СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ СПЕКТРОВ УПРУГОГО ОТРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ Российский патент 1994 года по МПК H01J49/48 

Изобретение относится к физической электронике и может быть использовано в электронных спектрометрах, обладающих угловым разрешением, составляющим десятые доли градуса и меньше, и энергетическим разрешением ΔЕ, меньшим величины теплового разброса электронов ΔЕс ≃ 0,2 - 0,6 эВ, эмиттированных катодом пушки.

Традиционно применяемые способы исследования зависимостей коэффициента упругого отражения R от энергии падающих на образец электронов Е_р, основанные на монохроматизации зондирующего пучка, в том числе двухкаскадной монохроматизации [1,2,3], имеют следующие недостатки, устраняемые или ослабляемые в предлагаемом способе.

Малая интенсивность зондирующего пучка и, как следствие этого, малая чувствительность и скорость записи спектров, недостаточные для регистрации многих динамических процессов, происходящих, например, на поверхности твердого тела при адсорбции молекул газа.

Традиционное применение на выходе анализатора в качестве коллектора вторично-электронного умножителя позволяет регистрировать в каждый момент времени сигнал, соответствующий лишь одной точке на зависимости R(E_p), что также ограничивает скорость записи спектров упругого отражения.

Целью изобретения является повышение чувствительности и скорости записи спектров путем повышения интенсивности зондирующего и анализируемого потока, облегчение конструирования, настройки и обслуживания спектрометров, создаваемых для исследования спектров упругого отражения на основе предлагаемого способа исследования.

Для достижения цели поток первичных электронов с энергетическим разбросом ΔЕ_с, формируемый электронной пушкой, замедляют (или ускоряют) в К₁ = 1 - 1000 раз по энергии до значения энергии Е_р = 1 - -1000 эВ, при которой требуется измерить коэффициент упругого отражения мишени, отражают мишенью (ее поверхностью или объемом), замедляют (или ускоряют) в К₂ = 1 - 100 раз до энергии настройки энергоанализатора, анализируют с помощью энергоанализатора спектр отраженного пучка в диапазоне энергий Е_р/К₂ ± 0,5 ΔЕ_с, соответствующем области упругого отражения электронов, регистрируют электроны пучка, прошедшего через энергоанализатор и попавшего на коллектор.

На выходе энергоанализатора возможно использование в качестве детектора какого-либо позиционно-чувствительного детектора (П.Ч.Д), например, микроканальной пластины. При этом оказывается возможной одновременная раздельная регистрация сигналов упругого отражения, вызванных электронами анализируемого потока с различными энергиями, лежащими в пределах энергетического разброса ΔЕ_с и сосредоточенными вблизи значения энергии Е_р зондирующего пучка. Свертка сигналов, поступающих от различных участков ПЧД, с заранее известной формой энергетического распределения электронов зондирующего пучка позволит восстановить истинную форму зависимости коэффициента упругого отpажения от энергии R(E_p) одновременно во всем диапазоне (Е_р - 0,5 ΔЕ_с; Е_p + 0,5 ΔЕ_с), или в более узком диапазоне энергий зондирующего потока, сосредоточенной вблизи Е_р. Применение предлагаемого способа без учета применения ПЧД позволяет увеличить интенсивность потока в 10-100 раз, а использование ПЧД на выходе анализатора - дополнительно увеличить интенсивность анализируемого (регистрируемого в каждый момент времени) сигнала в десять раз. Таким образом, в целом скорость записи спектров R(E_p) повышается в 100 - 1000 раз.

Использование: относится к физической электронике и может быть использовано в электронных спектрометрах, предназначенных для записи зависимости коэффициента упругого отражения электронов от их энергии с угловым разрешением порядка нескольких десятых долей градуса и меньше, энергетическим разрешением порядка нескольких десятых долей электронвольта и меньше. Сущность изобретения состоит в том, что первичный поток электронов с энергетическим разбросом ΔE_p= 0,2-0,6 эВ , формируемый электронной пушкой, направляют в изофокусирующую линзовую систему, замедляют (ускоряют) с ее помощью в K₁= 1-100 раз по энергии, одновременно фокусируя на исследуемой мишени. Пучок, отраженный от мишени, фокусируют с помощью второй изофокусирующей системы на входной диафрагме энергоанализатора, одновременно ускоряя или замедляя его в K₂= 1-100 раз до энергии настройки анализатора E_a . Далее электроны анализируемого потока, прошедшие через энергоанализатор, регистрируются при попадании на коллектор (ПЧД). Энергоанализ электронов производится в диапазоне энергий ΔE порядка величины энергетического разброса в первичном пучке ΔE_p . 1 з.п.фл-ы.

1. СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ СПЕКТРОВ УПРУГОГО ОТРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ, включающий формирование первичного пучка электронов с разбросом по энергии на катоде Δ E_c , Дж изменение средней энергии пучка до величины E_р, Дж, при которой в данной точке спектра определяют коэффициент отражения электронов, фокусировка пучка на мишени, изменение энергии отраженного пучка до величины энергии настройки анализатора E_а, Дж, анализ по энергии и регистрацию, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и скорости записи спектров, энергию настройки анализатора E_а поддерживают равной
e (U_c ± U_o ) .

где l - заряд электрона, Кл;
U_с - измеряемый потенциал катода относительно мишени, В;
U₀ - постоянный сдвиг потенциала, В, в пределах 0≅U₀≅ΔE_c/2e ,
а формирование первичного пучка осуществляют из условий отсутствия зависимости формы кривой его энергетического спектра от сдвига по шкале энергий.