Специалисты Национального исследовательского университета «МЭИ» создали катод для электронно-лучевых микроскопов, обеспечивающих высокое разрешение. Новая разработка предполагает использование измененной поверхности вольфрама, прошедшей обработку в плазменной установке ПЛМ (плазменный линейный мультикасп).
Технология основана на формировании на вольфрамовой поверхности нитей с диаметром от 20 до 40 нанометров и длиной 300–400 нанометров. Под воздействием электрического поля высокого напряжения (1–7 киловольт), эти нити, благодаря эффекту полевой эмиссии, начинают испускать электроны, не требуя предварительного нагрева.
Вместо привычных катодов, создаваемых из тонкой вольфрамовой проволоки с припаянным кристаллом вольфрама, новая технология предполагает использование вольфрама с измененной наноструктурой поверхности. Это позволяет существенно облегчить производственный процесс.
Данную технологию можно применять в микроэлектронике, материаловедении, биологии и других сферах, где необходимо проводить подробное исследование структуры веществ на наномасштабе.
«Прогресс науки обеспечивается новаторскими идеями и кропотливым трудом. Сейчас мы показываем, как базовые научные знания трансформируются в решения, которые могут повлиять на будущее. Различные высокотехнологичные отрасли, включая микроэлектронику, материаловедение и биологию, получат новый инструмент, обладающий повышенной мощностью, надёжностью и сниженной стоимостью», – отметил ректор НИУ «МЭИ» Николай Рогалев.
Проведенные опытные испытания продемонстрировали значительные улучшения. Новый катод обеспечивал электронный ток в 5 микроампер, в то время как традиционные катоды выдают ток пучка не превышающий 0,1 микроампера. Расширенный диапазон тока электронного пучка обеспечивает необходимый резерв для надёжной работы катода, а также способствует стабильности и яркости изображений поверхности материалов.
Работа по исследованиям осуществляется под руководством профессора Сергея Федоровича на кафедре общей физики и ядерного синтеза Национального исследовательского университета «МЭИ». Сейчас научная группа занята внедрением достигнутых результатов.
Справка
Плазменный линейный мультикасп (ПЛМ) представляет собой оборудование, предназначенное для обработки различных материалов с применением плазмы – газа в ионизированном состоянии).
Полевая эмиссия представляет собой процесс, в ходе которого электроны покидают материал под действием мощного электрического поля, не требующего нагрева.