勀傑團隊 著
您正在考慮一台桌上型掃描式電子顯微鏡(SEM)嗎? 如果是的話，選擇符合您需求的燈絲源非常重要，因為不同的燈絲源會直接影響影像輸出品質。
熱游離燈絲源，或稱陰極、燈絲、電子槍(為桌上型SEM中重要的組成元件之一，它能提供穩定的電子束)。其投射運作方式為將電子束(由電子槍燈絲源的陽極發出的電子所產生)投射到樣品上，並使用透鏡來控制電子束。
當任何固體材料被加熱，使得電子束發生彈性或非彈性碰撞，電子將因熱能量激發而脫離樣品的原子，產生背向散射電子(backscattered electrons, 簡稱BSE)和二次電子(secondary electrons, 簡稱SE)，所以激發運作的燈絲源就變的十分重要，故燈絲源需要使用高熔點以及相對低功函數的材料製成。
現今常見的掃描式電子顯微鏡燈絲源有兩種類型：鎢絲燈及六硼化鈰燈絲(CeB6)。問題是如何從中選擇最適合您的掃描式電子顯微鏡呢?
在純金屬狀態下，鎢有最高的熔點、最低的蒸氣壓、最低的熱膨脹，以及非常高的延展強度，這些都是作為燈絲源的理想特性。然而，和CeB6燈絲源相比，鎢絲燈有著一些無可避免的缺點。
兩種燈絲源的差異，可由下面五個不同的方向進行比較分析:
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亮度：相比鎢絲燈，在工作溫度較低之下，CeB6能有更高的電子束流，這表示在所有加速電壓下的亮度更高。特別的是，CeB6陰極提供的亮度是鎢的10倍。這使得CeB6有兩個優勢超越鎢。第一，在相同的聚焦點上可以提供更多電流，換句話說，在同一個大小的點上，訊號雜訊比更佳。第二，在同一個訊號雜訊比為前提下，CeB6的聚焦點能夠更小，這表示能呈現更好的解析度。
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燈絲源尺寸：鎢的燈絲源尺寸是橢圓狀的，大小從50-100微米(µm)，取決於燈絲源的構造及操作條件。相較之下，CeB6燈絲源尺寸小於25(µm)，這意味著，鎢絲燈需要使用更大的聚焦倍率，才能獲得與CeB6燈絲相同大小的焦距和解析度。
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燈絲的溫度:鎢絲燈的工作溫度在2800 Kelvin上下，然而CeB6燈絲的工作溫度約1800 Kelvin。溫度的差距會直接影響燈絲的效果。
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電子束能量的散佈: 鎢絲燈的燈絲源相比CeB6燈絲源有更高的溫度，會造成更多的能量散佈，通常鎢絲燈的散佈能量大約5電子福特(eV)。相比之下，CeB6燈絲大約1 eV，能產生更好的影像品質－特別是在低加速電壓模式下。
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燈絲源的生命週期: CeB6燈絲源生命週期大約是鎢的15倍以上－也可以說CeB6燈絲的1500+小時相對於鎢絲燈的100小時。鎢絲燈在白熱溫度下工作，鎢絲燈會漸漸變薄，最終會在觀察成像過程中突然斷裂。相較之下，CeB6燈絲源會隨著時間慢慢衰退，用戶在操作階段中，能夠預測它何時損壞並提前安排更換。鎢絲燈的另一個缺點是，當燈絲斷掉時所產生的揮發物，時常會汙染電子槍的上半部，導致需要更換或者做清潔，甚至容易造成電子顯微鏡壞損。而使用CeB6燈絲源不會產生揮發物，也就沒有會汙染電子槍的問題了。
透過上述各點的比較分析後，可以發現CeB6燈絲源的優點及電子成像質量更勝一籌。 雖然單看價格，CeB6燈絲價格較鎢絲燈高，但以長期考量來看，CeB6擁有更長的工作壽命、較低的更換次數及降低汙染的風險，故CeB6燈絲相對擁有更高的性價比、更符合成本效益；這也使得選擇CeB6電子燈絲源的桌上型掃描式電子顯微鏡更具吸引力。
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