扫描电镜的电子枪类型

扫描电子显微镜是一种用于高分辨率微区形貌分析的大型精密仪器。具有景深大、分辨率高, 成像直观、立体感强、放大倍数范围宽等特点。扫描电子显微镜由电子光学镜筒、样品室、真空系统、检测器和成像系统组成。电子枪的作用是发射出作为电镜照明的电子源，是整台电镜最重要的部件，其性能的优劣决定着电镜图像质量的高低。本篇文章我们就来介绍一下电子枪的种类。

电子枪的必要特性是亮度要高、电子能量散布 (Energy Spread) 要小，目前常用的种类计有三种，钨(W)灯丝、六硼化镧(LaB6)灯丝、场发射 (Field Emission)，不同的灯丝在电子源大小、电流量、电流稳定度及电子源寿命等均有差异。场发射电子枪所选用的阴极材料必须是高强度材料，以能承受高电场所加诸在阴极尖端的高机械应力，钨因高强度而成为较佳的阴极材料。

1►钨灯丝电子枪

普通扫描电镜一般采用钨灯丝电子枪

优点：对真空度要求不高，它可以在相对较低的真空度（10-3Pa）下工作，电子光学和真空结构系统都比较简单，整体造价较低。

缺点：总发射束流虽大，但束流密度小，发射效率低，信噪比较差，比较难满足拍摄超高分辨图像的需要，且化学稳定性较差，寿命短。

2►LaB6电子枪

LaB6：六硼化物具有良好的金属导电性，其导电性接近于铅的电阻率。由于金属原子被结合紧密的硼原子包围，因而六硼化物的化学性能比较稳定，且LaB6是目前得到的硼化物阴极种最成熟和普及的一种阴极发射体。

优点：由于温度较低，阴极蒸发率下降，因此与寿命短的发夹形钨阴极相比，LaB6阴极的工作寿命约为钨阴极的10倍。且亮度等性能比钨阴极电子枪要好得多。

在与钨阴极产生相同的束流密度时，其束斑尺寸要比钨阴极小很多，即可在相同的束斑下得到比钨阴极更大的束流和更高的束流密度。

缺点：价格贵，维护和保养较麻烦，电子源尺寸大，影响分辨率。

3►肖特基热场发射电子枪

要提高扫描电镜的分辨率主要有2种方式：一是解决照明源，只有在入射束流密度足够高的情况下，才能进一步缩小入射束斑，入射束斑足够小，分辨率才能高；

其次是尽量提高成像信息的收集效率和探测器的转换灵敏度，接收到的成像信息量越多，图像的信噪比和清晰度也就能进一步得到改善，又可以返回来进一步减小束斑，从而图像的分辨率也就越高。

可以利用高亮度的场发射电子枪作为电子源的阴极以提高束流密度，从而提高亮度。肖特基热场发射电子枪的加热电流通常在2.0-2.5A之间，钨针尖包裹氧化锆的场发射电子枪，工作温度高，便于氧化锆融化在钨表面形成覆盖层，相同的发射电场下发射电流比冷场发射的纯钨针尖要高出很多，所以具备亮度高，稳定性好，束斑和色散较小等特点，是综合性能最好的电子枪，成分高分辨的首选。

优点：使用前不需加热针尖、电子源尺寸小、亮度与冷场相似；真空度要求比冷场低10倍。

缺点：分辨率会比冷场稍差，价格高。

4►冷场发射电子枪

采用单晶钨的尖端作为电子枪阴极的发射源，束流密度更高，分辨率更好。

优点：亮度比LaB6高100-1000倍，加热温度低，电子源尺寸小，亮度高。

缺点：使用前需加热针尖，需要的真空度更高，不适用于WDS,CL,EBIC等探测。

几种电子枪性能和参数对比

新瓷陶瓷零件作为关键核心部件被广泛地应用于扫描电镜电子枪