Schottkyho zdroj emise: Princip a aplikace

09.03.2026

Walter Hermann Schottky se narodil 23. července 1886 v Zürichu. Studoval fyziku na berlínské univerzitě, kterou ukončil v roce 1912. V roce 1914 objevil závislost tepelné emise na elektrickém poli v elektronkách, později pojmenovaný Schottkyho efekt. Během první světové války pracoval ve vývojových laboratořích ﬁrmy Siemens & Halske. V té době objevil tetrodu, na kterou získal 31. května 1915 patent č. DRP 300617.

O několik let později se začal zajímat o fyziku polovodičů a přešel v roce 1927 k ﬁrmě Siemens jako vědecký poradce. Během další práce popsal u krystalů nepravidelnosti krystalových mřížek, objevil Schottkyho diodu, Schottkyho FET a princip I2L.

Laser: Zesílení světla stimulovanou emisí záření

LASER - Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation - zesílení světla stimulovanou emisí záření. Jde o zdroj úzkého svazku elektromagnetického záření. Toto záření je monochromatické a koherentní.

Fyzikální princip laseru popsal Albert Einstein už v roce 1917, ale vyroben byl až v roce 1960 americkým fyzikem Theodorem Maimanem. Vývoj laserů se zaměřuje na zvyšování výkonu a samozřejmě i účinnost a snižování ekonomických nároků.

K deexcitaci systému dojde vlivem interakce s vnějším fotonem. Aby k tomu mohlo dojít musí být energie vnějšího fotonu rovna rovna rozdílu energií excitované a základní hladiny. Rozdíl oproti spontánní emisi je v tom, že všechny charakteristiky emitovaného fotonu odpovídají stimulujícímu fotonu.

Čtěte také: Využití Schottkyho diody

Záření z klasických zdrojů obsahuje vlny o různé amplitudě a fázi, toto záření (na obrázku červeně). Zdroj energie zajišťuje přítomnost systémů v excitovaném stavu. Jakmile se spontánní emisí uvolní foton, vyvolá stimulovanou emisi dalších fotonů.

Příklad konstrukce laseru:

Aktivní prostředí
Zdroj energie
Nepropustné zrcadlo
Polopropustné zrcadlo
Laserový paprsek

Využití laserových zdrojů

Laserový zdroj pro optické nelineární procesy a pro buzení luminiscence.
Studium biomolekul a hybridních materiálů.

Elektronové dělo a materiálový výzkum

Elektronové dělo slouží ke generaci vysokých tepelných toků (řádově MW/m2) pro testování tepelné únavy materiálů blanketu fúzního reaktoru. Vakuová komora na kterou je elektronové dělo napojeno zajiaťuje pracovní prostředí (vakuum v řádu 10-4 Pa) pro testování vzorků materiálů převážně z berylia, wolframu a CFC. Rozměry nádoby jsou cca 3m x 3m x 5m.

Vakuová nádoba je vybavena diagnostikou pro měření deponovaného tepelného toku, teplot, tlaku, akustické emise a dále mechanickými manipulátory pro dekontaminaci testovaných vzorů od případné beryliového zamoření.

Materiálový výzkum pro fúzní reaktory (tokamaky) zahrnuje servis min. částí technologických a pomocných okruhů a systémů ("Pipe Forest" a "Auxiliary Equipment Unit") modulu plodivého blanketu TBM, na kterém se budou provádět zkoušky a vývoj dálkových manipulátorů a příslušných operací (montáž a demontáž komponent, řezání, svařování, kontroly apod.) pro TBM v rámci projektu fúzního reaktoru ITER.

Analýza plynů a tekutin

Plynový chromatograf v konfiguraci umožňující stanovení nízkých koncentrací látek v heliu. Analyzátor stopových koncentrací kyslíku v plynech. Požadavek měření v různých rozsazích koncentrací v jednotkách ppb až desítkách ppm. Požadavek na možnost připojení např. k anaerostatu nebo jinému podobnému zařízení.

Čtěte také: Vzorec pro Schottkyho Emisi

Analyzátor stopových koncentrací kyslíku v kapalinách. Požadavek měření v různých rozsazích koncentrací v jednotkách ppb až desítkách ppm.

Zařízení pro vysokoteplotní tavení

Pracovní komora poskytuje prostředí pro provádění vysokoteplotní tavby oxidických materiálů ve vakuu nebo jiné atmosféře. Pyrometr bude provádět měření teploty povrchu taveniny až do 3000°C na dvou vlnových délkách.

Optický emisní spektrometr

Optický emisní spektrometr s doutnavým výbojem. Umožňuje odprašovat velmi tenkou (častěji 4 mm) vrstvu po vrstvě a okamžitě analyzovat složení. Lze rozlišit vrstvy cca 5 nm silné, max. hloubka dosažitelná při jedné analýze je cca 100 ¼m.

Defektoskopický přístroj

Defektoskopický přístroj pro automatizované kontroly ultrazvukem metodami phased array, odrazovou metodu resp.

Analyzátor vodíku, kyslíku a dusíku

Progresivní N/O/H analyzátor pro širokou škálu kovových a anorganických aplikací založený na vysokoteplotní extrakci v proudu inertního plynu s detekcí na IR detektorech a vodivostní cele, s automatickou detekcí vysokých a nízkých koncentrací. Stanovení dusíku, kyslíku a vodíku v kovových a anorganických materiálech.

Čtěte také: Zelená energie ve Španělsku

Scintilační detektor sekundárních elektronů pro ESEM

Scintilační detektor sekundárních elektronů pro ESEM (Environmental Scanning Electron Microscope) je zařízení používané v rastrovacích elektronových mikroskopech pro detekci sekundárních elektronů emitovaných ze vzorku. ESEM umožňuje pozorování vzorků obsahujících kapalnou fázi, což znemožňuje jejich pozorování v klasickém SEM.

Rastrovací elektronový mikroskop se skládá z tubusu, komory vzorku a vakuového čerpacího systému. Elektronové dělo emituje primární elektrony (PE). Kondenzorové čočky fokusují primární svazek a zmenšují průměr křižiště. Objektivové čočky umožňují nastavení velikosti proudu ve stopě primárního svazku.

Prostředí v komoře vzorku mikroskopu je odděleno pomocí tzv. diferenciálního vakuového čerpání ESEM. AquaSem je typ ESEM, vyrobený ve spolupráci fy. TESCAN, a.s., ÚPT AV ČR, v. v. i.

Při nepružném rozptylu elektron ztrácí kinetickou energii. Energie je vyzářena v podobě spojitého RTG záření. Rozptyl závisí pouze na energii primárního elektronu EPE. Při srážce s elektronovými obaly atomů dochází k emisi sekundárních elektronů (SE).

Sekundární elektrony mají typicky energii ESE = 1 - 5 eV, maximálně 50 eV viz Obr. dS ≤ 50 nm pro izolanty. Koeficient emise sekundárních elektronů je závislá i na energii primárních elektronů EPE.

Typy sekundárních elektronů:

SE1: vznikají v místě dopadu primárních elektronů na povrch vzorku.
SE2: vznikají v tenké vrstvičce (do 50 nm) pod povrchem vzorku.

Detekce signálních elektronů ionizačními detektory (GDD) je založena na principu nárazové ionizace v plynném prostředí v komoře vzorku mikroskopu. Detektor Helix firmy FEI company umožňuje detekci do tlaku 300 Pa v komoře vzorku mikroskopu. Detektor GSED využívá mřížku, která potlačuje vliv kladných iontů plynu.

Scintilační detektory (SD) využívají scintilátor, světlovod a fotonásobič. V ESEM se klasický SD využívá pouze k detekci BSE. V ESEM se klasický SD využívá pouze k detekci BSE.

V roce 2003 publikoval Jacka a kol. secondary electron Tescan detector (LVSTD). Detektor vykazoval nízký podíl detekovaných BSE. v současnosti využíván v rastrovacích elektronových mikroskopech firmy Tescan, a.

Experimenty byly prováděny na elektronovém mikroskopu AquaSem fy. Tescan a. s. přístrojové techniky AV ČR, v. v. vzorku) WD = 4 mm. při vyšším tlaku v komoře vzorku mikroskopu se používala vodní pára.

Princip stanovení velikosti signálu spočívá v pořízení snímku vzorku. signál, získaná střední hodnota šedi odpovídá stejnosměrné složce signálu. a vhodnosti použití.

Původní scintilační detektor sekundárních elektronů, zobrazený na Obr. v komoře vzorku. vzorku detektoru je vynesena v grafu na Obr. hliníkovou vrstvou o tloušťce 50 nm pro připojení vysokého napětí.

Tělo detektoru bylo zhotoveno z oceli. dobrými mechanickými vlastnostmi, viz Tab. 6.1.

na tlaku v komoře vzorku mikroskopu. 10 mm uprostřed viz Obr. 6.2.

v komoře vzorku detektoru je vynesená na Obr. mikroskopu do 1000 Pa.

je však vhodné, aby energie dopadajících elektronů byla alespoň 10 keV. v komoře vzorku mikroskopu. resp. nejnovějších scintilačních materiálů.

nahrazením izolačních materiálů z POM za prvky z jiného izolantu. obrazu a opakováním celého procesu. i vnitřní rezistivity, dobré mechanické vlastnosti a zpracovatelnost.

ještě z PTFE a PMMA. izolačních konstrukčních prvků z PMMA. rozsahu detektoru používajícího jako izolační materiál PMMA.

do 900 Pa. vzorku Agar Scientific S1937, jejichž ukázka je zobrazena na Obr. poměr signál - šum a závislost byla vynesena do grafu na Obr.

v komoře vzorku mikroskopu. I přesto byl signál při tlaku 50 Pa kvalitní. systém detektoru.

pole detektoru blíže ke vzorku. elektrostatických polí v programu Simion, zobrazené na Obr. 6.7 a Obr. přiblížilo elektrostatické pole detektoru ke vzorku.

pole při napětí přikládaném na elektrodu E1 detektoru (Obr. 5.3) až UE1 = 400 V. ke scintilátoru musí postupně zvyšovat. v komoře vzorku mikroskopu.

Simion byla přidána mřížka na ústí detektoru. na elektrodovém systému detektoru. vytvořenou z podložní síťky vzorku pro transmisní elektronový mikroskop viz Obr.

par: 420 Pa, přiložené závěrné napětí U = 10 V. detekovaných SE. současně k poklesu podílu SE ve výsledném obraze.

podílu signálu SE při dostatečné kvalitě obrazu. nutnosti jejich změny. Experimentálně zjištěné hodnoty napětí jsou uvedeny v Tab.

vzorku a s tím spojených možností zlepšení detekce sekundárních elektronů. 1000 Pa na vstupu detektoru. FloWorks.

omezených clon A1 a A2 s otvory o průměrech 0,6 mm je na Obr. 6.11. uskutečněných simulací jsou shrnuty v Obr.

v závislosti na Obr. hodnotu tlaku u scintilátoru.

ve clonách A1 = 0,8mm a A2 = 0,6 mm je vyneseno v grafu na Obr. 6.13.

u scintilátoru získaná simulací se lišila až o 1 Pa. uhlíkovém substrátu (Agar Scientific S1937) viz Obr.

signálu detektorem v oblasti nízkých tlaků. v komoře vzorku pak kvalitní obraz vzorku.

o průměru A1 = 0,6 mm a A2 = 0,6 mm, vynesená na Obr. tlacích nad 150 Pa v komoře vzorku, jak je patrné z Obr. obraz vzorku při vyšším tlaku.

způsobuje nežádoucí nárůst šumu v obraze. rozložení tlaků v detektoru, byly zaměřeny na změny otvoru ve cloně A2. Obr. Do programu Ansys byl importován upravený model aktuální verze SSED.

a vývěvami. hexagonálního tvaru. transmisní elektronové mikroskopii.

jedním otvorem. scintilátoru vývěvou s čerpací rychlostí 36 m3/hod. byl nastaven na hodnotu 1000 Pa plynného prostředí vodních par.

byl čerpán vývěvou s čerpací rychlostí 4 m3/hod. reálným pracovním podmínkám. Grafický výstup simulace je znázorněn na Obr.

při tlaku 1000 Pa vodních par na ústí detektoru. dosaženého poklesu tlaků.

tags: #schottkyho #zdroj #emise #princip