Onderzoekers van het National Institute for Materials Science-Han Zhang, senior onderzoeker, Spin Karakterisering Groep, en Jie Tang, Groepsleider van de One-Dimensional Nanomaterials Group, Materiaalverwerkingseenheid, en medewerkers ontwikkelden technologie om lanthaanhexaboride (LaB6) monokristallijne nanodraden met een schoon oppervlak te fabriceren, een veelbelovende koude-veldemissie elektronenbron voor elektronenmicroscopen en andere apparaten, en daardoor de prestatie en stabiliteit van de elektronenbron verbeterd. Verder, door de nieuwe elektronenbron te installeren in een scanning elektronenmicroscoop, ze hebben met succes afbeeldingen met een hoge resolutie verkregen, wat aantoont dat de elektronenbron daadwerkelijk kan dienen als bron van ultraheldere elektronenstralen voor elektronenmicroscopen.

Om de ruimtelijke resolutie van elektronenmicroscopen te vergroten, het is noodzakelijk om ultraheldere en zeer coherente elektronenbundels te verkrijgen door een grote hoeveelheid elektronen die worden uitgezonden door een elektronenbron eng te focusseren. Momenteel, hoge resolutie elektronenmicroscopen zijn uitgerust met naaldachtig wolfraam als elektronenbron. Om de ruimtelijke resolutie van de microscoop nog hoger te maken, inspanningen waren geleverd om een ​​veldemissie-elektronenbron te ontwikkelen met behulp van LaB6, die gemakkelijker elektronen uitzendt dan wolfraam. Echter, de synthese van nanodraden - een vereiste voor de ontwikkeling van een veldemissie-elektronenbron - met behulp van LaB6 was een uitdaging omdat dit zeer harde materiaal moeilijk te hanteren was.

In samenwerking met Dr. Lu-Chang Qin, een professor aan de Universiteit van North Carolina in Chapel Hill in de Verenigde Staten, het onderzoeksteam slaagde erin de elektronenbron te fabriceren die bestaat uit een LaB6-nanodraad door gebruik te maken van chemische dampafzetting. Verder, het onderzoeksteam ontwikkelde technologie om het oppervlak van de LaB6-nanodraad te reinigen, wat leidde tot de verbetering van de elektronenemissie-eigenschappen en stabiliteit van de elektronenbron. Het onderzoeksteam bevestigde dat de nieuw ontwikkelde LaB6 nanodraad-elektronenbron in staat was om zeer coherente elektronenstralen te produceren, die 100 keer helderder waren en een energiespreiding van tweederde hadden vergeleken met de huidige wolfraamelektronenbron. Het team verifieerde ook dat, toen de elektronenbron in een veldemissie-elektronenmicroscoop werd geïnstalleerd, de elektronenstroomdichtheid was 1, 000 keer groter dan de conventionele elektronenbronnen en het duurde 5 uur gebruik zonder verzwakking van de emissiestroom. Bovendien, het team heeft daadwerkelijk monsters geobserveerd met behulp van een elektronenmicroscoop die is uitgerust met de LaB6 nanodraad-elektronenbron, en verkregen elektronenmicroscopiebeelden met een resolutie die hoger is dan het conventionele standaardniveau.

De LaB6 nanodraad-elektronenbron kan eenvoudig in apparaten worden geïnstalleerd door simpelweg het conventionele wolfraam-elektronenkanon (elektronenbron) ermee te vervangen. In de toekomst, het team is van plan te werken aan praktisch gebruik en commercialisering van de LaB6 nanodraad-elektronenbron door middel van gezamenlijk onderzoek met industriële partners.