DE7032595U - DEVICE FOR ELECTRON SPECTROSCOPY FOR CHEMICAL ANALYSIS - Google Patents

DEVICE FOR ELECTRON SPECTROSCOPY FOR CHEMICAL ANALYSIS

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Description

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D-703rßöblingonD-703rßöblingon PATENTANWALTPATENT ADVOCATE GirokwegeGirokwege DIPL-ING. KNUD SCHULTEDIPL-ING. KNUD SCHULTE Tulefon (0 70 31) 2 09 73Tulefon (0 70 31) 2 09 73
•66 74 32• 66 74 32

Patentanwalt K. Schulte, D-703 Döbllngen, Gerokwcg βPatent attorney K. Schulte, D-703 Döbllngen, Gerokwcg β

? 20 43 323.2-52
Hewlett-Packard Comp.
Case 534
? 20 43 323.2-52
Hewlett-Packard Comp.
Case 534

VORRICHTUNG FÜR DIE ELEKTRONENSPEKTP1OSKOPIE ZUR CHEMISCHEN ANALYSe)(ESCA)DEVICE FOR THE ELECTRON SPECTP 1 OSCOPY FOR CHEMICAL ANALYSIS) (ESCA)

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Elektronenspektroskopie zur chemischen Analyse (ESCA) mit einer Quelle zum Erzeugen einer elektromagnetischen Strahlung entlang einer ersten Achse« einem Monochromator init einem Dispersionselement, das auf der ersten Achse in dem Weg der elektromagnetischen Strahlung angeordnet ist, wobei der Monochromator einen Teil dieser elektromagnetischen Strahlung entlang einer zweiten Achse auf einen Auffänger fokussiert r der auf der zweiten Achse und auf dem Rowland-Kreis des Monochromators angeordnet ist, wodurch von dem bestrahlten Auffanger entlang einer dritten Achse Elektronen emittiert werden, einem Detektor, einem Elektronenspektrometer, das auf der dritten Achse in der Bahn der emittierten Elektronen angeordnet ist, wobei das Elektronenspektrometer von dem bestrahlten Auffänger emittierte Elektronen auf dem Detektor fokussiert.The present invention relates to an apparatus for electron spectroscopy for chemical analysis (ESCA) with a source for generating an electromagnetic one Radiation along a first axis «a monochromator with a dispersion element that is on the first axis in the path of the electromagnetic radiation is arranged, wherein the monochromator is a part of this electromagnetic Radiation is focused on a receiver along a second axis or on the second axis and on the Rowland circle of the monochromator is arranged, whereby of the irradiated Electrons are emitted along a third axis, a detector, an electron spectrometer, which is arranged on the third axis in the path of the emitted electrons, the electron spectrometer electrons emitted by the irradiated collector are focused on the detector.

Volksbank Böbllngim AG. Kto. 8 458 (BLZ 60 390 220) · Postscheck: Stuttgart 908 55-709Volksbank Böbllngim AG. Account 8 458 (BLZ 60 390 220) Post check: Stuttgart 908 55-709

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Gewöhnlich liefern die der charakteristischen RöntgensLrahllinie, die zur Anregung der Elektronenmission verwandt wird, eigene Breite und die dem zu untersuchenden Atomenergieniveau eigene Breite die Hauptbeiträge zu der Breite einer Elektronenlinie in einem ESCA-Spektrum, um durch ESCA eine nützliche Information über die Atome und die Moliküle zu erhalten, sollte die Breite der Elektronenlinie lediglich die dem zu untersuchenden Atomenergieniveau eigene Breite wiedergeben. Ein ESCA-System, bei dem die Breite der Röntgenntrahllinie, die zur Anregung der Elektronenemission verwandt wird, nicht zu der Breite der Elektronenlinie in dem ESCA-Spektrum beiträgt, ist in der auf die Anmelderin zurückgehenden, nicht vorveröffentlichten amerikanischen Patentschrift Nr. 3 567 926 beschrieben. In diesem System wird die Dispersion eines Kristallmonochromators,- der zur Fokussierung einer charakteristischen Röntgenstrahllinie auf dem Auffänger verwandt wird, gleich der Dispersion eines Elektronenspektrometers gemacht, das zur Fokussierung der Photoelektronen verwandt wird, die aus dem bestrahlten Auffänger austreten und auf einen Detektor fallen. Die geometrische Anordnung des ESCA-Systems ist so getroffen, daß durch die Dispersion des Elektrospektrometers die Dispersion des Kristallmcnochromators kompensiert und dadurch verhindert wird, daß sich die Breite der Röntganstrahllinie, die auf dem Auffänger fokussiert wird, zu der Breite der Elektronenlinien addiert, die auf dem Detektor fokussiert werden. Dies kann jedoch lediglich für einen verhältnismäßig schmalen Elektronen-Usually the width of the characteristic X-ray beam line, which is used to excite the electron emission, and the width of the atomic energy level to be investigated make the main contributions to the width of an electron line in an ESCA spectrum, in order to obtain useful information about the atoms and the molecules through ESCA the width of the electron line should only reflect the width inherent to the atomic energy level to be investigated. An ESCA system in which the width of the X-ray line used to excite electron emission does not contribute to the width of the electron line in the ESCA spectrum is described in the applicant's unpublished US Pat. No. 3,567,926 described. In this system the dispersion of a crystal monochromator - used to focus a characteristic X-ray line on the receiver, is made equal to the dispersion of an electron spectrometer used to focus the photoelectrons emerging from the irradiated receiver and falling on a detector. The geometric arrangement of the ESCA system is such that is compensated by the dispersion of the electric spectrometer dispersion of Kristallmcnochromators and thereby prevents the width of the Röntganstrahllinie which is focussed on the collector is added to the width of the electron lines on focused on the detector. However, this can only be done for a relatively narrow electron

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energiebereich von ungefähr 10 bis 20 % der optimal für eine Dispersionskompensation in einem derartigen System zur Verfügung stehenden E......ktronenenergie erreicht werden.energy range from about 10 to 20% of that optimal for dispersion compensation in such a system available e ...... ktron energy can be achieved.

Demgemäß liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für die Elektronenspektroskoj-.i.e zur chemischen Analyse (ESCA) zu schaffen, bei der eine Dispersionskompensation in einem wesentlich größeren Energiebereich durchgeführt werden, kann, um zu verhindern, daß sich die Breite der Röntgenstrahllinie zu der Breite der Elektronenlinie addiert.Accordingly, the present invention is based on the object a device for the electron spectroscopy .i.e for chemical analysis (ESCA), in which a dispersion compensation in a much larger energy range can be performed to prevent the width of the X-ray line from becoming the width of the electron line added up.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß eine Elektronenlinse wenigstens vier Fokussierungselementen vorgesehen ist, die länga der dritten Achse in dem Elektronenweg zwischen dem Auffänger und dem Elektronenspektrometer angeordnet, sind und wenigstens drei voneinander unabhängig einstellbare elektrische Parameter ergeben und die Elektronenlinse ein Abbild des bestrahlten Auffängers abgibt und die von diesem Abbild ausgehenden Elektronen durch das Elektronenspektrometer gelangen, wobei die Gesamtstreuung der Elektronenlinse und des Elektronenspektrometers' die Dispersion des Monochromators im wesentlichen ausgleicht.According to the invention, this object is achieved in a device of the type mentioned at the outset in that an electron lens at least four focusing elements are provided, that along the third axis in the electron path between the Arranger and the electron spectrometer are arranged, and result in at least three independently adjustable electrical parameters and the electron lens emits an image of the irradiated interceptor and those emanating from this image Electrons pass through the electron spectrometer, with the total scattering of the electron lens and the electron spectrometer ' substantially balances the dispersion of the monochromator.

Indem man die elektrischen Parameter der Elektronenlinse geeignet einstellt, kann die Größe und die Lage des Bildes konstant gehalten werden, während die Photoelektronen vonBy looking at the electrical parameters of the electron lens suitably, the size and location of the image can be kept constant while the photoelectrons of

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dem Auffänger in dem Energieberei :ja beschleunigt oder abgebremst werden, auf den das Elektronenspektrometer eingestellt ist. Hierdurch wird der EnergieV^reich wesentlich vergrößert, in dem eine Dispersions: lomperiSPiion durchgeführt werden kann, um zu verhindern, daß sich die Breite der Röntgenstrahllinie,-die auf dem Auffänger fokussiert wird, zu der Breite der Elektronenlinie addiert, die auf dem Detektor fokussiert wird*the catcher in the energy frenzy: yes accelerated or decelerated to which the electron spectrometer is set. This makes the energy rich essential enlarged, in which a dispersion: lomperiSPiion carried out can be used to prevent the width of the X-ray line that focused on the receiver is added to the width of the electron line that is on the detector is focused *

Bei ESCA-Systemen, die elektrostatische Elektronenspektrometer mit halbkugelförmigen Elektroden verwenden, kann eine größere Empfindlichkeit für ein.gegebenes absolutes Auflösungsvermögen dadurch erreicht werden, daß der Raumwinkel vergrößert wird, unter dem die Photoelektronen von dem Auffänger in das Elektronenspektrometer eintreten. Dieser Raumwinkel wird im folgenden als Auffangwinkel bezeichnet. Dieser Winkel ist annähernd proportional dem Produkt aus dem Winkeldispersionsbereich der Photoelektronen, die in das Elektronen- ) spektrometer in radialer Richtung eintreten (der Richtung, in der die Photoelektronen nachfolgend abgelenkt und durch das Spektrometer äispergiert werden) und aus dem Winkeldispersionsbereich der Photoelektronen, die in das Elektronenspektrometer in Umfangsrichtung (der Richtung senkrecht zu der radialen Richtung) eintreten. Wegen der Aberrationen in dem Elektronenspektrometer muß der Winkeldispersionsbereich, unter dem Photoelektronen in das Elektronenspektrometer in radialer Richtung eintreten, sehr klein, d.h.in der Größen-In ESCA systems, the electrostatic electron spectrometer If used with hemispherical electrodes, a greater sensitivity for a given absolute resolving power can be achieved by increasing the solid angle under which the photoelectrons from the interceptor enter the electron spectrometer. This solid angle is referred to below as the capture angle. That angle is approximately proportional to the product of the angular dispersion range of the photoelectrons entering the electron-) spectrometer in the radial direction (the direction in which the photoelectrons are subsequently deflected and passed through the spectrometer can be dispersed) and from the angular dispersion range of the photoelectrons entering the electron spectrometer in the circumferential direction (the direction perpendicular to the radial direction) occur. Because of the aberrations in the electron spectrometer, the angular dispersion range must under the photoelectrons enter the electron spectrometer in radial direction, very small, i.e. in size

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Ordnung von ungefähr 1 oder 2 gehalten werden. Der Winkel"Order of about 1 or 2 can be kept. The angle"

i^persionsbereich, unter dem Photoelektronen in das Elekvfönenspektrcir.eter in Umfangsrichtung eintreten, wird bei Systemen, die aus mehreren Elektroden bestehende Elektronenlinsen der beschriebenen Art verwenden, durch die Blendenwirkung der Linsenelektroden begrenzt. Desl·alb soll yemäß der vorliegenden Erfindung ein verbessertes ESCA-System verwandt werden, bei dem der Auffangwinkel der Photoelektronen in der Umf angsrichtung um etwa einen Faktor 10 vergrößert ") werden kann, wodurch die Empfindlichkeit des Systems beträchtlich erhöhe wird, ohne daß sein Auflösungsvermögen beeinträchtigt wird.i ^ persion area, below which photoelectrons enter the Elekvfönspektcir.eter occur in the circumferential direction, in systems that consist of several electrodes electron lenses Use of the type described, limited by the diaphragm effect of the lens electrodes. Therefore, according to The present invention uses an improved ESCA system in which the angle of capture of the photoelectrons enlarged in the circumferential direction by about a factor of 10 ") which will considerably increase the sensitivity of the system without reducing its resolving power is affected.

Dies wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht, daß das Elektronenspektrometer ein allgemein konisches Eintrittsende mit einer Symmetrieachse aufweist, die durch die Mitte der h^lbkugelförmigen Elektroden hindurch verläuft, die Pokussierungselemente vier Paare von allgemein konischen, fächerförmigen Elektroden umfassen und diese fächerförmigen Elektrodenpaare dieselbe Symmetrieachse wie das konische Eintrittsende des Spektrometers besitzen. Diese Elektrodenpaare sind so angeordnet, daß ihre öffnungen in radialer Richtung am schmälsten und in Umfangsrichtung am weitesten sind. Die Fokussierungswirkung der Elektronenlinse tritt deshalb hauptsächlich oder vollständig in radialer Richtung auf, wodurch der Auffangwinkel in Umfangsrichtung vergrößert und fürAccording to a preferred embodiment of the invention, this is achieved in that the electron spectrometer has a generally conical entry end with an axis of symmetry passing through the center of the hemispherical Electrodes extends therethrough, the focusing elements four pairs of generally conical, fan-shaped electrodes include and these fan-shaped pairs of electrodes have the same axis of symmetry as the conical entry end of the Own spectrometer. These pairs of electrodes are arranged in such a way that their openings are narrowest in the radial direction and are furthest in the circumferential direction. The focusing effect of the electron lens therefore occurs mainly or entirely in the radial direction, whereby the capture angle is increased in the circumferential direction and for

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ein gegebenes absolutes Auflösungsvermögen eine
größere Empfindlichkeit erreicht wird. Jedes dieser Elektrode lpaare ist elektrisch von den anderen Elektrodenpaaren isoliert, wodurch man drei unabhängig veränderliche elektrische Parameter erhält, um die Größe und die Lage des Auffängerbildes und die kinetische Energie der Photoelektronen zu
steuern, die in das Elektronenspektrometer eintreten.
a given absolute resolving power one
greater sensitivity is achieved. Each of these electrode pairs is electrically isolated from the other electrode pairs, providing three independently variable electrical parameters for the size and location of the collector image and the kinetic energy of the photoelectrons
controls entering the electron spectrometer.

Die Erfindung wird nachstehend arih^.nä von Ausführungsbeispiele:!! in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert.The invention is described in the following by exemplary embodiments: !! explained in connection with the accompanying drawing.

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Fig. 1 zpigt eine teils schematische und teils eine geschnittene Aufrißdarstellung eines verbesserten uiöpersionsksir.punciGrter. ESCA-Systsms gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Fig. 1 shows a partly schematic and partly a section Elevation view of an improved uiöpersionsksir.punciGrter. ESCA systems according to a preferred embodiment of the present invention,

Fig. 2 zeigt eine Aufrißdarntellung der Elektronenlinse und des Spektrometers in Fig. lf gesehen in einer Ebene senkrecht zu der Ebene der Fig. 1,Fig. 2 shows an elevation view of the electron lens and the spectrometer in Fig. 1 f viewed in a plane perpendicular to the plane of Fig. 1,

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Auffängerbereiches in Fig. 1,Fig. 3 shows an enlarged view of the catcher area in Fig. 1,

Fig. 4 zeigt einen geschnittenen Aufriß einer Elektronenlinse, deren Symmetrieachse unter einem endlichen Winkel in Bezug auf die Ebene des Rowland-Kreises ausgerichtet ist,Fig. 4 shows a sectional elevation of an electron lens whose axis of symmetry is below a finite Angle is aligned with respect to the plane of the Rowland circle,

Fig. 5 zeigt einen geschnittenen Aufriß einer Elektronenlinse und einer· Spektrometers, die gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein verbessertes in der Dispersion kompensiertes ESCA-System bilder undFig. 5 shows a sectional elevation of an electron lens and a spectrometer used in accordance with another embodiment The present invention images an improved dispersion compensated ESCA system and

Fig. 6 zeigt eine Darstellung der Elektronenlinse und des Spektrometers der Fig. 5, gesehen in einer Ebene senkrecht zu der Ebene der Fig. 5.FIG. 6 shows an illustration of the electron lens and the spectrometer of FIG. 5, viewed in a plane perpendicular to the plane of FIG. 5.

In Fig. 1 ist ein ESCA-System mit Dispersionskompensation dargestellt, das zur Untersuchung der chemischen Zusammensetzung eines ausgewählten Auffängers IO verwandt werden kann. Dieses System enthält eine fest angebrachte Strahlungsquelle 12, die entlang einer ersten Achse 16 einen Röntgenstrahl 14 emittiert.In Fig. 1 is an ESCA system with dispersion compensation which can be used to study the chemical composition of a selected collector IO. This The system includes a fixed radiation source 12 that emits an x-ray beam 14 along a first axis 16.

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Die Strahlungsquelle 12 kann z.B. so ausgebildet sein, wie es auf den Seiten 178-179 des Buches "Elektronenspektroskop für chemische Untersuchungen" von Kai Siegbahn und anderen, herausgegeben im Dezember 1967 von dem Verlag Almqvist and Wicksells Boktryckeri (das im folgenden als ESCA-Buch bezeichnet werden soll) beschrieben ist. Ein Beugungskristall 18 eines Kristallmonochromators ist auf der ersten Achse 16 in dem Weg der Röntgenstrahlung 14 fest angeordnet. Der Beugungskristall 18 weist eine so gebogene Oberfläche auf, du..' die Atomschichten einen Radius besitzen, der gleich dem Durchmesser des Rowland-Kreises 20 ist. Durch die Dispersion des Kristallmonochromators (die durch Bragg-Reflexion an dem Beugungskristall bewirkt wird)wird ein Spektrum der Röntgenstrahlung 14 erzeugt. Eine charakteristische Linie 22 dieses Röntgenstrahlspektrums wird durch den Kristallnonochromator entlang einer zweiten Achse 24 fokussiert, die einen Winkel β von ungefähr 22° mit der ersten Achse 16 bildet. Der Auffänger 10 ist herausnehmbar auf der zweiten Achse 24 in dem Strahlu: ?- weg dieser charakteristischen Röntgenstrahllinie 22 angeordnet. Sowohl der Auffänger 10 als auch die Strahlungsquelle 12 sind auf dem Rowland-Kreis 20 des Kristallmonochromators angeordnet.The radiation source 12 can, for example, be designed as it is on pages 178-179 of the book "Elektronenspektoskop fürchemischenverbindungen" by Kai Siegbahn and others, published in December 1967 by Almqvist and Wicksells Boktryckeri (hereinafter referred to as the ESCA book should be designated) is described. A diffraction crystal 18 of a crystal monochromator is fixedly arranged on the first axis 16 in the path of the X-ray radiation 14. The diffraction crystal 18 has a curved surface so you .. 'atomic layers have a radius which is equal to the diameter of the Rowland circle 20th The dispersion of the crystal monochromator (which is caused by Bragg reflection on the diffraction crystal) generates a spectrum of the X-ray radiation 14. A characteristic line 22 of this X-ray spectrum is focused by the crystal nonochromator along a second axis 24 which forms an angle β of approximately 22 ° with the first axis 16. The collector 10 is removably arranged on the second axis 24 in the beam away from this characteristic X-ray line 22. Both the collector 10 and the radiation source 12 are arranged on the Rowland circle 20 of the crystal monochromator.

Durch die Bestrahlung des Auffängers 10 mit der charakteristischen Röntgenstrahllinie 22 werden von dem Auffänger Photoelektronen entlang einer dritten Achse 26 ausgesandt, die einen Winkel θ + γ - φ (siehe Fig. 3) von ungefähr 70° mit der zweiten Achse 24 bildet.. Wegen der Dispersion des Kristallmonochromators besitzt die charakteristische Röntgenstrahllinie 22 eine endliche Linienbreite, wodurch bewirkt wird,By irradiating the collector 10 with the characteristic X-ray line 22 are emitted from the interceptor photoelectrons along a third axis 26, the forms an angle θ + γ - φ (see Fig. 3) of approximately 70 ° with the second axis 24. Because of the dispersion of the crystal monochromator the characteristic X-ray line 22 has a finite line width, which has the effect of

daß Photoelektronen von demselben Energieniveau, jedoch aus verschiedenen Teilen des Auffängers mit verschiedenen Energien austreten. Z.B. trifft, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, ein höher energetisches Photon rechts (gesehen in Strahlrichtung der charakteristischen Röntgenstrahllinie) von einem Photon mit niedrigerer Energie auf und erzeugt Photoelektronen, die eine höhere Energie (Efc + ΔΕ) als die Photoelektronen mit der Energie (E. - ΔΕ) aufweisen, die durch das Photon mit niedrigerer Energie erzeugt werden. )that photoelectrons emerge from the same energy level but from different parts of the interceptor with different energies. For example, as shown in FIG. 1, a higher-energy photon hits the right (viewed in the beam direction of the characteristic X-ray line) from a photon with lower energy and generates photoelectrons that have a higher energy (E fc + ΔΕ) than the photoelectrons of energy (E. - ΔΕ), which are generated by the photon with lower energy. )

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, wird ein Elektronenspektrometer 28, das mit seinem Eintrittsende fest auf der dritten Achse 26 angeordnet ist, zur Untersuchung der Photoelektronen von dem bestrahlten Auffänger 10 verwandt. Das Elektronenspektrometer 28 kann z.B. aus ein^m elektrostatischen Spektrometer mit halbkugelförmigen Elektroden 32 und 34 bestehen, etwa der Art, wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, oder es kann aus einem halbkreisförmigen Magnetischen Spektrometer bestehen, wie es etwa in dem Abschnitt VIII:3 auf den Seiten 182 und folgende des ESCA-Buches beschrieben ist. In jedem Falle wird das Elektronenspektrometer 28 dadurch eingestellt, daß seine Elektroden 32 und 34 auf ausgewählte Potentiale V. bzw. V_ gebracht werden, um einen verhältnismäßig schmalen Energiebereich von Photoelektronen (z.B. von ungefähr 1OeV aus einem Spektrum von ungefähr 150OeV) auf einem Detektor 36 zu fokussieren, der an dem Austrittsende des Elektronenspektrometers 28 angeordnet ist.As shown in Figs. 1 and 2, an electron spectrometer is used 28, which is fixed with its entry end on the third axis 26, for examining the photoelectrons related to the irradiated receiver 10. For example, the electron spectrometer 28 may consist of an electrostatic There are spectrometers with hemispherical electrodes 32 and 34, of the kind shown in FIGS. 1 and 2 is, or it can consist of a semicircular magnetic spectrometer, as about in the section VIII: 3 described on pages 182 and following of the ESCA book is. In either case, the electron spectrometer 28 is adjusted by having its electrodes 32 and 34 be brought to selected potentials V. or V_ to a relatively narrow energy range of photoelectrons (e.g. from about 1OeV out of a spectrum of about 150OeV) on a detector 36 located at the Exit end of the electron spectrometer 28 is arranged.

Der Detektor 36 kann aus einer fest angeordneten Photomultiplierröhre oder aus einer wegnehmbaren photographischen Platte bestehen, wie es schematisch in Fig. 1 dargestellt ist.The detector 36 can consist of a fixed photomultiplier tube or consist of a removable photographic plate as shown schematically in FIG is.

Auf der dritten Achse 26 ist zwischen dem Auffänger 10 und dem Eintrittsende des Elektronenspektrometers 28 eine Elektronenlinse 38 fest angeordnet, ura die von dem Auffänger herkommenden Photoelektronen in den Energiebereich zu besenleu- J nigen oder abzubremsen, auf den das Elektronenspektrometer 28 eingestellt ist. Die Elektronenlinse 38 umfaßt vier konische, ringförmige Elektroden 40, 42, 44 und 46, die symmetrisch uip die dritte Achse 26 herum und im Abstand voneinander entlang dieser dritten Achse 26 so angeordnet sind, daß die kleinste öffnung in der Nähe des Auffängers 10 und eine größere öffnung in der Nähe des Eintrittsendes des Elektronenspektrometers 28 liegt. Diese vier Elektroden 40, 42 44 und 46 sind elektrisch voneinander isoliert, und sie werden auf solchen voneinander unabhängig steuerbaren Potentialen V3, V, V5 und Vß gehalten, daß die Potentialdifferenz V. - V, zwischen den Elektroden 40 und 42, die Potentialdifferenz V5 - V0 zwischen den Elektroden 40 und 44 und die Potentialdifferenz Vg - V3 zwischen den Elektroden 40 und 46 unabhängig verändert werden kann. Die Potentiale V, und V_ der Spektrometerelektroden 32 und 34 sollten so gewählt werden, daß der Elektronenstrahl, der durch das Spektrometer läuft, einer Äquipotentialfläche folgt, die dasselbe Potential V, wie die Linsenelektrode aufweist.On the third axis 26, between the collector 10 and the entry end of the electron spectrometer 28, an electron lens 38 is fixedly arranged, ura to sweep or slow down the photoelectrons coming from the collector in the energy range to which the electron spectrometer 28 is set. The electron lens 38 comprises four conical, ring-shaped electrodes 40, 42, 44 and 46, which are arranged symmetrically around the third axis 26 and at a distance from one another along this third axis 26 so that the smallest opening in the vicinity of the collector 10 and one larger opening is located in the vicinity of the entry end of the electron spectrometer 28. These four electrodes 40, 42, 44 and 46 are electrically isolated from one another, and they are kept at such independently controllable potentials V 3 , V, V 5 and V ß that the potential difference V. - V, between the electrodes 40 and 42, the potential difference V 5 - V 0 between the electrodes 40 and 44 and the potential difference V g - V 3 between the electrodes 40 and 46 can be changed independently. The potentials V 1 and V _ of the spectrometer electrodes 32 and 34 should be chosen so that the electron beam which passes through the spectrometer follows an equipotential surface which has the same potential V as the lens electrode.

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Durch diese Bedingung wird ν .n positiver Wert für die Potentialdiffercnz Vn - V. zwischen der inneren Spektrometerelektrode 32 und der am nächsten liegenden Linsenelektrode 4^ und ein negativer Wert für die Potentialdifferenz V~ - Vfi zwischen der äußeren Spektroraetereiektrode 34 und der am nächsten liegenden Linsenelektrode 46 bestimmt. Durch die Potentialdifferenz V, - V_ zwischen der Elektrode 40, die dem Auffänger 10 am nächsten liegt, <?ar auf demselben Potential V3 wie die Elektrode 40 liegt, und der Elektrode 46, die dem Eintrittsei. : de des Elektronenspektrometers 28 am nächsten liegt, wird das Verhältnis der abschließenden zu der anfänglichen kinetischen Energie der Photoelektronen gesteuert, die aus dem Auffänger 10 austreten und durch das Elektronenspektrometer 28 laufen. Indem man diese Potentialdifferenz V4. - V_ geeignet einstellt- !tonnen Photoelektronen, deren anfängliche kinetische Energien über einen .weiten Bereich (z.B. über 150 - 30OeV oder über 300 bis 150OeV) streuen, in den Bereich beschleunigt oder abgebremst werden, auf den das Elektronenspektrometer 28 einge- , stellt ist.As a result of this condition, ν .n becomes a positive value for the potential difference V n - V between the inner spectrometer electrode 32 and the closest lens electrode 4 ^ and a negative value for the potential difference V ~ - V fi between the outer spectrometer electrode 34 and the am next lying lens electrode 46 is determined. Due to the potential difference V, - V_ between the electrode 40, which is closest to the collector 10, <? Ar is at the same potential V 3 as the electrode 40, and the electrode 46, which is the entrance egg. : The closest to the electron spectrometer 28, the ratio of the final to the initial kinetic energy of the photoelectrons exiting the interceptor 10 and passing through the electron spectrometer 28 is controlled. By taking this potential difference V 4 . Is scatter - (30OeV or about 300 to about 150 150OeV example), accelerated in the region or are braked einge- to which the electron spectrometer 28 provides - V_ einstellt- suitable barrel photoelectrons, whose kinetic energy over a .weiten initial area! .

Durch die Fokussierungswirkung der Elektronenlinse 38 wird an dem Eintrittsende des Elektronenspektrometers 28 ein Bild 48 des Auffängers 10 erzeugt. Die Empfindlichkeit und das Auflösungsvermögen des Systems werden durch die Größe und die Lage des Bildes 48 beeinflußt. Die Größe und die Lage des Bildes 48 können durch Einstellung der Potentialdifferenz V4 - V3 zwischen den Linsenelektroden 40 und 42 und der PotentialdifferenzThe focusing effect of the electron lens 38 generates an image 48 of the interceptor 10 at the entry end of the electron spectrometer 28. The sensitivity and resolution of the system are affected by the size and location of the image 48. The size and the position of the image 48 can be adjusted by adjusting the potential difference V 4 - V 3 between the lens electrodes 40 and 42 and the potential difference

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•ti• ti

- 12 -- 12 -

V - V, zwischen den Linsenexektroden -.0 und 44 ausgewählt und darüberhinaus konstant gehalten vjerden, so daß man unabhängig von der anfänglichen kinetischen Energie der Photoelektronen, die in den Energiebereich beschleunigt cder abgebremst werden, auf den das Spektrometer 28 e.inqestellt ist, ein System mit maximaler Empfindlichkeit und maximalem Auflösungsvermögen erhält. V - V, selected between the lens electrodes -.0 and 44 and furthermore kept constant, so that one can decelerate regardless of the initial kinetic energy of the photoelectrons, which are accelerated or decelerated in the energy range to which the spectrometer 28 is set, a system with maximum sensitivity and maximum resolution is obtained.

Um zu verhindern, daß sich die Breite der charakteristischen Röntgenstrahllinie 22 zu der Breite der Elektronenlinie addiert, die auf dem Detektor 36 fokussiert wird, wird die Gesamtdispersion der Elektronenlinse 38 and des Elektronenspektrometers 28 so gewählt, daß die Dispersion des Kristallmonochromators unwirksam gemacht wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die geometrischen Abmessungen des Systems und die elektrischen Parameter so gewählt werden, daß die folgende Gleichung erfüllt ist:In order to prevent the width of the characteristic X-ray line 22 from becoming the width of the electron line which is focused on the detector 36 is added, the total dispersion of the electron lens 38 and the electron spectrometer 28 chosen so that the dispersion of the crystal monochromator is rendered ineffective. This is achieved by the geometrical dimensions of the system and the electrical parameters are chosen so that the following equation is satisfied:

E _ μ sin6 sin 0 s tan9E _ μ sin6 sin 0 s tan9

-^- ~ M sin (Θ + γ) E - ^ - ~ M sin (Θ + γ) E

In dieser Gleichung bedeuten (was im einzelnen aus den Fig.1 und 3 ersichtlich ist):In this equation (which can be seen in detail from FIGS. 1 and 3):

ρ den mittleren Radius des Spektrometers 28; R den Radius des Rowland-Kreises 20; M die Vergrößerung der Elektronenlinse 38; θ den Bragg-Winkel (der Winkel zwischen der zweiten Achse 24 und einer Tangente an den Rowland-Kreis in dem Schnittpunkt mit dieser zweiten Achse);ρ is the mean radius of the spectrometer 28; R is the radius of Rowland's circle 20; M is the magnification of the electron lens 38; θ is the Bragg angle (the angle between the second axis 24 and a tangent to the Rowland circle at the intersection with this second axis);

ο. λ Winkel zwischen der dritten Achse 26 und der be- ο. λ angle between the third axis 26 and the

. ahlten Oberfläche des Auffängers 10; γ den Winkel zwischen der bestrahlten Oberfläche des Auffängers 10 und einer Tangente an den Rowland-Kreis 20 im Schnittpunkt mit sowohl der zweiten Achse 24 als auch der bestrahlten Oberfläche des Auffängers 10; E_ die kinetische Energie des mittleren Elektronenstrahls. ahlten surface of the catcher 10; γ is the angle between the irradiated surface of the Interceptor 10 and a tangent to the Rowland circle 20 at the point of intersection with both the second axis 24 and the irradiated surface of the collector 10; E_ is the kinetic energy of the mean electron beam

in dem Spektrometer 28; und ~x in the spectrometer 28; and ~ x

E die mittlere Energie der Photonen in der charakteristischen Röntgensteahllinie 22.E is the mean energy of the photons in the characteristic X-ray steal line 22.

Aus der obigen Gleichung geht hervor, daß es für eine Dispersionkoiapensation bei einer gegebenen Geometrie und ein*?m gegebenen Verhältnis von E zu E erforderlich ist, daß die Vergrößerung M der Elektronenlinse 38 und somit die Größe des Auffängerbildes 48 konstant gehalten wird, wenn der Bereich der zu untersuchenden anfänglichen Photoelektronenenergien verändert wird. Dies erfolgt, wie es bereits oben beschrieben wurde, dadurch, daß die Potentialdifferenzen V4 - V_ und Vr - V3 jeweils eingestellt oder nachgestellt werden, wenn die Potentialdifferenz V1. - V_ verstellt wird, um den Bereich der zu untersuchenden anfänglichen Photoelektronenenergien zu verändern.From the above equation it follows that for a given geometry and a given ratio of E to E it is necessary for a dispersion co-compensation that the magnification M of the electron lens 38 and thus the size of the receiver image 48 be kept constant when the Range of the initial photoelectron energies to be examined is changed. As already described above, this takes place in that the potential differences V 4 - V_ and Vr - V 3 are each set or readjusted when the potential difference V 1 . - V_ is adjusted in order to change the range of the initial photoelectron energies to be examined.

Es wurde ein in der Dispersion kompensiertes ESCA-System der oben beschriebenen Art mit den in der folgenden Tabelle angegebenen Abmessungen gebaut (wobei die Buchstaben a-f und r.-r5 die Längsabmessungen bzw. inneren Durchmesser der Elektronenlinse 38 dars^T^3JOi 9^O^fi Vl Pig* 4 an9e9eben A dispersion-compensated ESCA system of the type described above was built with the dimensions given in the table below (the letters af and r.-r 5 representing the longitudinal dimensions or inner diameter of the electron lens 38 s ^ T ^ 3 JOi 9 ^ O ^ fi Vl Pig * 4 an 9 e 9 even

ίοίο

P =P = 15,55 cm15.55 cm a =a = 39,439.4 cmcm (P1 =(P 1 = 12,7 cm)12.7 cm) b =b = 1,271.27 cmcm (Po =(Po = 19 cm)19 cm) c =c = 4,34.3 cmcm R =R = 15,2 cm15.2 cm d =d = 5,05.0 cmcm θ =θ = 78,5°78.5 ° e =e = 10,110.1 cmcm 0 =0 = 38,5°38.5 ° f =f = 10,110.1 cmcm γ =γ = 30°30 ° Es = E s = 17OeV17OeV ΕΡ = Ε Ρ = 150OeV150OeV M =M = 33

1 ~1 ~ 11 /O/O cmcm 2 = 2 = 22 '5 ' 5 cmcm 3 β 3 β 55 ,0, 0 cmcm 4 = 4 = 11 0,10.1 cmcm 5 = 5 = 55 ,0, 0 cmcm

r. =r. =

Eine Dispersionskompensation vfurde bei diesem System bei Abbremsungsverhaltnissen E /E. von z.B. !/3 und 1/6 dadurch erhalten, daß die Elektroden des Elektronenspektrometers und der Linse auf den Werten gehalten wurden, wie sie in der weiter unten angegebenen Tabelle enthalten sind (in der E. die mittlere kinetische Energie solcher Phctoelektronen beim Austritt aus dem Auffänger ist, die durch das Spektrometer laufen) :A dispersion compensation is included in this system Deceleration ratios E / E. from e.g.! / 3 and 1/6 thereby obtained that the electrodes of the electron spectrometer and the lens were kept at the values as described in the next The table below contains (in the E. the mean kinetic energy of such phctoelectrons at the exit from the catcher running through the spectrometer):

Es E s

17OeV 17OeV17OeV 17OeV

Die in dem in Fig. 1 gezeigten System verwandte Elektronenlinse 38 kann vollständig elektrostatisch wirken oder sie kann sowohl aus elektrostatischen als auch magnetischen BauteilenThe electron lens 38 used in the system shown in FIG. 1 may or may be entirely electrostatic made of both electrostatic and magnetic components

VEtV E t V1 V 1 V2 V 2 V3 V 3 V4 V 4 V5 V 5 V6 V 6 Et E t 1/3
1/6
1/3
1/6
-2G4V
-774V
-2G4V
-774V
-4O2V
-912V
-4O2V
-912V
OV
-7
OV
-7
68OV
1000V
68OV
1000V
-355V
-77OV
-355V
-77OV
-34OV
-85OV
-34OV
-85OV
51OeV
102OeV
51OeV
102OeV

aufgebaut sein. Darüber hinaus kann die Elektronenlinse 38 so angeordnet sein, daß ihre Symmetrieachse in der Ebene des Rcwland-Kreiscs 20 oder, wie es durch die gestrichelten Linien in Fig. 4 angedeutet ist, unter einem endlichen Winkel in Bezug auf die Ebene des Rowland-Kreises 20 liegt. Die letztere Ausführungsform kann mit Vorteil in solchen Systemen angewandt werden, bei denen die Elektronenlinse 38 ansonsten einen großen Anteil der Röntgenstrahlung 14 absorbieren würde, bevor diese den Auffänger 10 erreicht.be constructed. In addition, the electron lens 38 can be arranged so that its axis of symmetry is in the plane of the Rcwland circle 20 or, as indicated by the dashed lines in FIG. 4, at a finite angle with respect to the plane of the Rowland circle 20 lies. The latter embodiment can be used with advantage in systems in which the electron lens 38 would otherwise absorb a large proportion of the X-ray radiation 14 before it reaches the receiver 10.

Zur Erreichung einer größtmöglichen Empfindlichkeit sollte der Auffangv/inkel des Elektrcncnspektrometers 28 um die Achse zentriert sein, entlang der die höchste Photoelektronenemission pro Raumwinkeleinheit mit dem geringsen Verlust an Monochromie erreicht wird. Diese Achse verläuft für einen gasförmigen Auffänger, bei dem Photoelektronen über den gesamten Bereich entlang dem Bogen des Rowland-Kreises erzeugt werden können, über den sich die charakteristische Rontgenstrahllinie 22 erstreckt, senkrecht zu der Ebene des Rowland-Kreises. Bei einem solchen gasförmigen Auffänger ist es deshalb besonders vorteilhaft, die Elektronenlinse 38 und das Spektrometer 28 so anzuordnen, daß der Mittelstrahl der Photoelektronen, der von dem Spektrometer aufgefangen wird, senkrecht zu der Ebene des Rowland-Kreises 20 verläuft, wie es durch die ausgezogenen Linien in Fig. 4 dargestellt ist. Dieselben Überlegungen gelten gleichfalls, wenn ein Elektronenspektrometer 28 in einem ESCA-System ohn-2 eine Elektronenlinse 38 verwandt wird.To achieve the greatest possible sensitivity, the The collecting arm of the electronic spectrometer 28 is centered around the axis along which the highest photoelectron emission per solid angle unit with the lowest loss of monochrome is achieved. This axis runs for a gaseous collector, in which photoelectrons can be generated over the entire area along the arc of Rowland's circle, over which the characteristic X-ray line 22 extends, perpendicular to the plane of the Rowland circle. With one of these gaseous interceptor, it is therefore particularly advantageous to arrange the electron lens 38 and the spectrometer 28 so that that the central beam of photoelectrons emitted by the spectrometer is caught, perpendicular to the plane of the Rowland circle 20 runs as shown by the solid lines in FIG. The same considerations also apply, when an electron spectrometer 28 is used in an ESCA system without an electron lens 38.

70325952i.fl.7t70325952 i.fl.7t

In den Fig. 5 und 6 ist ein anderes Elektronenspektrometer 50 und eine Elektronenlinse 52 von der Art gezeigt, wie sie in dem in Fig. 1 dargestellten ESCA-Systern verwandt werden können, um den Auffangwinkel und somit die Empfindlichkeit des Systems zu vergrößern, ohne das Auflösungsvermögen des Systems nachteilig zu beeinflussen. Das Elektronenspektrometer 50 umfaßt zwei halbkugelförmige Elektroden 54 und 56, die auf verschiedenen Potentialen V. und V2 gehalten werden. Diese halbkugelförmigen Elektroden sind so abgeändert, daß das J Spektrometer ein konisches Eintrittsende 58 mit einer Symmetrieachse 60 aufweist, die durch die Mitte C der halbkugelförmigen Elektroden läuft.5 and 6, another electron spectrometer 50 and an electron lens 52 of the type that can be used in the ESCA system shown in FIG adversely affect the resolving power of the system. The electron spectrometer 50 comprises two hemispherical electrodes 54 and 56 which are held at different potentials V and V 2 . These hemispherical electrodes are modified so that the J spectrometer has a conical entry end 58 with an axis of symmetry 60 passing through the center C of the hemispherical electrodes.

Die Elektronenlinse 52 weist vier Paare von konischen fächerförmigen Elektroden 62,64,66 und 68 auf, die dieselbe Symmetrieachse 60 wie das konische Eintrittsende 58 des Elektronenspektrometers 50 besitzen. Diese Elektrodenpaare 62,64,66 und 68 sind elektrisch voneinander isoliert und sie werden auf von } einander unabhängig einstellbaren Potentialen VVvc un<* Vg gehalten, um drei unabhängig voneinander veränderliche Potentialdifferenzen zu schaffen, und zwar V. - V3 zwischen dem ersten und dem zweiten Paar 62 und 64, V5 - V- zwischen dem ersten und dem dritten Paar 62 und 66 und V- - V, zwischen dem ersten undThe electron lens 52 has four pairs of conical, fan-shaped electrodes 62 , 64, 66 and 68, which have the same axis of symmetry 60 as the conical entry end 58 of the electron spectrometer 50. These electrode pairs 62,64,66 and 68 are electrically isolated from one another and they are kept at mutually independently adjustable potentials V 3 » Vv c un < * Vg in order to create three independently variable potential differences, namely V. - V 3 between the first and second pairs 62 and 64, V 5 - V- between the first and third pairs 62 and 66 and V- - V, between the first and

ο οο ο

dem vierten Paar 62 und 68. Durch Einstellung dieser drei unabhängig voneinander veränderlichen Potentialdifferenzen kann die Größe und die Lage des Auffängerbildes und die kinetische Energie der Photoelektronen, die in das Elektronenspektrometer 50 eintreten, so gesteuert werden, daß man für einen ausgedehntenthe fourth pair 62 and 68. By adjusting these three independently mutually variable potential differences can be the size and the position of the collector image and the kinetic energy the photoelectrons entering the electron spectrometer 50, be controlled in such a way that one extends for one

783259521.^74783259521. ^ 74

Energiebereich, wie er oben im Zusammenhang mit der Fig. 1 erläutert wurde, eine Dispersionskompensation erzielt.Energy range, as explained above in connection with FIG. 1, a dispersion compensation is achieved.

Die Elektronenlinse 52 ist so fest angeordnet, daß ihre kleinste konische öffnung in der Nähe des Auffängers 10 und ihre größte konische öffnung in der Nähe des konischen Eintrittsendes 58 des Elektronenspektrometers 5ojliegt. Die konischen öffnungen der Elektronenlinse 52 sind am schmälsten in radialer Richtung und am weitesten in Umfangsrichtung, so daß die Λ Fokussierungswirkung der Elektronenlinse hauptsächlich oder vollständig in radialer Richtung und nur leicht, wenn überhaupt, in Umfangsrichtung auftritt. Hierdurch wird bewirkt, daß der Auffangwinkel in Urnfang sr ich tung vergrößert wird, wodurch eine größere Empfindlichkeit des Spektrometers für ein gegebenes absolutes Auflösungsvermögen erhalten wird.The electron lens 52 is arranged so firmly that its smallest conical opening is in the vicinity of the interceptor 10 and its largest conical opening in the vicinity of the conical entry end 58 of the electron spectrometer 5oj. The tapered openings of the electron lens 52 are narrowest in the radial direction and widely in the circumferential direction, so that the Λ focusing effect of the electron lens, if any, occurs mainly or entirely in the radial direction and only slightly in the circumferential direction. This has the effect that the collection angle is increased in the circumferential direction, whereby a greater sensitivity of the spectrometer for a given absolute resolving power is obtained.

Idealerweise sollte der Auffänger 10 auf einer konischen Fläche liegen, die die angrenzenden Oberflächen des Elektrodenpaares 62 im rechten Winkel schneidet und die durch die Symmetrieachse 60 der Elektronenlinse 52 oder in der Nähe dieser Symmetrieachse verläuft. Je näher der Auffänger 10 an der Symmetrieachse 60 der Elektronenlinse 52 liegt, um so mehr können die Aberrationen verringert werden. Alle Photoelektronenstrahlen, die durch die Elektronenlinse 52 aufgefangen werden, verlaufen nahezu senkrecht zu den konischen Oberflächen, die die Kanten der Linsenöffnungen und des Eintrittsendes 58 des Elektronenspektrometers 50 bilden. Dies tragt auch dazu bei, die Aberrationen zu verringern. Die Elektronenlinse 52 erzeugt ein Bild der aufgefangenen Strahlen in einem Konus 70, der durch die Mitte C der halbkugelförmigen Εΐεφ§φφ§$§ JbJw^S^ verläuft.Ideally, the catcher 10 should lie on a conical surface that forms the adjacent surfaces of the pair of electrodes 62 intersects at right angles and through the axis of symmetry 60 of the electron lens 52 or in the vicinity of this Axis of symmetry runs. The closer the catcher 10 to the axis of symmetry 60 of the electron lens 52, the more the aberrations can be reduced. All photoelectron beams, that are captured by the electron lens 52 are nearly perpendicular to the conical surfaces that form the edges the lens openings and entrance end 58 of the electron spectrometer 50 form. This also helps to reduce the aberrations. The electron lens 52 creates an image of the captured Rays in a cone 70, which runs through the center C of the hemispherical Εΐεφ§φφ§ $ § JbJw ^ S ^.

Claims (14)

P 21> 43 323.2-52P 21> 43 323.2-52 SchutzansprücheProtection claims Vorrichtung für die £lektronenspektroskopie zur chemischen Analyse (ESCA) mit einer Quelle zum Erzeugen einer elektromagnetischen Strahlung entlang einer ersten Achse, einem Monochromator mit einem Dispersionselement, das auf der ersten Achse in dem Weg de: elektromagnetischen Strahlung angeordnet ist, wobei der Monochromator einen kleinen Wellenlängenbereich der Strahlung entlang einer zweiten Achse auf einem Auffänger fokussiert, der auf der zweiten Achse und auf dem Rowland-Kreir des Monochromators angeordnet ist, wodurch von dem bestrahlten Auffänger entlang einer dritten Achse Elektronen emittiert werden, einem Detektor, einem Elektronenspektrometer, das auf der dritten Achse in der Bahn der anittierten Elektronen angeordnet ist, wobei das Elektronenspektrometer von dem bestrahlten Auffänger emittierte Elektronen auf dem Detektor fokussiert, dadurch gekennzeichnet , daß eine ElektronenlinseDevice for electron spectroscopy for chemical Analysis (ESCA) with a source for generating electromagnetic radiation along a first axis, a Monochromator with a dispersive element that is on the first axis in the path of de: electromagnetic radiation is arranged, wherein the monochromator has a small wavelength range of the radiation along a second axis focused on a receiver, which is arranged on the second axis and on the Rowland circle of the monochromator, whereby electrons are emitted from the irradiated receiver along a third axis, a detector, a Electron spectrometer, which is arranged on the third axis in the path of the anitized electrons, where the Electron spectrometer from the irradiated receiver focused electrons emitted on the detector, thereby characterized in that an electron lens (38) mit wenigstens vier FokussierungseJementen (40 - 46, 62 bis 68) vorgesehen ist, die längs der dritten Achse (26) in dem Elektronenweg zwischen dem Auffänger (10) und dem Elektronenspektrometer (28) angeordnet sind und wenigstens drei voneinander unabhängig einstellbare elektrische Parameter ergeben und die Elektronenlinse ein Abbild des bestrahlten Auffängers abgibt und die von diesem Abbild ausgehenden Elektronen durch das Elektronenspektrometer gelangen, wobei die Gesamtstreuung der Elektronenlinse und des Elektronenspektrometers die Dispersion des Monochromators(38) with at least four focusing elements (40 - 46, 62 to 68) is provided along the third axis (26) in the electron path between the collector (10) and the Electron spectrometer (28) are arranged and at least three independently adjustable electrical parameters result and the electron lens emits an image of the irradiated receiver and the emanating from this image Electrons pass through the electron spectrometer, with the total scattering of the electron lens and the Electron spectrometer the dispersion of the monochromator (18) im wesentlichen ausgleicht.(18) essentially offsets. 70325952i.ti.7470325952i.ti.74 A ·A · • - m m • - mm 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle (12) auf dem Rcwland-Kreis (20) des Monochromators (18) angeordnet ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the radiation source (12) on the Rcwland circle (20) of the monochromator (18) is arranged is. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle (12) eine Röntgenstrahlquelle ist.3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the radiation source (12) is an X-ray source is. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet. daß die Elektronenlinse (38,52) eine Symmetrieachse (26,60) hat, die in 3er Ebene des Rowland-Kreises (20) des Monochromators (18) liegt.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized marked. that the electron lens (38,52) has an axis of symmetry (26,60) in the 3 plane of the Rowland circle (20) of the monochromator (18). 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Elektronen.' inse (38,52) eine Symmetrieachse (26, 60) hat, die mit de- Ebene des Rowland-Kreises (20) des Monochromators (18) einen endlichen Winkel bildet.5. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that g e k e η η, that the electrons. ' inse (38,52) has an axis of symmetry (26, 60) which coincides with the plane of the Rowland circle (20) of the monochromator (18) forms a finite angle. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Symmetrieachse der Elektronenlinse senkrecht zu der Ebene des Rowland-Kreises des Monochromators liegt,6. Apparatus according to claim 5, characterized in that that the axis of symmetry of the electron lens is perpendicular to the plane of the Rowland circle of the monochromator, 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Achse (26) senkrecht auf der Ebene des Rcwland-Kreises (20) des Monochromators (18) steht und das Elektronenspektrometer (28) so auf der dritten Achse angeordnet ist, daß der Mittelstrahl der durch das Elektronenspektrometer aufgefangenen Elektronenmission senkrecht auf der Ebene des Rowland-Kreises des Monochromators steht.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that that the third axis (26) is perpendicular to the plane of the Rcwland circle (20) of the monochromator (18) and the electron spectrometer (28) is arranged on the third axis that the central beam of the electron spectrometer The electron emission captured is perpendicular to the plane of the Rowland circle of the monochromator. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7 f dadurch gekennzeichnet , daß die Potentialdifferenzen (V4 - V3; Vc "* V3; Vg - V_) zwischen einem ersten (40) und einem zweiten (42), dem ersten (40) und einem dritten (44) und dem8. Apparatus according to claim 1 to 7 f, characterized in that the potential differences (V 4 - V 3 ; Vc "* V 3 ; Vg - V_) between a first (40) and a second (42), the first (40) and a third (44) and the 76825952ItLTi76825952ItLTi ersten und einem vierten (46) der Fokussierungselemente einsteilbar sind zur Steuerung der Größe und Lage des Abbildes des anyeauiahlten AuffSnfsrs (IG) und des Verhältnisses zwischen der endgültigen und der anfänglichen kinetischen Energie der von dem angestrahlten Auffänger emittierten und durch das Elektronenspektrometer gelangenden Elektronen.first and fourth (46) of the focusing elements are adjustable to control the size and location of the image of the anyeiahlten AuffSnfsrs (IG) and the relationship between the final and the initial kinetic energy of the emitted by the irradiated interceptor and passing through the electron spectrometer Electrons. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialdifferenzen der Fokussierungselemente derart sind, daß die Größe und Lage des angestrahlten Auffängers konstant gehalten ist, während des angestrahlten Auffängers in dem ausgewählten Energiebereich des Elektronenspektrometers beschleunigt oder abgebremst werden.9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the potential differences of Focusing elements are such that the size and position of the irradiated receiver is kept constant, accelerated during the irradiated interceptor in the selected energy range of the electron spectrometer or be braked. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierungselemente aus allgemein konischen, ringförmigen Elektroden (40 bis 46) bestehen und symmetrisch um die dritte Achse (26) herum und im Abstand voneinander entlang dieser dritten Achse angeordnet sind.10. Apparatus according to claim 1 to 9, characterized in that the focusing elements from generally conical, ring-shaped electrodes (40 to 46) are made and symmetrical about the third axis (26) and are arranged at a distance from one another along this third axis. 11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß das Elektronenspektrometer ein Paar halbkugelförmiger Elektroden aufweist, die mit unabhängig voneinander einstellbaren Potentialen zur Fokussierung von Elektronen innerhalb des gewählten Energiebereiches auf den Detektor betrieben sind.11. The device according to claim 1 to 10, characterized in that the electron spectrometer is a Has pair of hemispherical electrodes with independently adjustable potentials for focusing are operated by electrons within the selected energy range on the detector. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß das Elektronenspektrometer ein allgemein konisches Eintrittsende (58) mit einer Symmetrieachse (6O) aufweist, die durch die Mitte (C) der halbkugelförmigen Elektroden (54, 56) hindurch verläuft, die Fokussierungselemente vier Paare von allgemein konischen,12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the electron spectrometer is a generally conical entry end (58) with an axis of symmetry (6O) passing through the center (C) of the hemispherical Electrodes (54, 56) extends therethrough, the focusing elements four pairs of generally conical, 79325S521.11.7479325S521.11.74 • · t• · t fächerförmigen Elektroden (62 bis 68) umfassen und diese fächerförmigen ^lektrodenpaare dieselbe Symmetrieachse wie das konische Eintrittsende des Spektrometers besitzen.include fan-shaped electrodes (62 to 68) and these fan-shaped ^ lelectrode pairs the same axis of symmetry like the conical entry end of the spectrometer own. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das Bild des bestrahlten Auffängers (10) durch die Elektronenlinse (52) an dem konischen Eintrittsende (58) des Elektronenspektrometers (50) in einem Konus (70) gebildet wird, dessen Scheitelpunkt in der Mitte (C) der halbkugelförmigen Elektroden liegt.13. Apparatus according to claim 12, characterized in that the image of the irradiated receiver (10) through the electron lens (52) at the conical entry end (58) of the electron spectrometer (50) is formed in a cone (70) whose apex is in the center (C) of the hemispherical electrodes. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch g e k e η η ζ e i c h-n e t , daß die halbkugelförmigen Elektroden, die Strahlenquelle., der Monochromator, der Auf fänger, das Elekhronenspektrometer und die Elektronenlinse derart angeordnet sind, daß14. The device according to claim 13, characterized in that g e k e η η ζ e i c h-n e t that the hemispherical electrodes, the radiation source., the monochromator, the catcher, that Electron spectrometer and the electron lens so arranged are that u sin 0· sin«p . Ec . tan9 u sin 0 · sin «p . E c . tan9 P sin (Θ+γ) En κ ρP sin (Θ + γ) E n κ ρ ist, wobei ρ der mittlere Radius der halbkugelförmigen Elektroden des Elektronenspektrometers, R der Radius des Rowland-Kreises des Monochromators, M die Vergrößerung der Elektronenlinse, 0d^r Winkel zwischen der zweiten Achse und einer Tangente an den Rowland-Kreis im Schnittpunkt der zweiten Achse und der angestrahlten Oberfläche des Auffängers, ψ der Winkel zwischen der dritten Achse und der angestrahlten Oberfläche des Auffängers, γ der Winkel zwischen der angestrahlten Oberfläche des Auffängers und einer Tangente an den Rowland-Kreis des Monochromators am Schnittpunkt der zweiten Achse und der angestrahlten Oberfläche des Auffängers, E die kinetische Energie des zentralen Elektronenstrahles im Elektronenspektrometer und E die mittlere Energie der Photonen in der in der charakteristischen Linie der Röntgenstrahlung ist.where ρ is the mean radius of the hemispherical electrodes of the electron spectrometer, R the radius of the Rowland circle of the monochromator, M the magnification of the electron lens, 0d ^ r angle between the second axis and a tangent to the Rowland circle at the intersection of the second axis and the irradiated surface of the interceptor, ψ the angle between the third axis and the irradiated surface of the interceptor, γ the angle between the irradiated surface of the interceptor and a tangent to the Rowland circle of the monochromator at the intersection of the second axis and the irradiated surface of the Catcher, E is the kinetic energy of the central electron beam in the electron spectrometer and E is the mean energy of the photons in the in the characteristic line of the X-rays. 793251521,*.»793251521, *. »
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