Cathodes LaB6 utilisées dans les microscopes électroniques

Introduction

L'hexaborure de lanthane (LaB6, borure de lanthane ou LaB) est un composé chimique composé de lanthane et de bore, et la cible d'hexaborure de lanthane est un type de cible de pulvérisation céramique fabriquée à partir du même matériau. Ces deux types de cibles sont largement utilisés dans les appareils et techniques optiques tels que les microscopes électroniques, la lithographie électronique, etc. Cet article se concentre sur l'application des cathodes et des revêtements en borure de lanthane dans les microscopes électroniques, avec un cas de réussite.

Figure 1 Cibles de pulvérisation de l'hexaborure de lanthane

Caractéristiques et utilisations des cibles de pulvérisation LaB6

--Caractéristiques

Les cibles de pulvérisation de l'hexaborure de lanthane présentent des caractéristiques similaires à celles de la céramique LaB6. Cette céramique violette a un point de fusion élevé de 2483K. Le LaB6 est insoluble dans l'eau et l'acide chlorhydrique. Il est assez résistant avec une dureté de Mohs de 9,5. En outre, en raison de sa faible fonction de travail, proche de 2,70 eV, et de sa forte émissivité électronique, le LaB6 peut produire des courants élevés même à des températures plus basses. Ce matériau se distingue également par son faible taux d'évaporation.

--Utilisations

Grâce à ces propriétés intéressantes, l'hexaborure de lanthane est devenu le matériau de choix pour les cathodes des microscopes électroniques, des microscopes électroniques à balayage (MEB) et de la lithographie par faisceau d'électrons. Vous pouvez également utiliser des cibles de pulvérisation de l'hexaborure de lanthane de haute pureté pour fabriquer des couches minces de LaB6. Cet hexaboride a également de nombreuses autres applications, notamment dans le domaine des radars, de l'aérospatiale, de l'électronique, de la diffraction des poudres par rayons X et, surtout, il est utilisé comme matériau de cathode pour les microscopes électroniques.

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Cathodes en LaB6 et cathodes en tungstène

--Qu'est-ce qu'une cathode LaB6 ?

Les sources d'électrons sont très importantes pour les microscopes électroniques. Un système de détection est nécessaire pour assurer les performances du microscope électronique. L'ensemble du système optique se compose d'une cathode et d'une ou deux anodes. En outre, il y a des espaces relativement importants entre les deux. La structure complète d'un système de détection est illustrée dans la figure 2 ci-dessous.

• La cathode sert de source d'électrons. L'hexaboride de lanthane est une option idéale pour fabriquer de telles cathodes. Le revêtement des cathodes avec des films minces de LaB6 fonctionne également.
• L'anode est réglée pour attirer les électrons et les transmettre.
• Au cours du traitement, les électrons s'échappent de la surface solide des cathodes une fois qu'ils ont reçu suffisamment d'énergie grâce au chauffage. Ils sont ensuite accélérés.

Figure 2 Structure de la cathode en hexaboride de lanthane

-- Cathodes en LaB6 et cathodes en tungstène

Une série de matériaux tels que l'hexaborure de lanthane, l'hexaborure de cérium et le tungstène sont utilisés pour fabriquer des cathodes ou des revêtements de cathodes pour de meilleures sources d'électrons. Cependant, le LaB6 présente les avantages suivants par rapport aux autres matériaux de cathode. Nous comparons ici les cathodes LaB6 aux cathodes en tungstène.

Tungstène :

• Le tungstène a une durée de vie plus courte parce qu'il s'évapore et se casse à la longue.
• La cathode en tungstène n'est pas recommandée pour les appareils optiques. Elle peut entraîner une faible luminosité et une mauvaise qualité d'image dans des conditions de température élevée.

Hexaborure de lanthane :

• Les cathodes LaB6 ont une durée de vie plus longue car elles sont moins sujettes à l'évaporation.
• Les cathodes LaB6 ont une luminosité plus élevée car elles ont besoin de températures plus basses pour émettre des électrons. Ces cathodes à l'hexaboride sont environ 10 fois plus "lumineuses" que les cathodes au tungstène.

L'hexaboride de lanthane est supérieur au tungstène en tant que matériau de cathode à plusieurs égards. Son seul inconvénient est qu'il est plus cher que le tungstène. Mais cela n'empêche pas le LaB6 de devenir un matériau de cathode populaire pour les microscopes électroniques.

Étude de cas : Cathodes LaB6 utilisées dans les microscopes électroniques

--Le défi

Stanford Advanced Materials (SAM) fournit depuis plusieurs années des matériaux de haute qualité aux laboratoires. Récemment, un client allemand nous a demandé des cibles de pulvérisation d'hexaboride de lanthane pour des projets optiques. Il s'agit d'un chercheur spécialisé dans la production de composants optiques fabriqués par lui-même, tels que des équipements laser et des microscopes électroniques. Il essayait de fabriquer un système de détection capable de mesurer la cathodoluminescence et la photoluminescence (voir figure 3). Il a décidé d'utiliser de l'hexaboride de lanthane au lieu du tungstène comme nouvelle source d'électrons.

Figure 3 Le système de détection

--La solution

SAM est très heureux d'aider ses clients à mener à bien leurs études scientifiques. Nous sommes également ravis de découvrir ces projets et ces instruments optiques.

Cette fois-ci, notre client nous a présenté ses projets et nous a demandé une pièce de cible de pulvérisation LaB6. La dimension était de 1" de diamètre x 2-3 mm d'épaisseur, et la pureté était de 99,5 %. Il a également joint à ses courriels une photo du microscope électronique utilisé pour son projet (voir figure 4). Enfin, ses projets se sont bien déroulés avec la cible LaB6 que nous lui avons fournie.

Figure 4 Microscope électronique à balayage de notre client

--Les résultats

Notre client a obtenu de l'hexaboride de lanthane et a constaté que ces cibles de pulvérisation présentaient des avantages supplémentaires. Le chercheur a déclaré ce qui suit.

• En raison de la faible fonction de travail du LaB6, un laser moins coûteux peut être utilisé car d'autres matériaux de revêtement nécessitent plusieurs processus non linéaires.
• Par rapport à d'autres matériaux à faible fonction de travail, la dégradation du revêtement LaB6 est plutôt faible, ce qui facilite la manipulation et la transformation.

Conclusion

L'hexaboride de lanthane présente de nombreux avantages par rapport à d'autres matériaux lorsqu'il est utilisé pour fabriquer des cathodes ou des revêtements de cathodes pour les microscopes électroniques. Stanford Advanced Material est un fournisseur de premier plan d'une variété de céramiques, de produits chimiques, d'aimants, de métaux et d'alliages. Envoyez-nous une demande si vous êtes intéressé par l'hexaboride de lanthane ou d'autres matériaux avancés. Vous pouvez également consulter notre page d'accueil pour plus d'informations.