sem掃描電鏡知識點匯總(二)

上期咱們介紹了掃描電鏡知識點匯總一，下面咱們接著介紹。

12.場發射電子槍所選用的陰極材料心需是高強度材料，以能承受高電場所加諸在陰極的高機械應力，鎢即因高強度而成為較佳的陰極材料。場發射槍通常以上下一組陽極來產生吸取電子聚住 及加速電子等功能，利用陽極的特殊外形所產生的靜電場，能對電子產生聚住效果，所以不再需要豐氐置或柵極。(上)陽極主要是改變場發射的拔出電壓，以控制針尖場發射的電流強度，而DI二(下)陽極主要是決定加速電壓，以將電子加速至所需要的能量。

13.要從極細的鎢針尖場發射電子，金屬表面必需完全干凈，無任何外來材料的原子或分子在其表面，即使只有一個外來原子落在表面亦會降低電子的場發射，所以場發射電子槍必需保持超高真空度，來防止鎢陰極表面累積原子。由于超高真空設備價格極為高昂，所以一般除非需要高分辨率 SEM，否則較少采用場發射電子槍。

14.冷場發射式更大的優點為電子束直徑很小，亮度更高，因此影像分辨率更優。能量散布很小，故能改善在低電壓操作的效果。為避免針尖被外來氣體吸附，而降低場發射電流，并使發射電流不穩定，冷場發射式電子槍心需在10-10torr的直空度下操作，雖然如此，還是需要定時短暫加熱針尖至2500K，以去除所吸附的氣體原子。它的另一缺點是發射的總電流很小。

15.熱場發式電子槍是在1800K溫度下操作，避免了大部份的氣體分子吸附在針尖表面，所以免除了針尖flashing的需要。熱式能維持較佳的發射電流穩定度，并能在較差的直空度下操作，雖然高度與冷式相類似，但其電子能量散布卻比冷式大3~5倍，影像分辨率較差，通常較不常使用。

16.蕭基發射式的操作溫度為1800K，它系在鎢單晶上鍍7rO愛蓋層，ZrO將功函數從純鎢的4.5eV降至2.8eV，而外加高電場更使電位障壁變容變低，使得電子很容易以熱能的方式跳過能障，逃出針尖表面，所需直空度約10-8~10-9forr，其發射電流穩定度佳，而目發射的總電流也大。而其電子能量散布很小，僅稍遜于冷場發射式電子槍。其電子源直徑比冷式大，所以影像分辨率也比冷場發射式稍差一點。

17.場發射放大倍率由25倍到650000倍，在使用加速電壓15kV時，分辨率可達到1nm，加速電壓1kV時，分辨率可達到2.2nm，一般鎢絲型的打描式電子顯微鏡儀器上的放大倍率可到200000倍，實際操作時，大部份均在20000倍時影像便不清楚了，但如果樣品的表面形貌及導電度合適，更大倍率 650000倍是可以達成的。

18.由干對直空的要求較高，有些儀器在電子槍及磁透鏡部份配備了3組離子泵，在樣品室中，配罟了2組擴散泵在機體外，以1組機械泵負責粗抽，所以有6組大小不同的真空泵來達成超高真空的要求，另外在樣品另有以液態氨冷卻的冷阱，協助保持樣品室的真空度。

19.平時操作，若要將樣品室直空亦保持在10-8na(10-10torr)，則抽直空的時間將變長而降低儀器的便利性，更增加儀器購罟成本，因此一些儀器設計了階段式真空，亦即使電子槍，磁透鏡及樣品率的真空度依序降低，并分成三個部份來讀取真空計讀數，如此口將樣品保持在真空度10-5pa的環境下即可操作。平時待機或更換樣品時，為防止電子槍污染，皆使用真空閥將電子槍及磁透鏡部份與樣品室隔離，實際觀察時再打開使電子束通過而打擊到樣品。

20.場發射式電子槍的電子產生率與真空度有密切的關系，其使用壽命也隨真空度變差而急劇縮短，因此在樣品制備上要非常注意水氣，或固定用的碳膠或銀膠是否烤干，以免在觀察的過程中，真空陡然變差而影響燈絲壽命，甚至系統當機。