Ионно-эмиссионный микроскоп- микроанализатор

 

ОГ) ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

276269

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 18Х11,1968 (№ 1257229/26,25) с присоединением заявки №

Кл. 21g, 37>01

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР.ЧПК Н Olj 37j26

УДК 621.385.833 (088.8) Приоритет

Опубликовано 14.VI1.1970. Бюллетень ¹ 23

Дата опубликования описания 23.IX.1970

Автор изобретения

В. Т. Черенин

Институт металлофизики АН Украинской ССР

Заявитель

ИОН НО-ЭМИ ССИОН H Ы Й М И КРОСКОПМИКРОАНАЛ ИЗАТОР

Ионно-эмиссионные микроскопы-микроя 1ялизаторы применяются для наблюдения структуры монолитных образцов и осуществления локального химического анализа поверхности.

Известна конструкция ионно-эмиссионного микроскопа-микроанализятора. в котором Осуществляется сканирование первичного изображения относительно диафрагмы и последук>щий масс-спектральный анализ ионов каждого элемента изображения.

Известный ионно-эмиссионный микроскопмикроанализатор содержит ионный источник. аксиально-симметричную электростатическую оптическую систему, коллектор ионов, диафрагму, регистрирующее устройство, систему развертки, синхронизированную с регистрирующим устройством и пропускающую увеличенное ионное изображение поэлементпо через диафрагму и анализатор масс, уста;1овленный между диафрагмой и коллектором ионов.

Однако в таком микроскопе-микроаиялизаторе осуществляется лишь одноканальная регистрация ионного изображения.

Целью настоящего изобретения являет;я создание возможности одновременной многоканальной регистрации изображений, Образуемых ионами, эмиттированными с одного и того же участка исследуемой поверхности ооразца и соответствующими различным эле. ментам, входящим в состав образца.

Предлагаемый ионно-эмиссионный микро скоп отличается оТ известных тем, что диафрагма снабжена несколькими отверстиями, расположенными симметрично относительно оптической оси микроскопа причем .исло установленных в микроскопе масс-анализаторов и коллекторов попов соответствует 1ислу от1О верстий в диафрагме: между указанной диафрагмой и анализаторами масс помещеча электростатическая линза, создающая тормозящее электрическое поле, снижающсе энергию ионов, прошедших через отверстия в диа15 фрагме, и просктирующая увеличенное ионное изображение отверстий в диафрагме на плоскость Входных диафрагм коллекторов Hoiloll u разветвляющая ионные пучки таким образом, что каждый из них проходит через отдельный

20 масс-анализатор, установленный так, что оп тическая ось масс-анализатора совпадает с осью соответствующего ионного пучка.

В качесгве анализаторов масс применены радиочастотные масс-спектрометры.

25 Такое сочетание диафрагмы с несколькими

Отверстиями и тормозящей линзь> позволяет осуществить при поэлементном пропускан 1и увеличенного ионного изображения через диафрагму независимую регулировку ускоряю30 щих напряжения (т. е. энергии ионов) до и

27G269 после прохождения указанной диафра1мы.

Поскольку формирование ионного изображе1ояя ЗапсрШаЕтСя В ПЛОСКОСТИ днафраГМЫ, rO после прохождения ионами этой диафрагчы их энергия мои<ет быть спии<ена в тормозящей линзе без ущерба для опти tocI

Предлагаемый многокан";льный ионно-эмиссионный микроскоп-микроанализатор схематически изображен на чертеже. 25

На стенке вакуумной камеры установлен ионный источник 1, внутри камеры размещены исследуемый объект 2, эмиссионная линза 8, электростатический экран 4, диафрагм; 5, снабженная несколькими отверстиями, размер 50 которых равен величине оптического,разрешения на поверхности образца, умноженной на ионно-оптическое увеличение iB in,.tocêoñòn диафрагмы.

Отверстия размещены сичметриIHo огноси- 35 тельно оптической оси микроскопа, в пределах поля изображения, а число их равно числу каналов микроскопа. Непосредственно за диафрагмой 5 установлена электростат;lческая линза 6, первый электрод которой ичеет по- 40 тенциал диафрагмы 5, à iBTopoH заземлен. За тормозящей линзой 6 установлены монопольные масс-анализаторы, состоящие пз угловых электродов 7 и круглых электродов 8.

Угловые электроды заземлены, а к круглым 45 подведены постоянные и радиочастотные напряжения от генераторов 9. Каждый массанализатор соответствует отверстию в диафрагие 5. За масс-анализаторами установлены коллекторы 10 ионов. Для усиления сиг- 50 нала коллектора 10 используются усилители

11, а для наблюдения изображения — рог tc3рирующие устройства 12 (кинескопы), которые синхронизируются общей системой развертки 18 Эта же система развертки исполь- 55 зуется для осуществления сканирования первичного изображения относительно диафрагмы при помощи отклоняющих устройств 14.

Электрод линзы 8, имеющий самый высокий относительно земли потенциал, связан элек- 60 трически и механически с электростатическим экраном 4, на другом кочце которого устачовлена диафрагма 5.

Описанное устройство работает следующим образом. 65

Ооьект, подлея<ащий исследованию, oîni— !BOTCH пуч1<0 iI HOHOB EIB HOHHOI 0 HCTO !HH:

В результате бомбардировки объекта 2 образуются вторичные ионы, характеризующ1.е распределение химических элемептов в поверхности. Эмиттирова IIII,!e ионы ускоряются эмиссионной линзой 8 и фокусируются в плоскости диафрагмы 5, образуя первичное 1онпое изображение. Ионы элех1ента пзоораже ия, выделенные отверстиями в диафрагче. тормозятся в линзе 6, которая также создает увеличенное изображение отверстий 13 диа<11рагме 5 в плоскос1и коллектора 10 ионоз.

За счет этого получается рчзветвление пучков ионов, прошедших через ка3кдое из упомянутых отверстий, причем оси гучков лежат в поверхности конуса с вершиной в кроссовере тормозящей линзы б.

Заторможенные ионы попадают в просзранство между угловыми электродами 7 и кру1лыми электродами 8 монопольных масс-анализаторов. Сочетание высокочастотного и постоянного полей B этом пространстве действует так, что при данном соотношении между амплитудой переменного напряжения, ег0 частотой и постоянным напряи<ением, приложенным к электроду 8, на коллектор ионов попадают ионы с определенньч отношением заряда к чассе.

Сигнал с детектора иснов после усиления используется для модуляции яркости "ветового пятна кинескопа. Развертывающее устройство 18 перемещает пятна кинескопа 12 синхронно с перемещением ионного изображенияя относительчо диафрагмы 5, в результате чего на экранах получают изображение човерхности, характеризующее распрсделе гие ионов определенной мчссы в соответствии с настройкой каждого из масс-анализаторов.

Получаемые изображения смещены друг относительно друга, однако, поскольку все 01 верстия в диафрагме 5 находятся в пределах поля первичного изображения, имеется у1гсток образца, где все полученные изображения перекрываются. Этот участок и соответ ствует 3. íîãoêàíàëüíoé одновременной регистрации химического состава поверхности.

Предмет изобретения

1. Ионно-эмиссионный микроскоп-чикроанализатор, содержащий ионный источник, аксиально-симметричную электростатическую оптическую систему, коллектор ионов, диафрагму, регистрирующее устройство, систему развертки, синхронизированную с регистрирующим устройством и пропускающую увеличенное ионное изображение поэлементно через диафрагму, анализатор масс, установленный между диафрnãìîé и коллектором ионов, ст гичающийся тем, что, с целью обеспечения возможности многоканальной регистрации хи.1ического состава исследуемого участка поверхности образца., указанная диафрагма снабжена несколькими отверстиями, располс276269

Составитель T. М. Горчакова

Редактор Б. С. Нанкина Текред А. А. Камышникова Корректор Л. Б. Бадылама

Заказ 2636/14 Тираж 480 Г1одписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр Сапунова, 2 женнымн симметрпчно относительно оптнчекой оси микроскопа, причем число уcl ановченных в микроскопе масс-анализаторов и коллекторов ионов ссответствует числу отверстий в диафрагме, между указанной диафрагмой и анализаторами масс помещена электрсстатическая линза, создающая тормозящее электрическое полс, снижающее энергию ионов, прошедшик через отверстия в диафрагме, и проектирующая увеличенное ионное изображение отвертий в диафрагме на плоскость вкоднык 1иафрагм коллекторов ионов и рязветвляющая ионные пучки таким ооразом, что каждый нз ни.: про одвт через отдельный масс-анализатор, установленный так, что оптическая ось масс-анализатора совпадает с oсгио соотвегствтчощего ионного и .чка.

2. Микроскоп-мнкроанялнзатор Ilo п. 1, 07личаюиайся тем. ITo в качестве анализаторов

10 масс применены радиочастотные масс-спектрометры.