청해전자 원전 준비 및 밝기 추정
Summary
이 기사는 청자 도적 소스를 준비하고 장거리 이미징 저에너지 전자 포인트 소스 프로젝션 현미경에 사용하기 위해 밝기를 추정하는 프로토콜을 제시합니다.
Abstract
여기에 기술된 전자 청체염 소스는 장거리 이미징에서 저에너지 전자 점-소스 프로젝션 현미경에서 잘 수행됩니다. 그것은 날카로운 금속 팁에 비해 주요 장점을 제공합니다. 견고성은 수개월의 수명을 제공하며 상대적으로 높은 압력하에서 사용할 수 있습니다. 청자 도막 결정은 탄소 섬유의 정점에 증착되고, 구형 빔 모양과 쉽게 기계적 위치를 보장하여 소스, 물체 및 전자 광학 시스템 축을 정렬하는 동축 구조로 유지됩니다. 마이크로파이펫을 함유한 청량계 함유 물방울의 생성을 통해 단결정 증착이 있다. 주사 전자 현미경 관찰은 증착을 확인하기 위하여 수행될 수 있습니다. 그러나 이렇게 하면 단계가 추가되므로 소스가 손상될 위험이 높아지습니다. 따라서, 제제 후, 소스는 일반적으로 돌출 현미경의 진공 바로 밑에 삽입된다. 첫 번째 고전압 공급장치는 전자 방출을 시작하는 데 필요한 킥오프를 제공합니다. 관련된 필드 방출 과정은 다음 측정됩니다: 그것은 이미 이 방법으로 제조된 수십 개의 전자 근원을 위해 관찰되었습니다. 밝기는 프로젝션 시스템에서 측정된 하나의 에너지및 원추각에서 소스 크기, 강도의 과대 평가를 통해 과소 평가됩니다.
Introduction
전자 방출에 사용되는 금속 / 절연체 구조는 낮은 거시적 필드1로인해 거의 20 년 동안 연구되었습니다. 관련된 전기장은 일부 V/ μm2,3,4의순서로, 날카로운 금속 팁5,6,7과고전적인 필드 방출에 필요한 V / nm과는 대조적입니다. 이것은 아마 전자 소스 기술에서 매우 유용한 시작 플라즈마 방전을 설명합니다. 몇 년 전, 우리는 전자 전송 탄소 층8에자연 절연체의 필름을 증착하여이 낮은 필드 방출을 탐구하고자했습니다. 브라질 아메티스타 디 술 광산의 파라나 함정 현무암에서 발견되는 절연체 광물인 셀라도니트가 선택되었습니다.
청자도광이 접지되면, 결정 모양은 미세 측정 치수와 100 nm 미만의 두께를 가진 직사각형 슬래브입니다 (일반적으로: 1,000 nm x 500 nm x 50 nm). 그것은 완벽하게 평평하고 주사 전자 현미경 검사법에서 인식 할 수 있습니다(그림 1). 필름은 탄소 층에 청자 도내 함유 물방울의 증착에 의해 형성된다. 인가 된 전압이 증가함에 따라 파울러-노르드하임 정권에 따라 가장 높은 전압에 대한 강도 포화로 전자를 방출합니다. 프로젝션 시스템에서 다이어프램을 사용한 연구에 따르면 한 방사체가 포인트와 같은 소스9인것으로 나타났습니다. 그러나, 다이어프램이 있는 이 대형 필름을 사용하여 소스를 선택했지만 포인트 소스의 잠재력을 이용하지 는 않았다. 예를 들어, 저에너지 전자 점 소스 프로젝션 현미경검사법에 일반적으로 사용되는 포인트 소스는 약 100 nm의 소스 대 개체 거리를 허용합니다. 그러나 이러한 소스 대 개체 거리는 영화와 함께 질문에서 벗어날 것입니다. 이 전자 소스쪽으로 무언가를 움직일 수 있도록 하나의 결정을 분리하는 방법을 찾는 것은 도전이었습니다. 우리의 용액은 10 μm 탄소 섬유를 사용하는 첫 번째 : 섬유의 정점에 액적을 증착하는 것은 반드시 청액 결정의 수를 제한합니다. 둘째, 우리는 액적 크기를 제한하기로 결정했습니다 : 약 5 μm의 팁 끝이있는 마이크로 파이펫은 청자 도내 함유 물로 채워지고 마이크로 파이펫 입구에 압력이 가해섬유의 정점을 적시도록 작은 방울을 생성합니다. 프로토콜은 전체 소스 준비 프로세스에 대해 자세히 설명합니다.
생성된 소스는 소스, 물체 및 전자 광학시스템(10)사이의 양호한 정렬을 허용하는 동축 점-소스이다. 10 μm 직경은 매우 날카로운 팁보다 여전히 넓기 때문에 소스 대 물체 거리는 수십 마이크로미터로 제한됩니다. 그러나, 우리는 최근에 아인젤 렌즈와 결합된 청량체 소스 방출기가 고전적인 점 근원 투영 현미경에 비교가능하게 수행한다는 것을 보여주었습니다. 이렇게 접근할 수 있게 만든 장거리 이미징은 물체에 대한 전하효과(11)를 제한하고 이미지 왜곡이12,13에수반되는 것을 제한한다. 청자 도내 소스는 또한 날카로운 금속 팁에 비해 주요 장점을 제공합니다. 그것은 견고하다 : 포인트 소스는 결정 아래에 따라서 스퍼터링으로부터 보호됩니다. 소스는 상대적으로 높은 압력하에서 작동할 수 있다: 몇 분 동안10-2 mbar에서 시험되었다. 그러나 수명과 안정성은 올바른 진공 조건에 따라 달라집니다. 우리는 일반적으로 10-8 mbar에서 청자 도적 소스를 고용하고 개월의 수명을 얻을.
이 문서는 일관된 전자 빔을 생산하기 위해 청자 소스를 사용하고자하는 모든 사람들을 돕기위한 것입니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 프로토콜은 미세한 규모의 소스의 형상이 한 소스에서 다른 소스로 변경되기 때문에 중요하지 않습니다. 어려움은 탄소 섬유가 부서지기 쉽기 때문에 절단이 부적절한 길이로 이어질 수 있다는 것입니다. 적당한 길이는 약 500 μm; 컷의 미세한 모양은 중요하지 않습니다. 중요한 단계는 전도성 와이어의 정점에 증착된 매우 적은 수의 결정(이상적으로는 하나)을 가지는 것입니다. 증착부량에 따…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는이 문서의 영어를 개선 마조리 스위트 코에 감사드립니다.
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
- Forbes, R. G. Low-macroscopic-field electron emission from carbon films and other electrically nanostructured heterogeneous materials: hypotheses about emission mechanism. Solid-State Electronics. 45, 779-808 (2001).
- Wang, C., Garcia, A., Ingram, D. C., Lake, M., Kordesch, M. E. Cold field emission from CVD diamond films observed in emission electron microscopy. Electronics Letters. 27, 1459 (1991).
- Okano, K., Koizumi, S., Ravi, S., Silva, P., Amaratunga, G. Low-threshold cold cathodes made of nitrogen-doped chemical-vapour-deposited diamond. Nature. 381, 140-141 (1996).
- Geis, M. W., et al. A new surface electron-emission mechanism in diamond cathodes. Nature. 393, 431-435 (1998).
- Horch, S., Morin, R. Field emission from atomic size sources. Journal of Applied Physics. 74 (6), 3652-3657 (1993).
- Muller, H. U., Volkel, B., Hofmann, M., Woll, C., Grunze, M. Emission properties of electron point sources. Ultramicroscopy. 50 (1), 57-64 (1993).
- Qian, W., Scheinfein, M. R., Spence, J. C. H. Brightness measurements of nanometer-sized field-emission-electron sources. Journal of Applied Physics. 73 (11), 7041-7045 (1993).
- Rech, J. e. m., Grauby, O., Morin, R. Low-voltage electron emission from mineral films. Journal of Vacuum Science & Technology B. 20 (1), 5-9 (2002).
- Daineche, R., Degiovanni, A., Grauby, O., Morin, R. Source of low-energy coherent electron beams. Applied Physics Letters. 88, 023101 (2006).
- Salançon, E., Daineche, R., Grauby, O., Morin, R. Single mineral particle makes an electron point source. Journal of Vacuum Science & Technology B. 33, 030601 (2015).
- Prigent, M., Morin, P. Charge effect in point projection images of Ni nanowires and I collagen fibres. Journal of Physics D: Applied Physics. 34 (8), 1167-1177 (2001).
- Salançon, E., Degiovanni, A., Lapena, L., Lagaize, M., Morin, R. A low-energy electron point-source projection microscope not using a sharp metal tip performs well in long-range imaging. Ultramicroscopy. 200, 125-131 (2019).
- Salançon, E., Degiovanni, A., Lapena, L., Morin, R. High spatial resolution detection of low-energy electrons using an event-counting method, application to point projection microscopy. Review of Scientific Instruments. 89, 043301 (2018).
- Swanson, L. W., Crouser, L. C. Total-Energy Distribution of Field-Emitted Electrons and Single-Plane Work Functions for Tungsten. Physical Review. 163, 622 (1967).
