DE2213719A1 - Device for spectroscopy with charged particles - Google Patents

Device for spectroscopy with charged particles

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DE2213719A1
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John Merza Manchester Watson (Großbritannien)
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/44Energy spectrometers, e.g. alpha-, beta-spectrometers
    • H01J49/46Static spectrometers
    • H01J49/48Static spectrometers using electrostatic analysers, e.g. cylindrical sector, Wien filter
    • H01J49/482Static spectrometers using electrostatic analysers, e.g. cylindrical sector, Wien filter with cylindrical mirrors

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

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ASSOCIATED ELECTRICAL INDUSTRIES LIMITED, London, EnglandASSOCIATED ELECTRICAL INDUSTRIES LIMITED, London, England

Vorrichtung zur Spektroskopie mit geladenen TeilchenDevice for spectroscopy with charged particles

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Spektroskopie mit geladenen Teilchen und insbesondere eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Elektronenspektroskopie.The invention relates to a device for use in Charged particle spectroscopy and in particular apparatus for use in electron spectroscopy.

Die Vorrichtung für die Spektroskopie mit geladenen Teilchen besteht insbesondere aus einem Paar koaxialer röhrenförmiger oder teilweise röhrenförmiger Elektroden, die gegeneinander elektrisch isoliert sind, so daß beim Betrieb zwischen ihnen zur Erzeugung eines radialen elektrischen Feldes zwischen den Elektroden eine Spannung angelegt werden kann, wodurch geladene Teilchen, die von einer vorherbestimmten Entstehungszone in das radiale Feld hineingelangen, durch das Feld in Richtung auf die Achsen der Elektroden abgelenkt werden und Teilchen mit . einer vorgegebenen Energie auf diese Weise fokussiert werden; eine Kollektoröffnung, die am Brennpunkt angeordnet ist, so daß Teilchen mit der vorgegebenen Energie selektiert werden; sowie einen Detektor zum Bestimmen der Teilchen, die durch die Kollektoröffnung hindurchtreten. Eine Vorrichtung dieser Art wird im folgenden als zylindrischer Spiegelanalysator bezeichnet.The device for charged particle spectroscopy consists in particular of a pair of coaxial tubular or partially tubular electrodes that are opposed to one another are electrically isolated so that during operation between them to generate a radial electric field between the Electrodes a voltage can be applied, whereby charged particles, which from a predetermined origin zone in get into the radial field, be deflected by the field in the direction of the axes of the electrodes and particles with. a given energy to be focused in this way; a collector opening located at the focal point so that Particles with the given energy are selected; and a detector for determining the particles passing through the collector opening step through. A device of this type is hereinafter referred to as a cylindrical mirror analyzer.

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Eine derartige Vorrichtung kann zum Analysieren des Energiespektrums der Teilchen verwendet werden, indem man die Spannung zwischen den Elektroden über einen Bereich streichen läßt und damit den Ausgang des. Detektors als eine Funktion der Zeit mißt.Such a device can be used to analyze the energy spectrum of the particles by sweeps the voltage between the electrodes over an area and thus the output of the detector as a function that measures time.

Vfenn die Entstehungszone für die geladenen Teilchen ein Punkt ist, der auf der Achse des Analysators angeordnet ist, wird ersichtlich, daß sämtliche Teilchen in radialen Ebenen, d.h. Ebenen, die die Achse des Analysators enthalten, wandern. Im allgemeinen jedoch werden einige der Teilchen, die in das radiale Feld gelangen, auf schiefen Bahnen, d.h. Bahnen, axe nicht in einer einzigen radialen Ebene liegen, wandern. Diese schrägwandernden Teilchen werden nicht auf dieselbe Stelle fokussiert wir* die nicht schrägwandernden der gleichen Energie und demzufolge unerwünschte Aberrationen in dem Analysator verursachen.If the zone of origin for the charged particles is a point which is arranged on the axis of the analyzer, it can be seen that all particles are in radial planes, i.e. planes which contain the axis of the analyzer, migrate. In general, however, some of the particles entering the radial Field, wander on inclined paths, i.e. paths that do not lie in a single radial plane. These obliquely wandering particles are not focused on the same place we * cause non-skewing of the same energy and consequently undesirable aberrations in the analyzer.

Wenngleich ein punktförmiger Entstehungsort auf der Achse den Vorteil hat, daß von ihm aus keine schrägwandernden Teilchen ausgehen, besitzt ein derartiger Entstehungsort doch eine sehr geringe Fläche und führt daher zu einer sehr niedrigen Empfindlichkeit. Although a point-like point of origin on the axis has the advantage that no particles wandering at an angle from it such a place of origin has a very small area and therefore leads to a very low sensitivity.

Ziel der Erfindung ist die Verringerung der Abweichungen oder ■ Aberrationen, die mit,den schrägwandernden Teilchen in einem zylindrischen Spiegelanalysator verknüpft sind.The aim of the invention is to reduce the deviations or ■ Aberrations associated with the wandering particles in a cylindrical mirror analyzer.

Gegenstand der Erfindung ist ein zylindrischer Spiegelanalysator mit einem Paar mindestens teilweise röhrenförmiger Elektroden, die koaxial angeordnet und gegeneinander elektrisch isoliert sind, so daß zwischen ihnen eine Spannung zur Erzeugung eines radialen elektrischen Feldes zwischen den Elektroden angelegt werden kann, Mitteln zum Erzeugen und Einschießen geladener Teilchen in das radiale Feld, wodurch die Teilchen durch das Feld auf die Achse zu abgelenkt und Teilchen einer vorgegebenen Energie auf einen Brennpunkt gebracht werden, einem Teil mit einer Kollektoröffnung, die an dem Brennpunkt angeordnet ist, um Teil-The subject of the invention is a cylindrical mirror analyzer with a pair of at least partially tubular electrodes, which are arranged coaxially and electrically isolated from one another, so that between them a voltage for generating a radial electric field can be applied between the electrodes, means for generating and injecting charged particles in the radial field, causing the particles to be deflected by the field on the axis and particles of a given energy be brought to a focal point, a part with a collector opening which is arranged at the focal point to

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chen mit der vorgegebenen Energie zu selektieren, sowie einem Detektor zum Herausfinden von Teilchen, die durch die Kollektoröffnung hindurchgehen. Der Analysator ist dadurch gekennzeichnet, daß er ein weiteres Teil mit einer Öffnung, der sog·, ß-Öffnung, die an einer Stelle angeordnet ist, an der die Teilchen mit der vorgegebenen Energie, die in radialen Ebenen v/andern, die Achse kreuzen, enthält.to select surfaces with the given energy, as well as a Detector for detecting particles that pass through the collector opening go through. The analyzer is characterized by that he has another part with an opening, the so-called ·, ß-opening, which is arranged at a point where the Contains particles with the given energy that change in radial planes and cross the axis.

Durch die vor dem Detektor angeordnete 0-Öffnung wird zumindest die Hauptmenge der auf schrägen Bahnen verlaufenden Teilchen daran gehindert, in den Detektor zu gelangen.Through the O-opening arranged in front of the detector, at least the majority of the particles running on inclined paths prevented from entering the detector.

Vorzugsweise ist die Kollektoröffnung von der Analysatorachse entfernt angeordnet. Auf diese Weise stört die Kollektoröffnung nicht die Funktion der ß-Öffnung. Zweckmäßigerweise fällt die Kollektoröffnung im wesentlichen mit der inneren der Elektroden zusammen.The collector opening is preferably arranged at a distance from the analyzer axis. This interferes with the collector opening not the function of the ß-opening. The collector opening expediently coincides essentially with the inner one of the electrodes together.

Weiterhin ist die ß-Öffnung vorzugsweise an einer Stelle angeordnet j die von den Teilchen dann erreicht wird, wenn sie von dem radialen Feld abgelenkt worden sind.Furthermore, the ß-opening is preferably arranged at one point j which is reached by the particles when they are reached by the radial field have been deflected.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Analysator erfindungsgemäß derart angeordnet, daß die Teilchen im Betrieb nach dem Passieren der ß-Öffnung wieder in das radiale elektrische Feld eintreten und erneut durch das Feld auf den Detektor zu, der sich auf der Achse befindet, abgelenkt werden.In a preferred embodiment, the analyzer is according to the invention arranged in such a way that the particles in operation after passing the ß-opening again in the radial electrical Enter the field and be deflected again by the field towards the detector, which is located on the axis.

Vorzugsweise treten die Teilchen auf ihrem Weg vom Entstehungsort aus durch eine weitere Öffnung, die im folgenden als «-Öffnung bezeichnet wird und die den Divergenzwinkel der Bahnen derjenigen Teilchen einschränkt, die "den Detektor erreichen. Die α-Öffnung ist vorzugsweise von der Analysatorachse entfernt angeordnet) so daß sie die Funktion der ß-Öffnung nicht stört, und liegt vorzugsweise stromaufwärts der Kollektoröffnung. Zweckmäßigerweise fällt die α-Öffnung praktisch mit der inneren der Elektroden zusammen.The particles preferably pass on their way from the point of origin through a further opening, hereinafter referred to as "Opening and which limits the divergence angle of the trajectories of those particles that" reach the detector. The α-opening is preferably arranged at a distance from the analyzer axis so that it functions as the β-opening does not interfere, and is preferably upstream of the collector opening. Appropriately, the α opening practically falls with the inside of the electrodes.

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Weiterhin ist die Kollektoröffnung vorzugsweise ringförmig und im Hinblick auf die Analysatorachse symmetrisch angeordnet. Eine derartige ringförmige Ausbildung erlaubt es, daß die Empfindlichkeit des Analysators für ein gegebenes Auflösungsvermögen optimiert wird.Furthermore, the collector opening is preferably ring-shaped and arranged symmetrically with respect to the analyzer axis. Such an annular design allows that the sensitivity of the analyzer is optimized for a given resolution.

Vorzugsweise ist der Analysator derart angeordnet, daß der Winkel, den die Bahn der Teilchen mit der Analysatorachse bildet, bevor die Teilchen in das radiale elektrische Feld eintreten, praktisch für die Fokussierung der Teilchen von vorgegebener Energie an der Kollektoröffnung optimal.The analyzer is preferably arranged in such a way that the angle that the path of the particles makes with the analyzer axis forms before the particles enter the radial electric field, useful for focusing the particles from given energy at the collector opening optimally.

Zweckmäßigerweise ist ein Mittel vorgesehen, das selektiv betrieben werden kann, um die Teilchen zu verzögern, bevor sie in das radiale Feld eintreten, wodurch die Empfindlichkeit des Analysators verbessert wird, ohne daß das Auflösungsvermögen beeinträchtigt wird, wie noch weiter unten beschrieben wird. Das Mittel zur Verzögerung der Teilchen besteht zweckmäßigerweise aus einer Linse für geladene Teilchen (charged-particle lens).Conveniently, a means is provided which can be operated selectively to decelerate the particles before they enter the radial field, thereby improving the sensitivity of the analyzer without affecting the resolving power is affected, as will be described below. The means for retarding the particles is expedient a charged-particle lens.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Zeichnungen näher erläutert, in denenThe invention is explained in more detail below with reference to drawings in which

Figuren 1 bis 6 jeweils einen schematischen Aufriß eines zylindrischen Spiegelanalysators gemäß der Erfindung Figures 1 to 6 each a schematic elevation of a cylindrical Mirror analyzer according to the invention

darstellen.represent.

Gemäß Fig. 1 enthält der dargestellte zylindrische Spiegelanalysator ein Paar koaxialer röhrenförmiger Metallelektroden 1 und 2 mit den Radien r. bzw. r?. Die Elektroden 1 und 2 sind gegeneinander elektrisch isoliert, so daß beim Betrieb die äußere Elektrode 2 auf einem im Hinblick auf die innere Elektrode 1 negativen Potential gehalten werden kann, wodurch ein radial gerichtetes elektrisches Feld in dem Zwischenraum zwischen den Elektroden 1 und 2 hergestellt wird.Referring to Fig. 1, the illustrated cylindrical mirror analyzer includes a pair of coaxial tubular metal electrodes 1 and 2 of radii r. or r ? . The electrodes 1 and 2 are electrically insulated from one another so that, during operation, the outer electrode 2 can be kept at a negative potential with respect to the inner electrode 1, whereby a radially directed electric field is produced in the space between the electrodes 1 and 2 .

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Line Probe 3 wird auf einem Probenträger 15 innerhalb der inneren Elektrode 1 auf der gemeinsamen Achse 4 der Elektroden angeordnet. Beim Betrieb des Analysators wird die Probe 3 mit Strahlung bombardiert, wie beispielsweise Röntgenstrahlung, Ultraviolettstrahlung oder mit Elektronen aus einer Strahlungsquelle 14, so daß die Probe veranlaßt "wird, Elektronen zu emittieren. Die Energien dieser emittierten Elektronen hängen von der chemischen Struktur der Probe und der Natur der bombardierenden Strahlung ab. Die Probe 3 wird von einem Schirm 5 umgeben, der eine kleine Öffnung 6 aufweist, durch die die von der Probe emittierten Elektronen hindurchtreten und die auf diese Weise eine punktförmige Elektronenquelle darstellt.Line sample 3 is on a sample carrier 15 within the inner electrode 1 on the common axis 4 of the electrodes arranged. When the analyzer is in operation, the sample 3 is bombarded with radiation, such as X-rays, Ultraviolet radiation or with electrons from a radiation source 14 so that the sample is caused "electrons to emit. The energies of these emitted electrons depend on the chemical structure of the sample and the nature of the bombarding radiation. The sample 3 is surrounded by a screen 5 which has a small opening 6 through which the electrons emitted by the sample pass through and which in this way form a point-shaped electron source represents.

Nach ihrem Hindurchtreten durch die Quellenöffnung 6 passieren die Elektronen eine weitere Öffnung 7, die in diesem Falle in der inneren Elektrode 1 angeordnet ist, die jedoch auch in einem getrennten Teil vorhanden sein kann. Diese Öffnung 7 dient dazu, den Divergenzwinkel 2« der Bahnen derjenigen Elektronen zu begrenzen, die von der Quellenöffnung 6 durch .die Öffnung 7 hindurchtreten. Die Öffnung 7 wird demzufolge als «-Öffnung bezeichnet. Elektronen, die durch die α-Öffnung 7 hindurchtreten, gelangen in das radiale elektrische Feld zwischen den Elektroden 1 und 2 und werden durch das Feld auf „ die Achse 4 des Analysators zu abgelenkt. Die abgelenkten Elektronen treten durch eine Ausgangsöffnung 8 in der Innenelektrode 1 hindurch, die hinreichend weit ist, um keine begrenzende Wirkung auf die Elektronen auszuüben; Die Elektronenoptiken eines zylindrischen Spiegelanalysators sind derart, daß Elektronen einer vorgegebenen, von der Stärke des radialen elektrischen Feldes abhängenden Energie, die in radialen Ebenen im Hinblick auf den Analysator wandern, an einem Punkt fokussiert werden. Dieser Brennpunkt ist ein Brennpunkt zweiter Ordnung, d.h. das Fokussieren der Elektronen auf den PunktAfter passing through the source opening 6 pass the electrons have a further opening 7, which in this case is arranged in the inner electrode 1, but which is also in a separate part may be present. This opening 7 is used to set the divergence angle 2 "of the orbits of those electrons to limit that of the source opening 6 through .die Pass through opening 7. The opening 7 is consequently referred to as -opening. Electrons passing through the α opening 7 pass through, get into the radial electric field between electrodes 1 and 2 and are caused by the field to " the axis 4 of the analyzer is too deflected. The deflected electrons pass through an exit opening 8 in the inner electrode 1, which is sufficiently wide so as not to have a limiting effect on the electrons; The electron optics of a cylindrical mirror analyzer are such that electrons of a predetermined, of the strength of the radial Electric field dependent energy migrating in radial planes with respect to the analyzer at one point be focused. This focal point is a second order focal point, i.e. the focusing of the electrons on the point

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ist unabhängig von α und a , d.h. die Hauptaberration ist α proportional. Eine Kollektoröffnung 10 ist an diesem Punkt vorgesehen, um die Elektronen der vorgegebenen Energie zu selektieren. 209840/0835is independent of α and a , ie the main aberration is proportional to α. A collector opening 10 is provided at this point to select the electrons of the predetermined energy. 209840/0835

Elektronen, die durch diese Öffnung hindurchtreten, gelangen in einen Elektronendetektor 11, der ein Ausgangssignal erzeugt, das dem Ausmaß, in dem er Elektronen aufnimmt, proportional ist.Electrons passing through this opening enter an electron detector 11, which generates an output signal, which is proportional to the extent to which it picks up electrons.

Selbstverständlich ist das Auflösungsvermögen des Analysators, d.h. seine Fähigkeit, zwischen Elektronen verschiedener Energien zu unterscheiden, unter anderem abhängig von dem Ausmaß der Kollektoröffnung 10 in axialer Richtung und dem Ausmaß der Quellenöffnung 6 in axialer Richtung. Je kleiner diese Öffnungen sind, um so größer ist das Auflösungsvermögen. Jedoch führt eine Verringerung der Größe dieser Öffnungen auch zu einer Verringerung der Empfindlichkeit des Analysators, so daß in der Praxis die Größen der Öffnungen einen Kompromiß darstellen müssen.It goes without saying that the analyzer has the ability to resolve between electrons of different energies to distinguish, among other things, depending on the extent of the collector opening 10 in the axial direction and the extent the source opening 6 in the axial direction. The smaller these openings, the greater the resolution. However reducing the size of these openings also reduces the sensitivity of the analyzer, see above that in practice the sizes of the openings must represent a compromise.

Die radiale Lage des Brennpunktes 9, d.h. seine radiale Entfernung I2 von der Innenelektrode 1 hängt von 1., der radialen Entfernung der Quellenöffnung 6 von der Innenelektrode 1 und außerdem von dem mittleren Winkel θ ab, den die Flugbahnen der Elektronen mit der Achse 4 bilden, bevor sie in das radiale elektrische Feld gelangen. Für einen gegebenen Winkel θ ergeben sich die Entfernungen ]L· und 1? durch die GleichungThe radial position of the focal point 9, ie its radial distance I 2 from the inner electrode 1, depends on 1., the radial distance of the source opening 6 from the inner electrode 1 and also on the mean angle θ that the trajectories of the electrons make with the axis 4 form before they get into the radial electric field. For a given angle θ we get the distances] L · and 1 ? by the equation

I1 + I2 = Dr1 . (1)I 1 + I 2 = Dr 1 . (1)

worin η eine von θ abhängige Konstante bedeutet. Im vorliegenden Beispiel, bei dem 1. + I9 = 2r«. und daher η = 2, beträgt der entsprechende Winkel θ 42 und 20 Minuten.where η is a constant dependent on θ. In the present example, where 1. + I 9 = 2r «. and therefore η = 2, the corresponding angle θ is 42 and 20 minutes.

Daraus ergibt sich, daß bei dieser Geometrie die Elektronen die Analysatorachse 4 irgendwo zwischen der Ausgangsöffnung und dem Brennpunkt 9 kreuzen müssen. Dies trifft jedoch nur auf Elektronen zu, deren Bahnen in radialen Ebenen verlaufen, so daß Elektronen mit schrägen Bahnen, die nicht in radialen Ebenen liegen, die Achse 4 nicht kreuzen, wobei die Entfernung ihrer dichtesten Annäherung an die Achse ein unmittelbares Maß für die cjchrägheit ihrer Bahn i^t, d.h. den Winkelf],It follows that with this geometry the electrons reach the analyzer axis 4 somewhere between the exit opening and must cross the focal point 9. However, this only applies to electrons whose orbits run in radial planes, so that electrons with inclined orbits which are not in radial planes do not cross the axis 4, whereby the distance its closest approach to the axis is a direct measure of the inclination of its orbit, i.e. the angle eleven,

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durch den sie von einer radialen Ebene abweichen. Ein Hauptanteil dieser schrägbahnigen Elektronen wird mittels einer kreisförmigen Öffnung 12, der β-Öffnung, die auf der Achse 4 an einer Stelle, an der die nicht schiefbahnigen Elektronen die Achse kreuzen, angeordnet ist, von der Erreichung des Detektors 11 ausgeschlossen.by which they deviate from a radial plane. A major part this inclined electron is by means of a circular opening 12, the β-opening, which is on the axis 4 at a point where the non-skewed electrons cross the axis, from the reaching of the Detector 11 excluded.

Es ist klar, daß die 0-Öffnung 12 die schiefbahnigen Elektronen um so wirkungsvoller abfängt, je kleiner sie ist, wenngleich damit zugleich auch die Anzahl von Elektronen kleiner wird, die den Detektor 11 erreicht, so daß dadurch die Empfindlichkeit des Analysators herabgesetzt wird. Daher ist die Größe der ß-Öffnung 12 in der Praxis ebenfalls ein Kompromiß. Die Wirkung der β-Öffnung 12 besteht darin, daß Aberrationen bzw. Abweichungen, die schiefbahnigen Elektronen zuzuschreiben sind, stark vermindert werden und dadurch die Wirkungsweise des Analysators verbessert wird.It is clear that the O opening 12 is the oblique electrons the smaller it is, the more effectively it intercepts, although at the same time the number of electrons also becomes smaller reaches the detector 11, thereby reducing the sensitivity of the analyzer. Hence the size of the ß-opening 12 also a compromise in practice. The effect the β opening 12 is that aberrations or deviations, the oblique electrons are attributable, strong can be reduced and thereby the effectiveness of the analyzer is improved.

Da die Quellenöffnung 6, die α-Öffnung 7 und die Kollektoröffnung 10 von der Achse 4 entfernt angeordnet sind, stören sie nicht die Funktion der A-Öffnung 12. Wenn die Kollektoröffnung 10 beispielsweise auf "der Achse angeordnet wäre, würde sie ganz allgemein den Fluß nicht axialer Elektronen stärker einschränken, als es erforderlich ist, um die erforderliche Auflösung zu erzielen, und würde auf diese V/eise die Empfindlichkeit des Analysators unnötig verringern.Since the source opening 6, the α-opening 7 and the collector opening 10 are arranged away from the axis 4, they interfere not the function of the A-opening 12. If the collector opening 10 were arranged, for example, on "the axis, it would be whole generally restrict the flow of non-axial electrons more than is necessary to achieve the required resolution in this way would unnecessarily reduce the sensitivity of the analyzer.

Das EnergieSpektrum der Elektronen, die von der Probe ausgesandt v/erden, kann dadurch analysiert werden, daß man die Spannung, die zwischen den Elektroden 1 und 2 angelegt wird, über einen geeigneten Bereich variiert und den Ausgang des Elektronendetektors 11 als Funktion der Zeit aufzeichnet.The energy spectrum of the electrons emitted by the sample v / ground can be analyzed by measuring the voltage applied between electrodes 1 and 2 through a suitable range varies and the output of the electron detector 11 records as a function of time.

Gemäß Fig. 2, in der gleiche Merkmale die gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 1 tragen, sind in einer Abwandlung der Anordnung gemäß Fig. 1 die Guellenöffnung 6, die α-Öffnung 7, die Ausgangscffnung 8, der Brennpunkt 9, die Kolle.ktoröffnung 10 sowie der Detektor 11 sämtlich ringförmig und erstrecken sich über einenAccording to FIG. 2, in which the same features have the same reference numerals as in FIG. 1, are in a modification of the arrangement According to FIG. 1, the gullet opening 6, the α-opening 7, the exit opening 8, the focal point 9, the collector opening 10 and the Detector 11 are all ring-shaped and extend over a

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azimutalen Winkel von 2π koaxial zur Achse 4. Die Elektronenoptik dieser Anordnung ist derjenigen gemäß Fig. 1 analog. Jedoch ergibt sich, daß in diesem Falle die Fläche der Quellenöffnung 6 wesentlich größer ist als im Falle von Fig. 1 und dadurch die Empfindlichkeit des Analysators stark erhöht v/ird. Wie in der zuvor beschriebenen Ausführungsform enthält der Analysator eine kreisförmige ß-Öffnung 12 an der Stelle, an der die nicht schiefbahnigen Elektronen die Achse kreuzen.azimuthal angle of 2π coaxial to axis 4. The electron optics this arrangement is analogous to that according to FIG. However, it turns out that in this case the area of the source opening 6 is much larger than in the case of FIG. 1 and thereby greatly increases the sensitivity of the analyzer v / ird. As in the embodiment described above, the analyzer contains a circular β-opening 12 at the point at which the non-skewed electrons cross the axis.

In anderen Ausführungsformen der Anordnung gemäß Fig. 1 kann die Anordnung lediglich teilweise ringförmig sein und sich somit über einen azimutalen Winkel erstrecken, der kleiner als ist.In other embodiments of the arrangement according to FIG. 1, the arrangement may only be partially ring-shaped and thus extend over an azimuthal angle that is smaller than is.

In Abwandlungen der Anordnungen, wie sie in den Figuren 1 und 2 gezeigt sind, kann der Faktor η in der obigen Gleichung (1) konstant bleiben, wenn die Entfernungen I1 und Ip beide verändert werden, jedoch die Summe 1. + 1? konstant gehalten wird, so daß der Winkel Θ, der für das Fokussieren an der Kollektoröffnung in zweiter Ordnung erforderlich ist, gleich bleibt, d.h. etwa 42° und 20 Minuten beträgt. Außerdem bleiben die Aberrationskoeffizienten die gleichen, und der Dispersions-^· ausdruck, d.h. die Beziehung zwischen Elektronenenergie und angelegter Spannung, bleibt für den Analysator ebenfalls gleich. Ein begrenzender Fall für diesen ist in Fig. 3 für den Fall, in dem 1. = 0 und daher 1_ = 2r. sind, dargestellt.In modifications of the arrangements, as shown in FIGS. 1 and 2, the factor η in the above equation (1) can remain constant if the distances I 1 and Ip are both changed, but the sum 1. + 1 ? is kept constant, so that the angle Θ, which is required for focusing at the collector opening in the second order, remains the same, ie is about 42 ° and 20 minutes. In addition, the aberration coefficients remain the same and the dispersion expression, ie the relationship between electron energy and applied voltage, also remains the same for the analyzer. A limiting case for this is in Fig. 3 for the case in which 1. = 0 and therefore 1_ = 2r. are shown.

Gemäß Fig. 3 besteht der Analysator aus einem Paar koaxialer röhrenförmiger Elektroden 21 und 22 zur Erzeugung eines radialen elektrischen Feldes. Eine Probe"23 ist mittels eines Probenträgers 35 auf der Analysatorachse 24 derart angeordnet, daß sie mit Strahlung aus einer Strahlungsquelle 34 beschossen und zur Emission von Elektronen veranlaßt werden kann. Die emittierten Elektronen passieren eine ringförmige Öffnung 25 in der Innenelektrode 21, wobei diese Öffnung eine ringförmige Elektronenquelle bildet. Eine weitere ringförmige Öffnung 26 ist zwischen Probe 23 und Quellenöffnung 25 angeordnet- und dient als a-üffnung, die den .Divergenzwinkel 2 ο der Elektronen, dieReferring to Fig. 3, the analyzer consists of a pair of coaxial tubular electrodes 21 and 22 for generating a radial electric field. A sample "23 is by means of a sample carrier 35 arranged on the analyzer axis 24 such that they can be bombarded with radiation from a radiation source 34 and caused to emit electrons. The emitted electrons pass through an annular opening 25 in the Inner electrode 21, this opening being a ring-shaped electron source forms. Another annular opening 26 is arranged between sample 23 and source opening 25 and is used as a-opening, the .Divergence angle 2 ο of the electrons, the

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durch die Quellenöffnung treten, begrenzt.step through the source opening, limited.

Elektronen von der Quellenöffnung 25 treten in das radiale elektrische Feld zwischen den Elektroden 21 und 22 ein und v/erden auf die Achse 24 hin abgelenkt, wobei sie durch eine ringförmige Auslaßöffnung 27 in der Innenelektrode 21 hindurchtreten, die groß genug ist, daß sie keinen begrenzenden Einfluß auf die Elektronen.ausübt. Elektronen einer vorgegebenen Energie werden auf diese Weise auf einen ringförmigen Brennpunkt 28 zweiter Ordnung gebracht. Da in diesem FalleElectrons from the source opening 25 enter the radial electric field between the electrodes 21 and 22 and v / ground deflected towards the axis 24, whereby it is deflected by a pass through annular outlet opening 27 in the inner electrode 21, which is large enough that they do not have a limiting Influences the electrons. Electrons of a given energy are shaped in this way in a ring Focal point 28 brought second order. There in this case

Ip = 2r., liegt der Brennpunkt 28 auf der Innenelektrode 21. Eine ringförmige Öffnung 29 ist in der Innenelektrode 21 vorgesehen und dient als Kollektoröffnung, die die fokussierten Elektronen vorgegebener Energie selektiert. Die selektierten Elektronen v/erden durch einen ringförmigen Elektronendetektor 30 erfaßt.Ip = 2r . , the focal point 28 lies on the inner electrode 21. An annular opening 29 is provided in the inner electrode 21 and serves as a collector opening which selects the focused electrons of a given energy. The selected electrons are detected by an annular electron detector 30.

Wie oben beschrieben, kreuzen die Elektronen die Analysatorachse 24 an einer Stelle zwischen der AusgangsÖffnung 2? und denr Brennpunkt 28, und eine ringförmige Öffnung 31 ist auf der Achse an dieser Stelle vorgesehen, so daß die Hauptmenge der schiefbahnigen Elektronen ausgeschlossen wird und dadurch die Aberrationen aus diesem. Grund verringert werden.As described above, the electrons cross the analyzer axis 24 at a point between the exit opening 2? and denr Focal point 28, and an annular opening 31 is provided on the axis at this point so that the majority of the oblique electrons is excluded and thereby the Aberrations from this. Reason to be reduced.

In einer Abwandlung der in Fig. 3 dargestellten Anordnung kann die Öffnung 27 so angeordnet sein, daß sie als "ce-Öffnung dient und die Divergenz des Elektronenstrahls wirksam begrenzt. In diesem Falle wird die Öffnung 26 so gewählt, daß sie groß genug ist, um keinen einschränkenden Einfluß auf die Elektronen auszuüben, oder sie kann auch ganz weggelassen"werden, wodurch mehr Arbeitsraum um diß Probe 23 geschaffen wird.In a modification of the arrangement shown in FIG For example, the opening 27 can be arranged so that it serves as a "ce opening and effectively limits the divergence of the electron beam. In this case, the opening 26 is chosen to be large is enough not to have a restrictive influence on the electrons, or it can be omitted entirely, whereby more working space around the sample 23 is created.

In anderen·,Abwandlungen der Anordnungen.gemäß Figuren 1 und 2 können die Entfernungen I^ und 1_ unabhängig voneinander verändert v/erden, so daß der Faktor η in Gleichung (1) nicht mehr 2 ist. In einer derartigen Anordnung muß der Winkel Q*einen · anderen Wert als 42° 20 Minuten aufweisen^ damit eine Fokussierung zweiter Ordnung erzielt werden kann» Γ! 'In other modifications of the arrangements according to FIGS. 1 and 2, the distances I ^ and 1_ can be changed independently of one another, so that the factor η in equation (1) is no longer 2. In such an arrangement the angle Q * must have a value other than 42 ° 20 minutes ^ so that a second order focusing can be achieved »Γ ! '

2 09840/0 83 5 . ^2 09840/0 83 5. ^

Eine derartige Abwandlung ist in Fig. 4 dargestellt, worin ein zylindrischer Spiegeianalysator dargestellt ist, der, v/ie oben beschrieben, ein Paar koaxialer röhrenförmiger Ketallelektroden 41 und 42 sowie eine ringförmige Elektronenquelle 43 enthält, die eine Quellenöffnung v/ie öffnung 6 gemäß Figuren 1 und 2 aufweisen kann. Elektronen von der Quelle 43 treten durch eine ringförmige «-Öffnung 44 in der Innenelektrode 41 hindurch und v/erden durch das radiale elektrische Feld zwischen den Elektroden durch einen ringförmigen Auslaß 46 in der Innenelektrode, der die Elektronen nicht beschränkt, auf die Analysatorachse 45 zu abgelenkt, wobei Elektronen einer vorgegebenen Energie, die sich in radialen Ebenen bewegen, auf einen Brennpunkt 47 zweiter Ordnung gebracht v/erden. In dem dargestellten Beispiel sind der Winkel θ und die Entfernung 1„ so gewählt, daß der Brennpunkt 47 ein punktförmiger Brennpunkt ist, der auf der Achse 45 liegt. In anderen Anordnungen kann dieser Brennpunkt jedoch ringförmig oder teilweise ringförmig sein. Eine ringförmige Kollektoröffnung 48 ist am Brennpunkt angeordnet und selektiert fokussierte Elektronen der vorgegebenen Energie. Die selektierten Elektronen treten in einen Elektronendetektor 49.One such variation is shown in Figure 4 which shows a cylindrical mirror analyzer which, v / ie described above, a pair of coaxial tubular ketal electrodes 41 and 42 as well as an annular electron source 43 which has a source opening v / ie opening 6 according to FIGS 1 and 2 may have. Electrons emerge from source 43 through an annular opening 44 in the inner electrode 41 and ground through the radial electric field between the electrodes through an annular outlet 46 in the inner electrode which does not restrict the electrons the analyzer axis 45 is deflected, with electrons of a predetermined energy moving in radial planes brought a second order focal point 47. In the example shown, the angle θ and the distance 1 " chosen so that the focal point 47 is a point-like focal point which lies on the axis 45. In other arrangements can however, this focal point may be ring-shaped or partially ring-shaped. An annular collector opening 48 is at the focal point arranged and selected focused electrons of the given energy. The selected electrons enter an electron detector 49.

In dieser Anordnung kreuzen die Elektronen die Achse 45 an einem Punkt zwischen der Quelle 43 und der α-Öffnung 44, d.h. bevor sie in das radiale elektrische Feld eintreten. Eine ringförmige P-Öffnung 50 ist an diesem Punkt auf der Achse angeordnet, um die Hauptmenge der schiefbahnigen Elektronen daran zu hindern, den Detektor 49 zu erreichen.In this arrangement, the electrons cross the axis 45 at a point between the source 43 and the α-opening 44, i.e., before they enter the radial electric field. An annular P-port 50 is located at this point on the axis to to prevent most of the oblique electrons from reaching detector 49.

In dem in Fig. 4 dargestellten Beispiel ist 1. größer als r* und I2 = r , so daß der Faktor η in Gleichung (1) größer als ist. Beispielsweise ist η = 2,5, wenn L = 1,5r..In the example shown in FIG. 4, 1. is greater than r * and I 2 = r, so that the factor η in equation (1) is greater than. For example, η = 2.5 when L = 1.5r ..

Gemäß Fig. 5 ist ein bevorzugter Analysator gemäß der Erfindung dargestellt, der ein Paar koaxialer röhrenförmiger Elektroden 62 und 63 zur Erzeugung eines radialen elektrischen Feldes aufweist. Eine Probe 60 ist mittels eines Probenhalters 75 auf der Analysatorachse 64,derart angeordnet, daß sie mit Strahlung ausReferring to Figure 5, there is shown a preferred analyzer in accordance with the invention having a pair of coaxial tubular electrodes 62 and 63 for generating a radial electric field. A sample 60 is by means of a sample holder 75 on the Analyzer axis 64, arranged in such a way that it emits radiation

209840/0835209840/0835

einer Strahlenquelle 74 beschossen und zur Emission von Elektronen veranlaßt werden kann. Die emittierten Elektronen treten durch eine ringförmige Quellenöffnung 61 in der Innenelektrode 62 hindurch, so daß diese Öffnung eine ringförmige Elektronenquelle darstellt.shot at a radiation source 74 and emit electrons can be initiated. The emitted electrons pass through an annular source opening 61 in the inner electrode 62 through, so that this opening represents an annular electron source.

Elektronen von der Quellenöffnung 6i treten in das radiale elektrische Feld zwischen den Elektroden 62 und 63 ein und werden auf die Achse 64 zu abgelenkt. Die Elektronen treten durch eine ringförmige Öffnung 65 in der Innenelektrode 62 hindurch, wobei diese Öffnung als α-Öffnung dient und den wirksamen Divergenzwinkel 2 α der Elektronen von der QuellenöffnungElectrons from the source opening 6i enter the radial one electric field between the electrodes 62 and 63 and are deflected towards the axis 64 to. The electrons kick through an annular opening 65 in the inner electrode 62 through, this opening serving as the α-opening and the effective Divergence angle 2 α of the electrons from the source opening

61 begrenzt.61 limited.

Das radiale elektrische Feld fokussiert Elektronen einer vorgegebenen Energie auf einen ringförmigen Brennpunkt 66 zweiter Ordnung, der mit der Innenelektrode 62 zusammenfällt. Eine ringförmige Kollektoröffnung 68 in der Innenelektrode selektiert die fokussierten Elektronen vorgegebener Energie.The radial electric field focuses electrons of a given amount Energy on an annular focal point 66 of the second order, which coincides with the inner electrode 62. One annular collector opening 68 in the inner electrode selects the focused electrons of predetermined energy.

Die Elektronen kreuzen die Analysatorachse 64 an einer Stelle zwischen der «-Öffnung 65 und dem Brennpunkt 66, und eine ringförmige ß-Qffnung ist auf der Achse an diesem Punkt angeordnet, so daß die Hauptmenge der schiefbahnigen Elektronen abgeschirmt und auf diese Weise- die Aberration aus diesem Grund verreingert wird. .The electrons cross the analyzer axis 64 at one point between the opening 65 and the focal point 66, and an annular one The β-opening is arranged on the axis at this point, so that the majority of the oblique electrons are shielded and in this way - the aberration for that reason is reduced will. .

Wie bisher beschrieben, ist die Anordnung gemäß Fig. 5 analog der gemäß Fig. 3. Jedoch treten gemäß Fig.. 5 die Elektronen nach dem Passieren der Kollektoröffnung 68 nicht in einen ringförmigen Detektor ein. Stattdessen treten sie erneut in das radiale elektrische Feld zwischen den Elektroden 62 und 63 und werden wiederum von diesem Feld auf die Achse 64 hin abgelenkt,-so daß sie durch eine Ausgangsöffnung 69 in der IrnienelektrodeAs previously described, the arrangement according to FIG. 5 is analogous to that according to FIG. 3. However, according to FIG. 5, the electrons do not enter an annular detector after passing through the collector opening 68. Instead, they enter the radial electric field between the electrodes 62 and 63 again and are again deflected by this field towards the axis 64, so that they pass through an exit opening 69 in the irnial electrode

62 hindurchtreten. Die Elektronen konvergieren auf eine ringförmige Detektoröffnung 71 auf der Achse'64 zu und treten durch sie hindurch und werden dann durch eine- röhrenförn:ir;e Elektrode 72 in einen ElektrOnendetektor 70 abgelenkt'* Weder' die Aus- 62 step through. The electrons converge on a ring-shaped one Detector opening 71 on the axis 64 and step through they pass through and are then deflected by a tubular electrode 72 into an electron detector 70 '* Neither' the output

209840/0835 V209840/0835 V

gangsöffnung 69 noch die Detektoröffnung besitzt eine begrenzende Wirkung auf die Elektronen.passage opening 69 nor the detector opening has a limiting effect on the electrons.

Beim Hindurchtreten der Elektronen zum zweitenmal durch das radiale Feld können sie auf ein verhältnismäßig eng begrenztes Gebiet gerichtet werden, so daß ein einzelner Detektor verwendet werden kann. Dadurch wird die Verwendung eines ringförmigen Detektors, wie er in den Ausführungsformen gemäß Figuren 2 oder 3 erforderlich ist, vermieden.When the electrons pass through the radial field for the second time, they can be reduced to a relatively narrow one Area so that a single detector can be used. This makes the use of an annular Detector, as is required in the embodiments according to FIGS. 2 or 3, avoided.

In einer Abwandlung der Anordnung gemäß Fig. 5 kann die Kollektoröffnung dort angeordnet sein, wo die Elektronen aus dem radialen Feld zum zweitenmal austreten, d.h. sie kann die Ausgangsöffnung 69 ersetzen.In a modification of the arrangement according to FIG. 5, the collector opening be arranged where the electrons exit the radial field for the second time, i.e. it can be the exit opening 69 replace.

In den.oben beschriebenen Anordnungen werden die verschiedenen Öffnungen, wie die Öffnungen 61, 65 und 68 gemäß Fig. 5, durch die Innenelektrode des Analysators begrenzt. In Abwandlungen dieser Anordnungen können die Öffnungen jedoch durch getrennte Platten begrenzt sein, die anschließend an die Innenelektrode montiert sein können. Dadurch wird es ermöglicht, die Öffnungen zu ersetzen, wenn sie gewünschtenfalls andere Dimensionen aufweisen sollen. Derartige getrennte Platten können auf demselben Potential gehalten werden .wie der Innenzylinder, oder sie können auf einem davon wenig verschiedenen Potential gehalten werden, so daß geringe Korrektionen des Einschußwinkels θ vorgenommen und die Wirkung von Randfeldern an den Öffnungen kompensiert werden können.In the arrangements described above, the various Openings, such as the openings 61, 65 and 68 according to FIG. 5, through the inner electrode of the analyzer is limited. In modifications of these arrangements, however, the openings can be separated by separate Plates be limited, which can then be mounted on the inner electrode. This will allow the openings to replace, if desired, other dimensions should have. Such separate plates can be kept at the same potential as the inner cylinder, or they can be kept at a potential little different therefrom, so that small corrections of the insertion angle are possible θ made and the effect of fringing fields at the openings can be compensated.

In den einzelnen Ausführungsformen, wie sie oben beschrieben wurden, ist die effektive Elektronenquelle durch eine Öffnung begrenzt, wie beispielsweise die Öffnung 6 gemäß Fig. 1.In Abwandlungen dieser Anordnungen kann die effektive Quelle jedoch die Oberfläche einer Probe sein, von der aus die Elektronen tatsächlich ihren Ursprung nehmen. Alternativ kann die Vorrichtung eine elektronenoptische Linse enthalten, die so angeordnet ist, daß sie die Elektronen fokussiert (auf einen punkt- oder'ringförmigen oder teilweise ringförmigen Fokus),In the individual embodiments as described above, the effective electron source is through an opening limited, such as the opening 6 according to FIG. 1. In modifications of these arrangements, however, the effective source be the surface of a sample from which the electrons actually originate. Alternatively, the Device contain an electron optical lens arranged to focus the electrons (on a point or ring-shaped or partially ring-shaped focus),

209840/0835209840/0835

wobei dann der Fokus die. effektive Elektronenquelle für die Anordnung bildet. Die elektronenoptische Linse kann zusätzlich zu ihrer elektronenfokussierenden Wirkung auch die Elektronen verzögern, d.h. ihre Energien erniedrigen. Der Vorteil der Verzögerung der Elektronen in der Vorrichtung zur Elektronenspektroskopie ist, wieim Patent 2 105 805 (Patentanmeldung ' P 21 05 805*9) erläutert, der, daß es unter bestimmten Umständen möglich ist, die Empfindlichkeit der Vorrichtung zu erhöhen, zumindest für verhältnismäßig energiereiche Elektronen, ohne daß das Auflösungsvermögen beeinträchtigt wird. / .where then the focus is the. effective electron source for the Arrangement forms. In addition to its electron-focusing effect, the electron-optical lens can also use electrons delay, i.e. lower their energies. The advantage of the delay of the electrons in the device for electron spectroscopy is, as in patent 2 105 805 (patent application ' P 21 05 805 * 9) explains that it is under certain circumstances it is possible to increase the sensitivity of the device, at least for relatively high-energy electrons, without that the resolving power is impaired. /.

Gemäß Fig. 6 ist in einer derartigen Ausführungsform der er-: findungsgemäßen. Vorrichtung ein zylindrischer Spiegelanalysajtor vorgesehen, der zwei röhrenförmige Elektroden -80 und 81 enthält, die koaxial zur Achse 82 angeordnet sind und zwischen denen ein radiales elektrisches Feldi erzeugt v/erden kann. Eine Probe 83 ist auf der Achse auf eineraj Probenträger 96 derart Angeordnet, daß sie mit Strahlung aus ieiner Strahlenquelle 94 j beschossen werden, kann, um aus ihr Elektronen emittieren zu flassen. Die^e Elektronen, passieren öine ringförpige Quellen-f " Öffnung 84 in der Innenelektrode 80, werden durch äas radiale elektrische Feld in Richtung auf die Achse 82 abgelenkt und , treten durch eine ringförmige «^Öffnung 85 in der Inrienelek* trode hindurch. Elektronen einer'vorgegebenen Energie werden! auf diese Weise auf einen ringförmigen Fokus 8& gebraclit,dei· mit der Innenelektrode 80 zusammenfalle. Elektronen dieser: | '_ vorgegebenen Energie werden von eineir Kollelttöröffnung 95 selektiert, d4e in der Innenelektrode 80 angeordnet ist» Die von der Kollektoröffnung 95 selektierten Elektronen treten entweder in einen (nicht gezeigten) ringförmigen Elektronendetektor ein, wie es im Fall der Anordnung gemäß Fig. 3- erfolg^ : oder treten ein"zweitesmal· durch das radiale Feld und werden auf einen (nicht dargestellten) Detektor auf der Achse 82 hin konvergiert, wie es in der Vorrichtung gemäß Fig. 6 der Fall ist. Wie zuvor ist eine ^-Öffnung 87 an einer Stelle vorgesehen, an der die Elektronen die Achse 82 kreuzen, bevor sie an dem Fokus 86 ankommen, um die Hauptmenge der schiefbahnigen Elektronen daran zu hindern, den Fokus 86 zu erreichen*According to FIG. 6, in such an embodiment, the one according to the invention. Device a cylindrical mirror analyzer is provided which contains two tubular electrodes -80 and 81, which are arranged coaxially to the axis 82 and between which a radial electric field can be generated. A sample 83 is arranged on the axis on a sample carrier 96 in such a way that it can be bombarded with radiation from a radiation source 94 in order to emit electrons from it. The electrons pass through an annular source opening 84 in the inner electrode 80, are deflected by the radial electric field in the direction of the axis 82 and pass through an annular opening 85 in the inner electrode. Electrons be einer'vorgegebenen energy gebraclit in this way an annular focus 8 &, dei · coincides with the inner electrode 80 electrons of these: |!. '_ given energy are selected by eineir Kollelttöröffnung 95, d4e in the inner electrode 80 is arranged "the of the collector opening 95 selected electrons pass either annular in a (not shown) electron detector a, as in the case of the arrangement of Figure 3 success. ^: or enter a "second time · by the radial field and be set to a (not shown) detector converges towards the axis 82, as is the case in the device according to FIG. 6. As before, a ^ opening 87 is provided at a location where the electrons cross the axis 82 before arriving at the focus 86 to prevent the bulk of the oblique electrons from reaching the focus 86 *

209840/083S209840 / 083S

Zwischen der Probe 83 und der Öffnung 84.ist eine elektronenoptische Linsenanordnung 88 angeordnet, die aus drei Metallkomponenten 89. 90 und 91 besteht, von denen jede die Form eines Kegelstumpfes besitzt, der mit den Elektroden 80 und 81 ■ ■ koaxial ist, und von denen jede eine ringförmige Öffnung 92 aufweist, durch die die Elektronen nacheinander hindurchtreten. Durch Anlegen geeigneter Potentiale an die Komponenten 89, und 91 kann die Linsenanordnung 88 dazu veranlaßt werden, Elektronen, die aus der Probe 83 emittiert werden, auf einen ringförmigen Fokus 93 an der Öffnung 84 auftreffen zu lassen sowie auch die Elektronen zu verzögern, bevor sie in das radiale Feld eintreten. Auf diese Weise wirkt dieser Fokus 93 als ringförmige Elektronenquelle.Between the sample 83 and the opening 84 there is an electron-optical Lens assembly 88 is arranged, which consists of three metal components 89, 90 and 91, each of which has the shape has a truncated cone, which with the electrodes 80 and 81 ■ ■ is coaxial, and each of which has an annular opening 92 through which the electrons pass one by one. By applying suitable potentials to the components 89 and 91, the lens arrangement 88 can be caused to To cause electrons emitted from the sample 83 to impinge on an annular focus 93 at the opening 84 as well as decelerating the electrons before they enter the radial field. This focus 93 acts in this way as a ring-shaped electron source.

Die Linsenanordnung ist selektiv betreibbar, indem man die elektrischen Anschlüsse an sie verändert, um entweder eine' Verzögerung oder keine Verzögerung zu erzielen und entweder eine elektronenoptische Vergrößerung von praktisch Eins oder eine solche von praktisch größer als Eins (substantially unit or substantially greater than unity) zu erzeugen. Die Verzögerung wird durch Festsetzen der Potentiale der Komponenten 89, 90 und 91 in der Weise erzielt, daß das Potential der letzten Komponente 91 stärker negativ ist als das der ProbeThe lens assembly is selectively operable by changing the electrical connections to it to either provide a ' To achieve delay or no delay and either practically unity or electron optical magnification to produce one that is practically greater than one (substantially unit or substantially greater than unity). The delay is achieved by setting the potentials of components 89, 90 and 91 such that the potential of the last component 91 is more negative than that of the sample

Die Verzögerung wird aus den oben erklärten Gründen angewandt,The delay is applied for the reasons explained above,

wenn verhältnismäßig hochenergetische Elektronen analysiert ;when analyzing relatively high-energy electrons;

werden, während zur Analyse verhältnismäßig energiearmer Elek- ;are, while for the analysis of relatively low-energy elec-

tronen keine Verzögerung angewandt wird.j jno delay is applied. j j

Eine Vergrößerung über Eins wird in einem von zwei Fällen angewandt. In dem Falle, in dem die Probe mit einer sehr feinen Strahlung (d.h. einer "microprobe") bestrahlt wird, ist die Fläche der Probe, die Elektronen emittiert, sehr gering, so daß die Anwendung einer Vergrößerung von wesentlich über Eins erlaubt, daß eine größere Anzahl der Elektronen, die von dieser kleinen Fläche aus emittiert werden, durch den Analysator hindurchgehen und dadurch die Empfindlichkeit des Analysators erhöht wird. Im zweiten Fall, in dem die Probe mit StrahlungMagnification over one is used in one of two cases. In the case where the sample is irradiated with a very fine radiation (i.e. a "microprobe"), the The area of the sample that emits electrons is very small, so that the application of a magnification of well over one allows more of the electrons emitted from this small area to pass through the analyzer and thereby the sensitivity of the analyzer is increased. In the second case where the sample is exposed to radiation

209840/0835209840/0835

überflutet wird, bedeutet die Anwendung einer Vergrößerung . von wesentlich über Eins, daß die Elektronen, die durch die Quellenöffnung 84 hindurchtreten, nur von einer sehr geringen Fläche der Probe herrühren. Diese zuletzt genannte Anordnung bewirkt eine sog. virtuelle Mikroprobe und kann in ähnlicher Weise wie herkömmliche Mikroprobenanordnungen angewandt -werden .flooding means the application of magnification. of much more than one, that the electrons, which by the Source opening 84 pass through, only originate from a very small area of the sample. This latter arrangement causes a so-called virtual micro-sample and can do something similar In the same way as conventional microsampling arrangements can be used.

Eine Vergrößerung von praktisch Eins wird andererseits angewandt, wenn die Probe mit Strahlung überflutet wird, um sie zu veranlassen, Elektronen über einen ausgedehnten Bereich zu emittieren.A magnification of practically unity, on the other hand, is applied when the sample is flooded with radiation to remove it to cause electrons to emit over an extended area.

Selbstverständlich kann die Linse 88 in Abwandlungen der Anordnung gemäß Fig. 6 mehr als drei Teile oder alternativ lediglich zwei Komponenten enthalten. Außerdem können die Komponenten der Linse eine beträchtliche Dicke aufweisen, so daß die Öffnungen 92. zu Kanälen von beachtlicher Länge werden.Of course, the lens 88 can be arranged in modifications 6 contain more than three parts or, alternatively, only two components. In addition, the components of the lens have a considerable thickness, so that the openings 92. become channels of considerable length.

Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Anordnung in gleicher Weise auch auf die Spektroskopie mit anderen Arten geladener Teilchen, beispielsweise auf die Ionenspektroskopie angewandt werden.Of course, the arrangement according to the invention in in the same way also to spectroscopy with other types of charged particles, for example to ion spectroscopy can be applied.

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Claims (9)

«6«6 PatentansprücheClaims Zylindrischer Spiegelanalysator mit einem Paar mindestens teilweise röhrenförmiger Elektroden, die koaxial angeordnet und gegeneinander elektrisch isoliert sind, so daß zwischen ihnen eine Spannung zur Erzeugung eines radialen elektrischen Feldes zwischen den Elektroden angelegt werden kann, Mitteln zum Erzeugen und Einschießen geladener Teilchen in das radiale Feld, wodurch die Teilchen durch das Feld auf die Achse zu abgelenkt und Teilchen einer vorgegebenen Energie auf einen Brennpunkt gebracht werden, einem Teil mit einer Kollektoröffnung, die an dem Brennpunkt angeordnet ist, um Teilchen mit der vorgegebenen Energie zu selektieren, sowie einem Detektor zum Herausfinden von Teilchen, die durch die Kollektoröffnung hindurchgehen,Cylindrical mirror analyzer having a pair of at least partially tubular electrodes arranged coaxially and are electrically isolated from one another, so that between them a voltage for generating a radial electric field can be applied between the electrodes, means for generating and injecting charged particles into the radial field, whereby the particles are deflected by the field towards the axis and particles of a given energy are brought to a focal point, a part with a collector opening, which is arranged at the focal point in order to select particles with the predetermined energy, and a detector to find particles that pass through the collector opening, dadurch gekennzeichnet, daß er ein weiteres Teil mit einer Öffnung (12, 31, 50, 67, 87), der sog. ß-Öffnung, die an einer Stelle angeordnet ist, an der die Teilchen mit der vorgegebenen Energie, die in radialen Ebenen wandern, die Achse (4, 24, 45, 64, 82) kreuzen, enthält.characterized in that it has a further part with an opening (12, 31, 50, 67, 87), the so-called ß-opening, which is arranged at a point where the particles with the given energy, in radial Hiking planes that cross axis (4, 24, 45, 64, 82) contains. 2. Analysator gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoröffnung (10, 29, 68, 95) von der Analysatorache (4, 24, 45,-64, 82) entfernt angeordnet ist.
2. Analyzer according to claim 1,
characterized in that the collector opening (10, 29, 68, 95) is arranged away from the analyzer axis (4, 24, 45, -64, 82).
3. Analysator gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoröffnung (29, 68, 95) praktisch mit der inneren der Elektroden (21, 62, 80) zusammenfällt.
3. Analyzer according to claim 2,
characterized in that the collector opening (29, 68, 95) practically coincides with the inner one of the electrodes (21, 62, 80).
209840/0835209840/0835
4. Analysator gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die β-Öffnung (12, 31, 67, 87) an einer Stelle angeordnet ist, die von den Teilchen nach ihrer Ablenkung durch das radiale Feld erreicht wird." 4. Analyzer according to one of the preceding claims, characterized in that that the β-opening (12, 31, 67, 87) is arranged in one place which is reached by the particles after they have been deflected by the radial field. " 5. Analysator gemäß Anspruch 4,.5. Analyzer according to claim 4 ,. dadurch gekennzeichnet, "characterized, " daß er im Betrieb derart angeordnet ist, daß die Teilchen nach dem Passieren der β-Öffnung (67) erneut in das radiale Feld eintreten und wiederum von dem Feld auf den Detektor (70) zu abgelenkt werden, der auf der Achse (64) angeordnet ist.that it is arranged in operation in such a way that the particles after passing the β-opening (67) re-enter the radial field and again from the field to the detector (70) to be deflected, which is arranged on the axis (64). 6. Analysator gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch -gekennzeichnet, daß er Mittel (88) enthält, die selektiv* betreibbar sind, um die Teilchen zu verzögern, bevor sie in das Feld eintreten.6. Analyzer according to one of the preceding claims, characterized, that it includes means (88) which are selectively operable to decelerate the particles before they enter the field. 7. Analysator gemäß Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (88) zur Verzögerung der Teilchen aus einer Linse für geladene Teilchen (charged-particle.lens) besteht.
7. analyzer according to claim 6,
characterized in that the means (88) for retarding the particles consists of a charged-particle.lens.
8. Analysator gemäß Anspruch 7»
dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (88) eine elektrostatische,Linse mit einer Anzahl Metallteilen (89, 90, 91) ist, die entsprechende Öffnungen (92) aufweisen, durch die die Teilchen nacheinander hindurchtreten. .
8. Analyzer according to claim 7 »
characterized in that the lens (88) is an electrostatic lens comprising a number of metal parts (89, 90, 91) having respective openings (92) through which the particles pass one after the other. .
9. Analysator gemäß Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteile (89, 90, 91) im weitesten Sinne konisch geformt sind.
9. analyzer according to claim 8,
characterized in that the metal parts (89, 90, 91) are conically shaped in the broadest sense.
Wa/Gu.Wa / Gu. 209840/0835209840/0835
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