Het National Institute for Materials Science (NIMS) en JEOL, Ltd. hebben een lanthaanhexaboride (LaB₆ ) op nanodraad gebaseerd veldemissiekanon dat kan worden geïnstalleerd op een aberratie-gecorrigeerde transmissie-elektronenmicroscoop (TEM). Deze gecombineerde eenheid is in staat waarnemingen met atomaire resolutie uit te voeren bij een energieresolutie van 0,2 eV - de hoogste resolutie die ooit is geregistreerd voor niet-monochromatische elektronenkanonnen - met een hoge stroomstabiliteit van 0,4%.

Er zijn al meer dan 20 jaar mislukte pogingen gedaan om veldemissiepistolen te ontwikkelen met theoretisch hoogwaardige nanomaterialen. Het is een uitdaging gebleken om een ​​op nanodraad gebaseerd veldemissiekanon in een elektronenmicroscoop te integreren zonder de fysieke eigenschappen, zoals levens en stabiliteit, te ondermijnen. Om deze reden zijn in de handel verkrijgbare veldemissiepistolen nog steeds uitgerust met wolfraamnaalden die meer dan een halve eeuw geleden zijn ontwikkeld.

Dit NIMS-JEOL-onderzoeksteam (1) ontwikkelde technieken voor het chemisch synthetiseren en kweken van hoogzuivere monokristallijne nanodraden van LaB₆ , waarvan bekend is dat het een uitstekend elektronen-emitterend heet kathodemateriaal is, (2) een elektronenbronmechanisme ontworpen dat in staat is om efficiënt elektronen uit te zenden en (3) technieken ontwikkeld om een ​​enkele nanodraad te extraheren en te integreren in een geoptimaliseerde elektronenbronstructuur.

De LaB₆ op nanodraad gebaseerde elektronenbron heeft een aantal voordelen:relatief matige vereisten voor vacuümcondities, zeer hoge stroomstabiliteit, lage extractiespanning, smalle energieverdelingsbreedte van de elektronenbundel en hoge helderheid. Deze elektronenbron kan van toepassing zijn op de ontwikkeling van veldemissie-elektronenmicroscopen van de volgende generatie met een hogere ruimtelijke en energieresolutie - potentieel waardevolle hulpmiddelen in de halfgeleider- en medische sector.

Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Nanotechnology .

Een ultraheldere en zeer coherente elektronenbron ontwikkeld voor een analytisch instrument met elektronenstralen