場發(fā)射掃描電鏡和環(huán)境掃描電鏡的區(qū)別。

開開心心相印我 2011-03-14 15:58:12 422 瀏覽

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biyue2468 2011-03-15 00:00:00

場發(fā)射指的是發(fā)射電子的原理。環(huán)境掃描則是功能，在實(shí)際使用中就是一套附件，購買電鏡時(shí)可以選擇購買。環(huán)境掃描電鏡既可以用場發(fā)射作光源也可以用鎢燈絲作光源。環(huán)境掃描電鏡不需要抽真空，可以在有液體的場合使用，這對(duì)于生物研究來說很有用。

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hua1987725 2017-09-04 20:45:10

掃描式電子顯微鏡，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)由上而下，由電子槍 (Electron Gun) 發(fā)射電子束，經(jīng)過一組磁透鏡聚焦 (Condenser Lens) 聚焦后，用遮蔽孔徑 (Condenser Aperture) 選擇電子束的尺寸(Beam Size)后，通過一組控制電子束的掃描線圈，再透過物鏡 (Objective Lens) 聚焦，打在樣品上，在樣品的上側(cè)裝有訊號(hào)接收器，用以擇取二次電子 (Secondary Electron) 或背向散射電子 (Backscattered Electron) 成像。電子槍的必要特性是亮度要高、電子能量散布 (Energy Spread) 要小，目前常用的種類計(jì)有三種，鎢(W)燈絲、六硼化鑭(LaB6)燈絲、場發(fā)射 (Field Emission)，不同的燈絲在電子源大小、電流量、電流穩(wěn)定度及電子源壽命等均有差異。熱游離方式電子槍有鎢(W)燈絲及六硼化鑭(LaB6)燈絲兩種，它是利用高溫使電子具有足夠的能量去克服電子槍材料的功函數(shù)(work function)能障而逃離。對(duì)發(fā)射電流密度有重大影響的變量是溫度和功函數(shù)，但因操作電子槍時(shí)均希望能以Z低的溫度來操作，以減少材料的揮發(fā)，所以在操作溫度不提高的狀況下，就需采用低功函數(shù)的材料來提高發(fā)射電流密度。價(jià)錢Z便宜使用Z普遍的是鎢燈絲，以熱游離 (Thermionization) 式來發(fā)射電子，電子能量散布為 2 eV，鎢的功函數(shù)約為4.5eV，鎢燈絲系一直徑約100μm，彎曲成V形的細(xì)線，操作溫度約2700K，電流密度為1.7/cm2，在使用中燈絲的直徑隨著鎢絲的蒸發(fā)變小，使用壽命約為40~80小時(shí)。六硼化鑭(LaB6)燈絲的功函數(shù)為2.4eV，較鎢絲為低，因此同樣的電流密度，使用LaB6只要在1500K即可達(dá)到，而且亮度更高，因此使用壽命便比鎢絲高出許多，電子能量散布為 1 eV，比鎢絲要好。但因LaB6在加熱時(shí)活性很強(qiáng)，所以必須在較好的真空環(huán)境下操作，因此儀器的購置費(fèi)用較高。場發(fā)射式電子槍則比鎢燈絲和六硼化鑭燈絲的亮度又分別高出 10 - 100 倍，同時(shí)電子能量散布僅為 0.2 - 0.3 eV，所以目前市售的高分辨率掃描式電子顯微鏡都采用場發(fā)射式電子槍，其分辨率可高達(dá) 1nm 以下。目前常見的場發(fā)射電子槍有兩種:冷場發(fā)射式(cold field emission ， FE)，熱場發(fā)射式(thermal field emission ，TF) 當(dāng)在真空中的金屬表面受到108V/cm大小的電子加速電場時(shí)，會(huì)有可觀數(shù)量的電子發(fā)射出來，此過程叫做場發(fā)射，其原理是高電場使電子的電位障礙產(chǎn)生Schottky效應(yīng)，亦即使能障寬度變窄，高度變低，因此電子可直接"穿隧"通過此狹窄能障并離開陰極。場發(fā)射電子系從很尖銳的陰極所發(fā)射出來，因此可得極細(xì)而又具高電流密度的電子束，其亮度可達(dá)熱游離電子槍的數(shù)百倍，或甚至千倍。場發(fā)射電子槍所選用的陰極材料必需是高強(qiáng)度材料，以能承受高電場所加諸在陰極的高機(jī)械應(yīng)力，鎢即因高強(qiáng)度而成為較佳的陰極材料。場發(fā)射槍通常以上下一組陽極來產(chǎn)生吸取電子、聚焦、及加速電子等功能。利用陽極的特殊外形所產(chǎn)生的靜電場，能對(duì)電子產(chǎn)生聚焦效果，所以不再需要韋氏罩或柵極。diyi(上)陽極主要是改變場發(fā)射的拔出電壓(extraction voltage)，以控制針尖場發(fā)射的電流強(qiáng)度，而第二(下)陽極主要是決定加速電壓，以將電子加速至所需要的能量。要從極細(xì)的鎢針尖場發(fā)射電子，金屬表面必需完全干凈，無任何外來材料的原子或分子在其表面，即使只有一個(gè)外來原子落在表面亦會(huì)降低電子的場發(fā)射，所以場發(fā)射電子槍必需保持超高真空度，來防止鎢陰極表面累積原子。由于超高真空設(shè)備價(jià)格極為高昂，所以一般除非需要高分辨率SEM，否則較少采用場發(fā)射電子槍。冷場發(fā)射式Z大的優(yōu)點(diǎn)為電子束直徑Z小，亮度Z高，因此影像分辨率Z優(yōu)。能量散布Z小，故能改善在低電壓操作的效果。為避免針尖被外來氣體吸附，而降低場發(fā)射電流，并使發(fā)射電流不穩(wěn)定，冷場發(fā)射式電子槍必需在10-10 torr的真空度下操作，雖然如此，還是需要定時(shí)短暫加熱針尖至2500K(此過程叫做flashing)，以去除所吸附的氣體原子。它的另一缺點(diǎn)是發(fā)射的總電流Z小。熱場發(fā)式電子槍是在1800K溫度下操作，避免了大部份的氣體分子吸附在針尖表面，所以免除了針尖flashing的需要。熱式能維持較佳的發(fā)射電流穩(wěn)定度，并能在較差的真空度下(10-9 torr)操作。雖然亮度與冷式相類似，但其電子能量散布卻比冷式大3~5倍，影像分辨率較差，通常較不常使用。

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掃描電鏡場發(fā)射電鏡: 這兩種電鏡功能上有什么區(qū)別？

場發(fā)射掃描電鏡基本構(gòu)造

一、電子源：

也稱電子槍，產(chǎn)生連續(xù)不斷的穩(wěn)定的電子流。普通掃描電鏡的電子槍由陰極（燈絲）、柵極和陽極組成。陰極采用能加熱的鎢絲，柵極圍在陰極周圍。被加熱了的鎢絲釋放出電子，并在陽極和陰極之間施加高壓，形成加速電場，從而使電子得到能量——高速飛向（在高真空鏡筒中）樣品。而場發(fā)射電子槍與普通鎢絲電子槍有所不同，陰極呈桿狀，在它的一端有個(gè)極鋒利的尖點(diǎn)（直徑小于100nm）,尖端的電場極強(qiáng)，電子直接依靠“隧道”穿過勢(shì)壘離開陰極，由加速電壓加速產(chǎn)生高速電子流飛向樣品。一般來說，掃描電鏡加速電壓通常為1——30kV。

二、電子透鏡：

將從電子槍發(fā)射出來的電子會(huì)聚成直徑最小為1——5nm電子束。

三、掃描系統(tǒng)：

使電子束作光柵掃描運(yùn)動(dòng)。

2023-01-31 09:16:31 154 0

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陰極發(fā)光cl在烏燈絲掃描電鏡下和場發(fā)射掃描電鏡下的區(qū)別:

場發(fā)射掃描電鏡的性能特點(diǎn)

一、場發(fā)射掃描電鏡分辨率高

在場發(fā)射掃描電鏡中，人們最感興趣的信號(hào)是二次電子和背散射電子，這兩種信號(hào)的發(fā)射強(qiáng)度隨著樣品表面的形貌和化學(xué)成分而變化。二次電子產(chǎn)區(qū)限于入射電子束射人樣品的附近區(qū)域，從而獲得相當(dāng)高的形貌分辨率，場發(fā)射掃描電鏡（FESEM)的圖像分辨率已經(jīng)優(yōu)于1nm，為納米和亞微米尺度的研究提供了極大的便利。這類電鏡屬于場發(fā)射掃描電鏡的高端產(chǎn)品。

二、場發(fā)射掃描電鏡放大倍率寬

放大倍率與分辨率密切相關(guān)，為了獲得高分辨率圖像，必須使用高放大倍率。光鏡放大倍率有限，最高到1500倍，透射電鏡放大倍率可以高達(dá)100萬倍、掃描電鏡放大倍率范圍可以從幾倍至幾十萬倍，三種顯微鏡的放大倍率成為一個(gè)系列。在掃描電鏡中，利用低倍觀察樣品的全貌，利用高倍研究樣品的微觀細(xì)節(jié)。操作時(shí)放大倍率連續(xù)可調(diào)，使用非常方便。低倍圖像有光鏡圖像的特點(diǎn)，掃描電鏡圖像比較直觀，容易解釋。高倍圖像可以與相應(yīng)的透射電鏡圖像相比對(duì)。

三、場發(fā)射掃描電鏡三維立體效果好

光鏡和透射電鏡圖像景深小，只能觀察樣品某個(gè)平面，在深度方向上是模糊的。掃描電鏡圖像景深大，有的電鏡在電子光學(xué)系統(tǒng)上經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)，可以提供幾十毫米的景深范圍，即一張場發(fā)射掃描電鏡像不僅在X，Y兩個(gè)方向上的細(xì)節(jié)清晰，而且在圖像深度方向也很清楚。一幅兩維圖像，可以提供三維信息，使人們獲得更多的微觀信息量，適用于表面粗糙樣品的觀察，例如：金屬材料斷口、顆粒樣品的三維形態(tài)分析。利用掃描電鏡樣品臺(tái)的同軸心傾斜，可以獲得樣品的立體圖像對(duì)(Stereo pairs)，經(jīng)合成后，變成立體圖像，使用圖像分析軟件可以準(zhǔn)確測(cè)量深度方向的數(shù)據(jù)，這是掃描電鏡獨(dú)特的性能。

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