Способ измерения энерговыделения электронами и их пробега в твердом веществе Советский патент 1991 года по МПК G01N21/64 

Изобретение относится к эмиссионной электронике и может быть использовано при изучении вторично-эмиссионных процессов и исследовании особенностей передачи энергии электронами в тонких пленках вещества.

Известны вторично-эмиссионные способы измерения пробегов электронов в твердой фазе и определения энерговыделения электронов, основанные на измерении вторично-эмиссионных свойств напыляемых пленок вещества.

При таком подходе величина пробега является условной, т.е. зависит от способа обработки экспериментальных результатов. Это приводит к тому, что значения, связываемые с величиной пробега, могут отличаться на 50%. Кроме того, эти значения дают только оценку порядка величины среднего энерговыделения в треке и не дают деталей распределения вдоль трека электрона

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения пробегов электронов и энерговыделения, основанный на интерференции люминесценции в пленке вещества Способ заключается в регистрации люминесценции, возбуждаемой падающим потоком электронов в вещество.

Способ позволяет измерять пробег электронов и их энерговыделечие для энергий порядка килоэлектронвольта. Однако этот способ может быть использован только для достаточнотонких пленок(толщиной 10- 69 нм), имеет относительно невысокую точность измерения длин пробегов ( 7 нм) и представляет большие трудности для получения из экспериментальных результатов энерговыделения электрона в треке из-за сложности получаемой интерференционной картины, затрудняющей обработку эксперимента, и трудности воспроизведения этой картины от эксперимента к эксперименту.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности,

Сущность способа заключается в следующем.

Предварительно напыленный слой вещества выдерживают а атмосфере вакуумной установки с тем, чтобы на границе вакуум-вещество образовалась зона подавленной люминесценции. Последующим напылением вещества перемещают зону вглубь вещества вдопь траектории электрона, падающего на границу вакуум-вещество. Интенсивность люминесценции при перемещении зоны описывается формулой

3(хН Мх-|ЗДоЦх-Х,х., 0ао

-|Nf(-)x(x-M,..lx-,,)« xос со0

jiWJi -Ux.jJi x-xOdx-JWdx-ily.Kn

где i(x) - пространственная плотность интенсивности люминесценции;

«(xi)-коэффициент подавления люминесценции в слое Xi;

а- эффективный коэффициент подавления люминесценции.

Измеряя изменение l(xi) с толщиной определяют l(xi).

На фиг. 1 схематически показано расположение зоны подавленной люминесценции в слое вещества; на фиг.2 -- график зависимости изменения интенсивности люминесценции (У относительных единицах с толщиной напылённой пленки).

Нафиг.1 изображена граница 1 предварительно напыленной плэнки, зона 2 подавленной люминесценции изображение области трека электрона 3.

П р и м е р . В атмосфере вакуумной установки при давлении Торр, охлажденной до -100°С, напыляют образец пире- на толщиной 100 нм и затем выдерживают в течение 15 мин, При этом интенсивность люминесценции при возбуждении эпектронами энергией Ер 130 эв снижается на 40%. После этого напыление пирена продолжают. График изменения интенсивности люминесценции для электронов для двух энергий 130 и 200 эв показан на фиг.2. Кривая А для Ер 130 эв, кривая 5 - Ер 200 эв, Готовность VCTOHOBKH к созданию зоны подавленной люминесценции определяется тем, насколько низко парциальное давление паров воды (всегда присутствующих в атмосфере) в вакуумной системе, Практически критерием достаточно низкого парциального давления воды является время

(10-30 мин), через которое интенсивность люминесценции предварительно напыленного СЛОР уменьшится на 10-20% за счет намораживания на поверхность образца паров воды. Экспериментально получено максимальное разрешение метода vl ,2 нм ( 2 постоянных решетки пирена). Это говорит о том, что гона подавленной люминесценции определяется в основном величиной Цквив.,

т.е. практически толщиной встроенной пленки льда, поскольку, как следует из полученного значения разрешения, длина диффузии люминесцирующих центровав область тушения и тушащих центров в пире5 не пренебрежимо с точностью до постоянной решетки пирена.

Толщина создаваемой зоны подавленной люминесценции должна быть такой, чтобы она приблизительно на порядок была

0 меньше области, в которой происходит основное энерговыделение электроном. Уменьшение интенсивности люминесценции на 10-20% при напылении пленки льда как раз отвечает этому условию. Определе5 но, что Цквив. определяет способность методики разрешать детали энерговыделения вдоль трека электрона, а следовательно, и из получаемой зависимости изменения интенсивности люминеа анции от глубины на0 хождениязоныподавленной

люминесценции в исследуемом веществе - пирене.

ТРКИМ образом, изобретение позволяет определять распределение интенсивности

5 люминесценции в треке в зависимости от тслшины в треке путем его сканирования, т.е. при непрерывном напылении исследуемо, з веа1ества на намороженную предварительно пленку льда.

0 Формула изобретения

Способ измерения энерговыделения электронами и их пробега в твердом веществе путем регистрации люминесценции, возбуждаемой падающим потоком электро5 нов в этом веществе, отличающийся тем, что. с целью повышения разрешающей способности, предварительно в охлаждаемом измерительном объеме напыляют в вакууме слой пирена, выдерживают его в этих

0 условиях до образования.на его поверхности зоны подавленной люминесценции за счет намораживания льда, продолжают напыле- ние пир Эна, в процессе которого облучают поверхность образующейся пленки пирена

6 исследуемым потоком электронов и регистрируют интенсивность люминесценции, по изменению которой определяют энерговыделение вдоль траектории электронов.

Изобретение относится к эмиссионной электронике и может быть использовано при исследовании особенностей передачи энергии в тонких пленках вещества. Целью изобретения является повышение точности измерений. Для этого по предлагаемому способу измеряют распределение интенсивности люминесценции в зависимости от толщины пленки, которую напыляют непосредственно в измерительном объеме и создают в ней зону подавленной люминесценции. Изменение люминесиен- ции вдоль траектории электрона позволяет судить об энерговыделении 2 ил