钨灯丝扫描电镜的“王者”是怎么诞生的？

2022-12-28 10:52

钨灯丝扫描电镜

 

性价比高、易于维护、操作相对简单、对场地要求较小

 

便于大众使用

 

但长期以来

 

钨灯丝扫描电镜的分辨率都停滞不前

 

难以实现用户对更高分辨率的追求

 

国仪量子于近日推出的钨灯丝扫描电镜SEM3300

 

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钨灯丝扫描电镜SEM3300

 

成功将20 kV分辨率提升至2.5 nm，比普通钨灯丝电镜提高了16%！

 

3 kV分辨率为4 nm，相比提高了2倍！

 

1 kV分辨率为5 nm，相比提高了3倍！

 

在所有电压段均大幅度超越普通钨灯丝电镜

 

重新定义了钨灯丝扫描电镜的行业标准！

 

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实拍见真章

 

下面三张图是不同电压下标准金颗粒的实拍图，每个颗粒大小在300 nm左右，边缘锐利、细节丰富、高低分明。

 

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使用SEM3300拍摄的不同电压下标准金颗粒的图像

 

众所周知，锂电池中的隔膜材料导电性差、孔隙微小，必须用低电压高分辨的场发射电镜才能拍到较好的图像。

 

图a是常规钨灯丝电镜的拍摄效果,细节模糊不清晰。SEM3300在这一难题面前，毫不费力地完成任务，1 kV下隔膜孔隙清晰可见，孔洞边缘锐利，足以胜任隔膜检测（图b）。

 

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图a：常规钨灯丝电镜拍摄的锂电池隔膜，细节模糊不清晰

 

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图b：SEM3300拍摄的锂电池隔膜，隔膜孔隙清晰可见，孔洞边缘锐利

 

 

国仪量子如何重新定义钨灯丝扫描电镜？

 

国仪量子电镜研发团队分析了限制钨灯丝电镜分辨率的主要因素：

 

· 钨灯丝发射结构为阴极、栅极、阳极的3电极结构，在加速电压较低时，灯丝亮度将受空间电荷效应和电子源像差等因素的影响而大幅降低。

 

· 在低着陆能量下，能散带来的色差和衍射像差都很大，导致束斑偏大。

 

· 为了保证侧向二次电子探测器的收集效率，工作距离比较大，物镜放大倍数不够大。

 

针对以上问题，国仪量子在镜筒内增加了一根从阳极直达物镜极靴的10 kV高压管，我们形象地称之为高压隧道。

 

这里以1 kV着陆能量为例进行分析：

 

在高压隧道的上端：阴极与阳极之间形成11 kV的强电场，灯丝表面场强极高，大量热电子克服空间电荷效应对束流亮度的限制，显著地提高了束流亮度。

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在高压隧道的另一端：管口与物镜下极靴形成一个10 kV的减速场电透镜，该电透镜与磁透镜形成复合物镜，从而有效降低该复合物镜球差系数和色差系数。

 

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此外，镜筒内的电子探测器可以在极短的工作距离下，收集大部分被加速的二次电子，具有高达90%的收集效率，相比传统钨灯丝的旁侧ET探测器信号强度高出数倍。

 

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综合以上所有创新举措，SEM3300最终在全电压范围内打破了数十年来钨灯丝极限分辨率的天花板，重新定义钨灯丝扫描电镜。

 

 

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领域：功能材料,地矿/钢铁/有色金属,电子/电器/半导体,纺织/印染/服装/皮革,电池/锂电池

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