发掘微观世界的奥秘——电子显微镜
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人眼大概可分辨出0.1-0.2mm的最小距离,而光学显微镜能达到0.2um左右的分辨能力。若想看到更微小的距离就需要借助电子显微镜了,它能让人看到纳米级、甚至皮米级原子像。科技日报曾推出系列文章报道制约我国工业发展的35项“卡脖子”技术,其中就包括了透射电子显微镜。
目前,世界上生产透射电子显微镜的,主要有日本的日本电子和日立、美国的赛默飞以及近期新加入的捷克公司——Tescan。
从透射电子显微镜开始研发到取得一系列成果,我国的透射电镜的发展路线呈现的是从零开始追赶国外厂商、甚至达到了国际先进水平。但自从上世纪90年代以来,因种种原因,透射电镜的研制停滞、断层,更是导致如今透射电镜已经成为我国35项被“卡脖子”的关键技术之一。
透射电子显微镜作为基础科学研究中观察微观世界的“火眼金睛”,对半导体、材料科学、生命科学等重要领域的基础科研和新材料探索起着不可替代的作用,而这些应用领域对我国的国防、科研、生物医药、半导体工业等建设发展举足轻重。然而特殊历史时期的动荡不安和改革开放后的政策大环境,加上随着时间的推移,国内外技术上的差距逐渐在拉大,这些均让透射电子显微镜产业化在我国的发展举步维艰。如此重要的科研设备,我国却无法量产出可以满足自身科研要求的国产化设备,更多的还是要依靠进口。
作为电子显微镜的重要结构之一及消耗品——电镜灯丝,同样面临着“卡脖子”的技术问题。在扫描电镜中,当灯丝通电时,灯丝表面会产生高温,此时灯丝表面会发射出大量电子,这些电子会形成电子束。由于电子束能量高,能穿透样品表层,反弹后再次进入到检测器内部,进而被转化为图像。因此灯丝在电镜中的作用是非常关键的,有着关键性的贡献。
York Probe Sources (YPS) Ltd 是电子光学器件的专业英国制造商。YPS为各种机器制造和供应自己的电子发射器(肖特基场发射类型),包括 SEM、电子微探针、电子束光刻和其他电子束仪器。
电镜灯丝是电镜中最为关键的部件之一,主要作用是产生电子束。灯丝的品质选择直接影响到在成像质量上的表达,YPS热场发射(FE)电镜灯丝可以用在多种聚焦电子束系统上,如SEM,TEM,Auger和CD-SEM等;其优异稳定的质量可以和FEI及Denka媲美,且互换;适用于多种电镜如 Hitachi, JEOL, ZEISS, FEI , PHI , Tescan 等。
YPS场发射(FE)电镜灯丝主要有2种型式:
1、YPS-174
(图为YPS-174实物图)
YPS174是较普通的标准场发射灯丝,与FEI和Denka有相同的品质。光圈直径400um,针尖max250um。
TYPES-174与Amray, Hitachi、JEOL、ZEISS/LEO、FEI(pre2002)、PHI和Ribery系统上使用的热场发射源兼容。
(图为YPS-174细节图)
2、YPS-184
(图为YPS-184实物图)
抑制器孔径直径为400µm,发射器从抑制器电极突出250µm
主要用于FEI SEM电镜,也可用于Tescan FESEMs。
(图为YPS-184细节图)
仪器品牌 | TFE 模块发射器类型 | |
Amray | YPS-174-A | |
FEI (pre 2002) | YPS-174-F | |
FEI | YPS-184-F | |
Hitachi (TFE) SEM | YPS-174-H | |
Hitachi (TFE) CDSEM | YPS-174-C | |
JEOL (TFE) | YPS-174-J | |
LEO (Gemini) | YPS-174-L | |
PHI | YPS-174-P | |
Riber | YPS-174-R | |
Tescan | YPS-184-T | |
ZEISS (Gemini) | YPS-174-Z |
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