请问SEM扫描电镜中钨灯丝与场发射的同与异,及各自的优点和缺点.

相同：都是电子枪即发射电子的装置,都有阴极和阳极,阴极都是点源发射,阴极和阳极之间有直流高压电场存在,高压一般可调,用于控制电子的发射速度（能量）,电子枪发射的电流强度很小,微安级别和纳安级别,为防止气体电离造成的大电流击穿高压电源,都需要高真空环境.电子枪阴极都属于耗材系列.

差异和优劣:

1、点源直径不同及优劣：

钨灯丝电子枪阴极使用0.1mm直径的钨丝制成V形（发叉式钨丝阴极）,使用V形的尖端作为点发射源,曲率半径大约为0.1mm；场发射电子枪阴极使用0.1mm直径的钨丝,经过腐蚀制成针状的尖阴极,一般曲率半径在100nm~1μm之间.由于制作工艺上的差异,造价不同,发叉式钨丝阴极便宜,场发射阴极很贵.

2、发射机制不同和优劣

钨灯丝属于热发射,在灯丝电极加直流电压,钨丝发热,使用温度一般在2600K~2800K之间,钨丝有很高的电子发射效率,温度越高电流密度越大,理想情况下的的电子枪亮度越高.由于材料的蒸发速度随温度升高而急剧上升,因此钨灯丝的寿命比较短,一般在50~200小时之间,这个和设定的灯丝温度有关.由于电子发射温度高,发射的电子能量分散度大,一般2ev,电子枪引起的色差会比较大.

场发射电子枪主要的发射机制不是靠加热阴极,而是在尖阴极表面增加强电场,从而降低阴极材料的表面势垒,并且可以使得表面势垒宽度变窄到纳米尺度,从而出现量子隧道效应,在常温甚至在低温下,大量低能电子通过隧道发射到真空中,由于阴极材料温度低,一般材料不会损失,因此寿命很长,可使用上万小时.

3、电子枪控制方式和电子源直径不同和优劣性.

钨灯丝是三极自给偏压控制,具有偏压负反馈电路,因此发射电流稳定度高；由于阴极发射点源面积大,因此电子源尺寸也比较大,50~100μm,发射可达几十~150μA,但电子枪的亮度低,因此当电子束斑聚焦到几个纳米的时候,总的探针电流很小,信噪比太低是限制图像分辨率的根本因素,当前最佳钨灯丝扫描电镜最佳分辨率3.0nm.

场发射电子枪没有偏压负反馈电路,外界电源的稳定度是决定因素,发射电流稳定度相比要低一些；由于尖阴极发射电源面积很小100nm左右,没有明显的电子源,因此使用虚电子源作为电子光学系统设计的初始物而存在,电子虚源直径一般在2~20nm,电子枪亮度相比钨灯丝提高上千倍.当束斑尺寸缩小到1nm以下时依然具有足够强的探针电流来获得足够的成像信号,因此分辨率高,当前最佳的场发射扫描电镜分辨率实现了亚纳米级别.

4、系统真空度不同及优劣

钨灯丝扫描电镜使用一般的高真空,两级真空泵系统获得0.001pa的真空度即可满足,因此造价低.

场发射扫描电镜使用超高真空,需要三级真空泵必须获得0.0000001Pa以上的真空度才可以稳定工作.原因在于电子枪尖阴极不耐较低的真空中被电离的离子轰击,否则枪尖很容易被扫平而失效,这时候的性能还不如钨灯丝,其次电子枪阴极尖端在较低的真空下,吸附的气体分子会急剧加大阴极材料的表面势垒,造成电子枪发射不稳,亮度降低,所以必须使用超高真空一般是10的-8次方.超高真空系统的造价明显比钨灯丝高很多.超高真空的洁净度要好于钨灯丝的一般高真空,因此很长时间,也就是在灯丝寿命内,系统可以免清洗和维护.钨灯丝扫描电镜相对维护周期要短一些.

5、钨灯丝和场发射是具有明显档次差异的,这也从价格上明确反映.钨灯丝扫描电镜十几万,场发射几十万,都是美元.国内目前只能制造最低档次的钨灯丝扫描电镜.

以上定性表达,具体数据还望查阅有关资料

可能你还没有机会接触更深，也就是说还没有机会上手操作，否则一定需要培训，简单培训过后，这些都必须知道，否则连开关机都不会。

虽然不同型号标识会略有不同，但通过意思还能判断的：

Power--电镜主机的电源开关

Air-- 基本是指泄真空，往真空室放气，这样才可以打开样品仓，或者电子枪室等。

扫描电镜是高真空系统，一般是由两级或者三级真空泵串联组成，通过真空阀门和真空测量器件共同进行自动逻辑控制。

START UP -- 开始抽真空 ：第一次开机，更换样品后都需要重新抽真空，现在一般都是在软件中控制。软件中本身有指示灯，过去都在主机上用LED灯显示。只要保持抽真空状态，这个等一直亮。按AIR按钮后，真空泵停止运转，这个灯会灭。

SHUT DON-- 关机，不泄漏真空，但真空泵停止运转，可以关闭总电源，保持电镜真空腔体处于真空状态。

R.P，Ratary Pump 缩写，是前级泵，叫做旋片式机械真空泵，最高这空度0.1Pa，一般需要将真空室从大气压抽到10pa 以下。一般扫描电镜抽真空时间设计在3分钟以内。

M.P ，Molecular Pump缩写，是二级泵，叫做分子泵，必须在气体的分子流下工作，启动真空度在10pa 以下。

也不知道你接触的设备是哪个年代的，当前新设备基本都不用真空表，直接是数字显示实际真空度。

总之都是一个意思，估计你的设备比较老。

真空表0-10之间，0代表大气，10代表高真空，高压电源允许打开的真空度（高压电源是有真空保护装置的，真空达不到，好的电镜都会自动锁住高压电源开关，万一真空泄露，也会自动关闭高压电源）。

刚开机的时候，是因为真空室内的腔体处于一定真空状态，不是从大气开始抽的，表指示的是初始真空度，如果打开样品室，更换样品后再重新抽真空，就是从0开始了。

---