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六硼化铈(CeB6)灯丝让台式电镜成为电镜界闪耀的新星

 发布时间:2016-02-24 点击量:4082

 

在扫描电镜的设计中,电镜的灯丝就好比汽车的发动机,汽车发动机的类型决定着汽车的排量,扭矩,加速时间等,同样,扫描电镜所用的灯丝也决定着电镜图片的分辨率,成像衬度及信噪比。选定了汽车的发动机就需要选择与之相匹配的底盘,车架,变速器。而对扫描电镜来说,选定了扫描电镜所使用的灯丝,就需要选择与之相匹配的真空系统,电子光学系统及成像系统。

 

飞纳台式扫描电镜是台式 SEM 中*选用六硼化铈 (CeB6) 灯丝的电镜,其他品牌如日立,日本电子,韩国酷赛目,韩国赛科等均选用普通的钨灯丝。六硼化铈灯丝类似于透射电镜中常用的六硼化镧灯丝,其亮度为钨灯丝的 10 倍,电子源尺寸更小,单色性更强,有利于在样品上形成更小更亮的电子束斑,得到的电镜图片分辨率更高,信噪比更强。

 

下图为两类不同的灯丝外观图像:

 

 

这三种灯丝的性能对比如下:

 

 

依次对比上表所列特性:

 

01.电子源大小
电子源大小为电子枪发射出电子后经韦氏帽汇聚后所形成的电子束斑,六硼化镧和六硼化铈灯丝明显小于钨灯丝,更有利于经过聚光镜和物镜汇聚后形成更小的电子束斑,从而得到更好的分辨率;

 

02.亮度
亮度为灯丝单位面积内的电子流强度,亮度越高,越有利于得到更充足的信号,提高图片的信噪比和清晰度。六硼化镧和六硼化铈灯丝的亮度为钨灯丝的10 倍,因此可以得到信噪比更好的图片;

 

03.能量宽幅
能量宽幅代表灯丝发射出的电子的单色性,能量宽幅越小代表灯丝发射出的电子单色性越好,能量也越集中,能量集中有助于减小透镜色差,形成更小的束斑从而提高分辨率,六硼化镧和六硼化铈灯丝发射的电子单色性更高,分辨率更高;

 

下图为使用六硼化铈 (CeB6) 灯丝的飞纳台式扫描电镜与使用普通钨灯丝台式电镜同一样品的效果对比可知,六硼化铈灯丝台式电镜的分辨率更高,信噪比更强。

 

 

04.阴极温度
阴极温度也就是灯丝的工作温度,工作温度越低,灯丝的挥发也就越慢,寿命也会越长,六硼化镧和六硼化铈灯丝的工作温度远低于钨灯丝,因此它们的寿命比钨灯丝长很多。下图为六硼化铈和六硼化镧随温度变化的挥发速率对比,可见在 1800℃ 的工作温度下,六硼化铈挥发速度比六硼化镧更慢,其寿命更长 (>1500h),而六硼化镧只有 1000h 的寿命。

 

 

05.使用压力
使用压力即为灯丝正常工作需要的真空度,六硼化镧和六硼化铈灯丝需要的真空度 (10-5Pa) 比钨灯丝 (10-3Pa) 更高,因此他们对真空系统的要求也会更高。

 

06.寿命
寿命即为灯丝的正常使用时间,由于钨灯丝的寿命只有 50-100h,因此使用钨灯丝作为电子源的电镜需要经常更换灯丝,而使用六硼化镧和六硼化铈灯丝的电镜则不需要。

 

综上可知,使用六硼化铈 (CeB6) 灯丝的飞纳台式扫描电镜其电镜图像分辨率和信噪比都较使用普通钨灯丝的台式电镜要更好,且灯丝寿命更长,不需要频繁更换灯丝。飞纳台式电镜之所以能在所有台式电镜中*使用高性能的六硼化铈 (CeB6) 灯丝,还是得益于其的三仓分离真空技术,能在台式电镜狭小的空间中为灯丝提供高的真空度 (10-5Pa) ,并且在更换样品时不影响灯丝仓的真空度。飞纳镜传承于 FEI 的低真空环扫技术保证了飞纳台式电镜可以地利用六硼化铈这一优异性能的灯丝,而其他的台式扫描电镜生产厂家是做不到的,这也是飞纳台式电镜近几年的异军突起的原因之一。

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