Оже-спектрометр Советский патент 1984 года по МПК H01J49/44 

Изобретение относится к области физической электронщики, в частности к устройствам для физико-химического анализа поверхностей твердого те ла в вакууме. Известны установки для анализа .поверхностей, разработанные, например, французской фирмой Рибер С1 В одном варианте установка содер жит цилиндрический шлюзовой вентиль расположенный внутри аналитической камеры,., снабженной Оже и другими анализаторами. В состав шлюзового вентиля; входит подвижная часть, монтируемая, на одном из фланцев и содержащая полый цилиндрический-ста кан с уплотнительной прокладкой, со диненная с приводом, и неподвижная представляющая собой цилиндрическую камеру, которая монтируется на вза имно-противоположном фланце и содер жит с одного конца цилиндрическое седло для полого клапана, а с другого конца - фланец с условным проходом 100 мм для монтажа манипулятора с образцом. Образец попадает в аналитическую камеру для анализа при максимальном раскрытии подвижной и неподвижной частей шлюзового тиля. Смена образца и его подготовка происходит при закрытом шлюзовом вентиле. Для работы такого шлюзового вентиля требуется достаточная механическая прочность, высокая точность изготовления. В другом (более сложном) вариант установка для анализа поверхностей LASGOO содержит шлюзовую камеру для .подготовки образцов, аналитическую камеру, систему быстрого ввода образца в аналитически камеру, систему передачи образца на манипулято точного перемещения в аналитической камере, позволяющий установить образец в положение, необходимое для анализа. Камера подготовки образцов отсекается от аналитической при помощи косого вентиля. Система быстрого ввода должна обеспечить рабочий ход в вакууме до 500 мм. Для передачи образца на манипулятор точного перемещения требуется очень; высокая точность изготовления всех систем. Кроме того, размер исследуемого образца определяется размером седла вентиля, через кото рое образец переносится в аналитическую камеру. Как следует из приведенного описания, установки для анализа поверхностей фирмы Рибер сложны конструктивно и технологических.Требуют большой затраты времени на смену и подготовку образца для анализа. Ближайшим техническим решением является Оже-спектрометр, содержащий шлю:зовую камеру, .в которой расположены запорный клапан; манипулятор и держатель.образца, аналитическую камеру с Оже-анализатором типа цилиндрического зеркала, корректирующими кольцами злектронной t пушкой 2. Эта система сложна конструктивно, громоздка и не обеспечивает оперативной смены анализируемых образцов. Целью изобретения является сокращение времени измерения и упроще.ния конструкций. Цель достигается тем, что в Ожеспектрометре, содержащем шлюзовую камеру, в которой располагается запорный клапан, манипулятор и образец, аналитическую камеру с Оже-анализатором типа цилиндрического зеркала, корректирующими кольцами и электронной пушкой, аналитическая и шлюзовая камеры объединены в одном корпусе и разделены перегородкой с отверстием, , выполненным в виде седла запорного клапана так, что один из фокусов Оже-анализатора находится в шлюзовой камере причем запорный клапан установлен соосно с электронно-оптической системой Оже-анализатора. Отверстие в перегородке выполнено в соответствии с углом расхождения Оже-злектронов, в виде конуса с углом 2oi 85° и диаметром 8-12 мм, что обеспечивает прохождение Ожеэлектронов в телесном угле оптимальной фокусировки Оже-анализатора . При этом корректирующие кольца в анализаторе расположены вдоль траектории движения электронов на керамических изоляторах. Держатель образцов снабжен системой подготовки образца и установлен на манипуляторе маятникового типа с возможностью перемещения как в плоскости, перпендикулярной оптической оси анализатора, так и вдоль оси анализатора. Предлагаемый Оже-спектрометр схематически изображен на чертеже. Оясе-спектрометр состоит из аналитической камеры 1 с патрубком 2 для высоковакуумной отКачки, перего родки 3 с отверстием 4, сообщающим аналитическую 1 и шлюзовую камеру 5, индивидуальная откачка которо выполняется через патрубок 6. Соосно с отверстием 4 установлен затвор 7 с коническим клапаном, отсекающий аналитическую камеру от шлюзовой. . Образец 8 с нагревателем 9 установлены в шпюзовой камере и закреп-г лены на Держателе 10 манипулятора ятникового типа 11. Термопара и ток йводы нагревателя 9 соединены с гер Мовводом 12. Оже-анапизатор содержит внутренний цилиндр электростатического зе кала 13 с электронной пушкой 14, ко торая установлена коаксиально зеркалу 13. В зеркале 13 выполнены пазы 15 под углом расхождения Оже- . электронов. Наружный цилиндр электростатичес кого зеркала 16 соединен с внутренним 13 посредством ступенчатых изоляторов 17, на внутренних ступенях торых смонтированы кольца электростатической корректировки 18, расположенные вдоль траек тории движения Оже-электронов. Оже-анализатор закреплен- посредством переходного фланца 19 и установочных шпилек 20 на фланце 21. Магнитная экранировка анализатора осуществлена посредством экрана 22. Оже-спектрометр работает следую щим образом. В исходном состоянии аналитическ камера 1 Оже-спектрометра вакуумирована до давления и закры та запорным клапаном 7. Образец смо тирован на манипуляторе. После установки образца в шлюзовую камеру 5 и откачки ее до необходимого давления производится его термическая обработка. Затем клапан 7 полноС-тью рт рывается, а образец посредством УГЛОВОГО перемещения держателя маНипулятором маятникового типа 11 устанавливается соосно отверстию 4. Включается электронная пушка 14. Часть вторичных электронов, выбитых с поверхности образца первичным электронным пучком, проходит через конусное отверстие 4 в перегородке 3 и попадает в электростатическое поле анализатора, срздаваемое электродами 13 и 16. Задавая определенное напряжение на электроде 16 и корректирующих кольцах 18 добиваются фокусировки Оже-электронов на приемном конце, анализатора. Так как геометрия отверстия 4 выбг рана в соответствии с углом расхождения Оже-гзлектронов равным 2ot 85, то данная конструкция обеспечивает условия, оптимальной фокусировки электронов, проходящих под углом . оС 42°30 и углом расхождения ±6°. После регистрации спектров Ожеэлектронов образец отводится в сторону от оптической оси. Отверстие 4 закрывается . запорным клапаном 7 и производится смена образца. Предложенная конструкция Ожеспектрометра позволяет вывести фокус Оже-анализатора в шлюзовую камеру. Этим исключается необходимость вывода образца в аналитическую камеру и его перенос на манипулятор для снятия Оже-спектров. В результате повьш1ается быстродействие Оже-спектрометра. Выполнение шлюзовой и аналитической камер в одном корпусе упрощает конструкцию и уменьшает габариты прибора.

It

2f

ОЖЕ-СПЕКТРОМЕТР, содержащий шлюзовую камеру, в KOTopoij, расположены запорный клапан, манипулятор и дер-- жатель образца, аналитическую камеру с Оже-анализатором типа цилиндрического зеркала, корректирующими кольцами и электронной пушкой, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени измерения и упроще-у " ния конструкции, аналитическая и йуш- зовая камеры объединены в одного корпусе и разделены перегородкой с отверстием, выполненным в виде сёдла запорного клапана так, что один из фокусов Оже-анализатора находится в шлюзовой камере, причем запорный клапан установлен соосно- с электронно-оптической системой Оже-анализатора.2.Оже-спектрометр по п.1., отличающийся тем, что, с целью обеспечения оптимальной фокусировки Оже-электронов, отверстие в перегородке выполнено в соответствии с углом расхождения Оже-электронов, а корректирующие кольца установлены вдоль траектории движения Оже—электронов на керамических изоляторах, фиксирующих коаксиальные цилиндры зеркала.3.Оже-спектрометр по п.1, о т - личающийся тем, что'держатель образца закреплен на манипуляторе маятникового типа, обеспечивающем перемещение образца по двум взаимно перпендикулярным направлениям.•^СОсдсо