Энергетический анализатор с электростатическим зеркалом Советский патент 1988 года по МПК H01J49/44 

4

Ьд

|2ь

00

ГЧ)

Изобретение относится к спектрометрам элементарных частиц, а именно к спектрометрам с электростатическими анализаторами, может быть исполь- зовано для анализа по энергии потоков заряженных частиц при исследовании плазмы, космоса, поверхности твердого тела и т.д. и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 591107.

Цель изобретения - увеличение разрешающей способности и светосилы энергоанализатора путем повышения линейной дисперсии зеркала и улучше- ния качества формируеморо им изображения .

Сущность изобретения заключается в том, что в результате добавления HCfBoro фактора - возможности измене ния ширины и потенциала дополнительного электрода - увеличивается число свободных параметров, подбирая значения которых можно компенсировать сферическую аберрацию при стигмати- ческом изображений, а в результате предлагаемого взаимного расположения источника, детектора и зеркала удается увеличить дисперсию устройства.

На фиг. дана проекция энергоана- лйзатора на его среднюю плоскость| на фиг.2 - то же, на плоскость, перпендикулярную к средней.

Зеркало анализатора состоит из Трех электродов 1-3, имеющих форму полых прямых призм, обращенные друг к другу грани которых представляют собой части соосных круговых цилиндров. Средний радиус зазора между первым и вторым электродом - R, между вторым и третьим - R. Центры зазоров лежат на оси 0. Источник 4 и детектор 5 расположены в свободном от электрического поля пространстве с другой чем ОСЬ О стороны от меж- электродных зазоров. Пунктиром по- каэаьсы траектории заряженных частиц.

Пучок заряженных частиц, выходящи из источника 4, подвергается воздействию межэлектродных полей. Электрод 1 заземлен, к электродам 2 и 3 приложены потенциалы 1 m,U и 1 , где и - начальная энергия заряженной частицы, деленная на ее заряд, А и Шз - коэффициенты, зави- сящие от геометрических параметров анализатора. Поле между электродами 1 и 2 действует как электростатическая линза, между электродами 2 и 3 как электростатическое зеркало. В результате прохождения этих полей пучок фокусируется в горизонтальном и вертикальном направлениях и разделяется по энергии. Изменяя потенциалы 1 и Ig пропорционально U, можно сфокусировать на входном окне детек- . тора 5 частицы с той или иной энер- гией и таким образом снять энергетический спектр исследуемого пучка заряженных частиц.

В качестве примера приведем конструктивные размеры и эксплуатационные данные дв ух рассчитанных анализаторов (таблица). Расчеты вьшолнены ДЛЯ случая,, когда отношение высоты отверстий в изогнутых гранях к высоте призм, образующих электроды, равно . В приведенных системах обеспечена стигматичность изображения и скомпенсирована сферическая аберрация второго порядка, т.е. К К О, связанная с угловой расходимостью анализируемого потока как в средней плоскости так и в перпендикулярном к ней направлении.

Обозначения в таблице соответствуют обозначениям фиг.1. Кроме того, приведены D-линейная дисперсия устройства, R - разрешающая способность, определяемая шириной линии на половине высоты, S - ширина выходной щели источника, S - ширина входной щели детектора. Все линейные размеры даны в миллиметрах. Дл-я осуществления нужного распределения электрического поля вдоль осевой траектории ширина зазоров между соседними электродами не должна превьппать. 0,25 d, а контур, ограничивающий электродную систему в проекции на среднюю плоскость, должен быть удален от находящихся в поле участков траекторий не менее, чем на 2,5 d.

Предлагаемый энергоанализатор за счет высокого качества фокусировки и большой дисперсии обладает большей разрешающей способностью и светосиой по сравнению с известным.

При заданной разрешающей способности светосила предлагаемого устройства по крайней мере на порядок ревьш1ает светосилу известного устройства. Помимо того, анализатор

ожет легко настраиваться простым зменением потенциалов на электродах,

еханическая юстировка не требуется.

вободный доступ к источнику и при

31436148

ёмнику обеспечивает удобство эксплуа- разрешающей способности и светосилы, тации энергоанализатора.грани электродов, изогнутые по поверхностям соосных цилиндров, обраФормула изобретения

1. Энергетический анализатор с электростатическим зеркалом по авт. св. № 591107, отличающий- с я тем, что, с целью увеличения

щены к источнику и приемнику своей выпуклостью.

2. Анализатор по п.1, отличающийся тем, что между двумя основными электродами введен 10 дополнительный электрод.

щены к источнику и приемнику своей выпуклостью.

2. Анализатор по п.1, отличающийся тем, что между двумя основными электродами введен дополнительный электрод.

Изобретение может быть использовано для анализа по энергии потоков заряженных частиц при исследовании плазмы, космоса, поверхности твердого тела. Энергет1 ческий анализатор с электростатическим зеркалом содержит электроды 1-3, имеющие форму полых прямых призм, обращенные друг к другу грани которых представляют собой части соосных цилиндров, обращенных к источнику 4 и приемнику 5 своей выпуклостью. Энергетический анализатор имеет увеличенные разрешающую способность и светосилу. 1 з.п, ф-лы, 2 ил,, 1 табл.

R R. 1 d град 1 Ij. D S S- R

и и

100 101,3 219,7 10 50 0,5887 0,6771 420,5 1. 420

«

50 51,37 138,0 10 50 0,6741 0,7788 337,9 1 338

/ г J , г 7

и-4J-1- - - - I-14--Ji1 ff f

.

Составитель В.Кащеев Редактор С.Патрушева Техред Л.Сердюкова Корректор Л.ПатЪй

Заказ 5651/50

Тираж 746

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Фиг.г

Подписное