Вольфрамові точкові (вістрійні) катоди
Яскравість електронного джерела може бути підвищена за рахунок застосування катода, виконаного у вигляді вістря з вольфрамового дроту, яке приварюється за допомогою точкового зварювання до вершини звичайного V - подібного катода (рис. 5). Яскравість збільшується внаслідок додаткової емісії електронів під впливом сильного поля, що виникає поблизу вістря катода, напруженість якого може досягати величини порядка 108 - 109 В/см. Крім того, зменшення протяжності емітуючої частини катода зменшує апертуру пучка щ і згідно з формулою (3) збільшує електронну яскравість.
Рисунок 5 - Вістрійний катод
Величина d знаходиться у межах 0,5 - 1,0 мм, а дорівнює приблизно 1 мм, величина h становить 0,3 - 0,7 мм. Заточування вістря з вольфрамового дроту проводиться електролітичним травленням з одночасним електрополіруванням. Радіус кривизни вістря звичайно становить 0,1•1 мкм.
До недоліків вістрійних катодів слід віднести велике розходження в терміні служби - від декількох годин до декількох десятків годин.
Катоди з гексабориду лантану (LaB6)
Ці джерела забезпечують приблизно десятикратне збільшення яскравості порівняно з V - подібними катодами. Однак для своєї роботи вони вимагають більш високого вакууму Р=1•10-4 Па. Гексаборид лантану має високу температуру плавлення, хімічно інертний, має низьку роботу виходу, забезпечує високу густину емісійного струму.
Власне, катод являє собою стрижень з монокристалу гексабориду лантану з орієнтацією (100), що має висоту 2,5 мм, поперечний переріз 1x1 мм, заточений у формі конуса з кутом при вершині 90° (або 60°) і радіусом закруглення вістря близько 5-10 мкм (рис. 9.6). Останнім часом для просвічуючих і растрових електронних мікроскопів застосовується катод LaBfl зварної конструкції (рис.6 б).
Рисунок 6 - Принципова конструкція катодних вузлів із гексабориду лантану (LaB6) з механічним кріпленням катода (а) та зварна конструкція (б); 1 - катод; 2 - графітовий фіксатор; З - вольфрамовий тримач; 4 - центральна пластина; 5 - притискна пластина; б - стійка; 7-гвинт; 8 - керамічний ізолятор
За конструкцією він простіший за катод, в якому монокристал LaB6 кріпиться механічним способом, проте термін життя таких катодів близько 200 годин, а з механічним кріпленням - близько 700 годин. Складність виготовлення полягає в зварюванні монокристалічного стрижня LaB6 з вольфрамовим дротом, що здійснюється за допомогою використання спеціальних паст із тугоплавких металів. Зазвичай така технологія є секретом фірми-виробника, наприклад, DENKA (Японія).
Катод LaB6 має менше розходження за енергіями електронів, ніж V - подібний катод, що сприяє отриманню знімків з високою роздільною здатністю через знижену хроматичну аберацію.
Гармати з польовою емісією
Якщо біля поверхні металу створити сильне електричне поле порядку 107 В/см, то виникає новий вид електронної емісії - емісія під дією поля, або польова емісія.
Електронна яскравість гармат з польовою емісією в 100 разів більше, ніж у гармати з катодом із LaB6, при цьому пучок електронів має високу когерентність.
Відомі два види гармат з польовою емісією –
холодноемісійна польова електронна гармата (CFE) і
ермопольова електронна гармата (SE), робота якої грунтується на ефекті Шотткі.