Автоэлектронный микроскоп-анализатор Советский патент 1984 года по МПК H01J37/285 

Изобретение относится к области эмиссионной электроники и предназначено для измерения длительности и амплитуды низкочастотных флуктуации автоэлектронного тока, эмиттируемого отдельными кристаллическими, гранями острийного образца. Известны автоэлектронные микроскопы-анализаторы Г13, содержащие электронный проектор с флуоресцентным экраном-индикатором, позволяющие производить анализ свойств поверхности острийных образцов. Обычные схемы таких устройств не обеспечиваю требуемойi точности локальности авто электронного изображения. Наиболее близким по технической сущности является автоэлектронный шкроскоп-анализатор L23, содержащий установленную в держателе вакуумную :амеру5 расположенные внутри камеры )бразец острие, флуоресцирующий кран-индикатор, анод с зондовым от ерстием и коллектор электронов. В этом устройстве обеспечивается повьпиенная точность установки зондо погр отверстия; в любой выбранной |,ля анализа точке автоэлектронного лзображйкия. Это достих-ается выполн чием экрана-индикатора в виде BYii AJiCKOB с расиоложениь ш на них по гмткрали сериями зондовых отверстий, 3 качестве коллектора : лектрг;1;:ов применена полусферическа иовуьжа, Ог.(нако такая конструкция устройс за не может обеспечить дйна ;ически,г:, измерений низкочастотных луктз-йикй автоэлектронного тока, ;то в ;::л;;:: снкжйет информативность иалнза, Это о бусловлено значитепь.ым Kf;4-;:.i;v:--:rticr.i Г.змерепий флуктуации злуч.;,. -jT крана-индикатора. 1й- :- : ..: -:iления является повыгшк игфо/,:-;а; гзности анализа за -чет Gjer :. - марения флуктуаТ1Й :j.. : ктронногс тока. Цйль ,: :.:;тигаетск тем, что в авто лектрс ч-зо-: fиxpocкDпe-aнaпизaтope5 :одерж и лк угланон.пенную в держател ;;акуумк;:к , расположенные вну ilH ,-;ры обрйзец-острие, флуорес,мруюди.й э1фак -;вдика.тор, анод с зо fOBbJH и коллектор электронов,, эк-ан-1Щдикатор .выполнек в виде дкскги-, установленного с воз)Чожнсстыо свободного вращения на жестко закрегшенном в камере Easiy,, : .h которого смещена относительно и диска и оси камвры на одинакову величину, при этом держатель выполнен с возможностью вращения вокруг оси камеры, а коллектор электронов расположен по оси камеры и вьтолнен в виде вторично-электронного умножителя. На чертеже представлена схема микроскопа. Образец-острие 1 закреплен на дужке с металлическими вводами 2 с возможностью перемещения в элементах 3 и 4 сферического шлифового соединения . Элемент 4 снабжен магнитным наконечником 5, который взаимодействует через стенку стеклянной вакуумной камеры 6 с магнитом 7 движущегося в направляющих 8 механизма 9 перемеп ения образца 1 . С полостью камеры 9 соединены откачная лампа-геттер 10 и вакуумный датчик 11, Червячная передача вращения 12 через асбестовые прокладки 13 связана с держателем 14 вакуумной камеры 6. Анод 15 расположен напротив образца 1 (16 траектории автоэлектронов), а между ними может быть установлен источник 17 напьшяемого на поверхность образца вещества. Часть зоны действия разряда закрьгоает защитный экран 18. Анод выполнен с зондовым отверстием 19, за которым установлен коллектор электронов в виде вторично-электронного умножителя 20. На валу 21 установлен свободно вращающийся диск 22 с флуоресцентным покрытием 23, образующим экран-индикатор. Экран-индикатор снабжен меткой 24, являющейся указателем зондового отверстия 119 анода 15. Анод и коллектор электронов установлены по оси 25 камеры б, а ось вала 21 смещена от оси,. 25 на величину, равную величине; смещения осей диска 22 (в области метки) и Всша, При нерабочем положении экрана-индикатора он расположен в углублении камеры, закрытом затемнягоащм 26, Работа устройства основана на методе определения ряда физических параметров (локальной работы выхода, коэффициентов поверхностной диффузии) из анализа низкочастотных флуктуации автоэлектронного тока Этот метод предполагает регистрацию и измерение длительности и амплитуды изменений айтоэлектронного тока на уровне соответственно 0,1-0,01 и to -10 А. Регистрация таких фпук туаций (импульсов) осуществляется в данном устройстве вторично-электронным умножителем (например ВЭУ-6). Сначала на очищенную прогревом поверхность образца-острия 1 напьшяют тонкую пленку вещества с помощью источника 17, работа выхода которого существенно вьше таковой для подложки (материала образца). Путем поворота держателя 14 с вакуумной камерой 6 с помощью первичной подачи 12 вокруг оси 25 экраниндикатор с диском 22 устанавливается в рабочее положение, закрывая анод 15. Поворот диска 22 происходит под собственным весом на валу 21. Затем с помощью механизма 9 перемеще ния получают изображение для выбранной для анализа кристаллической грани по верхности образца. Поворачивая держатель 14 с камерой в обрат ном направлении, удаляют экран-индикатор из области траекторий 16 автоэлектронов . При этом экран-индикатор располагается в углублении вакуумной камеры и защищается экраном 18 и затемняющим кожухом 26. Удаление экрана-индикатора из рабочей зоны позволяет исключить шумы в ВЭУ, обусловленные попаданием в него излучения от флуоресцентного покрытия. После указанных операций производят измерение низкочастотных флуктуации автоэлектронного тока (исполь зуя специальные дискриминирующие электронные схемы). При этом в объем вакуумной камеры находятся либо оста точные газы, либо остаточные газы с добавкой какого-либо известного газа (водород, гелий, неон) - во всех случаях общее давление находится на уровне рт.ст. Эмиттируемые образцом автоэлектроны при своем движении к аноду 15 ионизируют атомы и молекулы находящегося в камере микроскопа газа. Образованные ионы ускоряются к образцу, который находится под отрицательным потенциалом, и бомбардируют его поверхность. Столкновение единичйого иона с поверхностью образца приводит к частичному удалению материала пленки и рас чистке небольшого участка подложки. Поскольку ее работа выхода ниже, эмиттируемый участок поверхности ток автоэлектронов возрастает, однако за счет поверхностной диффузии очищенный участок быстро зарастает материалом пленки, и, локальная величина тока восстанавливается. Это и есть флуктуация, параметры которой требуется определить. Таким образом, конструкция авто:электронного микроскопа-анализатора позволяет обеспечить с необходимой точностью новое измерение флуктуации автоэлекгронного тока, что в целом повьтгает информативность анализа и функ1щональные возможности прибора. При этом его конструктивная схема относительно проста и не требует сложнь/х кинематических устройств, ;что обеспечива ет достаточно высокую надежное;;ь устройства.

АВТОЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОПАНМШЗАТОР, содержащий установленную в держателе вакуумную камеру, расположенные внутри камеры образец-острие, флуоресцирующий экран-индикатор анод с зондовьм отверстием и коллектор электронов, о т л и ч а ю щ и нс я тем, что, с целью повышения информативности анализа за счет измерения флуктуации автоэлектронного тока, экран-индикатор выполнен в виде диска, установленного с возможностью свободного вращения на жестко закрепленном в камере валу, ось которого смещена относительно оси диска и оси камеры на одинаковую величину, при этом держатель выполнен с возможностью вокруг оси камеры, а коллектор электронов расположен по оси камеры и выполнен в виде вторично-эле к тронного утчиоQ И лштеля.