准备一个仙人掌电子源并估计其亮度
Summary
本文提出了一种准备青基苯并估计其亮度的协议，用于远程成像低能电子点源投影显微镜。
Abstract
此处描述的电子青瓷源在远距离成像的低能电子点源投影显微镜中表现良好。与锋利的金属尖端相比，它具有主要优势。其坚固性提供长达数月的寿命，可在相对较高的压力下使用。青石晶体沉积在碳纤维的顶点，保持同轴结构，确保球形光束形状和简单的机械定位，以对齐源、物体和电子光学系统轴。通过一代带有微移液器的含硅石水滴，有单一晶体沉积。可以进行扫描电子显微镜观察以验证沉积。但是，这会增加步骤，从而增加损坏源的风险。因此，制备后，在投影显微镜中通常直接在真空下插入源。第一个高压电源提供启动电子发射所需的启动。然后测量所涉及的场发射过程：已经观察到了数十个以这种方式制备的电子源。通过高估在投影系统中测量的源大小、一种能量的强度和锥角，低估了亮度。
Introduction
用于电子发射的金属/绝缘体结构由于宏观场数低，已经研究了近20年。所涉及的电场仅为一些 V/μm2、3、4的顺序，与具有锋利金属尖端5、6、7的经典场发射所需的 V/nm 不同。这或许可以解释在电子源技术中非常有用的起始等离子体放电。几年前，我们试图通过在电子传输碳层8上沉积天然绝缘体的薄膜来探索这种低场发射。选择在巴西阿美蒂斯塔迪南矿的帕拉纳陷井玄武岩中发现的绝缘矿物。
当青石是地面的，晶体形状是一个矩形板，微量尺寸和厚度小于100纳米（通常：1，000纳米x500纳米x50纳米）。它在扫描电子显微镜中完全平坦和可识别（图1）。薄膜是由碳层上含青瓷的水滴沉积形成的。随着施加电压的增加，它按照福勒-诺德海姆系统发射电子，其强度饱和度为最高电压。一项在投影系统中使用隔膜的研究表明，一个发射器是一个点状源9。然而，使用这个带有隔膜的大薄膜来选择来源并没有利用点源的潜力。例如，低能电子点源投影显微镜中常用的点源允许源到对象的距离约为 100 nm。然而，这种源到对象的距离与电影不一个。找到一种方法来分离一个晶体，以便能够移动的东西到这个电子源是一个挑战。我们的解决方案首先是使用10μm碳纤维：将液滴沉积在纤维的顶点，必然限制硅石晶体的数量。其次，我们决定限制液滴大小：尖端约5μm的微移液器充满含青瓷的水，并在微移液器入口处施加压力，形成一个小滴，以湿纤维的顶点。该协议详细介绍了完整的源准备过程。
所得源是同轴点源，允许源、物体和电子光学系统10之间保持良好的对齐。由于其 10 μm 直径仍比超锋利的尖端宽，因此源到对象的距离限制在几十微米内。然而，我们最近表明，与Einzel透镜相结合的青瓷源发射器的性能与经典的点源投影显微镜性能相当。因此，长距离成像甚至限制了物体上的电荷效应11，而图像失真则涉及12、13。与锋利的金属尖端相比，青瓷源也具有主要优势。它坚固：点源位于晶体下，因此可防止溅射。该源可在相对较高的压力下工作：在几分钟内以10-2 mbar 的测试。然而，其使用寿命和稳定性仍取决于适当的真空条件。我们通常使用10-8 mbar的青瓷源，并获得几个月的寿命。
本文旨在帮助所有希望使用青瓷源产生相干电子束的人。
Protocol
Representative Results
Discussion
此协议并不重要，因为在微观尺度上源的几何体从一个源更改为另一个源。困难在于，由于碳纤维是脆的，其切割可能导致不适当的长度。足够的长度约为500μm;切割的微观形状并不重要。关键步骤是将非常少量的晶体（理想情况下）沉积在导电线的顶点上。调整晶体浓度与沉积体积是最重要的一点。如果晶体聚集过多，则排放会减震。在这里，我们描述了一种管理它的方法。由于启动程序，如果…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
作者要感谢马乔里·斯威特科改进了本文的英语。
Materials
| Carbon fiber filament | Goodfellow | C 005711 | |
| Carbon fiber filament | Mitsubishi Chemical | DIALEAD | |
| Carbon fiber filament | Solvay | THORNEL P25 | |
| Carbon fiber filament | Zoltek | PX35 Continuous Tow | |
| Celadonite | Verona Green earth / pigment | ||
| Dual-stage microchannel plate and fluorescent screen assembly | Hamamatsu | F2225-21S | |
| Flow controller | Elveflow | OB1 | |
| Machinable glass ceramic | Macor | ||
| Micropipette Puller | Sutter Instruments | P2000 | |
| Piezo-electric actuators | Mechonics | MS30 | |
| Quartz capillary | Sutter Instrument | B100-75-15 | |
| Silver Lacquer | DODUCO GmbH | AUROMAL 38 | |
| Ultrasonic processor | Hielscher / sonotrode MS3 | UP50H |
Referencias
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