Войти
Автоэмиссионная микроскопия (FEM ) - это аналитический метод, используемый в материаловедении для исследования структур поверхности молекул и их электронных свойств. Изобретенный Эрвином Вильгельмом Мюллером в 1936 году, МКЭ был одним из первых приборов для анализа поверхности, который приблизился к разрешению, близкому к атомному .
Методы микроскопии используются для получения увеличенных изображений поверхности в реальном пространстве, показывающих, как она выглядит. В общем, информация микроскопии касается поверхности кристаллографии (то есть того, как атомы расположены на поверхности), морфологии поверхности (то есть формы и размера топографических элементов, образующих поверхность) и состава поверхности (элементы и соединения поверхность состоит из).
Автоэмиссионная микроскопия (FEM) была изобретена Эрвином Мюллером в 1936 году. В FEM явление автоэлектронной эмиссии использовалось для получения изображения на детекторе на основе различие работы выхода различных кристаллографических плоскостей на поверхности.
Экспериментальная установка МКЭ Автоэмиссионный микроскоп состоит из металлического образца в виде острого наконечника и проводящего флуоресцентного экрана, заключенного в сверхвысокий вакуум. Используемый радиус острия обычно составляет порядка 100 нм. Он состоит из металла с высокой точкой плавления , такого как вольфрам. Образец удерживают под большим отрицательным потенциалом (1–10 кВ) относительно флуоресцентного экрана. Это дает электрическое поле около вершины иглы порядка 10 В / м, что достаточно для автоэлектронной эмиссии электронов.
Электроны, испускаемые полем, движутся вдоль силовых линий и создают яркие и темные пятна на флуоресцентном экране, обеспечивая взаимно однозначное соответствие с кристаллическими плоскостями полусферического эмиттера. Ток эмиссии сильно зависит от локальной работы выхода в соответствии с уравнением Фаулера – Нордхейма ; следовательно, изображение МКЭ отображает карту проецируемой работы выхода поверхности излучателя. Плотно упакованные грани имеют более высокую работу выхода, чем атомно-шероховатые области, и поэтому они отображаются на изображении в виде темных пятен на более ярком фоне. Короче говоря, анизотропия работы выхода кристаллических плоскостей отображается на экране как изменения интенсивности.
Увеличение задается соотношением 
Можно установить МКЭ с отверстием для датчика в люминофорном экране и коллектором чашкой Фарадея за ним для сбора тока, излучаемого из одной плоскости. Этот метод позволяет измерять изменение работы выхода с ориентацией для самых разных ориентаций на одном образце. МКЭ также использовался для изучения процессов адсорбции и поверхностной диффузии, используя изменение работы выхода, связанное с процессом адсорбции.
Автоэлектронная эмиссия требует очень хорошего вакуума, и часто даже в сверхвысоком вакууме (UHV) эмиссия возникает не из-за чистой поверхности. Типичный полевой эмиттер необходимо «прошить», чтобы очистить его, обычно пропуская ток через петлю, на которой он установлен. После мигания ток эмиссии высокий, но нестабильный. Ток затухает со временем и в процессе становится более стабильным из-за загрязнения наконечника либо из-за вакуума, либо, чаще, из-за диффузии адсорбированных поверхностных частиц к наконечнику. Таким образом, реальная природа наконечников FEM во время использования в некоторой степени неизвестна.
Применение МКЭ ограничено материалами, которые могут быть изготовлены в форме острого наконечника, могут использоваться в среде сверхвысокого напряжения и могут выдерживать высокие электростатические поля. По этим причинам тугоплавкие металлы с высокой температурой плавления (например, W, Mo, Pt, Ir) являются обычными объектами для экспериментов FEM.
