Катоды LaB6, используемые в электронных микроскопах

Введение

Гексаборид лантана (LaB6, борид лантана или LaB) - это химическое соединение, состоящее из лантана и бора, а мишень из гексаборида лантана - это тип керамической мишени для напыления, изготовленной из того же материала. Обе они широко используются в оптических приборах и технологиях, таких как электронные микроскопы, электронная литография и т. д. Эта статья посвящена применению катодов из борида лантана и покрытий из борида лантана в электронных микроскопах на примере успешного случая.

Рисунок 1 Мишени для распыления гексаборида лантана

Особенности и применение мишеней для распыления LaB6

-Особенности

Мишени для напыления из гексаборида лантана имеют схожие характеристики с керамикой LaB6. Пурпурно-фиолетовая керамика имеет высокую температуру плавления 2483K. LaB6 нерастворим в воде и соляной кислоте. Он довольно прочный, его твердость по шкале Мооса составляет 9,5. Кроме того, благодаря низкой рабочей функции (около 2,70 эВ) и высокой излучательной способности электронов LaB6 может создавать большие токи даже при низких температурах. Материал также отличается низкой скоростью испарения.

--Использование

Благодаря этим важным свойствам гексаборид лантана стал предпочтительным материалом для катодов в электронных микроскопах, сканирующих электронных микроскопах (SEM) и электронно-лучевой литографии. Высокочистые мишени из гексаборида лантана можно также использовать для напыления при производстве тонкопленочных покрытий LaB6. Этот гексаборид также имеет множество других применений, включая радиолокацию в аэрокосмической отрасли, электронику, рентгеновскую порошковую дифракцию, и, что особенно важно, он используется в качестве катодного материала для электронных микроскопов.

Похожие статьи: Особенности и применение нитей LaB6

Катоды LaB6 VS вольфрамовые катоды

--Что такое катоды LaB6?

Источники электронов имеют большое значение для электронных микроскопов. Для работы электронного микроскопа необходима детекторная система. Вся оптическая система состоит из катода и одного или двух анодов. Кроме того, между ними имеются относительно большие промежутки. Полная структура детекторной системы показана на рисунке 2 ниже.

• Катод служит источником электронов. Идеальным вариантом для изготовления таких катодов является гексаборид лантана. Также возможно покрытие катодов тонкими пленками LaB6.
• Анод настроен на привлечение электронов и передает их дальше.
• В процессе обработки электроны покидают твердую поверхность катодов, как только получают достаточно энергии от нагрева. После этого они ускоряются.

Рисунок 2 Структура катода из гексаборида лантана

-- Катоды LaB6 VS вольфрамовые катоды

Для изготовления катодов или катодных покрытий для лучших источников электронов используется целый ряд материалов, таких как гексаборид лантана, гексаборид церия и вольфрам. Однако LaB6 имеет следующие преимущества перед другими материалами катодов. Здесь мы сравниваем катоды Lab6 с вольфрамовыми катодами.

Вольфрам:

• Вольфрам имеет более короткий срок службы, потому что он испаряется и разрушается в последнюю очередь.
• Вольфрамовые катоды не рекомендуется использовать в оптических устройствах. Это может привести к снижению яркости и ухудшению качества изображения в условиях высоких температур.

Гексаборид лантана:

• Катоды LaB6 имеют более длительный срок службы, поскольку они менее склонны к испарению.
• Катоды LaB6 обладают более высокой яркостью, поскольку для испускания электронов им требуется более низкая температура. Эти гексаборидные катоды примерно в 10 раз "ярче" вольфрамовых катодов.

Гексаборид лантана превосходит вольфрам в качестве материала для катодов по различным параметрам. Единственным его недостатком может быть то, что он дороже вольфрама. Но это не мешает LaB6 стать популярным катодным материалом для электронных микроскопов.

Пример из практики: Катоды из LaB6, используемые в электронных микроскопах

--Задача

КомпанияStanford Advanced Materials (SAM) уже несколько лет поставляет высококачественные материалы для лабораторий. Недавно один из немецких клиентов попросил у нас несколько мишеней для напыления гексаборида лантана для оптических проектов. Он - исследователь, специализирующийся на производстве самодельных оптических компонентов, таких как лазерное оборудование и электронные микроскопы. Он пытался сделать детекторную систему, которая могла бы измерять катодолюминесценцию и фотолюминесценцию (см. рисунок 3). Он решил использовать гексаборид лантана вместо вольфрама в качестве нового источника электронов.

Рисунок 3 Детекторная система

-Решение

Компания SAM очень рада помочь нашим клиентам завершить их научные исследования. Мы также с удовольствием знакомимся с этими проектами и оптическими приборами.

В этот раз наш клиент представил нам свои проекты и попросил одну часть мишени для напыления LaB6. Ее размер составлял 1 дюйм в диаметре и 2-3 мм в толщину, а чистота - 99,5 %. Он также приложил фотографию электронного микроскопа для своего проекта в электронной почте (см. рис. 4). Наконец, его проекты хорошо сочетались с предоставленной нами мишенью LaB6.

Рисунок 4 Сканирующий электронный микроскоп нашего клиента

--Результаты

Наш заказчик получил материал гексаборида лантана и обнаружил, что эти мишени для напыления имеют дополнительные преимущества. Исследователь утверждал следующее.

• Благодаря низкой рабочей функции LaB6 можно использовать более дешевый лазер, поскольку другие материалы для нанесения покрытий требуют нескольких нелинейных процессов.
• По сравнению с другими материалами с низкой рабочей функцией, деградация покрытия LaB6 довольно низкая, что позволяет легче обращаться с ним и преобразовывать.

Заключение

Гексаборид лантана обладает многочисленными преимуществами перед другими материалами, когда он применяется для изготовления катодов или катодных покрытий для электронных микроскопов. Stanford Advanced Materials является ведущим поставщиком различных видов керамики, химикатов, магнитов, металлов и сплавов. Отправьте нам запрос, если вы заинтересованы в гексабориде лантана или других передовых материалах. Вы также можете посетить нашу домашнюю страницу для получения дополнительной информации.