如果你正在調研掃描電鏡（SEM），你可能已經(jīng)知道，燈絲是電鏡中zui重要的部分之一。在這篇博客，我們將仔細討論鎢燈絲和CeB6燈絲。

如何選擇掃描電鏡燈絲？

對于不同的燈絲，就性能而言，場(chǎng)發(fā)射（FEG）掃描電鏡圖像的分辨率是zui高的。但是就電鏡的日常使用而言，zui重要的一點(diǎn)還是以低成本獲得高質(zhì)量的圖像，這樣一來(lái)場(chǎng)發(fā)射電子槍就不再那么吸引人了，因為它要求的真空度很高，需要一個(gè)高價(jià)的真空設計。電子槍的成本效率是相對于它的使用壽命和日常維護而言的。這就是為什么經(jīng)?？吹芥u燈絲和CeB6燈絲出現在（臺式）SEM供應商的配置清單中。

圖一：鎢燈絲與CeB6 燈絲

燈絲是一種耗材

通常情況下，我們都希望燈絲使用壽命能夠貫穿SEM的整個(gè)生命周期，可能需要10年甚至10年以上。不幸的是，燈絲是消耗品，不可避免地會(huì )“磨損”。燈絲的壽命取決于兩個(gè)主要因素：1）運行的真空度，2）燈絲溫度。低真空度和溫度過(guò)高都會(huì )導致燈絲壽命減短。而高真空度，低溫可以延長(cháng)燈絲的壽命，但也會(huì )降低圖像質(zhì)量。因此，在*條件下運行燈絲很重要。

SEM真空系統

不同的燈絲，SEM真空系統的設計有所不同。在鎢燈絲系統中，燈絲的真空度受到運行狀態(tài)影響。例如，每次加載或卸載樣品時(shí)，都會(huì )有空氣進(jìn)入真空柱，影響燈絲的使用壽命。觀(guān)察不導電樣品時(shí)，通常需要低真空，也會(huì )縮短燈絲壽命。對于CeB6系統，比如飛納電鏡，內置渦輪分子泵，采用分級真空系統，通過(guò)壓差光闌使得真空柱的各部分具有不同的真空度，保證燈絲時(shí)刻處于高真空的狀態(tài)下。這意味著(zhù)，在低真空環(huán)境下加載和觀(guān)測樣品不會(huì )影響燈絲壽命。

圖2：真空柱的截面圖與電子槍結構示意圖

SEM燈絲壽命的終結

如何判斷燈絲壽命的盡頭？對于鎢燈絲，你根本看不到它的到來(lái)。這意味著(zhù)燈絲可能在成像或分析過(guò)程斷裂，這會(huì )帶來(lái)很多不便。來(lái)自燈絲的碎片也可能污染真空柱的其他部件，這不僅需要換燈絲，還要清理、甚至更換其他部件，如韋氏帽。

當然，可以在使用壽命結束前更換燈絲，但它沒(méi)有得到充分利用，因此需要頻繁地更換。如果您有大量的SEM用戶(hù)，您不可能總有機會(huì )及時(shí)更換燈絲——除非整個(gè)團隊都接受了更換燈絲的培訓。而且更換燈絲后常常會(huì )引起燈絲不居中。

CeB6燈絲在壽命的盡頭將會(huì )有一個(gè)緩慢的性能退化過(guò)程。這意味著(zhù)您將看到它的到來(lái)，CeB6燈絲不會(huì )突然中斷，因此可以有計劃地安排更換。我們是可以看到CeB6燈絲老化的跡象的，如為了獲得與平時(shí)同樣質(zhì)量的圖片時(shí)，用戶(hù)需要將對比度和亮度調得更大，或者使用更大的束斑。

燈絲：使用壽命

鎢燈絲的平均壽命取決于它的使用，大約是150小時(shí)。有一些技巧可以延長(cháng)燈絲的使用壽命。一種是當測完樣品后，不要急著(zhù)卸載樣品，可以先等5分鐘。這使燈絲冷卻一點(diǎn)，減少氧化。當然，這個(gè)小技巧會(huì )降低測樣效率，因為需要多等5分鐘。

另一種選擇是使用低加速電壓、低束流成像，這可以增加燈絲壽命，但往往會(huì )降低降低圖片質(zhì)量，特別是低加速電壓下成像。

CeB6燈絲的平均壽命大約為2000小時(shí)。在它的使用壽命中，即使加載和卸載許多樣品，或者使用低真空成像，性能依舊保持良好。

燈絲：維護

一般用戶(hù)可以更換鎢燈絲，這是一個(gè)必要的先決條件，因為更換燈絲的頻率很高，有時(shí)候一周一次。摘除、安裝和校準燈絲是很容易的，它只是需要時(shí)間。更換燈絲所需的時(shí)間取決于舊燈絲的狀態(tài)。如果舊燈絲沒(méi)有斷裂，那么您將可能在20分鐘內啟動(dòng)系統并再次運行。如果真的斷裂了，就需要更多的時(shí)間來(lái)清理韋氏帽等其他部件，以保證同樣的性能。

CeB6燈絲也可以被用戶(hù)更換。但是更換的頻率比較低，一般2-3年才更換一次。因此，這不像鎢燈絲是一個(gè)“常規”的工作。更好的方法是計劃更換，并由售后工程師完成。這意味著(zhù)用戶(hù)不用進(jìn)行庫存。就像在你的車(chē)更換機油：你可以自己做，但你更喜歡一輛在車(chē)庫里進(jìn)行定期檢查時(shí)才需要更換機油的汽車(chē)。

掃描電鏡燈絲：推薦

通過(guò)考慮以上所有的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，我們可以得出結論，對于鎢燈絲和CeB6燈絲來(lái)說(shuō)，拍出每張圖片的成本可能是差不多的。然而，考慮到無(wú)憂(yōu)的、方便的使用和操作，以及每一張圖片的質(zhì)量，顯然，CeB6燈絲更好。