場發(fā)射電鏡的電子發(fā)射源為冷場，物鏡為半浸沒式，可利用二次電子、背散射電子信號成像來觀察樣品表面形態(tài)。在高加速電壓下，二次電子圖像分辨率為1 nm，背散射電子圖像分辨率3.0 nm。在低加速電壓下，二次電子圖像分辨率為2 nm，有利于觀察絕緣或導電性差的樣品。
場發(fā)射電鏡配置的主要附件為X射線能譜儀，利用該附件可以在觀察樣品表面微觀形貌的同時進行微區(qū)成分定性和半定量以及元素分布分析。針對不導電樣品，配置高分辨磁控離子濺射儀，可以準確地為樣品噴鍍厚度均勻的導電膜，從而實現(xiàn)該類樣品的電鏡分析。
場發(fā)射電鏡的創(chuàng)新設計舉例：
1.電鏡光源
冷場發(fā)射光源比其他電鏡使用的肖特基熱場發(fā)射光源能量發(fā)射度小，成像時相干性更好，圖像質量大大提高；電子全息附件獲得更好的相干性；成像時更容易匯聚，無論在高壓還是低壓都能獲得高亮度的小束斑，同時空間分辨率提高。
2.聚光鏡匯聚方式
傳統(tǒng)的聚光鏡亮度與會聚焦同時控制，有時會相互干擾，無法達到佳狀態(tài)。采用四級聚光鏡且亮度及會聚焦分開控制，很容易獲得追加實驗條件。
3.物鏡匯聚方式
物鏡上采用掃描方式，可以獲得范圍的STEM-EELS。
4.進樣方式
透射電鏡難和做容易損壞的是手動的進樣方式，新手插拔樣品桿經常造成儀器損壞。新設計樣品桿自動進入和退出，改變了這個容易出問題的環(huán)節(jié)，大大提高了儀器的長期穩(wěn)定性。
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