鎢燈絲掃描電子顯微鏡的優缺點及注意事項
日期：2022-04-22
上期介紹了鎢燈絲掃描電子顯微鏡電子發射原理以及使用過程中應該注意的問題。因為鎢燈絲的總發射電流較大、性能較為穩定，在近百年的時間內都大量地應用在透射電鏡、掃描電鏡的電子源上。雖然鎢陰極電子槍的亮度不是很理想，不過對于多數不需要很高亮度電子槍的電鏡來說，鎢燈絲的性能基本可達到要求。
綜合來看，影響鎢陰極壽命的主要原因和改進對策有：
1.若電子槍的真空度差，則燈絲的壽命會縮短，改進的方法是盡可能提高電子槍的真空度。
2.若加熱電流超越飽和點，在過飽和的狀態下若繼續加大加熱電流，則不僅亮度不會有明顯變大，反而會使燈絲的壽命明顯縮短，改進的方法是不要輕易變大加熱電流，若燈絲的溫度過高，則應及時適當地減小加熱電流。
3.若燈絲的位置安裝或調節不當，即燈絲的尖.端未能處于柵極孔的中心或者雖處于孔的中心，但離柵極孔端面的距離大于0.55mm，從而即使燈絲已處在過飽和狀態，但發射出來的束流仍會偏小，圖像會偏暗。改進的方法是把燈絲尖.端調到柵極孔的中心和合適的距離，多數機型的鎢陰極尖與柵極孔端面的間距能在（0.50±0.05)mm范圍內。
4.鎢絲的原材料質量不好，可能存在有裂的微裂縫，通常會導致燈絲壽命明顯縮短；鎢陰極有缺陷，如應力沒有消除好、加熱后易變形：尖.端彎折處可能存在有微裂紋等缺陷。為避免購買到這種有缺陷的陰極，對所購買的陰極應在光學體視顯微鏡下進行檢查、篩選，剔除制造工藝有缺陷的陰極，再退還供貨方進行更換。
與其他陰極相比，鎢陰極電子槍的優點有：
1.對真空度的要求不是很高，它可以在相對較低的真空度（<10Pa）下工作，電子光學和真空系統結構都較簡單，整體造價較低。
2.總發射電流和束斑都比較大，且相對穩定，其抗震和抗干擾能力較強，特別適合作電鏡的電子源。
3.結構簡單，加工容易，維持費用較低，維護和保養也較簡單、易行。
與其他陰極相比，鎢燈絲的不足之處是：
1.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。
2.化學穩定性也較差，容易與空氣中的水分發生作用，產生所謂的“水循環”，而壽命短。
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作者：澤攸科技