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献上冷热场扫描电镜性能比较,欢迎补充

  • shamoxiongshi
    2011/10/12
  • 私聊

扫描电镜(SEM/EDS)

  • 冷热场扫描电镜性能比较
    一.电子发射源
    热场在总发射电流(Total emissioncurrent)、最大探针电流(Maximum probecurrent)、电子束噪声(Beam noise)、发射电流漂移(Emissioncurrent drift)、工作真(Operatingvacuum)、阴极还原(Cathoderegeneration)、对外部影响的敏感性(Sensitivity to externalinfluence)等方面都具有绝对的优势。这些参数直接影响电镜的性能,这也是冷场发射所望尘莫及。
    在阴极半径(Cathode radius)、有效电子源半径(Effective sourceradius)、发射电流密度(Emission currentdensity)、标准亮度(Normalisedbrightness)等方面,冷场发射略胜一筹。这几个参数总起来说就是冷场发射阴极的面积较小、能量集中,便于将电子束聚焦于一个很小的点,以提高分辨率。但是在现代的电镜技术条件下,热场发射电镜通过采取各种有效措施,也能够将电子束汇聚于一个理想的点,达到冷场发射电镜的分辨率水平。
    二.电镜性能
    1.稳定性
    冷场发射电镜灯丝会吸附电子枪内的残留气体,随着时间的增长,发射电流越来越不稳定,需要定时(大约8小时一次)进行加热还原(flash,约需半小时),给使用维护带来不便。而热场发射电镜无此烦恼。
    热场发射电镜的发射电流稳定度较好,漂移小于0.5%/h(ZEISS电镜可达到0.2%/h),而冷场发射则比这要大一个数量级。
    2.最大探针电流
    热场发射电镜探针电流一般可达10nA,而冷场电镜却要低约1个数量级。
    3.工作真空度
    热场发射电镜电子枪所需的工作真空度较低(≤1x10-8hPa),比较容易达到,一般只用一级离子泵就可以了。而冷场电镜的工作真空度要高2个数量级,一般要用两级离子泵,对真空密封等要求苛刻,娇气,难以维护。冷场发射电镜样品室的真空度要求也较高,这对于不太清洁、含水、含油、有气体析出的样品,抽真空就很困难。有多种型号的热场发射电镜具有低真空方式,而冷场电镜难以达到。
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  • linzq

    第1楼2011/10/12

    真空度对仪器的分辨能力有很大的影响,这也是热场分辨能力不行的原因。你去看看两个M热场,真空度还低吗?

    热场还有最大的让人诟病的就是后期费用。按科大和固体所的经历是一年半不到一根灯丝,约10万人民币的花费(还是灯丝回收价,灯丝回收去干吗?你们换的灯丝是不是二手灯丝?)带来的结果是仪器性能的下降。所以热场是一个除了贵就没有优点的东西。分辨能力做不过冷场而分析能力说严谨点还是需要电子探针来做,它是一个十三不靠的东西呀

    shamoxiongshi(shamoxiongshi) 发表:冷热场扫描电镜性能比较
    一.电子发射源
    热场在总发射电流(Total emissioncurrent)、最大探针电流(Maximum probecurrent)、电子束噪声(Beam noise)、发射电流漂移(Emissioncurrent drift)、工作真(Operatingvacuum)、阴极还原(Cathoderegeneration)、对外部影响的敏感性(Sensitivity to externalinfluence)等方面都具有绝对的优势。这些参数直接影响电镜的性能,这也是冷场发射所望尘莫及。
    这些影响对于场发射主要表现的高分辨性能是无足轻重的,也可以说是无用的。而对于电镜来说分析手段除了能谱定性分析,其他的对于大多数用户来说都是摆设。而能谱定性分析随着能谱仪窗口面积的提高我一点也看不出冷、热场之间到底有什么差别!

    在阴极半径(Cathode radius)、有效电子源半径(Effective sourceradius)、发射电流密度(Emission currentdensity)、标准亮度(Normalisedbrightness)等方面,冷场发射略胜一筹。这几个参数总起来说就是冷场发射阴极的面积较小、能量集中,便于将电子束聚焦于一个很小的点,以提高分辨率。但是在现代的电镜技术条件下,热场发射电镜通过采取各种有效措施,也能够将电子束汇聚于一个理想的点,达到冷场发射电镜的分辨率水平。
    这些都是场发射主要需要表现的东西,在这个方面冷场是先天的优势,而且很大。(有人不服的话可以发图片来比,我可以在任何时候、任何时间、任何地点和任何的热场进行现场比拼,有哪家愿意迎战?)。热场想要接近冷场的分辨能力水准先要将自己变成冷场,你们去看看那台高分辨的热场不是将自己的电子束流降到冷场水准才能实现所谓的高分辨。就是这样图片质量也是无法和冷场相提并论。

    二.电镜性能
    1.稳定性
    冷场发射电镜灯丝会吸附电子枪内的残留气体,随着时间的增长,发射电流越来越不稳定,需要定时(大约8小时一次)进行加热还原(flash,约需半小时),给使用维护带来不便。而热场发射电镜无此烦恼。
    这个作者对冷场极其不了解。发射电流一般会在FLASH以后一两个小时内变化较大,但这个变化对观察和拍照影响不大,因为它们稳定的时间足够你拍照。而一两个小时以后就会比较稳定的变化了。8-10小时(看你对仪器维护,以及做样多寡)以后聚集在灯丝表面的气体的增多对引出的电子产生极大阻碍了,需要加一个瞬时电流来去除这些气体。这就是FLASH,而FLASH以后有段时间束流的稳定性和仪器的维护有关,说具体的就是电子枪部位的真空度有关,真空非常好这个稳定度就会高很多,基本不会出现灯丝噪音阶段。

    发射电流稳定度较好,漂移小于0.5%/h(ZEISS电镜可达到0.2%/h),而冷场发射则比这要大一个数量级。
    这个确确实实是热场得卖点。但是这个卖点只是对于能谱有标样定性分析才有用,试问一下有几个用户会用到能谱的有标样定量呢?

    2.最大探针电流
    热场发射电镜探针电流一般可达10nA,而冷场电镜却要低约1个数量级。
    这个对于WDS分析有用,有几个用户会用这个?


    热场发射电镜电子枪所需的工作真空度较低(≤1x10-8hPa),比较容易达到,一般只用一级离子泵就可以了。而冷场电镜的工作真空度要高2个数量级,一般要用两级离子泵,对真空密封等要求苛刻,娇气,难以维护。冷场发射电镜样品室的真空度要求也较高,这对于不太清洁、含水、含油、有气体析出的样品,抽真空就很困难。有多种型号的热场发射电镜具有低真空方式,而冷场电镜难以达到。

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  • shamoxiongshi

    第2楼2011/10/12

    兄弟,你给的答案都不够说服力。希望有专家能够积极发言。

    linzq(linzq) 发表:真空度对仪器的分辨能力有很大的影响,这也是热场分辨能力不行的原因。你去看看两个M热场,真空度还低吗?

    热场还有最大的让人诟病的就是后期费用。按科大和固体所的经历是一年半不到一根灯丝,约10万人民币的花费(还是灯丝回收价,灯丝回收去干吗?你们换的灯丝是不是二手灯丝?)带来的结果是仪器性能的下降。所以热场是一个除了贵就没有优点的东西。分辨能力做不过冷场而分析能力说严谨点还是需要电子探针来做,它是一个十三不靠的东西呀

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  • lauren001

    第3楼2011/10/12

    linzq(linzq) 发表:真空度对仪器的分辨能力有很大的影响,这也是热场分辨能力不行的原因。你去看看两个M热场,真空度还低吗?

    热场还有最大的让人诟病的就是后期费用。按科大和固体所的经历是一年半不到一根灯丝,约10万人民币的花费(还是灯丝回收价,灯丝回收去干吗?你们换的灯丝是不是二手灯丝?)有污蔑厂家之嫌 带来的结果是仪器性能的下降。所以热场是一个除了贵就没有优点的东西。分辨能力做不过冷场而分析能力说严谨点还是需要电子探针来做,它是一个十三不靠的东西呀


    热场的灯丝的价格确实是比冷场的要贵一些,但冷场的灯丝使用寿命3年左右(理论值),热场发射灯丝使用寿命在5-10年(理论值),同时一般热场灯丝的价格大概是冷场价格的3-4倍左右。

    实际上到底是冷场好还是热场好根本就无需讨论,大家之需要根据自己的科研要求冷静选择就可以了,如果你没多少资金,只关注样品表面的形貌,你就采购冷场。如果你想多做些扩展性分析就选择热场。现在销售热场的场商比冷场的多,竞争也足够充分,相信大家一定都能买到好产品。

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  • 小M

    第4楼2011/10/14

    应助达人

    大约10万人民币的灯丝价格确实是回收价,这一点得到了工程师的确认,回收的灯丝经过处理之后再出售
    灯丝寿命的理论值有这么高?有谁的热场发射灯丝用过5年的吗?出来秀秀。

    lauren001(lauren001) 发表:热场还有最大的让人诟病的就是后期费用。按科大和固体所的经历是一年半不到一根灯丝,约10万人民币的花费(还是灯丝回收价,灯丝回收去干吗?你们换的灯丝是不是二手灯丝?)有污蔑厂家之嫌 带来的结果是仪器性能的下降。所以热场是一个除了贵就没有优点的东西。分辨能力做不过冷场而分析能力说严谨点还是需要电子探针来做,它是一个十三不靠的东西呀


    热场的灯丝的价格确实是比冷场的要贵一些,但冷场的灯丝使用寿命3年左右(理论值),热场发射灯丝使用寿命在5-10年(理论值),同时一般热场灯丝的价格大概是冷场价格的3-4倍左右。

    实际上到底是冷场好还是热场好根本就无需讨论,大家之需要根据自己的科研要求冷静选择就可以了,如果你没多少资金,只关注样品表面的形貌,你就采购冷场。如果你想多做些扩展性分析就选择热场。现在销售热场的场商比冷场的多,竞争也足够充分,相信大家一定都能买到好产品。

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  • 驰奔

    第5楼2011/10/15

    请问热场枪和肖特基电子枪差别,楼主您这是否有正解?

    还有Linzq老师是否可从日立超高分辨热场角度阐述一下冷热场的差异。我想日立的冷热场定位应该是非常明确的,不应该左右手互博吧!

    我相信真理总是掌握在少数人手里,大多数客户需要教育,但教育的基础不应该是封建迷信,科学和自由我想是当代中国主旋律。

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  • atlas

    第6楼2011/10/15

    热场的灯丝的价格确实是比冷场的要贵一些,但冷场的灯丝使用寿命3年左右(理论值),热场发射灯丝使用寿命在5-10年(理论值)?????

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  • linzq

    第7楼2011/10/16

    我的阐述已经在电子束斑面积和高分辨能力辨析以及束流稳定性和分析正确性辨析这两篇文中了。
    场发射的主要目的就是高分辨像。而分析手段对于纳米材料来说除了能谱定性其他基本就是摆设,因为样品本身就不允许,前面我也有阐述。微区分析说明白点就是微米区域分析,而最有效的手段是电子探针,这个是针对分析去的。这样的话冷、热场的比较可以有一句话来说:热场强的是大家不常用的,而大家常用的热场又弱;而它的后期消耗又极大所以我怎么都找不到发展这个的理由。我想日立对这两种的认识也是这样吧,要不然不会大力力推冷场,而热场我觉得他们花的功夫不多,能有就有,没有就算。
    其实能和4800拼拼分辨能力的是日电的7500,可是一则这款电镜可能对操作者要求有点高,二呢日电就像我们的国营企业那样的官僚所以落下来就不奇怪了。于是乎他们抛弃7500而发展热场7600,目前我在热场看到最让我兴奋的结果就是7600拍的多孔硅(低电压100V),以后就再也没有看到什么好的了。
    不过他们的热场7600竟然去跟FEI 的F50和蔡司的Σ去竞争,自甘堕落。要是真想要热场我倒是建议选这个,绝对的价廉物美,和上面的两种型号报价差在5万美元左右,我都快楞掉了。大连物化所选择这款确实算有眼光了。
    日电要好好的加强售前、售后了否则就会掉队了。好在前期的积累太多,就是只做维修也能活得下去了。中国对日本的贡献实在是太大了,两个快倒闭的企业就是中国救活的,日电、岛津。

    驰奔(srd2009) 发表:请问热场枪和肖特基电子枪差别,楼主您这是否有正解?

    还有Linzq老师是否可从日立超高分辨热场角度阐述一下冷热场的差异。我想日立的冷热场定位应该是非常明确的,不应该左右手互博吧!
    我相信真理总是掌握在少数人手里,大多数客户需要教育,但教育的基础不应该是封建迷信,科学和自由我想是当代中国主旋律。

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  • shamoxiongshi

    第8楼2011/10/19

    日立的SU-70日本电子的 JSM-7001F JSM-7600F都是热场场发射扫描电镜。

    驰奔(srd2009) 发表:请问热场枪和肖特基电子枪差别,楼主您这是否有正解?

    还有Linzq老师是否可从日立超高分辨热场角度阐述一下冷热场的差异。我想日立的冷热场定位应该是非常明确的,不应该左右手互博吧!

    我相信真理总是掌握在少数人手里,大多数客户需要教育,但教育的基础不应该是封建迷信,科学和自由我想是当代中国主旋律。

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  • insulater

    第9楼2011/10/20

    排队和这位同志一块发表疑问,使用寿命反过来还有可能?
    热场要能用3年,我在北京等着,你把灯丝拿过来,我现场把他吃下去

    atlas(atlas) 发表:热场的灯丝的价格确实是比冷场的要贵一些,但冷场的灯丝使用寿命3年左右(理论值),热场发射灯丝使用寿命在5-10年(理论值)?????

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  • fengyonghe

    第10楼2011/10/20

    不同的用户使用目的不一样,像钢铁企业95%以上的工作量是能谱分析,剩下那5%,5000倍左右就够用了。该买那一款电镜很明确了。

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