Elektronilähde

Elektronilähde on laite tai kokoonpano, jonka tehtävänä on vapauttaa elektroneja ja toimittaa niitä kontrolloidussa virrassa vakuumijärjestelmässä. Elektronilähteet ovat keskeisiä komponentteja muun muassa elektronisissa kuvantamismenetelmissä, kuten elektronimikroskoopeissa, sekä erilaisissa vakuumiputki- ja hiukkaskiihdyttimissä. Lähteen toimintaperiaate määräytyy sen mukaan, millä mekanismilla elektroneja vapautuu katodilta.

Yleisimimmät elektronilähteet jakautuvat pääasiassa kolmeen ryhmään: termioniset lähteet, kenttäemissiolähteet ja fotoemissiolähteet. Termionisissa lähteissä käytetään lämmitettyä katodia (esimerkiksi tungstenfilamentti tai BaO/Ba-pinnoitettu katodi), jonka kuumeneminen aiheuttaa elektronien vapautumisen. Kenttäemissiossa elektroneja irtoaa erittäin voimakkaan sähkökentän ansiosta teräskärjen tai nanokärkien avulla. Fotoemissio vapauttaa elektroneja valon, usein UV-säteilyn, vaikutuksesta, ja käytetään esimeriksi Cs-O- tai GaAs-kathodeilla. Sekundaarilähteet hyödyntävät toisten elektronien tai törmäysprosessien kautta vapautuvia neutraaleja hiukkasia.

Ominaisuudet, joilla elektronilähdettä arvioidaan, ovat emissiovirta (Iе), kirkkaus, energiajakauma (energiansäteily sekä spread), elinikä sekä vakaus. Lisäksi vaaditaan sopiva vakuumipaine ja oikeat tukijärjestelmät sekä jännitteiden hallinta. Materiaalivalinnalla – kuten tungsten, LaB6 tai valmiiksi pinnoitetut katodit – on suuri vaikutus käyttöiän ja suorituskyvyn kannalta.

Elektronilähteitä käytetään muun muassa SEM- ja TEM-kuvantamisessa, elektroniputkissa, hiukkaskiihdyttimien injektiohävinä sekä materiaalitutkimuksessa. Lähteen valinta riippuu tarvittavasta kirkkaudesta, energiaspektristä ja käyttöolosuhteista.