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如果你正在調(diào)研掃描電鏡（SEM），你可能已經(jīng)知道，燈絲是電鏡中zui重要的部分之一。在這篇博客，我們將仔細(xì)討論鎢燈絲和CeB6燈絲。
如何選擇掃描電鏡燈絲？
對于不同的燈絲，就性能而言，場發(fā)射（FEG）掃描電鏡圖像的分辨率是zui高的。但是就電鏡的日常使用而言，zui重要的一點還是以低成本獲得高質(zhì)量的圖像，這樣一來場發(fā)射電子槍就不再那么吸引人了，因為它要求的真空度很高，需要一個高價的真空設(shè)計。電子槍的成本效率是相對于它的使用壽命和日常維護(hù)而言的。這就是為什么經(jīng)常看到鎢燈絲和CeB6燈絲出現(xiàn)在（臺式）SEM供應(yīng)商的配置清單中。
圖一：鎢燈絲與CeB6 燈絲
燈絲是一種耗材
通常情況下，我們都希望燈絲使用壽命能夠貫穿SEM的整個生命周期，可能需要10年甚至10年以上。不幸的是，燈絲是消耗品，不可避免地會“磨損”。燈絲的壽命取決于兩個主要因素：1）運行的真空度，2）燈絲溫度。低真空度和溫度過高都會導(dǎo)致燈絲壽命減短。而高真空度，低溫可以延長燈絲的壽命，但也會降低圖像質(zhì)量。因此，在*條件下運行燈絲很重要。
SEM真空系統(tǒng)
不同的燈絲，SEM真空系統(tǒng)的設(shè)計有所不同。在鎢燈絲系統(tǒng)中，燈絲的真空度受到運行狀態(tài)影響。例如，每次加載或卸載樣品時，都會有空氣進(jìn)入真空柱，影響燈絲的使用壽命。觀察不導(dǎo)電樣品時，通常需要低真空，也會縮短燈絲壽命。對于CeB6系統(tǒng)，比如飛納電鏡，內(nèi)置渦輪分子泵，采用分級真空系統(tǒng)，通過壓差光闌使得真空柱的各部分具有不同的真空度，保證燈絲時刻處于高真空的狀態(tài)下。這意味著，在低真空環(huán)境下加載和觀測樣品不會影響燈絲壽命。
圖2：真空柱的截面圖與電子槍結(jié)構(gòu)示意圖
SEM燈絲壽命的終結(jié)
如何判斷燈絲壽命的盡頭？對于鎢燈絲，你根本看不到它的到來。這意味著燈絲可能在成像或分析過程斷裂，這會帶來很多不便。來自燈絲的碎片也可能污染真空柱的其他部件，這不僅需要換燈絲，還要清理、甚至更換其他部件，如韋氏帽。
當(dāng)然，可以在使用壽命結(jié)束前更換燈絲，但它沒有得到充分利用，因此需要頻繁地更換。如果您有大量的SEM用戶，您不可能總有機會及時更換燈絲——除非整個團(tuán)隊都接受了更換燈絲的培訓(xùn)。而且更換燈絲后常常會引起燈絲不居中。
CeB6燈絲在壽命的盡頭將會有一個緩慢的性能退化過程。這意味著您將看到它的到來，CeB6燈絲不會突然中斷，因此可以有計劃地安排更換。我們是可以看到CeB6燈絲老化的跡象的，如為了獲得與平時同樣質(zhì)量的圖片時，用戶需要將對比度和亮度調(diào)得更大，或者使用更大的束斑。
燈絲：使用壽命
鎢燈絲的平均壽命取決于它的使用，大約是150小時。有一些技巧可以延長燈絲的使用壽命。一種是當(dāng)測完樣品后，不要急著卸載樣品，可以先等5分鐘。這使燈絲冷卻一點，減少氧化。當(dāng)然，這個小技巧會降低測樣效率，因為需要多等5分鐘。
另一種選擇是使用低加速電壓、低束流成像，這可以增加燈絲壽命，但往往會降低降低圖片質(zhì)量，特別是低加速電壓下成像。
CeB6燈絲的平均壽命大約為2000小時。在它的使用壽命中，即使加載和卸載許多樣品，或者使用低真空成像，性能依舊保持良好。
燈絲：維護(hù)
一般用戶可以更換鎢燈絲，這是一個必要的先決條件，因為更換燈絲的頻率很高，有時候一周一次。摘除、安裝和校準(zhǔn)燈絲是很容易的，它只是需要時間。更換燈絲所需的時間取決于舊燈絲的狀態(tài)。如果舊燈絲沒有斷裂，那么您將可能在20分鐘內(nèi)啟動系統(tǒng)并再次運行。如果真的斷裂了，就需要更多的時間來清理韋氏帽等其他部件，以保證同樣的性能。
CeB6燈絲也可以被用戶更換。但是更換的頻率比較低，一般2-3年才更換一次。因此，這不像鎢燈絲是一個“常規(guī)”的工作。更好的方法是計劃更換，并由售后工程師完成。這意味著用戶不用進(jìn)行庫存。就像在你的車更換機油：你可以自己做，但你更喜歡一輛在車庫里進(jìn)行定期檢查時才需要更換機油的汽車。
掃描電鏡燈絲：推薦
通過考慮以上所有的優(yōu)點和缺點，我們可以得出結(jié)論，對于鎢燈絲和CeB6燈絲來說，拍出每張圖片的成本可能是差不多的。然而，考慮到無憂的、方便的使用和操作，以及每一張圖片的質(zhì)量，顯然，CeB6燈絲更好。
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