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。谢谢,在线等。。。
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
说明电子枪的结构由几部分组成,各部分的主要用途是什么?
电子枪由灯丝(h)、阴极(K) 、栅极(G1)、前加速极(G2)、第一阳极(A1)和第二阳极(A2)组成。
灯丝h用于对阴极K加热,加热后的阴极发射电子。
栅极G1电位比阴极K低,对电子形成排斥力,使电子朝轴向运动,形成交叉点F1,调节栅极G1的电位可控制射向荧光屏的电子流密度,从而改变荧光屏亮点的辉度。
G2、A1、A2构成一个对电子束的控制系统。这三个极板上都加有较高的正电位,并且G2与A2相连。穿过栅极交叉点F1的电子束,由于电子间的相互排斥作用又散开。进入G2、A1、A2构成的静电场后,一方面受到阳极正电压的作用加速向荧光屏运动,另一方面由于A1与G2、A1与A2形成的电子透镜的作用向轴线聚拢,形成很细的电子束。
电子枪由什么组成,它有什么作用
1、显示电路显示电路包括示波管及其控制电路两个部分。示波管是一种特殊的电子管,是示波器一个重要组成部分。示波管由电子枪、偏转系统和荧光屏3个部分组成。1)电子枪电子枪用于产生并形成高速、聚束的电子流,去轰击荧光屏使之发光。通过改变电位可以改变通过控制极小孔的电子数目,也就是控制荧光屏上光点的亮度。2)偏转系统当电子在偏转板之间运动时,如果偏转板上没有加电压,偏转板之间无电场,离开第二阳极后进入偏转系统的电子将沿轴向运动,射向屏幕的中心。如果偏转板上有电压,偏转板之间则有电场,进入偏转系统的电子会在偏转电场的作用下射向荧光屏的指定位置。3)荧光屏将偏转后的电子束显示出来,以便观察。在示波器的荧光屏内壁涂有一层发光物质,因而,荧光屏上受到高速电子冲击的地点就显现出荧光。此时光点的亮度决定于电子束的数目、密度及其速度。2、Y轴放大电路由于示波管的偏转灵敏度甚低,所以一般的被测信号电压都要先经过垂直放大电路的放大,再加到示波管的垂直偏转板上,以得到垂直方向的适当大小的图形。扩展资料:显像管的维修:1、比度的提高主要是通过铝化屏、黑底和着色荧光粉实现的。新型电子枪的研制提高了图像的分辨率。在色度方面,则是要求图像各部位的彩色与原物景没有颜色上的失真。2、显像管系实施进口安全质量许可制度的产品,国外生产或经营企业须按规定获得由国家出入境检验检疫局颁发的进口安全质量许可证书,并在产品上加贴相应标志,方可进口。3、外观检验检查显像管玻壳应完整、无裂纹、裂痕,屏面玻璃无影响观看的气泡、划痕,管针完整并与管颈轴平行,荧光膜涂层无脱落、无阴阳面。参考资料来源:百度百科—示波器
关于电子枪的电子来源问题
1928年诺贝尔物理学奖授予英国伦敦大学的O.W.里查森(SirOwen Willans Richardson,1879——1959),以表彰他对热电子发射现象的工作,特别是发现了以他的名字命名的定律Richardson's Law。这个定律解释了电子发射的最基本物理过程即热发射过程:导体或者半导体存在大量自由电子,做热运动,当其动能超过材料表面功函数,电子就会从表面溢出,形成表面电流,如果方向合适就会从材料表面发射出去。理查森就此作出表面电流密度公式:略电子枪原理即是以电子热发射过程为基础,给导体材料表面增加一个拔出电场,使表面电子向一个方向运动。据此,您这个“电子枪利用电场把原子的电子激发出去”的前提是不准确的。电子枪有阴极和阳极,阴极为发射体,有自带加热电路,一般为安全起见,阴极为负压,阳极接地形成一个回路。也有阴极接地,阳极为正压的(只有特殊情况才会采用,绝缘会增加难度)。这是典型的热发射电子枪。也有在常温下发射的场发射电子枪,是利用肖特基效应,提高发射电流的一种方法,肖特基效应的极端情况是在发射体表面形成量子隧道效应,发射高密度的隧道电流,提高电子枪的亮度。
电子枪的各部分结构的主要用途分别是什么?
灯丝h用于对阴极K加热,加热后的阴极发射电子。
栅极G1电位比阴极K低,对电子形成排斥力,使电子朝轴向运动,形成交叉点F1,
调节栅极G1的电位可控制射向荧光屏的电子流密度,从而改变荧光屏亮点的辉度。
G2、A1、A2构成一个对电子束的控制系统。这三个极板上都加有较高的正电位,并且
G2与A2相连。穿过栅极交叉点F1的电子束,由于电子间的相互排斥作用又散开。进入G2、
A1、A2构成的静电场后,一方面受到阳极正电压的作用加速向荧光屏运动,另一方面由于
A1与G2、A1与A2形成的电子透镜的作用向轴线聚拢,形成很细的电子束。