اعداد المصدر الكترون Celadونيتي وتقدير سطوعه
Summary
وتقدم هذه المادة بروتوكولا لاعداد مصدر سيلادونيت وتقدير سطوعه للاستخدام في التصوير طويل المدى الكترون منخفضه الطاقة المجهر الإسقاط المصدر نقطه.
Abstract
الكترون celadونيتي مصدر وصفها هنا ينفذ بشكل جيد في الكترون الطاقة المنخفضة نقطه المصدر المجهر الإسقاط في التصوير بعيد المدى. وهو يقدم مزايا رئيسيه مقارنه بالنصائح المعدنية الحاده. متانة لها يتيح مدي الحياة من أشهر ويمكن استخدامه تحت ضغط عال نسبيا. يتم إيداع الكريستال celadونيتي في قمة من ألياف الكربون ، والحفاظ علي نفسها في هيكل محوري ضمان شكل شعاع كرويه وسهله لتحديد المواقع الميكانيكية لمحاذاة المصدر ، والكائن ومحور الكترون-البصرية النظام. هناك ترسب بلوري واحد عبر جيل من قطرات الماء التي تحتوي علي سيلادنيت مع ماصات مجهريه. يمكن اجراء فحص المجهر المجهري الكتروني للتحقق من الترسب. ومع ذلك ، فان هذا يضيف خطوات التالي يزيد من خطر اتلاف المصدر. التالي ، بعد الاعداد ، وعاده ما يتم ادراج المصدر مباشره تحت فراغ في المجهر الإسقاط. يوفر أول الجهد العالي العرض ركله قباله اللازمة لبدء الانبعاثات الكترون. ثم تقاس عمليه الانبعاثات الميدانية المعنية: فقد لوحظ بالفعل بالنسبة لعشرات من مصادر الكترون التي أعدت بهذه الطريقة. والسطوع اقل من المقدرة من خلال تقدير مفرط لحجم المصدر ، وكثافة في واحده من الطاقة وزاوية مخروط تقاس في نظام الإسقاط.
Introduction
وقد درست الهياكل المعدنية/العازلة المستخدمة للانبعاثات الكترون لما يقرب من 20 عاما بسبب المجال المجهري المنخفض1. المجال الكهربائي المعنية هي فقط من أجل بعض v/μm2،3،4، علي النقيض من الخامس/نانومتر المطلوبة للانبعاثات حقل الكلاسيكية مع نصائح معدنيه حاده5،6،7. وهذا يفسر علي الأرجح البداية البلازما التصريف التي هي مفيده جدا في تقنيات مصدر الكترون. منذ بضع سنوات ، سعينا لاستكشاف هذا الانبعاث الميداني المنخفض عن طريق إيداع الأفلام من العوازل الطبيعية علي طبقات الكربون نقل الكترون8. وقد تم اختيار سيلادونيت ، وهو معدن عازل وجد في البازلت من الفخاخ بارانا في مناجم Ametista دي سول في البرازيل.
عندما celadonite هو الأرض ، وشكل الكريستال هو بلاطه مستطيله مع ابعاد ميكرومتر وسمك اقل من 100 نانومتر (عاده: 1,000 nm x 500 nm x 50 nm). فمن مسطح تماما ويمكن التعرف عليها في المسح المجهري الكترون (الشكل 1). يتم تشكيل الفيلم عن طريق ترسب قطره الماء التي تحتوي علي سيلادونيت علي طبقه الكربون. كما يزيد الجهد المطبق ، فانه تنبعث الكترونات بعد نظام فاولر-نوردهايم مع التشبع كثافة لاعلي الفولتية. وأظهرت دراسة باستخدام الحجاب الحاجز في نظام الإسقاط ان باعث واحد هو مصدر مثل نقطه9. ومع ذلك ، استخدام هذا الفيلم الكبير مع الحجاب الحاجز لتحديد المصدر لم تستغل إمكانات نقطه المصدر. فعلي سبيل المثال ، تسمح المصادر النقطية المستخدمة عاده في المجهر المجهري الخاص بالطاقة المنخفضة المصدر بوجود مسافة بين المصدر والكائن تبلغ حوالي 100 نانومتر. ومع ذلك ، ستكون هذه المسافة من مصدر إلى كائن خارج السؤال مع فيلم. وكان العثور علي طريقه لعزل بلوره واحده حتى تكون قادره علي نقل شيء نحو هذا المصدر الكترون تحديا. وكان الحل الأول ، لاستخدام ألياف الكربون 10 μm: إيداع قطره في قمة ألياف يحد بالضرورة من عدد بلورات celadونيتي. ثانيا ، قررنا الحد من حجم القطيرات: يتم تعبئة الماصة المجهرية مع طرف من حوالي 5 ميكرون مع المياه المحتوية علي celadونيتي ويتم تطبيق الضغط عند مدخل الماصة لإنشاء قطره صغيره لترطيب قمة ألياف. ويفصل البروتوكول عمليه اعداد المصدر الكامل.
المصدر الناتج هو نقطه محوريه مصدر السماح محاذاة جيده بين المصدر ، والكائن والكترون البصرية النظام10. لان قطرها 10 μm لا تزال أوسع من النصائح حاده جدا ، ويقتصر المسافة من مصدر إلى كائن لبعض عشرات من ميكرومتر. ومع ذلك ، فقد أظهرنا مؤخرا ان باعث المصدر celadونيتي مجتمعه مع عدسه Einzel يؤدي بالمقارنة إلى المجهر الإسقاط نقطه المصدر الكلاسيكية. التصوير بعيد المدى بذلك يجعل يتيسر حتى يحد الحشوة تاثير11 علي الشيء والصورة تشويات تضمن12,13. كما يقدم مصدر celadونيتي المزايا الرئيسية مقارنه بالنصائح المعدنية الحاده. هو قويه: ال [بوينت-سورس] تحت البلورة ولذلك حميت ضد اخرق. يمكن ان يعمل المصدر تحت ضغط عال نسبيا: تم اختباره في 10-2 ميليبار خلال بضع دقائق. الا ان عمرها واستقرارها لا يزالان يعتمدان علي الظروف الفراغية الصحيحة. نحن عاده توظيف مصدر celadونيتي في 10-8 ميليبار والحصول علي مدي الحياة من أشهر.
ويهدف هذا المقال لمساعده جميع أولئك الذين يرغبون في استخدام مصدر celadونيتي لإنتاج شعاع الكترون متماسكة.
Protocol
Representative Results
Discussion
هذا البروتوكول ليس حرجا لان هندسه المصدر بمقياس مجهري يتغير من مصدر واحد إلى آخر. والصعوبة هي انه بما ان ألياف الكربون هشه ، فان قطعها يمكن ان يؤدي إلى طول غير مناسب. طول كاف حوالي 500 μm; الشكل المجهري للقطع ليس حاسما. الخطوة الحاسمة هي ان يكون عدد صغير جدا من البلورات (من الناحية المثالية واح?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ويود أصحاب البلاغ ان يشكروا مارجوري سوشيكو علي تحسين اللغة الانكليزيه لهذه المادة.
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 |
References
- 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).
