2015-04-30
925
Электронная пушка, генерирующая электроны, установлена в верхней части колонны микроскопа (рис. 2.2). Её характеристики (например, диаметр электронного пучка, разброс электронов по энергии) зависят от особенностей функционирования источника электронов (катода). Таким образом, электронные пушки делятся на два вида: пушка с термоэлектронной эмиссией и пушка с полевой эмиссией. В течение долгого времени в обычных электронных микроскопах широко использовались электронные пушки с термоэлектронным типом эмиссии, оснащенные эмиттером на основе вольфрамовой нити накаливания (W). В последнее время в пушках с термоэмиссией стали широко применятся монокристаллические катоды из гексоборида лантана (LaB6), которые обладают такими же свойствами, как вольфрамовые нитевидные катоды, однако имеют большую яркость. Также в электронных микроскопах нашла широкое применение пушка с полевой эмиссией (FEG), которая генерирует электроны с очень высокой яркостью и когерентностью. В свою очередь существует два типа пушек с полевой эмиссией. Одни из них называются пушками с холодной полевой эмиссией (cold field), другие - пушками с термополевой эмиссией (thermal field). В табл. 1 приведены сводные характеристики источников электронов, применяющихся на сегодняшний день в просвечивающей электронной микроскопии.
Таблица 1. Сравнение характеристик различных электронных пушек [1].
| Характеристика | Термоэлектронная эмиссия | Полевая эмиссия | |||
| Термополевые пушки | Пушки с холодной полевой эмиссией W (310) | ||||
| W | LaB6 | ZrO/W(100) | W (100) | ||
| Яркость(А/см2 стер) при 200 кВ | -5 х 105 | -5 х 106 | -5 x105 | -5 х 105 | -5 x105 |
| Размер источника | 50 мкм | 10 мкм | 0,1-1,0 мкм | 10-100 нм | 10-100 нм |
| Разброс электронов по энергии (эВ) | 2,3 | 1,5 | 0,6-0,8 | 0,6-0,8 | 0,3-0,5 |
| Условия работы давление (Па) температура (К) | 10-3 | 10-5 | 10-7 | 10-7 | 10-8 |
| Эмиссия ток эмиссии. (мкА) | ~100 | ~20 | ~100 | 20-100 | 20-100 |
| стабильность в течение короткого времени | 1% | 1% | 1% | 7% | 5% |
| стабильность в течение длительного времени | 1 % /ч | 3 % /ч | 1% /ч | 6% /ч | 5 % /15 мин |
| эффективность сбора тока эмиссии | 100% | 100% | 10% | 10% | 1% |
| Техническое обслуживание | Не требуется | Не требуется | Требуется некоторое время для настройки | Несколько раз требуется наращивание нового острия | Каждые несколько часов требуется очистка острия катода путем вспышки |
| Стоимость/ простота в обращении | Низкая/ простая | Низкая/ простая | Высокая / простая | Высокая/ простая | Высокая/ сложная в обращении |
