ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР ЭНЕРГИИ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ Российский патент 1997 года по МПК H01J49/44 

Изобретение относится к устройствам для анализа заряженных частиц, в частности к конструкциям дисперсионных электростатических анализаторов типа "Цилиндрическое зеркало", и может быть использовано при изучении химико-физических свойств поверхности твердого тела.

Известен электростатический анализатор энергий заряженных части [1] содержащий анализирующий блок из цилиндрических электродов, выходную диафрагму, коллектор заряженных частиц, переходный фланец, установочные шпильки и присоединительный фланец.

Известный анализатор имеет сложную и недостаточно жесткую конструкцию.

Наиболее близким к изобретению является электростатический анализатор энергий заряженных частиц [2] содержащий источник ионизирующего излучения (электронную пушку), два коаксиальных цилиндрических электрода, внутренний из которых выполнен с входной и выходной апертурными кольцевыми прорезями, выходную диафрагму, коллектор заряженных частиц, корпус и опорный фланец со съемной частью (съемный фланец).

Однако в известном анализаторе съемная часть на опорном фланце обеспечивает доступ только к коллектору заряженных частиц, так как съемным выполнен только коллектор заряженных частиц. Доступ к элементам источника ионизирующего излучения (электронной пушки), например, для замены вышедшего из строя катода, и выходной диафрагме возможен только после демонтажа анализатора с вакуумной камеры и его полной разборки. Осмотр, регулирование и замена отдельных элементов источника ионизирующего излучения и выходной диафрагмы в собранном виде в известном анализаторе затруднены, а некоторые элементы практически недоступны для обслуживания.

Кроме того, погрешности при изготовлении деталей в пределах допусков на их размеры, а также при затяжке герметизирующей прокладки съемной части опорного фланца не обеспечивают необходимой точности установки и ее повторяемости при замене элементов, расположенных на съемном фланце, относительно электронно-оптической оси коаксиальных цилиндрических электродов как в продольном, так и в поперечном направлении.

Цель изобретения повышение удобства обслуживания (облегчение осмотра, замены, регулирования) и точности установки источника ионизирующего излучения, выходной диафрагмы и коллектора заряженных частиц в смонтированном виде.

Цель достигается тем, что в электростатическом анализаторе энергий заряженных частиц, содержащем источник ионизирующего излучения, анализирующий блок, состоящий из коаксиальных цилиндрических электродов, внутренний из которых выполнен с входной и выходной кольцевыми апертурными прорезями, выходную диафрагму, коллектор заряженных частиц, корпус с опорным фланцем, выполненный разъемным со съемной частью, расположенной соосно с анализирующим блоком, источник ионизирующего излучения, выходная диафрагма и коллектор заряженных частиц закреплены на дополнительном фланце, установленном на съемной части с возможностью перемещений угловых, перпендикулярных и параллельных относительно анализирующего блока и подпружиненном вдоль оси анализирующего блока в направлении к анализирующему блоку.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что предлагаемый анализатор отличается тем, что источник ионизирующего излучения, выходная диафрагма и коллектор заряженных частиц собраны в единый функциональный блок и закреплены на промежуточном (дополнительном) фланце, установленном на съемной части (съемном фланце) с возможностью его перемещения относительно съемной части как в продольном, так и в поперечном направлении, а также углового перемещения (наклона) относительно оси анализирующего блока и подпружиненном вдоль оси анализирующего блока по направлению к анализирующему блоку.

Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критерию "новизна".

Анализ известных технических решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в предлагаемом анализаторе. Совокупность существенных признаков предлагаемого является новой, неочевидной, обуславливает достижение положительного эффекта, следовательно, предлагаемое техническое решение удовлетворяет критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен предлагаемый анализатор, общий вид; на фиг. 2 узел I на фиг. 1, крепление промежуточного (дополнительного) фланца к съемному элементу (фланцу).

Анализатор состоит из наружного цилиндрического электрода 1, внутреннего цилиндрического электрода 2 с входным 3 и выходным 4 апертурными кольцевыми окнами, затянутыми металлическими мелкоструктурными сетками, изолирующих торцевых систем защиты 5 и 6 с корректирующими кольцами 7, источника заряженных частиц 8 (исследуемого образца), источника ионизирующего излучения 9 с цилиндрическими центрирующими опорами 10 и монтажными трубками 11, выходной диафрагмы 12 с фланцем 13, приемника заряженных частиц 14 (коллектора), корпуса 15, опорного фланца 16, промежуточного (дополнительного) фланца 17, стоек 18, съемной части (съемного фланца) 19, прокладки 20, защитного электромагнитного экрана 21.

Кроме того, показаны крайние траектории заряженных частиц 22, определяющие входной конический пучок и оптическая ось анализатора (анализирующего блока ) О.

На фиг. 2 показано крепление дополнительного фланца 17 к съемному фланцу 19 посредством винтов 23, шайб 24 и пружин 25.

Изолирующие торцовые системы защиты 5 и 6 скрепляют коаксиальные цилиндрические электроды 1 и 2 в анализирующий блок 26.

Источник ионизирующего излучения 9, выходная диафрагма 12, коллектор заряженных частиц 14 с помощью монтажных трубок 11, строек 18 и других элементов крепления (на фиг. 1 не показаны) закреплены на промежуточном фланце 19, образуя съемный блок 27.

Анализатор работает следующим образом.

Расходящийся от источника 8 пучок заряженных частиц 22 через входное кольцевое окно 3 попадает в область анализирующего тормозящего поля между цилиндрическими электродами 1 и 2, где происходит анализ частиц по энергиям. Отклоненные полем заряженные частицы выходят из области поля через выходное кольцевое окно 4. Пройдя через выходную диафрагму 12, частицы попадают в коллектор 14 регистрирующего устройства и регистрируются.

Установку съемного блока 27 производят через отверстие 28 в корпусе 15 анализатора. Для осмотра, замены или регулирования съемный блок 27 в смонтированном виде извлекают из анализатора за съемный фланец 19, что обеспечивает свободный доступ ко всем его элементам, без разборки анализатора.

Дополнительный фланец 17 имеет плавающее крепление со съемным фланцем 19 и в пределах зазоров Δ, Δ₁ и хода пружины 25 может смещаться как вдоль оси О, так и поперек оси О, а также становиться под углом (наклоняться) относительно съемного фланца 19. Это обеспечивает самоустанавливаемость съемного блока 27 относительно анализирующего блока 26 при всех возможных неточностях изготовления и монтажа.

Точность установки съемного блока 27 вдоль оси О анализатора обеспечивается за счет сопряжения по плоскости фланца 13 диафрагмы 12 с базовым торцом 29 внутреннего цилиндрического электрода 2 под действием усилия пружины 25.

Точность установки в радиальном направлении обеспечивается за счет телескопического сопряжения цилиндрических поверхностей опор 10 и фланца 13 с внутренней поверхностью цилиндрического электрода 2. При этом исключаются деформации и внутренние напряжения в элементах конструкции.

Демонтаж съемного блока не нарушает целостности устройства, что дает возможность быстро и неоднократно заменять в необходимых случаях элементы источника ионизирующего излучения, коллектора, выходной диафрагмы, облегчает ремонт и эксплуатацию анализатора.

Изобретение относится к устройствам для энергетического анализа заряженных частиц и может быть использовано для физико-технического анализа поверхности твердого тела, например, в качестве узла оже-спектрометра. Сущность изобретения: электростатический анализатор энергий заряженных частиц снабжен дополнительным фланцем 17, на котором размещены источник ионизирующего излучения 9, выходная диафрагма 12 и коллектор вторичных электронов 14 и образующим с ними единый функциональный легко-съемный узел. Дополнительный фланец 17 установлен на съемном фланце 19 и подпружинен относительно него посредством пружин 25 в направлении к размещенным на нем элементам, что обеспечивает возможность перемещения дополнительного фланца 17 в плоскости, перпендикулярной электронно-оптической оси 0 анализатора, в направлении оси 0 и наклона относительно оси 0. В результате облегчается осмотр, регулирование и замена деталей источника 9, диафрагмы 12 и коллектора 14 и повышается точность их установки относительно оси 0. 2 ил.

Электростатический анализатор энергий заряженных частиц, содержащий источник ионизирующего излучения, коаксиальные цилиндрические электроды, внутренний из которых выполнен с входной и выходной кольцевыми апертурными прорезями, выходную диафрагму, коллектор заряженных частиц и корпус с опорным фланцем, выполненный разъемным со съемной частью, расположенной соосно с анализирующим блоком, отличающийся тем, что, с целью повышения точности установки и удобства обслуживания источника ионизирующего излучения, выходной диафрагмы и коллектора заряженных частиц, в него введен расположенный перед опорным фланцем и соединенный с ним с помощью пружины дополнительный съемный фланец, на котором соосно закреплены источник ионизирующего излучения, выходная диафрагма и коллектор заряженных частиц, причем дополнительный съемный фланец установлен с возможностью угловых, перпендикулярных и продольных относительно оси анализатора перемещений.