(Erwin Wilhelm Müller, 1936)
Alan
emiston mikroskopi (FEM), kuvvetli bir elektrik alanında iğne-şeklindeki
bir örnek yüzeyinden uyarılan iyonların bir dedektöre çarptırılması ve yüzeyin
görüntülenmesine dayanan mikroskopi tekniğidir.
Alan
emiston mikroskopi ilk yüzey analiz tekniğidir (Şekil). FEM’de ultra
yüksek vakum altında keskin bir uç şeklindeki bir metalik örnek ile iletici bir
fluoresans ekran bulunur. Örnek, fluoresans ekrana göre daha büyük bir negatif
potansiyel (1-10 keV) altında tutulur. Ucun yarıçapı ~100 nm’dir; bu durumda
ucun tepesi yakınında elektrik alanı 1010 V/m olacağından elektronların
alan emisyonu için yeteri kadar yüksek bir alan sağlanmış olur. Uçtan emitlenen
elektronlar alan hatları boyunca ilerler ve fluoresans ekran üzerinde parlak ve
koyu lekeler oluşturur. Emisyon akımı, lokal iş fonksiyonuyla değişir
(Fowler-Nordheim eşitliği):
b
j3/2
i = a F2 eksp (- ¾¾¾ )
F
i = emisyon akım yoğunluğu, F
= elektrik alanı değeri, j = iş fonksiyonu, a ve b parametrelerdir. Lineer büyütme 105
to 106 dolayındadır.
Bu tekniğin uzamsal çözünürlüğü ~2 nm’dir, ve uç yüzeye paralel elektronların momentumuyla sınırlanır (ki bunlar, metaldeki elektronların maksimum hızına yakındır) (Fermi hızı).
Bu tekniğin uzamsal çözünürlüğü ~2 nm’dir, ve uç yüzeye paralel elektronların momentumuyla sınırlanır (ki bunlar, metaldeki elektronların maksimum hızına yakındır) (Fermi hızı).
Alan emisyon mikroskopi uygulamalar keskin-uç şeklindeki
malzemelere uygulanabilir; ultra yüksek vakum altında çalışılır ve bu teknikle
yüksek elektrostatik alanlar tolere edilebilir.
Şekil: (a) FEM deneysel düzeneği, (b) mikroskop optikleri (d =
örneğin uç yüzeyindeki boyutu, D = örneğin ekrandaki boyutu, L/r = büyütme
oranı)
