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场离子显微术

 FIM是于1951年由Muller所发明,其前身乃场发射显微术(FieldEmission,Microscopy,FEM)。FEM在1936年被发明,Müller为了观察此种场电子的角分布图像,于是将针尖状的发射体(emitter)置于玻璃制球形真空腔中心作为阴极,发射体对面玻璃壁上镀上一层透明的导体物质,其上再覆以磷光剂作为阳极。当一个大负电压加在针上时,由于尖端效应,针尖上产生很强的负电场,电子便能被发射出来。结果发现,发射出来的场电子沿径向(表面电场方向)飞行,撞击荧光幕后所产生的亮点可显现尖点表面结构图像。

1951年,穆勒将前面所述的场电子显微镜之二极反接,隐约中见到解像力较好的模糊影像。后来他再充入10-3torr(1torr=1mm水银柱高的气压)的氢气于真空腔中,发现当正电场达2×108V/cm∼3×108V/cm时,磷光幕上呈现原子解像力的结构图像。这也是人类第一次肉眼观察到原子的影像,于是引起许多实验者极大的兴趣。
后来才了解这是由于发生场游离(fieldionization)所形成的现象。FIM即是利用将高正电压加在针尖上,产生很强的正电场,藉此来游离氦或氖原子,被游离出来的正离子因为正电场而被加速射向屏幕,因而得到影像。
其中FIM有两个限制:
1.它只适用在某些能制成针的金属
2.需在真空中及液态氮或液态氦的低温下操作。相较之下,SPM的限制就少很多。

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  • 更新时间: 2017-03-16

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