当台式电镜遇见肖特基场发射电子源
在 2018 年之前，为何没有看到使用肖特基场发射电子源（feg）的台式扫描电子显微镜（sem）呢？为何在台式扫描电镜（sem）中使用场发射电子源（feg）是十分的呢？
当台式扫描电镜遇见场发射电子源
台式扫描电镜（sem）是一个相对年轻且发展迅速的产品。其实许多应用领域并不需要使用低于 1 nm 的超高分辨率扫描电镜（sem），10 nm 的分辨率是绰绰有余的。然而，由于材料特征点尺寸越来越小和观测需求的增加，台式扫描电镜（sem）用户有时希望设备能够具有更好的分辨率，并且保持测样效率不变、操作依然简便。
飞纳台式场发射扫描电镜的诞生
在设计新的扫描电镜（sem）时会出现诸多挑战。通常，为了获得更好的性能，新设备的规格需要更高的要求。另一个挑战是新系统的出现，不会影响到飞纳台式扫描电镜（sem）的操作简便性。可以让没有扫描电镜（sem）操作经验的实验室管理员能够在短时间内熟练操作电镜。那么，当飞纳电镜从 ceb6 电子源升级到 feg 电子源时，将面临的挑战是什么？
首先，需要分析扫描电镜（sem）电子源之间的差异。
扫描电镜电子源
电子源是扫描电镜（sem）中的主要组件之一。区分三种不同类型的电子源：钨（w），六硼化铈（ceb6）和场发射（feg）电子源。仅基于灯丝亮度和灯丝尺寸等属性，场发射（feg）电子源是生成高分辨率图像的*电子源。
台式扫描电镜中的场发射电子源
那么为什么在 2018 年之前，还没有在飞纳台式扫描电镜中看到台式场发射电镜？如上所述，主要基于机械设计所面临的挑战：
· 场发射电子源（feg）需要高真空的操作系统。通常，场发射电子源需要在 10-9 或 10-10 mbar 的真空环境中工作。遗憾的是，即使采用了更真空泵系统，仍不足以达到如此高的真空度。水分子容易粘附在扫描电镜的侧壁上，无法被抽送出去。去除这些水分子的方法是加热镜筒。对于台式扫描电镜（sem）而言，这是一个非常复杂的过程，由于镜筒尺寸很小，镜头或探测器会出现过热的问题。
· 需要提高系统稳定性以适应更高的放大倍数和分辨率。这增加了对电子和机械系统稳定性的要求。
用于控制场发射灯丝的电子元器件不同于钨（w）灯丝或 ceb6 灯丝，并且系统的机械灵敏度仍然需要非常稳定。
荷兰飞纳公司克服了所有这些设计挑战，于 2018 年推出台式场发射扫描电镜。
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首先，需要分析扫描电镜（sem）电子源之间的差异。
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台式扫描电镜中的场发射电子源
那么为什么在 2018 年之前，还没有在飞纳台式扫描电镜中看到台式场发射电镜？如上所述，主要基于机械设计所面临的挑战：
· 场发射电子源（feg）需要高真空的操作系统。通常，场发射电子源需要在 10-9 或 10-10 mbar 的真空环境中工作。遗憾的是，即使采用了更真空泵系统，仍不足以达到如此高的真空度。水分子容易粘附在扫描电镜的侧壁上，无法被抽送出去。去除这些水分子的方法是加热镜筒。对于台式扫描电镜（sem）而言，这是一个非常复杂的过程，由于镜筒尺寸很小，镜头或探测器会出现过热的问题。
· 需要提高系统稳定性以适应更高的放大倍数和分辨率。这增加了对电子和机械系统稳定性的要求。
用于控制场发射灯丝的电子元器件不同于钨（w）灯丝或 ceb6 灯丝，并且系统的机械灵敏度仍然需要非常稳定。
荷兰飞纳公司克服了所有这些设计挑战，于 2018 年推出台式场发射扫描电镜。
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