Bachelor's Thesis

Schottky electron emitters

Final Thesis 18.89 MB Appendix 35.32 kB

Author of thesis: Lukáš Lev

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D.

Reviewer: prof. Ing. Jaroslav Boušek, CSc.

Abstract:

This bachelor thesis aims to estimate the virtual source size of a Schottky emitter used in a scanning electron microscope (SEM) in situ. The virtual source size is a crucial parameter in the resolution of SEM. However, it cannot be measured directly and must therefore be inferred from the properties of the electron beam. For this purpose, a measurement method has been proposed, which utilizes the measurement of beam spot size using the knife-edge method. An important topic of this thesis is also the optimization of measurement conditions which were determined using simulations. The results show stability and trustworthy values in the case of one of the measurement planes near the source. This thesis also discusses the limitations of the proposed method and the effect of operating conditions on its reliability.

Keywords:

Scanning electron microscopy, SEM, electron source, electron beam, resolution, virtual source size, Schottky emitter, knife-edge method

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student seznámil státní zkušební komisi s řešením své bakalářské práce a zodpověděl otázky a připomínky oponenta. Dále odpověděl na otázky komise: Jaký je rozdíl mezi zdrojem, který používáte pro charakterizaci a virtuálním zdrojem? Student bez problémů odpověděl. Jak ovlivňuje suppressor emise? Po dvou měsících testování budou trochu jiné vlastnosti, jak tohle ovlivní funkci? Student pohotově odpovídal. Jakou jste používal normu? Student uvedl, jakou normu a program pro citování používal.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Microelectronics and Technology (BPC-MET)

Composition of Committee

doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Ivan Szendiuch, CSc. (člen)
Ing. Martin Šťáva, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jaromír Hubálek, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Alexandr Knápek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D.

Student si vybral zajímavé téma z praxe od společnosti ThermoFisher Scientific. Byl tedy veden externím firemním konzultantem, jehož posudek je v příloze. Student každopádně pracoval velmi samostatně, na konzultace docházel připraven. Po odborné stránce splnil zadání beze zbytku a včas. Vše popsal logicky a chronologicky do bakalářské práce. Na základě uvedených skutečností a podle doporučení konzultanta navrhuji hodnocení A. Points proposed by supervisor: 95

Grade proposed by supervisor: A

File inserted by supervisor Size
Posudek vedoucího práce [.pdf] 97,13 kB

Bakalářské práce pana Lukáše lva byla řešena pro potřebu společnosti Thermo Fisher Scientific Brno. Cílem práce bylo experimentálně charakterizovat vybrané parametry Schottkyho emitoru a sestavit metodiku pro stanovení velikosti virtuálního zdroje elektronového svazku jako velmi užitečného parametru pro popis sledovaného systému Schottkyho emitoru.

Aby nemusela být použita speciální aparatura měla být procedura charakterizace navržena tak, aby k tomuto experimentu mohl být s podporou technického zázemí společnosti Thermo Fisher využit skenovací elektronový mikroskop.

Předložená bakalářská práce má 80 číslovaných stran včetně literatury a seznamu zkratek. Je použito 32 odkazů na literaturu. Jsou citovány převážně v teoretické části práce. V příloze je na dalších 15 stranách doplněna teorie a je zde obrazová dokumentace k výsledkům měření.

Teoretický úvod v rozsahu přibližně 15 stran obsahuje základní pojmy z problematiky vytváření a zpracování elektronového svazku u elektronových mikroskopů. Je zpracován přehledně a umožňuje dobrou orientaci v následujících kapitolách.

V praktické části práce oceňuji promyšlený postup řešení. Pro vyřešení zadaného úkolu byla ověřována řada metod. Jako nejschůdnější se ukázala být metoda ostré hrany. Při dodržení definovaných pracovních podmínek je pomocí navržené měřicí metody stanovení velikosti virtuálního zdroje v reálných provozních podmínkách SEM možné. Výsledky naměřené v práci byly porovnány z dostupnou literaturou a byla nalezena poměrně dobrá shoda.

Text práce je zpracován přehledně a velmi pečlivě. Dle mého názorů jsou však příliš často používána dlouhá souvětí a velmi časté odkazování na jiné kapitoly. Tyto stylistické nedostatky, které vyžadují zvýšenu čtenářovu pozornost však významně kvalitu předložené práce nezhoršují. 

Práce bezpochyby přispívá k lepšímu porozumění chování Schottkyho elektronových emitorů během délky života katody a usnadňuje tak stanovení jejich vlivu na rozlišovací schopnost elektronového mikroskopu.

Zadání práce bylo v plném rozsahu splněno. Pan Lukáš Lev prokázal, že je schopen samostatně vyřešit zadání technického charakteru. Práci doporučuji k obhajobě. Topics for thesis defence:
  1. Co musí být splněno, aby se hrana pro měření profilu elektronového svazku dala považovat za strmou? Jaké jsou typické technologie pro přípravu takových hran?
  2. Porovnejte očekávanou životnost ZrO/W Schottkyho katody s Wolframovou katodou.
  3. K jakým změnám naměřených parametrů může dojít během doby použití ZrO/W Schottkyho katody. Bude mít vliv případné použití reaktivované ZrO/W katody?
Points proposed by reviewer: 100

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová