Автоионный микроскоп

 

АВТОИОйНЫЙ МИКРСГСКОП, содержащий внутри вакуумнрй камеры игольчатый образец,флуоресцирующий экран, системы напуска изображающего газа и охлаждения образца, о т л ичающийс я тем, что, с целью повышения выхода микроск-опического анализа, он снабжен дополнительной системой импу ьхгной стимуляции газового разряда, выполненной в 19иде осесимметричного электрода, размещенного между образцом и экраном и снабженного механизмом перемефйьения в перпендикулярном оптической оси направлении

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИХ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

H АВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3440175/18-21 (22) 19.05 ° 82 (46) 15.10.83. Бюл. 938 (727 A.Л.Суворов, A.Ô.Áoáêoâ и В.A.Êàñàòêèí

-(53) 621.385.833(088.8), (56)1 Lane 6.,)АЖЬ E.,Н1яИомаО. FieM-1в nncroscope и ю an ей.е иас mope 1ж е .М1(е Мч.

qckent 3sstrum (964.,ч М,р.3 197..

2. Бобков A.Ô. Автоионный микроскоп. Приборы и техника эксперимента, 1978, В 3, с.213 (прототия) <еб и> А (54) (57) ABTOHOHHb)H МИКРОСКОП, содержащий внутри вакуумнрй камеры ,игольчатый образец,флуоресцирующий экран, системы напуска изображающего газа и охлаждения образца, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения выхода микроскопического анализа, он снабжен дополнительной системой импульсной стимуляции газового разряда, выполненной в виде осесимметричного электрода, размещенного между образцом и экраном и снабженного механизмом перемещения в перпендикулярном оптической оси ении.1048534

Изобретение относится к автоионной микроскопии и предназначено для анализа атомной структуры металлических образцов.

Известен автоионный микроскоп, состоящий из вакуумной камеры, Флуоресцирующего экрана, игольчатого образца, систем напуска изображающего газа и охлаждения образца. Конструкция микроскопа позволяет работать при пониженном давлении изображаю- 0 щего газа, а также использовать в нем, в качестве изображающих, газы с малой эффективностью возбуждения свечения люминофора (1)

Наиболее близким к предлагаемому )5 является автоионный микроскоп, со держащий внутри вакуумной камеры игольчатый образец, флуоресцирующий экран, системы напуска изображающего газа и охлаждения образца. 20

Недостатком таких автоионных микроскопов является низкий положительный выход обеспечиваемого им микрос« копического анализа металлических образцов, т.е. низкий процент иссле- 25 дуемых образцов, для которых удается получить удовлетворительные микроиэображения атомной структуры поверхности (например, для образцов из тугоплавких металлов он составляет около 50%) . Это связано с отсутствием в автоионных микроскопах .активнц го воздействия на структуру промежуточного слоя атомов и молекул изображающего газа, адсорбироваиных на поверхности образца.

Цель изобретения — повышение выхода микроскопического анализа.

Указанная цель достигается тем, что автоионный микроскоп, содержащий внутри вакуумной камеры игольчатый 40 образец, флуоресцирующий экран, системы напуска изображающего газа и охлаждения образца, снабжен дополнительной системой импульсной стимуляции газового разряда, выполненной 45 в виде осесимметричного электрода, размещенного между образцом и экраном и снабженного механизмом перемещения в перпендикулярной оптической оси напРавлении.

На Фиг. ) показана. конструктивная схема предлагаемого микроскопа, на фиг. 2 — разрез A-А на Фиг. 1 (схема электрода системы стимуляции) .

1 лвтоионный микроскоп включает . 55 игольчатый образец l„ установленный. в керамическом держателе 2 и сеединенннй с вводами 3 высокого напряжения в изоляторах 4. Вакуумная камера 5 имеет Фланец 6, соединенный со д) средствами откачки и системой напуска изображающего rasa. Дополнительная система стимуляции газового разряда образована осесимметричным

:электродом 7, выполненным, например - 5 в виде сетки и соединенным с механизмом перемещения, который может включать рычаг 8, связанный с подвижным сердечником 9 электромагнитной катушки 10. Электрод 7 установлен соосно с игольчатым образцом 1 и узлом экрана 11 снабженного микроканальной пластиной 12 имеет контакт 13 и закреплен в керамической шайбе 14, которая может служить опорой также для дополнительного термокатода 15 °

Шайба 14 имеет упор 16, контактирующий с рычагом 8, и приливы с отверстиями, в которых проходят направляющие 17. Система охлаждения образца содержит криогенный сосуд 18, связанный в тепловом отношении с керамическим держателем 2 образца 1.

Устройство работает следующим образом.

В основу конструктивных особенностей автоионного.микроскопа положена идея реализации способа иссле-. дования образцов, предполагающая создание в области образца кратковременного газового разряда с одновременным; импульсным удалением (десорбцией н испарением) полем пленки изображающего газа и части поверх. ностных атомов исследуемого материала. Достигается это периодическим введением в пространство между образцом 1 и микроканальной пластиной

12, служащей усилителем яркости Формируемого на экране ll автоионного иэображения, системы импульсной стимуляции rasosoro разряда - в данном случае металлокерамического узлаг керамической шайбы 14 с термокатодом 15 и электрода 7. Движение указанного узла фиксируется двумя вертикальными направляющими 17. его верхнее положение реализируется при включенной катушке 10, когда сердеч(ник 9 переводит рычаг 8 в положение, показанное на фнг. 1..При выключении питания катушки пружина возвращает рычаг в положение„ показанное на фиг. 1 штриховыми линиями, и металлокерамический узел. выходит, из пространства образец - экран.

При работе микроскопа с помощью схем автоматического питания и управления осуществляются следующие рабочие режимы.

Сначала на экране 11 микроскопа получают исяодное автоионное иэображение поверхности образца и фиксируют его кинокамерой. Если его вид является неудовлетворительным, то включается питание катушки 10 и, одновременно, накал термокатода 15 с подачей запирающего потенциала на электрод 7. Затем с небольшим вре-. менным сдвигом подается отпирающий ймпульс на электрод 7 и испаряющий импульс - на образец 1. В результате

1048534

В

Фи!,2

Составитель В.Гаврюшин

Техред T.Èàòî÷êà Корректор Г Решеткии

Редактор Т.Митейко

Заказ 7941/57 Тираж 703 Подписмое

ВЯИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,Иосква, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная 4 в пространстве образец-электрод ини-) цируется газовый разряд и происходит удаление части пленки изображающего . газа и материала самого образца.

После этого питание катушки 10 от" ключается и металлокерамический узел выходит иэ пространства образец. экран. При этом постоянно осуществляется визуальный контроль качества изображения. Если оно недостаточное, то стимуляция .газового разряда повто- 0 .ряется, причем амплитуда отпирающего и испаряющего импульсов увеличиваются на заданную величину. Повторение осуществляется до тех пор, пока не. получится качественное автоионное 15 изображение. Полученное изображение фотографируется и производится (испаряющими импульсами одинаковой;., амплитуды) переход к новой поверхности (новому сечению) образца. Мик- 20 роскопический анализ новой поверхности требует более высокого потенциала на образце для соблюдения условия максимума вероятности авто.ионизации изображающего газа у по- у5 верхности образца. Если полученное изображение снова оказывается недостаточно качественным, то включается дополнительная система стимуляции разряда и описанный процесс повторяется.

Экспериментально установлено, что необходимым условием эффективности работы микроскопа являет@я размещение электрода 7 на расстоянии 2

5 мм от образца.

В случае превышения верхнего предела, снижается вероятность инициирования газового разряда при оптималь.ном . поджигающем токе электронов> равным 1 . — 3 А, тогда как при рас»= стоянии, меньшем укаэанного нижнего предела, газовый пробой приводит к заметному разрушению образца.

Прибор весьма удобен в работе, его использование резко увеличивает полезный выход анализа, например для образцов из тугоплавких металлов он доведен до 95%, для образцов из металлов, характеризующихся средними температурами плавления до 40%.

Повышение полезного выхода микроскопического анализа для образцов обеспечивает повыаение производительности труда, так как существенно сокращается время экспериментов.