Квазисферический электростатический анализатор энергии электронов Советский патент 1983 года по МПК H01J49/48 

ьо

сю о со

Изобретение относится к электронной оптике и физической электронике и предназначено для химического и структурного анализа поверхности тве дого тела методами в торично-элек1 ронной спектроскопии (БЭС):электронной оже-спектроскопии (ЭОС),ионизационной электронной спек троек опии(ИЭС) , спектроскопии плазменных потерь энергип электронов {СППЭЭ)и дифракции медленных электронов (ДМЭ),и позволяет- производить измерение изменения работы выхода электронов с поверхности методом онтактной разности потенциалов (КРП).

Для осуществления перечисленных методов исследований с помощью одного устройства применяются кзазисферические электростатические трех-или четырехсеточ.чые анализаторы энерз/ии электронов (КСА), flj,

Наиболее близким к предлагаемому является снабженный электронной пушкой и aкaJTизиpyю I им блоком с тремя или четырьмя сетками, коллектором вторичных электронов, выполняющим в методе ДМЭ также функции люминесцентного экрана, экранами пушки и блока сеток с коллектором, элементами крепления и дистанционирования сеток и коллектора г а коммутирующими элементами сеток, коллектора и электронной пушки. Сетки и коллектор соединены в блок с помощью изолирующих злементов, вшюлненных обычно, в вило трех стоек/специальной кокструк 1,и11 без дистанционаторов или с дистанционаторами сеток и коллектора. КСА снабжены специальным экраном для предотвршцения попадания на коллектор третичных электронов, выбираемых вторичными эле -строн-амк со стенок вакуумной камеры или с поверхности других элементов прибора. Электронная пушка расп(зложена за коллектором н также снабжена экраном,, предотвращггющим ВЕЛХОД из нее электронов на стенки камеры и обратную сторону ко.л.лектора . Ее последНИ.Й электрод 3 форме трубки проходит через отверстия в экране пушки, коллекторе я сетках таким образом, что оптическая ось пушки совпадает с осью вра;1дения сеток и коллектора для обеспечения нормгипьного падения .электрон .гого пучка на образец, нахсд.чщийся в центре кривизны сеток коллектора 2.

Известнее КСА конструктивно слокн.ы и громоздки. Это вызвано нали- i чием специального экрана б.лока сеток к коллекто1ра элементов его креплеЕиц, а также сложностью и громоздкостью системы крепления и дистанционирования сеток и коллектора. Кроме того, установка Сеток и коллектора на трех не связанных между собой ртойкахг.е обеспечивает достаточной

жесткости анализатора, что в свою очередь может привсдиаь к -{оявленик. микрофсн1-1О1.о эффекте, уменьигаюдего с оо.ноше ми я с и гнал/шум, и а конеч ном счете к ухудщенкю Хс-.рактеристик КСл .

Целью изобретения - упрощение конс;трукции и увеличение жесткости при сдно)зременном сохранении характеристик анализатора

Поставленная цель достигается тем, что в кгазисферическом электростатическом анализаторе энергии электронов, содержащем электронную пушку и анализирующий блок, состоящий из сеток, коллектора вторичных электронов, коммутирующих и дистанГ1ионирующ.их элемеитоБ с.егок и коллетора, аь;алкзирующий блок в виде керамической ,, ь ;-стсрую Помеодены сетки и кол--;е1л тор, дистанционирсванные друг от друга с помощью керамических колец.

Стенки керамической обоймы экракРУКТ пространство сечки - коллектор от третичных электрокоз, НеюСхсдимость экранировки от трети-. электронов связана с тем,, что они, прсЯц ч-ерез тормозящие сет:(И и попадая на коллектор, приведут ic получению JjO);нoй информации, а г/опала .я на коллектор мимо тормоз.ящей сетки, увеличивают фоновый электронный ток, уменьшая тем самь™/ состношенке сигназ7/11 ум. Коллектор, сетки и дистаяционирующие .керамиче1::;Гие кольца стянуты в блок с помощью накилпсй Накидная Гайка керамической обсч-1мь BCTaBJjeHa в верхнее :-ольпо изо;;ированной от базово1О ф.г;а11ца по/;ставки изгот.овленной в виде треножника.. Нижнее кольцо треножника с тремя отверстиями и вставленньми в них изоляторами г:редназна-;ено д.пя юстирозки блока, сеток и ;; с-ллект эра относите.льно оптической сси эле -гтрснной пушки.

На чертеже схематически изображена конс.;трукция ; ре:дла аемого КСА

нализатор состоит из керами-еской обоймы 1, внутри котсрой расго-ложены коллектор 2 и сетки 3-6. Они дистанционкровань друг от друга керамическими кольца и 7 к стян.ты в блок на;:идной гайкой -З.Этст б.лок вставлен в верхнее малое кольцо Э ргзолированной подставки 10, выполгсниой в тре;- ожника, нижнее кольцо и которого пссред.ствсм керамических Б Iу л он , шайб 12 и )зичтов 13 установлено на базовом флагще 4 Ка базовом фланце независимо от 6JJOKa сеток с гсоллектором уст.анс влена электронная пуил-са 5. Она заи-реплена с помощью трех стоек 16 i-ra керсзмической плите 17, которая с помощью винтов 18 и 1Э закретлена на фланце 14. На )ем также {зазмещен re рме тич яые ме таллок ерамич ее к не токовыводы 20, к которым присоедине ны коммутирунхцие выводы 21 всех элементов анализатора (с сетками они соединены через прорези в керамической обойме) Эатектронная пушка помещена в экран 22, который закреп лен на керамической плате 17. Коммутирующий вывод 21 коллектора расположен внутри телескопического экрана 23 и соединен с отдельным токо выводом 24., Предлагаемый КС, работает следую щим образом. При исследовании в вакууме повер ности твердого тела методами ЭОС, ДМЭ, ИЭС, СППЭЭ И КПР они могут бы осугцествлены путем переключения соответствующих режимов работы элек тронной пушки, сеток, коллектора и образца, заранее настроенных с помощью блока коммутации и управления. Во всех случаях пучок первичны электронов, сформированный -электрон ной пушкой, падает на поверхность образца, находящегося в центре кривизны сеток и коллектора. Вторичны электроны, образовавшиеся в результате взаимодействия цервичь)ых электронов с поверхностью твердого тела, движутся в пространстве между образцом, первой сеткой и потенциальным экраном (изолированным от стенок вакуумной камеры), в который помещен весь анализатор, и затем, проходя блок сеток, анализируются по энергиям. в режимах ЭОС, ИЭС и СППЭЭ изучается распределение нтори-гным электронов по энергиям ИЛИ первая производная от расг1ределер:ия. При акл.пнзе этих результатов делак т заключение об элементном составе и химическом состоянии исследуемой поверхности. В режиме ДМЭ исследуется пространственное распределение упруго отраженных электронов в проекции на люминесцентный экран, несутцее информацию о структуре исследуемой поверх{1ОСТИ . В режиме КРП регистрируется сдвп: по напряжению кривой задержки тока электронного пучка на образе:; при постоянном токе на образе:;. Этот сдвиг по абсо-лютиой величина рааен измегению работы выхода исследуемой поверхности. Предлолсенная конструк;;;-.я КСЛ позволяет упрос игь из:отовлен1 е , сборку, юстировку- зна1;изатора и обеспечить надежную рабсту аналр; заторовв двух исследовательских уста;овках в :,казанных выиге режимах. Выполнение аналзтзиругсЩего блока в виде керамической обоймы позволяет, кроме упрощения конструкции за счзт отказа от специального экрана и сложной системы подвеса и дистанционирования сеток и коллектора на трех стойках, увеличить .жесткость конструкции и те.м самьр. умень::;ить ми ;рофсиный эффекТ; ув л1:чиз соотноиюнис сигнал/шум. Это является ocofief-HO важным для КСл с большим диаме -ром сегмента сеток v. апептуоой.

Образец

КВАЗИСФЕРИЧЕСКИЙ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР ЭНЕРГИИ электронов, содержащий электронн то пушку и анализирующий блок, состоящий иэ сеток, коллектора вторичных электронов, коммутирующих и дистанционирующих элементов сеток и коллектора, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и увеличения жесткости при одновременном сохранении характеристик анализатора., анализирующий блок выполнен в виде керамической обоймы, в которую помещены сетки и коллектор, дистанциониров-анные друг от друга с помощью керамических колец.