超快电子显微镜中的韦内尔特光电发射：稳定性与可用性

我们测试并比较了热发射型超快电子显微镜中三种不同阴极材料和配置的稳定性和可用性：(1) 带有石墨保护环的0.1 mm直径LaB6源的轴上热发射和光电发射，(2) 韦内尔特电极Ni孔径表面的离轴光电发射，(3) 0.2 mm直径多晶Ta源的轴上热发射和光电发射。对于每种阴极类型和配置，我们说明了光电子束流稳定性如何因热发射加热后源的同时冷却而受到有害影响。此外，我们通过收集平行束和会聚束电子衍射图样以及形成最佳探针尺寸来展示可用性。我们发现离轴Ni韦内尔特孔径光电发射的可用性至少与轴上LaB6热发射以及轴上光电发射相当。然而，无论电子发射机制如何，韦内尔特孔径离轴光电发射的稳定性和可达到的束流均优于其他阴极类型和配置。该配置的束流稳定性在70分钟（测试的最长持续时间）内保持在平均值的1%以内，并且在所用采样时间分辨率（约1秒）内，对于15 pA束流（即200 kHz重复率下每包460个电子），达到了稳态束流。稳态条件的可重复性和鲁棒性也在平均值的1%以内。我们讨论了这些发现对UEM成像和衍射实验、脉冲束损伤测量以及在同一仪器内在最佳常规TEM和UEM操作之间进行实际切换的意义。