Développement d’un canon à émission de champ à base de nanofils d’hexaborure de lanthane à haute énergie


Développement d'un canon à émission de champ à haute résolution énergétique basé sur des nanofils LaB6

SEM de la source d’électrons à de nanofils LaB6. Une image avec une résolution atomique de graphène monocouche, qui a été enregistrée par un MET équipé de cette source d’électrons, peut être vue dans l’image encadrée en haut à droite. Crédit photo : Institut national des sciences des matériaux Koji Kimoto

L’Institut national des sciences des matériaux (NIMS) et JEOL, Ltd. avoir un hexaborure de lanthane (LaB6e) à de champ à base de nanofils pouvant être installé sur un microscope électronique à transmission (MET) à correction d’aberration. Cette unité combinée est capable d’effectuer des observations avec une résolution atomique à une résolution en de 0,2 eV – la résolution la plus élevée jamais mesurée pour des canons à électrons non monochromatiques – avec une stabilité de courant élevée de 0,4 %.

Pendant plus de 20 ans, les tentatives ont échoué pour développer des canons à émission de champ avec des nanomatériaux théoriquement puissants. Il s’est avéré difficile d’intégrer un canon à émission de champ à base de nanofils dans un microscope électronique sans nuire à ses propriétés physiques telles que la durée de vie et la stabilité. Pour cette raison, les canons à émission de champ disponibles dans le commerce utilisent encore des aiguilles en tungstène qui ont été développées il y a plus d’un demi-siècle.

Cette équipe de recherche NIMS-JEOL (1) a développé des techniques de synthèse chimique et de croissance de nanofils monocristallins de haute pureté de LaB6e, connu comme un excellent matériau émetteur d’électrons à cathode chaude, (2) a conçu un mécanisme de source d’électrons capable d’émettre efficacement des électrons, et (3) a développé des techniques pour extraire un seul nanofil et l’intégrer dans une structure de source d’électrons optimisée.

Le laboratoire6e La source d’électrons à base de nanofils présente un certain nombre d’avantages : des exigences relativement modérées sur les conditions de vide, une stabilité de courant très élevée, une faible tension d’extraction, une faible largeur de distribution d’énergie du faisceau d’électrons et une luminosité élevée. Cette source d’électrons pourrait être utilisée dans le de microscopes électroniques à émission de champ de prochaine génération avec une résolution spatiale et énergétique plus élevée – des outils potentiellement précieux dans les domaines des semi-conducteurs et de la médecine.

L’étude a été publiée dans Nanotechnologie naturelle.

  • Développement d'un canon à émission de champ à haute résolution énergétique basé sur des nanofils LaB6

    Comparaison des distributions d’énergie du faisceau d’électrons de la source d’électrons à base de nanofils LaB6 (bleu), de la source d’électrons à émission de champ de tungstène conventionnelle (rouge) et de la source d’électrons Schottky conventionnelle (gris). Crédit photo : Institut national des sciences des matériaux Koji Kimoto

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    Comparaison des rapports de bruit de la source d’électrons à base de nanofils LaB6 (bleu) et de la source d’électrons à émission de champ de tungstène conventionnelle (rouge). Crédit photo : Institut national des sciences des matériaux Koji Kimoto


Une source d’électrons ultra-brillante et hautement cohérente développée pour les analyseurs de faisceaux d’électrons


Plus d’information:
Han Zhang et al., Source d’électrons à nanofils LaB6 micro-ingénierie à haute endurance pour la microscopie électronique à haute résolution, Nanotechnologie naturelle (2021). DOI : 10.1038 / s41565-021-00999-w

Fourni par l’Institut national des sciences des matériaux

Devis: Développement d’un canon à émission de champ à base de nanofils d’hexaborure de lanthane avec une résolution élevée en énergie (2021, 10 décembre), consulté le 10 décembre 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-12-high-energy-resolution- lanthane -hexaborure -nanowire-based-field.html

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