Comparación entre la fuente de electrones de emisión de campo de nanocables LaB6 desarrollada recientemente y la fuente de electrones convencional. El uso del nuevo emisor de electrones permitió el desarrollo de la fuente de haces de electrones ultrabrillantes, siendo su propagación de energía dos tercios de la propagación de energía asociada con un emisor de electrones contemporáneo.
Investigadores del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales — Han Zhang, Investigador senior, Grupo de caracterización de giro, y Jie Tang, Líder de Grupo del Grupo de Nanomateriales Unidimensionales, Unidad de procesamiento de materiales, y colaboradores desarrollaron tecnología para fabricar nanocables monocristalinos de hexaboruro de lantano (LaB6) con superficie limpia, una fuente de electrones de emisión de campo frío prometedora para microscopios electrónicos y otros dispositivos, y por tanto mejoró el rendimiento y la estabilidad de la fuente de electrones. Es más, mediante la instalación de la nueva fuente de electrones en un microscopio electrónico de barrido, obtuvieron con éxito imágenes de alta resolución, demostrando que la fuente de electrones en realidad puede servir como fuente de haces de electrones ultrabrillantes para microscopios electrónicos.
Para aumentar la resolución espacial de los microscopios electrónicos, es necesario obtener haces de electrones ultrabrillantes y altamente coherentes enfocando de manera estrecha una gran cantidad de electrones emitidos por una fuente de electrones. En el presente, Los microscopios electrónicos de alta resolución están equipados con tungsteno en forma de aguja como fuente de electrones. Para aumentar aún más la resolución espacial del microscopio, Se han realizado esfuerzos para desarrollar una fuente de emisión de electrones de campo utilizando LaB6, que emite electrones con mayor facilidad que el tungsteno. Sin embargo, la síntesis de nanocables, un requisito para el desarrollo de una fuente de emisión de electrones de campo, utilizando LaB6 fue un desafío porque este material muy duro era difícil de manipular.
En colaboración con el Dr. Lu-Chang Qin, profesor de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill en los Estados Unidos, el equipo de investigación logró la fabricación de la fuente de electrones que consta de un nanoalambre LaB6 mediante el empleo de la deposición química de vapor. Es más, el equipo de investigación desarrolló tecnología para limpiar la superficie del nanoalambre LaB6, lo que condujo a la mejora de las características de emisión de electrones y la estabilidad de la fuente de electrones. El equipo de investigación confirmó que la fuente de electrones de nanocables LaB6 recientemente desarrollada era capaz de producir haces de electrones altamente coherentes. que eran 100 veces más brillantes y tenían una distribución de energía de dos tercios en comparación con la fuente actual de electrones de tungsteno. El equipo también verificó que, cuando la fuente de electrones se instaló en un microscopio electrónico de emisión de campo, su densidad de corriente de electrones era 1, 000 veces mayor que las fuentes de electrones convencionales y duró 5 horas de uso sin atenuación en la corriente de emisión. Es más, el equipo observó muestras utilizando un microscopio electrónico equipado con la fuente de electrones de nanocables LaB6, y obtuvo imágenes de microscopía electrónica con una resolución superior al nivel estándar convencional.
La fuente de electrones de nanocables LaB6 se puede instalar fácilmente en dispositivos simplemente reemplazando la pistola de electrones de tungsteno convencional (fuente de electrones) con ella. En el futuro, el equipo planea trabajar en el uso práctico y la comercialización de la fuente de electrones de nanocables LaB6 a través de una investigación conjunta con socios industriales.
