Cátodos de LaB6 usados em microscópios eletrônicos

Introdução

Ohexaboreto de lantânio (LaB6, boreto de lantânio ou LaB) é um composto químico composto de lantânio e boro, e o alvo de hexaboreto de lantânio é um tipo de alvo de sputtering de cerâmica feito do mesmo material. Ambos são amplamente utilizados em aparelhos e técnicas ópticas, como microscópios eletrônicos, litografia eletrônica, etc. Este artigo se concentrará na aplicação de cátodos de boreto de lantânio e revestimentos de boreto de lantânio em microscópios eletrônicos com um caso de sucesso.

Figura 1 Alvos de pulverização de hexaboreto de lantânio

Características e usos dos alvos de pulverização de LaB6

--Características

Os alvos de sputter de hexaboreto de lantânio compartilham características semelhantes às da cerâmica LaB6. A cerâmica roxo-violeta tem um alto ponto de fusão de 2483K. O LaB6 é insolúvel em água e ácido clorídrico. É bastante resistente, com uma dureza Mohs de 9,5. Além disso, devido à sua baixa função de trabalho de cerca de 2,70 eV e à alta emissividade de elétrons, o LaB6 pode produzir altas correntes mesmo em temperaturas mais baixas. O material também se destaca por sua baixa taxa de evaporação.

--Utilizações

Graças a essas propriedades desejáveis, o hexaboreto de lantânio tornou-se o material preferido para cátodos em microscópios eletrônicos, microscópios eletrônicos de varredura (SEM) e litografia por feixe de elétrons. Você também pode aplicar alvos de sputter de hexaboreto de lantânio de alta pureza para fabricar revestimentos de filme fino de LaB6. Esse hexaboreto também tem muitas outras aplicações, incluindo radar aeroespacial, eletrônica, difração de pó de raios X e, o mais importante, é usado como material catódico para microscópios eletrônicos.

Leitura relacionada: Características e aplicações dos filamentos de LaB6

Cátodos de LaB6 versus cátodos de tungstênio

--O que são cátodos de LaB6?

As fontes de elétrons são de grande importância para os microscópios eletrônicos. Um sistema detector é necessário para o desempenho do microscópio eletrônico. O sistema óptico completo consiste em um cátodo e um ou dois ânodos. Além disso, há espaços relativamente grandes entre eles. A estrutura completa de um sistema detector é mostrada na figura 2 abaixo.

• O cátodo serve como fonte de elétrons. O hexaboreto de lantânio é uma opção ideal para fabricar esses cátodos. O revestimento dos cátodos com filmes finos de LaB6 também funciona.
• O ânodo é configurado para atrair elétrons e passá-los adiante.
• Durante o processamento, os elétrons escapam da superfície sólida dos cátodos quando recebem energia suficiente do aquecimento. Depois disso, eles são acelerados.

Figura 2 Estrutura do cátodo de hexaboreto de lantânio

-- Cátodos de LaB6 versus cátodos de tungstênio

Diversos materiais, como o hexaboreto de lantânio, o hexaboreto de cério e o tungstênio, são empregados na fabricação de cátodos ou revestimentos de cátodos para melhores fontes de elétrons. No entanto, o LaB6 tem as seguintes vantagens em relação a outros materiais de cátodo. Aqui comparamos os cátodos de Lab6 com os cátodos de tungstênio.

Tungstênio:

• O tungstênio acaba tendo uma vida útil mais curta porque evapora e acaba quebrando.
• O cátodo de tungstênio não é recomendado para dispositivos ópticos. Ele pode resultar em baixo brilho e baixa qualidade de imagem em condições de alta temperatura.

Hexaboreto de lantânio:

• Os cátodos de LaB6 têm uma vida útil mais longa, pois são menos propensos à evaporação.
• O LaB6 tem maior brilho porque precisa de temperaturas mais baixas para emitir elétrons. Esses catodos de hexaboreto são cerca de 10 vezes mais "brilhantes" do que os catodos de tungstênio.

O hexaboreto de lantânio é superior ao tungstênio como material de cátodo em vários aspectos. Sua única desvantagem pode ser o fato de ser mais caro que o tungstênio. Mas isso não impede que o LaB6 se torne um material de cátodo popular para microscópios eletrônicos.

Estudo de caso: Cátodos de LaB6 usados em microscópios eletrônicos

--O desafio

A Stanford Advanced Materials (SAM) vem fornecendo materiais de alta qualidade para laboratórios há vários anos. Recentemente, um cliente alemão nos solicitou alguns alvos de sputter de hexaboreto de lantânio para projetos ópticos. Ele é um pesquisador especializado na produção de componentes ópticos de fabricação própria, como equipamentos a laser e microscópios eletrônicos. Ele estava tentando criar um sistema detector que pudesse medir a catodoluminescência e a fotoluminescência (veja a Figura 3). Ele decidiu usar hexaboreto de lantânio em vez de tungstênio para uma nova fonte de elétrons.

Figura 3 O sistema detector

--A solução

A SAM fica muito feliz em ajudar nossos clientes a concluir seus estudos científicos. Também nos sentimos entusiasmados em aprender sobre esses projetos e instrumentos ópticos.

Dessa vez, nosso cliente nos apresentou seus projetos e solicitou uma peça de alvo de pulverização de LaB6. A dimensão era de 1" de diâmetro x 2-3 mm de espessura, e a pureza era de 99,5%. Ele também anexou uma foto do microscópio eletrônico em seu projeto nos e-mails (veja a Figura 4). Por fim, seus projetos foram bem-sucedidos com o alvo de LaB6 que fornecemos.

Figura 4 Microscópio eletrônico de varredura do nosso cliente

--Os resultados

Nosso cliente obteve material de hexaboreto de lantânio e descobriu que esses alvos de pulverização têm vantagens adicionais. O pesquisador afirmou o seguinte.

• Devido à baixa função de trabalho do LaB6, é possível usar um laser mais barato, pois outros materiais de revestimento exigem vários processos não lineares.
• Em comparação com outros materiais de baixa função de trabalho, a degradação do revestimento de LaB6 é bastante baixa, o que facilita o manuseio e a transformação.

Conclusão

O hexaboreto de lantânio tem inúmeras vantagens em relação a outros materiais quando aplicado na fabricação de cátodos ou revestimento de cátodos para microscópios eletrônicos. A Stanford Advanced Materials é uma fornecedora líder de uma variedade de cerâmicas, produtos químicos, ímãs, metais e ligas. Envie-nos uma mensagem de consulta se estiver interessado em hexaboreto de lantânio ou em outros materiais avançados. Você também pode consultar nossa página inicial para obter mais informações.