Учёные Национального исследовательского университета «МЭИ» создали новый тип катода для электронной пушки растровых электронных микроскопов (РЭМ) высокого разрешения. Разработка основана на использовании модифицированной поверхности вольфрама, обработанной в плазменной установке ПЛМ (плазменный линейный мультикасп).
Наноструктурированный вольфрам вместо кристалла
Ключевая особенность технологии — формирование на поверхности вольфрама массива тонких волокон диаметром 20–40 нм и длиной 300–400 нм. При подаче электрического поля высокого напряжения (1–7 кВ) такие структуры начинают эффективно испускать электроны без предварительного нагрева, за счёт явления полевой эмиссии.
В отличие от традиционных катодов, которые представляют собой тонкую вольфрамовую проволоку с припаянным одиночным кристаллом, новая разработка использует массовый вольфрам с наноструктурированной поверхностью. Это существенно упрощает технологию изготовления и снижает её стоимость.
Рекордные характеристики эмиссии
Экспериментальные испытания показали значительный прирост характеристик:
- ток электронной эмиссии — до 5 мкА;
- для сравнения: традиционные катоды обеспечивают не более 0,1 мкА.
Более широкий диапазон токов пучка формирует дополнительный запас надёжности, повышает стабильность работы катода и яркость получаемых изображений, что критично для высокоразрешающей электронной микроскопии.
Области применения
Разработка ориентирована на использование в наукоёмких областях, где требуется анализ структуры материалов на наноуровне, включая:
- микроэлектронику,
- материаловедение,
- биологию,
- прикладную физику и нанотехнологии.
Комментарий разработчиков
«Наука движется вперёд благодаря смелым идеям и упорной работе. Сегодня мы демонстрируем, как фундаментальные знания превращаются в решения, способные изменить будущее. Целый ряд наукоёмких отраслей — от микроэлектроники до биологии — получат новый инструмент, который одновременно мощнее, надёжнее и дешевле»,
— отметил ректор НИУ «МЭИ» Николай Рогалев.
Исследования проводятся под руководством профессора Сергея Федоровича на кафедре общей физики и ядерного синтеза МЭИ. В настоящее время научный коллектив работает над внедрением полученных результатов и их адаптацией для практического применения.
Больше интересного – на медиапортале https://www.cta.ru/