场发射电子枪 场发射电子枪由阴极、第一阳极和第二阳极组成。阴极为负电位，发射电子；第 一阳极为正电位，抽取电子；第二阳极为正电位，加速电子。 场发射阴极呈杆状，它的一端有锋利尖点（一般直径100n或更小），尖端制 成有确定取向W单晶（电子发射功函数与离开表面的晶体取向有关），阴极施以负电 位时电场即集中在尖端，当尖端电场达到10V/nm时表面电位势垒就会下降和变窄， 电子就能够直接隧穿离开阴极发射出来，获得很高的电流密度。 Field Emission Tip First Anode
场发射电子枪 场发射电子枪由阴极、第一阳极和第二阳极组成。阴极为负电位，发射电子；第 一阳极为正电位，抽取电子；第二阳极为正电位，加速电子。 场发射阴极呈杆状，它的一端有锋利尖点（一般直径100nm或更小），尖端制 成有确定取向W单晶（电子发射功函数与离开表面的晶体取向有关），阴极施以负电 位时电场即集中在尖端，当尖端电场达到10V/nm时表面电位势垒就会下降和变窄， 电子就能够直接隧穿离开阴极发射出来，获得很高的电流密度
电子发射图
电子发射图
冷场发射电子枪 在室温和高真空环境中， 阴极被施加数千伏的正电 压时，由于隧道效应而产 生的电子发射过程。冷场 发射的W单晶是<300>取 向，<300>取向的逸出功 最小：4.2eV。 Cold Field Tungsten Neede Emitter Tip Ligud Meta! Taylor Cone 逸出功：是指电子从金属表面逸出 时克服表面势垒必须做的功
冷场发射电子枪 在室温和高真空环境中， 阴极被施加数千伏的正电 压时，由于隧道效应而产 生的电子发射过程。冷场 发射的W单晶是<300>取 向，<300>取向的逸出功 最小：4.2eV。 逸出功：是指电子从金属表面逸出 时克服表面势垒必须做的功
优点冷场发射的电子束斑直径小、发射电流密度高，亮 度高（为108），能量扩展范围窄(0.2~0.5eV)优于 热场发射(0.5~1.0eV),冷场SEM分辨率略高于热 场发射SEM,特别是低压，由于窄的能量扩展范围会 有效降低色差的影响，从而提高了分辨率。 缺点束流不稳定，随着时间延长，枪的尖端上易吸附气 体分子，导致发射电流降低，需要做lash(采用周期性、 短时间加热的方法除去吸附的气体分子)，束流较小 (最大束流一般小于20nA),可配EDS和灵敏度高的 EBSD,对WDS、CL等不佳。 Tip turn on Gas molecules in build up on tip Time after Tip Flash-
优点 冷场发射的电子束斑直径小、发射电流密度高，亮 度高（为108），能量扩展范围窄（0.2~0.5eV）优于 热场发射（0.5~1.0eV），冷场SEM分辨率略高于热 场发射SEM，特别是低压，由于窄的能量扩展范围会 有效降低色差的影响，从而提高了分辨率。 缺点 束流不稳定，随着时间延长，枪的尖端上易吸附气 体分子，导致发射电流降低,需要做flash（采用周期性、 短时间加热的方法除去吸附的气体分子），束流较小 （最大束流一般小于20nA）, 可配EDS和灵敏度高的 EBSD ，对WDS、CL等不佳
肖特基场发射电子枪 热场发射 在高温和高真空环境中，由于高压电场 使阴极尖端产生的电子发射过程。 肖特基场发射阴极要加热到约1580℃。 肖特基场W阴极单晶尖端为<100>取向，表 面有一层氧化锆，以降低电子发射的功函数 (从4.6eV降低到2.6eV)。钨尖常年加热， 氧化锆层会消耗，通常2年~3年需要更换。 肖特基场发射电子枪处于高温和高真空环境 Schottky 中，其尖端表面一般不吸附气体，因此其电 Emitter <100>Facet 子束流稳定度高。 on Tip 把一个电子从固体内部刚刚移到此物体表面所需的最少的能量，定义为功函数
肖特基场发射电子枪 热场发射 在高温和高真空环境中，由于高压电场 使阴极尖端产生的电子发射过程。 肖特基场发射阴极要加热到约1580℃。 肖特基场W阴极单晶尖端为<100>取向，表 面有一层氧化锆，以降低电子发射的功函数 （从4.6eV降低到2.6eV）。钨尖常年加热， 氧化锆层会消耗，通常2年~3年需要更换。 肖特基场发射电子枪处于高温和高真空环境 中，其尖端表面一般不吸附气体，因此其电 子束流稳定度高。 把一个电子从固体内部刚刚移到此物体表面所需的最少的能量，定义为功函数