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亮不亮有關係

2011/02/08 | 未分類 |

Original publish date:Dec 27, 2002

編輯 Agape 報導

荷蘭的飛利浦實驗室利用多層碳奈米管作為電子源﹐製造出超高亮度﹑高解像度且使用壽命長的電子顯微鏡雛型。

在現今這奈米科技日新月異的時代﹐由於科學家們的努力及創意﹐幾乎每天都會有關於奈米科技的新聞出現。本文所要報導的內容也不例外﹐乃是關於多層碳奈米管在高解像度電子束儀器上的應用。

所謂高解像度電子束﹐乃是一電子間相位同調﹑幾乎無干涉﹑且截面積極小(數至數十奈米)的電子束﹐它們最大的應用乃是被使用在高解像度(掃描﹑穿透等)電子顯微鏡上。而要達到可被產品化的標準﹐產生電子束的電子源必須符合發射電流穩定以及使用壽命長的要求。現今在各類電子束成像儀器中﹐有兩種最常見的電子源﹕熱離子發射(thermionic emission)及場效發射(field emission) ﹔前者維修及設計簡單但是使用壽命較短﹐後者則是使用壽命長但維修及設計較複雜﹐儀器單價也昂貴許多。

有鑒於此﹐荷蘭飛利浦(世界上最大電子顯微鏡製造廠商之一)實驗室的Niels deJonge等人即著手開發以碳奈米管作為電子源的可能性。他們利用以蝕刻處理過的鎢絲針尖作為電極﹐將一條多層壁碳奈米管黏在其上﹐然後在超高真空的環境中對碳奈米管通以不到1微安培的電流﹐測量所得到電子束的強度及穩定性。根據電子束通過尖端所產生的Fresnel干涉條紋﹐Niels de Jonge等人計算出﹐碳奈米管所產生的電子束亮度要比現今已知最好的電子源 (Schottky emission及cold field-emission)高十倍以上。此外﹐他們並進一步估計所產生電子束的理想截面積(virtual source size) 更只有約2奈米﹐意味著此電子束具有辨別2奈米的高解像度以及達四十萬倍(一般掃描式電子顯微鏡最大放大率為三十萬倍)的放大率﹐表現絲毫不輸給現今市場已有的各類電子顯微鏡。

除此之外﹐Niels de Jonge的研究小組也檢視了電子束的角度擴散如何隨著所加電壓而改變(因電子源的亮度受其影響)。他們發現在相同的電壓之下(0.3eV) ﹐ 比起Schottky emission及cold field-emission所產生的電子束﹐碳奈米管產生的電子束具有較小的角度擴散。代表著以碳奈米管作為電子源的電子束成像儀器聚焦程度較佳﹐且有較高的解像度。

Niels de Jonge等人的研究﹐不僅為高解像度電子束成像提供了一條新的方向﹐更可說是解決了使用傳統電子源所面臨的難題﹕高亮度電子束與使用壽命長難以兼得。至於執視聽器材科技牛耳的飛利浦﹐是否會將這項技術推廣到逐漸受到消費者重視的平面電視製造上﹐就讓我們拭目以待。

原始論文:
Niels de Jonge et al., High brightness electron beam from a multi-walled carbon nanotube, Nature 420, 393 (2002)

參考來源:

  • 原始論文:Niels de Jonge et al., High brightness electron beam from a multi-walled carbon nanotube, Nature 420, 393 (2002)

本文版權聲明與轉載授權資訊:

  • [Sep 08, 2005] 你也可以做的奈米碳管薄片
  • [Jul 17, 2003] 奈米碳管微型氣體偵測器
  • [Jul 14, 2002] 碳奈米管在醫學上的應用:小而冷的 X 光源

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