【摘要】 场发射需要从极细的钨针尖发射电子,因此金属表面必须完全干净

1. 为什么场发射电子枪的价格那么昂贵?

场发射需要从极细的钨针尖发射电子,因此金属表面必须完全干净!即便只有一个小到原子的杂质颗粒落在表面也会带来极大的误差,所以保持超高真空度来防止钨阴极表面受到污染是有必要的。由于超高真空设备价格极为高昂,所以一般除非需要高分辨率的SEM,否则较少采用场发射电子枪。

2. 冷场发射式和热场发射的优缺点是什么?

冷场发射式最大的优点为电子束直径最小、亮度最高、影像分辨率较高,能量散布最小,故能改善在低电压操作的效果。缺点是发射的总电流最小,且操作难度大。热场发式电子枪操作方便,虽然亮度与冷式相类似,但其电子能量散布却比冷式大3到5倍,因此影像分辨率较差,不常使用。

3. 真空度对于扫描电子显微镜的影响是什么?

电子枪的电子产生率与真空度有密切的关系,其使用寿命也随真空度变差而急剧缩短,因此在样品制备上必须非常注意水气,或固定用的碳胶或银胶是否烤干,以免在观察的过程中,真空陡然变差而影响灯丝寿命,甚至系统当机。由于对真空的要求较高,有些仪器在电子枪及磁透镜部份配备了3组离子泵(ion pump),在样品室中,配置了2组扩散泵(diffusion pump),在机体外,以1组机械泵负责粗抽,所以有6组大小不同的真空泵来达成超高真空的要求,另外在样品另有以液态氮冷却的冷阱(cold trap),协助保持样品室的真空度。

4. 电子扫描显微镜需要考虑到的像差有哪些?

在电子显微镜中须考虑到的像差(aberration)包括:衍射像差(diffraction aberration)、球面像差(spherical aberration)、散光像差(astigmatism)及波长散布像差(即色散像差,chromatic aberration)。

5. 面像差是什么?可以矫正吗?

面像差是因为物镜的物理缺陷导致的偏差,物镜的物理缺陷会使射入的电子束偏折较大,其成像点较沿轴电子束成像的高斯成像平面(Gauss image plane)距透镜较近。往往不易校正。

 

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