Электростатический энергоанализатор Советский патент 1980 года по МПК H01J39/34 

Изобретение относится к спектроскопии пучков заряженных частиц и может быть использовано для построения электростатического энергоанализатора высокой разрешающей способности. Известен электростатический энергоанализатор типа плоского зеркала 1. Этот анализатор состоит из двух плоскопараллельных электродов. Нижний электрод обычно заземляется, а к верхнему прикладывается отклоняющий потенциал UQTK, по знаку одноименный заряду анализируемых частиц. В однородном электростатическом поле пучок заряженных частиц фокусируется по углу расходимости. Тип фокусировки и фокусное расстояние зависят от .выбора угла наклона осевой траектории пучка 6 на входе в анализатор и от энергии частиц, деленной на напряженност электростатического поля. В первом из известных вариантов электростатического плоского зеркала пучок заряженных частиц фокусируется с точностью до первой степени угла расходимости (угловая фокусировка первого порядка) . Также известен знергоанализатор, содержащий два плоских электрода, входн то и приемную щели 2. В этом пучок заряженных частиц фокусируется с точностью до квадрата угла расходимости (угловая фокусировка второго порядка), что дает выигрыщ в раэрещающей способности. В этом случае 6 30 , источник и изображение или один из них должны быть обязательно вынесены за пределы поля. Если hi и hj-удаленность источника и изображения от поверхности нижней пластины плоского зеркала, то в режиме угловой фокусировки второго порядка фокусное расстояние L (hi + hj), при этом ионно-оптические характеристики зеркала не зависят от соотнощения hi и hj, т.е. не зависят от выбора ионно-оптической . Цель изобретения - повысить разрещающую способность электростатического зеркала с анализирующим полем, близким к однородному. Поставленная цель достигается тем, что верхний электрод расположен относительно нижнего электрода под углом 0,5-3.0° и снабжен устройством для регулировки угла наклона. При заданной угловой расхолимосш а)1ализируемого пучка выбор (лфеяел иного угла наклона позво ляет в несколько раз уменыиить углову о аберрацию. При малом отклонении от ощ-юродности при повороте электрода фокусное расстояние, относительная дисперсия по энергии меняются мало, в то же время величина размытие изображения yi-ловой аберрацией может значительно меняться и, в отличке от случая чисто (щнород ного поля, суцдестве}шо зависит от выбора соотношения hj и N2, причем оптимальным для улучшения угловой фокус1фовки явлугется случай, когда hi О, а h2 На фиг. 1 изображена схема предлагаемого анализатора; на фиг. 2-представлена серия аберрационных кривых (зависимость продольного аберрационного размытия изобоажения Л В от угла расходимости в пучке дВ соответствующих различным углам наклона верхиего электрода f: 1-0°, 2-0,57°, 3--I,15°, 4-1,72°, 5-2,30°. Устройство имеет нижний плоский электрод 1, находящийся под потенциалом земли; верхний гоюский электрод 2, наклоненный под малым углом (X по отношению к нижнему, поворот осуществляется относительно оси, перпендикулярной к плоскости чертежа и проходящей через точку О, расположенную гфотив входной щели 3 анализатора. На верх.ний электрод подается отклоняющий потенциал иоткл. кроме того, устройство содержит входную щель, протяженную в направлении, перпендикулярном к плоскости чертежа, приемную щель 4, расположенную в плоскости, парал.аель ной к нижжму электроду 1 и удаленную от него на расстоянии -ir, щель 5 для выво да пучка из ПОЛЯ, детектор 6 и эмиттер 7. Работает анализатор следующим образом. От эмиттера 7 расходящийся пучок заряжен ных частиц поступает через входную щель 3 в апализирукппее поле. Щель 3 является ионнооптическим источником. Осевая траектория пучка на входе в анализатор наююнена к плоскому электроду 1 под углом 30°. В результате отражения от поля заряженные частицы данной энергии фокусируются на приемной П1ели 4 и поступают в детектор 6. Изменяя отклонягоцдий потенциал верхнего электрода 2, получаем спектр частиц по кинематической энергии в анализируемом . Благодаря наклону электрода 2 разрешающая способность анализатора в несколько раз выще, чем в случае однороддого поля в режиме угловой фокусировки второго порядка. По оси ордииат отложены значе1-шя ЛР в долях от 2h. Кривая 1 зависимость аберрационного размытия от Л В в плоском зеркале, работающем в режиме угловой фокзсировки второго порядка. На фиг, 2 видно. Что введение наклонного электрода уменьшает аберрационное размытие. Например, при угле наклона Р- 1,15° для пучка часп-щ с углом расходимости Аб-±6° аберращюшюе pa3ivibrTHe изображения в три раза меньше, чем для случая плоского зеркала, работающего в режиме угловой фокусировки втоiporo порядка. Формула изобретения Электростатический энергоанализатор, содержагцяй два плоских электрода, входную и приемную щели, отличаю пдийся тем, что, с целью повышения разрещающей способности, верхний электрод расположен относительно нижнего электрода под углом 0,53° и снабжен устройством для регулировки }тла наклона. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Harrower 3. А., Rev. Seient.instrument 26, 850, 1955. 2..Литвш В. Ф., ПТЭ, 3, 32, 1958.