大面积场发射体屏蔽效应预测的验证

近期基于线电荷模型（LCM）的大面积场发射体解析模型，提供了一个简单的近似公式，用于根据发射体高度与相邻发射体间成对距离之比计算半椭球发射体尖端的场增强。该公式经线性 LCM 精确解验证，在发射体平均间距大于发射体高度一半时被认为是适当的。在本文中，我们使用有限元软件 COMSOL 模拟（i）无限规则阵列和（ii）10 个随机发射体的孤立簇，对解析预测进行更严格的检验。对于阵列，当晶格常数 $c \geq 1.5h$ 时，无限阵列的顶端场增强因子（AFEF）误差小于 $0.25\%$，在 $c = h$ 时增至 $2.9\%$，在 $c = 0.75h$ 时增至 $8.1\%$。对于 10 个发射体的孤立随机簇，大 AFEF 值的误差较小。因此，与具有相同（平均）间距的规则无限阵列相比，随机簇的净发射电流误差较小。因此，线电荷模型为优化大面积场发射体提供了合理的解析工具。