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求解释：场发射电子枪的类型

电镜小学生

2020/12/16

透射电镜（TEM）

朋友们，在TEM机台的Manual里看到：场发射电子枪可分为Cold FEG、Thermally-assisted Cold FEG和肖特基FEG，Cold FEG和Thermally-assisted Cold FEG的针尖尖端比较尖锐，直接施加萃取电压就可以发射电子，而肖特基FEG的针尖尖端就比较broad，需要在它的表面涂覆ZrO2来降低W的功函数。但是在网络上的一些帖子中看到：场发射电子枪分为热场电子枪和冷场电子枪，热场电子枪表面涂覆ZrO2来降低W的功函数，并且还需要提供1200K的高温。（网络上的帖子看的是安徽大学林中清教授的电子枪解析）

所以关于Thermally-assisted Cold FEG、肖特基FEG、热场电子枪，就比较迷惑：

（1）如果假设Manual和网络帖子都对的话，那么Thermally-assisted Cold FEG和热场电子枪应该不是同一个概念，而肖特基FEG和热场电子枪是同一概念，不知道这样的理解是否正确？

（2）Thermally-assisted Cold FEG如果比较接近冷场电子枪的话，它的结构又是怎样的呢？

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wangjunyu

第1楼2020/12/20

应助工程师

发一篇资料给您参考一下

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我不是龙哥

第2楼2020/12/21

应助达人

Thermally-assisted Cold FEG？确定没搞错么，确定不是Cold FEG, Thermally-assisted FEG。莫怪，既然是冷场还加热有点奇怪！个人的理解:
场发射电子枪分为冷场和热场，而肖特基枪是利用了肖特基效应，但是依然需要高温，因此多数情况分类都是算到热场的，严格说算Thermally-assisted FEG。至于有Thermally-assisted FEG，其实就是真正的Thermal FEG是纯靠加热加电压发射电子（隧穿效应），而利用了肖特基效应促进电子逸出（可能还没到隧穿的条件），算是热辅助发射！一家之言，欢迎探讨！

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电镜小学生

第3楼2020/12/21

感谢解答！Manual上确实写的是Thermally-assisted cold FEG，后来看网络上的教学视频上老师说肖特基FEG就是热场电子枪，可能是Manual的说法错误！
我不是龙哥(m3002960) 发表:Thermally-assisted Cold FEG？确定没搞错么，确定不是Cold FEG, Thermally-assisted FEG。莫怪，既然是冷场还加热有点奇怪！个人的理解:
场发射电子枪分为冷场和热场，而肖特基枪是利用了肖特基效应，但是依然需要高温，因此多数情况分类都是算到热场的，严格说算Thermally-assisted FEG。至于有Thermally-assisted FEG，其实就是真正的Thermal FEG是纯靠加热加电压发射电子（隧穿效应），而利用了肖特基效应促进电子逸出（可能还没到隧穿的条件），算是热辅助发射！一家之言，欢迎探讨！

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我不是龙哥

第4楼2020/12/21

应助达人

目前广泛商业应用的热场基本都是Schottky FEG！而如果去电镜公司的官网比如赛默飞，都是分为冷场和热场，热场都讲的是肖特基枪！我掌握的资料上，确实没看到Thermally-assisted Cold FEG这种提法啊，而且谷歌等搜索引擎也搜不出来！
电镜小学生(Ins_a0214fc5) 发表: 感谢解答！Manual上确实写的是Thermally-assisted cold FEG，后来看网络上的教学视频上老师说肖特基FEG就是热场电子枪，可能是Manual的说法错误！

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我不是龙哥

第5楼2020/12/21

应助达人

我又查了查谷歌学术，在一些早期的文章里，确实有Thermally-assisted Cold FEG，就是Cold FEG在一定温度加热，为了提高电子枪稳定性！查看了我们的电镜上的帮助文件也是有Thermally-assisted Cold FEG，这是他们分类的问题吧！
我不是龙哥(m3002960) 发表:目前广泛商业应用的热场基本都是Schottky FEG！而如果去电镜公司的官网比如赛默飞，都是分为冷场和热场，热场都讲的是肖特基枪！我掌握的资料上，确实没看到Thermally-assisted Cold FEG这种提法啊，而且谷歌等搜索引擎也搜不出来！

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电镜小学生

第6楼2020/12/23

厉害了！给您点赞！
我不是龙哥(m3002960) 发表:我又查了查谷歌学术，在一些早期的文章里，确实有Thermally-assisted Cold FEG，就是Cold FEG在一定温度加热，为了提高电子枪稳定性！查看了我们的电镜上的帮助文件也是有Thermally-assisted Cold FEG，这是他们分类的问题吧！

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电镜小学生

第7楼2020/12/23

感谢！您提供的资料很有帮助，谢谢！
wangjunyu(wangjunyu1113) 发表:发一篇资料给您参考一下

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Ins_537ac45d

第8楼2021/12/16

答主您好，我有一个比较好奇打的问题是，既然这两个电子枪结构类似，冷场是在钨单晶的310面，那为什么不能直接在冷场电子枪的加压上改变控制逻辑，让他既可以持续加热变成热场，也可以闪烁电源变成冷场呢？
我不是龙哥(m3002960) 发表:我又查了查谷歌学术，在一些早期的文章里，确实有Thermally-assisted Cold FEG，就是Cold FEG在一定温度加热，为了提高电子枪稳定性！查看了我们的电镜上的帮助文件也是有Thermally-assisted Cold FEG，这是他们分类的问题吧！

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我不是龙哥

第9楼2021/12/17

应助达人

厉害的想法，不过可能实现起来没那么简单，毕竟目前搞冷场的都不多，主流电镜多是热场!
Ins_537ac45d(Ins_537ac45d) 发表: 答主您好，我有一个比较好奇打的问题是，既然这两个电子枪结构类似，冷场是在钨单晶的310面，那为什么不能直接在冷场电子枪的加压上改变控制逻辑，让他既可以持续加热变成热场，也可以闪烁电源变成冷场呢？

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imrszl

第10楼2021/12/17

一针两用没法弥补两种发射模式的缺陷：冷场稳定性差，真空要求高；热场相干性差，电子束半径大。CFEG要时空相干性好电子束半径小就必须要求FEG针尖细、低温发射，而低温环境下要避免吸附以获得良好的稳定性就必须要在超高真空条件下使用。为了追求稳定性热激发针尖（同时还需要镀ZrO增加针尖曲率半径），就必然会降低性能。即便镀ZrO后针尖还是很细，技术上也必须考虑W/ZrO界面不匹配的问题：两用FEG在用作CFEG做flash时，短时间内针尖是要瞬间超过5000K的（编辑的时候翻参考书了，确实是5000K没错），在快速变温时W/ZrO两种结构的性能差异会带来一系列问题（例如热膨胀系数不一致导致开裂、ZrO导热性差熔点低无法有效flash等）。我觉得两种FEG在各自擅长的领域做好各自的本职工作才是发展前景。现在Schottky FEG已经蛮成熟了，貌似CFEG稳定性也有了很大提升，甚至在flash的时候都不会影响HRSTEM acquire（上次电镜会议上FEI展示的）。
Ins_537ac45d(Ins_537ac45d) 发表: 答主您好，我有一个比较好奇打的问题是，既然这两个电子枪结构类似，冷场是在钨单晶的310面，那为什么不能直接在冷场电子枪的加压上改变控制逻辑，让他既可以持续加热变成热场，也可以闪烁电源变成冷场呢？

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