Анализатор энергий заряженных частиц

 

АНАЛИЗАТОР ЭНЕРГИЙ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащий электродную систему, состоящую из изолированных и имеющих общую ось внешнего цилиндра и внутреннего цилиндра, с прорезями на боковой поверхности, коллектор и распо^ ложенную перед ним диафрагму, кольцевая щель которой образована внешней и внут- 'ренней частями диафрагмы и коаксиальна электродной системе, отличающийся тем, что, с целью обеспечения плавной регулировки разрешения без ухудшения соотношения сигнал/шум анализатора по меньшей мере одна часть диафрагмы выполнена подвижной вдоль общей оси цилиндров.

(l9) () I) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)в Н 01 J 49/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2559988/25 (22) 26,12.77 . (46) 15.11.91 Бюл. № 42 (72) О.Д, Протопопов и Н:).П, Машинский . (53) 621.387.424(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 175584, кл, Н 01 J 39/34.

Патент США ¹ 3699331, кл, 250-49.5, 1972.

Засквара В.В, и Репкин В.Ф; Вопросы фокусировки пучка заряженных частиц электростатическим зеркалом с цилиндрическим полем, ЖТР, т, 39, № 8, 1969. с. 1452.

Авторское свидетельство СССР

¹ 572860, кл, Н 01 J 39/34, 1976.

Предлагаемый анализатор относится к устройствам для регистрации энергетических спектров заряженных частиц, в частно сти электронов и может быть использована, например, в Оже-электронной спектроско- . " пии при исследовании поверхностного слоя веществ.

Для регистрации энергетических, спектров заряженных частиц известен ряд устройств, в частности устройство с цилиндрическими электродами.

Одной из основных характеристик энергетического анализатора является его разрешение, которое определяется отношением энергетической полосы ЬЕ пропускания анализатора к величине анализируемой. энергии Е.

Для различных целей требуются анализаторы с регулируемым разрешением, (54)(57) АНАЛИЗАТОР ЭНЕРГИЙ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащий электродную систему, состоящую из изолированных и имеющйх общую ось внешнего цилиндра и внутреннего цилиндра, с прорезями на боковой поверхности, коллектор и расположенную перед ним диафрагму, кольцевая щель которой образована внешней и внут- ренней частями диафрагмы и коаксиальна электродной системе, отличающийся тем, что, с целью обеспечения плавной регулировки разрешения без ухудшения соотношения сигнал/шум анализатора по меньшей мере одна часть диафрагмы выполнена подвижной вдоль общей оси цилиндров.

Известен двухступенчатый анализатор, где регулирование разрешения осуществляется за счет предварительного торможения электронов, Однако такой анализатор имеет невысокую интенсивность выходного сигнала так как сетки, использующиеся в системе предоторможения, обладают конечной прозрачностью(80;4) и, крометого, оказывают рассеивающее воздействие на электронный поток.

Известка и другая возможность регулировки разрешающей способности, Иэ теории фокусировки кучка заряженных частиц в анализаторе с цилиндрическими электродами известно, что разрешающая способность обратно пропорциональна размерам выходной диафрагмы, Следовательно, чем больше

695465 выходная диафрагма, тем хуже разрешение анализатора, "

Йзвестен анализатор (фирма РН1 модель 15-2556, 1975 год, Инструкция по эксплуатации), где был выполнен набор сменных диафрагм, основным недостатком такого анализатора является невозможность плавной регулировки разрешения так как она происходит ступенчато.

Наиболее близок к заявляемому обьекту по достигаемому эффекту и существенным признакам анализатор, содержащий электродную систему, состоящую из изолированных и имеющих общую ось внешнего цилиндра и внутреннего цилиндра, с прорезями на боковой поверхности, коллектор и располо>кенну1о перед ним диафрагму, кольцевая цель которой образована внешней и внутренней частями диафрагмы и коаксйальна электродной системе.

Каждая ступень анализатора может на страиваться независимо от другой на свою энергетическую полосу. Регулирование разрешения мо>кйо осуществить путем изменения частичного совмещения полос пропускания обеих ступеней. анализатора, Это достигается независимой регулировкой отклоняющего потенциала на обеих ступе нях анализатора,.

На выходе анализатора размещены коллектор и расположенная перед ним диафр агма.

Предусмотрейо размещение" как диафрагмы с круглым отверстием так и с кольцевой щелью. Однако.при улучшении разрешения, вследствие сужения результирующей полосы пропускания обеих ступеней анализатора, интенсивность полезного сйтнала падает. Б то время как уровень фона, обусловленнйй, например, паразитной эмиссией с цилиндрических электродов, остается прежним, так как размеры выходной

:диафрагмы не меняются. Это значительно .снижает соотношение сигнал/шум анализатора, Цель изобретения.— обеспечение плавной регулировки разрешения без ухудшения соотношения сигнал/шум анализатора, Цель достигается тем, что в известном устройстве, включающем электродную систему в виде изолированных и имеющих общую ось внешнего цилиндра и внутреннего цилиндра с прорезями на боковой поверхновоти, коллектор и располо>кенную перед ним диафрагму, кольцевая щель которой образована внешней и внутренней частью диафрагмы и коаксиальна электродной системе, по меньшей мере одна часть диафрагмы выполнена подвижной вдоль общей оси цилиндров.

На фиг. 1 изображен продольный осевой разрез устройства; на фиг. 2 — диафрагмы и исследуемый образец; на фиг. 3— график зависимости расстояния от исследу5 емого образца до фокальной плоскости(раз-, меры по осям взяты в единицах радиуса внутреннего цилиндра).

YnpoAnso представляет собой электродную систему а виде коаксиальных внеш-.

10 него цилиндра 1 и внутреннего цилиндра 2, имеющего входные 3 и выходные 4 прорези для пролета заряженных частиц. Общая ось электродной системы — 5, На этой оси расположены держатель с образцом б, элект15 ронная пушка 7 и коллектор 8. Перед коллектором 8 коаксиально с электродной . системой размещена пластина 9 с центральным отверстием и цилиндрический стержень 10, .закрепленный к внутреннему

20 цилиндру. Торец стержня 10 и внутренняя поверхность центрального овтерстия пластины 9 ограничивают образованную ими щель 11, Цилиндры 1 и 2 закреплены на изолирующих кольцевых дистанцерах 12.

25 Вся система помещена в герметиэированную камеру 13, патрубок 14 которой отведен к системе откачки. Сильфонные узлы

15 и 16 служат для перемещения соответственно обьектодержателя 6 и пластины 9, 30 Анализатор работает следующим образом, Пучок первичных электронов, формируемый электронной пушкой 7, бомбардирует образец 6, под действием которого происходит эмиссия вторичных электронов.

35 Через входную прорезь 3 вторичные электроны попадают в пространство между электродами 1 и 2, в котором под действием отклоняющего потенцйала, поданного на электрод 1 (на фиг, 1 ее показан источник

40 потенциала) отклоняются к электроду 2 и через выходную прорезь 4,и кольцевую щель 11, образованную торцом стержня 10 и отверстием пластины 9 (иг. 1 и фиг, 2) попадают на коллектор 8, 45 Далее сигнал поступает в устройство регистрации (на чертеже не показано), где в результате его преобразования получают информацию о физико-химических свойствах, поверхности исследуемого образца. Силь50 фонный привод 16 позволяет перемещать пластину 9 в осевом направлении, тем самым изменяя плавно зазор Х (фиг. 2), при. этом наблюдается плавное изменение разрешения анализатора.

55 При изменении размера щели Х между йластиной 9 и торцом цилиндрического стержня 10 (фиг. 2) необходимо, чтобы середина щели совпадала с плоскостью наименьшего сечения пучка электронов (фокальной плоскостью). С этой целью необ1

695465 ходимо при изменении размера щели Х перемещать образец 6 в осевом направлении, Это можно осуществлять с помощью сильфонного привода 15, Подсчитана зависимость расстояния от образца до плоскости наименьшего сечения L от размера щели Х при различных значениях разрешения (фиг.

3). Так как величина Х мала, то для расчета можно считать, что . это расстояние от образца 6 до торца цилиндрического стержня. На фиг. З — различные значения разрешения анализатора.:

Главным достоинством предлагаемого анализатОра является возможность регулировки разрешения беэ ухудшения соотно4 -е с шения сигнал/шум. Это достигается за счет того, что при уменьшении или увеличении щели диафрагмы происходит соответст,венному изменению полезному сигнала

5 соответственное изменение фонда, образующегося, например, за счет параэитной вторичной эмиссии со стенок цилиндрических электродов.

Это позволяет поддерживать соотноше10, ние сигнал/шум анализатора на определенном уровне, что особенно важно при работе анализатора в режиме с высокой разрешающей способностью (менее 0,17).

Эти достоинства и определяют зффек t5 тивность предлагаемого анализатора. ф

695465 .

Составитель A.Ìàãîìåäîâ

Техред М.Моргентал Корректор H.Ðelåêýÿ

Редактор М.Ленина

Заказ 4638 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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