Способ измерения спиновой поляризации электронного пучка и устройство для его осуществления

 

1. Способ измерения спиновой поляризации электронного пучка, заключающийся в тем, что пучок направляют на предварительно очищенную поверхность кристалла-анализатора под углом 9 и регистрируют электроны , рассеянные на угол 2в , от л ичающийся 1&Л, что, с целью повышения точности измерения, кристалл-анализатор с жестко связанным коллектором рассеянных электронов поворачивают относительно двух взаимно перпендикулнрных осей по разности количества электронов, рассеянных , в двух взаимно противоположных направлениях,определяют соответствующую проекцию вектора поляризации. -/

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(5D G 01 T 1 32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3500601/18-25 (22) 26.10.82 (46) 23 01 84, Вюл. М 3 (72) Г.К. Зырянов и И.A. Пчелкин (71) ЛГУ им. A.A. Жданова (53) 539 ° 183 ° 4(088 ° 8) (56) 1. Спивак П.E. и др. Спиновая поляризация электронов. — Журнал экспериментальной и теоретической физики, 1961, 9 41, с. 1064.

2 ° KessIer J. Polarized electrons

; 1976, р. 114-124 (прототип) . (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СПИНОВОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ измерения спиновой

„„SU„„1068854 А поляризации электронного пучка, заключающийся в том, что пучок направляют на предварительно очищенную поверхность кристалла-анализатора под углом 8 и регистрируют электроны, рассеянные на угол 28 о т л ичающий с я тем, что, с целью повышения точности измерения, кристалл-анализатор с жестко связанным коллектором рассеянных электронов поворачивают относительно двух взаимно перпендикулнрных осей по разности каличества электронов, рассеянных.в двух взаимно противоположных направлениях, определяют соответствую. щую проекцию вектора поляризации.

Ф

1068854

2. Устройство для измерения спиновой поляризации электронного пучка, содержащее последовательно расположенные в вакуумной камере источник электронов, первую систему фокусирующих линз, монохроматор, вторую систему фокусирующих линЬ, кристалл-анализатор, плоскость которого расположена под углом 8 к направлению распространения исследуемого пучка, и коллектор рассеянных электронов, находящийся в плоскости зеркального отражения электронов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью. повышения точности, кристалл анализатор и коллектор рассеянных электронов размещены в экране на механизме поворота вокруг оси, пер1

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к способам.и устройствам для измерения спиновой поляризации электронов, которые могут быть использованы для 5 определения степени поляризации и направления спина электронов при вторичной эмиссии, автоэлектронной и фотоэлектронной эмиссии, для изучения спин-орбитального и обменного )P взаимодействия, а также для разработки высокоэффективных источников поляризованных по спину электронных пучков.

Известен способ измерения спиновой поляризации электронов, основанный на рассеянии электронов в кулоновском поле тяжелых ядер. Исследуемый пучок электронов ускоряется до энергии около 100 кэВ и направляется на золотую фольгу. Рассеянные фольго1 электроны попадают на гза детектора, позволяющие определить поляризацию электронного пучка (1).

Однако техническое исполнение способа довольно сложно из-за необходимости ускорения ниэкоэнергетических вторичных и фотоэлектронов до энергии выше 70 кэВ.

Наиболее близкими к изобретению являются способ и устройство для из- 30 мерения спинозой поляризации электро ном. Согласно способу измеряется поперечная составляющая вектора спиновой поляризации электронного пучка. Устройство для осуществления 35 способа. состоит из источника электро нов, приспособления для ускорения или замедления электронов, монохроматора, кристалл-анализатора и коллектора рассеянных. электронов. Оно пендикулярной к направлению первичного пучка, а монохроматор с второй системой фокусирующих линз н экраном размещены на механизме, ось вращения которого совпадает с направлением первичного пучка.

3. Устройство по п ° 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения подготовки кристалла-анализатора к измерению, кристалл-анализатор выполнен с канавками, параллельными плоскости скола, а устройство снабжено узлом скалывания, выполненным преимущественно в виде двух штырей с нагревателями, вставленных в канавки и жестко закрепленных на экране.

2 измеряет интенсивность электронных пучков, рассеянных назад от кристалл. анализатора. Степень поляризации определяется по разности интенсивности рассеяния влево и вправо от направления падающего пучка (2 ).

Недостатком известного способа и устройства для его осуществления является низкая информативность, так как определяется только одна составляющая вектора поляризации.

Цель изобретения - повышение точности измерения и быстродействия способа и устройства для измерения спиновой поляризации электронов °

Указанная цель достигается тем, что согласно способу измерения спиновой поляризации электронного пучка, заключающемуся в том, что пучок направляется на предварительно очищенную поверхность кристалла-анализатора под углом 8 и регистрируются электроны, рассеянные на угол 2 8, кристалл-анализатор с жестко связанным коллектором рассеянных электронов поворачивают относительно двух взаимно перпендикулярных осей и по разности количества электронов, рассеянных в, двух взаимно противоположных направлениях, определяют соответствующую проекцию вектора поля-. ризации.

Кроме того, в устройстве для осуществления способа, содержащем последовательно расположенные в вакуумной камере источник электронов, первую систему фокусирующих линз, монохроматор, вторую систему фокусирующих линз, кристалл-анализатор, плоскость которого расположена под углом

9 к направлению распространения ис1068854 затора 4. Зеркально отраженный пучок электронов улавливается коллектором

5, и измеряется его интенсивность.

Для определения двух компонент вектора поляризации измеряется асимметрия рассеяния электронов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях путем перемещения кристалла-анализатора 4 с жестко связанным с ним коллектором 5 с помощью вакуумного ввода 14 вращения, связанного с шестерней 7, и передачи вращения через шестерню 8 на кристалл-анализатор 4 и коллектор.5. После измерения- двух компонент вектора спиновой поляризации отпускают фиксатор 11 и вследствие поворота шестерни 7 расположенный на ней упор 9 перемещает раму

10 вместе с экраном 12, монохроматором 2 и системой 3 линз на 90а вокруг направления первичного электронного пучка. Застопорив раму 10 в этом положении фиксатором 11, вращают кристалл-анализатор 4 вокруг оси, перпендикулярной к первичному пучку, и измеряют асимметрию рассеяния в третьей плоскости. Для осуществления скола применяются штыри б с нагревателями 16, вставленные в канавки и закрепленные на экране 12.

Асимметрия рассеяния, определяемая как отношение разности количества рассеянных вправо и влево электронов к их сумме, зависит от степени спиновой поляризации электронного пучка. Таким образом, измеряя асимметрию рассеяния поочередно вдоль трех взаимно перпендикулярных направлений, получают величину трех компонент вектора спиновой поляризации.

Быстродействие предложенных способа и устройства достигается за счет получения чистой поверхности кристалла-анализатора сколом в вакууме непосредственно перед измерением, в то время как в базовом объекте для этой цели необходима длительная ионная бомбардировка с последующим отжигом. Повышение точности измерения спиновой поляризации электронного потока достигается тем, что предложенные способ и устройство позволяют определить все три компоненты вектора поляризации и таким образом восстановить полностью вектор поляризации, что существенно повышает информативность. следуемого пучка, и коллектор рассеянных электронов, находящийся в плоскости зеркального отражения электронов, кристалл-анализатор и коллектор рассеянных электронов размещены в экране на механизме поворота вокруг оси, перпендикулярной к направлению первичного пучка, а монохроматор с второй системой фокусирующих линз и экраном размещены на механизме, ось вращения которого 10 совпадает с направлением первичного пучка.

При этом с целью упрощения подготовки кристалла-анализатора к измерению, кристалл-анализатор выполнен с 15 канавками, параллельными плоскости скола, а устройство снабжено узлом скалывания, выполненным преимущественно в виде двух штырей с нагревателями, вставленных в канавки и жестко закрепленных на экране.

На фиг.1 представлена схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 — разрез A-A на фиг.1 (кристалл-анализатор и узел скалывания) .

Устройство содержит первую систему 1 фокусирующих линз, монохроматор

2, вторую систему 3 фокусирующих линз, кристалл-анализатор 4, коллектор 5 рассеянных электронов, штыри б угла скалывания, шестерню 7, связанную с вводом вращения, шестерню

8, осуществляющую передачу вращения, упор 9, раму 10,фиксатор 11, экран

12, канавки 13, по которым осуществ- 35 ляется скол кристалла-анализатора, ввод 14 вращения, источник 15 электронов и нагреватели 16.

Способ измерения трех компонент вектора спиновой поляризации элект- 40 ронного пучка осуществляется сле дующим образом.

От источника 15 электронов пучок направляется на входное отверстие первой системы 1 фокусирукщих линз, фокусируется и попадает r. монохроматор 2. В монохроматоре электронный пучок отклоняется на 90 и одноврео менно из него выделяется анализируемая часть с допустимым разбросом электронов по скоростям. После дополнительной фокусировки второй системой 3 фокусирующих линз пучок направляется на полученную сколом в вакууме непосредственно перед измерением поверхность кристалла-анали- 55

1068854

Тираж 715 Подписное

ВНИИПИ. Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 11458/41

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4, Составитель Ю. Гриднев

Редактор О. Юрковецкая Техред О.Неце Корректор Ю. Макаренко