电子光学 ·由电子枪，电磁透镜，扫描线圈和样品室 electron gur 等部件组成 electron beam anode ·其作用是用来获得高能扫描电子束，作为 magnetic lens 信号(SE电子，BSE电子，X射线等)的 backscattered electron detector secondary 激发源。为了获得较高的信号强度和图像 electron detector specimen stage 分辨率，扫描电子束应具有较高的亮度和 尽可能小的束斑直径 2012 Encyclopeda Britannica,Inc
电子光学 • 由电子枪，电磁透镜，扫描线圈和样品室 等部件组成 • 其作用是用来获得高能扫描电子束，作为 信号（SE电子，BSE电子，X射线等）的 激发源。为了获得较高的信号强度和图像 分辨率，扫描电子束应具有较高的亮度和 尽可能小的束斑直径
SEM在20世纪60年代商业化 场发射SEM分辨率得以提高的原因是由于场发射枪高的亮度，当电子探针直径很小时仍能保 持很高的束流，使图像的信噪比得到很大的改善。 影响SEM分辨率的主要因素： >形成电子探针的电子光学系统的性能 ●电子源的亮度和能量分散（电子枪类型及加速电压） ●物镜的球差和衍射差（物镜设计） >样品的潜在衬度 >电子和固体样品相互作用区的形状和体积 2000年后新一代场发射扫描电镜向低压下检测不导电样品方向发展，低压下仍具有很高的分 辨率达0.7nm@1V 高分辨率低电压扫描电镜能在接近电荷平衡的条件下直接对不导电样品进行分析和观察，避 免了样品荷电问题，也避免了由于镀膜掩盖样品表面细节问题。对于大部分不导电样品而 言，能实现电荷平衡的电压通常小于5KV
SEM在20 世纪60 年代商业化 场发射SEM分辨率得以提高的原因是由于场发射枪高的亮度, 当电子探针直径很小 时仍能保 持很高的束流 ,使图像的信噪比得到很大的改善 。 影响SEM分辨率的主要因素： ➢ 形成电子探针的电子光学系统的性能 ⚫ 电子源的亮度和能量分散（电子枪类型及加速电压) ⚫ 物镜的球差和衍射差（物镜设计） ➢ 样品的潜在衬度 ➢ 电子和固体样品相互作用区的形状和体积 2000年后新一代场发射扫描电镜向低压下检测不导电样品方向发展，低压下仍具有很高的分 辨率达0.7nm＠1KV. 高分辨率低电压扫描电镜能在接近电荷平衡的条件下直接对不导电样品进行分析和观察，避 免了样品荷电问题，也避免了由于镀膜掩盖样品表面细节问题。对于大部分不导电样品而 言，能实现电荷平衡的电压通常小于5KV
电子枪 热发射 利用阴极高温(2500-3000K ）(通过电流加 热)，使电子克服阴极表面的逸出功势垒，而从 阴极表面发射出来。 热发射电流密度：Jc=A.Texp(Ew/kT)(a/cm2) Ew一材料功函数，Ac一与材料有关的发射常数
电子枪 热发射 利用阴极高温（2500-3000K)（通过电流加 热），使电子克服阴极表面的逸出功势垒， 而从 阴极表面发射出来。 热发射电流密度： Ew —材料功函数，Ac —与材料有关的发射常数
热电子枪由阴极、栅极和阳极组成。阴极为负电位，发射热电子；栅极 为负电位，比阴极电位还负；阳极为正电位，加速热电子。栅极形成复 合场，起到聚焦作用，从而在栅极和阳极之间形成一个截面直径d,发散 角为a,的交叉束班。 Filament Heating Supply 在仪器中，把这个交叉束斑视为 实际电子源，班点越小越有利于 Filament 提高仪器的分辨能力 Bias Resister Wehnelt Vpias leRpias 单位立体角中的电流密度是电 (Grid Cap) 子枪最重要的参数，称为电子 High 束的亮度 Voltage Supply current 4ip 0 Lines of 3= area·solid angleπdcf Equipotential do Emission Current(le) 电子束亮度极大值： Anode B=lce Eo Plate A/cm2.sr） Beam πkT /Current(b)》
在仪器中，把这个交叉束斑视为 实际电子源，斑点越小越有利于 提高仪器的分辨能力 热电子枪由阴极、栅极和阳极组成。阴极为负电位，发射热电子；栅极 为负电位，比阴极电位还负；阳极为正电位，加速热电子。栅极形成复 合场，起到聚焦作用，从而在栅极和阳极之间形成一个截面直径d0发散 角为a0的交叉束斑。 单位立体角中的电流密度是电 子枪最重要的参数，称为电子 束的亮度 电子束亮度极大值:
常规型电子枪 分辨率：3nm 加速电压：几千伏~几十千伏 钨灯丝 发射效率低，采用增加电子源直径的方法 (发射面积较大，约100μm)来确保获得足 够大的电流，但电子源直径的增加导致虚光 源尺寸较大（约50um),电子束斑直径（到 样品)增大，从而显著降低扫描电镜的分辨 率。钨灯丝电子枪亮度低(105)、能量扩展 范围大(1~2eV)、寿命较短(50~100h)。 六硼化镧灯丝 亮度和电子源直径比钨灯丝要好，发射面积 约20μm,虚光源尺寸约5um,亮度为106， 但要求较高的真空。 可配备EDS、CL、WDS、EBSD等附件
常规型电子枪 分辨率： 3nm 加速电压：几千伏~几十千伏 钨灯丝 发射效率低，采用增加电子源直径的方法 （发射面积较大，约100µm）来确保获得足 够大的电流，但电子源直径的增加导致虚光 源尺寸较大（约50μm），电子束斑直径（到 样品）增大，从而显著降低扫描电镜的分辨 率。钨灯丝电子枪亮度低（105）、能量扩展 范围大（1~2eV）、寿命较短（50~100h）。 六硼化镧灯丝 亮度和电子源直径比钨灯丝要好，发射面积 约20µm，虚光源尺寸约5μm，亮度为106 ， 但要求较高的真空。 可配备EDS、CL、WDS、EBSD等附件