场离子显微术(Field Ion Microscopy,FI

场离子显微术(Field Ion Microscopy,FIM)

FIM 是于1951 年由Muller 所发明，其前身乃场发射显微术(Field Emission
Microscopy,FEM)。FEM在1936 年被发明，Müller 为了观察此种场电子的角分布图像，
于是将针尖状的发射体（emitter）置于玻璃制球形真空腔中心作为阴极，发射体对面玻
璃壁上镀上一层透明的导体物质，其上再覆以磷光剂作为阳极。当一个大负电压加在针
上时，由于尖端效应，针尖上产生很强的负电场，电子便能被发射出来。结果发现，发
射出来的场电子沿径向（表面电场方向）飞行，撞击荧光幕后所产生的亮点可显现尖点
表面结构图像。1951 年，穆勒将前面所述的场电子显微镜之二极反接，隐约中见到解像
力较好的模糊影像。后来他再充入10-3torr（1torr＝1mm 水银柱高的气压）的氢气于真
空腔中，发现当正电场达2×108V／cm∼3×108V／cm 时，磷光幕上呈现原子解像力的结
构图像。这也是人类第一次肉眼观察到原子的影像，于是引起许多实验者极大的兴趣。
后来才了解这是由于发生场游离（field ionization）所形成的现象。FIM 即是利用将高正
电压加在针尖上，产生很强的正电场，藉此来游离氦或氖原子，被游离出来的正离子因
为正电场而被加速射向屏幕，因而得到影像。

其中FIM 有两个限制:

1.它只适用在某些能制成针的金属

2.需在真空中及液态氮或液态氦的低温下操作。相较之下，SPM 的限制就少很多。