Способ определения толщины эмитирующего слоя и длин свободного пробега втоичных электронов Советский патент 1975 года по МПК G01N23/22 

Изобретение относится к эмиссионной электронике и может быть использовано при изучении вторично-эмиссионных процессов и исследовании явлений на поверхности твердого тела.

Известен способ определения толщины эмиттирующего слоя и длин свободного пробега вторичных электронов заключается в измерении коэффициентов эмиссии и регистрации энергетических спектров вторичных электронов, эмиттируемых из свеженапыленных пленок разной толщины, нанесенных в вакууме на подложку из материала с отличающимися эмиссионными характеристиками. При этом необходимо использовать пленки толщиной от нескольких ангстрем до нескольких сот ангстрем. Получение и контроль свойств таких тонких покрытий - сложная комплексная задача, требующая исследования большого количества образцов, приготовленных в идентичных условиях.

Целью изобретения является расширение номенклатуры исследуемых материалов в условиях более полного и точного контроля их характеристик.

Это достигается тем, что по предлагае.мому способу регистрацию вторичных электронов проводят с использованием образцов с разной величиной неровностей рельефа и по изменению интенсивности потоков вторичных

электронов в зависимости от размера неровностей судят об искомой величине.

На фиг. 1 показан рельеф поверхности мишени и проиллюстрирован относительный

вклад разных ее участков в эмиссию.

На фиг. 2 - зависимость отношения интенсивностей потоков вторичных электронов в разных направлениях по отношен по к мишени от высоты неровностей.

На фиг. 1 стрелками обозначены траектории электронов, движущихся после выхода из материала под углом в к нормали N. Для направлений, cocтaвляюЩiИx с нормалью угол в, превышающий некоторое значение QO, часть поверхности оказывается загороженной неровностями рельефа. Из-за преломления электронов на границе материала эмиссия с закрытых участков оказывается в значительной мере подавленной. Интенсивность потока электронов с открытых участков в направлении в зависит от соотношения между глубиной выхода вторичных частиц и высотой выступов. Вследствие перераспределения потоков электронов из внутренних слоев и из объе.ма выступов по мере увеличения, например, их высоты h от малых значений к величинам, превышающим глубину выхода, изменяется форма угловых распределений вторичных электронов.

На фиг. 2, где показана зависимость от высоты неровностей /i отношения интенсивностей потоков электронов в двух разных направлениях по отношению к мишени, одно КЗ направлений регистрации выбрано так, чтобы часть излучаюш,ей поверхности была закрыта (кривая А). Штрих-пунктирными прямьми Б и В отмечены аснм1птотические значения отношений интенсивностей для предельных соотношений между высотой h и глуб-иной выхода вторичных электронов. Положение крнйой А на фиг. 2 однозначно связано с глубиной выхода электронов.

Таким образом, определение толш,н;1Ы змиттирующего слоя состоит и следуюш,ем.

На поверхности исследуемого образца создают рельеф, например, с -помощью ионного травления, характеризующийся выступами с одинаьсовой геометрией и высотой /г, и, не нарушая герметичности измерительной камеры, измеряют интенсИВиость IIOTOKOB вторичных электронов под разными углами к поверхноcTiH мишени, причем одно из направлений регистрации выбирают так, чтобы часть эмиттирующей поверхности была для этого направления закрытой. Затем -получают рельеф с другой высотой выступов и повторяют измерения. На осиоваиии результатов измерений, выпол ненных для разных h, строят зависимость отношения иитеисивпостей потоков в разных направлениях от /г. Искомую величину определяют из анализа полученной зависимости, например, путем сравнения с теоретическими кривыми, построенными для разных значений толщины эмиттирующего слоя, я отыскивания толщины этого слоя из услоьня наилучшего соответствия эксперихентальиой и теоретических кривых.

При определении средней длины свободного пробега электронов с энергией Е отличия состоят в том, чтЬ измеряют интенсивности

потоков не всех вторичных электронов, а выделенных в энергетическом спектре групл частиц с характеристической энергией

и величину средней длины свободного пробега определяют из анализа зависи.мости отношения интенс вностей потоков таких частиц от Л.

Ф о ) м у л а и 3 о б р е т е li и я

Способ определения толщины эмиттирующего слоя и длин свободного про-бега вторичных электронов в веществе путем регистрации вторичиых частиц, эмиттируемых с поверхности мишени под действием внешнего или внутренНего источника возбуждения, о т л ичающийся тем, что, с целью расширения

диапазона из.мерений, иоменклатуры исследуемых материалов и повышения точности измерений, регистрацию вторичных электронов проводят с использованием образцов с разной величиной неровностей рельефа и по изменению интенсивности потоков вторичных электронов в зависимости от размера неровностей судят об искомой величине.

-С i