鎢燈絲掃描電鏡
性價比高、易于維護、操作相對簡單、對場地要求較小
便于大眾使用
但長期以來
鎢燈絲掃描電鏡的分辨率都停滯不前
難以實現(xiàn)用戶對更高分辨率的追求
國儀量子于近日推出的鎢燈絲掃描電鏡SEM3300
下面三張圖是不同電壓下標(biāo)準(zhǔn)金顆粒的實拍圖,每個顆粒大小在300 nm左右,邊緣銳利、細(xì)節(jié)豐富、高低分明。
使用SEM3300拍攝的不同電壓下標(biāo)準(zhǔn)金顆粒的圖像
眾所周知,鋰電池中的隔膜材料導(dǎo)電性差、孔隙微小,必須用低電壓高分辨的場發(fā)射電鏡才能拍到較好的圖像。
圖a是常規(guī)鎢燈絲電鏡的拍攝效果,細(xì)節(jié)模糊不清晰。SEM3300在這一難題面前,毫不費力地完成任務(wù),1 kV下隔膜孔隙清晰可見,孔洞邊緣銳利,足以勝任隔膜檢測(圖b)。
圖a:常規(guī)鎢燈絲電鏡拍攝的鋰電池隔膜,細(xì)節(jié)模糊不清晰
圖b:SEM3300拍攝的鋰電池隔膜,隔膜孔隙清晰可見,孔洞邊緣銳利
國儀量子電鏡研發(fā)團隊分析了限制鎢燈絲電鏡分辨率的主要因素:
鎢燈絲發(fā)射結(jié)構(gòu)為陰極、柵極、陽極的3電極結(jié)構(gòu),在加速電壓較低時,燈絲亮度將受空間電荷效應(yīng)和電子源像差等因素的影響而大幅降低。
在低著陸能量下,能散帶來的色差和衍射像差都很大,導(dǎo)致束斑偏大。
為了保證側(cè)向二次電子探測器的收集效率,工作距離比較大,物鏡放大倍數(shù)不夠大。
針對以上問題,國儀量子在鏡筒內(nèi)增加了一根從陽極直達(dá)物鏡極靴的10 kV高壓管,我們形象地稱之為高壓隧道。
這里以1 kV著陸能量為例進行分析:
在高壓隧道的上端:陰極與陽極之間形成11 kV的強電場,燈絲表面場強極高,大量熱電子克服空間電荷效應(yīng)對束流亮度的限制,顯著地提高了束流亮度。
在高壓隧道的另一端:管口與物鏡下極靴形成一個10 kV的減速場電透鏡,該電透鏡與磁透鏡形成復(fù)合物鏡,從而有效降低該復(fù)合物鏡球差系數(shù)和色差系數(shù)。
此外,鏡筒內(nèi)的電子探測器可以在極短的工作距離下,收集大部分被加速的二次電子,具有高達(dá)90%的收集效率,相比傳統(tǒng)鎢燈絲的旁側(cè)ET探測器信號強度高出數(shù)倍。
綜合以上所有創(chuàng)新舉措,SEM3300最終在全電壓范圍內(nèi)打破了數(shù)十年來鎢燈絲極限分辨率的天花板,重新定義鎢燈絲掃描電鏡。
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