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透射电镜（TEM）
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主题：【讨论】请教关于电子束流大小的测量

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refe971
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发表于：2009/04/07 08:33:52 楼主 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
最近有人谈到电子束辐照,我想问一下电子束束流大小是怎样测量的,JEOL的电镜有小屏可以测大小,我是把小屏上测到的值折算到实际电子束辐照的面积上的束流密度,如屏上显示10 pA/cm2,实际辐照面积是100 nm2,那么实际束流密度是1A/cm2,不知道这样算对不对; 还有一个奇怪现象是当你会聚电子束时,小屏上显示的束流值先增大,但是当电子束很小并接近到可会聚的最小束斑时,小屏上显示的束流值达到一个最大值后反而减小了,是不是当电子束很小时,小屏测量就不准,或者说用小屏测束流密度本身就不准. 不知大家是怎么测的. 还有在STEM下小束斑的束流密度怎么测.
另外飞利普的电镜是怎么测的,我用的CM200没有找到类似于JEOL的显示值,不知是否有人知道

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2009/4/7 8:46:15 沙发 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
对此也不甚明了，不过我猜测是这样的：通过荧光屏上感受电子束流的密度，有一定的荧光发射，这个数字应该是对整个荧光屏来说，以其面积做为分母，而有荧光发射区域的电子密度总和去除这个分母。
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2009/4/7 8:46:33 板凳 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
专门的辐照效应研究，通常用一种叫法拉第杯的装置测量电流大小。但是这不是常见的配件，通常的电镜没这个功能。你的方法也算一种，但是没有法拉第杯准确。
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2009/4/7 8:48:02 马扎 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
如果你用小屏，那就要保证光斑小于小屏，否则会差很多。
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2009/4/7 8:53:47 地毯 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
原文由 drizzlemiao 发表:
专门的辐照效应研究，通常用一种叫法拉第杯的装置测量电流大小。但是这不是常见的配件，通常的电镜没这个功能。你的方法也算一种，但是没有法拉第杯准确。


我还以为法拉第杯是SEM专用的.....
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2009/4/7 8:54:39 地板 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
原文由 drizzlemiao 发表:
如果你用小屏，那就要保证光斑小于小屏，否则会差很多。


那么这个电流密度是仅仅针对电子束辐照的面积来说了？
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2009/4/8 23:27:18 6楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
原文由 shxie 发表:
原文由 drizzlemiao 发表:
如果你用小屏，那就要保证光斑小于小屏，否则会差很多。


那么这个电流密度是仅仅针对电子束辐照的面积来说了？

电镜显示的电流密度是从荧光屏测出来的，并且是这个荧光屏的平均值。有时候光斑中心和边缘强度分布不同，所以用两个荧光屏测到的数值不同。找一个带洞的厚样品可以验证这个问题。电镜的自动曝光也是根据这个算出来的，所以自动曝光的时候要根据自己的需要选择不同的荧光屏测光。
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refe971
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2009/4/9 1:10:37 7楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
我看到一篇文献(J. Mater. Res., Vol. 12, No. 7, Jul 1997)
Dose measurements were obtained using a Gatan TEM stage equipped with a Faraday cup.

Energy(keV) Current(nA) diameter (cm) area (cm2) Current density (A/cm2) Temperature rise
80 4.94 0.000204 3.27x10e-8 0.15  7.1
120 10.55 0.000204 3.27x10e-8 0.32 11.9
160 19.78 0.000204 3.27x10e-8 0.61 19.1
200 47.3 0.000204 3.27x10e-8 1.45 41.1

我想问的是在电压,光栏,a角和束斑号设定后,是不是束流大小就是定的,不管你的实际电子束斑大小多少.
我把200keV FEG电子束聚到直径15nm,177x10e-14 cm2, current density 大概是200A/cm2,那么current是0.35 nA,与上面文献的差别怎么这么大, 令人非解

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drizzlemiao
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2009/4/9 3:44:56 8楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
200A/cm2是怎么来的？
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2009/4/9 4:38:59 9楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
原文由 drizzlemiao 发表:
你的方法也算一种，但是没有法拉第杯准确。


赞同。

>>楼主提到的方法是通过荧光强度的粗糙估计，由于电子束强度到荧光强度转换之间的转换可能需要一个ill-defined的关系，它只能用来做定性的相对的比较。
通过电流的探测能直接得到电子流的大小，电流的测量有非常成熟的技术，到达pA级已不是难事。

>>此外，光强的测量通常是在秒的时间尺度上积分平均的结果，很多动态信息全被平均掉了，很可惜，而电流的测量原则上可以进行纳秒级的动态观测，信息量丰富得多，当然纳秒级的测量并非人人都能玩，尽管如此，傻瓜用户玩到微秒问题不大。
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refe971
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2009/4/10 3:23:21 10楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
小屏显示的是A=354pA/cm2, 束斑大小15nm 面积S=177x10e-14 cm2,current density  I=A/S 大概是200A/cm2
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