南阳恒利电镜实验室简述不同类型扫描电镜电子枪的对比

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电子枪:
(1)现代SEM要求分辨率为纳米级别,高电流,小探针大小,有效的低电压操作。
(2)这些需求使钨灯丝电子枪SEM无法跻身于高端SEM行列。
(3)因此现在所有高性能SEM,都采用一些更先进的电子发射源形式。
(4)钨灯丝电镜的价格仍然较便宜,并能满足多种应用需求。

如何选择我们所需的SEM?
(1)    FEG SEM不仅能提供高分辨率,还具有更多的高性能。
(2)    这意味着大探针电流(这对于EDS和EBSD分析很重要),小的电子探针直径(1nm -3nm)和大能量范围(0.5-30keV)
(3)    FEG SEM的高性能包括发射枪和电子探针形成的透镜。
(4)    FEG与钨灯丝的最大区别就是低电压下的分辨率不同。
(5)    一台FEG SEM 的价格最贵可达钨灯丝价格的两倍。
 


 

 

  • 冷场发射电镜主要以日系厂家生产,通常该类产品价格都相对低廉。
  • 冷场发射源的尖端必须进行原子的清洗才能保证正常的工作。
  • 即使是在每单层气体压强为10-6Torr 的条件下,原子也会存储于尖端,因此每次使用之前必须对尖端进行清洗;尖端通常要求的压强为10-10Torr。
  • 清洗的过程通常被称为“flashing”—将尖端加热到白热化后持续几秒。这样会释放出吸附在上面的气体。
  • 频繁做Flash还原会使尖端变钝。


 

 

典型特点:

1、在工作5-10分钟后,尖端就会覆盖一单层气体。然后发射源会稳定一段时间,新设备大概2小时,较成熟的设备大概8小时。通常设备在工作了8-12小时后自动提示做flash还原

2、因为冷场方式对真空度要求是所有扫描电镜中最高的,因此为了保证足够的真空度,冷场扫描电镜的样品室往往都比较小。

3、因冷场的电子束流较小,同时稳定性相对较差,因此这大大限定了冷场扫描的扩展分析功能,通常情况下冷场扫描电镜只能做能谱扩展分析,无法实现波谱、EBSD、动态拉伸等扩展分析功能。


 


 

 

  • 肖特基发射源要达到1750K
  • 虽然很多厂商都称其为场发射,但其实它并不是一个场发射源,因为它的尖端是较钝的,而且如果停止加热,就不会有发射电流。
  • 更确切的说肖特基是“场辅助热电子源”


 

综述
 

  • 冷场发射提供高亮度、小束斑尺寸和低能量扩散,但束流稳定性不好,产生的电流有限,必须每天做 Flash还原。
  • 肖特基发射器则更稳定、可靠,并且具有冷场所具有的大多数特点,发夹式钨灯丝发射源也是如此。
  • 钨灯丝更适合于对分辨率要求不高的大多数应用领域。

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