场发射电镜（Field Emission Electron Microscope，FEEM）是一种利用场发射电子源产生高能电子束的电子显微镜，主要用于观察和分析材料表面微观结构和化学成分。

工作原理

  • 电子源：场发射电镜采用场发射电子源，通过高电压使金属表面的电子克服表面势垒逸出，形成电子束。
  • 电子光学系统：电子束通过电磁透镜和静电透镜聚焦，形成直径极小的电子探针。
  • 扫描系统：电子束以光栅状扫描方式照射到样品表面。
  • 信号检测：当电子束与样品相互作用时，会产生二次电子、背散射电子等信号，这些信号被探测器收集。
  • 成像分析：信号被转换成图像，通过计算机处理和分析，得到样品的表面形貌和成分信息。

特点

  • 高分辨率：由于场发射电子源具有较高的电子束密度和更好的聚焦性能，场发射电镜具有更高的分辨率，可观察到更细微的样品结构。
  • 大景深：能够提供更立体的图像。
  • 强信号稳定性：先进的电子光学系统保证了信号的稳定性。
  • 简化的样品制备：样品制备相对简单，降低了样品的制备难度和成本。
  • 多种信号检测：可采用多种信号检测方式，获得丰富的样品信息。

应用领域

场发射电镜广泛应用于材料科学、生物学、医学、地质矿物、产品生产质量控制、考古和文物鉴定及公安刑侦物证分析等领域。它在纳米材料粒径测试和形貌观察方面尤为有效。