elektronilähteet

Elektronilähde (electron source) on laite tai rakenne, joka vapauttaa elektroneja kohti sähköistä kenttää tai muuten muokkaa elektronien peräkäytäviä ominaisuuksia. Niiden tehtävä on tarjota jatkuva tai pulssimainen elektronivirta erilaisia tarkoituksia varten, kuten vakuumiputkissa, elektronimikroskopeissa, hiilidioksidia tai litografiaa hyödyntävissä järjestelmissä sekä kokeellisissa laitteissa.

Päätyypit

Lämpöjohteiset lähteet vapauttavat elektroneja termisen energian avulla. Yleisimpiä materiaaleja ovat volframikappaleet ja LaB6 (lanthanoid boride). Näiden lähteiden edut ovat yksinkertaisuus ja kohtuullinen hintalappu, mutta ominaisuusarvot, kuten kirkkaus ja energiaväli, ovat rajoitettuja sekä jatkuva kyllästymisherkkyys lämpötilan muuttuessa.

Kenttäemissio (kylmäemissio) -lähteet käyttävät erittäin suurta sähkökenttää elektronien irrottamiseen ohuesta, terävästä kärjestä. Ne tarjoavat erittäin suurta valovirtaa ja kapean energiavarannon, mutta vaativat erittäin puhdasta, korkeaa tyhjiötä (UHV) sekä tarkkaa kärjen muotoa. Yleisiä materiaaleja ovat tungstenin kärjet, LaB6-yhtyeet sekä hiili- ja nanomateriaalit kuten CNT:t ja grafeni.

Fotoemissioessa sähköiset elektronit vapautuvat, kun materiaalimateriaali altistuu valolle (usein UV- tai röntgensäteille). Tämä mahdollistaa nopean virta-gatingin ja energiatasojen keston sekä energian säätelyn fotonien energian mukaan. Fotoemissiolähteitä käytetään erityisesti ajastetuissa kokeissa ja kuva- sekä elektronilitografialaitteissa.

Ominaisuudet ja sovellukset

Elektronilähteen valinta riippuu vaaditusta kirkkaudesta, energiavälistä, virrasta ja vakaudesta sekä käyttökontekstin vakuumivaatimuksista. Lämpöjohteiset lähte ovat yleisiä peruslähteitä, kenttäemissio tuottaa korkeaa kirkautta ja tarkkaa piirtoa, ja fotoemissio tarjoaa nopeaa ja säätökelpoista elektronivirtaa. Elektronilähteitä käytetään esimerkiksi vakuumiputkissa, elektronimikroskoopeissa (erityisesti FEG- eli field emission gun) ja hiukkanenlitranslokaatioon sekä valokaapeleisiin ja kromatografisiin sovelluksiin.