2023.12.14

電子銃とその構成要素の理解

marugotoyoten

カリフォルニア工科大学のYoutube動画「電子銃とその構成要素の理解」について要点と要約をまとめました

３つの要点

要点１
電子銃の構成要素とは？
要点２
電子銃における焦点化の役割は？
要点３
電子顕微鏡で使用されるフィラメントの主なタイプは何ですか？

要約

電子銃とは何ですか？
電子顕微鏡の電子銃は、電流が流れる曲がったワイヤーで構成されています。電流が流れると、いくつかの電子が水分子が流れから蒸発するのと同様に、ワイヤーの先端から逃げ出します。これらの逃げ出した電子は、金属ワイヤーから真空の顕微鏡内に飛び出すだけの十分なエネルギーを持っています。ワイヤーは低電圧で保持され、電子を顕微鏡内に加速する強力な電場を作り出します。

電子銃における焦点化要素の役割
電子銃から出てくる電子噴霧を焦点化するために、「wee Nolt cylinder」と呼ばれる部品があります。このシリンダーは、フィラメントよりも負の電圧で保持され、電子を中心点に向かって焦点化するのに役立ちます。さらに、顕微鏡には穴のあるディスクのシリーズを通じてポテンシャルが段階的に低下するアクセラレータースタックがあります。この段階的なポテンシャルは、電子を加速し、ほぼ光速にまで速度を上げる平坦な電場を作り出します。

電子顕微鏡における整合性とフィラメントの種類
整合性は、電子顕微鏡において空間的にも時間的にも重要です。空間的整合性は、すべての電子が同じ方向から来ることを保証します。一方、時間的整合性は、電子が同じ速度を持つことを保証します。電子顕微鏡で最も一般的に使用されるフィラメントの3つの主なタイプは、タングステンフィラメント、ランタンヘキサボライド（LaB6）フィラメント、およびフィールドエミッションガンです。特に冷たいフィールドエミッションガンは、最高レベルの整合性を提供しますが、より高価で注意深い温度制御が必要です。

電子銃設計の考慮事項と課題
電子銃は電子の散乱を防ぐために高真空で動作します。しかし、アクセラレータースタックには汚染物質が付着することがあり、電場の崩壊や装置の損傷を引き起こす可能性があります。これを解決するために、電子銃は時折、合計電圧を高いレベルに上げ、安定した作業状態にすることで調整されます。また、高電圧タンク内の硫黄ヘキサフルオライドガスの使用は、無味で酸素よりも重い性質のため、安全上のリスクを伴います。窒息事故を防ぐために換気や酸素センサーなどの注意が必要です。

▼今回の動画

編集後記

▼ライターの学び

電子顕微鏡の電子銃について学びました。電子銃は電流が流れるワイヤーで構成され、ワイヤーの先端から電子が飛び出して顕微鏡内の真空に入ります。また、電子銃の焦点化には「wee Nolt cylinder」という部品が使用され、アクセラレータースタックによって電子が加速されます。さらに、電子顕微鏡で使用されるフィラメントの主なタイプにはタングステンフィラメント、ランタンヘキサボライドフィラメント、およびフィールドエミッションガンがあります。

▼今日からやってみよう

今日から電子顕微鏡の電子銃についての知識を活かしてみましょう！具体的には、電子銃の構成要素や焦点化の役割について調べてみることができます。また、電子顕微鏡を使用する際には、安全上の注意点にも留意するようにしましょう。