DE2402728B2

DE2402728B2 - Device for analyzing a surface layer by ion scattering

Info

Publication number: DE2402728B2
Application number: DE19742402728
Authority: DE
Inventors: Hidde Herman Eindhoven Brongersma (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1973-02-02
Filing date: 1974-01-21
Publication date: 1980-04-30
Also published as: DE2402728A1; DE2402728C3; CA995825A; FR2216578A1; GB1454641A; FR2216578B1; NL7301496A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Analysieren einer Oberflächenschicht mittels lonenzerstreuung, enthaltend Mittel zum Erzeugen eines primären, nahezu monoenergetischen Ionenstrahl, Ablenkmittel zum Richten des primären Ionenstrahl auf die Oberflächenschicht, eine Blendenöffnung zum Durchlassen von Ionen, die unter einem bestimmten Winkel zu der Achse des primären Ionenstrahl an der Oberflächeschicht zerstreut sind, und einen elektrostatischen Analysator sowie einen Detektor zur Bestimmung der kinetischen Energie der zerstreuten und von der Blende durchgelassenen Ionen.The invention relates to a device for analyzing a surface layer by means of ion scattering, Containing means for generating a primary, almost monoenergetic ion beam, Deflection means for directing the primary ion beam onto the surface layer, an aperture to the Letting ions pass through at a certain angle to the axis of the primary ion beam at the Surface layer are scattered, and an electrostatic analyzer and a detector for determination the kinetic energy of the ions scattered and transmitted by the diaphragm.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-Patentschrift 34 80 774 bekannt. In einem derartigen Ionenzerstreuungsspektrometer wird die zu prüfende Oberflächenschicht mit einem primären Ionenstrahl beschossen. Die Ionen dieses Strahls prallen gegen die Atome der Oberflächenschicht an, welche Anpralle unter gewissen Bedingungen als elastisch betrachtet werden können. Das heißt, daß die kinetische Energie eines Ions nach dem Anprall mit Hilfe der Gesetze der Erhaltung von Energie und Impuls berechnet werden kann. WennSuch a device is known from US Pat. No. 3,480,774. In such an ion scattering spectrometer the surface layer to be tested is bombarded with a primary ion beam. The ions of this beam collide against the atoms of the surface layer, which collides beneath can be regarded as elastic under certain conditions. That is, the kinetic energy of an ion after impact can be calculated using the laws of conservation of energy and momentum. if

Ei = kinetische Energie eines Ions vordem Anprall,
E2 = kinetische Energie eines Ions nach dem Anprall,
rri] = Masse des Ions,
mi = Masse des Atoms in der Oberflächenschicht, dasEi = kinetic energy of an ion before impact,
E2 = kinetic energy of an ion after impact,
rri] = mass of the ion,
mi = mass of the atom in the surface layer that

gegen das lon anprallt,
γ = m2/ni\.
W = Zerstreuungswinkel, d. h. der Winkel zwischen den Geschwindigkeitsvektoren des Ions vor und nach dem Anprall.crashes against the lon,
γ = m2 / ni \.
W = angle of dispersion, ie the angle between the velocity vectors of the ion before and after impact.

gilt bekanntlich, wenn γ> l.daßis well known if γ> l.dass

E₂ = i[cos θ + tf- sin² 6»)[ ]/(! + γ)\² E₁ . E ₂ = i [cos θ + tf- sin ² 6 ») [] / (! + Γ) \ ² E ₁ .

Daraus folgt, das mi dadurch bestimmt werden kann, daß £2 gemessen wird, wenn n>\, E\ und θ bekannt sind und wenn angenommen werden kann, daß nur einfache Anpralle stattfinden. Dies erfolgt in einem lonenzerstreuungsspektrometer auf folgende Weise. Ein Strahl von Ionen, meist Edelgasionen, mit bekannter Masse m\ und bekannter Energie E\ wird auf die zu prüfende Oberflächenschicht geschossen. Eine Blende wird derart angeordnet, daß die Richtung zerstreuter Ionen, die den Spalt passieren, einen bekannten Winkel θ mit der Richtung des primären Strahls einschließt. Die Energie der durchgelassenen Ionen wird in einem Energieanalysator gemessen. Bei einer bestimmten Spannung an den Elektroden des Energieanalysators können nur zerstreute Ionen mit einer bestimmten Energie £2 denIt follows that mi can be determined by measuring £ 2 if n> \, E \ and θ are known and if it can be assumed that only simple impacts take place. This is done in an ion scattering spectrometer in the following manner. A beam of ions, mostly noble gas ions, with a known mass m \ and known energy E \ is shot at the surface layer to be tested. An aperture is placed so that the direction of scattered ions passing through the gap makes a known angle θ with the direction of the primary beam. The energy of the transmitted ions is measured in an energy analyzer. At a certain voltage on the electrodes of the energy analyzer, only scattered ions with a certain energy £ 2 can denote

21) Analysator passieren. Diese Energie ist damit, wenn /7?r, Ei und θ gegeben sind, für die Masse m₂ von Atomen in der Oberflächenschicht, die von dem primären Strahl getroffen werden, kennzeichnend. Indem die Spannung an den Elektroden des Analysators geändert wird, kann 21) pass analyzer. This energy is thus, given / 7? R, Ei and θ , indicative of the mass m ₂ of atoms in the surface layer which are struck by the primary beam. By changing the voltage on the electrodes of the analyzer, you can

2^r> ein Spektrum der in der Oberflächenschicht vorkommenden Atomarten erhalten werden. Bei bestimmten Spannungen am Analysator tritt dabei eine Spitze im Signal auf, das von dem Detektor abgegeben wird. Die Größe der Spitze ist ein Maß für die relative Menge der2 ^r > a spectrum of the types of atoms occurring in the surface layer can be obtained. At certain voltages on the analyzer, a peak occurs in the signal that is emitted by the detector. The size of the tip is a measure of the relative amount of the

jo betreffenden Atome und die zu der Spitze gehörige Spannung am Analysator ist ein Maß für die Masse der betreffenden Atome.jo concerned atoms and the one belonging to the tip Voltage across the analyzer is a measure of the mass of the atoms in question.

Es leuchtet ein, daß der Winkel θ genau definiert und die Öffnung in der Blende somit derart klein sein soll,It is clear that the angle θ is precisely defined and that the opening in the diaphragm should therefore be so small that

r> daß nur eine geringe Anzahl zerstreuter Ionen durchgelassen wird. In der Praxis soll θ von der Blende mit einer Genauigkeit von Γ bis 2° bestimmt sein, was für die bekannte Vorrichtung zur Folge hat. daß nur zerstreute Ionen innerhalb eines Raumwinkels vonr> that only a small number of scattered ions is let through. In practice, θ should be from the aperture be determined with an accuracy of Γ to 2 °, which has the consequence for the known device. that only scattered ions within a solid angle of

4(i 2° χ 2° akzeptiert werden können, wodurch nur ein sehr kleines Signal erhalten wird.4 (i 2 ° χ 2 ° can be accepted, making only a very small signal is received.

Aus dem Artikel »Zur Energieverteilung der von Protonen in Gasen ausgelösten Sekundärelektronen« in »Zeitschrift für Physik«, Heft 147. S. 228-240, 1957, istFrom the article "On the energy distribution of the secondary electrons released by protons in gases" in "Zeitschrift für Physik", Issue 147. pp. 228-240, 1957, is

■r> ein Energieanalysator mit zwei koaxialen zylindrischen Elektroden bekannt. Ein derartiger Analysator weist den Vorteil auf, daß die Bahnen der zerstreuten Ionen, die einen bestimmten Winkel mit der Achse des Analysators einschließen, mit der die Achse des■ r> an energy analyzer with two coaxial cylindrical Known electrodes. Such an analyzer has the advantage that the trajectories of the scattered ions, which enclose a certain angle with the axis of the analyzer, with which the axis of the

κι primären Strahls zusammenfällt, auf einer Kegeloberfläche liegen. Durch die Anwendung einer ringförmigen Blende mit einem Spalt mit einer Breite von V und einem Umfang von 360° akzeptiert der Analysator das ISOfache der Anzahl Ionen, die von dem Analysatorκι primary beam coincides, lie on a conical surface. By using an annular diaphragm with a gap of V width and a circumference of 360 °, the analyzer accepts ISO times the number of ions that are emitted by the analyzer

μ akzeptiert werden, der in der in der US-Patentschrift 34 80 774 beschriebenen Vorrichtung verwendet wird. Ein derartiger Analysator konnte jedoch bisher nicht in einem Ionenzerstreuungsspektrometer verwendet werden, weil der primäre Ionenstrahl an der Achse desμ will be accepted, as described in the US patent 34 80 774 described device is used. However, such an analyzer could not be used so far an ion scattering spectrometer because the primary ion beam is at the axis of the

bo Analysators entlang verlaufen muß und somit entweder die zu prüfende Oberflächenschicht oder der Detektor für den primären Ionenstrahl ein Hindernis bildet.bo analyzer must run along and thus either the surface layer to be tested or the detector for the primary ion beam forms an obstacle.

Die Erfindung bezweckt, ein lonenzerstreuungsspektrometer zu schaffen, in dem ein Energieanalysator mitThe invention aims to provide an ion scattering spectrometer to create in which an energy analyzer with

ni zwei koaxialen zvlmdrischen Elektroden verwendet werden kann. Die Erfindung bezweckt weiter, ein lonenzerstreuungsspektrometer zu schaffen, daß eine beträchtlich verbesserte Massentrennune zwischen denTwo coaxial cylindrical electrodes are used can be. The invention further aims to provide an ion scattering spectrometer that a considerably improved mass separation between the

in der Oberflächenschicht vorhandenen Atomen liefert und ein wesentlich größeres Signal erzeugtdelivers atoms present in the surface layer and generates a much larger signal

Nach der Erfindung ist eine Vorrichtung der im ersten Absatz erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, daß der elektrostatische Analysator zwei nahezu zylindrische, hohie, koaxiale Elektroden enthält; daß die Achse des primären Ionenstrahls in einem an die Oberflächenschicht grenzenden Gebiet mit der Achse des Analysators zusammenfällt; daß die Blendenöffnung nahezu ringförmig und mit dem Analysator koaxial ist und eine Lage einnimmt, in der sie Ionen durchläßt, die über einen Winkel von mehr als 90° zerstreut sind; daß die koaxialen Elektroden mit je einer öffnung zum Durchlassen des primären Ionenstrahls versehen sind, und daß die Ablenkmittel den durch die öffnungen in den koaxialen Elektroden eintretenden primären Ionenstrahl längs der Achse des Analysators ablenken.According to the invention, a device of the type mentioned in the first paragraph is characterized in that the electrostatic analyzer contains two nearly cylindrical, hollow, coaxial electrodes; that the axis of the primary ion beam in an area adjoining the surface layer with the axis of the Analyzer collapses; that the aperture is nearly annular and coaxial with the analyzer and adopts a position in which it transmits ions which are scattered over an angle of more than 90 °; that the coaxial electrodes are each provided with an opening for the passage of the primary ion beam, and that the deflection means are the primary ones entering through the openings in the coaxial electrodes Deflect the ion beam along the axis of the analyzer.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung nähe, erläutert. Es zeigtThe invention is explained below using an exemplary embodiment with reference to the drawing. It shows

F i g. 1 teilweise aufgeschnitten, eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeii;piels der Vorrichtung nach der Erfindung,F i g. 1 partially cut open, a perspective View of an embodiment of the device according to the invention,

F i g. 2 einen Schnitt durch diese Vorrichtung in einer Ebene senkrecht zu der Ebene, in der der primäre Strahl eintritt, und ■F i g. 2 shows a section through this device in a plane perpendicular to the plane in which the primary beam occurs, and ■

Fig. 3 einen Schnitt durch diese Vorrichi mg mit einer Ebene, die mit der Ebene zusammenfällt, in der der primäre Strahl eintritt.Fig. 3 is a section through this Vorrichi mg with a plane which coincides with the plane in which the primary beam enters.

In Fig. 1 wird ein primärer nahezu monoenergetischer Ionenstrahl I von schematisch dargestellten Mitteln 2 erzeugt, die u.a. eine Ionenquelle und Mittel enthalten, mit deren Hilfe der Strahl gerichtet und dem Strahl eine bestimmte Energie von z. B. einigen Hundert eV gegeben wird. Weiter sollen die Ionen in bezug auf Masse und Ladung selektiert weiden. Derartige Mittel sind aus dem Stand der Technik bekannt und brauchen nicht näher erläutert zu werden. Vorzugsweise werden F.delgasionen, wie Helium- oder Neonionen verwendet. Ein Vorteil dieser Ionen ist ihre große lonisationsenergie; dies macht es sehr wahrscheinlich, daß ihre Ladung bei dem Anprall neutralisiert wird, was zwar eine geringe Anzahl zerstreuter Ionen herbeiführt, aber auch die Gefahr vor mehrfachen Anprallen, die die Messung verderben, verringert. Eine Vorrichtung nach der Erfindung weist die günstige Eigenschaft auf, daß auch bei einer geringen Anzahl zerstreuter Ionen von dem Detektor noch ein genügendes Signal erzeug' wird.In Fig. 1, a primary becomes almost monoenergetic Ion beam I generated by means 2 shown schematically, including an ion source and means contain, with the help of which the beam is directed and the beam a certain energy of z. B. a few hundred eV is given. Furthermore, the ions should be selected with regard to mass and charge. Such means are known from the prior art and do not need to be explained in more detail. Preferably be F. Delgas ions, such as helium or neon ions used. One advantage of these ions is their large ionization energy; this makes it very likely that their charge will be neutralized on impact, which is a brings about a small number of scattered ions, but also the risk of multiple impacts that make the measurement spoil, diminished. A device according to the invention has the favorable property that also in the case of a small number of scattered ions, a sufficient signal is still generated by the detector.

Der Ionenstrahl 1 wird von elektrostatischen Ablenkplatten 3 und 4 abgelenkt, bis er an der Achse 5 des Energieanalysator entlang verläuft. Der Energieanalysator enthält zwei koaxiale, zylindrische Elektroden 6 und 7. Ein möglichst schmaler Sek'or 18 der zylindrischen Elektroden 6 und 7 ist offen und bildet eine Öffnung zum Durchlassen des eintretenden Strahls. Der Ionenstrahl 1 trifft dann in einem Punkt 12 auf eine Auftreffplatte 8 auf. die nahezu senkrecht zu der Achse 5 angeordnet ist. Die Ionen des Strahls 1 prallen gegen Atome in der Oberflächenschicht der Auftreffplatte 8 an und werden zerstreut. Dabei verlieren sie eine bestimmte Menge Energie, die von dem Zerstreuungswinkel abhangt. Der Energieanalysator mißt diesen Knergieverlu-t für einen bestimmten Winkel (■). der großer als 90 ist. I Iier ist also von Rückzerstreuung die Rede. Der Winkel '·> ka»nn z. B. I J8° betragen, wodurch die von dem Energieanalysator akzeptierten Ionen Bahnen über die Oberfläche eines Kegels mit einem Spitzenwinkel vor' 84 beschreiben. Der Winkel Θ wird durch die Lage der Blendenöffnung 9 in der zylindrischen Elektrode 7 bestimmt. Der Strahl zerstreuter Ionen beschreibt in dem radialen elektrischen Feld zwischen den Elektroden 6 und 7 eine -, scheinbar parabolische Bahn und kann die zweite Blendenöffnung 11 nur bei einem bestimmten Potentialunterschied zwischen den Elektroden 6 und 7 passieren, der ein Maß für die Energie des Strahls 10 ist. Ein derartiger Energieanalysator kann die Ionenbahnen, die ίο in dem Punkt 12 anfangen, auf die Achse 5 in dem Punkt 13 auf der Achse 5 fokussieren. Der Fokussierpunkt 13 wird mit Hilfe einer elektrostatischen Linse, die die zylindrischen Elektroden 15 und 16 enthält, in dem Punkt 14 abgebildet, der den Eingang eines Detektors is 17 bildet. Der Detektor 17 besteht aus einem Elektronenvervielfacher, dessen erste Dynode von den zu detektierenden Ionen getroffen wird.The ion beam 1 is deflected by electrostatic deflection plates 3 and 4 until it runs along the axis 5 of the energy analyzer. The energy analyzer contains two coaxial, cylindrical electrodes 6 and 7. A sector 18 of the cylindrical electrodes 6 and 7 which is as narrow as possible is open and forms an opening for the entering beam to pass through. The ion beam 1 then strikes an impact plate 8 at a point 12. which is arranged almost perpendicular to the axis 5. The ions of the beam 1 collide with atoms in the surface layer of the target 8 and are scattered. In doing so, they lose a certain amount of energy, which depends on the angle of dispersion. The energy analyzer measures this energy loss for a certain angle (■). who is taller than 90. So here we speak of backscattering. The angle '·> can z. B. I J8 °, whereby the ions accepted by the energy analyzer describe trajectories across the surface of a cone with an apex angle before '84. The angle Θ is determined by the position of the aperture 9 in the cylindrical electrode 7. The beam of scattered ions describes an apparently parabolic path in the radial electric field between the electrodes 6 and 7 and can only pass through the second aperture 11 if there is a certain potential difference between the electrodes 6 and 7, which is a measure of the energy of the beam 10 is. Such an energy analyzer can focus the ion trajectories, which begin at point 12, onto axis 5 at point 13 on axis 5. The focussing point 13 is imaged with the aid of an electrostatic lens, which contains the cylindrical electrodes 15 and 16, in the point 14 which forms the input of a detector 17. The detector 17 consists of an electron multiplier, the first dynode of which is hit by the ions to be detected.

Zur näheren Erläuterung sind in den Fig.2 und 3 zwei Schnitte durch die Vorrichtung, und zwar in der waagerechten bzw. senkrechten Ebene der Fig. 1, dargestellt. Fig.3 zeigt noch einige Einzelheiten in bezug auf die Injektion des primären Strahls 1, die mit Hilfe eines zweiten Satzes elektrostatischer Ablenkplatten 19 und 20 und einer im Inneren feldfreien Röhre j-> 21 stattfindet.For a more detailed explanation, two sections through the device, specifically in the horizontal and vertical plane of FIG. 1, are shown in FIGS. 3 shows a few more details with regard to the injection of the primary jet 1, which takes place with the aid of a second set of electrostatic deflection plates 19 and 20 and a tube j-> 21 inside field-free.

Für eine befriedigende Wirkung des Energieanalysator soll das elektrische Feld zwischen den Elektroden 6 und 7 an allen Stellen gleich dem Feld zwischen zwei unendlich langen koaxialen Zylindern sein. Da die in Zylinder in der Praxis eine beschränkte Länge aufweisen und außerdem ein Sektor 18 aus den Zylindern entfernt ist, müssen Elektroden angebracht werden, um die Randbedingungen für das Feld festzulegen und das Feld gegebenenfalls ein wenig zu ii korrigieren. Der Sektor 18 ist mit Hilfe der Platten 22 und 23 abgeschlossen. Senkrecht zu der Achse 5 sind die Zylinder 6 und 7 mit Hilfe der Platten 24 und 25 abgeschlossen, die in Fig. 1 der Deutlichkeit halber nicht dargestellt sind. Die Platten 22, 23, 24 und 25 in weisen ein mittleres Potential auf, das zwischen den Potentialen der Zylinder 6 und 7 liegt. Auch ist es möglich, die Platten 22, 23, 24 und 25 in mehrere Elektroden mit verschiedenen Potentialen aufzuteilen, damit eine bessere Annäherung des erforderlichen r> elektrischen Feldes erhalten wird. Auch können die Platten aus einem Material mit einem großen elektrischen Widerstand hergestellt und mit den Zylindern 6 und 7 verbunden werden, urn ein gleichmäßig verlaufendes Potential zu erhalten.For a satisfactory effect of the energy analyzer, the electric field between the electrodes 6 and 7 be equal to the field between two infinitely long coaxial cylinders at all points. Since the have in practice a limited length in cylinders and also a sector 18 from the Cylinders are removed, electrodes must be attached to the boundary conditions for the field and correct the field a little if necessary. The sector 18 is with the help of the plates 22 and 23 completed. The cylinders 6 and 7 are perpendicular to the axis 5 with the aid of the plates 24 and 25 completed, which are not shown in Fig. 1 for the sake of clarity. Plates 22, 23, 24 and 25 in have an average potential that lies between the potentials of cylinders 6 and 7. It is too possible to divide the plates 22, 23, 24 and 25 into several electrodes with different potentials, so that a better approximation of the required r> electric field is obtained. They can also Plates made of a material with a large electrical resistance and with the cylinders 6 and 7 are connected in order to obtain a uniform potential.

i<> Eine Vorrichtung nach der Erfindung wirkt, wie bereits bemerkt wurde, mit Rückzerstreuung. In der Rückwärtsrichtung werden zwar weniger Ionen als in der Vorwärtsrichtung zerstreut, aber die Vorrichtung nach der Erfindung eignet sich besonders gut zum > Detektieren geringer Mengen Ionen. Die beschriebene Rückzerstreuung weist dagegen große Vorteile auf. Erstens ist bei einem Einfallswinkel von 90° die Zerstäubungsgefahr viel geringer, wodurch die Oberflächenschicht der Probe in geringerem Maße von dem ο primären Strahl beschädigt wird. Bei einem Einfallswinkel von 90° tritt oft erst bei 60 eV Zerstäubung auf, während bei einem Einfallswinkel von 45° bereits 10 eV genügen. Zweitens ist die Gefahr vor mehrfachen Anprallen, die das Meßergebnis verderben, bei einem ο Einfallswinkel von 90° viel geringer als bei Winkeln von weniger als 90 '.i <> A device according to the invention acts like has already been noticed, with backscattering. In the reverse direction there are fewer ions than in the forward direction dispersed, but the device according to the invention is particularly well suited for > Detection of small quantities of ions. In contrast, the backscattering described has great advantages. Firstly, at an angle of incidence of 90 °, the risk of sputtering is much lower, thereby reducing the surface layer the sample is damaged to a lesser extent by the ο primary beam. At an angle of incidence of 90 ° often only occurs at 60 eV sputtering, while at an angle of incidence of 45 ° already 10 eV suffice. Second, there is a risk of multiple impacts that spoil the measurement result with one ο Angle of incidence of 90 ° is much smaller than that of angles less than 90 '.

Bei der Ableitung der angewandten Anprallformel wird die Beweeune der Atome der AuftreffDlatteWhen deriving the applied impact formula, the atoms of the impact stick are covered

vernachlässigt. Diese Bewegung ergibt eine Verbreiterung der Spitze im Signal des Detektors. Die Abkühlung der Auftreffplatte kann aslo vorteilhaft sein, um direkt nebeneinander liegende Spitzen des Spektrums voneinander unterscheiden zu können.neglected. This movement results in a broadening of the peak in the signal from the detector. The cooling off The impact plate can also be advantageous in order to separate directly adjacent peaks of the spectrum from one another to be able to distinguish.

Das Energieauflösungsvermögen der Vorrichtung kann dadurch vergrößert werden, daß nach einem ersten Energieanalysator der Strahl verzögert und derart fokussiert wird, daß ein Strahl mit einer Divergenz erhalten wird, bei der mit Hilfe eines zweiten Energieanalysators die Energie genau bestimmt werden kann. Die dazu erforderliche Divergenz ist etwa 42°. Bei niedriger Energie kann ein derartiger Energieanalysator nämlich kleinere Energieunterschiede detektieren, weil AEiE(E The energy resolution capacity of the device can be increased by delaying the beam after a first energy analyzer and focusing it in such a way that a beam is obtained with a divergence at which the energy can be precisely determined with the aid of a second energy analyzer. The divergence required for this is around 42 °. At low energy, such an energy analyzer can detect smaller energy differences because AEiE (E.

Energie) für eineEnergy) for one

AEiE(E= Energie) für einen derartigen Energieseiektor einen festen Wert aufweist. AEiE (E = energy) has a fixed value for such an energy sector.

Ein Vorteil der Ablenkung des primären Strahls mit den Ablenkplatten 3 und 4 bzw. 19 und 20 ist der, daß dadurch besser differential gepumpt werden kann, weil keine »direkte Sicht« mehr zwischen dem Analysator mit der Auftreffplatte und der Ionenquelle besteht.An advantage of deflecting the primary beam with deflector plates 3 and 4 or 19 and 20 is that this means that better differential pumping is possible because there is no longer a "direct view" between the analyzer with the target and the ion source.

Dabei sei bemerkt, daß oft ein sehr niedriger Druck von etwa 10-'⁰ITIm Quecksilbersäule für die Auftreffplatte benötigt wird, während die Ionenquelle bei einem Druck von etwa 10"' mm Quecksilbersäule arbeitet.
In der Nähe der Auftreffplatte kann ein Elektronenstrahlerzeugungssystem niedriger Energie oder ein Glühfaden angeordnet werden, damit auf bekannte Weise die Raumladung ausgeglichen wird. Weiter ist es möglich, die Auftreffplatte schichtweise langsam mitIt should be noted that a very low pressure of about 10- ' ⁰ ITIm of mercury is often required for the target, while the ion source operates at a pressure of about 10 "mm of mercury.
A low energy electron gun or filament may be placed near the target to balance the space charge in a known manner. It is also possible to slowly move the target plate in layers

ίο einer gesonderten Ionenquelle abzuschälen, damit auch tiefer liegende Schichten analysiert werden können.ίο peel off a separate ion source, so too deeper layers can be analyzed.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung ist der Innendurchmesser der Elektrode 6 130 mm und der Außendurchmesser der Elektrode 7 35 mm. Der Abstand zwischen dei'i rünkieii i2 und i3 iSl 108,5 liini und der Winkel 0 = 42,3°. Die Elektrode 7 ist im Zusammenhang mit dem Transport des primären Strahls 1 geerdet. Zum Selektieren von Ionen mit einer Energie von VeV muß das Potential der Elektrode 6 (in bezug auf die Elektrode 7) dann WoIt beiragen.In the device shown in the drawing, the inner diameter of the electrode 6 is 130 mm and the Outside diameter of the electrode 7 35 mm. The distance between dei'i rünkieii i2 and i3 iSl 108.5 liini and the angle 0 = 42.3 °. The electrode 7 is related to the transport of the primary Beam 1 grounded. To select ions with an energy of VeV, the potential of the electrode 6 (in with respect to the electrode 7) then contribute WoIt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Apparatus for analyzing a surface layer with the aid of ion scattering, comprising means for generating a primary almost monoenergetic ion beam, deflection means for directing the primary ion beam onto the surface layer, a diaphragm opening for the passage of ions which are at a certain angle to the axis of the primary ion beam at the Surface layer are scattered, and an electrostatic analyzer and a detector for determining the kinetic energy of the scattered and transmitted by the diaphragm ions, characterized in that the electrostatic analyzer comprises two almost cylindrical, hollow, coaxial electrodes (6, 7); that the axis (5) of the primary ion beam (1) of the analyzer coincides in an adjoining the surface layer region with the axis (5); that the aperture is nearly annular and coaxial with the analyzer and occupies a position in which it lets through ions which are scattered over an angle of more than 90 °; that the coaxial electrodes (6, 7) are each provided with an opening (18) for the passage of the primary ion beam (1), and that the deflection means (3, 4) are provided by the openings (18) in the coaxial electrodes (6, 7) deflect the incoming primary ion beam (1) along the axis (5) of the analyzer.