主题：【分享】场发射扫描电镜和环境扫描电镜有什么不同？

扫描式电子显微镜的系统在设计上，主要是电子枪 (Electron Gun) 发射电子束组成，经过一组磁透镜聚焦 (Condenser Lens) 聚焦后,用遮蔽孔径 (Condenser Aperture) 选择电子束的尺寸(Beam Size)后,通过一组控制电子束的扫描线圈,再透过物镜 (Objective Lens) 聚焦,打在样品上,在样品的上侧装有讯号接收器,用以择取二次电子 (Secondary Electron) 或背向散射电子 (Backscattered Electron) 成像。

场发射电子枪分别比钨丝和六硼化镧丝亮10至100倍，电子能量分散仅为0.2-0.3eV，因此使用目前可用的高分辨率扫描电子显微镜。场发射型电子枪具有高达1nm或更小的分辨率。
目前，有两种场发射电子枪：冷场发射（FE），热场发射（TF）。
当真空中的金属表面经受108V / cm的电子加速电场时，发射相当大量的电子。该过程称为场发射。原理是高电场引起电子潜在无序的肖特基效应，即使屏障的宽度较窄且高度较低，因此电子可以直接“扫过”狭窄的能量屏障并离开阴极。场发射电子从尖锐的阴极尖端发射，因此它们可以非常薄并且高电流密度的电子束可以达到电子枪的热量的数百倍甚至数千倍。
选择用于场发射电子枪的阴极材料必须是高强度材料，以承受在高电位置施加到阴极尖端的高机械应力。由于高强度，钨是优选的阴极材料。场发射枪通常是下一个。阳极用于产生拾取电子、，聚焦、和加速电子的功能。由阳极的特殊形状产生的静电场可以聚焦在电子上，因此不再需要Weiss盖或栅极。第一个（顶部）阳极主要目的是改变场发射的提取电压以控制尖端场发射的电流强度，而第二个（下部）阳极主要决定加速电压以将电子加速到所需的能量。
为了从非常细的钨尖端场发射电子，金属表面必须完全清洁，其表面上没有任何外来物质原子或分子，即使只有一个外来原子落在表面上，它也会减少电子场发射，所以场发射电子枪必须保持超高真空，以防止原子在钨阴极表面积聚。由于超高真空设备的极高价格，除非需要高分辨率SEM，否则通常较少使用场发射电子枪。冷场发射型的最大优点是电子束直径最小，亮度最高，因此图像分辨率最佳。能量分散最小，因此可以改善低电压操作的效果。为了避免针尖被外来气体吸附，场发射电流减小。并且发射电流不稳定，冷场发射型电子枪必须在10-10托的真空下工作。但是，必须定期将尖端加热到2500K（这个过程称为闪蒸）以除去吸附的气体原子。另一个缺点是发射的总电流最小。
热场电子枪在1800K下操作，这避免了大部分气体分子吸附在针尖表面上，因此消除了对针尖闪烁的需要。热模式可以保持更好的发射电流稳定性并且可能很差。在真空（10-9托）下操作。尽管亮度类似于冷型，但其电子能量分布比冷型大3~5倍，并且图像分辨率差，通常较少使用。