在現(xiàn)代科學(xué)微觀分析領(lǐng)域中，掃描電子顯微鏡已經(jīng)成為不可或缺的電子顯微分析設(shè)備。它操作起來簡單、效率高，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛、實(shí)用。相較于電子探針，掃描電鏡不僅有著較高的形貌分辨力，同時(shí)可搭配不同配件進(jìn)而做成分分析。秉承操作便捷、快速成像、性能穩(wěn)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)，澤攸科技自主研發(fā)了鎢燈絲臺(tái)式掃描電子顯微鏡ZEM15。

國產(chǎn)臺(tái)式掃描電鏡

那么鎢燈絲發(fā)射電子的原理是怎樣的以及在使用過程中應(yīng)該注意哪些問題呢？

當(dāng)有電流流經(jīng)燈絲時(shí)，陰尤被直接加熱，鎢燈絲中的電子受熱激發(fā)，在加速電場的作用下，電子定向發(fā)射。在正常的工作溫度下，電子從大約100um×150um的面積發(fā)射離開“V”形陰尤尖.端。當(dāng)陰尤的發(fā)射溫度增加時(shí)，其發(fā)射電流以指數(shù)的方式快速增長，使得束斑亮度大增。但由于鎢陰尤自身溫度升高，使之蒸發(fā)加快，陰尤絲直徑隨著蒸發(fā)量的加大而變小，也隨使用時(shí)間的增長而變得越來越細(xì)，導(dǎo)致陰尤絲斷開。因此，燈絲達(dá)到工作溫度及飽和度所需的加熱電流也隨燈絲的變細(xì)而減小，其壽命也隨加熱溫度的升高而降低。

雖然提高燈絲的工作溫度，即加大加熱電流可能還能略微加大發(fā)射束流、增加一點(diǎn)亮度，但付出的代價(jià)將會(huì)是使燈絲壽命明顯縮短；反之若適當(dāng)?shù)販p小加熱電流，則燈絲的工作壽命會(huì)相應(yīng)延長。正常的燈絲加熱電流應(yīng)調(diào)在臨界飽和狀態(tài)，從而既可穩(wěn)定地發(fā)射電流，又不至于影響其正常的工作壽命。

這種直熱式的鎢陰尤發(fā)射通過對燈絲的直接加熱，把電子從鎢陰尤材料中激發(fā)出來。若增加燈絲的加熱電流，燈絲的溫度就會(huì)隨之上升，發(fā)射的束流也會(huì)隨之加大。當(dāng)燈絲的發(fā)射束流達(dá)到其高點(diǎn)時(shí)，即使再加大燈絲的加熱電流，其發(fā)射的束流也很難再有明顯增加，而只會(huì)增加燈絲的溫度，從而加速燈絲的揮發(fā)，進(jìn)而導(dǎo)致燈絲很快燒斷。也就是說操作者應(yīng)該小心地施加燈絲的加熱電流，以獲得既大又穩(wěn)定的發(fā)射束流，而燈絲的溫度又能恰到好處，不至于升得太高而造成過熱，這個(gè)點(diǎn)就叫作飽和點(diǎn)。若燈絲的加熱電流偏小，未達(dá)到臨界飽和點(diǎn)，則會(huì)使燈絲的溫度偏低，發(fā)射束流偏小且不穩(wěn)定，結(jié)果會(huì)導(dǎo)致亮度不足、圖像的信噪比變差；若燈絲的加熱電流剛好處在臨界飽和點(diǎn)，則發(fā)射的束流既穩(wěn)定，亮度又高，圖像的信噪比又比較好；若加熱的電流超過臨界飽和點(diǎn)，則只會(huì)增加燈絲的溫度，而發(fā)射束流不會(huì)有明顯增加，但會(huì)明顯縮短燈絲的壽命，這種情況下的陰尤激發(fā)電尤壽命可能只有30~40小時(shí)，壽命短的甚至不到20小時(shí)。所以在正常工作時(shí)，應(yīng)把燈絲的加熱電流設(shè)置在臨界飽和點(diǎn)，只有在這種狀態(tài)下，陰尤發(fā)射的束流才能連續(xù)、穩(wěn)定，且能提供足夠的亮度，并且燈絲才能達(dá)到正常的預(yù)期壽命。