Электронный проектор (ЭП)  (автоэлектронный микроскоп, полевой электронный микроскоп) - безлинзовый электронно-оптический прибор для получения увеличенного в 10⁵ -10⁶ раз изображения поверхности твёрдого тела. Изобретён в 1936 Э. Мюллером (Е. W. Muller). Основные части ЭП: катод в виде проволочки (острия) с точечным эмиттером на конце, радиус кривизны которого r ~ 10^-7 -10^-8 м; стеклянная сферическая или конусообразная колба, дно которой покрыто слоем люминофора; анод в виде проводящего слоя на стенках колбы или проволочного кольца, окружающего катод. Из колбы откачивается воздух (остаточное давление 10^-9 - 10^-11 мм. рт. ст.). (В другом варианте катод и анод могут быть собраны в вакуумной камере.) Когда на анод подают положительное напряжение в несколько кВ относительно расположенного в центре колбы катода, напряженность электрического поля F у поверхности кончика острия достигает 10⁷ - 10⁹ В/см. Это обеспечивает интенсивную автоэлектронную эмиссию. При этом электроны эмитируются преимущественно с мест локального увеличения F: над небольшими неровностями и выступами поверхности эмиттера и с участков с пониженной работой выхода φ.

Эмитированные электроны, ускоряясь в радиальных (относительно острия) направлениях, бомбардируют экран, вызывая свечение люминофора, и создают на экране увеличенное контрастное изображение поверхности катода, как правило, отражающее её кристаллическую структуру (рисунок 1, а). Контраст автоэлектронного изображения определяется плотностью автоэмиссиоиного 1 тока, которая зависит от локальной работы выхода φ. отражающей кристаллографическое строение поверхности эмиттера, и от величины поля F у поверхности эмиттера. Увеличение в ЭП равно отношению R/βr, где R расстояние катод экран; β ~ 1.5 константа, зависящая от геометрии трубки. Разрешающую способность ЭП, ограничивают наличие тангенциальных составляющих скоростей автоэлектронов у кончика острия и (в меньшей степени) явление дифракции электронов. Предел разрешения ЭП составляет (2—3)*10^-7 см.

 

Электронные проекторы применяются для изучения автоэлектронной эмиссии металлов и полупроводников, для определения работы выхода с разных граней монокристалла, для наблюдения фазовых превращений, изучения адсорбции и поверхностной диффузии атомов различных веществ на проводящей поверхности, для исследования эффектов в сильных полях и так далее. Электронный проектор, при крайней простоте, обеспечивает высокую разрешающую способность. В случаях, когда её необходимо повысить до атомной, его легко перевести в режим ионного проектора.

Демонстрационный микроскоп с автоэлектронной эмиссией изготовлен из телевизионного кинескопа с диаметром экрана 18 см (18ЛК, ЛК-726). В кинескопе электронную пушку заменяют дужкой из вольфрамовой проволоки диаметром 0,2 мм (рисунок 1). К середине дужки приваривают вольфрамовую иглу из проволоки диаметром 0,1 мм. Заострение иглы осуществляют методом автоматического электрохимического травления. Для достижения необходимого вакуума в колбе прибора (10-8 10-9 мм рт. ст.) используют геттер в виде вольфрамовой проволочки (диаметром 0,2 мм) с размещенными на ней титановыми бусинками (рисунок 1).

Для откачивания колбы была использована вакуумная установка, состоящая из форвакуумного насоса типа ВН-461, диффузионного насоса типа ММ-40 и азотного уловителя.

После отпаивания колбы от вакуумной установки дальнейшее повышение вакуума осуществлялось геттером, через одну из нитей которого пропускался ток силой 2,7 2,8 α в течение нескольких часов.

Для проведения демонстраций собирается установка, показанная на рисунке 2. В состав установки, кроме электронного проектора, входит регулируемый источник постоянного напряжения (до 4 вв) и микроамперметр (со шкалой 0 10 мка). Анод проектора подсоединяется к источнику питания через ограничивающий резистор с сопротивлением 30 50 Мом-

Перед проведением опыта через нить катода проектора пропускают ток силой до 5 α в течение нескольких десятков секунд. При этом игла прогревается, ее кончик становится монокристаллическим и приобретает округленную форму.

После этого, включив источник высокого напряжения, плавно устанавливают такое напряжение на аноде, при котором ток через прибор не превышал бы 5 7 мка. На экране при этом получают увеличенное эмиссионное изображение поверхности катода, отражающее симметрию кристаллической структуры острия (рисунок 3) Получаемое увеличение составляет порядка 800 000 X Проводимые в течение года опыты с описанным электронным проектором показали высокую его надежность. Ухудшения вакуума в колбе за этот срок не замечено.