Устройство для регистрации энергетических спектров электронной эмиссии Советский патент 1974 года по МПК G01T1/36 

1

Изобретение относится к технике снектросконии заряженных частиц (электронов и ионов) и может быть применено для исследования энергетических спектров различного рода эмиссий при взаимодействии корпускуляриого и электромагнитного излучений с твердым телом и газами в области энергии от 10 эв и выше.

Известны устройства для разложения фотоэлектронной и вторичноэлектронной эмиссии в спектр по полным энергиям, осуществляющие фокусировку заряженных частиц равной скорости в однородном магнитном или цилиндрическом электрическом иоле. Например в цилиндрическом конденсаторе электроны одной и той же энергии, онисывая в радиальном электрическом поле между двумя концентрическими цилиндрами квазикруговые дуги радиан, фокусируются в линию в сагиттальном сечении независимо (в определенных пределах) от направления входа в цилиндрическое поле. С помощью щели, располагающейся в фокальной плоскости нрибора, сфокусированные электроны данной энергии могут быть выделены из всего спектра и зарегистрироваиы. Сканирование спектра анализируемой электронной эмисси (ЭЭ) может быть осуществлена изменением панряжепия, приложенного между эмиттером и входной щелью анализатора; при этом на окружность

среднего радиуса, и, следовательио, в выходную щель анализатора будут последовательно выводиться электроны всех энергий, имеющихся в пучке. Разрещение такого анализатора определяется соотношением ширины щели и среднего радиуса цилиндров.

Недостаток упомянутого устройства заключается в том, что оно дает энергетическое раснределение (ЭР) всей ЭЭ, независимо от принадлежности электронов к эмиссионным пачкам той или иной численности, перемешивая парциальные ЭР всех пачек. С его помощью невозможно принципиально получить ЭР электронов, эмиттируемых в пачках с какой-то одной интересующей численностью. Причина кроется в том, что в этом методе применен способ прямой регистрации электронов данной энергии, исключающий, например, дальнейшее определение численности эмиссионноГ начкн, к которой принадлежали уже зарегистрированные электроны. Тем не менее, определение указанных характеристик является крайне важным для ностроения современной теории ЭЭ.

Цель изобретения - непосредственная регистрация энергетического снектра электронов в эмиссионных сгустках с той или иной интересующей численностью.

Сущность изобретения состоит в том, что

на выходе анализатора энергий электронов в

его фокальной плоскости установлен поглощающий электроны экран, имеющий размеры, определяющие разрещающую способность устройства, а неносредствеппо за пнм, по .ходу электронного пучка, расположена микроканальная плата (МКП) с размерами канальных электронных умножителей (КЭУ) по диаметру в несколько десятков мкм; нричем между экраном и МКП патянута сетка для ускорения электронов до энергии в 1,0-1,5 кэв, а коллектор эле1чтроппых пучков выполнен в виде одной анодной пластины, общей для всех КЭУ, и включен на вход амплитудного анализатора импульсов.

На чертеже изображен меридиональный разрез одного из вариантов предлагаемого устройства, где 1 - фотокатод; 2 - входная щель анализатора; 3 - электростатический анализатор; 4 - узкий поглощающий экран в фокальной плоскости анализатора с коэффиниентом вторичной эмиссии б 0; 5 - сетка, ускоряющая электроны до 1,0-1,5 кэв; 6 - с диаметром КЭУ в несколько десятков мкм; 7 - сигнальная нластнна коллектора, o6ntero для всех КЭУ; 8 - амплитудный анализатор импульсов (ААИ).

Устройство работает следующим образом.

Свет определенной длины волны выбивает из фотокатода 1 электроны разных энергий, сгрунпированные в пачки с различной численностью в зависимости от величины энергии фотонов. Вся эмиссия собирается на входную щель 2 анализатора 3 и фокусируется в сагиттальном сечении фокальной нлоскости в виде линий, соответствующих той или иной энергии фотоэлектронов в зависимости от ускоряющего потенциала между фотокатодом и входной щелью. В отсутствие ноглощающего экрана 4 все электроны ускоряются сеткой 5 и попадают на МКП 6. Их энергии 1,0-1,5 кэв достаточно ,чтобы КЭУ микроканальной платы с высокой эффективностью зарегистрировали каждый электрон.

Если все КЭУ работают в режиме насыщения, т. е. амплитудное распределение импульсов на выходе их имеет вид б-функции с полушириной не более 3% от амнлитуды имнульса и если усиление каналов в пределах МКП пе имеет существенного разброса, то амплитуда суммарного сигнала с выходов КЭУ на общий анод 7 будет равна (достаточно точно) сумме амплитуд КЭУ, сигналы которых совпадают во времени, т. е. будет нропорциональна числу электронов я в пачках. Таким образом, ААИ зафиксирует общее а.мплитудное распределение всей ЭЭ, т. е. распределение ЭЭ по пачкам с различной численностью.

Если тенерь поместить экран 4 в соответствующую точку, ААИ настронть на группу

каналов, соответствующую, например, пачкам с численностью я 5, и начать сканирование ЭЭ с помощью потенциала на входе анализатора, то экран 4 будет последовательно пере крывать весь спектр электронных энергий и при попадании на него электрона из начки с /г 5 сигнал ААИ будет уменьшаться и тем больще, чем большее количество пачек содержит электроны данной энергии. Таким образом, мы нолучаем парциальное ЭР ЭЭ в начках с ;г 5.

Для получения неискаженного ЭР ЭЭ в пачках должны быть соблюдены условия:

1)при любом входном напряжении все фотоэлектроны должны входить через входную щель в анализатор и при отсутствии экрана 4 достигать лицевой поверхности МКП;

2)все траектории электронов должны быть таутохронны (в пределах разрешающего времени электронной регистрирующей аппаратуры) ;

3)ширина экрана (0,1-0,2 мм) не должна позволять попадать на него более чем одному электрону из одной и той же пачки;

4) входное сечение МКП должно быть расположено достаточно далеко от фокальной плоскости анализатора, чтобы электронные пучки успели расфокусироваться перед входом в КЭУ.

Переход к ЭР ЭЭ в начках с другим /г осуществляется простой перенастройкой ААИ. Обычно, чтобы получить подобные характеристики ЭЭ, приходится проводить громоздкую и длительную обработку экспериментальных

результатов. Данное же устройство позволяет автоматически регистрировать энергетические спектры ЭЭ в пачках любой численности без всяких нормежуточных вычислений.

Предмет изобретения

J строиство для регистрации энергетических спектров электронной эмиссии, содержащее электростатический или магнитный аналнзатор с фокусировкой электронов одинаковых энергий в липни в фокальной плоскости, тличающееся тем, чго, с целью непосредственной регистрации энергетического спектра электронов в эмиссионных сгустках с различпь;м

числом электронов, за анализатором последовательно по направлению движения электронных пучков установлены узкий поглощающий электроны экран в фокальной плоскости анализатора, ускоряющая сетка и блок канальных электронных умножителей, коллектор которых выполнен в виде одной общей для всех канальных электронных умножителей пластины и включен на вход амплитудного анализатора импульсов.

мшт////