Microscopía de emisión de campo
La microscopía de emisión de campo ( FEM ) es una técnica analítica utilizada en la ciencia de los materiales para investigar las estructuras de la superficie molecular y sus propiedades electrónicas. [1] Inventado por Erwin Wilhelm Müller en 1936, el FEM fue uno de los primeros instrumentos de análisis de superficies que se acercó a una resolución casi atómica .
Las técnicas de microscopía se utilizan para producir imágenes ampliadas en el espacio real de una superficie que muestra cómo se ve. En general, la información de microscopía se refiere a la cristalografía de superficie (es decir, cómo se organizan los átomos en la superficie), la morfología de la superficie (es decir, la forma y el tamaño de las características topográficas que forman la superficie) y la composición de la superficie (los elementos y compuestos de los que se compone la superficie). .
La microscopía de emisión de campo (FEM) fue inventada por Erwin Müller en 1936. En FEM, el fenómeno de la emisión de electrones de campo se utilizó para obtener una imagen en el detector sobre la base de la diferencia en la función de trabajo de los diversos planos cristalográficos en la superficie. .
Un microscopio de emisión de campo consta de una muestra metálica en forma de punta afilada y una pantalla fluorescente conductora encerrada en un vacío ultra alto. El radio de la punta utilizado es típicamente del orden de 100 nm. Está compuesto por un metal con un alto punto de fusión , como el tungsteno . [2] La muestra se mantiene a un gran potencial negativo (1–10 kV) en relación con la pantalla fluorescente. Esto hace que el campo eléctrico cerca del vértice de la punta sea del orden de 10 10 V / m, que es lo suficientemente alto como para que se produzca la emisión de campo de electrones.
Los electrones emitidos por el campo viajan a lo largo de las líneas del campo y producen parches brillantes y oscuros en la pantalla fluorescente, dando una correspondencia uno a uno con los planos de cristal del emisor hemisférico. La corriente de emisión varía mucho con la función de trabajo local de acuerdo con la ecuación de Fowler-Nordheim ; por lo tanto, la imagen FEM muestra el mapa de función de trabajo proyectado de la superficie del emisor. Las caras muy compactas tienen funciones de trabajo más altas que las regiones atómicamente rugosas y, por lo tanto, se muestran en la imagen como puntos oscuros en el fondo más brillante. En resumen, la anisotropía de la función de trabajo de los planos de cristal se mapea en la pantalla como variaciones de intensidad.
El aumento viene dado por la relación , donde es el radio del vértice de la punta y es la distancia entre la punta y la pantalla. Se obtienen aumentos lineales de aproximadamente 10 5 a 10 6 . La resolución espacial de esta técnica es del orden de 2 nm y está limitada por el momento de los electrones emitidos paralelos a la superficie de la punta, que es del orden de la velocidad de Fermi del electrón en el metal.
