브가 분산된 용액에 상기 금속팁의 종단부를 담그고 전압을 인가한 후 빼내어 상기 금속팁의 종단부에 한 개 또는 다수의 도전성 나노튜브가 포함된 미세 용액방울을 형성하고, 상기 자화된 자성체층의 표면에는 자성체 금속입자들로 이루어진 자성체 미세팁을 형성하는 단계와;Immerse the end of the metal tip in a solution in which magnetic metal particles and conductive nanotubes are dispersed, and after applying a voltage to form a fine droplet containing one or more conductive nanotubes at the end of the metal tip, Forming a magnetic fine tip made of magnetic metal particles on a surface of the magnetized magnetic layer; 상기 자성체 금속입자들을 용융시켜 상기 금속팁에 도전성 나노튜브를 접합하고, 상기 금속팁에 전압을 인가하여 상기 금속팁에 접합된 도전성 나노튜브의 방향을 정렬시키는 단계;Melting the magnetic metal particles to bond the conductive nanotubes to the metal tips, and applying a voltage to the metal tips to align the directions of the conductive nanotubes bonded to the metal tips; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원의 제조방법.Method for producing a field emission-type electron source using a conductive nanotube and magnetic metal particles, characterized in that it comprises a. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 자성체층을 구비하는 단계는,The step of providing the magnetic layer, 상기 금속팁의 종단부에 도금 또는 코팅을 통하여 국소적으로 자성체층을 형성하는 것을 특징으로 하는 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원의 제조방법.Method for producing a field emission-type electron source using a conductive nanotube and magnetic metal particles, characterized in that to form a magnetic layer locally through plating or coating on the end of the metal tip. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 자성체층은,The magnetic layer is, 강자성체 또는 상자성체 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원의 제조방법.A method for producing a field emission-type electron source using conductive nanotubes and magnetic metal particles, characterized by ferromagnetic or paramagnetic materials. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 자성체 금속입자는,The magnetic metal particles, 수 나노미터(nm) 내지 수십 나노미터 크기의 강자성 또는 상자성 금속입자인 것을 특징으로 하는 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원의 제조방법.A method for producing a field emission-type electron source using conductive nanotubes and magnetic metal particles, characterized in that the ferromagnetic or paramagnetic metal particles of several nanometers (nm) to several tens of nanometers. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 도전성 나노튜브를 포함하는 자성체 미세팁을 형성하는 단계는, Forming a magnetic microtip containing the conductive nanotubes, 자기장에 의해 자성체 금속입자들로 이루어진 자성체 미세팁을 형성하는 공정과, 전기장에 의해 도전성 나노튜브를 포집하는 공정으로 구성되며, 공정 순서상 상호 교환가능한 것을 특징으로 하는 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원의 제조방법.And a process of forming a magnetic fine tip made of magnetic metal particles by a magnetic field, and collecting conductive nanotubes by an electric field, wherein the conductive nanotubes and the magnetic metal particles are interchangeable in a process sequence. Method for producing a field emission electron source using. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 도전성 나노튜브를 접합하고 정렬하는 단계는,Bonding and aligning the conductive nanotubes, 200℃ ~ 400℃의 온도범위에서 금속팁을 가열하여 자성체 금속입자들을 용융시키고, 용융된 자성체 금속입자들을 매개로 금속팁과 도전성 나노튜브를 접합하는 공정과, 금속팁과 평판전극 사이에 전압을 인가함으로써 용융상태의 자성체 금속입자들에 기저부가 연결되어 있어 유동성을 가지는 도전성 나노튜브의 방향을 정렬하는 공정으로 구성된 것을 특징으로 하는 도전성 나노튜브와 자성체 금속입자를 이용한 전계방출형 전자원의 제조방법.Melting the magnetic metal particles by heating the metal tip in the temperature range of 200 ℃ ~ 400 ℃, bonding the metal tip and the conductive nanotubes through the molten magnetic metal particles, and the voltage between the metal tip and the plate electrode Method of manufacturing a field emission-type electron source using conductive nanotubes and magnetic metal particles, characterized in that the base portion is connected to the magnetic metal particles in the molten state by the application to align the direction of the conductive nanotubes having fluidity . 제1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 전계방출형 전자원을 사용하는 것을 특징으로 하는 전자현미경.An electron microscope according to any one of claims 1 to 5, wherein the field emission electron source is used. 제1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 전계방출형 전자원을 사용하는 것을 특징으로 하는 X선 발생장치.An x-ray generating apparatus using the field emission type electron source according to any one of claims 1 to 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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