Автоионный микроскоп

 

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»> 750611 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11.04.т8 (21) 2602575j)8-25 (51) М Кп 3 с присоединением заявки №

Н 01 J 37/285

Государстеенный комитет (23) Г1риоритет

53) У Л,К, 621 387.424 (088.8) Опх бликовано 23.07.80. Бюллетень ¹ 27 по делам изооретеиий и отхрытий

Дата опубликования описания 28.07.80 (72) Авторы изобретения

Ж. И. Дранова, В. A. Ксенофонт >н, В. Б. Кулько и И. М. Михайлов к»й (71) Заявитель (54) АВТОИОННЫЙ МИКРОСКОГ!

Изобретение относится к ионным микроскопам, в частности, основанным на явлении автоионизации атомов инертных газов в сильных электрических полях, и может быть использовано в физическом металловедении.

Автоионные микроскопы имеют низкую яркость ионных изображений и соответственно большие времена их фоторегистрации, что резко ограничивает применимость таких микроскопов в материаловедческих исследованиях вследствие низкой производительности и затрудненности визуального ана.пиза микрокартин.

Известны конструкции автоионных микроскопов, в которых повышение яркости изображения достигается применением ионноэлектронных преобразователей изображения, внешних усилителей яркости (1).

Однако в этих микроскопах сигналы, вызванные шумовым фоном усилителей яркости, приводят к потере контраста и разрешающей способности.

Наиболее близким к предложенному является автоионный мироскоп, содержащий рабочую камеру с высоковольтными вводами, находящимися в тепловом контакте с резервуаром с хладагентом, к которым крепится острийный электрод-образец, люминесцентный экран и систему напуска изображаюгцего газа в рабочую камеру (2).

Такое конструктивное решение позволяет повысить яркость автоионных изображений на порядок, однако уровень повышения яркости оказывается недостаточным для исследования металлов с низкой стабильностью изображения и визуального контроля быстропротекающих поверхностных процессов.

Целью изобретения является повышение я ркости изображения устройства- прототипа.

Это достигается тем, что он снабжен вакуумной камерой, причем рабочая камера установлена внутри вакуумной камеры и выполнена с отверстиями, соединяющими полость рабочей камеры с полостью вакуумной камеры.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена схема предложенного микроскопа.

20 Микроскоп содержит рабочую камеру 1, на внутренних стенках которой с помощью сетки размещен сорбент — активированный уголь 2. Рабочая камера помещена в резервуар с хладагентом 3 и закрыта люминесцент750611 ным экраном 4. В месте крепления люминесцентного экрана к рабочей камере ооразован зазор, сообщающий объем рабочей камеры с объемом вакуумной камеры 5, в которой расположен резервуар с хладагенТО».

Высоковольтные вволы 6 через изоляторы укреплены. внутри рабочей камеры с обеспечением теплового контакта с ее стенками. К высоковольтным вводам крепится острийный электрод-образец 7. Со стороны люми несцентного экрана в стенке рабочей камеры установлено смотровое окно 8. К вакуумной камере подсоединен криогенный насос 9. На вакуумной камере установлена система напуска изображающего газа (гелия) !О. Расстояние cl меж. I, ó острийным электродом и люминесцептным экраном выбирается так, что (К \!то гк

Ро б гле К вЂ” постоянная гольцмана, Т о и ҄— температуры стенок вакуумной и рабочей камер микроскопа, P о- давление газа в вакуумной камере, 5 — сечение резонансной перезарядки атомов изображаюгцего газа.

В предлагаемом автоионном микроскопе повышение яркости изображения достигается за счет того, что при размещении рабочей камеры в резервуар с хлалагентом, а резервуара с хладагентом в вакуумной камере, откачиваемой криогенным насосом, и обеспечении при этом сообщения между рабочей и вакуумной камерами. равновесная плотность изображающего газа, напускаемого в вакуумную камеру до стандартного давления (1 —:2) 10 тор (это давление, при котором обеспечивается экономически целесообразная скорость расхода хладагента—

1: 2 смзмин ), внутри рабочей камеры оказывается согласно молекулярно-кинетической теории газов выше плотности газа в вакуумной камере примерно в раз. Соответственно, в „раз возрастает автоионный ток и яркость изображения в предлагаемом микроскопе llo сравнению с известным микроскопом. Снижение длины сво бодного пробега автоионов в рабочей камере вследствие повышения концентрации атомов изображающего газа вызывает необходимость уменьшения расстояния между острийным электродом и экраном по сравнению с известным микроскопом в соответствии с соотношением (1).

Работает устройство следующим ооразом.

11осле отка IKH рабочей и вакуумной камеры осуществляется напуск изображающего газа в рабочую ка 1< ðó ло такого давления. при котором давление в вакуумной камере составляет (1-:-2) 10 тор. Затем подается напряжение на электрол-образец и получается изображение на экране, которос анализируется или фиксируется, например, фотографирование»:.

Как показали испытания, предложенное устройство позволяет значительно повы1о сить яркость изображения на экране. Так при заливке в рабочую камеру жидкого водорода и при стандартном давлении гелия в вакуумной камере 2 10 тор, яркость изображения возрастает приблизительно в

5 раз по сравнению с известным микроскопом. При этом среднее время экспозиции без применения внешних усилителей яркости изображения снижается с 25 30 мин

<о 5 -6 мин при высоком качестве изображения, обеспечивающем атомное разреше @ ние llo всему полю изображения.

Если по условиям эксперимента оказывается допустимой листорсия и могут быть использованы внешние усилители яркости, то в предлагаемом микроскопе может быть достигнута та же яркость, что в известном микроскопе, при давлении во внешней вакуумной камере в несколько раз более низком (5 1О + тор); при -аком давлении практически исключен приток тепла за счет теплопроводHocTH xëàдагента снижается приблизительно вдвое, т. с. может быть повышена и экономичность устройства.

Формула изобретения

Автоионный микроскоп, содержащий раоочую камеру с высоковольтными вводами, находящимися в тепловом контакте с резервуаром с хлалагентом, к которым крепится

ocTpHHHblH электрод-образец, люминесцент4В ный экран и систему напуска изображающего газа в рабочую камеру, отличающийся тем, что с целью повышения яркости изображения, он снабжен вакуумной камерой, причем рабочая камера установлена внут4s ри вакуумной камеры и выполнена с отверстиями, соединяющими полость рабочей камеры с полостью вакуумной камеры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

56

1. Мюллер Э., LloHI T. Автоионная микроскопия, М., «Металлургия», 1972, с. 176.

2. Мюллер Э., Цонь T Автоионная микроскопия, М., «Металлургия», 1972, с. 124 (прототип) .

750611

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная. 4

Редактор В. Голышкина

Заказ 4660/4!

Составитель В. Ким

Техред К. Шуфрич Корректор В. Сининкая

Тираж 844 Подписное