DE2729988A1 - Hochaufloesender spektralapparat fuer elektronenstrahlen - Google Patents

Description

Böblingen, den 30. Juni 1977 te-bm/fr

Anmelderin:

International Business Machines Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen:

Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin:

Vertreter:

SA 975 062

Patentassessor
Dipl.-Phys. F. Teufel

7030 Böblingen

Bezeichnung:

Hochauflösender Spektralapparat für Elektronenstrahlen

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Die Erfindung betrifft einen Spektralapparat für Elektronenstrahlen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Spektrometer für Elektronenstrahlen dienen zur Unterscheidung ^! der Elektronen, die von einer Quelle ausgesandt werden, hinsichtlich ihrer kinetischen Energie. Elektronenfilter sind < Einrichtungen, die selektiv Elektronen einer bestimmten oder mehrerer Energien entweder durchlassen oder stoppen. Die Auf- ^: lösung eines Filters oder eines Spektralapparats kann durch Δε gekennzeichnet werden, d.h. durch den Ausschnitt des Energiejspektrums, in dem die Elektronen durchgelassen bzw. eingefangen! oder einer Meßeinrichtung zugeführt werden. :

Eine Ausführungsart von Spektralapparaten, die sich für Elektronen geringer Energie eignet, beruht auf dem Laufzeit-Prinzip Die Geschwindigkeit der Elektronen wird durch Messung der Zeit bestimmt, die sie zum Durchlaufen einer Driftröhre (Klystron) benötigen. Die zu untersuchende Energieverteilung wird dadurch in eine Verteilung der Ankunftszeit am Detektor umge-

!»rändelt. Die Auflösung Δε dieser Einrichtungen beträgt ungefähr 10 mV.

! i

Eine zweite Art von Spektralapparaten stellen die elektro- ! magnetischen Einrichtungen dar, die auf der Dispersion von Elektronen in elektrischen und/oder magnetischen Feldern {entsprechend ihrer kinetischen Energie beruhen. Diese Geräte sind variable Bandpaß-Elektronenfilter, die ein gewisses Energieband durchlassen, dessen Zentrum kontinuierlich verschoben werden kann. Typische Beispiele von elektromagnetischen Geräten sind die elektrostatischen, sphärischen oder zylindrischen Analysatoren, der zylindrische Spiegelanalysator, der conzentrlsche, sphärische Spiegelanalysator und das Wienfilter. Sin derartiger Spektralapparat ist im US-Patent 3 733 483 geschrieben, im allgemeinen beträgt die Auflösung ΔΕ dieser

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elektromagnetischen Geräte größenordnungsmäßig 10 bis 20 mV.

Bei einer dritten Art von Spektrometern werden alle Elektronen unterhalb einer bestimmten variablen Energiegrenze in einen elektrostatischen Potentialtopf eingefangen und kollektiv gemessen. Die Auflösung δ Ε dieser Geräte liegt gewöhnlich zwischen 0,05 und 0,4 V und ist im allgemeinen geringer als die von elektromagnetischen Geräten. Eine Ausnahme bildet jedoch das im Journal of Physics B, I, 7, 1180 (1974) beschriebene Gerät, da dessen Auflösung Δ Ε 10 mV beträgt.

In einer weiteren Art von Spektrometern werden Materialien, wie beispielsweise SFg und C-H₅NO₃ verwendet, um damit negative Ionen zu bilden, die dann mit einem Detektor festgestellt werden können. Die Anwendung dieser Art von Spektrometern ist : auf Elektronen beschränkt, deren Energie in der Nähe von Null liegt; ihre Auflösung Δ E liegt dabei noch unterhalb der von Geräten, die Elektronen einfangen.
I

JEines der Hauptziele bei der Entwicklung von Elektronen-Spektrojmetern besteht in der Erzielung einer verbesserten Auflösung ΔΕ bei gleichzeitigem hohem Ausgangssignal. Mit einer höheren Auflösung können qualitative neue wissenschaftliche Erkennt- ι jnisse gewonnen werden; besonders wichtig ist sie in praktischen! !Anwendungen, wie beispielsweise der Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie. mit der zwischen Atomen der gleichen Art, aber ' in verschiedenen chemischen Bindungszuständen unterschieden werden kann und somit eine Strukturbestimmung von Materialien durchführbar ist. Die Bemühungen zur Verbesserung der Auflösung konzentrierten sich in der Vergangenheit hauptsächlich auf eine Verbesserung der einzelnen Teile von bestehenden spektroskopischen Instrumenten und/oder deren Funktionen.

Die vorliegende Erfindung macht sich demgegenüber zur Aufgabe, eine auf einem neuen Prinzip beruhende Einrichtung zur Ver-

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besserung der Auflösung In Elektronenstrahl-Spektralapparaten anzugeben.

piese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch gekennzeichnete J technische Lehre gelöst. Ausgestaltungen und Heiterbildungen ; der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. ί

Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Einrichtung ' besteht in einer Resonanzkammer mit einem Gas, das bei einem _: bestimmten Wert der Elektronenenergie eine enge Streuresonanz j aufweist. Diese enge Resonanzstelle des Gases wird dazu benutzt, das Spektrum der Elektronenenergie bei diesem Energiewert aus- j zufiltern. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht ein j Spektralapparat aus einer Elektronenkanone, einem elektromag- i jnetischen Filter, einer Resonanzkammer mit Helium und einer Detektorvorrichtung für eingefangene Elektronen. Die Elektronen im Strahl werden beschleunigt und der Strahl dann durch ein elektromagnetisches Filter geschickt, dessen Zentrum bei ungefähr 20,614 eV liegt. Der gefilterte Strahl gelangt dann in eine Resonanzkammer, in der die Elektronen unelastische Stöße mit Heliumatomen ausführen und dabei Helium in den angeregten {Zustand He2 S überführen. Die Streuresonanz von He2 S löst leine Breite von weniger als 0,001 eV bei einer Energieschwelle von 20,614 eV auf und wirkt dadurch als Filter. Infolge des !sehr steilen Anstiegs der Resonanzstruktur beträgt die Auflösung ies Spektralapparats ungefähr 0,0001 eV. Die Detektorvorrichtung mißt dann die Flußdichte der gestreuten Elektronen.

lit einer derartig hohen Auflösung können verbesserte spektro-

ttrieche Untersuchungen angestellt werden; eine Einrichtung lieser Art kann jedoch auch als Elektronenbandstoppfilter /erwendung finden. Der Einsatz des Gerätes aus Elektronen-Monochromator ist ebenfalls möglich.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Fign. näher beschrieben.

Es zeigen:

I Fig. 1 eine schematische Darstellung eines hochauf- j

lösenden Spektrometer mit einer inelastischen Streuresonanz, !

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines hochauf-

lösenden Spektrometers mit elastischer Streu- j resonanz,

Fig. 3a ein Beispiel der Energieverteilung einer

Elektronenquelle, deren Zentrum bei einer Spannung V_Q liegt, ■

: I

Fig. 3b eine Energieverteilung derselben Elektronen- ; quelle wie in Fig. 3a, jedoch verschoben um !

die Spannungen V₁, V₂, V₃, V₄ und V₅, j

pig. 3c die Durchlaßkurve eines elektromagnetischen Filtere mit Zentrum bei V_r (V_r ^β 20,614 eV),

die verschobenen Energieverteilungen bei

^V1' ^V2' ^V3' ^V4' ^³¹^ ^V5' ⁿ*^{cndem sie ein} Filter entsprechend Fig. 3c durchlaufen haben,

Fig	. 3d
Fig	. 3e
	. 3f
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die Wahrscheinlichkeitscharakteristik für unelastische Strew V_r - 20,614 V ist,

unelastische Streuung der He2 S-Resonanz, wöbe

den Strom J von Elektronen geringer Energie, die in Detektor nach einer Filterung entsprechend Fig. 3c und 3· aufgefangen werden.

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Die hohe Auflösung bezüglich der Energie in einem Elektronenstrahl wird erzielt, indem eine Materialeigenschaft, nämlich die enge Resonanz von gewissen Gasen ausgenutzt wird. Die enge Streuresonanz eines Gases bei einer bestimmten Energie des Elektronenwertes dient zum Ausfiltern des Spektrums der Elektronenenergie bei diesem Energiewert.

Nach Fig. 1 kann diese Erfindung in einem Spektrometer 1O verwendet werden, bei dem von der unelastischen Streuresonanz Gebrauch gemacht wird. Eine Elektronenquelle 12 sendet Elektronen 14 aus, die in ein Gerät 16 zur Beschleunigung oder zur Abbremsung gelangen. Bei der Elektronenquelle 12 kann es sich um eine von vielen verschiedenen Typen handeln. Beispielsweise kann die Quelle 12 aus einem Material bestehen, das elektromagnetischer oder Partikelstrahlung ausgesetzt wird, z.B. Ultraviolettstrahlung, Röntgenstrahlung, Elektronenstrahlen oder Ionenstrahlen. Die Quelle 12 kann aber auch ein Plasma oder ein Material sein, das auf hohe Temperaturen aufgeheizt wird (d.h. eine Kathode). Schließlich kann die Quelle 12 auch auf einer Kernreaktion beruhen, wie beispielsweise beim Beta-Zerfall.

Das Energiespektrum der verschiedenen Elektronenquellen 12 kann eine unbegrenzte Vielzahl von verschiedenen Gestalten aufweisen. Ein herausgegriffenes Beispiel eines Energiespektrums einer bestimmten Energiequelle 12 ist in Fig. 3a darigestellt; das Spektrum weist einen bestimmten mittleren JEnergiewert V_Q auf. Anzumerken ist hier, daß dieses in Fig. 3a !dargestellte Energiespektrum eine unendlich hohe Auflösung besitzt, die mit derzeit vorhandenen Mitteln nicht erreichbar ist.

In der Beschleunigungs- oder Abbremseinrichtung 16 werden typischerweise variable elektrostatische Potentiale verwendet, die im Stand der Technik wohlbekannt sind. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung kann jede beliebige Beschleunigungs-SA 975 062

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oder Bremsvorrichtung 16 verwendet werden, solange sie mit den anderen Komponenten des Spektrometers 10 kompatibel ist. Die Beschleunigungseinrichtung 16 wird dazu verwendet, das Energiespektrum von einer Mittellage V (wie in Fig. 3a) auf verschiedene andere Lagen umzusetzen, beispielsweise in die Lagen V₁, V , V , V. und V₅ entsprechend der Darstellung in Fig. 3b.

Der Elektronenstrahl 14A gelangt von der Einrichtung 16 in ein elektromagnetisches Filter 18. Dieses Filter stellt die zweite in der Beschreibung des Standes der Technik genannte Art von Spektrometern dar und sortiert Elektronen mittels elektrischer und/oder magnetischer Felder entsprechend der kinetischen Elektronenenergie. Die elektromagnetische Einrichtung 18 filtriert ein Energiespektrum in einer genau bestimmten Weise aus, beispielsweise so wie in Fig. 3c, wo das Filter 18, dessen Durchlaßbereich den Mittelwert V besitzt, Energien mit einer unteren Energie von V, bis zu einer oberen Energie von V durchläßt. Durchlässigkeitskurven wie in Fig. 3c sind typisch und im Stand der Technik wohlbekannt.

Fig. 3d zeigt die verschobenen Energieverteilungen an den Punkten 1, 2, 3, 4 und 5 entsprechend der Energieskala von Fig. 3b am Ausgang des Filters 18. Die Punkte 1 bis 5 stellen den gesamten Elektronenstrom durch das Filter 18 für jedes Energiespektrum dar, das in Fig. 3b gezeigt ist. Die Kurven Iv₁, V₂, V₃, V₄ und V₅ in Fig. 3d sind somit bildliche Darstellungen der Energiespektren von Fig. 3b, nach deren Filterung durch die Einrichtung 18. Diese Energiespektren werden jedoch nicht erhalten, wenn der Gesamtstrom durch die Einrichtung 18 gemessen wird, und zwar aufgrund der relativ geringen Auflösung des Filters 18. Man erhält stattdessen nur die Punkte 1, 2, 3, 4 und 5. Die gestrichelt gezeichnete Linie durch die Punkte 1 bis 5 gilt für eine kontinuierliche Variation der Spannung.

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In Fig. 1 gelangt der gefilterte Elektronenstrahl 14B anschließend in die Resonanzkanflner 20. Diese Kaamer enthält ein Gas mit einer engen Streuresonanz bei einem bestinmten Wert der Elektronenenergie. In einer bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung wird Helium als Gas verwendet. Das Helium reagiert dann in folgender Weise:

He (1¹S) + e (V = 20,614 + AV) -► He (2¹S) + e ( V« AV)

Die Resonanzschwelle für He(2 S) liegt bei einer Spannung von 20,614 Volt. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung für die He(2 S)-Resonanzstreuung ist in Fig. 3e dargestellt. Daraus ist ersichtlich, daß die Resonanzstreuung nur für einen sehr schmalen Bereich von ungefähr 0,0011 eV eine hohe Wahrscheinlichkeit P(V) aufweist. Ist die Empfindlichkeitskurve des Detektors bekannt, in diesem Fall Fig. 3e, so läßt sich die ursprüngliche Energieverteilung mit Hilfe der wohlbekannten Inversionsverfahren bestimmen. Die Auflösung dieser Inversion wird durch den steilsten Teil der Empfindlichkeitskurve des Detektors bestimmt. Die Steilheit von P(V),d.h. der Anstieg von null bis zum maximalen Wert innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0,0001 eV, ist für die hohe Auflösung des SpektrograiPhen verantwortlich, die ebenfalls bei ungefähr 0,0001 eV !liegt. Das elektromagnetische Filter 18 dient zur Aussonderung der Resonanz bei V , die in dem Resonanzdetektor 20 fest-

l ^r

!gestellt werden soll. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel unter Zugrundelegung der He2¹S-Resonanz haben die unelastisch !gestreuten Elektronen somit Energiewerte V im Bereich zwischen 0 und V_u -V_r. Handelt es sich bei der Einrichtung 20 \m «in Elektronenfilter, bei dem die Elektronen eingefangen werden, so wird dessen Potentialtiefe gerade so eingestellt, daß nur Energiewerte zwischen 0 und V_u -V_r angezeigt werden. Arbeitet der Detektor 20 mit metastabilen Atomen, so werden nur He2 S-Atome gemessen, da nur diese Resonanz innerhalb te* Durchlaßbereiche von Filter 18 liegt, d.h. innerhalb der

Bnergiewerte V and V-

% Jü

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Die Elektronen im Strahl 14B gelangen in die Resonanzkairaner und führen dort unelastische Stöße mit den Heliumatomen aus, wobei ein Energieübertrag stattfindet. Das Heliumatom, das sich in seinem untersten Energiezustand befindet, nimmt Energie vom Eektronenstrahl auf und gelangt dann in einen angeregten Zustand, beispielsweise den Zustand He(2 S). Die gestreuten Elektronen verlieren einen entsprechenden Energiebetrag. Die Streurate ändert sich schnell als Funktion der Elektronenenergie. Ausgeprägte Strukturen mit sehr enger Energiebreite zeigen sich in der Streuwahrscheinlichkeit als Ergebnis einer zeitweisen Bindung des Elektrons an das Zielatom oder Ziel- : molekül, beispielsweise Helium. Derartige Strukturen in der Streuwahrscheinlichkeit als Funktion der Stoßenergie werden als Resonanzen bezeichnet; unter diesem Ausdruck sollen auch spezielle Strukturen verstanden werden, die üblicherweise als \ virtuelle Zustände bezeichnet sind. Der Resonanzzustand He2 S !ist ein Beispiel dafür. Ein weiteres Beispiel eines Gases und ein für die vorliegende Erfindung nutzbarer Resonanzzustand ist der He2 S-Zustand von Helium mit einer Energieschwelle von j19,818 eV.

JAuch andere Gase als Helium können für die vorliegende Erfin- ! dung verwendet werden. Ein allgemeiner Überblick über Resonanz^ !effekte bei Elektronenstreuung durch Atome und zweiatomige Molej küle ist in dem Artikel Review of Modern Physics, Vol. 45, j Seiten 378 bis 422 und Seiten 423 bis 486 (1973) enthalten. Die dort genannten Beispiele können auch für die vorliegende Erfindung Verwendung finden.

Die unelastische Streuung kann durch Messung der Produktionsrate von angeregten Atomen oder Molekülen bestimmt werden oder aber durch Messung der Elektronen geringer Energie, die durch die unelastische Kollision abgebremst wurden. Der Zustand He2 s ist metastabil in dem Sinn, daß seine Zerfallsgeschwindigkeit durch Strahlung sehr klein ist. Dadurch wird die

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Anregungsenergie vorzugsweise durch Stöße mit anderen Atomen oder Molekülen oder mit den Wänden des Gefäßes abgegeben. Metastabile Atome, wie beispielsweise He2 S, lassen sich mit bekannten Techniken leicht feststellen. In Fig. 1 kann das Spektrometer 10 das Vorhandensein einer Resonanz mit Hilfe eines Detektors für metastabile Atome oder mit Hilfe einer Einrichtung zum Einfangen von Elektronen leicht feststellen. Im Fall einer Elektroneneinfangeinrichtung enthält diese im allgemeinen auch eine Resonanzkammer. In Fig. 1 kann somit die Einrichtung 20 als eine Elektroneneinfangeinrichtung mit einer Resonanzkammer aufgefaßt werden. Ein üblicher Detektor für metastabile Atome kann ebenfalls mit der Resonanzkammer kombiniert werden; ein derartiger Detektor beruht auf der Ablösung von Elektronen aus einer Metalloberfläche durch die energiereichen Atome. Die elektrisch neutralen metastabilen Atome, wie beispielsweise He2 S, werden dabei zuerst von den einfallenden und gestreuten Elektronen mit Hilfe einer geeigneten Anordnung von Gitterelektroden mit entsprechenden elektrostatischen Potentialen getrennt.

In Fig. 3f ist der Strom J aufgetragen, den die Elektronen geringer Energie in dem der Resonanzkammer 20 zugeordneten

Elektroneneinfanggerät hervorrufen. Die Punkte 1¹', 2¹¹, 3' ', 4" und 5 · ' entsprechen den Punkten 1',2^I,3^I,4^I und 5', die durch elektromagnetisches Filtern an den fünf j Punkten der Energieskala 1, 2, 3, 4 und 5 in Fig. 3b erhalten \ werden. Die in Fig. 3f gestrichelt gezeichnete Linie gilt für eine kontinuierliche Variation von V; dieser Kurvenverlauf zeigt deutlich die Filterwirksamkeit des gesamten Geräts, verglichen mit der Filterwirkung des elektromagnetischen Filters allein, die durch die gestrichelte Linie in Fig. 3d repräsentiert ist.

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Eine hohe Auflösung von 0,0001 Volt ergibt sich, wenn ein elektromagnetisches Filter entsprechend Fig. 3c mit einem ResonanzSpektrum nach Fig. 3e zu einer Filtereinrichtung kombiniert werden.

In einer Einrichtung nach Fig. 1 müssen natürlich abhängig vom Kollimationsgrad der von der Quelle 12 ausgesandten Elektronen elektrostatische oder elektromagnetische Bündeleinrichtungen in einem oder in allen Zwischenbereichen zwischen der Quelle 12, dem Bauelement 16, dem Filter 18 und der Kammer 20 vorhanden sein; der Einfachheit halber sind diese Einrichtungen in Fig. 1 nicht gezeichnet. Die Bündeleinrichtungen, das Bauelement 16 und das Filter 18 müssen dabei so konstruiert sein, daß ihre Potentiale die Energieverteilung der durchgelassenen Elektronen nicht um mehr als 0,0001 eV beeinträchtigen. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Spektralapparat ist auch ein Aufbau möglich, bei dem die Beschleunigungseinrichtung 16 zwischen dem Filter 18 und der Resonanzkammer 20 angeordnet ist. Bei dieser Bauart wird der Mittelpunkt des Durchlaßbereichs von Filter 20, der mit V bezeichnet ist und der bei Ausnutzung der He2 S-Resonanz beim Wert V = V_r (20,614 eV) liegt, gemeinsam mit dem Beschleunigungspotential V nun kontinuierlich variiert

el

und zwar so, daß die Resonanzbedingung V + V ■ V

P α IT

immer erfüllt ist. Auch bei dieser Ausführung können zusammen mit der Resonanzkammer 20 dieselben Detektoreinrichtungen verwendet werden, die früher beschrieben wurden.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird anstelle einer ,unelastischen Streuresonanz von einer elastischen Streuresonanzj mit enger Energiebreite Gebrauch gemacht (Fig. 2). Die elastische Streuung erfolgt ohne Energieübertrag zwischen Elektronen und Atomen. In Fig. 2 weist ein Spektralapparat 30 eine Elektronenquelle 32 auf, die einen Elektronenstrahl 34 abgibt. Die Elektronen 34 gelangen in eine Beschleunigungs-

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oder Bremseinrichtung 36. Der Elektronenstrahl 34A tritt aus der Einrichtung 36 aus und gelangt In das elektromagnetische Filter 38. Von dort gelangen die Elektronen In eine Resonanz- ; !kammer 40. Diese Kammer 40 enthält ein Gas mit einem geringeren als dem Atmosphärendruck und einer elastischen Streuresonanz j mit geringer Energiebreite. Als Beispiel einer Detektorvor- i !richtung innerhalb der Resonanzkammer 40 ist ein zylinderförmlgj ausgebildetes Gitter 42 und eine zylindrische Sammelelektrode 44 !dargestellt. Die Sammelelektrode liegt relativ zur Wand der \ Streukammer 40 und zum Gitter 42 auf einem Potential V . Die

I ^r ί

Einrichtung 46 mißt den Strom J der elastisch gestreuten ι Elektronen, die zur Elektrode 44 gelangen. Die unelastisch i gestreuten Elektronen haben bei dieser Anordnung nicht genug , Energie, um zur Elektrode 44 zu gelangen. Mit dieser Einrichtung ,werden nur diejenigen Elektronen gemessen, deren Energie gleich ihrer ursprünglichen Energie von ungefähr V_f ist (der Schwelle für elastische Streuresonanz), die aber infolge der elastischen Streuung von ihrer Einfallsrichtung abgelenkt sind.

I j

Die vorliegende Erfindung kann auch zum Bau eines Energiefilterjs mit enger Durchlaßbreite verwendet werden. Bei dieser Anwen- ! 'dung wird eine Resonanzkammer mit einem Gas, beispielsweise IHelium niederen Drucks oder mit einem anderen Gas, das eine enge lStreuresonanz aufweist, gefüllt und direkt in den zu filternden 'Elektronenstrahl gestellt. In dem aus der Kammer austretenden Elektronenstrahl fehlen dann Elektronen mit einer Energie in der Nähe von V_r, der Resonanzenergie und innerhalb eines Energiebereichs, der von der Breite der Resonanz abhängt. Beispielsweise können aus einem Strahl Elektronen einer Energie 20, 614 Volt ausgesondert werden, wenn man ihn durch eine Kammer mit Helium schickt. Die ausgefilterten Elektronen liegen dabei innerhalb einer Bandbreite von ungefähr 0,001 eV.

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Claims (14)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Spektralapparat für Elektronenstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Resonanzkammer (20, Flg. 1, 4O, Flg. 2) vorgesehen 1st, die ein Gas mit geringerem als Atmosphärendruck enthält und daß dieses Gas eine bezüglich der Elektronenenergie scharfe Streuresonanz für Stöße zwischen Elektronen und Gaspartikeln aufweist.
2. 2. Spektralapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gas ausgewählt wird, das eine scharfe Streuresonanz für inelastische Stöße aufweist.
3. 3. Spektralapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Resonanzkammer eine Detektoreinrichtung verbunden ist, die auf infolge der inelastischen Stöße verlangsamten Elektronen anspricht.
4. 4. Spektralapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gas ausgewählt wird, bei dem die inelastischen Stöße zu einem metastabilen Zustand der Gaspartikel führen.
5. 5. Spektralapparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,! daß mit der Resonanzkammer eine Detektoreinrichtung j verbunden ist, die auf die energiereichen metastabilen Gaspartikel anspricht.
6. 6. Spektralapparat nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekenn-

   zeichnet, daß als Gas Helium und als inelastische Streu- : resonanz die Anregung des Helium in den metastabilen Zustand He2 S verwendet wird.

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   ORIGINAL INSPECTED
7. 7. Spektralapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gas ausgewählt wird, das eine scharfe Streuresonanz für elastische Stöße zwischen Elektronen und Gaspartikeln aufweist.
8. 8. Spektralapparat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Resonanzkammer eine Detektoreinrichtung verbunden ist, die auf durch elastische Stöße abgelenkte Elektronen anspricht, nicht aber auf durch inelastische Stöße verlangsamte Elektronen.
9. 9. Spektralapparat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoranordnung aus einem zylinderförmigen Gitter (42, Fig. 2) und einer zylinderförmigen Sammelelektrode (44) besteht und daß zwischen beiden Elektronen ein Potential derart angelegt ist, daß nur die schnellen, durch elastische Stöße abgelenkten Elektronen zur Sammelelektrode gelangen.
10. 10. Spektralapparat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einer Elektronenquelle (12, Fig. 1) austretender Elektronenstrahl (14) eine Beschleunigungs- und Abbremseinrichtung (16) durchläuft, wodurch der Mittelpunkt

    seiner Energieverteilung wählbar verschoben wird, und daß der Elektronenstrahl danach ein Energie-Durchlaß- ! filter (18) mit breiten Durchlaßbereich durchläuft, bevor er in die Reeonanzkammer (20) gelangt.
11. 11. Spektralapparat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet}, ' daß die Beachleunigungs- und Abbremseinrichtung zwischen dem Energiefilter (18) und der Reaonanzkammer (20) ^[ ι angeordnet ist.

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12. 12. Spektralapparat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsspannung V der Beschleunigungs-

    Cl

    einrichtung (16) und die Spannung V in der Mitte des Durchlaßbereichs von Filter (18) der Bedingung

    V +V = V genügen, wobei V die Anregungsspannung par r

    für die betrachtete Streuresonanz ist.
13. 13. Verfahren zur Analyse des Energiespektrums eines Elektronenstrahls unter Verwendung des Spektralapparats nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Energiespektrum des von einer Quelle (12) gelieferten Elektronenstrahls mit Hilfe einer Beschleunigungs- und Abbremseinheit (16) in diskreten oder kontinuierlichen Schritten über die Resonanzenergie des verwendeten Stoßvorgangs hinweg geführt wird.
14. 14. Spektralapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl durch die Resonanzkammer hindurchtritt und im austretenden Strahl keine Elektronen entsprechend der Resonanzfrequenz vorhanden sind.

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