Энергоанализатор

 

Изобретение может быть использовано в электронной технике, электронной и ионной спектроскопии. Цель изобретения - повышение разрешения энергоанализатора тормозящего типа. Энергоанализатор содержит входную сетку I, тормозящую сетку 2, служащую для отражения частиц, энергия которых меньше минимальной неразрешимой энергии, компенсирующую сетку 3, экранную сетку 4, вьшолняющую роль антидинатронной сетки, измеритель 6 тока коллектора 5, источник 8 питания, источник 9 регулируемого постоянного напряжения. Электроды анализатора и источник 11 заряженных частиц размещены в вакуумной камере 10. Промежуток между тормозящей и компенсирующей сетками является ускоряющим для ионов. Приложением ускоряющего напряжения можно повысить разрещение анализатора, в частности при влиянии поперечных магнитных полей по крайней м.ере на порядок, 2 Ил. с S сл to ГчЭ О5 сл сл сл .1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTHA

„„SU„„! 226555 д (51) 4 Н 01 J 49/44 (21) 3800821/24-21 (22) 15 ° 10.84 (46) 23.04.86. Бюл, Ф 15 (72) С.С.Волков и Т,М.Машкова (53) 621.384.6 (088.8) (56) Козлов И.Г. Современные проблемы электронной спектроскопии. M.:

Атомиздат, 1978, с. 24.

Palmberg P.M. Хрр1. Phys. Zett, 1968, Ф 3, р. 183.

Кельман В.П., Явор С.Я. Электронная оптика. М.: Наука, 1968, с. 162. (54) ЭНЕРГОАНАЛИЗАТОР (57) Изобретение может быть использовано в электронной технике, электронной и ионной спектроскопии. Цель изобретения — повышение разрешения энергоанализатора тормозящего типа.

Эиергоанализатор содержит входную сетку 1, тормозящую сетку 2, служащую для отражения частиц, энергия которых меньше минимальной неразрешимой энергии, компенсирующую сетку 3, экранную сетку 4; выполняющую роль антидинатронной сетки, измеритель б тока коллектора 5, источник 8 питания, источник 9 регулируемого постоянного напряжения. Электроды анализатора и источник 11 заряженных частиц размещены в вакуумной камере 10. Промежуток между тормозящей и компенсирующей сетками является ускоряющим для ионов. Приложением ускоряющего напряжения можно повысить разрешение анализатора, в частности при влиянии поперечных магнитных полей по крайней мере на порядок.

2 ил.

26555 ф кий сигнал, пропорциональный по величине интенсивности потока частиц.

Сигнал с коллектора 5 измеряется с помощью измерителя б тока. Линейно изменяя тормозящее напряжение U, на сетке 2 с помощью источника 7, можно измерителем 6 тока получить кривую задержки. производная которой отражает энергетический спектр заря

8Е женных частиц в пучке: R =

eU., гд е — заряд электрона

Настройка анализатора на наилучmee разрешение производится регулировкой ускоряющего потенциала от источника 9 постоянного напряжения, приложенного между сетками 2 и 3.

Уменьшение неразрешимого интервала энергий происходит вследствие уменьшения участка пути между сетками 2 и 3, на котором частицы движутся с энергиями Е PeU, т.е ° близкими к нулевым. При этом уменьшается рассеивающее воздействие различных магнитных и электрических полей.

Разрешение Р.„„р, из-за провисания потенциала между сетками 1 и 2 определяется разностью потенциалов тормозящей сетки к U„„q „в т

30 минимуме между сетками по оси ячейки: еڄ— eU <+ps „, eU, R nppg

Провисание потенциалов между сет-, ками можно определить как сумму провисания потенциалов двух параллельных аксиально расположенных диафрагм, находящихся под одним потенциалом.

4О

Дпя упрощения расчетов можно считать, что напряженность поля по обе стороны от соединенных сеток равна по величине и направле а в сторону сеток.

Провисание потенциала тормозящего

Я поля в пространство между тормозящей и компенсирующей сетками по оси ячеек сетки можно определить с исьзованием формулы для одиночной фрагмы с круглым отверстием т r U, (х) = П вЂ” ---- х + — - - х

8 т 2Ъ " Ъ

1,т 1,2

xl х1

arctg --- + 1), (2)

1-. г

Все частицы с энергиями, меньшими нол минимальной неразрешимой энергией дна

Е„„„„, отражаются от тормозящей сетки 2. Частицы с энергиями, боль- U шими максимальной неразрешимой энергии, проходят через тормозящую 2 и к(! компенсирующую 3 сетки и попадают в ускоряющее поле сетки 4, создаваемое М где источником 8 питания, .Ускоренные частицы попадают на коллектор 5, на выходе которого вызывают электричесФ 12

Изобретение относится к анализу частиц по энергиям и может быть использовано в электронной технике, электронной и ионной спектроскопии.

Целью изобретения является повышение разрешения энергоанализатора тормозящего типа за счет регулировки провисания потенциала между его сетками, На фиг. 1 приведена функциональная схема анализатора; на фиг.2график распределения потенциала между тормозящей и компенсирующей сетками: a) без ускоряющего потенциала; б) с ускоряющим потенциалом на компенсирующей сетке; в) ускоряющего потенциала.

Энергетический анализатор тормозящего и типа содержит входную сетку 1, тормозящую сетку 2, компенсирующую сетку 3, экранную сетку 4, выполняющую роль антидинатронной сетки, коллектор 5, расположенные параллельно друг за другом измери1 тель 6 тока коллектора 5> источник 7 тормозящего напряжения, соединенный с сетками 1 и 2, источник 8 питания, соединенный с экранной сеткой 4, источник 9 регулируемого постоянного напряжения, соединенный с сетками

2 и 3. Электроды анализатора размещаются в вакуумной камере 10, в котopofY перед сеткой 1 расположен источник 11 заряженных частиц.

Энергетический анализатор тормозящего типа работает следуюшим образом.

Источник 11, находящийся в вакуумной камере 10 испускает поток заряженных частиц с разнымк энергиями.

Частицы движутся по нормали в плоскости входной сетки 1 и, проходя ее, попадают в область торможения между сетками I и 2. Торможение осуществляется с помощью электрического поля, создаваемого источником 7 питания сеток l и 2.

r — эквивалентный радиус ячейки сетки;

Ъ вЂ” расстояние между сетками

1,а

I и 2.

1226

Начало координаты х расположенс в плоскости тормозящей сетки. Ось х направлена в сторону компенсирующей сетки (фиг.2).

Провисание потенциала в пространство между сетками 2 и 3, создаваемое ускоряющим полем сетки 4, определяется выражением

U — - (Ь вЂ” х) — 1О

2bb59 Л

) Ьад х!

arctg ----- — — +

Y (х) = U.

1Т псо8.иск

)Ь» — х! (4»

+ 1), . (3)

I5 где Ъ з — расстояние между сетками

2 и.3;

b — расстояние между сетками

3 и 4.

Изменение потенциала по оси ячеек в пространстве сеток 2 и 3 определяется сумМой потенциалов провисания

Разброс пропускаемых через сетки

2 и 3 электронов определяется разностью потенциалов сетки U на оси

A U (x) = U — 1,, (х) .Если принять Ь = Ь то д 5h

U r U lx) Ix)

Ж(х) = — <- Ь вЂ” — - (- arctg — +

2b„ > TI Ь r

Г!

Ь вЂ” х! . ) (6)

Наименьшее значенйе hU, определяющее разброс по энергиям при симметричном провисании в сетках 2 и 3, Ь з определяется из условия х = -- — .

2 аБ{х) = - b — -- - (— - ar tg»

U d U Ь» д: 45

2Ь »» П Ь d

1 )

bc 3

» (7) где d - размер ячейки сетки.

Тогда разрешение анализатора из-за провисания потенциала равно

+)) 4 10 + (0,0004,".) .. () Однако известно, что разрешение анализаторов тормозящего типа с компенсирующей сеткой составляет порядка 0,17.

Исследования показывают, что при

R <0,1Х для указанных геометрических размеров лревалируюшее влияние на разрешение оказывает рассеяние частиц с апертурного угла коллектора.

Из фиг.2а видно, что анализируемые частицы с энергиями Е (0,000)е11+ при равенстве потенциалов тормозящей и компенсирующей сеток движутся на участке длиной 1.

Для уменьшения рассеяния заторможенных частиц необходимо уменьшить участок 1 с медленным движением.

Это достигается подачей ускоряющего напряжения на компенсирующую сетку.

Измейение потенциала по оси ячейки сетки относительно потенциала сетки равно

hU {x) = -z.-- b

2Ь„

>.)

ar c t g

« U >x l 1х! — = — — (— -arctic — -+ Ь»». r

Ib э — x) — +2) +

Г ()О}

+Ux, к где Гк — ускоряюший потенциал компенсирующей сетки относительно тормозящей сетки.

Иэ графика (фиг.2 } видно, что расстояние, на котором движутся заторможенные анализируемые частицы с медленной скоростью, уменьшается до В„ при приложении ускоряющего напряжения. При этом уменьшается рассеяние анализируемых частиц с апертурного угла коллектора.

Приложением ускоряющего напряжения можно повысить разрешение анализатора, в частности, при влиянии поперечных магнитных полей по крайней мере на порядок.

55з 4

1 12 01 2 2

R — — (- — arc tg — — + «Н 10 (2 3 !4 0 1. 0!

d»

1Т (8) 55

10 мм»

= 1000В,TO

Г Ъ (2 т 1,2

«(-- - агс д — - + !)

Ь з Ь

d d

Если принять равным Ь, Ь, = 2 мм. d = 0,) мм, формула н з о б р е т е н и я

Энергоаналиэатор, содержащий параллельные входную, тормозящую, компенсирующую и экранную сетки, а также коллектор, последовательно размещенные в вакуумной камере вдоль ее

/ 6 15 1

1000,0

0,02

0,09

Одб

Составитель А,11естерович

P едактор А.1Пандор Техред Н.Бонкало Корректор 11 °°,, (емчик

Заказ 2142/53

Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, ул.Проектн;::..4

5 12 оси, блок измерения, соединенный с коллектором, а также источник тор моэящего напряжения, соединенный с тормозящей и компенсируюшей сетками и источник напряжения, соединенный с экранной сеткой, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения разрешения, знергоанализатор

Ь ,ttîïîëïèòåëbHî снабжен источником постоянного напряжения, подключенным между источником тормозящего напряжения и компенсирующей сеткой, 5 при этом промежуток между тормозящей и компенсирующей сетками является ускоряющим для ионов.