الكهروكيميائية النقش وتوصيف نقاط شارب الميدان الانبعاثات الكترون تأثير التأين

وقد استخدمت نصائح حادة أو نقاط طويل في تطبيقات المجهر، مثل مجهر أيوني (FIM) ⁽¹⁾ والمجهر النفقي الماسح (STM) ^2، ومجموعة من التقنيات لإنتاج نصائح حادة من مواد مختلفة وضعت ^3. ويمكن أيضا أن هذه النصائح حادة أن تعمل كنقاط الانبعاثات الميدان (FEPS) عن طريق تطبيق الجهد العالي لهم، ويكون بمثابة مصدر شعاع الالكترون مريحة. تطبيق واحد من مثل المصدر إنتاج أيون عن طريق تأين تأثير الإلكترون (زعبيل). في محطة إثراء الوقود هو مفيد بشكل خاص في التطبيقات حيث التقلبات في درجات الحرارة التي تنتجها بواعث الحرارية غير مرغوب فيها. على سبيل المثال، إنتاج أيون عن طريق إعمار للصناعة الغاز خلفية أو بخار في درجة عالية من الدقة فخ بينينج ^4،5.

وهناك طريقة بسيطة لافتعال FEPS هو حفر electrochemically قضبان التنغستن في محلول هيدروكسيد الصوديوم (هيدروكسيد الصوديوم). هذه التقنية هي بسيطة نسبيا لتنفيذ معوقد تبين أن المعدات متواضعة وأن تكون قابلة للتكرار تماما وموثوق بها. ووصف عدد من الأساليب في الأدب ويستمر إدخال تحسينات على هذه التقنيات للمثول ^6. نحن هنا تصف طريقة لالنقش الكهروكيميائية من النصائح التنغستن في محلول هيدروكسيد الصوديوم. أسلوبنا هو الاختلاف من الصفيحة الإفلات من تقنية ^7،8 والعائمة ^9،10 تقنية طبقة. مثل هاتين الطريقتين أنه تمكن من إنتاج اثنين من نصائح من إجراء الحفر واحد. ويظهر صورة للجهاز تجريبي لالحفر النصائح في الشكل 1.

الشكل 1. جهاز الحفر. الصورة من جهاز التجريبية المستخدمة في الحفر الكهروكيميائية من قضبان التنغستن مع محلول هيدروكسيد الصوديوم. يرجى النقرهنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

النقش الكهروكيميائية من التنغستن في قاعدة هيدروكسيد الصوديوم المائية يحدث من خلال عملية ذات مرحلتين. أولا، يتم تشكيل أكاسيد التنغستن وسيطة، والثانية، وهذه الأكاسيد غير قابلة للelectrochemically حل لتشكيل أنيون تنجستات القابلة للذوبان. وصفت هذه العملية، في شكل مبسط، من خلال ردود الفعل اثنين

(1) W + 6OH ^– → WO _{3 (S)} + 3H ₂ O + 6E ^-، و

(2) WO _{3 (S)} + 2OH ^– → WO ₄ ^2- + H ₂ O.

التيار الحفر والحل المولية هيدروكسيد الصوديوم المستخدمة تؤثر على الوقت والجهد المطلوب لحفر من خلال قضيب التنغستن. وتقدم دراسات من هذه الآثار ومناقشتها. الأهم من ذلك، المعلمات النقش يكون لها تأثير على هندسة من النصائح، وعلى هذا النحو، على عملها في وضع انبعاث المجال. الهندسة لل وتميزت نصائح أنتجنا عن طريق التصوير لهم المجهر الإلكتروني الماسح (SEM). هذه الصور يمكن أن تستخدم لتقدير، على سبيل المثال، في دائرة نصف قطرها طرف. وبالإضافة إلى ذلك، كانت تعمل النصائح في وضع انبعاث المجال من خلال تطبيق الجهد السلبي للعادة بضع مئات من فولت إلى بضعة كيلو فولت لهم ورصد مما أدى انبعاث الإلكترون الحالية. العلاقة بين تيار الانبعاث المجال، وأنا، والتطبيقية الجهد التحيز، والخامس، ويمكن وصف هذه المعادلة فاولر-نوردهايم ¹¹

(3) I = AV ² ه ^{-Cr _{ممثل المؤسسة} / V،}

حيث r _{ممثل المؤسسة} هي دائرة نصف قطرها الفعلي لطرف، وغير ثابت، وC هو الثاني فاولر-نوردهايم ثابت ، الذي ب = 6.83 فولت ^{– 3/2} V / نانومتر،030eq11.jpg "/> هي وظيفة عمل من التنغستن ( ≈ 4.5 فولت)، ك هو أحد العوامل التي تعتمد على هندسة (ك ≈ 5)، و هو مصطلح نوردهايم تصحيح الصورة ( ≈ 1) ^12. وبالتالي، فإن نصف قطر الفعال للطرف يمكن تحديد ذلك عن طريق قياس التيار الإلكترون بوصفها وظيفة من الجهد التحيز. على وجه التحديد، ويمكن الحصول عليها من منحدر ما يسمى فاولر-نوردهايم (FN) مؤامرة من قانون الجنسية (I / V ²⁾ ضد 1 / V.