Precios de los consumibles del microscopio electrónico de barrido

Lo mismo: todos son cañones de electrones, que son dispositivos que emiten electrones. Todos ellos tienen cátodos y ánodos. El cátodo emite desde una fuente puntual. Existe un campo eléctrico de CC de alto voltaje entre el cátodo y el ánodo. El alto voltaje suele ser ajustable para controlar la velocidad (energía) de la emisión de electrones. La intensidad de corriente emitida por el cañón de electrones es muy pequeña, nivel de microamperios, nivel de nanoamperios. Para evitar que la gran corriente generada por la ionización del gas penetre en la fuente de alimentación de alto voltaje, se requiere un entorno de alto vacío. El cátodo del cañón de electrones pertenece a la serie de consumibles.

Diferencias, ventajas y desventajas:

1. Diferentes diámetros de fuente puntual y sus ventajas y desventajas:

El cátodo del cañón de electrones de alambre de tungsteno utiliza alambre de tungsteno. con un diámetro de 0,1 mm. Tiene forma de V (cátodo de alambre de tungsteno en forma de horquilla). La punta de la forma de V se utiliza como fuente de emisión puntual y el radio de curvatura es de aproximadamente 0,1 mm. El cañón de electrones de emisión de campo utiliza un alambre de tungsteno con un diámetro de 0,1 mm, que está grabado en un cátodo puntiagudo en forma de aguja. El radio de curvatura es de 100 nm ~ 1 micrón. Debido a la diferencia en el proceso de fabricación y el costo, el alambre de tungsteno se bifurca. los cátodos son baratos y los cátodos de emisión de campo son caros.

2. Diferentes mecanismos de emisión, ventajas y desventajas

El alambre de tungsteno es emisión térmica. Cuando se aplica un voltaje de CC al electrodo de filamento, el filamento de tungsteno genera calor. La temperatura de funcionamiento general está entre 2600K y 2800K y el alambre de tungsteno tiene una alta eficiencia de emisión de electrones. Cuanto mayor es la temperatura, mayor es la densidad de corriente y, en condiciones ideales, mayor es el brillo del cañón de electrones. Debido a que la tasa de evaporación del material aumenta bruscamente a medida que aumenta la temperatura, la vida útil del filamento de tungsteno es relativamente corta, generalmente entre 50 y 200 horas, lo que está relacionado con la temperatura establecida del filamento. Debido a la alta temperatura de emisión de los electrones, la dispersión de energía de los electrones emitidos es grande, generalmente 2ev, y la aberración cromática causada por el cañón de electrones será relativamente grande.

El principal mecanismo de emisión del cañón de electrones de emisión de campo no es calentar el cátodo, sino aumentar el fuerte campo eléctrico en la superficie del cátodo puntiagudo, reduciendo así la barrera superficial del material del cátodo, reduciendo el ancho de la barrera de la superficie al nivel nanométrico y generando un efecto de desgaste de túnel cuántico. A temperatura ambiente o incluso a bajas temperaturas, se emiten grandes cantidades de electrones de baja energía a través del túnel hacia el vacío. Dado que la temperatura del material del cátodo es baja, el material general no se perderá, por lo que tiene una larga vida útil y puede usarse durante decenas de miles de horas.

3. El método de control del cañón de electrones es diferente del diámetro de la fuente de electrones.

El filamento de tungsteno está controlado por una polarización tripolar autosuficiente, con un circuito de retroalimentación negativa de polarización y alta estabilidad de la corriente de emisión debido a la gran área de la fuente del punto de emisión del cátodo, el tamaño; de la fuente de electrones también es relativamente grande, 50 ~ 100 μm. La emisión puede alcanzar de decenas a 150 μA, pero el brillo del cañón de electrones es bajo, por lo que cuando el punto del haz de electrones se enfoca a unos pocos nanómetros, la corriente total de la sonda es. muy pequeño, y la baja relación señal-ruido es el factor fundamental que limita la resolución de la imagen. Actualmente, la resolución óptima de los microscopios electrónicos de barrido de tungsteno es de 3,0 nanómetros. .

El cañón de electrones de emisión de campo no tiene un circuito de retroalimentación negativa de polarización. La estabilidad de la fuente de alimentación externa es el factor decisivo y la estabilidad de la corriente de emisión es baja. Dado que el área de suministro de energía emitida por el cátodo afilado es muy pequeña, aproximadamente 100 nm, y no existe una fuente de electrones obvia, la fuente de electrones virtual existe como el objeto inicial del diseño del sistema óptico de electrones. El diámetro de la fuente de electrones virtual es generalmente de 2 a 20 nm y el brillo del cañón de electrones es miles de veces mayor que el del alambre de tungsteno. Cuando el tamaño del punto del haz se reduce a menos de 1 nm, la corriente de detección sigue siendo lo suficientemente fuerte como para obtener suficientes señales de imagen, por lo que la resolución es alta. En la actualidad, la resolución óptima de la microscopía electrónica de barrido de emisión de campo ha alcanzado el nivel subnanómetro.

4. Diferentes grados de vacío del sistema y sus ventajas y desventajas

El microscopio electrónico de barrido de tungsteno utiliza un alto vacío general y el sistema de bomba de vacío de dos etapas puede cumplir con el grado de vacío. de 0.001pa, por lo que es de bajo costo.

El microscopio electrónico de barrido de emisión de campo utiliza un vacío ultra alto y la bomba de vacío de tres etapas debe obtener un grado de vacío de más de 0,0000001 Pa para funcionar de manera estable. La razón es que el cátodo en la punta del cañón de electrones no puede soportar el bombardeo de iones ionizados en bajo vacío; de lo contrario, la punta del cañón se aplastará y fallará fácilmente. En este momento, el rendimiento no es tan bueno como el del alambre de tungsteno. . En segundo lugar, las moléculas de gas adsorbidas en la punta del cátodo del cañón de electrones aumentarán drásticamente la barrera superficial del material del cátodo en condiciones de bajo vacío, lo que dará como resultado una emisión inestable del cañón de electrones y un brillo reducido. Por lo tanto, se requiere un vacío ultra alto, generalmente de 10 a 10. el octavo poder. El coste de los sistemas de vacío ultraalto es significativamente mayor que el de los filamentos de tungsteno. La limpieza del vacío ultra alto es mejor que la del alto vacío de filamento de tungsteno ordinario, por lo que el sistema se puede limpiar y mantener durante mucho tiempo, es decir, durante la vida útil del filamento. Los microscopios electrónicos de barrido de tungsteno tienen un ciclo de mantenimiento relativamente corto.

5. Existe una diferencia obvia de grado entre el alambre de tungsteno y la emisión de campo, que también se refleja claramente en el precio. Cientos de miles de microscopios electrónicos de barrido con alambre de tungsteno, cientos de miles de emisiones de campo, todo en dólares.

En la actualidad, en China sólo se pueden fabricar los microscopios electrónicos de barrido de tungsteno de gama más baja.

Para las expresiones cualitativas anteriores, consulte los materiales relevantes para obtener datos específicos.