Departemen Fisika, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya
Emisi TermionikDari kegagalan teori klasik hingga senjata elektron SEM
Mengapa elektron lolos dari logam panas, bagaimana statistik Fermi–Dirac memberi hukum Richardson–Dushman, dan bagaimana prinsip ini menjadi sumber elektron pada SEM dan FE-SEM.
Penurunan
Pemanasan gas elektron: klasik vs kuantum
0.12
Fraksi aktif ≈ kT/ε_F
0.12
C_V klasik / kuantum
≫ 1
Penurunan
Elektron menumbuk tanggul permukaan
0.20
0.50
Laju lolos (relatif)
—
$\varepsilon_{\text{vak}}/\varepsilon_F$
1.50
Penurunan
J(T): klasik (T^½) vs Fermi–Dirac (T²)
6.0
3.0
$\phi_{\text{kl}}=W$
6.0
$\phi_{\text{FD}}=W-\varepsilon_F$
3.0
Penurunan
Plot Arrhenius: kemiringan → fungsi kerja
13.5
9.0
Kemiringan → φ (eV)
4.5
$W-\varepsilon_F$ (eV)
4.5
Prinsip
Senjata elektron termionik
0.50
Suhu filamen (K)
2200
Arus emisi (relatif)
1.0×
Dua jenis sumber
Termionik (SEM)
Lewat tanggul karena panas. Sumber besar, kecerahan rendah, vakum sedang. Filamen W / LaB₆.
Emisi medan (FE-SEM)
Menerobos tanggul tipis oleh medan kuat (Fowler–Nordheim). Sumber sangat kecil, kecerahan & koherensi tinggi, perlu UHV.