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了解一台国产台式扫描电镜钨灯丝发射电子的原理及在使用中应该注意的问题

发布时间:2022-05-24    浏览量:1608
   国产台式扫描电镜采用钨灯丝电子枪,加速电压在1-15kV范围内连续可调,搭配二次电子探测器、背散射电子探测器、集成式oxford能谱仪,同时满足形貌观测及元素分析需求。
 
  下面我们来了解一下有关国产台式扫描电镜钨灯丝发射电子的原理及在使用过程中应该注意的一些问题:
  当有电流流经灯丝时,阴极被直接加热,钨灯丝中的电子受热激发,在加速电场的作用下,电子定向发射。在正常的工作温度下,电子从大约100um×150um的面积发射离开“V”形阴极尖.端。当阴极的发射温度增加时,其发射电流以指数的方式快速增长,使得束斑亮度大增。
 
  但由于钨阴极自身温度升高,使之蒸发加快,阴极丝直径随着蒸发量的加大而变小,也随使用时间的增长而变得越来越细,导致阴极丝断开。
 
  因此,灯丝达到工作温度及饱和度所需的加热电流也随灯丝的变细而减小,其寿命也随加热温度的升高而降低。
 

国产台式扫描电镜

 

  虽然提高灯丝的工作温度,即加大加热电流可能还能略微加大发射束流、增加一点亮度,但付出的代价将会是使灯丝寿命明显缩短;反之若适当地减小加热电流,则灯丝的工作寿命会相应延长。正常的灯丝加热电流应调在临界饱和状态,从而既可稳定地发射电流,又不至于影响其正常的工作寿命。
 
  这种直热式的钨阴极发射通过对灯丝的直接加热,把电子从钨阴极材料中激发出来。若增加灯丝的加热电流,灯丝的温度就会随之上升,发射的束流也会随之加大。当灯丝的发射束流达到其高点时,即使再加大灯丝的加热电流,其发射的束流也很难再有明显增加,而只会增加灯丝的温度,从而加速灯丝的挥发,进而导致灯丝很快烧断。也就是说操作者应该小心地施加灯丝的加热电流,以获得既大又稳定的发射束流,而灯丝的温度又能恰到好处,不至于升得太高而造成过热,这个点就叫作饱和点。
 
  若灯丝的加热电流偏小,未达到临界饱和点,则会使灯丝的温度偏低,发射束流偏小且不稳定,结果会导致亮度不足、图像的信噪比变差;若灯丝的加热电流刚好处在临界饱和点,则发射的束流既稳定,亮度又高,图像的信噪比又比较好;若加热的电流超过临界饱和点,则只会增加灯丝的温度,而发射束流不会有明显增加,但会明显缩短灯丝的寿命,这种情况下的阴极激发电极寿命可能只有30~40小时,寿命短的甚至不到20小时。
 
  所以在正常工作时,应把灯丝的加热电流设置在临界饱和点,只有在这种状态下,阴极发射的束流才能连续、稳定,且能提供足够的亮度,并且灯丝才能达到正常的预期寿命。

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