Электростатический анализатор энергий заряженных частиц Советский патент 1993 года по МПК H01J49/44 

tPl/lt

Изобретение относится к устройствам для энергетического анализа заряженных частиц, в частности к электростатическим анализаторам типа ципиндрическое зеркало, и может быть использовано, например, в растровой электронной и ионной спектроскопии.

Цель изобретения - обеспечение плавного регулирования энергетического разрешения анализа от нулевого значения.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый анализатор отличается от известного тем, что выходная кольцевая регулируемая диафрагма, расположенная в районе перетяжки пучка заряженных частиц, выполнена в виде двух подвижных вдоль общей оси цилиндров, при этом торцовые кромки цилиндра меньше диаметра имеют возможность коаксиально заходить во внутрь торцовой части цилиндра большего диаметра, м цилиндр меньшего диаметра расположен перед приемником заряженных частиц. Это позволяет производить нулевую отсечку пучка заряженных частиц, так, что заряженные частицы не имеют возможность просочиться в сторону приемника, и позволяет осуществить плавную регулировку энергетического разрешения в районе наименьших (высоких) их значений, что особенно важно.

На фиг.1 показана схема предлагаемого анализатора: на фиг.2 - диафрагма и траектория проходящих через нее заряженных частиц.

Устройство состоит (фиг.1) из наружного цилиндрического электрода 1,внутреннего цилиндрического электрода 2 с входным 3 и выходным 4 апертурными кольцевыми окнами, затянутыми металлическими мелкоструктурными сетками, изолирующих торцовых систем 5 защиты, источника 6 заряженных частиц (исследуемого образца) и приемника 7 заряженных частиц (коллектора).

Кроме того, в устройство входит полый цилиндр 8, установленный на внутреннем цилиндре 2 подвижно вдоль оси с помощью штока 9, полый цилиндр 10, закрепленный на пластине 11. Торцы цилиндров 8 и 10 ограничивают образуемую между ними кольцевую щель 12 выходной диафрагмы. Общая ось электродной системы анализатора - 13.

Пластина 11 скреплена со штоком 14, служащим совместно с коромыслом 15 для перемещения цилиндров 8,10 вдоль оси 13.

На чертежах показаны также крайние траектории заряженных частиц, определяющие входной конический пучок.

Анализатор работает следующим образом.

Расходящийся от источника 6 пучок заряженных частиц через входное окно 3 попадает в область анализирующего тормозящего поля между цилиндрами 1 и 2. Отклоненные полем заряженные частицы выходят из области анализирующего поля через выходное окно 4 и через кольцевую

щель 12, образованную между торцами цилиндров 8 и 10, попадают в приемник 7 заряженных частиц.

Перемещение штока 14, скрепленного пластиной 11, в ту или иную сторону вызывает перемещение цилиндра 10 в том же направлении, а через коромысло 15 и шток 9 вызывает перемещение цилиндра 8 - в противоположном направлении вдоль общей оси 13 и тем самым позволяет плавно

изменять кольцевой зазор Д(см. фиг.2) выходной диафрагмы. При этом цилиндр меньшего диаметра 10, расположенный перед приемником заряженных частиц 7, имеет возможность входить торцовой кромкой

внутрь полого цилиндра 8 большего диаметра (на фиг.2 показано пунктиром), образуя совместно с пластиной 11 перекрытие типа замок в направлении к приемнику заряженных частиц 7, что приводит к нулевой

(полной) отсечке потока заряженных частиц от приемника 7. В результате этого достигается плавное изменение энергетического разрешения анализатора от нулевого значения,

При изменении размера щели, выходной диафрагмы между цилиндрами 8 и 10 необходимо, чтобы щель 12 совпадала с плоскостью наименьшего сечения пучка заряженных частиц - его фокальной плоскостью.

Если для осуществления плавного изменения размера кольцевого зазора Д выполнена подвижной только одна из частей диафрагмы (только цилиндр 8 или только цилиндр 10), то необходимо соответственно

перемещать и образец 6 в осевом направлении.

В подобных анализаторах при уменьшении или увеличении щели выходной диафрагмы, соответствующем изменению полезного сигнала, происходит соответственно изменение фона, образующегося, например, за счет паразитной вторичной эмиссии с электродов анализатора. В результате достигаются высокие значения разрешения анализатора (менее 0,2 мас.%) без существенного усложнения конструкции анализатора и без ввода дополнительной аппаратуры.

Анализатор надежен в эксплуатации и технологичен в изготовлении.

Формула изобретения Электростатический анализатор энергии заряженных частиц, содержащий источник заряженных частиц, коаксиально расположенные цилиндрические наружный и внутренний электроды, причем внутренний электрод выполнен с входным и выходным апертурными кольцевыми окнами,

0

приемник заряженных частиц и расположенную перед ним диафрагму, отличающийся тем, что, с целью упрощения регулирования и повышения разрешающей способности и чувствительности анализатора, диафрагма выполнена в виде двух соос- ных полых цилиндров различного диаметра, установленных возможностью взаимного перемещения, причем цилиндр меньшего диаметра установлен перед приемником заряженных частиц.

Изобретение относится к устройствам для энергетического анализа заряженных частиц, в частности к электростатическим анализаторам типа цилиндрического зеркала и может быть использовано в растровой электронной и ионной спектроскопии. Сущность изобретения: электростатический анализатор энергий заряженных частиц содержит источник 6 заряженных частиц, ко- аксиально расположенные цилиндрические наружный электрод 1 и внутренний электрод 2, выполненный с входным 3 и выходным 4 кольцевыми окнами, диафрагму с кольцевой щелью 12 и приемник 7 заряженных частиц Кольцевая щель 12 диафрагмы образована соосно расположенными полыми цилиндрами 8 и 10 различного диаметра. При этом по меньшей мере один из цилиндров выполнен подвижным вдоль общей оси анализатора, а цилиндр меньшего диаметра установлен перед приемником заряженных частиц. 2 ил.

//

Фиг.1