Устройство для исследования диэлектриков методом фотоэлектронной спектроскопии Советский патент 1989 года по МПК G01N23/227 

Изобретение относится к аппарату- . е для физических исследований тверых тел методами вторичной эмиссии может применять для исследования иэлектриков методом фотоэлектронной спектроскопии.

Цель изобретения - повышение энергетического разрешения и точности изерения фотоэлектронных спектров. ю

На чертеже показана схема устрой- исследования диэлектриков методом фотоэлектронной спектроскопии.

Устройство содержит источник 1 15 возбуждающего излучения, манипулятор 2 с держателем (не показан) исследуемого образца 3, антимагнитный экран 4 вокруг манипулятора 2 с образцом 3, на который падает сфокусированный 20 пучок 5 возбуждающего излучения источника 1, измеритель 6 электростатического поля образца 3 с измерительным электродом 7 и электромагнитом 8, компенсирующий источник 9 5 медленных электронов с катодом 10 и управляющим (дополнительным) электродом 11, энергоанализатор 12. Все эти элементы находятся в вакуумной ка- мере (не показана).30

Катод 10 источника 9 медленных электронов подключен к блоку 13 питания , а управляющий электрод 11 - к выходу амплитудно-временного преобразователя 14. С энергоанализатором 5 12 связан блок 15 регистрации фотоэлектронных спектров. Измерительный электрод 7 измерителя 6 электростатического поля через усилитель-формирователь 16 подключен к входу преоб- 40 разователя 14. К электромагниту 8 измерителя 6 подключен генератор 17 переменного тока. Источник 9 медленных электронов и измеритель 6 электростатического поля образца установлены45 на рычагах 18 и 19 из немагнитного материала, шарнирно связанных с манипулятором 2,

Источник 9 медленных электронов имеет электронно-оптическую ось, рас- ,.« положенную под углом к электронно- оптической оси энергоанализатора 12, большим угла вхождения фотоэлектронов в энергоанализатор 12.

Устройство работает следующим об- г5 разом.

В исходном состоянии, когда возбуждающее излучение отсутствует и поверхность исследуемого образца 3

электрически нейтральна, сигнал с измерителя 6 электростатического пол равен нулю, управляющий электрод 11 источника 9 медленных электронов находится под положительным потенциало относительно катода 10.

Попеременно включая источник 1 возбуждающего излучения и источник 9 медленных электронов, по сигналам с измерителя 6 электростатического пол и блока 15 регистрации фотоэлектронных спектров, настроенного на электроны определенной энергии, поверхность исследуемого образца 3 устанавливается на электронно-оптическую ос энергоанализатора 12с помощью манипулятора 2 и рычагов 18 и 19. Затем на ней совмещаются зарядовые пятна, образующиеся на образце 3 под действием остросфокусированных пучков источника 1 возбуждающего излучения и источника 9 медленных электронов. Причем, поскольку основная часть распределения интенсивности упруго отраженных электронов малых энергий В.6 1 эВ, при отражении от кристалла в условиях дифракции и углах падения, не равных нулю, сосредоточена вблизи оси пучка зеркального отражения, в так называемом нулевом порядке, то для исключения попадания этих электронов в энергоанализатор 12 электронно-оптическая ось источника 9 медленных электронов устанавливается под углом к электронно-оптической оси энергоанализатора 12, большим угла ввода фотоэлектронов

в энергоанализатор 12. i

После этого устройство готово к

проведению измерений фотоэлектронных спектров, которые проводятся следующим образом. Фотоэлектроны, вышедшие с поверхности образца 3 под действием пучка 5 возбуждающего излучения, поступают на вход энерго- анализагора 12 и регистрируются блоком 15. Вследствие ухода с образца 3 фотоэлектронов на его поверхности образуется зарядовое пятно. Величина заряда определяется по напряженности электрического поля с помощью измерителя 6 в виде ЭДС переменного тока, наведенного на вибрирующем измерительном электроде 7. Электрод 7 приводится в движение электромагнитом 8, запитанным от генератора 17. Сигнал о величине заряда, который может быть измерен с точностью боль1ше чем +0,1 эВ, поступает с измерителя 6 на усилитель-формирователь 16 а с него - на амплитудно-временной преобразователь 14, вырабатывающий импульс напряжения с длительностью, соответствующей величине заряда по- верхно.сти. Этот импульс подается на управляющий электрод 11 источника 9 медленных электронов и управляет чис лом компенсирующих электронов.

Таким образом, механизм компенсации зарядки образца 3 позволяет с большой точностью компенсировать заряд поверхности исследуемого об- разца 3 диэлектрика, что позволяет достичь энергетического разрешения фотоэлектронных спектров не хуже, чем 0,1 эВ, поскольку эта точность в данном случае определяется точно- стью измерения заряда и с использованием современных измерителей может быть лучше, чем 0,1 эВ.

Использование для компенсации зарядового пятна сфокусированного пуч- ка медленных электронов, направляемого под указанным углом, исключает ошибки, вносимые в измеряемые спектры зарядкой компенсирующими электронами нерабочей поверхности образ ца 3 и прямым попаданием упруго отраженных компенсирующих электронов в энергоанализатор 12.

Фо,рмула изобретения 1. Устройство для исследования диэлектриков методом фотоэлектронной

д

- п

5 п

5

спектроскопии, содержащее держатель образца с манипулятором, источник сфокусированного на поверхности образца возбуждающего излучения,энер- гоанализатор и компенсирующий источник медленных электронов с катодом и дополнительным электродом, отличающееся тем, что, с целью повышения энергетического разрешения и точности измерения фотоэлектронных спектров, введены измеритель электростатического поля образца, амплитудно-временной преобразователь и средство совмещения на поверхности образца потоков возбуждающего излучения и компенсирующих медленных электронов, причем источник медленных электронов выполнен фокусирующим, измеритель электростатического поля через амплитудно-временной преобразователь соединен с дополнительным электродом компенсирующего источника медленных электронов и угол между оптической осью энергоанализатора и оптическог осью источника медленных электронов выбран большим максимального угла вхождения фотоэлектронов в энергоанализатор.

2. Устройство по п,18 отличающееся тем, что измеритель электростатического поля и источник медленных электронов установлены на рычагах из немагнитных материалов, шарнирно связанных с манипулятором держателя образца.

Изобретение относится к аппаратуре для физических исследований твердых тел методами вторичной эмиссии и может применяться для исследования диэлектриков методом фотоэлектронной эмиссии. Цель изобретения - повышение энергетического разрешения и точности измерения фотоэлектронных спектров. Для этого в устройство, содержащее источник 1 возбуждающего излучения, фокусирующий его на поверхность образца 3, установленного в держателе на манипуляторе 2, энергоанализатор 12 и источник 9 медленных электронов, введены измеритель 6 электростатического поля, соединенный через амплитудо-временной преобразователь 14 с дополнительным электродом 11 источника 9 медленных электронов, причем измеритель 6 электростатического поля и источник 9 медленных электронов установлены между образцом 3 и входом энергоанализатора 12 на рычагах 19, 18 из немагнитного материала, соединенных посредством шаровых шарниров с манипулятором 2, обеспечивающих после выставления поверхности образца 3 на электронно-оптическую ось энергоанализатора 12 совмещение пучков возбуждающего излучения и компенсирующих электронов на поверхности образца 3. Электронно-оптическая ось источника 9 медленных компенсирующих электронов установлена относительно электронно-оптической оси энергоанализатора 12 под углом, большим угла вхождения эмитированных из образца 3 фотоэлектронов в энергоанализатор 12. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.