Автоэлектронный микроскоп-анализатор

 

АВТОЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОПАНМШЗАТОР , содержащий установленную в держателе вакуумную камеру, расположенные внутри камеры образец-острие , флуоресцирующий экран-индикатор анод с зондовьм отверстием и коллектор электронов, о т л и ч а ю щ и нс я тем, что, с целью повышения информативности анализа за счет измерения флуктуации автоэлектронного тока, экран-индикатор выполнен в виде диска, установленного с возможностью свободного вращения на жестко закрепленном в камере валу, ось которого смещена относительно оси диска и оси камеры на одинаковую величину, при этом держатель выполнен с возможностью вокруг оси камеры, а коллектор электронов расположен по оси камеры и выполнен в виде вторично-эле к тронного утчиоQ И лштеля.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

И ЛЮ

РЕСПУБЛИК (19) (11), Sue Н 0 1 J 3 7 / 85 жителя

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3413380/18-21 (22) 26.03 .82 (46) 23.04.84. Бюл. № 15 (72) А.Л.Суворов и В.А.Касаткин (53) 621.385.833 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 410488, кл. Н 01 3 37/285, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 858146, кл. Н 01 J 37/285, 1979 (прототип). (54)(57) АВТОЭЛЕКТРОННЫИ МИКРОСКОПАНАЛИЗАТОР, содержащий установленную в держателе вакуумную камеру, расположенные внутри камеры образец-острие, флуоресцирующий экран-индикатор анод с зопдовым отверстием и коллехтор электронов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения информативности анализа за счет измерения флуктуации автоэлектронного тока, экран-индикатор выполнен в виде диска, установленного с возможностью свободного вращения на жестко закрепленном в камере валу, ось которого смещена относительно оси диска и оси камеры на одинаковую величину, при этом держатель выполнен с возможностIR BpBiiieHIIH вокруг оси камеры, а коллектор электронов расположен по оси каме:)bl и выполнен в виде вторично-элгк- ронного умно1 1047

Изобретение относится к области эмиссионной электроники и предназначено для измерения длительности и амплитуды низкочастотных флуктуаций автоэлектронного тока, эмиттируемого отдельными кристаллическими. гранями острийного образца.

Известны автоэлектронные микроскопы-анализаторы 1 ), содержащие электронный проектор с флуоресцентным экраном-индикатором, позволяющие производить анализ свойств поверхности острийных образцов ° Обычные схемы таких устройств не обеспечивают требуемой точности локальности авто- 15 электронного изображения.

Наиболее близким по технической ущности является автоэлектронный икроскоп-анализатор L 2 3, содержащий

;становленную в держателе вакуумную . амеру„ расположенные внутри камеры образец-острие, флуоресцирующий

:кран-индикатор, анод с зондовым от ерстием и коллектор электронов.

Н этом устройстве обеспечивается д5 овьпленная точность установки зондолого отверстия в любой выбранной ля анализа точке автоэлектронного зображения, Это достигается выполне|ием з1<рана-индикатора B виде зо вух д",ссков с расположенными на них по Г1 Брали сериями зондовых . тверс гий „В ьсачестве коллектора ,лек., :...::n = применена полусферическая

:.овущка ..днако такая конструкция .-стрсйс за не может обеспечить дина35 .ическ:!.... измерений низкочастотных лукту. вЂ,": r:;в ;оэлектронного тока, ::".о в, .: :ниж;.от информативность

;.ализа, Это обусловлена значитель:ым кс;.;;ел,.-.:. i.;...-:.варений флуктуаций злу .".: .. т:-.":рана-индикатора, ..ния является повы". ни .. .;:;.:,,:.": вносили анализа за .нет;:, ",.: . -::. ь: .;мсрения флук:rya45

L!;.,.;,,::.игаетс.-. тем, что в авто:; ектр . : - о,"-: .и:",: ас.!опе-анализаторе, одер.:::"„.i и . с „аноиленную в держателе ,;акутмн -,-:,; .-::: еру,. расположенные внут5О, :и к:.".,=:рч образец-острие, флуореснрую.ий :-,кра=-:.-индикатор, анод с зон"овья.: с;. -:рс-.и м и коллектор элект,.онов. эк ан-;.Фдика эр вЬ|полнен в в1 пе диска:, установленного с воз:!ожнсстью ..:вободного вращения на жестко закресленном в камере валу, .ь которого cмещена относительно .и диска и оси камеры Ва одинаковую.

330 2 величину, при этом держатель выполнен с возможностью вращения вокруг оси камеры, а коллектор электронов расположен по оси камеры и выполнен в виде вторично-электронного умножителя.

На чертеже представлена схема микроскопа.

Образец-острие 1 закреплен на дужке с металлическими вводами 2 с возможностью перемещения в элементах

3 и 4 сферического шлифового соединения ° Элемент 4 снабжен магнитным наконечником 5, который взаимодействует через стенку стеклянной вакуумной камеры 6 с магнитом 7 движущегося в направляющих 8 механизма 9 перемещения образца 1. С полостью камеры 9 соединены откачная лампа-геттер

10 и вакуумный датчик 11. Червячная передача вращения 12 через асбестовые прокладки 13 связана с держателем 14 вакуумной камеры 6. Анод 15 расположен напротив образца 1 (16 траектории автоэлектронов), а между ними может быть установлен источник

17 напыляемого на поверхность образца вещества. Часть зоны действия разряда закрывает защитный экран 18.

Анод выполнен с зондовым отверстием

19, за которым установлен коллектор электронов в виде вторично-электрон ного умножителя 20. На валу 21 установлен свободно вращающийся диск 22 с флуоресцентным покрытием 23, образующим экран-индикатор.

Экран-индикатор снабжен меткой

244, являющейся указателем зондового отверстия 9 анода l5. Анод и коллектор электронов установлены по оси 5 камеры 6, а ось вала 21 смещена от оси,, 25 на величину„ равную величине смещения осей диска 22 (в области метки) и вала. Нри нерабочем положении экрана-индикатора он расположен в углублении камеры, закрытом затемняющим кожухом 26.

Работа устройства основана на методе определения ряда физических параметров (локальной работы выхода, коэффициентов поверхностной диффузии) из анапиза низкочастотных флуктуаций автозлектронного тока.

Этот метод предполагает регистрацию и измерение длительности и амплитуды изменений автоэлектронного тока на уровне соответственно 0,1-0,01 и 10 -l0 А. Регистрация таких флук

-14 -16 туаций (импульсов) осуществляется в

3 10473 данном устройстве вторично-электронным умножителем (например ВЭУ-6).

Сначала на очищенную прогревом поверхность образца-острия 1 напыляют тонкую пленку вещества с помощью источника 17, работа выхода которого. существенно выше таковой для подложки (материала образца).

Путем поворота держателя 14 с вакуумной камерой 6 с помощью первич- 1п ной подачи 12 вокруг оси 25 экраниндикатор с диском 22 устанавливается в рабочее положение, закрывая анод 15. Поворот диска 22 происходит под собственным весом на валу 21.

Затем с помощью механизма 9 перемеще.ния получают изображение для выбранной для анализа кристаллической грани по верхности образца. Поворачивая держатель 14 с камерой в обрат- zp ном направлении, удаляют экран-индикатор из области траекторий 16 автоэлектронов. При этом экран-индикатор располагается в углублении вакуумной камеры и защищается экраном 18 и за-. темняющим кожухом 26. Удаление экрана-индикатора из рабочей зоны позволяет исключить шумы в ВЭУ, обусловленные попаданием в него излучения от флуоресцентного покрытия.

ЗО

После указанных операций производят измерение низкочастотных флуктуаций автоэлектронного тока {используя специальные дискриминирующие электронные схемы) . При этом в объеме „„ вакуумной камеры находятся либо оста.точные газы, либо остаточные газы с

30 4 добавкой какого-либо известного газа (водород, гелий, неон) - во всех случаях общеедавление находится на уровне 10 1-10 мм рт.ст. Эмиттируемые образцом автоэлектроны при своем дви жении к аноду 15 ионизируют атомы и. молекулы находящегося в камере микроскопа газа. Образованные ионы ускоряются к образцу, который находится под отрицательным потенциалом, и бомбардируют его поверхность.

Столкновение единичйого иона с поверхностью образца приводит к частич. ному удалению материала пленки и расчистке небольшого участка подложки.

Поскольку ее работа выхода ниже, эмиттируемый участок поверхности ток автоэлектронов возрастает, однако sa счет поверхностной диффузии очищенный участок быстро "зарастает" материалом пленки, и,локальная величина тока восстанавливается. Это и есть флуктуация, параметры которой требуется определить.

Таким образом, конструкция авто.электронного микроскопа-анализатора позволяет обеспечить с необходимой точностък новое измерение флуктуаций автоэлектронного тока, что в целом повышает информативность анализа и функциональные возможности прибора. При этом его конструктивная схема относительно проста и не требует сложных кинематических устройств, что обеспечивает достаточно высокую надежное:;:ь устройства.

1047330 :оставитель H.ÃðèãopüeHà

Техред Т.@анта 1(орректор М.Шароши

Р - а <тоэ 0.,К)рко-.,а

Заказ

Дили-, | pp) т(ате",- т, и. «жгород ул, Проектнав

«4Я з/о Тираж 683 Подписное

ВНИИХИ Гос;дарственного комитета СССР по делам изобретений и открь|тий

113035 Х%осква, Ж-Зз., Рау|лская паб... д. 4/5