Холодноемісійна польова електронна гармата.

У холодноемісійній польовій електронній гарматі як емітер використовується монокристал вольфраму, поверхня якого відповідає кристалографічній площині (310). Емітер працює при кімнатній температурі без нагрівання.

Вольфрамовий катод виготовлений у формі вістря з радіусом кривизни на кінці вістря — 0,1 мкм, що знаходиться в електричному полі напруженістю ~ 5•10⁹ В/м. Емісія з такого катода називається автоелектронною. Розходження електронів за енергіями у такому катоді не перевищує 0,35 - 0,7 еВ.

Однак, з іншого боку, на поверхні емітера з’являється забруднення у вигляді адсорбенту молекул залишкового газу, що викликає нестабільність струму емісії та разом з тим його повільне зменшення. Для відновлення робочої функції катод необхідно прогріти шляхом спалаху до температури Т=1700К, щоб видалити шар адсорбованих газів. Така термічна обробка емітера поступово збільшує радіус його вістря. Для роботи холодноемісійних гармат необхідний робочий вакуум Р< 1•10^-8 Па.

Термопольова електронна гармата.

У таких гарматах як емітер служить монокристал вольфраму з орієнтацією площин емісії (100), покритий шаром ZrO, що забезпечує зниження роботи виходу електронів з 4,6 еВ до 2,8±0,2 еВ.

При нагріванні такого емітера у сильному електричному полі до температури 1600 - 1800 К електрони проходять через потенційний бар'єр, який зменшений за рахунок сильного електричного поля. Це явище називається ефектом Шотткі, звідки й походить назва таких гармат - SE.

У порівнянні з холодноемісійною польовою електронною гарматою CFE у гармати SE менший дрейф струму емісії, що забезпечує стабільний струм емісії без необхідності процедури прогріву, оскільки на емітері не утворюється забруднень у вигляді адсорбенту. Для роботи термопольових електронних гармат SE необхідний робочий вакуум Р < 1•10^-6 Па.

На рисунку 7 зображена принципова конструкція електронної гармати з термопольовою емісією, яка оснащена електромагнітною лінзою, а на рисунку 8 показана зона емісії такої гармати для низьковольтного РЕМ.

Рисунок 7 - Принципова конструкція електронної гармати з термопольовою емісією: 1 - катод; 2 - супресор; З - екстрактор; 4 - магнітопровід лінзи; 5 - котушка; б - діафрагма; 7 - пучок злектронів

При роботі з вимкненою магнітною лінзою гармати з польовою емісією не створюють кросовера, як це має місце при термоелектронній емісії. При розрахунку таких гармат ураховують так зване віртуальне джерело діаметром d_e, місце розташування якого знаходиться на умовному продовженні траєкторії пучка електронів, що виходять з гармати (рис. 8).

Рисунок 8 - Зона емісії термопольоеої гармати для РЕМ з прискорюючою напругою 0.2 - 15 кВ з вимкненою магнітною лінзою гармати (d_e - віртуальне джерело електронів)

9. Призначення електронних лінз в електронному мікроскопі. Наведіть 4 пункти

• Підвищення густини струму на об’єкті, тобто яскравості його зображення;

• Об’єктивна лінза – реалізується вся роздільна здатність мікроскопу;

• Блок з проміжної та проекційної лінз – отримання необхідного збільшення та проектування зображення на екран або фотопластинку.

10. Дві головні функції магнітних лінз

- створюють зображення об’єкта на кінцевому екрані;

-

11. Призначення венельту та аноду. До якого типу лінз вони відноситься? Що таке еквіпотенціальні площини? Що таке кроссовер?

Його лекції

Для формування пучка прискорених електронів використовується трьохелектродна гармата, яка складається з катоду, аноду та керуючого електроду (циліндр Венельта).

Анод знаходиться під потенціалом землі, а від`ємна по відношенню до аноду прискорююча напруга подається на керуючий електрод. На катод напруга поступає через опір зміщення R<sub>зм</sub>. Внаслідок цього на керуючому електроді по відношенню до катоду виникає від`ємна напруга зміщення U_зм. Система двох діафрагм (керуючий електрод-анод) утворює електростатичну лінзу, яка забезпечує сходження електронного пучка в деякій площині між фокусуючим електродом та анодом у кросовер. Оскількі напруга зміщення U_зм залежить від значення електричного струму, то величина його автоматично змінюється при зміні накалу катоду. Керована зміна величини електронного струму досягається зміною величини опору R_зм. При заданній температурі катоду шляхом зміни величини опору R_зм досягається максимальна інтенсивність електронного пучка.

Інтернет

Еквіпотенціа́льна пове́рхня (лінія рівного потенціалу) — поверхня, в усіх точках якої однаковий потенціал.

Еквіпотенціальні поверхні перпендикулярні до силових ліній поля.

Прошедшие через апертуру (отверстие) цилиндра Венельта электроны пересекаются в точке называемой кроссовером и являющейся виртуальным источником электронов в оптической системе микроскопа.

Цили́ндр Ве́нельта (ве́нельт) — цилиндрический электрод в электронных пушках (использующих термоэлектронный или автоэмиссионный механизм эмиссии электронов с катода), позволяющий менять интенсивность электронного пучка. Используется для фокусировки и управления электронным пучком. Изобретён немецким физиком Артуром Венельтом^[1] в 1902—1903 годах и назван в его честь.

Цилиндр Венельта выполнен в виде полого стакана, внутри которого помещён испускающий электроны катод. В центре дна стакана сдалано сквозное круглое отверстие диаметром обычно от 200 до 1200 мкм (это отверстие иногда называют апертурой). Часто, дно цилиндра изготавливают из тугоплавкого металла, например, платиновой или танталовой фольги.