Электростатический энергоанализатор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К А8ТОР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву 175584 (22) Заявлено 01.10.74 (21) 2064135/26-25 (51) М Кч г Н 01 J 39/24

Н 05 Н 7/00 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано. 05.03.76. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 23.37.76

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621.384.6 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. В. Зашквара, А. М. Ильин, В. С. Редькин и В. Е. Масягин (71) Заявитель

Институт ядерной физики АН Казахской ССР (54) ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ЗНЕРГОАНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к электростатическим энергоанализаторам пучков заряженных частиц. Оно может быть использовано для построения высокочувствительных спектрометров, работающих при малых различиях спектральных распределений в пучках заряженных частиц, эмиттируемых эталонным и исследуемым источниками, в частности — в разностной оже-спектроскопии.

Известен электростатический энергоанализатор пучков заряженных частиц типа цилиндрического зеркала по авт. св. № 175584. Этот анализатор состоит из двух соосных цилиндрических электродов. Внутренний электрод обычно заземляется, а к наружному прикладывается медленно меняющийся отклоняющий потенциал U,.„, по знаку одноименный заряду анализируемых частиц. Точечный источник заряженных частиц находится на оси симметрии и удален от выходной щели, за которой установлен детектор, на расстояние 6,13 rl, где r — радиус внутреннего электрода.

Анализ частиц по кинетическим энергиям в этом приборе основан на фокусирующем и диспергирующем действии электростатического цилиндрического поля. Пучок заряженных частиц. кинетической энергии W = qU (q — заряд частиц, U — ускоряющий потенциал), выходящий из точечного источника и заключенный между двумя коническими поверхностями ао+ Ла = const u np — Acl = const, в результате отражения от поля только тогда фокусируется на выходную щель с точностью до (Ла)г и поступает в детектор, когда отклоняющий потенциал удовлетворяет соотчошеОТ нию — = 0,7635 In = (r, — радиус наг ружного цилиндрического электрода). Дисперсия по энергии в этом случае составляет 5,6 г,.

1О Благодаря свойствам фокусировки второго порядка по углу расходимости пучка в аксиальной плоскости и точной фокусировки по углу расходимости в àsèìóòàëüíoé плоскости анализатор типа цилиндрического зеркала является высококачественным светосил ьным прибором. Но электронно-оптическая схема этого a:-Iaлизатора такова, что в условиях угловой фокусировки второго порядка фокусное расстояние строго фиксировано (L = 6,13 г1), 20 и для получения разности спектральных распределений двух точечных источников нужно или попеременно помещать их на этом расстоянии от выходной щели, или предельно уменьшать расстояние между ними, чтобы

25 уменьшить дефект изображения.

Целью изобретения является повышение чувствительности измерения спектральных распределений пучков заряженных часпиц, эмиттируемых двумя точечными источниками зо в условиях фокусировки второго порядка.

Сущность изооретения в том, что цилиндрический анализатор снабжают дополнительным цилиндрическим электродом, сделанным в виде сетки из проводящего материала, имеющей высокую прозрачность и соосной основным электродам анализатора. Тогда, меняя определенным образом распределения потенциалов на трех электродах апал:."-aтора, можно анализировать пучки заряженных «а "тиц от двух точечных источников с сохранением фо:кусировки второго порядка, направляя а алнзируемые пучки на одну выходцу.о щель.

На фиг. пока."-a» предложенный пил;tíдрический анализатор для сравнения спек-.ров заряженных частиц, эмиттнруемых дзумя точечными источниками. Энергоачализатор состоит из трех цилиндрических эле:<тродоз: внутреннего 1 (радиусом rt), наружного 2 (радиусом г ) и промежуточного 3 (радиусом r t).

Электрод 1 имеет окна 4, затянутые прозрачными сетками для ввода и вывода пучка заряженных частиц из поля. Дополнительный электрод 8 выполнен из проводящей сетки вь .сокой прозрачности. Все три электрода соосны. Внутри электрода 1 находится выходная щель 5 или диафрагма с малым круглым отверстием на оси симметрии, как гока"-ано на фиг. 1, или тонкая кольцевая щель небольшо."о диаметра, помещаемая в область минимальной ширины изображения..За выходнои щелью помещен детектор б. Точечные источники 10 и 11 находятся на оси ctмметрии н удалены от выходной щели на расстоянии

L, = 6,13 r, и L> = 6,13 г соответстзенно.

Кроме того, анализатор содержит источник отклоняющего потенциала 7 на электродах энергоанализатора, делитель напряжения 8 и коммутатор 9.

Разность спектральных распределе.п.й частиц от двух источников получают следующим

40 образом. Точечные источники 10 и ll эмиттируют попеременно с некоторой частотой. В первый полупериод, когда эмиттирует только источник 10, коммутатор 9 находится в положении а, при этом электрод 1 заземлен, на эле"..трод 2 подается медленно меняющийся потенциал U„, а на электрод 3 — промежуточный

1n— потенциал U = U„ . В этот полупериIn - r, од -:а выходну.о щель 5 с —.a- остью до (Ли) ".о.<усируется пучок заряженных частиц, выходящий нз источник" 10 под углом 42 18, и в

".етектор поступает сигнал, пвопорцио альный интенсивности участка спектрального нтеоI вала для некоторой энергии в распределении частиц, эмиттируемых первым источником.

В следующий полупериод эмиттирует толь-!

<о источник 11 и коммутатор находится в положении б. В этом случае электроды 1 и 8 заземлены, а потенциал электрода 2 уменьшен по сравнению с потенциалом в черзом поду1п(1- --— периоде на ЛУ = — U„— — — - - -, где И. = Z

1п

r, — Lt, в соответствии с требованием cOxDBHHTb угловую фокусировку второго порядка на выходной щели 5 пучка заряженных частиц, выходящего из источника ll,под тем же углом

42 18 . Таким образом, во второй полупериод в условиях фокусировки, .иденти-нных;.словиям в первом полупериоде, в детектор поступает сигнал, пропорциональный интенсивности участка спектрального интервала для той же энергии в распределении частиц, эмиттируемых вторым источником. Известными электронными методами выделяя и усиливая сигналы, поступающие в детектор з разли:.:.<ые полупериоды, а затем вычитая нх, получаем разность спектральных распределений заряженных частиц, эмиттируемых источниками 10 и 11.

Применение предложенного анализатора повышает чувствительность разностной ожеспектрос.<опии, .поскольку в каждом цикле анализ оже-электронов осуществляется s условиях угловой фокусиров<и второго порядка.

На фиг. 2 изображена схема, поясняющая раооту цилиндрического анализатора ожеэле .<тронов.

Здесь 12 и 13 — эталонный и исследуемый образцы, 14 — электронная пушка, I и П— положения электронного луча на образцах, а также положения переключателей потечциалов, подаваемых на электроды анализатора и электронной пушки.

Формула изобретения

Электростатический энергоаналн" атор по авт. "a. ¹ 175584, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, введены второй источник заряженных частиц, расположенный на ос.t симметрии анализатора, и дополнительный цилиндрический электрод, расположенный между двумя цилиндрическими электродами:концентрично с ними.

506О35 фцл 2

Корректор И. Симкина

Редактор T. Орловская

Заказ 701/897 Изд. М 30б Тираж 1029 Подписное

ЫНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, iK-35. Раушская наб., д. 4/5

Тип, Харьк, фил. пред. «Патент»

Составитель Е. Громов

Текред В. Рыбакова