钨灯丝和场发射扫描电镜的区别

　　电子显微镜是指以电子束作为照明光源的显微镜。其中最为常见的就是扫描电子显微镜，那么如何产生电子束呢?这就要提到钨灯丝扫描电镜和场发射扫描电镜的最本质区别了。钨灯丝扫描电镜采用加热钨灯丝的方法，使高能量电子逸出，从而产生高能电子束;而场发射扫描电镜则是采用强电场作用下电子从阴极表面释放出来的原理产生高能电子束，属于冷场发射。

　　除此之外，他们还在以下方面存在区别：

　　1，点源直径和曲率半径： 钨灯丝电子枪使用0.1mm直径的钨丝制成V形(发叉式钨丝阴极)，其尖端作为点发射源， 曲率半径约为0.1mm。场发射电子枪使用同样直径的钨丝，但经过腐蚀制成针状的尖阴极，其曲率半径一般在100nm到1μm之间。

　　2，发射机制：钨灯丝属于热发射，通过在灯丝电极上施加直流电压使钨丝发热，工作温度一般在2600K至2800K之间。场发射则是在尖阴极表面增加强电场，降低阴极材料的表面势垒，通过量子隧道效应在常温或低温下发射大量低能电子。

　　3，电子枪控制方法：钨灯丝采用三极自给偏压控制，并具有偏压负反馈电路，发射电流稳定性高。场发射电子枪没有偏压负反馈电路，发射电流的稳定性相对较低。

　　4，电子源直径和亮度：钨灯丝的电子源尺寸较大，一般在50~100μm，而场发射的电子源直径非常小，约为100nm，场发射电子枪的亮度相比钨灯丝提高上千倍。

　　5，系统真空度要求：钨丝扫描电子显微镜采用普通高真空，而场发射扫描电子显微镜需要超高真空，使用三级真空泵获得的真空度比普通高真空系统高多个数量级。

　　6，成本和寿命：发叉式钨丝阴极相对便宜，但钨灯丝的寿命较短，一般在50至200小时之间。场发射阴极造价昂贵，但由于材料蒸发率低，寿命较长，可使用上万小时。