Анализатор энергий заряженных частиц Советский патент 1991 года по МПК H01J49/02 G01T1/36 

Предлагаемый анализатор относится к устройствам для регистрации энергетических спектров заряженных частиц, в частности электронов и может быть использована, например, в Оже-электронной спектроско-. ПИИ при исследовании поверхностного слоя веществ.,,

Для регистрации энергетических спектров заряженных частиц известен ряд устройств, в частности устройство с цилиндрическими электродами.

Одной из основных характеристик энергетического анализатора является его разрешение, которое определяется отношением энергетической полосы/ пропускания анализатора к величине анализируемой энергии Е.

Для различных целей требуются анали заторы с регулируемым разрешением.

Известен двухступенчатый анализатор, где регулирование разрешения осуществляется за счет предварительного торможения электронов. Однако такой анализатор имеет невысокую интенсивность выходного сигнала так как сетки, использующиеся в системе предоторможения, обладают конечной прозрачность ю(80 %)и. Кроме того, оказывают рас сеивающее воздействие на электронный поток.

Известна и другая возможность регулировки разрешающей способности.

Из теории фокусировки пучка заряженных частиц в анализаторе с цилиндрическими электродами известно,.что разрешающая способность обратно пропорциональна размерам выходной диафрагмы. Следовательно, чем больше

выходная диафрапч1а, тем хуже разрешение анализатбра,

Известен анализатор {фирма РН1 модель 15-255G, 1975 год, Инструкция по эксплуатации), где былвыполнен набор сменных диафрагм, основным недостатком такого анализатора является невозможность плавной регулировки разрешения так как она происходив ступенчато.

Наиболее близок к заявляемому объекту по достигаемому эффекту йсуществениым Нризнакам анализатор, содержащий электродную систему, состоящую из изолированных и имеющих общую ось внешнего цилиндра и внутреннего цилиндра, с прорезями на боковой поверхности, коллектор и расположенную перед ним диафрагму, кольцевая цель которой образована внешней и внутренней частями диафрагмы и коаксйальна электродной системе.

Каждая ступень анализатора может настраиваться независимо от другой на свою энергетическую полосу. Регулирование разрешения можйо осуществить путем изменения частичного совмещения полос пропускания обеих ступеней, анализатора. Это достигается независимой регулировкой отклоняющего потенциала на обеих ступенях анализатора.

На выходе анализатора размещены коллектор и {эасположенная перед ним диафрагма.

- ,у.рц .

афрагмы с круглым отверстием так и с кольцевой |делью. Однако, при улучшении разрешения, вследствие сужения результирующей полосы пропускания обеих ступеней анализатора. Интенсивность полезного сигнала падает. В то время как уровень фона, обусловленный, например, паразитной эмиссией с цилиндрических электродов, ос тается гтрежним, так как размеры выходной диафрагмы не меняются. Это значительно снижает соотношение сигнал/шум анализатора. :

Цель изобретения.- обеспечение плавной регулировки разрешения без ухудшения соотношения сигнал/шум анализатора.

достигается тем, что Ь известном устройстве, включающем электродную систему в виде изолированных и имеющих общую ось внешнего цилиндра и внутреннего цилиндра с прорезями на боковой поверх,,;Vl, нобтй, кбляектор и 5аСпопо 1 енную перед ним диафрагму, кольцевая щель которой образована внешней и внутренней частью ди.афрагмы и коаксиальна электродной системе, по меньшей мере одна часть диафрагмы выполнена подвижной вдоль общей оси цилиндров.

На фиг. 1 изображен продольный осевой разрез устройства; на фиг. 2 - диафрагмы и исследуемый образец; на фиг. 3 график зависимости расстояния отисследуемого образца до фокальной плоскости (раз-, меры по осям взяты а единицах радиуса внутреннего цилиндра).

Устройство представляет собой электродную систему в виде коаксиальных внеш0 него цилиндра 1 и внутреннего цилиндра 2, имеющего;входные 3 и выходные 4 прорези для пролета заряженных частиц. Общая ось Электродной системы - 5. На этой оси рас- положены держатель с образцом 6, элект5 ронная пушка 7 и коллектор 8. Перед коллектором 8 коаксиально с электродной системой размещена пластина 9 с центральным отверстием и цилиндрический стержень 10, закрепленный к внутреннему

0 цилиндру. Тбрец стержня 10 и внутренняя поверхность центрального овтерстия пластины 9 ограничивают образованную ими щель 11. Цилиндры 1 и 2 закреплены на изолирующих кольцевых дистанцерах 12.

5 Вся система помещена в герметизированную камеру 13, патрубок 14 которой отведен к системе откачки. Сильфонные узлы 15 и 16 служат для перемещения соответственно обьектодержателя 6 и пластинь 9.

0 Анализатор работает следующим образом. Пучок первичных электронов формируемь й электронной пушкой 7, бомбардирует образец 6, под действием которого происходит эмиссия вторичных электронов.

5 Через входную прорезь 3 вторичные электроны попадают в пространство между электродами 1 и 2, в под действием отклоняющего потенциала, поданного на электрод 1 (на фиг. 1 ее показан источник

0 потенциала) отклоняются к электроду 2 и через выходную прорезь кольцевую щель 11, образованную торцом стержня 10 и отверстием пластины 9 (иг. 1 и фиг. 2) попадают на коллектор 8,

5 Далее сигнал поступает в устройство регистрации (на чертеже не показано), где в результате его преобразования получают информацию о физико-химических свойствах поверхности исследуемого об эазца. Силь0 фонный привод 16 позволяет перемещать пластину 9 в осевом направлении, тем taмым изменяя плавно зазор X (фиг. 2). при этом наблюдается плавное изменение рйзресиения анализатора.

5 При изменении размера щели X между пластиной 9 и торцом цилиндрического сторжня 10 (фиК 2) необходимо, чтобы середина щели совпадала с плоскостью наименьшего сечения пучка электронов (фокальной плоскостью). С этой целью необходимо при изменении размера щели X перемещать образец 6 в осевом направлении. Это можно осуществлять с помощью сильфонного привода 15, Подсчитана зависимость расстояния от образца до плоскости наименьшего сечения L от размера щели X при различных значениях разрешения (фиг. 3). Так как величина X мала., то для расчета можно считать, что L зто расстояние от образца 6 до торца цилиндрического стержня. На фиг. 3R - различные Значения разрешения анализатора.;. Главным достоинством предлагаемого анализатора является возможность регулировки разрешения без ухудшения соотноЛ 7,7% ,95% П-0.366% 0,ЮЗ% .jLa-j-j.™uJ™u

0,0 0,02 Of- Oflit 0,05

шения сигнал/шум. Это достигается за счет того, что при уменьшении или увеличении щели диафрагмы происходит соответст.венному изменению полезному сигнала соответст5 енное изменение фонда, образующегося, например, за счет паразитной вторичной эмиссии со стенок цилиндрических электродов. , Это позволяет поддерживать соотношение сигнал/шум анализатора на определенном уровне, что особенно важно при работе анализатора в режиме с высокой разрешающей способностью (менее 0,1 %).

Эти достоинства и определяют эффективность предлагаемрго анализатора. Риг.1 Я Л54%

Ofl8

X

Фие.г Г бД%

К

АНАЛИЗАТОР ЭНЕРГИЙ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащий электродную систему, состоящую из изолированных и имеющих общую ось внешнего цилиндра и внутреннего цилиндра, с прорезями на боковой поверхности, коллектор и распо^ ложенную перед ним диафрагму, кольцевая щель которой образована внешней и внут- 'ренней частями диафрагмы и коаксиальна электродной системе, отличающийся тем, что, с целью обеспечения плавной регулировки разрешения без ухудшения соотношения сигнал/шум анализатора по меньшей мере одна часть диафрагмы выполнена подвижной вдоль общей оси цилиндров.

Cpuz.S

1