КОЛЛЕКТОР ФАРАДЕЯ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ Советский патент 1971 года по МПК H01J49/02 

Изобретение относится к конструкции коллектора Фарадея для излшрения угловых распределений заряженных частиц, например электронов.

Известно применение коллектора Фарадея в дифрактометре низкоэнергетических электронов, служащего для исследования поверхности твердых тел.

Информация о структурных параметрах поверхности получается из угловых распределений дифракционных лучков и их интенсивностей, в частности из нрофилей интенсивностей отдельных пучков рефлексов.

Распределение рефлексов можно легко наблюдать визуально, так называемый метод послеускорения. Об относительных интенсивностях судят с помощью мнкрофотометрического устройства через смотровое окно.

Угловые распределения и интенсивности можно измерять также с помощью цилиндра Фарадея, как это делается, например, в классическом приборе Дэвнссона н Джермера. Однако все эти способы количественных измерений раснределения ннтенсивностей имеют ряд недостатков.

В случае, например, микрофотометрнрования трудно добиться хорошей точности и необходимого разрешения.

сложные траектории неремещения, что весьма сложно осуществить технически.

Предлагаемая конструкция коллектора Фарадея позволяет измерять угловые профили

интенсивности дифрагированных электронов ио заданным направлениям, при этом компактна (всего один нростейщий манннулятор, передающий в вакуумный объем только вращение) .

На чертеже изображено описываемое устройство.

Конструкция собственно системы прибора одна из обычных с двух- или трехсеточной полусферической сепарирующей системой и

полусферическим флуоресцирующим экраном (металлическим). Экран / имеет радиальную прорезь 2. Сзади этого экрана находится еще один экран 3, имеющий возможность вращаться вокруг оси симметрии (вокруг пушки

электронов 4} с помощью сильфонного манипулятора 5 на нодшнпнике 6 и несущий на своей вогнутой поверхности электрически изолированный от него нзоляторами 7 коллектор Фарадея 8 в виде раскручивающейся епирали, имеющей в разрезе У-образную форму с углом раскрытия 20-40°. Коллектор 8, экран 3 (с вогнутой стороны) и экран / (с выпуклой) для уменьшения вторнчной эмиссии имеют специальпое покрытие. Поворачивая экран

тировать последовательно все участки коллектора на прорезь в экране / и измерять интенсивность дифрагированных электронных лучей по направлению прорези в аноде. Для снятия профиля интенсивности по любому другому направлению с помощью манипулятора образца-мишени 9 последний может быть повернут вокруг своей оси на необходимый угол.

Ширина прорези 2 и угол раскрытия стеиок коллектора 8 определяются, в частности, необходимым угловым разрешением и предельной чувствительностью измерительной аппаратуры.

Наилучшие результаты получаются в том случае, когда биссектриса угла раскрытия коллектора не совпадает с линией, соединяюш,ей центр кривизны системы, т. е. лежаш.ей на поверхности мишен-и и основания «дна коллектора, на угол 10-20°.

Полусферической экран 5 враш.ается в специальном роликовом подшипнике 6 на цилиндрическом продолжении экрана 1 через керамический «поводок 10, внутри которого проходит проводник, соединяющий коллектор с вводом в вакуумную систему с помош,ью манипулятора, который, в свою очередь, вращает реверсивный двигатель синхронно с движением ленты электронного пишущего потенциометра. После соответствующего усиления сигнал профиля интенсивности подается на вход самописца.

К недостаткам конструкции следует отнести известную «неправильность отверстия, сквозь которое проходят электроны на коллектор (отверстие, естественно;, не круглое), а также некоторые потери тока дифрагированных электронов на сетках 11. Однако первый недостаток можно почти полностью устранить, взяв известный «запас по угловому разрешению.

Таким образом, описываемая конструкция 5 коллектора значительно расширяет рабочий диапазон измерений прибора и позволяет: измерять угловые интенсивности профилей дифракционных пучков в .пределах заданного угла и при любых направлениях, используя

0 простейшую автоматику с записью на диаграммную ленту, что значительно сокращает время эксперимента; визуально наблюдать дифракционные картины, поскольку измерительная прорезь в аноде-экране / практически не мешает наблюдению и возмол ен визуальный выбор наиболее интересных направлений для снятия угловых профилей интенсивности, что также существенно сокращает время эксперимента; снимать высокое ускоряющее напряжение с люминесцирующего экрана при измерениях угловых интенсивностей дифракции, что намного уменьшает возможность загрязнения мишени продуктами, которые могут «выбиваться Из люмипофор5 ного покрытия в режиме послеускорения, который требуется в случае измерения интенсивностей фотометрами; измерять угловые зависимости коэффициентов вторичной эмиссии мишени.

Предмет изобретения

Коллектор Фарадея для измерения угловых распределений заряженных частиц, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности измерения, он выполнен в виде раскручивающейся спирали, имеющей в разрезе V-образную форму.