荷兰的飞利浦实验室利用多层碳纳米管作为电子源，制造出超高亮度、高解像度且使用寿命长的电子显微镜雏型。
在现今这纳米科技日新月异的时代，由于科学家们的努力及创意，几乎每天都会有关于纳米科技的新闻出现。本文所要报导的内容也不例外，乃是关于多层碳纳米管在高解像度电子束仪器上的应用。
所谓高解像度电子束，乃是一电子间相位同调，几乎无干涉、且截面积极小(数至数十纳米)的电子束，它们最大的应用乃是被使用在高解像度(扫描,穿透等)电子显微镜上。而要达到可被产品化的标准，产生电子束的电子源必须符合发射电流稳定以及使用寿命长的要求。现今在各类电子束成像仪器中，有两种最常见的电子源：热离子发射(thermionic emission)及场效发射(field emission) ;前者维修及设计简单但是使用寿命较短,后者则是使用寿命长但维修及设计较复杂,仪器单价也昂贵许多。
有鉴于此,荷兰飞利浦(世界上最大电子显微镜制造厂商之一)实验室的Niels deJonge等人即着手开发以碳纳米管作为电子源的可能性。他们利用以蚀刻处理过的钨丝针尖作为电极，将一条多层壁碳纳米管粘在其上,然后在超高真空的环境中对碳纳米管通以不到1微安培的电流,测量所得到电子束的强度及稳定性。根据电子束通过尖端所产生的Fresnel干涉条纹,Niels de Jonge等人计算出,碳纳米管所产生的电子束亮度要比现今已知最好的电子源 (Schottky emission及cold field-emission)高十倍以上。此外,他们并进一步估计所产生电子束的理想截面积(virtual source size) 更只有约2纳米,意味着此电子束具有辨别2纳米的高解像度以及达四十万倍(一般扫描式电子显微镜最大放大率为三十万倍)的放大率,表现丝毫不输给现今市场已有的各类电子显微镜。
除此之外,Niels de Jonge的研究小组也检视了电子束的角度扩散如何随着所加电压而改变(因电子源的亮度受其影响)。他们发现在相同的电压之下(0.3eV) , 比起Schottky emission及cold field-emission所产生的电子束,碳纳米管产生的电子束具有较小的角度扩散。代表着以碳纳米管作为电子源的电子束成像仪器聚焦程度较佳,且有较高的解像度。
Niels de Jonge等人的研究,不仅为高解像度电子束成像提供了一条新的方向,更可说是解决了使用传统电子源所面临的难题:高亮度电子束与使用寿命长难以兼得。至于执视听器材科技牛耳的飞利浦,是否会将这项技术推广到逐渐受到消费者重视的平面电视制造上,就让我们拭目以待。
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