Устройство для транспортировки и энергоанализа заряженных частиц

 

Изобретение может быть использовано при создании устройств, предназначенных для исследования энергетического состава заряженных частиц. Устройство имеет два коаксиальных цилиндра разного диаметра с кольцевыми щелями на внутреннем цилиндре, объектную и энергетическую диафрагмы 2 и 20 соответственно. Выполнение наружного цилиндра из трех электрически изолированных частей, установление во внутреннем цилиндре дополнительных диафрагм с отверстиями, расположенных на оси цилиндров между крайними кольцевыми щелями и соединенных электрически с ним, размещение на прямой, проходящей между внутренним и наружным цилиндрами параллельно их общей оси, экрана 22 увеличивают чувствительность устройства и точность энергоанализа путем повышения отношения сигнала к фону, а также упрощают наладку и юстировку при включении его в ионно-оптический тракт. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Sl) 4 Н 01 1 49/48

ВСЕЯ-. ) Я.Ц

i1ATE%3 3 . Л:, 0

Е,biikiQ, g,,А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

20! б

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4166358/24-21 (22) 23.12.86 (46) 07.07,89, Бюл, М - 25 (71) Институт аналитического приборостроения Научно-технического объединения АН СССР (72) Л,Н.Галль и В.Д.Саченко (53) 621.384 (088.8) (56) Афанасьев В.П., Явор C.Я. Электростатические энергоаналиэаторы для пучков заряженных частиц. М.: Наука, 1987.

Фридриков С.А, Энергоанализаторы и монохроматоры для электронной спектроскопии. 1,, изд-во ЛГУ> 1978, с. 69. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ

И ЭНБРГОАНАЛИЗА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ (57) Изобретение может быть исПользовано при создании устройств, предназначенных для исследования энерге„„SU„„1492397 А 1 тического состава заряженных частиц.

Устройство имеет два коаксиальных цилиндра разного диаметра с кольцевыми щелями на внутреннем цилиндре, объектную и энергетическую диафрагмы

2 и 20 соответственно. Выполнение наружного цилиндра иэ трех электрически изолированных частей, установление во внутреннем цилиндре дополнительных диафрагм с отверстиями, расположенных на оси цилиндров между крайними кольцевыми щелями и соединенных электрически с ним, размещение на прямой, проходящей между внутренним и наружным цилиндрами параллельно их общей оси, экрана

22 увеличивают чувствительность устройства и точность энергоаналиэа путем повышения отношения сигнала к фону, а также упрощают наладку и юстировку при включении его в ионнооптический тракт. 1 э.п. ф-лы, 2 ил.

1492397

Изобр"-ение относится к области электроан зли за заряженных частиц и может быть применено при создании устройств, предназначенных для иссле- 5 дования энергетического состава заряженных частиц либо может бытb использовано как встраиваемый элемент транспортирукицей системы, сохраняющий направление оптической оси и выделяющий определенную полосу энергоспектра транспортируемого потока заряженных частиц с отделением сопутствуюmeA нейтральной компоненты.

Цель изобретения — увеличение чувствительности и точности энергоанализа путем повьппения отношения сигнала к фону, а также упрощение наладки по юстировке при включении его в конно-оптический тракт.

На фиг. 1 показана схема устрой. ства; на фиг. 2 — схема, поясняющая работу устройства.

Устройство содержит отверстие 1 объектной диафрагмы, ионно-оптичес- 25 кую ось 2 и 3, ось 4 цилиндрических обкладок, внешнюю и внутреннюю обклад ки 5 и 6 первой секции, кольцевые вырезы 7-10, отверстия 11,12 в промежуточных диафрагмах 13, 14; внутреннюю и внешнюю обкладки 15 и 16 второй секции, внутреннюю и внешнкюо обкладки 17 и 18 третьей секции, отверстие 19 энергетической диафрагмы

20, траекторию 21 заряженных частиц, экран 22.

Внешние обкладки 5, 16 и 18 первой, второй и третьей секций соответственно образуют разрезной наружный

IIIUIHHAP H электРически HsoJIHPQBRHbI 40 друг от друга, Внутренние обкладки

6, 15 и 17 первой, второй и третьей секции соответственно образуют внутренний цилиндр, Они электрически соединены между собой и могут представ- 45 лять собой единую конструкцию с перемычками в кольцевых вырезах.

На фиг. 2 показан процесс разделения траектории заряженных частиц, имеющих разные энергии Я . Пучок

50 ионов, попадая в электрическое поле между обкладками 5 и 6, отклоняется в этом поле, проходит кольцевое отверстие 7 и фокусируется в бесполевом пространстве в плоскости отверстия 11 промежуточной диафрагмы 13, 55 при этом траектории ионов разделяются в электрическом поле первой секции по энергии в плоскости диафрагмы

Наряду с диспергирукщим действием электрические поля анализатора оказывают фокусирующее воздействие на двикущийся в них пучок заряженных частиц. Расчет показывает, что при выборе определенных геометрических соотношений между линейными размерами элементов анализатора можно бсуществить промежуточную фокусировку в отверстиях 11 и 12 (фиг. 1), лежащих на геометрической оси анализатора и расположенных на границах первой и второй секций.

Можно показать, что

4Rîx t /(КдС (1+t ) +

< (1-же (2®+1 4/Ж.И)))

К, d — L Rt+d °

+ d

1,-R t 3 — — L-1-2о ч Ф 4 ъ 2 5 Э где L, — расстояние между объектной диафрагмой и первой секцией анализатора;

13 с дисперсией D . Во второй секции предлагаемого устройства разделившийся по энергии пучок заряженных частиц через кольцевое отверстие 8 попадает в электрическое поле между обкладками 15 и 16, вьжодит из него через кольцевое отверстие 9 н фокусируется в бесполевой области в плоскости отверстия 12 промежуточной диафрагмы 14, при этом дисперсия по энергии увеличивается вследствие диспергирукицего действия электрического поля второй секции (фиг. 2).

На фиг. 2 пунктиром показана траектория, соответствующая энергии Я ) Е в предположении, что разделения по энергии в первой секции не произошло (модельное представление, объясняющее слагаемые суммарной дисперсии).

В третьей секции заряженные частицы фокусируются по направлению на отверстие 19 энергетической диафрагмы

20 и дополнительно приобретают дисперсию по энергии D> за счет прохождения электрического поля между обкладками 17 и 18. Таким образом, суммарная дисперсия по энергии в предлагаемом устройстве слагается из парциальных дисперсий D < < э каждой из секций энергоанализатора.

1492397

l, 4

S„ II

1 = 2R (1 + 2F) t, ки при включении его в ионно-опти40

g I расстояние между кольцевым вырезом 7 во внутренней обкладке 6 первой секции и торцом этой обкладки, обращенной к объектной диафрагме; длина первой секции; расстояние между кольцевым вырезом 8 во внутренней обкладке 15 второй секции и границей второй секции, обращенной к первой секции анализатора; длина второй секции; ширины кольцевых вырезов

7и8; величина зазора между электродами первой и второй секций; расстояние между геометрической и оптической осями анализатора;

R â€, радиус внутренних обкладок

l секций; величины t, Ж, G, F, d и 1, входящие в указанные формулы, обозначают следующие выражения:

1/

С l ехр(-у ) dy; d = 2R,С ее; о, P

F P exp(P ) J ехр(-у )dy;

0 в предпоследней формуле параметр P может быть выбран п оизвольным в пределах 0,$42 c. P (1п(К() R>), где

R8 — радиус внешней обкладки.

Третья секция расположена симметрично первой относительно поперечной плоскости симметрии, проходящей в средней части второй секции, Также симметрично относительно .указанной плоскости расположены кольцевые вырезы 8 и 9, отверстия 11 и 12, объектная и энергетическая диафрагмы.

Условия промежуточной фокусировки на геометрической оси анализатора на границах первой и второй секций не является необходимым условием работы предлагаемого устройства, однако наличие такой фокусировки позволяет упростить процесс его юстировки, вследствие появления возможности автономной настройки его секций макси5

25 мальной трансмиссии пропу(-кп )м)1гг пучка через отверстия 11 и 12. При этом юстировка осуществляется вариацией лишь одного параметра — напряжения на одной из обкладок соответствующей секции.

Промежуточные диафрагмы 13 и 14 экранируют рассеянные и отраженные частицы, препятствуя попаданию их в выходное отверстие устройства, расположенное в плоскости энергетической диафрагмы, благодаря чему повышается отношение сигнал/фон как в режиме транспортировки, так и в режиме энергоанализа при регистрации линий спектра энергий, в результате чего повышаются чувствительность и точность энергоанализа °

Фон нейтральных и высокоэнергетических компонент транспортируемого пучка заряженных частиц устраняется введением экрана 22, препятствующе— го прямому прохождению указанных компонент в выходное отверстие анализатора.

Формула изобретения

1. Устройство для транспортировки и энергоанализа заряженных частиц, содержащее два коаксиальных цилиндра разного диаметра, кольцевые щели во внутреннем цилиндре, объектную и энергетическую диафрагмы с отверстиями, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения чувствительности и точности энергоанализа путем повышения отношения сигнала к фону> а также упрощения наладки и юстировческий тракт, наружный цилиндр выполнен разрезным из трех эле).рически изолированных частей, а центры отверстий объектной и энергетической диафрагм расположены на прямой, проходящей между внутренним и наружным цилиндрами параллельно их общей оси, причем на этой прямой между объектной и энергетической диафраграми расположен экран.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что во внутреннем цилиндре дополнительно установлены дополнительные диафрагмы с отверстиями, расположенными на оси цилиндров между крайними кольцевыми щелями во внутреннем цилиндре, причем дополнительные диафрагмы электрически соединены с внутренним цилиндром.

1492397

Составитель К,Меньшиков

Техред Л. Олийнык Корректор О.Кравцова

Редактор С,Патрушева

Заказ 3885/53 Тираж 695 Подписное

ВНИИПК Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101