Устройство для регистрации энергетических спектров заряженных частиц Советский патент 1983 года по МПК H01J49/44 

сл ел vl

со

О5

УСТРОЙСТВО ДПЯ РЕГИСТРАЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СПЕКТРОВ ЗАЖЕННЫХ ЧАСТИЦ -, включающее дисперсионный энергетический анализатору вторично-электронный умнолмтель, расположенньтй на входе энергетического анализатора, систему регистрации, подключенную к вторично-электронному умножителю, и источник линейно-изменяющегося напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности регистрации заряженных частиц во всем диапазоне их энергий, устройство снабжено источником постоянного напрялсения и делителем напряже.ния , вход которого подключен к выходу источника линейно-изменяющегося напряжения, а выход подключен к энергетическому анализатору, -при этом источник постоянного напряжения подключен между выходом источника лиi нейно-изменяющегося напряжения и входом вторичного электронного умно(Л жителя . .

1/е. / 1 Изобретение относится к устройет вам для регистрации энергети геских спектров заряженньгх частиц и может быть использовано, например, в ожеэлектронной спектроскопии или спект роскопии ионного рассеяния при исследовании поверхностного слоя вещества в устройствах, содержащих ди рерсионный энергетический анализатор. Известно устройство,в котором с хода энергетического анализатора заряженные частицы попадают па вход вторично-электронного умножителя (ВЭУ) , выход которого подключен к системе регистрации J. Недостатком устройства является зависимость амплитуды выходного си нала от энергии заряжешшх частиц. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для регистрации энергети ческих спектров заряхсенных частиц, включающее дисперсионный энергетиче ский анализатор , вторично-электрон ный умножитель,расположенный на выходе энергетического анализатора, систему регистрации, подключенную к вторично-электронному умножителю, и .источник линейно-изменяющегосяна ряженияС2 , . Недостаток известного устройства заключается в следующем: на вход ВЭУ поступают заряженные частицы с разны ми энергиями, коэффициент у иления ВЭУ является нелинейной функцией их энергии, выходной сигнал зависит от энергии попадающих на вход ВЭУ заряженных частиц, что может привести к потере информации о частицах с малой энергией. Целью изобретения является повышение эффективности регистрации заряженных частиц во всем диапазоне их энергий. Цель достигается тем, что устройство для регистрации энергетических спектров заряженных частиц, содерх ащее дисперсионный энергетический анализатор, вторично-электронный умножитель, расположенный на выходе энергетического анализатора, сист му регистрации, подключенную к втори но-электронному умножителю, и источник линейно-изменяющегося напряжения, дополнительно снабжепо источником -постоянного напряжения и делителем напряжения, вход которого подключен к выходу источника линейно96изменяющегося напряжения, а выход подключен к энергетическому анализатору , при этом источник постоянного напряжения подключен между выходом источника линейно-изменяющегося напряжения и входом вторичного электронного умнохоителя. На фиг. I представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 выходной сигнал устройства при иссле.до;ании пленки FeN i Устройство включает ди.сперсионный энергетический анализатор 1, вторично-электронный умножитель (ВЭУ) 2, расположенный на выходе энергетического ан шизатора,источ1шк 3 питания ВЭУ, нагрузочное сопротивление 4, разделитбшькый конденсатор 5, за)л;ищаюшйй систему 6 регистрации по постоянной составляющей , источник 7, линейно-изменяющегося нзпряжени - , сетку 8, расположенную между выходной диафрагмой анализатора и входом ВЭУ и гальванически соединенную с выходной диафрагмой анализатора , делитель 9 напряжения с коэффициентом деления Кд, равным коэффициенту анализатора ,e Upa, , где Upcf36 напряжение па отклоняющем электроде анализатора; кинетическая энергия регистрируемых частиц, е - ааряд электрона, источник 10 постоянного напряжения. Вход делителя 9 напряжения подсоединен к выходу источника 7 линейно-изменяющегося напряжения, а выход - к анализатору 1. Выходные клеммь: источ1Ж ка 10 постоянного напряжения подю1ючены к выходу источника 7 линейно-изменяющего напряжения и входу ВЭУ 2, а полярность.клеммы, родсоединенной .к входу ВЭУ 2 противоположна знак-у заряда регистриру.е-мых частиц. Сетка 8 предназначена для экранировки выходной диафрагмы анализатора от изменяющегося электрического поля, создаваемого источни.- ками 10 и 7,./что предотвращает влияние электрического поля на разрешение анализатора. В предлагаемом устройстве может ыть использован любой энергетичесий анализатор дисперсионного типа, епарация заряженных частиц в котоом производится линейно-изменяюимся напряжением одноименной полярости с регистри руемыми частицами, то обычно имеет место в реальных онструкциях (анализаторы типа цилинд-- г ического и сферического дефлекторов. плоское и цилиндрическое зеркалах, Коэффициент таких анализаторов определяется их геометрией и составляе . При подаче симметричного линейноизменяющегося напряжения (положител ного и отрицательного) на оба электрода анализатора включение делителя 9 и источника 10 постоянного -напряже ния предполагается в цепь электрода анализатора, на который подается ли нейно-изменяющееся напряжение с полярностью, соответствующей полярности заряженных частиц. Устройство работает следующим образом. Из потока заряженных частиц с раз личными энергиями , поступающих на вход анализатора 1, через выходную диафрагму вьшетают частицы только с определенной энергией, которые попадают на вход ВЭУ 2, возбуждают элект рический сигнал, который с сопротин ления 4 снимается на систему 6 регис 7 линейно-изменярации. С источника шщееся напряжеже . подается -через делитель 9 на анализатор I, что приводит к изменению энергии частиц, пр ходящих через анализатор. Таким образом, за период развертки линейно изменяющегося напряжения на вход ВЭУ 2 поступают заряженнЬте частицы во всем диапазоне энергий. Энергия заряженных частиц на входе ВЭУ 2 Т будет оцределяться кинетической энер гией частиц на выходе анализатора лн ( ВД q - заряд час тицы,,и потенциалом на входе ВЭУ 2 Ъх о I Д® напряжение на входе ВЭУ 2; Ug - напряжение на вы (ходе Источника 10, т.е. Евх разб АТ -( Кд pc(г&-iГ o раъъ при равенстве коэффициентов делит ля и анализатора Кд У. const для любых значений энергий частиц Е(„. Следовательно, предла1гаемое устройство обеспечивает посто янную энергию частиц на входе ВЭУ, а соответственно, и постоянную эффективность счета регистрации) заря. женных частиц, имеющих разную чёскую энергию на выходе анализатора Причем , если , происходит ус корение частиц до энергии от qUjj; если о происходит их то можение до Е qUt). Величина U выбирается, исходя из характеристик ВЭУ и сорта заряженных частиц, такой, чтобы обеспечить мак симальную эффективность регистрации поступающих частиц и минимальный фон. Для используемых ВЭУ-6 величина и выбирается в пределах 1-4 кВ. Дпя опробования предлагаемого устройства берут тест-образец в виде пленки FeNii, который подвергают электронной бомбардировке. Поток вторичных электронов, возбужденных при этом, регистрируют при помощи пред- . лагаемого и известного устройств. Регистрируют энергетические спектры вторичных электронов, характеризующие элементный состав тест-образца, в известном и предлагаемом устройствах, В устройстве в качествеанализатора 1 использ тот анализатор цилиндрическое зеркало -с коэффициентом Kj.jj-0,61 с вторичным электронным умножителем ВЭУ-б. Делитель напряжения 9 состоит из двух сопротивлешш R 610 кОм и R 390 кОм, обеспе-сшвающих коэффициент-деления R) - 0,61. Кд KC, R,/ (R.-b .Напряжение на выходе источника постоянного напряжения составляет 1 кВ, поэтому все электроны после выхода из анализатора приобретают энергию 1 кэВ, т.е. если условия эксперимента идентичны(исследуется один и тот же тест-образец), то азличия в спектрах обуславливаются различиями известного и предлагаемого устройств. Из сравнетия спектров электронов, возбужденных с поверхнос ти исследуемого образца, видно, что при использовании предлагаемого устройства относительная величина амплитуд пиков в низкоанергетичес.кой области возрастает. Если , например, амплитуда пика, обусловленная электронами с энергией 848 ЭВ (правый крайний пик) ,практически не изменяется, так как эти электроны / оускоряются всего на 151 эВ; Vo ямплитуда пика с энергией 61 эВ (левый крайний пик) существенно возрастает, так как электроны ускоряются дополнительно на 939-эВ. . Наблюдается также увеличение пика углерода и появление нового пика с энергией 102 эБ, обусловленного ожеэлектронами из атомов.