Cátodos de LaB6 utilizados en microscopios electrónicos

Introducción

El hexaboruro de lantano (LaB6, boruro de lantano o LaB) es un compuesto químico formado por lantano y boro, y el cátodo de hexaboruro de lantano es un tipo de cátodo cerámico para sputtering fabricado con el mismo material. Ambos se utilizan ampliamente en aparatos y técnicas ópticas como microscopios electrónicos, litografía electrónica, etc. Este artículo se va a centrar en la aplicación de cátodos de boruro de lantano y recubrimientos de boruro de lantano en microscopios electrónicos con un caso de éxito.

Figura 1 Blancos de pulverización catódica de hexaboruro de lantano

Características y usos de los cátodos de pulverización catódica LaB6

--Características

Los cátodos de pulverización catódica de hexaboruro de lantano comparten características similares con la cerámica LaB6. La cerámica púrpura-violeta tiene un alto punto de fusión de 2483K. LaB6 es insoluble en agua y ácido clorhídrico. Es bastante resistente, con una dureza Mohs de 9,5. Además, debido a su baja función de trabajo, cercana a los 2,70 eV, y a su alta emisividad de electrones, el LaB6 puede producir altas corrientes incluso a bajas temperaturas. El material también destaca por su baja tasa de evaporación.

--Usos

Gracias a estas deseables propiedades, el hexaboruro de lantano se convirtió en el material de elección para cátodos de microscopios electrónicos, microscopios electrónicos de barrido (SEM) y litografía por haz de electrones. También se pueden aplicar cátodos de pulverización catódica de hexaboruro de lantano de gran pureza para fabricar recubrimientos de película fina de LaB6. Este hexaboruro también tiene muchas otras aplicaciones, como radar aeroespacial, electrónica, difracción de polvo de rayos X y, lo que es más importante, se utiliza como material catódico para microscopios electrónicos.

Lectura relacionada: Características y aplicaciones de los filamentos de LaB6

Cátodos de LaB6 VS Cátodos de Tungsteno

--¿Qué son los cátodos de LaB6?

Las fuentes de electrones son de gran importancia para los microscopios electrónicos. Se necesita un sistema detector para el rendimiento del microscopio electrónico. Todo el sistema óptico consta de un cátodo y uno o dos ánodos. Además, hay espacios relativamente grandes entre ellos. En la figura 2 se muestra la estructura completa de un sistema detector.

• El cátodo sirve como fuente de electrones. El hexaboruro de lantano es una opción ideal para fabricar este tipo de cátodos. También funciona el recubrimiento de los cátodos con películas finas de LaB6.
• El ánodo está preparado para atraer electrones y los transmite.
• Durante el proceso, los electrones escapan de la superficie sólida de los cátodos una vez que obtienen suficiente energía del calentamiento. A continuación, se aceleran.

Figura 2 Estructura del cátodo de hexaboruro de lantano

-- Cátodos de LaB6 VS Cátodos de tungsteno

Una serie de materiales como el hexaboruro de lantano, el hexaboruro de cerio y el tungsteno se emplean para fabricar cátodos o recubrimientos de cátodos para obtener mejores fuentes de electrones. Sin embargo, LaB6 presenta las siguientes ventajas frente a otros materiales catódicos. Aquí comparamos los cátodos de Lab6 con los de tungsteno.

Tungsteno:

• El tungsteno resulta tener una vida más corta porque se evapora y se rompe al final.
• El cátodo de tungsteno no se recomienda para dispositivos ópticos. Puede dar lugar a una baja luminosidad y una mala calidad de imagen en condiciones de alta temperatura.

Hexaboruro de lantano:

• Los cátodos de LaB6 tienen una vida más larga ya que son menos propensos a la evaporación.
• LaB6 tiene mayor brillo porque necesitan temperaturas más bajas para emitir electrones. Estos cátodos de hexaboruro son unas 10 veces más "brillantes" que los de tungsteno.

El hexaboruro de lantano es superior al tungsteno como material catódico en varios aspectos. Su único inconveniente puede ser que es más caro que el tungsteno. Pero esto no impide que LaB6 se convierta en un material catódico popular para microscopios electrónicos.

Estudio de caso: Cátodos de LaB6 utilizados en microscopios electrónicos

--El reto

Stanford Advanced Materials (SAM) lleva varios años suministrando materiales de alta calidad para laboratorios. Recientemente, un cliente alemán nos pidió cátodos de hexaboruro de lantano para proyectos ópticos. Se trata de un investigador especializado en la producción de componentes ópticos de fabricación propia, como equipos láser y microscopios electrónicos. Estaba intentando fabricar un sistema detector que pudiera medir la catodoluminiscencia y la fotoluminiscencia (véase la figura 3). Decidió utilizar hexaboruro de lantano en lugar de tungsteno para una nueva fuente de electrones.

Figura 3 El sistema detector

--La solución

EnSAM estamos encantados de ayudar a nuestros clientes a completar sus estudios científicos. También nos entusiasma conocer estos proyectos e instrumentos ópticos.

Esta vez, nuestro cliente nos presentó sus proyectos y nos pidió una pieza de LaB6 sputter target. La dimensión era de 1" de diámetro x 2-3 mm de espesor, y la pureza era del 99,5%. También adjuntó una imagen del microscopio electrónico de su proyecto en los correos electrónicos (véase la figura 4). Finalmente, sus proyectos fueron bien con el blanco LaB6 que le proporcionamos.

Figura 4 Microscopio electrónico de barrido de nuestro cliente

-Los resultados

Nuestro cliente obtuvo material de hexaboruro de lantano y descubrió que estos cátodos para sputtering tienen ventajas adicionales. El investigador afirmó lo siguiente.

• Debido a la baja función de trabajo de LaB6, se puede utilizar un láser más barato, ya que otros materiales de recubrimiento requieren varios procesos no lineales.
• En comparación con otros materiales de baja función de trabajo, la degradación del recubrimiento de LaB6 es bastante baja, lo que permite una manipulación y transformación más sencillas.

Conclusión

El hexaboruro de lantano presenta numerosas ventajas sobre otros materiales cuando se aplica para fabricar cátodos o recubrimientos de cátodos para microscopios electrónicos. Stanford Advanced Material es un proveedor líder de una gran variedad de cerámicas, productos químicos, imanes, metales y aleaciones. Envíenos una consulta si está interesado en hexaboruro de lantano u otros materiales avanzados. También puede consultar nuestra página de inicio para obtener más información.