Catodi LaB6 utilizzati nei microscopi elettronici

Introduzione

L'esaboruro di lantanio (LaB6, boruro di lantanio o LaB) è un composto chimico composto da lantanio e boro e il target di esaboruro di lantanio è un tipo di target ceramico per sputtering realizzato con lo stesso materiale. Entrambi sono ampiamente utilizzati in apparecchiature e tecniche ottiche come i microscopi elettronici, la litografia elettronica, ecc. Questo articolo si concentrerà sull'applicazione dei catodi di boruro di lantanio e dei rivestimenti di boruro di lantanio nei microscopi elettronici con un caso di successo.

Figura 1 Obiettivi sputter all'esaboruro di lantanio

Caratteristiche e utilizzi dei target sputter LaB6

--Caratteristiche

I target sputter in esaboruro di lantanio hanno caratteristiche simili alla ceramica LaB6. La ceramica viola-viola ha un punto di fusione elevato, pari a 2483K. Il LaB6 è insolubile in acqua e acido cloridrico. È piuttosto resistente, con una durezza Mohs di 9,5. Inoltre, grazie alla sua bassa funzione di lavoro, vicina a 2,70 eV, e all'elevata emissività degli elettroni, il LaB6 può produrre correnti elevate anche a temperature inferiori. Il materiale si distingue anche per il suo basso tasso di evaporazione.

--Usi

Grazie a queste proprietà desiderabili, l'esaboruro di lantanio è diventato il materiale preferito per i catodi dei microscopi elettronici, dei microscopi elettronici a scansione (SEM) e della litografia a fascio elettronico. È inoltre possibile applicare bersagli sputter di esaboruro di lantanio di elevata purezza per produrre rivestimenti a film sottile di LaB6. Questo esaboruro ha anche molte altre applicazioni, tra cui il radar aerospaziale, l'elettronica, la diffrazione di polveri a raggi X e, soprattutto, è utilizzato come materiale catodico per i microscopi elettronici.

Lettura correlata: Caratteristiche e applicazioni dei filamenti LaB6

Catodi di LaB6 VS catodi di tungsteno

--Cosa sono i catodi LaB6?

Le sorgenti di elettroni sono di grande importanza per i microscopi elettronici. Per le prestazioni del microscopio elettronico è necessario un sistema di rivelazione. L'intero sistema ottico è costituito da un catodo e da uno o due anodi. Inoltre, ci sono spazi relativamente grandi nel mezzo. La struttura completa di un sistema di rivelazione è illustrata nella figura 2.

• Il catodo funziona da sorgente di elettroni. L'esaboruro di lantanio è un'opzione ideale per realizzare tali catodi. Funziona anche il rivestimento dei catodi con film sottili di LaB6.
• L'anodo è impostato per attrarre gli elettroni e li trasmette.
• Durante la lavorazione, gli elettroni fuoriescono dalla superficie solida dei catodi una volta ottenuta sufficiente energia dal riscaldamento. In seguito vengono accelerati.

Figura 2 Struttura del catodo in esaboruro di lantanio

-- Catodi di LaB6 VS catodi di tungsteno

Una serie di materiali come l'esaboruro di lantanio, l'esaboruro di cerio e il tungsteno sono utilizzati per realizzare catodi o rivestimenti catodici per migliorare le sorgenti di elettroni. Tuttavia, il LaB6 presenta i seguenti vantaggi rispetto ad altri materiali per catodi. Qui confrontiamo i catodi di Lab6 con quelli di tungsteno.

Tungsteno:

• Il tungsteno ha una vita più breve perché evapora e si rompe subito.
• Il catodo di tungsteno non è consigliato per i dispositivi ottici. In condizioni di temperatura elevata, può provocare una bassa luminosità e una scarsa qualità dell'immagine.

Esaboruro di lantanio:

• I catodi LaB6 hanno una durata maggiore perché sono meno soggetti all'evaporazione.
• I catodi LaB6 hanno una maggiore luminosità perché necessitano di temperature più basse per emettere elettroni. Questi catodi di esaboruro sono circa 10 volte più "luminosi" dei catodi di tungsteno.

L'esaboruro di lantanio è superiore al tungsteno come materiale catodico sotto vari aspetti. L'unico aspetto negativo è che è più costoso del tungsteno. Ma questo non impedisce al LaB6 di diventare un materiale catodico popolare per i microscopi elettronici.

Caso di studio: Catodi di LaB6 utilizzati nei microscopi elettronici

--La sfida

LaStanfordAdvanced Materials (SAM) fornisce materiali di alta qualità per i laboratori da diversi anni. Recentemente, un cliente tedesco ci ha chiesto alcuni target sputter di esaboruro di lantanio per progetti ottici. Si tratta di un ricercatore specializzato nella produzione di componenti ottici autoprodotti, come apparecchiature laser e microscopi elettronici. Stava cercando di realizzare un sistema di rivelazione in grado di misurare la catodoluminescenza e la fotoluminescenza (vedi figura 3). Decidere di utilizzare l'esaboruro di lantanio al posto del tungsteno per una nuova sorgente di elettroni.

Figura 3 Il sistema di rivelazione

--La soluzione

SAM è lieta di assistere i propri clienti nel completamento dei loro studi scientifici. Siamo anche entusiasti di conoscere questi progetti e strumenti ottici.

Questa volta, il nostro cliente ci ha presentato i suoi progetti e ci ha chiesto un pezzo di target sputter LaB6. Le dimensioni erano di 1" di diametro x 2-3 mm di spessore e la purezza era del 99,5%. Ha anche allegato una foto del microscopio elettronico al suo progetto nelle e-mail (vedi figura 4). Infine, i suoi progetti sono andati bene con il target LaB6 che gli abbiamo fornito.

Figura 4 Il microscopio elettronico a scansione del nostro cliente

--Risultati

Il nostro cliente ha ottenuto il materiale esaboruro di lantanio e ha scoperto che questi target sputter hanno ulteriori vantaggi. Il ricercatore ha affermato quanto segue.

• Grazie alla bassa funzione di lavoro del LaB6, è possibile utilizzare un laser più economico, poiché altri materiali di rivestimento richiedono diversi processi non lineari.
• Rispetto ad altri materiali a bassa funzione di lavoro, la degradazione del rivestimento in LaB6 è piuttosto bassa, il che consente una più facile manipolazione e trasformazione.

Conclusioni

L'esaboruro di lantanio presenta numerosi vantaggi rispetto ad altri materiali quando viene applicato per realizzare catodi o rivestimenti di catodi per microscopi elettronici. Stanford Advanced Material è un fornitore leader di una varietà di ceramiche, prodotti chimici, magneti, metalli e leghe. Inviateci una richiesta se siete interessati all'esaboruro di lantanio o ad altri materiali avanzati. Potete anche consultare la nostra homepage per ulteriori informazioni.