小柒啊 发表于 2017-5-20 17:07:14

冷热场电镜技术分析对比

1.电子发射源
热场在总发射电流(Total emission current)、最大探针电流(Maximum probe current)、电子束噪声(Beam noise)、发射电流漂移(Emission current drift)、工作真空(Operating vacuum)、阴极还原(Cathode regeneration)、对外部影响的敏感性(Sensitivity to external influence)等方面都具有绝对的优势。这些参数直接影响电镜的性能,这也是冷场发射所望尘莫及。
2.电镜性能
2.1稳定性冷场发射电镜灯丝要吸附电子枪内的残留气体,随着时间的增长,发射电流越来越不稳定,需要定时(大约8小时一次)进行加热还原(flash,约需半小时),给使用维护带来不便。而热场发射电镜无此烦恼。
热场发射电镜的发射电流稳定度较好,漂移小于0.5%/h(ZEISS电镜可达到0.2%/h),而冷场发射则比这要大一个数量级。
2.2最大探针电流热场发射电镜探针电流一般可达20nA,而冷场电镜却要低约1个数量级。热场发射电子枪面积较冷场发射电子枪面积大20倍,发射电流高50倍,这种较大的虚拟源尺寸给热场带来优点:真正的敏感性大幅度降低。而冷场受震动敏感性影响不利于高倍观察。探针电流较大,适合全面分析,可容易进行 BSE、EDS、WDS、EBSD、CL 等分析。而一般冷场发射探针电流达不到这个数量级,只能进行粗略的能谱分析,有些分析工作(如波普、电子衍射、印迹荧光等)在冷场电镜上难以进行。
探针电流较大,可达20nA,适合全面分析,可容易进行 BSE、EDS、WDS、EBSD、CL 等分析。而一般冷场发射探针电流达不到这个数量级,只能进行粗略的能谱分析,有些分析工作(如波普、电子衍射、印迹荧光等)在冷场电镜上难以进行。
2.3 工作真空度热场发射电镜电子枪所需的工作真空度较低(≤1x10-8hPa),比较容易达到,一般只用一级离子泵就可以了。而冷场电镜的工作真空度要高2个数量级,一般要用两级离子泵,对真空密封等要求苛刻、娇气,难以维护。冷场发射电镜样品室的真空度要求也较高,这对于不太清洁、含水、含油、有气体析出的样品,抽真空就很困难。
维护成本:热场电镜相对比较高,大约每年贵1000美元左右。
样品大小:热场电镜由于对真空度的要求相对低,所以可实现大样品室,热场电镜可以实现200mm的样品进行观察,移动范围比较大,都大于125mm。由于冷场电镜真空度比较高,所以,试样只能要求小样品,并且换样非常麻烦,通过交换仓来实现,操作非常繁琐。
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