Энерго-массанализатор Советский патент 1986 года по МПК H01J49/32 H01J49/44 

детектором 16 вокруг оси А-А. При анализе электронов разность потенциалов на пластинах 11 и 12 плоского конденсатора устанавливают равной нулю. При анализе ионов на пластину 12 подается тормозящий потенциал. Чувствительность энергомассоанализатора определяется точностью вывода траектории анализируемых частиц на ось А-А. При этом конфигурация выход ной щели 8 имеет вид дуги окружности с радиусом, равным одной трети расстояния между входной и выходной 8 1 0 щелями внутреннего электрода 6, что позволяет собрать все частицы, вошедшие в ЗА под разными углами, т.е. увеличить пропускание ЭА, уменьшив потери при анализе частиц, что повышает его чувствительность. Так, точность анализа кристаллической структуры монокристаллов в устройстве увеличивается в 4 раза, точность анализа сил связи - в 15 раз, точность анализа электронной структуры поверхности в 2,5 раза. 1 ил.

Изобретение относится к физическому приборостроению, в частности к ;устройствам для анализа ионов и электронов и может быть использовано при анализе поверхностных слоев материала. Цель изобрете:1ия - увеличение чувствительности и расширение аналитических возможностей. Пучок частиц направляется на поверхность исследуемого образца 3. Угол отбора анализируемых частиц относительно поверхности образца 3 устанавливается поворотом энергоансшизатора вместе с плос-. КИМ конденсатором, системой 5 коллимир у ющих и ускоряющих электродов и (Л Од сл 00 со N)

Изобретение относится к физическому приборостроению, в частности к устройствам для анализа ионов и электронов по углам, энергиям и массам, и может быть использовано для анализа поверхностных слоев материалов различными методами ионной и электронной спектроскопии с угловым разрешением.

Для всестороннего анализа элементного состава, кристаллической и электронной структуры поверхности, также при изучении ориентации и характера взаимодействия адсорбирован ных слоев и пленочных конденсатов нобходимо в единой сверхвысоковаисуумной камере использовать методы как ионной, так и электронной спектроскопии с угловым разрешением.

Анализ только ионов или только электронов и отсутствие данных о каком-либо из распределений (по углам энергиям или массам) не позволяет получать полное представление о поверхности объекта.

Цель изобретения - увеличение чувствительности и расширение аналитических возможностей за счет обеспечения анализа электронов по угловому и энергетическому распределениям.

На чертеже изображена схема устройства.

Энергомассоанализатор содержит размещенные в вакуумной камере (не показана) источник 1 бомбардирукщих

частиц 1, систему 2 фокусировки пучка частиц на поверхность исследуемого образца 3, размещенного на манипуляторе 4. По ходу пучка анализируемых частиц расположены система 5 коллимируклцих и замедляющих электродов, энергоанализатор, состоящий из внутреннего электрода 6, в которой прорезаны входная 7 и выходная 8 щели, и внешнего электрода, собранного из двух симметричных электрически разъединенных частей 9 и 10. Электроды энергоанализатора имеют арочную форму. За энергоанализатором по ходу движения анализируемых частиц расположено отклоняющее устройство - плоский конденсатор, состоящий из внутренней 11 и внешней 12 пластин. Внутренняя пластина 1t имеет входную 13 и выходную 14 щели, а наружная пластина 12 плоского конденсатора имеет выходную щель 15, за которой по ходу пучка анализируемых электронов размещен детектор 16. За плоским конденсатором по ходу пучка анализируемых ионов расположены массоаналнзатор 17 монопольного типа и детектор 18.

Система 3 коллимирующих и замедляющих электродов энергоанализатор с электродами арочной формы, плоский конденсатор и детектор 16 электрически изолированы один от другог механически жестко связаны между собой и с помощью изоляторов 19 укреплены на поворотной платформе 20.

31

Последняя размещена на опорном подшипнике 21 и может поворачиваться

вокруг оси , направление которой совпадает с осью поворота исследуемой поверхности образца 3, проходящей через точку падения пучка бомбардирующих частиц, а также с йоннооптической осью массоанализатора 17

Устройство работает следукжщм образом.

Пучок бомбардируюощх частиц генерируется источником 1, например источником ионов и фокусируется с помощью системы 2 фокусир овки на поверхность исследуемого образца 3. Требуемый угол между направлением бомбардировки и поверхностью образца устанавливается с помощью манипулятора 4. Требуемый угол отбора анализируемых частиц относительно поверхности образца 3 устанавливается за счет поворота энергоанализатора вместе с плоским конденсатором, сиетемой 5 коллимирующих и ускорякицих электродов и детектором 16 на опорном подшипнике 21 вокруг оси А-А.

Рассеянные или эмиттированные поверхностью ионы или электроны проходят через систему 5 коллимирукщих и замедляющих электродов, ограничнвакщих угол отбора частиц, определяя тем самым углово разрещение анализа, и через входную щель 7 внутреннего электрода 6 попадают в энергоанализатор. В последнем частицы подвергаются анализу по энергии в поле соответствующей конфигурации, образованном внутренним электродом 6 и двумя симметричными электрически разъединенными ча-стями 9 и 10 внешнего электрода. Выходящие через выходную щель 8 внутреннего электрода 6 энергоанализатора частицы проходят через входную щель 13, прорезан.ную во внутренней пластине 11 плоского конденсатора. При анализе электронов разность потенциалов на пластинах 11 и 12 плоского конденсатора устанавливают равной нулю и электроны проходят через выходную щель 15 внешней пластины 12 и попадают в детектор 16. При анализе ионов на пластину 12 подают тормозящий потенциал. Пучок ионов отклоняется в направлении оси А-А, проходит через выходную щель 14 внутренней пластины 1 1 , анализируется по массам в

658904

массоанализаторе 17 и попадает в детектор 18.

Чувствительность энергомассоанализатора с угловым разрешением оп5 ределяется точностью вывода траектории анализируегЛк частиц на ось А-А. Корректировка траектории анализируемых частиц в плоскости, перпендикулярной оси А-А, осуществляется за

0 счет подачи корректирующей разности потенциалов на симметричные части 9 и 10 наружного электрода энергоанализатора. При этом конфигурация выходной щели 8, выполненной в виде

5 дуги окружности с радиусом, равным

одной трети расстояния между входной 7 и выходной 8 щелями внутреннего электрода 6, обеспечивает минимальные потери при энергоанализе час0 тиц. .

Для частиц, выходящих из точки падения первичного пучка на мишень Ъод углом д (угол в плоскости xoz)

5 и углом )) (угол в плоскости хоу) к оси X время пролета в поле энергоаналиэатора меньше, чем время пролета частиц, входящих в энергоанализатор строго по направлению х (). В

0 результате частицы, вошедшие в энергоанализатор под одинаковыми углами 9 , но разными углами j, собираются в месте выхода из энергоанализатора на внутреннем электроде по дуге

окружности, концы которой направлены

в сторону входной щели. При Q - -гимеет место фокусировка второго по рядка по Z и набор дуг, соответствую щий различным углам входа б вблизи

9 -гр образуется в месте выхода из

энергоанализатора узкая kpивoлинeй.ная полоска изображения. Координаты

частиц, образующих эту полоску изображения, в первом приближении при находят после интегрирования уравнений движения в виде

4Н . Z -2 (ecos/ -i-ctg0);

н

,73 Нб|,

где Н - ширина энергоанализатора в

плоскости хоу.

Вычислим радиус криЪизны R полоски изображения при в - , (i «О