We acknowledge the services of Stanley Flegler, Carol Flegler, and Abigail Tirrell at the MSU Center for Advanced Microscopy. We thank Ray Clark and Mark Wilson for technical assistance with the set-up of the electrochemical etching apparatus. Earlier contributions from Anne Benjamin, Georg Bollen, Rafael Ferrer, David Lincoln, Stefan Schwarz and Adrian Valverde, and technical assistance from John Yurkon are also acknowledged. This work was partially supported by the National Science Foundation contract no. PHY-1102511 and PHY-1307233, Michigan State University and the Facility for Rare Isotope Beams, and Central Michigan University.

1. Elektrokimyasal Dağlama <ol><li> Deneysel kurulum <ol><li> cihaz Not: elektrokimyasal gravür set-up standart 0 gerektirir - 30 V doğru akım (DC) benchtop güç kaynağı ve uygun kablolar, elektriksel yalıtım kulpları ile bir ayırma hunisi, geniş bir taban cam beher, ve standart çubuk ve yardımcı kelepçe. Küçük vidalar, yalıtımlı stand-off ve timsah klipleri de gerekli olacaktır. Ek ürün, Şekil 1 &#39;de aşındırma tertibatının resimde aşağıda tarif edilmiş ve gösterilmiştir, imal edilmelidir. <ol><li> yaklaşık 100 mm uzunluğunda ve 6 mm çapında alüminyum çubuk, bir tungsten çubuğu tutucu olun. merkezinde 0.5 mm çapında yaklaşık 8 mm derinliğinde bir delik delin ve yerinde çubuk tutmak için yan bir 4-40 vida için bir aday delik. </li><li> yaklaşık 75 mm x 20 mm olan, yaklaşık olarak 100 mm x 30 mm x 3 mm kalınlığında bakır levha bir karşı elektrot yapmakx 1,5 mm derinliğinde içine öğütülmüş rezervuar ve merkezinde 1.5 mm çapında bir delik. Uzun karşı elektrot arka stand-off yalıtımlı yaklaşık 15 mm takın. </li><li> yaklaşık 75 x 20 x 20 mm bakır blok içine 6 mm çapı 8 mm derin delik açılarak bir FEP catcher olun. </li></ol></li><li> Tungsten çubuk hazırlanması <ol><li> Yaklaşık 25 mm uzunluklarda 0,5 mm çaplı tungsten çubuklar kesmek için tel makası kullanın. </li><li> 15 dakika boyunca bir ultrason banyosunda aseton içinde çubuklar temizleyin. </li><li> iyonu giderilmiş su ile çubuklar yıkayın. </li></ol></li><li> aşındırma çözüm Dikkat: NaOH solüsyonu aşındırıcı alkali çözüm NFPA 704 etikettir: Yanabilirlik (0), Sağlık (3), İstikrarsızlık / Reaktivite (0) Özel (COR) -ve o deri ile temas ederse kimyasal yanıklara neden olabilir ya da gözler. dumanın solunması solunum yollarını tahriş ve yanıklara neden olabilir. NaOH çözeltisi taşıma, wear kimyasal sıçrama gözlük ve gözleri korumak için yüz kalkanı ve eldiven ve cildi korumak için bir önlük. Davlumbaz dağlama işlemi gerçekleştirin veya bir respiratör. seyreltilmiş NaOH solüsyon elde etmek üzere adım 1.1.3.1 yaparken dikkat edilmelidir. Bu süreç son derece ekzotermiktir ve yanıklara neden olabilir ya da yanıcı maddeleri tutuşturmak ve çözüm kabın dışarı sıçrama neden olabilir olabilir ısıyı serbest bırakabilirsiniz. <ol><li> 400 ml toplam hacim yapacak deiyonize su 370 ml ağırlıkça NaOH solüsyonu% 50, 30 ml birleştirerek bir 1.5 M NaOH çözeltisi sağlayın. </li><li> NaOH çözeltisi ile bir ayırma hunisi doldurun. </li></ol></li><li> Cut-off devresi Not: DC güç kaynağı manuel olarak ise tungsten çubuk (1.2.2 bakınız) tüm yol boyunca kazınmış sonra, daha sonra operatör güç kaynağını kapanacaktır. Manuel çalışma durumunda, 1.2 adıma geçin. DC güç kaynağı otomatik kesme için kesme devresi (gösterilen &lt;Güçlü&gt; Şekil 2, aşağıda tarif edilmiştir), inşa edilmelidir. Burada, bir DAQ kartı kullanarak bilgisayar kontrolü uygulamak. <ol><li> DC güç kaynağı ile seri bir ampermetre bağlayın. </li><li> Devrenin tungsten çubuk / sayaç elektrot aşındırma bacak ile paralel olarak seri ve yerde iki dirençleri, R1 ve R2 bağlayın. (R1 ve R 2 için nominal değerler R1 = 5 kÊ ve R 2 = 10 k vardır.) </li><li> Bir analog-dijital dönüştürücü (ADC) ve uygun bilgisayar kontrol yazılımı, örneğin, LabVIEW ile dirençler biri üzerindeki gerilimi izleyin. Izlenen gerilimi, V mon, dolayısıyla direnç ve hem de üzerindeki gerilimi ile ilgili olabilir, gravür bacak, V aşındırma üzerindeki gerilim yoluyla (4) <img alt="Denklem 19" src="/files/ftp_upload/54030/54030eq19.jpg" /> , wBurada gerilim R1 boyunca izlenmektedir. </li><li> Aşındırma devresinde seri düşük dirençli bir direnç R L = 1 Ω bağlayın. Bu direnç üzerindeki gerilimi kaydetmek için ADC üzerinde ikinci bir kanal kullanın. I ≈ V L / R L etch aracılığıyla aşındırma akım sonra bulundu. (Sadece yaklaşık 1 mA devre monitör ayağını atmak akar.) </li><li> set-değerin üstünde aşındırma gerilim artar, ya da bir dizi değerin altına yakma şimdiki damla olduğunu belirten zaman ya yazılımda, çıkış dijital giriş / çıkış kanalı (DI / O) 5 V TTL sinyali bir program oluşturun tungsten çubuk tüm yol boyunca kazınmış etti. Bu değerler, kullanılan aşındırma akımı ve NaOH çözeltisi molarite bağlıdır ve deney bir test çalışması ile belirlenmelidir. </li><li> Şekil 2&#39;de gösterildiği gibi, O ila 5 V TTL sinyali sağlayabilirkalem, bir röle akımı durdurmak için. </li></ol></li></ol></li></ol><img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/54030/54030fig2.jpg" /> Devre gravür Şekil 2. şematik. Aşındırma devresinin şematik bir çizimi sabit DC aşındırma akımı sağlamak için kullanılabilir. Mevcut düşük dirençli bir direnç üzerindeki gerilimi izleyerek saptanır ve gerilim bir ADC kullanılarak yüksek direnç direnç üzerindeki gerilimi izlenerek kaydedilir. Bir bilgisayar programı mevcut izler ve belirli bir değerin altında şimdiki damla kez aşındırma devreyi açan bir röle 5 V çıkış sinyali sağlar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54030/54030fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <ol start="2"><li> aşındırma işlemi <ol><li> aparatı hazırlığı <ol><li> appar kurmakATUS geniş taban beher camına konulur ve bunun üstünde yer alan bakır katot içine yerleştirilen bakır FEP alıcı blok, Şekil 1 &#39;de gösterildiği gibi, yalıtım ayırıcılara kapalı aralıklı. </li><li> istenen değere, tipik olarak 200 mA DC güç kaynağı güncel olarak ayarlayın. </li><li> tutucu bir tungsten çubuk yerleştirin ve bir timsah klibi ile 4-40 tutma vidası DC güç kaynağının pozitif terminaline bağlayın. </li><li> bakır katot delikten tungsten çubuk yerleştirin böylece tungsten çubuk yaklaşık 12 mm delikten geçer. </li><li> Başka bir Krokodilli bakır katot güç kaynağının eksi kutbunu. </li></ol></li><li> gravür <ol><li> El ile, delikten yaklaşık 1 damla her 3 saniyede damla hızını maç için ayırma hunisi damla hızını ayarlamak. Tam olmaya bakır katot rezervuarın bekleyin. </li><li> b DC güç kaynağı açınEğin dağlama. </li><li> Manuel modda çalışan varsa ucunun alt kısmı boyunca tüm yol etches ve devre dışı bırakır kez DC güç kaynağını kapatın. Otomatik kapanma anahtarı ile çalışan varsa, aşındırma akımı cut-off olacak otomatik çubuk aracılığıyla etches kez. </li></ol></li></ol></li></ol> Alan Emisyon Noktalarının 2. Karakterizasyonu <ol><li> Ipuçları Muayene <ol><li> Dikkatle pense veya cımbız kullanarak tutucu bloktan alt ucu çıkarın. 4-40 vidayı gevşeterek ve yavaşça pense veya cımbızla üst ucu çekerek tungsten çubuğu yuvasından üst ucu çıkarın. </li><li> aseton ile ve daha sonra deiyonize su ile durulayın. </li><li> bir optik mikroskop ile incelenmesi. İpuçları ince bir noktaya incelecek için görülmelidir. Onlar bükük ya da düzenli konik yapısı yok çünkü, atılmalıdır, örneğin, yok olanlar. Şekil 3 örneğini göstermektedir: (a) Iyi bir ipucu ve (b) bükülmüş ucu. </li><li> desikatörde saklayın ipuçları. </li></ol></li></ol><img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/54030/54030fig3.jpg" /> FEP ipuçları Şekil 3. Optik görüntü. (A) iyi bir ipucu ve (b) kötü bir ucu, bir optik mikroskop ile bakıldığında. Resim <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54030/54030fig3large.jpg" target="_blank">bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <ol start="2"><li> Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) Görüntüleme <ol><li> Konisini görüntülemek için yaklaşık 1,800X ve 37,000X büyütmelerde üreticinin protokolüne göre bir SEM (Şekil 4, örneğin,) ve resim SEM görüntü için, bir iletken tutucu güvenli FEP uçları bant iletken ile ya da bunları vidalanarak sırasıyla ucu ve bahşiş sonu. </li></ol></li> &lt;/ Ol&gt; <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/54030/54030fig4.jpg" /> SEM görüntüleme için Şekil 4. FEP tutucu. (A) üst ve bir resmi (b) SEM ile görüntüleme. Ederken FEPS güvenliğini sağlamak için kullanılan sahibinin alt <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54030/54030fig4large.jpg" target="_blank">bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/54030/54030fig5.jpg" /> Şekil 5. Alan tarama cihazı. Düzeneğin şematik bir elektron ışını üretmek için vakum altında ise FEPS bir HV uygulamak için kullanılır. Elektron demet akımı picoammeter ile Faraday kupa izlenir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54030/54030fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <ol start="3"><li><strong&gt; Alan Emisyon Testleri <ol><li> cihaz Not: Alan Emisyon aşağıdaki veya benzeri test için ekipman gereklidir: 6-yönlü 6 2 ¾ &quot;conflat flanş sıfır uzunlukta adaptörleri, bir SHV için&quot; conflat flanş haç, bir vakum odasında üç 6 hizmet etmek &quot;(güvenli 2 ¾ yüksek gerilim) besleme oluğu &quot;conflat flanş, 2 ¾ bir BNC besleme oluğu&quot; conflat flanş, 2 ¾ üzerinde bir lineer besleme oluğu &quot;conflat flanş, 6&quot; conflat flanş penceresi boş bir 6 &quot;conflat flanş kapalı, bir turbo vakum pompası 6 &quot;conflat flanş monte ve destek pompası (örneğin, bir kaydırma pompası) turbo için. -5 kV kadar sunma yeteneğine yüksek gerilim (YG) güç kaynağı FEP önyargı için gereklidir, ve bir picoammeter, örneğin 13 bkz Faraday fincan FEP yayılan ve toplanan elektron akımını izlemek için gereklidir. Faraday bardak yerine, basit bir iletken toplama plakası kullanılabilir. bir schematialan emisyonlu kurulumu c, Şekil 5 &#39;de gösterilmiştir. <ol><li> İkinci tungsten çubuk tutucu (adım 1.1.1.1 bakınız) olun. FEP sahibinin karşısında sonunda bir 1 mm çapında bir delik açın ve matkap ve SHV Geçmeli vakum tarafına sabitlemek için bir 4-40 vida için çubuk tarafında bir delik dokunun. </li><li> Ayar alan emisyonlu düzeneği, Şekil 5 &#39;de gösterildiği gibi. Faraday kap FEP ucundan yaklaşık 2 cm olmalıdır. </li><li> FEP sahibinin bağlı olduğu SHV Geçmeli HV kaynağına bağlayın ve Faraday fincan bağlı olduğu BNC Geçmeli için picoammeter bağlayın. </li><li> 6 mbar veya altında - 10 bir basınca set-up aşağı pompa. </li></ol></li><li> saha emisyon <ol><li> Yavaş yavaş FEP üzerinde önyargı artırmak ve bir picoammeter ile Faraday fincan elektron demeti akımı izlemek. alan emisyonlu başladığında, güncel gözlenecektirpicoammeter. </li><li> (Yaklaşık 50 V) artan adımlarla YG artırmak ve her aşamada picoammeter ortalama elektron demeti akımı kaydedin. (Arzu, ya da manuel olarak yapılabilir, bu işlem bir LabVIEW programı tarafından, bilgisayar kontrollü olabilir mesela). 1 uA altında elektron ışını güncel tutun. </li></ol></li><li> Klima <ol><li> 1 saat 5 nA saha emisyon modunda çalıştırarak ucu hale getirin. </li><li> 2.3.2.2 YG tarama vs mevcut tekrarlayın. </li></ol></li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Muller, E. W., Bahadur, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Field+Ionization+of+Gases+at+a+Metal+Surface+and+the+Resolution+of+the+Field+Ion+Microscope.">Field Ionization of Gases at a Metal Surface and the Resolution of the Field Ion Microscope.</a> Phys. Rev. 102, 624 (1956).</li><li>Binnig, G., Rohrer, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scanning+Tunneling+Microscopy.">Scanning Tunneling Microscopy.</a> Helv. Phys. Acta. 55, 726-735 (1982).</li><li>Melmed, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+art+and+science+and+other+aspects+of+making+sharp+tips.">The art and science and other aspects of making sharp tips.</a> J. Vac. Sci. Technol. B. 9, 601-608 (1990).</li><li>Shi, W., Redshaw, M., Myers, E. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+masses+of+32,33S,+84,86Kr,+and+129,132Xe+with+uncertainties+0.1+ppb.">Atomic masses of 32,33S, 84,86Kr, and 129,132Xe with uncertainties 0.1 ppb.</a> Phys. Rev. A. 72, 022510 (2005).</li><li>Van Dyck, R. S., Zafonte, S. L., Van Liew, S., Pinegar, D. B., Schwinberg, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultraprecise+Atomic+Mass+Measurement+of+the+&#945;+particle+and+4He.">Ultraprecise Atomic Mass Measurement of the &#945; particle and 4He.</a> Phys. Rev. Lett. 92, 220802 (2004).</li><li>Hobara, R., Yoshimoto, S., Hasegawa, S., Sakamoto, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+electrochemical-etching+technique+for+tungsten+tips+suitable+for+multi-tip+scanning+tunneling+microscopes.">Dynamic electrochemical-etching technique for tungsten tips suitable for multi-tip scanning tunneling microscopes.</a> e-J. Surf. Sci. Nanotechnol. 5, 94-98 (2007).</li><li>Klein, M., Schwitzgebel, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+improved+lamellae+drop-off+technique+for+sharp+tip+preparation+in+scanning+tunneling+microscopy.">An improved lamellae drop-off technique for sharp tip preparation in scanning tunneling microscopy.</a> Rev. Sci. Instrum. 68, 3099-3103 (1997).</li><li>Kerfriden, S., Nahl&#233;, A. H., Campbell, S. A., Walsh, F. C., Smith, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+electrochemical+etching+of+tungsten+STM+tips.">The electrochemical etching of tungsten STM tips.</a> Electrochim. Acta. 43, 1939-1944 (1998).</li><li>Lemke, H., G&#246;ddenhenrich, T., Bochem, H. P., Hartmann, U., Heiden, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+microtips+for+scanning+probe+microscopy.">Improved microtips for scanning probe microscopy.</a> Rev. Sci. Instrum. 61, 2538-2538 (1990).</li><li>Song, J. P., Pryds, N. H., Glejb&#248;l, K., M&#248;rch, K. A., Th&#246;l&#233;n, A. R., Christensen, L. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+development+in+the+preparation+of+sharp+scanning+tunneling+microscopy+tips.">A development in the preparation of sharp scanning tunneling microscopy tips.</a> Rev. Sci. Instrum. 64, 900-903 (1993).</li><li>Fowler, R. H., Nordheim, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron+Emission+in+Intense+Electric+Fields.">Electron Emission in Intense Electric Fields.</a> Proc. R. Soc. Lond. A. , 119-173 (1928).</li><li>Kim, Y. -. G., Choi, E. -. H., Kang, S. -. O., Cho, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computer-controlled+fabrication+of+ultra-sharp+tungsten+tips.">Computer-controlled fabrication of ultra-sharp tungsten tips.</a> J. Vac. Sci. Technol. B. 16, 2079 (1998).</li><li>Brown, K. L., Tautfest, G. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Faraday-Cup+Monitors+for+High-Energy+Electron+Beams.">Faraday-Cup Monitors for High-Energy Electron Beams.</a> Rev. Sci. Instrum. 27, 696 (1956).</li><li>Redshaw, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+and+characterization+of+field+emission+points+for+ion+production+in+Penning+trap+applications.">Fabrication and characterization of field emission points for ion production in Penning trap applications.</a> Int. J. Mass Spectrom. 379, 187-193 (2015).</li><li>Ibe, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+electrochemical+etching+of+tips+for+scanning+tunneling+microscopy.">On the electrochemical etching of tips for scanning tunneling microscopy.</a> J. Vac. Sci. Technol. A. 8, 3570 (1990).</li><li>Ekvall, I., Wahlstr&#246;m, E., Claesson, D., Olin, H., Olsson, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+characterization+of+electrochemically+etched+W+tips+for+STM.">Preparation and characterization of electrochemically etched W tips for STM.</a> Meas. Sci. Technol. 10, 11-18 (1999).</li><li>Schiller, C., Koomans, A. A., van Rooy, T. L., Sch&#246;nenberger, C., Elswijk, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decapitation+of+tungsten+field+emitter+tips+during+sputter+sharpening.">Decapitation of tungsten field emitter tips during sputter sharpening.</a> Surf. Sci. 339, L925-L930 (1995).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Biz elektrokimyasal bir NaOH çözeltisi keskin alan emisyon noktaları (FEPS) etch ve saha emisyon modunda onları çalıştırarak FEPS test etmek için basit süreçleri de tarif etmiştik. Açıklanan aşındırma işlemi mevcut teknikleri-lamel bırakma tekniği 7,8 ve yüzen tabaka tekniği 9,10 bir çeşididir. Ancak, biz yukarıda belirtilen yöntemlere göre uygulanması daha uygun ve güvenilir olarak bulundu. Şekil 2&#39;de gösterildiği gi...

Sivri ucu veya noktalar sürece bu alanı, iyon mikroskobu (FİM) 1 ve tarama tünel mikroskopu (STM) 2 ve farklı malzemelerin sivri ucu üretilmesi için bir dizi teknik olarak mikroskop uygulamalarında kullanılmaktadır 3 geliştirilmiştir. Bu keskin ipuçları da onlara bir yüksek voltaj uygulayarak alan emisyon noktalarının (FEPS) olarak işletilen ve uygun bir elektron ışın kaynağı olarak hizmet edilebilir. gibi kaynağın bir uygulaması, elektron darbeli iyonlaştırma (EII) ile iyon üretimidir. FEP ısı vericiler tarafından üretilen sıcaklık dalgalanmaları, istenmeyen uygulamalarda avantajlıdır. Örneğin, yüksek hassasiyetli Penning arka plan gaz veya buhar EII yoluyla iyon üretimi 4,5 yakalar. FEPS imal edilmesi için basit bir yöntem elektrokimyasal sodyum hidroksit (NaOH) çözeltisi içinde, tungsten çubuklar etch etmektir. Bu teknik ile uygulanması oldukça basittirmütevazı donanım ve oldukça tekrarlanabilir ve güvenilir olduğu görülmüştür. Bir dizi yöntem, literatürde tarif edilmektedir ve bu tekniklerin iyileştirmeler 6 görünmeye devam ederler. Burada bir NaOH çözeltisi tungsten uçları elektrokimyasal aşındırma için bir yöntem tarif eder. Bizim yöntemi lamel bırakma tekniği 7,8 bir varyasyonu ve kayan katman tekniği 9,10 olduğunu. Bu iki yöntem gibi tek bir aşındırma prosedürü iki ipuçları üretilmesini sağlar. Ipuçları gravür deney cihazının bir resmi, Şekil 1 &#39;de gösterilmiştir. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/54030/54030fig1.jpg" /> Şekil 1. Dağlama aparatı. NaOH çözeltisi ile tungsten çubuklar elektrokimyasal gravürü için kullanılan deneysel düzeneğin Fotoğraf. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54030/54030fig1large.jpg" target="_blank">Tıklayınız</a>Burada bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için. sulu NaOH baz tungsten elektrokimyasal aşındırma iki aşamalı bir işlem aracılığı ile meydana gelir. İlk olarak, ara madde tungsten oksitler oluşturulur, ve ikinci olarak, bu oksitler olmayan elektrokimyasal çözünebilir tungstat anyon oluşturmak üzere çözündürülür. Bu işlem, iki reaksiyon olarak, basitleştirilmiş bir şekilde tarif edilmektedir (1) W + 6OH - → WO 3 (S) + 3H H2O + 6e - ve (2) 3 (S) +, WO 2 OH - → 4 2- + H2O, WO aşındırma akım ve kullanılan NaOH çözeltisi molarite tungsten çubuk aracılığıyla etch için gereken zamanı ve gerilim etkiler. Bu etkilerin Çalışmaları sunulmuş ve tartışılmıştır. Daha da önemlisi, aşındırma parametreleri alan emisyonlu kipte, operasyon gibi uçları geometrisi ve üzerinde bir etkiye sahiptir. geometrisi<html> Ürettiğimiz ipuçları taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile görüntüleme ile karakterize edildi. Bu resimler, örneğin, uç yarıçapı tahmin etmek için de kullanılabilir. Buna ek olarak, uçları onlara birkaç kilovolt yüz genellikle birkaç voltluk bir negatif bir voltaj uygulayarak ve sonuçta elde edilen elektron emisyon akımı kontrol ederek alan emisyonlu modunda çalıştırılmıştır. Alan emisyonlu akımı arasındaki ilişki, I, eğilim voltajı, V, Fowler Nordheim denklem 11 ile tanımlanabilir uygulanan (3) = AV 2 e -C, eff / V R eff ucunun etkin çapı olduğu, A bir sabit, C, ikinci Fowler Nordheim sabitidir <img alt="Denklem 9" src="/files/ftp_upload/54030/54030eq9.jpg" /> Hangi b = eV 6.83 - 3/2 V / nm,030eq11.jpg &quot;/&gt; tungsten çalışma fonksiyonunu (bir <img alt="denklem 11" src="/files/ftp_upload/54030/54030eq11.jpg" /> ≈ 4.5 eV) k geometrisine bağlı olan bir faktördür (k ≈ 5) ve <img alt="denklem 12" src="/files/ftp_upload/54030/54030eq15.jpg" /> Nordheim görüntü düzeltme terimi (bir <img alt="denklem 12" src="/files/ftp_upload/54030/54030eq15.jpg" /> ≈ 1) 12. Bu nedenle, uç etkin çapı öngerilimi bir fonksiyonu olarak, elektron akımını ölçmek suretiyle belirlenebilir. Daha özel olarak, LN adlandırılan Fowler Nordheim (FN) arsa (I / V 2) v 1 / V eğiminden elde edilebilir.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1230">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:325px;">Tungsten Rod 0.020&#34; x 12&#34;</td>
			<td style="width:159px;">ESPI Metals</td>
			<td style="width:451px;"><a href="http://www.espimetals.com/index.php/online-catalog/467-Tungsten">http://www.espimetals.com/index.php/online-catalog/467-Tungsten&#160;</a></td>
			<td style="width:297px;">3N8 Purity</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">NaOH salt</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>Item # WU-88404-71</td>
			<td>100 g</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Separatory funnel</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>Item#&#160;WU-34506-03</td>
			<td>250 mL&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">DC Power supply</td>
			<td>BK Precision</td>
			<td>1672</td>
			<td>Triple Output 0 - 32 V, 0 - 3 A DC Power Supply</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Acetone</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>Item#&#160;WU-88000-68</td>
			<td>500 mL</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Data Acquisition Card</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td style="width:451px;">NI PXI-6221</td>
			<td>16 AI, 24 DIO, 2 AO</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Relay</td>
			<td>Magnecraft</td>
			<td>276 XAXH-5D</td>
			<td>7 A, 30 V DC Reed Relay</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">6-way 6&#34; conflat flange cross</td>
			<td>Kurt J Lesker</td>
			<td>C6-0600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">6&#34; to 2-3/4&#34; conflat zero length reducer flange&#160; (x3)</td>
			<td>Kurt J Lesker</td>
			<td>RF600X275</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">2-3/4&#34; conflat flange SHV feedthrough</td>
			<td>Kurt J Lesker</td>
			<td>IFTSG041033</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">2-3/4&#34; conflat flange BNC feedthrough</td>
			<td>Kurt J Lesker</td>
			<td>IFTBG042033</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">2-3/4&#34; conflat flange linear feedthrough</td>
			<td>MDC</td>
			<td>660006, REF# BLM-275-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">6&#34; conflat flange blankoff</td>
			<td>Kurt J Lesker</td>
			<td>F0600X000N</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">6&#34; conflat flange window</td>
			<td>Kurt J Lesker</td>
			<td>VPZL-600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">HV Power supply</td>
			<td>Keithley Instruments</td>
			<td>Keithley Model #2290-5</td>
			<td>0 - 5 kV DC HV Power Supply</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Picoammeter</td>
			<td>Keithley Instruments</td>
			<td>Keithley Model #6485</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Faraday Cup</td>
			<td>Beam Imaging Solutions</td>
			<td>Model FC-1 Faraday Cup</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

electrochemical etching and characterization of sharp field emission points for electron impact ionization

A new variation of the drop-off method for fabricating field emission points by electrochemically etching tungsten rods in a NaOH solution is described. The results of studies in which the etching current and the molarity of the NaOH solution used in the etching process were varied are presented. The investigation of the geometry of the tips, by imaging them with a scanning electron microscope, and by operating them in field emission mode is also described. The field emission tips produced are intended to be used as an electron beam source for ion production via electron impact ionization of background gas or vapor in Penning trap mass spectrometry applications.

Aşındırma parametrelerinin çalışma Kalıplama usulü sırasında besleme sabit akım modunda çalıştırılır. Gerilim tungsten çubuk (nedeniyle çubuğun direnci artış) uzağa kazınmış olarak biraz bu sabit akım artar korumak için gerekli. ucu tüm yol boyunca etches zaman güncel neredeyse sıfıra düşer. Küçük bir akım üst uç dağlama çözeltisi ile temas hala olmasından kaynaklanm...

Watch this Scientific Journal Video about Electrochemical Etching and Characterization of Sharp Field Emission Points for Electron Impact Ionization at JoVE.com

Electrochemical Etching and Characterization of Sharp Field Emission Points for Electron Impact Ionization

A method for electrochemically etching field emission tips is presented. Etching parameters are characterized and the operation of the tips in field emission mode is investigated.

Elektrokimyasal Dağlama ve Elektron Etki İyonizasyon için Sharp Field Emission Noktaları Karakterizasyonu

A new variation of the drop-off method for fabricating field emission points by electrochemically etching tungsten rods in a NaOH solution is described. ...

electrochemical-etching-characterization-sharp-field-emission-points

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Electrical Engineering

Engineering

Unit 1

Steady-State Transmission Lines and Power Flows

SCIENTISTS IN ACTION

9.4K Görüntüleme.  Central Michigan University. A method for electrochemically etching field emission tips is presented. Etching parameters are characterized and the operation of the tips in field emission mode is investigated.