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xps检测透射电镜构造原理
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  4.测试人员与顾客通过QQ或邮件沟通,出现测试纠纷,邮件或聊天记录将作为重要的仲裁依据;请加QQ和技术人员交流:82187958。

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项目内容:

xps检测透射电镜构造原理

透射电镜一般是电子光学系统、真空系统和电源与控制系统三大部分组成。电子光学系统通常称为镜筒,是透射电子显微镜的核心,它又可以分为照明系统、成像系统和观察记录系统。 

下图是电镜电子光学系统的示意图,其中左边是电镜的剖面图,右边是电镜的示意图和光学显微镜的示意图对比。由图中可以看出,电镜中的电子光学系统主要包括电子枪、聚光镜、试样台、物镜、物镜光阑、选区光阑、中间镜、投影镜和观察记录系统等几部分组成,其成像的光路与光学显微镜基本相同。

电镜的电子光学系统中,一般将电子枪和聚光镜归为照明系统,将物镜、中间镜和投影镜归为成像系统,而观察记录系统则一般是荧光屏和照相机,现在的电镜往往还配有慢扫描CCD相机,主要用来记录高分辨像和一般的电子显微像。下图是电子光学系统的框架图

第一节 照明系统

照明系统由电子枪、聚光镜以及相应的平移、倾转和对中等调节装置组成,其作用是提供一束亮度高、照明孔径半角小、平行度好、束流稳定的照明源。为了满足明场和暗场成像的需要,照明束可以在5度范围内倾转。

1.1 电子枪 

电子枪可分为热阴极电子枪和场发射电子枪。热阴极电子枪的材料主要有钨丝(W)和六硼化镧(LaB6)而场发射电子枪又可以分为热场发射、冷场发射和Schottky场发射, Schottky场发射也归到热场发射。场发射电子枪的材料必须是高强度材料,一般采用的是单晶钨,但现在有采用六硼化镧(LaB6)的趋势。下一代场发射电子枪的材料极有可能是碳纳米管。

A、热阴级电子枪

热电子枪由灯丝(阴极)、栅极帽、阳极组成。常用灯丝为钨丝(如H-800)、LaB6(如JEM-3010)。下图为热阴级电子枪的示意图。其中左图是电子枪自偏压回路的示意图,右边是电子枪中等电压面的示意图。

下图是热阴级电子枪的实图,其中左边是钨灯丝电子枪,右边是六硼化镧电子枪。钨灯丝电子枪的特点是价格便宜,对真空系统的要求不高,一般用比较老式的电镜中;而六硼化镧灯丝的性能要优于钨灯丝,在现在的电镜中,热阴级电子枪一般采用六硼化镧灯丝。

B、场发射电子枪

场发射电子枪没有栅极,由阴极和两个阳极构成。第一个阳极主要使电子发射,第二个阳极使电子加速和会聚。其电子枪结构如下图所示。 

场发射电子枪可以分成三种:冷场发射(Cold Field Emission,FE),热场发射(Thermal Field Emission, FT),和萧特基发射(Schottky emission ,SE)。场发射电子枪所选用的阴极材料必须是高强度材料,以能承受高电场所加之于阴极尖端的高机械应力,钨由于具有高的强度而成为较佳的阴极材料。场发射对真空的要求较高,所以一般来说其价格较昂贵。 

冷场发射的优点是电子束直径小,亮度高,能量散布小,但为了避免针尖被外来气体吸附,必须在 10-10(Torr)的真空下操作,而且需要定时将针尖加热至2500K,以去除吸附气体原子,它的另一缺点是发射的总电流较小。 

热卖发射电子枪在 1800K下工作,不需要定时去除吸附气体原子。其电流稳定性较佳,所要求的真空度为10-9(Torr),要低于冷场发射,但其能量散布比冷场发射要大3~5倍。 

萧特基发射电子桴的工作温度也是 1800K,它是在钨(100)单晶上镀ZrO层,从而将纯钨的功函数从4.5eV除至2.8eV,从而使得电子能够很容易以热能的方式逃出针尖表面,所需真空度与热场发射接近。其发射的电流稳定性好,发射的电流也大,而且其能量散布很小,只稍逊于冷场发射。其电子束斑直径也要大于冷场发射。


 




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