Устройство для регистрации энергетических спектров заряженных частиц

 

УСТРОЙСТВО ДПЯ РЕГИСТРАЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СПЕКТРОВ ЗАЖЕННЫХ ЧАСТИЦ -, включающее дисперсионный энергетический анализатору вторично-электронный умнолмтель, расположенньтй на входе энергетического анализатора, систему регистрации, подключенную к вторично-электронному умножителю, и источник линейно-изменяющегося напряжения , отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности регистрации заряженных частиц во всем диапазоне их энергий, устройство снабжено источником постоянного напрялсения и делителем напряже .ния , вход которого подключен к выходу источника линейно-изменяющегося напряжения, а выход подключен к энергетическому анализатору, -при этом источник постоянного напряжения подключен между выходом источника лиi нейно-изменяющегося напряжения и входом вторичного электронного умно (Л жителя . .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Зш E 01 J 49/44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОписАние:изОБРетени :,:,,: ";:,!

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3430426/18-21 (22) 03.05.82 (46) 23.11.83. Бюл, К 43 (72) С. С. Волков, В. Т. Гутенко, Б. А. Полонский, О. Д.. Протопопов и С. В. Шанин (53) 621. 384 (088. 8)

56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 715584,кл. Н 01 J 37/26, 1971.

2; ЖТФ, В 46, с.1154, 1976 (прототип) .

54) (57) УСТРОЙСТВО дЛя РЕГИСТРАЦИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СПЕКТРОВ ЗАЖЕННЫХ ЧАСТИЦ вЂ”, включающее дисперсионный энерJ гетический анализатор, вторично-элект ронный умножитель, расположенный на входе энергетического анализатора,.

„.SUÄÄ 1055796 А систему регистрации, подключенную к вторично-электронному умножителю, и источник линейно-изменяющегося напряжения, отличающееся тем, что, с целью повьпиення эффектив" ности регистрации заряженных частиц во всем диапазоне их энег1ий, устройство снабжено источником постоянново напряжения и делителем напряжения, вход которого подключен к выходу источника линейно-изменяющегося напряжения, а выход подключен к энергетическому анализатору, -при этом источник постоянного напряжения подключен между выходом источника линейно-изменяющегося напряжения и Я входом вторичного электронного умно жителя.

С::

4 1055796 2

Изобретение относится к устройст": изменяющегося напряжения, а выход вам для регистрации энергетических. подключен к энергетическому анализатоспектров заряженных частиц и может ру, при этом источник постоянного напбыть использовано, например, в оже- ряжения подключен между выходом исэлектронной спектроскопии или спект- 5 точника линейно-изменяющегося напряроскопии ионного рассеяния при ис- жения и входом вторичного электронноследовании поверхностного слоя не- го умножителя. щества в устройствах, содержащих дис- На фиг, 1 представлена функциоперсионный энергетический анализа- нальная схема ус ройства; на фиг.2тор. 1О выходной сигнал уетройства при исслеИэвестно устройство, в котором с вы- до;.анни пленки Гей1 . хода энергетического анализатора Устройство включает дисперсионный заряженные частицы попадают па вход энергетический анализатор 1, вторичвторично-электронного умножителя но-электронный умножитель (ВЭУ) 2, (ВЭУ), выход которого подключен к 15 расположенный на выходе энергетичесистеме регистрации (l 1. ского анализатора, источник 3 питания

Недостатком устройства является ВЭУ, нагрузочное сопротивление 4, зависимость амплитуды выходного сиг" разделительный конденсатор 5, займища" нала от энергии заряженных частиц. юшнй систему б регистрации по постоянНаиболее близким к изобретению у0 ной составляющей, источник 7 липо технической сущности является кейна-изменяющегося напряжения устройство для регистрации энергети" сетку 8, расположенную между выходческих спектров заряженных частиц, ной диафрагмой анализатора и входом включающее дисперсионный энергетиче ВЭУ и гальванически соединенную с выский анапизатор, вторично-электрон- 25 ходной диафрагмой анализатора, дели" ный умножитель, расположенный на тель 9 напряжения с коэффициентом девыходе энергетического анализатора, ления К, равным коэффициенту анасистему ре1.истрации, подключеиную лизатора K =e U /E „„, где U к вторично-электронному умножителюф. напряжение на отклоняющем электроде и .источник линейно-изменяющегося нап- анализатора Š— кинетическая энеряжения (2 1.

30 т . <ян ряжения ( гия регистрируемых частиц, е — заряд

Недостаток известного устройства электрона, источник 10 постоянного заключается в следующем: на вход ВЭУ 1напряжения. Вход делителя 9 напряжепоступают заряженные частицы с разны, ния подсоединен к выходу источника 7 ми энергиями, коэффициент усиления линейно-Изменяющегося напряжения, а

ВЭУ является нелинейной функцией их выход — к анализатору 1. Выходные клем 35 энергии, выходной сигнал зависит от мы источника !0 постоянного напряжеэнергии попадающих на вход ВЭУ заря- ния подключены к выходу источника 7 женных частиц, что может привести к линейно-изменяющего напряжения и потере информации о частицах с ма- входу ВЭУ 2, а полярность клеммы, лой энергией.

Додсоединенной к входу ВЭУ 2 протиЦелью изобретения является повы- воположна знаку заряда регистрнрушение эффективности регистрации емых частиц. Сетка 8 предназначена заряженных частиц во всем диапазоне для экранировки выходной диафрагмы их энергий. анализатора от изменяющегося электрицель достигается тем, что чстрой- ческого поля, создаваемого источни45 ство для регистрации энергетических ками 10 и 7, . что предотвращает влияспектров заряженных частиц, содер- ние электрического поля на разрешежащее дисперсионный энергетический ние анализатора, анализатор, вторично-электронный В предлагаемом устройстве может умножитель, расположенныи на выхо- быть использован любой энергетичес50 де энергетического анализатора, систе- кий анализатор дисперсионного типа, му регистрации, подключенную к вторич- сепарация заряженных частиц в котоно-электронному умножителю, и источ- ром производится линейно-изменяюник линейно-изменяющегося напряже- щимся напряжением одноименной полярния, дополнительно снабжено источни- 55 ности с регистрируемыми частицами, ком .постоянного напряжения и делите- что обычно имеет место в реальных лем напряжения, вход которого под- койструкциях (анализаторы типа цилинд ключен к выходу источника линейно- рического и сферического дефлекторов, 1055796

R„! („ R ) = 0,61

Наблюдается также увеличение пика

1углерода и появление нового пика с энергией 102 эВ, обусловленного оже электронами из атомов.плоское и цилиндрическое зеркала

Коэффициент таких анализаторов определяется их геометрией и составляет

К„ 1, При подаче симметричного линейноизменяющегося напряжения (положительного и отрицательного ) на оба электрода анализатора включение делителя

9 и источника 10 постоянного напряжения предполагается в цепь электрода 10 анализатора, на который подается линейно-изменяющееся напряжение с полярностью, соответствующей полярности заряженных частиц.

Устройство работает следуюшим об.- 1S разом.

Из потока заряженных частиц с различными энергиями, поступающих на вход анализатора 1, через выходную диафрагму вылетают частицы только с 2О определенной энергией, которые попадают на вход ВЭУ 2, возбуждают электрический сигнал, который с сопротивления 4 снимается на систему 6 регисграции. С источника 7 линейно-изменя- 25 ющееся напряжение . подается .через делитель 9 на анализатор f, что приводит к изменению энергии частиц, про— ходящих через анализатор. Таким образом, за период развертки линейноО изменяющегося -напряжения на вход

ВЭУ 2 поступают заряженн1»е частицы во всем диапазоне энергий. Энергия заряженных частиц на входе ВЭУ 2 E

ЭХ будет определяться кинетической энер-.

35 гней частиц на выходе анализатора

1 Е, „= q U >! Кс„где q — заряд час- тицы, и потенциалом на входе ВЭУ ?

0 р 0 - 0Р,„3е где Usx напря> ение на входе ВЭУ 2 U — напряжение на вы .

t 40 ixope источника 10» т.е.

E Sx = Ч 1)ра 3В K> gko»+(UO Р з8 ) Ч

К

А

oi

С1 pof36 g о разе

При равенстве коэффициентов делите-"5

I ля и анализатора К =- К»„, .Е

=consf: для любых значейий - энергий частиц Е,,„, . Следовательно, предла- гаемое устройство обеспечивает посто— янную энергию частиц на входе ВЭУ, а соответственно, и постоянную эффективность счета (регистрации) заряженных частиц, имеющих разную кинетическую энергию на выходе анализатора.

Причем, если E„ „

qU; если Е„ „ъо0,, происходит их торможение до Е = ц0б °

Величина О», выбирается, исходя иэ характеристик ВЭУ и сорта заряженных частиц, такой, чтобы обеспечить мак— симальную эффективность регистрации поступающих част иц и минимальный фон. Для используемых ВЭУ-6 величина О,» выбирается в пределах 1-4 кВ;

Для опробования предлагаемого устройства берут тест-образец в виде пленки FeNi который подвергают электронной бомбардировке. Поток вторичных электронов, возбужденных при этом, регистрируют при помощи пред- . лагаемого и известного устройств.

Регистрируют энергетические спектры вторичных электронов, характеризующие элементный состав тест-образца, в известном и предлагаемом устройствах, В устройстве в качествеанализатора 1 используют анализатор . цилиндрическое зеркало" с коэффициентом K =-0,61 с вторичным электронным умножитепем ВЭУ-6. Делитель напряжения 9 сосТОНТ из двух сопротивле»»»»й R = 610 кОм и R 390 кОм, обеспечивающих коэффициент .деления

Напряжение на выходе источника постоянного напряжения составляет

1 кВ, поэтому все электроны после выхода из анализатора приобретают энергию 1 кэВ, т.е. если условия эксперимента идентичны(исследуется один и тот же тест †образ), то различия в спектрах обуславливаются различиям»» известного и предлагаемого устройств. Из сравнения спектров электронов, возбужденных с поверхности исследуемого образца, видно, что при использован»и предлагаемого устройс ва относительная величина амплитуд пиков в низкоэнергетической области возрастает. Если например, амплитуда пика, обусловленная электронами с э»»ер»"ией 848 ЭВ (правый крайний пик),практически не изменяется, так как эти электроны доускоряются всего на 151 эВ; ro

Ф

:амплитуда пика с энергией 61 эВ (певы1» крайний пик) существенно возрастает, так как электроны ускоряются дополнительно на 939.эВ.!

055796

У4(Ге) М(Ф ) Составитель С,Щитов

Техред N.Надь Корректор И. Эрдейи

Редактор Н.Егорова

Заказ 9252/23 Тираж 540 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д; ч/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, Таким образом, амплитуда выходного сигнала :определяется только интенсивностью потока заряженных частиц и не зависит от его энергии, т.е. равные по интенсивности потоки 5 эаряженных частиц, но с различной

"энергией, дают сигналы на выходе равной амплитуды.и, соответственно, различие в амплитуде выходных сигналов свидетельствует о разных интенсивностях потоков, обладающих различной энергией. Это достигается за счет стабилизации коэффициента вторичной электронной эмиссии ВЭУ во всем диапазоне энергий заряженных частиц. . Таким образом, обеспечивается одинаковая эффективность регистрации заряженных частиц во всем диапазоне их энергий

Кроме того, так как коэффициент вторичной электронной эмиссии застабипизирован на максимальном уровне (для энергии Е бвыше 500 эВ), то повышается эффективность регистрации, заряженных частиц малых энергий (Е ðî 500 эВ).