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钨灯丝扫描电子显微镜的优缺点及注意事项

日期:2022-04-22

上期介绍了钨灯丝扫描电子显微镜电子发射原理以及使用过程中应该注意的问题。因为钨灯丝的总发射电流较大、性能较为稳定,在近百年的时间内都大量地应用在透射电镜、扫描电镜的电子源上。虽然钨阴极电子枪的亮度不是很理想,不过对于多数不需要很高亮度电子枪的电镜来说,钨灯丝的性能基本可达到要求。

综合来看,影响钨阴极寿命的主要原因和改进对策有:

1.若电子枪的真空度差,则灯丝的寿命会缩短,改进的方法是尽可能提高电子枪的真空度。

2.若加热电流超越饱和点,在过饱和的状态下若继续加大加热电流,则不仅亮度不会有明显变大,反而会使灯丝的寿命明显缩短,改进的方法是不要轻易变大加热电流,若灯丝的温度过高,则应及时适当地减小加热电流。

3.若灯丝的位置安装或调节不当,即灯丝的尖.端未能处于栅极孔的中心或者虽处于孔的中心,但离栅极孔端面的距离大于0.55mm,从而即使灯丝已处在过饱和状态,但发射出来的束流仍会偏小,图像会偏暗。改进的方法是把灯丝尖.端调到栅极孔的中心和合适的距离,多数机型的钨阴极尖与栅极孔端面的间距能在(0.50±0.05)mm范围内。

4.钨丝的原材料质量不好,可能存在有裂的微裂缝,通常会导致灯丝寿命明显缩短;钨阴极有缺陷,如应力没有消除好、加热后易变形:尖.端弯折处可能存在有微裂纹等缺陷。为避免购买到这种有缺陷的阴极,对所购买的阴极应在光学体视显微镜下进行检查、筛选,剔除制造工艺有缺陷的阴极,再退还供货方进行更换。

与其他阴极相比,钨阴极电子枪的优点有:

1.对真空度的要求不是很高,它可以在相对较低的真空度(<10Pa)下工作,电子光学和真空系统结构都较简单,整体造价较低。

2.总发射电流和束斑都比较大,且相对稳定,其抗震和抗干扰能力较强,特别适合作电镜的电子源。

3.结构简单,加工容易,维持费用较低,维护和保养也较简单、易行。

与其他阴极相比,钨灯丝的不足之处是:

1.总发射束流虽大,但束流密度小,发射效率低,信噪比较差,比较难满足拍摄超高分辨图像的需要。

2.化学稳定性也较差,容易与空气中的水分发生作用,产生所谓的“水循环”,而寿命短。

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作者:泽攸科技