扫描电镜原理 什么是场发射

扫描电镜原理：

电子与物质相互作用会产生透射电子，弹性散射电子，能量损失电子，二次电子，背反射电子，吸收电子，X射线，俄歇电子，阴极发光和电动力等等。

电子显微镜就是利用这些信息来对试样进行形貌观察、成分分析和结构测定的。

电子显微镜有很多类型，主要有透射电子显微镜(简称透射电镜，TEM)和扫描电子显微镜(简称扫描电镜，SEM)两大类。

电子束通过加速电压打到样品上，称场发射。

1、适用范围不同。

冷场发射扫描电镜是一种用于材料科学、化学领域的分析仪器，而热场发射扫描电镜是一种用于物理学、材料科学、能源科学技术领域的分析仪器。热场发射扫描电镜使用范围更广。

2、技术指标不同。

冷场发射扫描电镜：

辨率：1.0nm (15kV)，2.0nm (1kV)，1.4nm(1KV)入射电子减速功能。放大倍率：×20 ~ ×800,000。加速电压：0.5 ~ 30kV。X射线能谱仪分辨率/有效面积：不低于133eV，10mm2。

热场发射扫描电镜：

放大倍数：35—90万倍。分辨率：工作电压15kV时分辨率为1.0nm。加速电压：0.2Kv—30Kv。能谱：探测元素范围B5-U92。能量分辨率：136eV。

3、主要功能不同。

冷场发射扫描电镜是超显微、形貌与成分分析相结合。而热场发射扫描电镜是物理学，材料科学，能源科学技术。

场发射扫描电镜的环境条件：

扫描电子显微镜的使用环境条件主要涉及温度、湿度、震动、磁场强度、接地等几个因素。

一般情况下，环境温度需控制在22～25℃，相对湿度以小于70%为宜，保证实验室清洁整齐，避免大声喧哗及震动、磁场的干扰。

温湿度控制需配备空调和除湿机，特别是在南方地区一定要保证对湿度的控制，避免温湿度对电镜电子部件的影响。

由于场发射扫描电子显微镜的分辨率较高，对震动和磁场强度的要求也较高，所以需尽量避免震动和杂散磁场的干扰。

一般在安装时，建议将电镜放置在楼体一层，远离输电线路、大功率设备等，并做防震地基和独立地线设置。

电镜地线要求必须是独立地线，即接地体到接线端子均完全独立，避免地线连接到公共接地体。在使用过程中，若周围有杂散磁场，在大倍数观察时图像会出现纵或横条纹干扰。总之，日常使用过程中要严格控制电镜的环境条件。

以ULTRAPLUS扫描电子显微镜为例，环境条件要求如下：温度保持在21～25℃，相对湿度小于65%，磁场强度小于3×10－7T，噪声强度小于65dB，独立地线的接地电阻小于0.1Ω。

SU9000是冷场发射电子枪，即电子枪阴极温度在300K的常温下发射电子， 冷场发射阴极尖的气体吸附会影响功函数，并引起发射电流波动。提高电子枪室的真空度，10的负8Pa，可以降低气体的吸附速率，但无法避免，对发射尖端进行瞬间加热到2000℃以上（flash），将会有效的脱气。当真空度为10的负7Pa条件下，针尖因为离子轰击很快损坏。

8-12小时必需进行Flash脱气恢复，然后需要等待30分钟，发射束流才会相对稳定。

而热场发射电子枪阴极发射温度一般在1500℃以上，气体分子不会吸附在阴极尖端，所以不需要Flash.

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