Катоды Шоттки полевые, катоды термоэмиссионные

Катоды Шоттки полевые, катоды термоэмиссионные

Помимо поставок новых сканирующих и просвечивающих электронных микроскопов и расходных материалов к ним, компания Лабтех поставляет сменные катоды из вольфрама (W), гексаборида лантана (LaB₆) и полевые катоды (Шоттки) для микроскопов SEM и TEM, выпущенных ведущими мировыми производителями микроскопов Zeiss, Jeol, FEI, Tescan и Hitachi.

Как правило, срок службы вольфрамовых катодов составляет порядка 1000 рабочих часов (время, в которое происходит эмиссия и формируется какое-либо изображение). При этом важно понимать, что срок службы зависит от разгонного напряжения и тока эмиссии, при интенсивном использовании срок службы катодов снижается.

Термоэмиссионные катоды (вольфрамовая нить или гексаборид лантана) работают по принципу, схожему с электрической лампочкой: под действием разгонного напряжения катод начинает нагреваться и по достижении определенной температуры в нем начинается термоэмиссия — излучение электронов. При этом затруднительно определить точную локацию, откуда происходит эмиссия электронов, а сами электроны имеют достаточно большой разброс энергий.

При использовании катодов Шоттки генерация электронов происходит за счет полевой эмиссии и преодоления потенциального барьера за счет электрического поля, таким образом катод Шоттки не нагревается так, как термоэмиссионные катоды, а эмитированные электроны имеют относительно небольшой разброс энергий. В связи с тем, что форма катода выполнена в виде стержня с максимально заостренным окончанием — эмиссия происходит из узкой локации,что позволяет проще фокусировать излучение, эмитированное полевым катодом в пучки нано- диаметра.

При наложении внешнего электростатического поля, силовые линии которого направлены к эмиттеру (катоду) — наблюдается снижение работы выхода электронов из катода. Это явление называется эффектом Шоттки, получившее название в честь Вальтера Шоттки, исследовавшего его. Внешнее электрическое поле понижает работу выхода на величину Δ W. Электроны в металле имеют энергию, равную энергии уровня Ферми, а электроны на бесконечном удалении от поверхности имеют энергию E. Разность этих энергий — это работа выхода. Сумма сил притяжения к катоду и от внешнего поля имеет локальный максимум на расстоянии x от катода, причём этот максимум имеет энергию ниже энергии выхода, что увеличивает термоэлектронную эмиссию. Эмиссия электронов, которая происходит в результате совместного действия эффекта Шоттки и термоэлектронной эмиссии часто называется «эмиссией Шоттки».

При замене катода необходимо проявлять максимальную осмотрительность, не допуская попадая в рабочее пространство электронного микроскопа посторонних предметов и макрочастиц в воздушной смеси. Попадание макрочастиц в рабочее пространство электронного микроскопа может привести к непредвиденным проблемам в микроскопе, в том числе с детекторами. После замены катода необходимо заново полностью набрать вакуум системы, что в данном случае может занимать больше времени, чем обычно. Категорически запрещено прикасаться к рабочей поверхности катода в виду риска ее повреждения и невозможности дальнейшей эксплуатации.

Катоды поставляются под заказ и производятся компаниями YPS и Denka. Примерная таблица сопоставления моделей катодов и микроскопов приведена ниже. Стоимость полевых катодов YPS-174 вариьруется в зависимости от исполнения и конкретной модели микроскопа, для которой он предназначен. Таблица сопоставления приведена ниже.