Udvikling af en højenergi-opløsning, lanthanhexaborid nanotråd-baseret feltemissionspistol

National Institute for Materials Science (NIMS) og JEOL, Ltd. har udviklet et lanthanhexaborid (LaB₆ ) nanotrådsbaseret feltemissionspistol, der kan installeres på et aberrationskorrigeret transmissionselektronmikroskop (TEM). Denne kombinerede enhed er i stand til at udføre observation af atomopløsning ved en energiopløsning på 0,2 eV – den højeste opløsning nogensinde registreret for ikke-monokromatiske elektronkanoner – med en høj strømstabilitet på 0,4 %.

Forgæves bestræbelser er blevet gjort i mere end 20 år for at udvikle feltemissionspistoler, der bruger teoretisk højtydende nanomaterialer. Det har vist sig udfordrende at integrere en nanotråd-baseret feltemissionspistol i et elektronmikroskop uden at underminere dens fysiske egenskaber, såsom liv og stabilitet. Af denne grund er kommercielt tilgængelige feltemissionspistoler stadig udstyret med wolframnåle udviklet for mere end et halvt århundrede siden.

Dette NIMS-JEOL forskerhold (1) udviklede teknikker til kemisk at syntetisere og dyrke høj renhed, enkeltkrystal nanotråde af LaB₆ , kendt for at være et fremragende elektron-emitterende varmt katodemateriale, (2) designet en elektronkildemekanisme, der effektivt kan udsende elektroner, og (3) udviklede teknikker til at udtrække en enkelt nanotråd og integrere den i en optimeret elektronkildestruktur.

LaB₆ nanotråd-baseret elektronkilde har en række fordele:relativt moderate krav til vakuumtilstand, meget høj strømstabilitet, lav ekstraktionsspænding, smal elektronstråleenergifordelingsbredde og høj lysstyrke. Denne elektronkilde kan være anvendelig til udviklingen af ​​næste generation af feltemissionselektronmikroskoper med højere rumlig og energiopløsning – potentielt værdifulde værktøjer inden for halvleder- og medicinske områder.

Forskningen blev offentliggjort i Nature Nanotechnology .

En ultralys og meget sammenhængende elektronkilde udviklet til elektronstråleanalyseinstrument