場發射電鏡的電子發射源為冷場,物鏡為半浸沒式,可利用二次電子、背散射電子信號成像來觀察樣品表面形態。在高加速電壓下,二次電子圖像分辨率為1 nm,背散射電子圖像分辨率3.0 nm。在低加速電壓下,二次電子圖像分辨率為2 nm,有利于觀察絕緣或導電性差的樣品。
場發射電鏡配置的主要附件為X射線能譜儀,利用該附件可以在觀察樣品表面微觀形貌的同時進行微區成分定性和半定量以及元素分布分析。針對不導電樣品,配置高分辨磁控離子濺射儀,可以準確地為樣品噴鍍厚度均勻的導電膜,從而實現該類樣品的電鏡分析。
場發射電鏡的創新設計舉例:
1.電鏡光源
冷場發射光源比其他電鏡使用的肖特基熱場發射光源能量發射度小,成像時相干性更好,圖像質量大大提高;電子全息附件獲得更好的相干性;成像時更容易匯聚,無論在高壓還是低壓都能獲得高亮度的小束斑,同時空間分辨率提高。
2.聚光鏡匯聚方式
傳統的聚光鏡亮度與會聚焦同時控制,有時會相互干擾,無法達到佳狀態。采用四級聚光鏡且亮度及會聚焦分開控制,很容易獲得追加實驗條件。
3.物鏡匯聚方式
物鏡上采用掃描方式,可以獲得范圍的STEM-EELS。
4.進樣方式
透射電鏡難和做容易損壞的是手動的進樣方式,新手插拔樣品桿經常造成儀器損壞。新設計樣品桿自動進入和退出,改變了這個容易出問題的環節,大大提高了儀器的長期穩定性。