Способ измерения спиновой поляризации электронного пучка и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК G01T1/32 

2, Устройство для измерения спиновой поляризации электронного пучка, содержащее последовательно расположенные в вакуумной камере источник электронов, первую систему фокусирукяцих линз, монохроматор, вторую систему фокусирукщих лине, кpйcтaлл-aнa изaтop, плоскость которого расположена под углам В к направлению распространения исследуемого пучка, и коллектор рассеянных электронов, находящийся в плоскости зеркального отражения электронов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, кристалл анализатор и коллектор рассеянных электронов размадены в экране на механизме поворота вокруг оси, перпендикулярной к направлению первичного пучка, а монохроматор с второй системой фокусирующих линз и экраном размещены на механизме, ось вращения которого совпадает с направлением первичного пучка.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и упрсяцения подготовки кристалла-анализатора к измерению, кристалл-анализатор выполнен с кaнaвкcUvIи, параллельными плоскости скола, а устройство снабжено узлом скалывания, выполненныг преимущественно в виде двух штырей с нагревателями, вставленных в канавки и жестко закрепленных на экране.

1. Способ измерения спиновой поляризации электронного пучка, заключающийся в тем, что пучок направляют на предварительно очищенную поверхность кристалла-анализатора под углом 9 и регистрируют электроны, рассеянные на угол 2в , от л ичающийся 1&Л, что, с целью повышения точности измерения, кристалл-анализатор с жестко связанным коллектором рассеянных электронов поворачивают относительно двух взаимно перпендикулнрных осей по разности количества электронов, рассеянных, в двух взаимно противоположных направлениях,определяют соответствующую проекцию вектора поляризации. -/

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к способам и устройствс1М для ния спиновой поляризации электронов которые могут быть использованы для определения степени поляризации и направления- спина электронов при вторичной эмиссии, автоэлектронной и фотоэлектронной эмиссии, для изучения спин-орбитального и обменного взаимодействия, а также для разработки высокоэффективных источников поляризованных по спину электронных пучков. Известен способ измерения спиновой поляризации электронов, основан ный на рассеянии электронов в кулоновском поле тяжелых ядер. Исследуе мый пучок электронов ускоряется до энергии около 100 кэВ и направляетс на золотую фольгу. Рассеянные фольг электроны попадают на детектора позволяющие определить поляризацию электронного пучка II. Однако техническое исполнение сп соба довольно сложно из-за необходимости ускорениянизкоэнергетических вторичных и фотоэлектронов до энергии выше 70 кзВ. Наиболее близкими к изобретению являются способ и устройство для из мерения спиновой поляризации электр ном. Согласно способу измеряется, поперечная составляквдая вектора спи новой поляризации электронного пучка. Устрс ство для осуществления способа-состоит из источника электр нов, приспособления для ускорения или замедления элёктроиОв, моиохроматора, кристалл-анализатора и коллектора рассеянных электронов. Оно измеряет интенсивность электронных пучков, рассеянных назад от кристалланализатора. Степень поляризации определяется по разности интенсивности рассеяния влево и вправо от на-, правления падакяцего пучка Г2. Недостатком известного способа и устройства для его осуществления является низкая информативность, так как определяется только одна составляющая вектора поляризации. Цель изобретения - повышение точности измерения и быстродействия способа и устройства для измерения спиновой поляризации электронов. Указанная цель достигается тем, что согласно способу измерения спиновой поляризации электронного пучка, заключающемуся в том, что пучок направляется на предварительно очищенную поверхность кристалла-анализатора под углом 9 и регистрируются электроны, рассеянные на угол 20 , кристалл-анализатор с жестко связанным коллектором рассеянных электронов поворачивают относительно двух (Вз.аимно перпендикулярных осей и по разности количества электронов, рассеянных в, двух взаимно противоположных направлениях, определяют соответствую1иую проекцию вектора поляризации. Кроме того, в устройстве для осуществления способа, содержащем последовательно расположенные в вакуумной камере источник электронов, первую систему фсжусирукяцих линз, монохрсматор, вторую систему фокусирующих линз, кристалл-анализатор, плоскость которого расположена под углом 0 к направлению распространения исследуемого пучка, и колл.ектор рассеянных электронов, находящийся в плоскости зеркального отражения электронов, кристалл-анализатор и колл.ектор рассеянных электронов размещены в экране на механизме поворота вокруг оси, перпендикулярной к направлению первичного пучка, а монохроматор с второй системой фокусирующих линз и экраном размещены на механизме, ось вращения которого совпадает с направлением первичного пучка.

При этом с целью упрощения подготовки кристалла-анализатора к измерению, кристалл-анализатор выполнен с канавками, параллельными плоскости скола, а устройство снабжено узлом скалывания, выполненным преимущественно в виде двух штырей с нагревателями, вставленных в канавки и жестко закрепленных на экране.

На фиг.1 представлена схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 (кристалл-анализатор и узел скалывания).

Устройство содержит первую систему 1 фокусирующих линз, монохроматор 2, вторую систему 3 фокусирующих линз, кристалл-анализатор 4, коллектор 5 рассеянных электронов, штыри б угла скалывания, шестерню 7, связанную с вводом вращения, шестерню 8, осуществляющую передачу вращения, упор 9, раму 10,фиксатор 11, экран 12, канавки 13, по которым осуществляется скол кристалла-анализатора, ввод 14 вращения, источник 15 электронов и нагреватели 16.

Способ измерения трех компонент вектора спиновой поляризации электронного пучка осуществляется еле- дующим образом.

От источника 15 электронов пучок направляется на входное отверстие первой системы 1 фокусирующих линз, фокусируется и попадает t монохроматор 2. В монохроматоре электронный пучок отклоняется на 90° и одновременно из него выделяется анализируемая часть с допустимым разбросом электронов по скоростям. После дополнительной фокусировки второй системой 3 фокусирукицих линз пучок направляется на полученную сколом в вакууме непосредственно перед измерением поверхность кристалла-анализатора 4. Зеркально отраженный пучок электронов улавливается коллектором 5, и измеряется его интенсивность. Для определения двух ксадпонент вектора поляризации измеряется асимметрия рассеяния электронов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях путем перемацения кристалла-анализатора 4 с жестко связанным с ним коллектором 5 с помощью вакуумного ввода 14 вращения, связанного с шес0терней 7, и передачи вращения через шестерню 8 на кристалл-анализатор 4 и коллектор.5. После измерения двух компонент вектора спиновой поляризации отпускают фиксатор 11 и вслед5ствие поворота шестерни 7 расположенный на ней упор 9 перемещает раму 10 вместе с экраном 12, монохроматоpcw 2 и системой 3 линз на 90 вокруг направления первичного электрон0ного пучка. Застопорив раму 10 в этом положении фиксатором 11, вращают кристалл-анализатор 4 вокруг оси, перпендикулярной к первичному пучку, и измеряют асимметрию рассеяния в

5 третьей плоскости. Для осуществления скола прим.еняются штыри 6 с нагревателями 16, вставленные в канавки и закрепленные на экране 12.

Асимметрия рассеяния, определяе0мая как отношение разности количества рассеянных вправо и влево электронов к их сумме, зависит от степ-ени спиновой поляризации электронного пучка. Таким образом, изме5ряя асимметрию рассеяния поочередно вдоль трех взаимно перпендикулярных направлений, получают величину трех ксячпонент вектора спиновой поляризации.

Быстродействие предложенных спо0соба и устройства достигается за счет получения чистой поверхности кристалла-анализатора сколом в вакууме непосредственно перед измерением, в то время как в базовом объекте

5 для этой цели необходима длительная ионная бомбардировка с последующим отжигом. Повышение точности измерения спиновой поляризации электронного потока достигается тем, что предло0женные способ и устройство позволяют определить все три компоненты вектора поляризации и таким образом восстановить полностью вектор поляризации, что существенно повышает инфор5мативность.

12

ГЗ

15

Фиг 2