sem扫描电镜知识点汇总(二)

上期咱们介绍了扫描电镜知识点汇总一，下面咱们接着介绍。

12.场发射电子枪所选用的阴极材料心需是高强度材料，以能承受高电场所加诸在阴极的高机械应力，钨即因高强度而成为较佳的阴极材料。场发射枪通常以上下一组阳极来产生吸取电子聚住 及加速电子等功能，利用阳极的特殊外形所产生的静电场，能对电子产生聚住效果，所以不再需要丰氐置或栅极。(上)阳极主要是改变场发射的拔出电压，以控制针尖场发射的电流强度，而DI二(下)阳极主要是决定加速电压，以将电子加速至所需要的能量。

13.要从极细的钨针尖场发射电子，金属表面必需完全干净，无任何外来材料的原子或分子在其表面，即使只有一个外来原子落在表面亦会降低电子的场发射，所以场发射电子枪必需保持超高真空度，来防止钨阴极表面累积原子。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 SEM，否则较少采用场发射电子枪。

14.冷场发射式更大的优点为电子束直径很小，亮度更高，因此影像分辨率更优。能量散布很小，故能改善在低电压操作的效果。为避免针尖被外来气体吸附，而降低场发射电流，并使发射电流不稳定，冷场发射式电子枪心需在10-10torr的直空度下操作，虽然如此，还是需要定时短暂加热针尖至2500K，以去除所吸附的气体原子。它的另一缺点是发射的总电流很小。

15.热场发式电子枪是在1800K温度下操作，避免了大部份的气体分子吸附在针尖表面，所以免除了针尖flashing的需要。热式能维持较佳的发射电流稳定度，并能在较差的直空度下操作，虽然高度与冷式相类似，但其电子能量散布却比冷式大3~5倍，影像分辨率较差，通常较不常使用。

16.萧基发射式的操作温度为1800K，它系在钨单晶上镀7rO爱盖层，ZrO将功函数从纯钨的4.5eV降至2.8eV，而外加高电场更使电位障壁变容变低，使得电子很容易以热能的方式跳过能障，逃出针尖表面，所需直空度约10-8~10-9forr，其发射电流稳定度佳，而目发射的总电流也大。而其电子能量散布很小，仅稍逊于冷场发射式电子枪。其电子源直径比冷式大，所以影像分辨率也比冷场发射式稍差一点。

17.场发射放大倍率由25倍到650000倍，在使用加速电压15kV时，分辨率可达到1nm，加速电压1kV时，分辨率可达到2.2nm，一般钨丝型的打描式电子显微镜仪器上的放大倍率可到200000倍，实际操作时，大部份均在20000倍时影像便不清楚了，但如果样品的表面形貌及导电度合适，更大倍率 650000倍是可以达成的。

18.由干对直空的要求较高，有些仪器在电子枪及磁透镜部份配备了3组离子泵，在样品室中，配罟了2组扩散泵在机体外，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氨冷却的冷阱，协助保持样品室的真空度。

19.平时操作，若要将样品室直空亦保持在10-8na(10-10torr)，则抽直空的时间将变长而降低仪器的便利性，更增加仪器购罟成本，因此一些仪器设计了阶段式真空，亦即使电子枪，磁透镜及样品率的真空度依序降低，并分成三个部份来读取真空计读数，如此口将样品保持在真空度10-5pa的环境下即可操作。平时待机或更换样品时，为防止电子枪污染，皆使用真空阀将电子枪及磁透镜部份与样品室隔离，实际观察时再打开使电子束通过而打击到样品。

20.场发射式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，因此在样品制备上要非常注意水气，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。