1. 电子源的大小
电子源的大小为电子枪发射出电子后经韦氏帽汇聚后所形成的电子束斑,六硼化镧和六硼化铈灯丝明显小于钨灯丝,更有利于经过聚光镜和物镜汇聚后形成更小的电子束斑,从而得到更好的分辨率;
2. 亮度
亮度为灯丝单位面积内的电子流强度,亮度越高,越有利于得到更充足的信号,提高图片的信噪比和清晰度。六硼化镧和六硼化铈灯丝的亮度为钨灯丝的10倍,因此可以得到信噪比更好的图片;
3. 能量宽幅
能量宽幅代表灯丝发射出的电子的单色性,能量宽幅越小代表灯丝发射出的电子单色性越好,能量也越集中,能量集中有助于减小透镜色差,形成更小的束斑从而提高分辨率,六硼化镧和六硼化铈灯丝发射的电子单色性更高,分辨率更高;
4. 阴极温度
阴极温度也就是灯丝的工作温度,工作温度越低,灯丝的挥发也就越慢,寿命也会越长,六硼化镧和六硼化铈灯丝的工作温度远低于钨灯丝,因此它们的寿命比钨灯丝长很多。下图为六硼化铈和六硼化镧随温度变化的挥发速率对比,可见在1800℃的工作温度下,六硼化铈挥发速度比六硼化镧更慢,其寿命更长(>1500h),而六硼化镧只有1000h的寿命;
5. 使用压力
使用压力即为灯丝正常工作需要的真空度,六硼化镧和六硼化铈灯丝需要的真空度 (10-5 Pa) 比钨灯丝 (10-3 Pa) 更高,因此他们对真空系统的要求也会更高;
6. 寿命
寿命即为灯丝的正常使用时间,由于钨灯丝的寿命只有 50-100 h,因此使用钨灯丝作为电子源的电镜需要经常更换灯丝,而使用六硼化镧和六硼化铈灯丝的电镜则不需要;
目前,CeB6/Lab6 的性能较钨灯丝都有压倒性的优势,但是设计制造 CeB6/Lab6 灯丝的台式扫描电镜是有技术难度的,因为这类灯丝对真空度的要求高,真空度即前面所说的使用压力。因此在设计制造的时候一定要维持灯丝周围的高真空度,这对电镜的泵也提出了高要求。同时,为了实现操作简单,不喷金看不导电样品,在台式电镜中都会采用样品仓低真空设计,这也对维持 CeB6/Lab6 周围的高真空度提出了挑战。如何在电镜中的样品仓和灯丝仓实现两种真空系统?在台式扫描电镜这样狭小的空间内,完美的实现样品仓低真空,灯丝仓高真空是有难度的。这也是市面上钨灯丝台式扫描电镜种类多,CeB6/Lab6 台式扫描电镜种类少的原因了。