CN218036511U - 一种x射线光电子能谱仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种X射线光电子能谱仪，包括X射线源、真空腔体以及设置在真空腔体内部的筒镜型电子能量分析器、样品台；真空腔体上设有X射线光束入口，样品台与X射线光束入口相对设置；X射线源产生的X射线经X射线光束入口垂直射到样品台的上表面；筒镜型电子能量分析器与X射线光束入口同轴布置；本申请X射线源与电子能量分析器采用了同轴结构设计，能够实现小型化的同时提高扫描成像电子接收效率。

Description

一种X射线光电子能谱仪

技术领域

本实用新型属于X射线光电子能谱设备领域，具体涉及一种X射线光电子能谱仪。

背景技术

X射线光电子能谱仪是采用X射线激发待测样品光电子后，用特定探测器接收，获得电子能谱的一种装置。目前X射线光电子能谱仪的主流技术是由半球能量分析器、斜入射单色化X射线源构成，X射线源入射光束和半球型电子能量分析器透镜之间呈一定夹角。角度常见30°至90°左右，其中54.7°用的最多。

但是针对目前这种X射线光电子能谱仪斜入射方式有以下几个缺点：

1)体积过大，安装麻烦：单色化X射线源、半球型能量分析器体积均较大，且因为两者存在一定的安装角度，导致系统体积过大，安装麻烦。对于空间有限，简易使用情况下，无法适用。

2)扫描成像接收效率低：为了获得最小的X射线光斑，得到最高分辨的扫描XPS谱图像，通常会将X射线光束与样品表面垂直。现有XPS系统，只能很小一部分立体角，探测效率较低。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本申请设计了一种X射线光电子能谱仪，通过X射线光束与筒镜型电子能量分析器相结合，实现X射线光电子能谱仪的小型化，同时提高扫描成像电子接收效率。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种X射线光电子能谱仪，包括：

真空腔体，所述真空腔体上设有X射线光束入口；

X射线源，所述X射线源与真空腔体连接；所述X射线源的发射端朝向X射线光束入口；

筒镜型电子能量分析器，所述筒镜型电子能量分析器设置在真空腔体内部，且所述筒镜型电子能量分析器与X射线光束入口同轴布置；

样品台，所述样品台设置在真空腔体内部，所述样品台与X射线光束入口相对设置；X射线经X射线光束入口垂直射到样品台的上表面。

进一步，采用电子源和X射线靶材结合作为X射线源，产生X射线；在所述真空腔体外部设置X射线靶材，所述X射线靶材位于电子源与X射线光束入口之间；

进一步，所述X射线靶材选择铝或银。

进一步，在所述真空腔体外部设置X射线单色器，通过布置电子源、X射线靶材以及X射线单色器之间的位置，使得电子源产生的高能聚焦电子束依次经过X射线靶材以及X射线单色器，经过X射线光束入口垂直射到样品台的上表面。

进一步，所述X射线单色器接收X射线的一面为凹面，对X射线聚焦后射向X射线光束入口。

进一步，所述样品台配备位置调节装置。

进一步，所述筒镜型电子能量分析器包括透镜系统和设置在透镜系统内的电子倍增探测器；透镜系统由两层环状板件构成，两层环状板件同轴布置，两层环状板件的下端均悬在样品台的上方，电子倍增探测器设置在内侧的环状板件处。

本实用新型的有益效果：

1)小型化：本申请所采用的筒镜型电子能量分析器与半球能量分析器相比较，筒镜型电子能量分析器具有更小的体积。

同时本申请X射线源与电子能量分析器采用了同轴结构设计，可集中在单一方向的安装法兰上，使得整体结构小型化，便于更多应用场景。

2)提高扫描成像电子接收效率：在本申请设计的X射线光电子能谱仪中，由于X射线源与电子能量分析器采用同轴结构设计，因此X射线源、电子能量分析器与样品表面都在正入射方向。因此，在XPS谱采集时，接收角范围是个同心环，比常规XPS谱接收角范围大数倍。

附图说明

图1是本申请X射线光电子能谱仪结构示意图；

图中，1、待测样品；2、透镜系统；4、电子倍增探测器；5、真空腔体；6、光电子轨迹；7、电子源；8、电子束；9、X射线靶材；10、X射线源；11、X射线单色器；12、单色化后的X射线。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

本申请所设计的一种X射线光电子能谱仪，包括：X射线源、筒镜型电子能量分析器、样品台以及真空腔体5。

X射线源设在真空腔体5外部；X射线源的发射端朝向X射线光束入口。在本实施例中电子源7和X射线靶材9结合作为X射线源，产生X射线。具体地，利用电子源7产生高能聚焦电子束8，并根据光线传播路线合理布置电子源7、X射线靶材9的安装位置。电子束8轰击到靶材9上产生这些元素特征谱线的X射线束10。X射线束10再经过X射线光束入口垂直射到样品台的上表面。

所述样品台设置在真空腔体5的底部，用于放置待测样品1；所述样品台与真空腔体5的X射线光束入口相对设置；X射线经X射线光束入口垂直射到样品台的上表面。

所述筒镜型电子能量分析器设置在真空腔体5内部，所述筒镜型电子能量分析器包括透镜系统2和设置在透镜系统2内的电子倍增探测器4。透镜系统2由两套多组环状板件构成，两套环状板件同轴布置，且射入的X射线光束是沿环状板件的中轴线射入。两套环状板件的上端均固定在真空腔体5顶部内壁上，两层环状板件的下端均悬在样品台的上方，两层环状板件的下端与样品台上表面之间相距一定距离。电子倍增探测器4设置在内侧的环状板件处。

在工作时，由电子源7用于产生高能聚焦电子束8，电子束8轰击到靶材9上产生这些元素特征谱线的X射线束，X射线束经X射线光束入口垂直射到样品台的上表面，X射线光束照射样品表面1后，激发出大量的光电子。光电子经过筒镜型电子能量分析器的透镜系统2的控制，将待测光电子沿着指定的光电子轨迹6，轰击到电子倍增探测器4上，电子倍增探测器4通过数据线连接计算机通过计算机分析得到完整的光电子谱。透镜系统是有多个透镜组成的，在不同透镜上加上不同的电压，就会行程一套电子光学透镜；类似于可见光的凹/凸透镜组合，可以控制电子轨迹。

在本实施例中，X射线靶材9通常为铝、银等材料。

实施例2

当需要单色化的X射线时，在实施例1的基础上，通过在电子源7与X射线光束入口之间设置X射线单色器11，通过布置电子源7、X射线靶材9以及X射线单色器11之间的位置，使得电子源7产生的高能聚焦电子束8依次经过X射线靶材9以及X射线单色器11，最后经过X射线光束入口垂直射到样品台的上表面。

其它与实施例1相同。

实施例3

结合附图1在实施例1、2的基础上，除了采用非单色化X射线源、单色化X射线源外，本申请还可以采用其它形式的X射线源，例如同步辐射光源等。

实施例4

所述真空腔体5可以是磁屏蔽型真空腔体，该腔体可对地磁场屏蔽，获得一个低磁场工作环境。其它与实施例1相同。

更优的，本申请中的样品台可以配备位置调节装置，例如驱动电机以及运动导轨的组合，可以对样品台的位置进行调节。

更优的，本申请中的X射线单色器11接收X射线的一面为凹面，可以将其接收的X射线进行聚焦后射向X射线光束入口。

以上实施例仅用于说明本实用新型的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，本实用新型的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本实用新型所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种X射线光电子能谱仪，其特征在于，包括：

真空腔体(5)，所述真空腔体(5)上设有X射线光束入口；

X射线源，所述X射线源与真空腔体(5)连接；所述X射线源的发射端朝向X射线光束入口；

筒镜型电子能量分析器，所述筒镜型电子能量分析器设置在真空腔体(5)内部，且所述筒镜型电子能量分析器与X射线光束入口同轴布置；

样品台，所述样品台设置在真空腔体(5)内部，所述样品台与X射线光束入口相对设置；X射线经X射线光束入口垂直射到样品台的上表面。

2.根据权利要求1所述的一种X射线光电子能谱仪，其特征在于，在所述真空腔体(5)外部设置电子源(7)、X射线靶材(9)，采用电子源(7)和X射线靶材(9)结合作为X射线源，产生X射线；所述X射线靶材(9)位于电子源(7)与X射线光束入口之间。

3.根据权利要求2所述的一种X射线光电子能谱仪，其特征在于，所述X射线靶材(9)选择铝或银。

4.根据权利要求2或3所述的一种X射线光电子能谱仪，其特征在于，在所述真空腔体(5)外部设置X射线单色器(11)，通过布置电子源(7)、X射线靶材(9)以及X射线单色器(11)之间的位置，使得电子源(7)产生的高能聚焦电子束(8)依次经过X射线靶材(9)以及X射线单色器(11)，经过X射线光束入口垂直射到样品台的上表面。

5.根据权利要求4所述的一种X射线光电子能谱仪，其特征在于，所述X射线单色器(11)接收X射线的一面为凹面，对X射线聚焦后射向X射线光束入口。

6.根据权利要求1、2或3所述的一种X射线光电子能谱仪，其特征在于，所述样品台配备位置调节装置。

7.根据权利要求1、2或3所述的一种X射线光电子能谱仪，其特征在于，所述筒镜型电子能量分析器包括透镜系统(2)和设置在透镜系统(2)内的电子倍增探测器(4)；透镜系统(2)由两层环状板件构成，两层环状板件同轴布置，两层环状板件的下端均悬在样品台的上方，电子倍增探测器(4)设置在内侧的环状板件处。

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