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當前位置:首頁  >  技術文章  >  鎢燈絲掃描電鏡的“王者”是怎么誕生的?

鎢燈絲掃描電鏡的“王者”是怎么誕生的?

發布時間:2022-12-12      點擊次數:243

鎢燈絲掃描電鏡

性價比高、易于維護、操作相對簡單、對場地要求較小

便于大眾使用

但長期以來

鎢燈絲掃描電鏡的分辨率都停滯不前

難以實現用戶對更高分辨率的追求

國儀量子于近日推出的鎢燈絲掃描電鏡SEM3300

 
 
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SEM3300
實拍見真章

下面三張圖是不同電壓下標準金顆粒的實拍圖,每個顆粒大小在300 nm左右,邊緣銳利、細節豐富、高低分明。

圖片

使用SEM3300拍攝的不同電壓下標準金顆粒的圖像

 

眾所周知,鋰電池中的隔膜材料導電性差、孔隙微小,必須用低電壓高分辨的場發射電鏡才能拍到較好的圖像。

圖a是常規鎢燈絲電鏡的拍攝效果,細節模糊不清晰。SEM3300在這一難題面前,毫不費力地完成任務,1 kV下隔膜孔隙清晰可見,孔洞邊緣銳利,足以勝任隔膜檢測(圖b)。

圖片

圖a:常規鎢燈絲電鏡拍攝的鋰電池隔膜,細節模糊不清晰

 

圖片

圖b:SEM3300拍攝的鋰電池隔膜,隔膜孔隙清晰可見,孔洞邊緣銳利

 

SEM3300
國儀量子如何重新定義鎢燈絲掃描電鏡?

國儀量子電鏡研發團隊分析了限制鎢燈絲電鏡分辨率的主要因素:

  • 鎢燈絲發射結構為陰極、柵極、陽極的3電極結構,在加速電壓較低時,燈絲亮度將受空間電荷效應和電子源像差等因素的影響而大幅降低。

  • 在低著陸能量下,能散帶來的色差和衍射像差都很大,導致束斑偏大。

  • 為了保證側向二次電子探測器的收集效率,工作距離比較大,物鏡放大倍數不夠大。

針對以上問題,國儀量子在鏡筒內增加了一根從陽極直達物鏡極靴的10 kV高壓管,我們形象地稱之為高壓隧道。

這里以1 kV著陸能量為例進行分析:

在高壓隧道的上端:陰極與陽極之間形成11 kV的強電場,燈絲表面場強極高,大量熱電子克服空間電荷效應對束流亮度的限制,顯著地提高了束流亮度。

圖片

 

在高壓隧道的另一端:管口與物鏡下極靴形成一個10 kV的減速場電透鏡,該電透鏡與磁透鏡形成復合物鏡,從而有效降低該復合物鏡球差系數和色差系數。

圖片

 

此外,鏡筒內的電子探測器可以在極短的工作距離下,收集大部分被加速的二次電子,具有高達90%的收集效率,相比傳統鎢燈絲的旁側ET探測器信號強度高出數倍。

圖片

 

綜合以上所有創新舉措,SEM3300最終在全電壓范圍內打破了數十年來鎢燈絲極限分辨率的天花板,重新定義鎢燈絲掃描電鏡。

 

 

 

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