掃描電鏡的電子槍類型

掃描電子顯微鏡是一種用于高分辨率微區形貌分析的大型精密儀器。具有景深大、分辨率高, 成像直觀、立體感強、放大倍數范圍寬等特點。掃描電子顯微鏡由電子光學鏡筒、樣品室、真空系統、檢測器和成像系統組成。電子槍的作用是發射出作為電鏡照明的電子源，是整臺電鏡最重要的部件，其性能的優劣決定著電鏡圖像質量的高低。本篇文章我們就來介紹一下電子槍的種類。

電子槍的必要特性是亮度要高、電子能量散布 (Energy Spread) 要小，目前常用的種類計有三種，鎢(W)燈絲、六硼化鑭(LaB6)燈絲、場發射 (Field Emission)，不同的燈絲在電子源大小、電流量、電流穩定度及電子源壽命等均有差異。場發射電子槍所選用的陰極材料必須是高強度材料，以能承受高電場所加諸在陰極尖端的高機械應力，鎢因高強度而成為較佳的陰極材料。

1?鎢燈絲電子槍

普通掃描電鏡一般采用鎢燈絲電子槍

優點：對真空度要求不高，它可以在相對較低的真空度（10-3Pa）下工作，電子光學和真空結構系統都比較簡單，整體造價較低。

缺點：總發射束流雖大，但束流密度小，發射效率低，信噪比較差，比較難滿足拍攝超高分辨圖像的需要，且化學穩定性較差，壽命短。

2?LaB6電子槍

LaB6：六硼化物具有良好的金屬導電性，其導電性接近于鉛的電阻率。由于金屬原子被結合緊密的硼原子包圍，因而六硼化物的化學性能比較穩定，且LaB6是目前得到的硼化物陰極種最成熟和普及的一種陰極發射體。

優點：由于溫度較低，陰極蒸發率下降，因此與壽命短的發夾形鎢陰極相比，LaB6陰極的工作壽命約為鎢陰極的10倍。且亮度等性能比鎢陰極電子槍要好得多。

在與鎢陰極產生相同的束流密度時，其束斑尺寸要比鎢陰極小很多，即可在相同的束斑下得到比鎢陰極更大的束流和更高的束流密度。

缺點：價格貴，維護和保養較麻煩，電子源尺寸大，影響分辨率。

3?肖特基熱場發射電子槍

要提高掃描電鏡的分辨率主要有2種方式：一是解決照明源，只有在入射束流密度足夠高的情況下，才能進一步縮小入射束斑，入射束斑足夠小，分辨率才能高；

其次是盡量提高成像信息的收集效率和探測器的轉換靈敏度，接收到的成像信息量越多，圖像的信噪比和清晰度也就能進一步得到改善，又可以返回來進一步減小束斑，從而圖像的分辨率也就越高。

可以利用高亮度的場發射電子槍作為電子源的陰極以提高束流密度，從而提高亮度。肖特基熱場發射電子槍的加熱電流通常在2.0-2.5A之間，鎢針尖包裹氧化鋯的場發射電子槍，工作溫度高，便于氧化鋯融化在鎢表面形成覆蓋層，相同的發射電場下發射電流比冷場發射的純鎢針尖要高出很多，所以具備亮度高，穩定性好，束斑和色散較小等特點，是綜合性能最好的電子槍，成分高分辨的首選。

優點：使用前不需加熱針尖、電子源尺寸小、亮度與冷場相似；真空度要求比冷場低10倍。

缺點：分辨率會比冷場稍差，價格高。

4?冷場發射電子槍

采用單晶鎢的尖端作為電子槍陰極的發射源，束流密度更高，分辨率更好。

優點：亮度比LaB6高100-1000倍，加熱溫度低，電子源尺寸小，亮度高。

缺點：使用前需加熱針尖，需要的真空度更高，不適用于WDS,CL,EBIC等探測。

幾種電子槍性能和參數對比

新瓷陶瓷零件作為關鍵核心部件被廣泛地應用于掃描電鏡電子槍