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復(fù)納科學(xué)儀器(上海)有限公司資料大?。?/p>
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如果你正在調(diào)研掃描電鏡(SEM),你可能已經(jīng)知道,燈絲是電鏡中zui重要的部分之一。在這篇博客,我們將仔細(xì)討論鎢燈絲和CeB6燈絲。
如何選擇掃描電鏡燈絲?
對(duì)于不同的燈絲,就性能而言,場(chǎng)發(fā)射(FEG)掃描電鏡圖像的分辨率是zui高的。但是就電鏡的日常使用而言,zui重要的一點(diǎn)還是以低成本獲得高質(zhì)量的圖像,這樣一來場(chǎng)發(fā)射電子槍就不再那么吸引人了,因?yàn)樗蟮恼婵斩群芨?,需要一個(gè)高價(jià)的真空設(shè)計(jì)。電子槍的成本效率是相對(duì)于它的使用壽命和日常維護(hù)而言的。這就是為什么經(jīng)常看到鎢燈絲和CeB6燈絲出現(xiàn)在(臺(tái)式)SEM供應(yīng)商的配置清單中。
圖一:鎢燈絲與CeB6 燈絲
燈絲是一種耗材
通常情況下,我們都希望燈絲使用壽命能夠貫穿SEM的整個(gè)生命周期,可能需要10年甚至10年以上。不幸的是,燈絲是消耗品,不可避免地會(huì)“磨損”。燈絲的壽命取決于兩個(gè)主要因素:1)運(yùn)行的真空度,2)燈絲溫度。低真空度和溫度過高都會(huì)導(dǎo)致燈絲壽命減短。而高真空度,低溫可以延長(zhǎng)燈絲的壽命,但也會(huì)降低圖像質(zhì)量。因此,在*條件下運(yùn)行燈絲很重要。
SEM真空系統(tǒng)
不同的燈絲,SEM真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有所不同。在鎢燈絲系統(tǒng)中,燈絲的真空度受到運(yùn)行狀態(tài)影響。例如,每次加載或卸載樣品時(shí),都會(huì)有空氣進(jìn)入真空柱,影響燈絲的使用壽命。觀察不導(dǎo)電樣品時(shí),通常需要低真空,也會(huì)縮短燈絲壽命。對(duì)于CeB6系統(tǒng),比如飛納電鏡,內(nèi)置渦輪分子泵,采用分級(jí)真空系統(tǒng),通過壓差光闌使得真空柱的各部分具有不同的真空度,保證燈絲時(shí)刻處于高真空的狀態(tài)下。這意味著,在低真空環(huán)境下加載和觀測(cè)樣品不會(huì)影響燈絲壽命。
圖2:真空柱的截面圖與電子槍結(jié)構(gòu)示意圖
SEM燈絲壽命的終結(jié)
如何判斷燈絲壽命的盡頭?對(duì)于鎢燈絲,你根本看不到它的到來。這意味著燈絲可能在成像或分析過程斷裂,這會(huì)帶來很多不便。來自燈絲的碎片也可能污染真空柱的其他部件,這不僅需要換燈絲,還要清理、甚至更換其他部件,如韋氏帽。
當(dāng)然,可以在使用壽命結(jié)束前更換燈絲,但它沒有得到充分利用,因此需要頻繁地更換。如果您有大量的SEM用戶,您不可能總有機(jī)會(huì)及時(shí)更換燈絲——除非整個(gè)團(tuán)隊(duì)都接受了更換燈絲的培訓(xùn)。而且更換燈絲后常常會(huì)引起燈絲不居中。
CeB6燈絲在壽命的盡頭將會(huì)有一個(gè)緩慢的性能退化過程。這意味著您將看到它的到來,CeB6燈絲不會(huì)突然中斷,因此可以有計(jì)劃地安排更換。我們是可以看到CeB6燈絲老化的跡象的,如為了獲得與平時(shí)同樣質(zhì)量的圖片時(shí),用戶需要將對(duì)比度和亮度調(diào)得更大,或者使用更大的束斑。
燈絲:使用壽命
鎢燈絲的平均壽命取決于它的使用,大約是150小時(shí)。有一些技巧可以延長(zhǎng)燈絲的使用壽命。一種是當(dāng)測(cè)完樣品后,不要急著卸載樣品,可以先等5分鐘。這使燈絲冷卻一點(diǎn),減少氧化。當(dāng)然,這個(gè)小技巧會(huì)降低測(cè)樣效率,因?yàn)樾枰嗟?分鐘。
另一種選擇是使用低加速電壓、低束流成像,這可以增加燈絲壽命,但往往會(huì)降低降低圖片質(zhì)量,特別是低加速電壓下成像。
CeB6燈絲的平均壽命大約為2000小時(shí)。在它的使用壽命中,即使加載和卸載許多樣品,或者使用低真空成像,性能依舊保持良好。
燈絲:維護(hù)
一般用戶可以更換鎢燈絲,這是一個(gè)必要的先決條件,因?yàn)楦鼡Q燈絲的頻率很高,有時(shí)候一周一次。摘除、安裝和校準(zhǔn)燈絲是很容易的,它只是需要時(shí)間。更換燈絲所需的時(shí)間取決于舊燈絲的狀態(tài)。如果舊燈絲沒有斷裂,那么您將可能在20分鐘內(nèi)啟動(dòng)系統(tǒng)并再次運(yùn)行。如果真的斷裂了,就需要更多的時(shí)間來清理韋氏帽等其他部件,以保證同樣的性能。
CeB6燈絲也可以被用戶更換。但是更換的頻率比較低,一般2-3年才更換一次。因此,這不像鎢燈絲是一個(gè)“常規(guī)”的工作。更好的方法是計(jì)劃更換,并由售后工程師完成。這意味著用戶不用進(jìn)行庫存。就像在你的車更換機(jī)油:你可以自己做,但你更喜歡一輛在車庫里進(jìn)行定期檢查時(shí)才需要更換機(jī)油的汽車。
掃描電鏡燈絲:推薦
通過考慮以上所有的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),我們可以得出結(jié)論,對(duì)于鎢燈絲和CeB6燈絲來說,拍出每張圖片的成本可能是差不多的。然而,考慮到無憂的、方便的使用和操作,以及每一張圖片的質(zhì)量,顯然,CeB6燈絲更好。
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