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在 2018 年之前，為何沒有看到使用肖特基場發射電子源（FEG）的臺式掃描電子顯微鏡（SEM）呢？為何在臺式掃描電鏡（SEM）中使用場發射電子源（FEG）是十分的呢？

當臺式掃描電鏡遇見場發射電子源

臺式掃描電鏡（SEM）是一個相對年輕且發展迅速的產品。其實許多應用領域并不需要使用低于 1 nm 的超高分辨率掃描電鏡（SEM），10 nm 的分辨率是綽綽有余的。然而，由于材料特征點尺寸越來越小和觀測需求的增加，臺式掃描電鏡（SEM）用戶有時希望設備能夠具有更好的分辨率，并且保持測樣效率不變、操作依然簡便。

飛納臺式場發射掃描電鏡的誕生

在設計新的掃描電鏡（SEM）時會出現諸多挑戰。通常，為了獲得更好的性能，新設備的規格需要更高的要求。另一個挑戰是新系統的出現，不會影響到飛納臺式掃描電鏡（SEM）的操作簡便性。可以讓沒有掃描電鏡（SEM）操作經驗的實驗室管理員能夠在短時間內熟練操作電鏡。那么，當飛納電鏡從 CeB₆ 電子源升級到 FEG 電子源時，將面臨的挑戰是什么？

首先，需要分析掃描電鏡（SEM）電子源之間的差異。

掃描電鏡電子源

電子源是掃描電鏡（SEM）中的主要組件之一。區分三種不同類型的電子源：鎢（W），六硼化鈰（CeB6）和場發射（FEG）電子源。僅基于燈絲亮度和燈絲尺寸等屬性，場發射（FEG）電子源是生成高分辨率圖像的*電子源。

臺式掃描電鏡中的場發射電子源

那么為什么在 2018 年之前，還沒有在飛納臺式掃描電鏡中看到臺式場發射電鏡？如上所述，主要基于機械設計所面臨的挑戰：

· 場發射電子源（FEG）需要高真空的操作系統。通常，場發射電子源需要在 10^-9 或 10^-10 mbar 的真空環境中工作。遺憾的是，即使采用了更真空泵系統，仍不足以達到如此高的真空度。水分子容易粘附在掃描電鏡的側壁上，無法被抽送出去。去除這些水分子的方法是加熱鏡筒。對于臺式掃描電鏡（SEM）而言，這是一個非常復雜的過程，由于鏡筒尺寸很小，鏡頭或探測器會出現過熱的問題。

· 需要提高系統穩定性以適應更高的放大倍數和分辨率。這增加了對電子和機械系統穩定性的要求。

用于控制場發射燈絲的電子元器件不同于鎢（W）燈絲或 CeB₆ 燈絲，并且系統的機械靈敏度仍然需要非常穩定。

荷蘭飛納公司克服了所有這些設計挑戰，于 2018 年推出臺式場發射掃描電鏡。