전계 방출 전자총, FE 전자총

전계 방출 현상을 이용한 전자총.
전계방출 현상이란 고체 표면에 강한 전기장이 가해지면 고체 내부의 전자를 둘러싸고 있는 전위장벽이 낮아지고 얇아지며 터널링 효과에 의해 전자가 진공으로 방출되는 현상을 말한다.
<310> 텅스텐(W) 단결정은 팁의 곡률 반경이 약 100nm인 전계 방출 전자총(FEG)의 음극(에미터)으로 사용됩니다. 고체의 전자가 고체 표면에서 방출되도록 이미터 팁 주변에 강한 전기장이 생성됩니다. 총은 10의 초고진공에서 작동합니다.^-8 잔류 가스로 인한 팁의 오염을 방지하기 위한 Pa. 이미터는 실온에서 작동하므로 냉음극 이미터라고 합니다.
가상 소스의 직경은 5~10nm 정도로 작습니다. FEG의 밝기는 약 10⁸ A/센티미터²sr.는 열이온 방출 총보다 약 XNUMX배 더 높습니다. 따라서 FEG는 고해상도 SEM에 사용됩니다. FEG의 수명은 몇 년입니다.
FEG의 또 다른 특징은 음극에서 방출되는 전자의 매우 작은 에너지 확산(약 0.3eV)입니다. 이 에너지 확산은 열전자 방출 총보다 약 XNUMX배 작고, 쇼트키 방출 전자총보다 약 XNUMX/XNUMX 작습니다. 따라서 FEG는 대물렌즈의 색수차 영향이 심해지는 낮은 가속전압에서도 고해상도의 영상을 얻을 수 있도록 도와준다.
그러나 FEG는 상온에서 동작하기 때문에 에미터 표면이 잔류 기체의 흡착으로 오염되고 방출된 전자에 의해 이온화된 기체 분자에 의해 충격을 받기 때문에 초고진공에서도 방출 전류가 변동하기 쉽다. 이미터 표면의 오염을 방지하기 위해 이미터 표면을 청소하기 위해 이미터를 빠르게 가열하는 "플래싱"이 필요합니다. 에미터에서 전자의 방출 각도가 열전자 방출총과 쇼트키 방출 전자총보다 크기 때문에 전자 탐침은 콘덴서 렌즈의 수차를 겪을 가능성이 높으며, 따라서 탐침 전류가 크게 감소합니다.
따라서 FEG는 고해상도 이미징에는 유리하나 파장분산형 X선 분광기(WDS)를 이용한 원소분석과 전자후방산란회절(EBSD)에 의한 결정배향 분석에는 불리하며, 두 방법 모두 안정적이고 높은 프로브를 필요로 한다. 오랜 시간 동안 현재.

그림은 FEG의 기본 구조를 보여줍니다. 방출 전류는 추출 양극에 적용되는 전압에 의해 제어됩니다. 방출된 전자는 가속 양극에 인가된 전압에 의해 원하는 에너지까지 가속된다.

그림. FEG의 기본 구조.

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