鎢燈絲掃描電鏡的“王者”是怎么誕生的？

鎢燈絲掃描電鏡

性價(jià)比高、易于維護(hù)、操作相對(duì)簡(jiǎn)單、對(duì)場(chǎng)地要求較小

便于大眾使用

但長(zhǎng)期以來(lái)

鎢燈絲掃描電鏡的分辨率都停滯不前

難以實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)更高分辨率的追求

國(guó)儀量子于近日推出的鎢燈絲掃描電鏡SEM3300

鎢燈絲掃描電鏡SEM3300

成功將20 kV分辨率提升至2.5 nm，比普通鎢燈絲電鏡提高了16%！

3 kV分辨率為4 nm，相比提高了2倍！

1 kV分辨率為5 nm，相比提高了3倍！

在所有電壓段均大幅度超越普通鎢燈絲電鏡

重新定義了鎢燈絲掃描電鏡的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)！

SEM3300實(shí)拍見(jiàn)真章

下面三張圖是不同電壓下標(biāo)準(zhǔn)金顆粒的實(shí)拍圖，每個(gè)顆粒大小在300 nm左右，邊緣銳利、細(xì)節(jié)豐富、高低分明。

使用SEM3300拍攝的不同電壓下標(biāo)準(zhǔn)金顆粒的圖像

眾所周知，鋰電池中的隔膜材料導(dǎo)電性差、孔隙微小，必須用低電壓高分辨的場(chǎng)發(fā)射電鏡才能拍到較好的圖像。

圖a是常規(guī)鎢燈絲電鏡的拍攝效果,細(xì)節(jié)模糊不清晰。SEM3300在這一難題面前，毫不費(fèi)力地完成任務(wù)，1 kV下隔膜孔隙清晰可見(jiàn)，孔洞邊緣銳利，足以勝任隔膜檢測(cè)（圖b）。

圖a：常規(guī)鎢燈絲電鏡拍攝的鋰電池隔膜，細(xì)節(jié)模糊不清晰

圖b：SEM3300拍攝的鋰電池隔膜，隔膜孔隙清晰可見(jiàn)，孔洞邊緣銳利

SEM3300國(guó)儀量子如何重新定義鎢燈絲掃描電鏡？

國(guó)儀量子電鏡研發(fā)團(tuán)隊(duì)分析了限制鎢燈絲電鏡分辨率的主要因素：

鎢燈絲發(fā)射結(jié)構(gòu)為陰極、柵極、陽(yáng)極的3電極結(jié)構(gòu)，在加速電壓較低時(shí)，燈絲亮度將受空間電荷效應(yīng)和電子源像差等因素的影響而大幅降低。

在低著陸能量下，能散帶來(lái)的色差和衍射像差都很大，導(dǎo)致束斑偏大。

為了保證側(cè)向二次電子探測(cè)器的收集效率，工作距離比較大，物鏡放大倍數(shù)不夠大。

針對(duì)以上問(wèn)題，國(guó)儀量子在鏡筒內(nèi)增加了一根從陽(yáng)極直達(dá)物鏡極靴的10 kV高壓管，我們形象地稱之為高壓隧道。

這里以1 kV著陸能量為例進(jìn)行分析：

在高壓隧道的上端：陰極與陽(yáng)極之間形成11 kV的強(qiáng)電場(chǎng)，燈絲表面場(chǎng)強(qiáng)極高，大量熱電子克服空間電荷效應(yīng)對(duì)束流亮度的限制，顯著地提高了束流亮度。

在高壓隧道的另一端：管口與物鏡下極靴形成一個(gè)10 kV的減速場(chǎng)電透鏡，該電透鏡與磁透鏡形成復(fù)合物鏡，從而有效降低該復(fù)合物鏡球差系數(shù)和色差系數(shù)。

此外，鏡筒內(nèi)的電子探測(cè)器可以在極短的工作距離下，收集大部分被加速的二次電子，具有高達(dá)90%的收集效率，相比傳統(tǒng)鎢燈絲的旁側(cè)ET探測(cè)器信號(hào)強(qiáng)度高出數(shù)倍。

綜合以上所有創(chuàng)新舉措，SEM3300最終在全電壓范圍內(nèi)打破了數(shù)十年來(lái)鎢燈絲極限分辨率的天花板，重新定義鎢燈絲掃描電鏡。