Narodowe Centrum Nauki ogłosiło wyniki konkursu Weave-UNISONO na międzynarodowe projekty badawcze. Wśród laureatów znalazł się dr inż. Michał Krysztof z Wydziału Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów, który zajmie się analizą zintegrowanych źródeł elektronów z emisją polową.

Konkurs to efekt wielostronnej współpracy między instytucjami skupionymi w stowarzyszeniu Science Europe. Został ogłoszony w celu uproszczenia procedur składnia i selekcji projektów badawczych we wszystkich dyscyplinach nauki, angażujących badaczy z dwóch lub trzech krajów europejskich. Dotychczas na tego typu badania przeznaczono niemal 3 mln zł.

Dr inż. Michał Krysztof z Katedry Mikrosystemów na realizację projektu otrzymał ponad 915 tys. zł. Prace będzie prowadził wspólnie z dr. Alexandrem Knápkiem z Instytutu Instrumentów Naukowych w Brnie (Czechy) i prof. Rupertem Schreinerem z Wschodniobawarskiego Uniwersytetu Technicznego w Regensburgu (Niemcy).

Ich wspólny projekt o nazwie INFASCOPE to przedsięwzięcie, które skupia się na opracowywaniu innowacyjnych metod eksperymentalnych i procedur pomiarowych mających na celu pomiar emiterów polowych matrycowych, jak również pojedynczych źródeł elektronów.

Badania są integralną częścią dziedziny nanoelektronika próżniowa, koncentrującej się na analizie technik produkcji, funkcjonowania i zastosowań emiterów polowych.

– Głównym celem projektu jest zrozumienie, w jaki sposób różne miejsca emisji na powierzchni katody oddziałują ze sobą oraz z gazem resztkowym podczas pracy w próżni. To wymaga szczegółowej wiedzy na temat roli poszczególnych emiterów matrycy w generowaniu prądu emisji i tego, jak ich charakterystyka zmienia się w czasie – mówi dr inż. Michał Krysztof. – Dotychczasowe metody pomiarowe są niewystarczające, dlatego istotne jest opracowanie nowych, umożliwiających wizualizację emisji elektronów z wysoką rozdzielczością przestrzenną z jednoczesną analizą emisji elektronów w czasie – dodaje.

Główną innowacją projektu jest zastosowanie przetwornika kamery CMOS do bezpośredniej rejestracji elektronów, a przez to rozkładu przestrzennego i czasowego procesu emisji polowej. Jednym z największym wyzwań będzie integracja przetwornika z miniaturowymi emiterami oraz zapewnienie odpowiedniej kalibracji systemu.

– Ważne będzie również zbadanie mechanizmu rejestracji sygnału na przetworniku CMOS, m.in. czy dochodzi do bezpośredniego przechwycenia elektronów przez pixele przetwornika, czy jednak detekcja zachodzi pośrednio, np. przez rejestrację promieniowania rentgenowskiego generowanego na warstwach pokrywających matrycę światłoczułą – wyjaśnia naukowiec.

W ramach projektu w trzech współpracujących ze sobą ośrodkach realizowane będą prace badawcze nad trzema różnymi metodami detekcji elektronów, które mają zapewnić możliwość badania emiterów w różnych konfiguracjach. Efektem końcowym będzie głębsze zrozumienie procesów zachodzących w emiterach elektronów oraz opracowanie nowych metod ich badania.

Zespół z Wschodniobawarskiego Uniwersytetu Technicznego w Regensburgu zajmie się detekcją elektronów za pomocą matrycy CMOS. Tam też będą realizowane prace nad wytworzeniem wzorcowych emiterów polowych, które posłużą do kalibracji systemów detekcyjnych. Z kolei w Instytucie Instrumentów Naukowych w Brnie prowadzone będą prace nad rozwojem detektora scyntylacyjnego do badań elektronów niskoenergetycznych z jednoczesnym pomiarem prądu emisji.

– Natomiast na Politechnice Wrocławskiej zbadana zostanie możliwość detekcji elektronów w niskiej próżni, w szczególności w ciśnieniu atmosferycznym, wykorzystując teorię ruchliwości elektronów w gazie. Opracowane metody badawcze mają zapewnić możliwość badania emiterów polowych w różnych warunkach, co umożliwi dokładne poznanie zjawiska emisji polowej – tłumaczy dr inż. Michał Krysztof.

Badania rozpoczną się na początku 2025 r. i potrwają trzy lata.

mic