5.4 Сравнение различных пушек
Важными характеристики трех пушек о которых шла речь выше приведены в таблице 5.1. Вольфрамовый источник, являются худшими во многих отношениях (кроме цены) и конечно не столь высокой требовательности к вакууму. LaB6 является гораздо более пригодным источником по нескольким причинам. Хотя он не так тугоплавок, как вольфрам, LaB6 имеет гораздо меньшее значение Φ, а так как Φ появляется в экспоненте в уравнение Ричардсона, его влияние на плотность тока является доминирующим. LaB6 кристаллы могут быть получены с тонким наконечником около 1 мкм в радиусе, который отвечает за меньший размер кроссовера. В результате, в LaB6 катоде плотность тока значительно выше, чем для вольфрама и яркость, как правило, в 10 раз больше, хотя LaB6, как правило, работает при значительно более низкой температуре, что увеличивает срок его службы. Снижение размер источника, также приводит к повышению когерентности и энергетический разброс приближается к 1 эВ.
Так как LaB6 обладает высокой реакционной способностью, вакуум в электронной пушке должен быть достаточно хорошим, чтобы свести к минимуму окисление в процессе эксплуатации, тем самым обеспечивая разумную продолжительность жизни катода.
Повышенная яркость, более высокая когерентность, и более длительный срок службы это те преимущества, объясняющие, почему единственным термоэлектронным источником который используется в современных ПЭМ являются LaB6.
В Пушках полевой эмиссии, плотность тока огромна и β, соответственно высоко. Значения в таблице 5.1 даны для 100 кВ ускоряющего напряжения, и необходимо помнить, что для термоэлектронных источников, β линейно возрастает с кВ, таким образом, есть преимущества при использовании 300- и 400-кВ инструментов. Тем не менее, яркость источника LaB6 при 400 кВ до сих пор не доходит до β источников полевой эмиссии при 100 кВ. Так что для всех приложений, которые требуют яркого, когерентного источника, полевая эмиссии лучший выбор. Это лучший выбор для АЭМ, ВРЭМ, и таких специальных приложений, как электронная голография и Лоренцева микроскопия.
Существуют значительные различия между катодами холодной полевой эмиссии и Шоттки (термо-полевой эмиссии), и в зависимости от того, что вам нужно от ваших ПЭМ, один или другой могут быть значительно лучше. Прежде всего, крайне малые размеры источника холодной полевой эмиссии означают, что пучок имеет высокую пространственную когерентность и в результате разброс по энергии является наименьшим из доступных без монохроматоров. Термически нагреваемый катод Шоттки имеет несколько больший размер источника и больше энергетически разброс, но он обеспечивают большую стабильность тока пучка и низкий уровень шума. Катоды холодной полевой эмиссии требуют сверхвысокого вакуума; такая технология является дорогостоящей и обычно требует более высокого уровня компетентности оператора. Тем не менее, ультравысокий вакуум приносит другие преимущества, такие как более чистый предметный столик и уменьшение загрязнения от микроскопа. Очистка наконечника путем нагрева, как мы делаем для Шоттки, предпочтительнееа, чем «флешинг», для катодов холодной полевой эмиссии, т.к. снижает напряжение на наконечнике, обеспечивая более длительный срок службы.
