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當(dāng)臺(tái)式電鏡遇見(jiàn)肖特基場(chǎng)發(fā)射電子源

 更新時(shí)間:2019-03-08 點(diǎn)擊量:2495

在 2018 年之前,為何沒(méi)有看到使用肖特基場(chǎng)發(fā)射電子源(FEG)的臺(tái)式掃描電子顯微鏡(SEM)呢?為何在臺(tái)式掃描電鏡(SEM)中使用場(chǎng)發(fā)射電子源(FEG)是十分的呢?

 

當(dāng)臺(tái)式掃描電鏡遇見(jiàn)場(chǎng)發(fā)射電子源

 

臺(tái)式掃描電鏡(SEM)是一個(gè)相對(duì)年輕且發(fā)展迅速的產(chǎn)品。其實(shí)許多應(yīng)用領(lǐng)域并不需要使用低于 1 nm 的超高分辨率掃描電鏡(SEM),10 nm 的分辨率是綽綽有余的。然而,由于材料特征點(diǎn)尺寸越來(lái)越小和觀測(cè)需求的增加,臺(tái)式掃描電鏡(SEM)用戶(hù)有時(shí)希望設(shè)備能夠具有更好的分辨率,并且保持測(cè)樣效率不變、操作依然簡(jiǎn)便。

 

飛納臺(tái)式場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡的誕生

 

在設(shè)計(jì)新的掃描電鏡(SEM)時(shí)會(huì)出現(xiàn)諸多挑戰(zhàn)。通常,為了獲得更好的性能,新設(shè)備的規(guī)格需要更高的要求。另一個(gè)挑戰(zhàn)是新系統(tǒng)的出現(xiàn),不會(huì)影響到飛納臺(tái)式掃描電鏡(SEM)的操作簡(jiǎn)便性。可以讓沒(méi)有掃描電鏡(SEM)操作經(jīng)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室管理員能夠在短時(shí)間內(nèi)熟練操作電鏡。那么,當(dāng)飛納電鏡從 CeB6 電子源升級(jí)到 FEG 電子源時(shí),將面臨的挑戰(zhàn)是什么?

 

首先,需要分析掃描電鏡(SEM)電子源之間的差異。

 

掃描電鏡電子源

 

電子源是掃描電鏡(SEM)中的主要組件之一。區(qū)分三種不同類(lèi)型的電子源:鎢(W),六硼化鈰(CeB6)和場(chǎng)發(fā)射(FEG)電子源。僅基于燈絲亮度和燈絲尺寸等屬性,場(chǎng)發(fā)射(FEG)電子源是生成高分辨率圖像的*電子源。

 

臺(tái)式掃描電鏡中的場(chǎng)發(fā)射電子源

 

那么為什么在 2018 年之前,還沒(méi)有在飛納臺(tái)式掃描電鏡中看到臺(tái)式場(chǎng)發(fā)射電鏡?如上所述,主要基于機(jī)械設(shè)計(jì)所面臨的挑戰(zhàn):

 

· 場(chǎng)發(fā)射電子源(FEG)需要高真空的操作系統(tǒng)。通常,場(chǎng)發(fā)射電子源需要在 10-9 或 10-10 mbar 的真空環(huán)境中工作。遺憾的是,即使采用了更真空泵系統(tǒng),仍不足以達(dá)到如此高的真空度。水分子容易粘附在掃描電鏡的側(cè)壁上,無(wú)法被抽送出去。去除這些水分子的方法是加熱鏡筒。對(duì)于臺(tái)式掃描電鏡(SEM)而言,這是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程,由于鏡筒尺寸很小,鏡頭或探測(cè)器會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱的問(wèn)題。

 

· 需要提高系統(tǒng)穩(wěn)定性以適應(yīng)更高的放大倍數(shù)和分辨率。這增加了對(duì)電子和機(jī)械系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求。

 

用于控制場(chǎng)發(fā)射燈絲的電子元器件不同于鎢(W)燈絲或 CeB6 燈絲,并且系統(tǒng)的機(jī)械靈敏度仍然需要非常穩(wěn)定。

 

荷蘭飛納公司克服了所有這些設(shè)計(jì)挑戰(zhàn),于 2018 年推出臺(tái)式場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡。

 

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