Ионно-эмиссионный микроскопмикроанализатор Советский патент 1980 года по МПК H01J39/40 G02B21/06 B01D59/44 G01N27/62 

Изобретение касается ионной микро скопии и масс-спектрометрии и предназначено для лабораторных исследова ний металлических сплавов и других твердых материалов путем наблюдения структуры поверхности исследуемого объекта и осуществления локального или послойного химического и изотопного анализа. Известна конструкция ионного, микрозонда масс-анализатора, в котором наблюдение поверхности исследуемого объекта осуществляется путем сканирования первичного пучка ионов (микр зонда) с последующей регистрацией сепарированных по массам вторичных ионов, характеризующих распределени химических элементов в поверхности объекта 1, Однако для контролируемого выбора места проведения анализа используетс оптический микроскоп, часть оптичес кой системы которого находится непо средственно у объекта и, поэтому, подвержена запылению веществом исследуемого объекта. Известен ионно-эмиссионный микроскоп, в котором осуществляется сканирование первичного ионного изображ ВИЯ относительно отверстия в диаЛрагме с последуюгцим масс-спектр гшьным анализом ионов каждого элемента изображения. Ликроскоп содержит аксиа.пьнo-cим Ieтpичнyю электростатическую оптическую систему,систему отклонения, диафрагму, выделяющую элемент изображения, анализатор масс, детектор ионов, усилитель, регистрирующее устройство и систему развертки 2, Такая конструкция позволяет проведение химического и изотопного анализа, однако контролируемый выбор места анализа крайне затруднен, так как требуется сложная механическая или иная система, указывгиощая на образце ось ионно-оптической системы. Цель изобретения - создание возможности контролируемого выбора места проведения локального химического и изотопного анализа,. Это достигается тем, что в ионноэмиссионном микроскопе-микроанализаторе по оси системы между оптической системой с системой отклонения и анализатором масс установлен ионноэлектронный преобразователь, катод которого выполнен с отверстием, одновременно являю1 имся входной диафрагмой анализатора. Предложенное изобретение позЬоляет одновременно наблюдать на Флюоресцирующем экране преобразователя увели ченное изображение поверхности исследуемого объекта и увеличенное изоб ражение отверстия в катоде, при включенной системе развертки выводит на это отверстие интересующий участок структуры для осуществления локального анализа. На чертеже схематически изображен предложенный ионно-эмиссионный микроскоп-микроанализатор. Внутри вакуумной камеры по оси расположены аксиально-симметричная электростатическая оптическая система 1 с отклоняющей системой 2, ионно-электронный преобразователь 3, анализатор 4 масс и детектор 5 ионов ИОнно-электронный преобразователь. 3 содержит катод б,выполненный с отверстием 7, размер которого равен раз решаемому расстоянию на поверхности образца, умноженному на ионно-оптическое увеличение в плоскости катода преобразователя, анод 8, фокусирующий электрод 9 и область 10 однородного магнитного поля для отклонения электронного пучка на Ллюоресцируютий экран 11. Электростатическая оптическая система 3 Нормирует в плоское ти катода преобразователя 6 увеличенное ионное.изображение, характеризующее структуру поверхности объекта. Выбитые из катода электроны фокусируются на поверхности флюоресцирующего экрана, образуяувеличенное изображение поверхности объекта и увеличенное изображение отверстия 7. Ионно-эмиссионный микроскоп-микро анализатор работает следующим образом Перемещая объект устанавливают против отверстия тот структурный элемент, локальный химический состав которого представляет интерес. При включении развертывающего устройства .12 и настройке анализатора 4 масс на определенную массу, сигнал с детекто. ра ионов 5, усиленный усилителем 13, подается на регистрирующее устройство 14, синхронизированное с отклоняющей системой 2 посредством развертывающего устройства 12. В результате в регистрирующем устройстве (например на экране кинескопа) получается изображение, характеризующее распределение ионов определенной массы в поверхности объекта. Наличие перед анализатором Houck, ионно-элактронного преобразователя, позволяющего наблюдать поверхность объекта и выбирать под контролем место проведения локального химического и изотопного анализа, расширяет круг задач, решаег 1х прибором, повышая .при этом точность проведения локального анализа, и снимает необходимость разработки сложных систем, указывающих на объекте место проведения локального анализа. Формула изобретения Ионно-эмиссионный микроскопмикроанализатор, содержащий аксиально-симметричную электростатическую оптическую систему с системой отклонения, анализатор масс с расположенной перед ним диаЛрагмой, детектор ирнов, усилитель, регистрирующее устройство и систему развертки отличающийся тем, что, с целью повышения качества контроля выбора места анализа, по оси системы между указанной электростатической оптической системой с системой отклонения и анализатором масс установлен, ионно-электронный преобразователь, катод которого выполнен с отверстием, одновременно являющимся входной диафрагмой анализатора масс. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Боровский И.Б. и др. Локальные методы анализа материалов. 1973, с.272-278. 2.Авторское свидетельство СССР № 184366, кл. Н 01j 37/28, 1964.