电子枪包括热发射电子枪、场发射电子枪两大类,场发射电子枪(FEG)分辨率高、技术壁垒高。肖特基(TFE)热场发射电子枪,是场发射电子枪的两大类细分产品之一,与冷发射电子枪相对应。
肖特基热场发射电子枪具有发射束流大、电子束流稳定、光源直径小、束斑小、亮度高、对外部影响敏感度低、噪音小等特点。肖特基热场发射电子枪一般采用覆盖有氧化锆涂层的单晶钨作为发射源阴极尖端(针尖),利用电流加热针尖发射电子束,使用前无需再加热针尖。由于阴极温度高,可利用此热度来清洗针尖,去除表面污染物,达到清洁目的,因此热场发射电子枪对工作环境的真空度要求低。
但肖特基热场发射电子枪也存在能量发散度较大、分辨率略低、单色性略差、阴极温度较高(1800K)、维护要求高等缺点,部分应用受到限制,例如不适用于对分辨率要求极高的仪器制造中,无法应用在冷冻电镜制造领域。随着电镜技术不断进步,肖特基热场发射电子枪设计、工艺还在不断升级,其分辨率与冷场发射电子枪之间的差距正在不断缩小,有利于其应用领域进一步拓宽。
肖特基热场发射电子枪技术壁垒高,全球生产企业数量少,代表性企业主要有日本电子(JEOL)、日本日立高新(Hitachi High-Technologies)、美国FEI等。
电子显微镜是观察微观世界的重要工具,2021年以来,我国电镜市场迅速回暖,场发射电镜成为主流产品之一,场发射电子枪是场发射电镜的核心部件,直接影响后者成像质量,肖特基热场发射电子枪作为常规场发射电子枪,在我国市场空间正在快速增大。
新思界
行业分析人士表示,肖特基热场发射电子枪可以广泛应用在半导体、新材料、新能源、生物学、生命科学、医学、化工、金属合金等众多研究领域,市场前景良好。目前我国场发射透射电子显微镜(FETEM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)自主研制能力正在不断增强,利好本土肖特基热场发射电子枪企业发展。