KR100199267B1 - A distortion prevention apparatus of equivalent potential surface of cylinderical type reflection analyzer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자에너지 분석기의 하나인 원통형 반사 분석기의 가장자리 부분에서 나타나는 등전위면의 왜곡을 방지하기 위한 원통형 반사분석기의 등전위면 왜곡 방지장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for preventing distortion of an equipotential surface of a cylindrical reflection analyzer for preventing distortion of an equipotential surface appearing at an edge portion of a cylindrical reflection analyzer, which is one of electronic energy analyzers.
본 발명의 특징은 전자에너지의 분석을 위한 원통형 반사분석기의 내측 실린더와 외측 실린더 사이에 등전위면과 동일한 형태의 원통형 금속띠를 일정한 직경차를 두고 연속배열하여 강제 등전위면을 만들어 줌으로써 입구슬릿과 출구슬릿을 잇는 가장자리 부분의 전기장과 중간부분의 전기장의 형태를 일정하게 유지시켜 에너지 분해능의 저하를 방지하게 된다는데 있다.A feature of the present invention is the inlet slit and outlet by continuously arranging cylindrical metal bands of the same shape as the equipotential surface with a constant diameter difference between the inner cylinder and the outer cylinder of the cylindrical reflection analyzer for analyzing the electron energy with a constant diameter difference. It is to prevent the degradation of energy resolution by maintaining the shape of the electric field of the edge portion and the middle field connecting the slit constant.
Description
본 발명은 전자에너지 분석기의 하나인 원통형 반사 분석기에 관한 것으로, 특히 반사 분석기의 가장자리 부분에서 나타나는 등전위면의 왜곡을 방지하기 위한 원통형 반사분석기의 등전위면 왜곡 방지장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cylindrical reflection analyzer, which is one of electronic energy analyzers, and more particularly, to an apparatus for preventing distortion of an equipotential surface of a cylindrical reflection analyzer for preventing distortion of an equipotential surface appearing at an edge portion of a reflection analyzer.
지연장 분석기를 사용할 때 나타나는 과도하게 높은 검출기 전류의 문제는 분산형 분석기를 사용함으로써 해결할 수 있다. 이 분석기는 입구 슬릿은 집속기 쪽으로 튀어나와 있는 형태를 취하고 있다.The problem of excessively high detector current when using a slow field analyzer can be solved by using a distributed analyzer. The analyzer takes the form of an inlet slit sticking out towards the collector.
전자들은 정전기적으로나 자기적으로 초점을 맞추어서 특정한 에너지 영역에 속하는 것들만을 출구 슬릿으로 통과시켜 상을 형성하게 한다. 그리하여 집속기 전류는 분석기를 통과할 수 있는 에너지 영역의 전자들에 의한 것 뿐이다.The electrons are electrostatically and magnetically focused so that only those belonging to a particular energy region pass through the exit slit to form an image. Thus, the collector current is only due to the electrons in the energy domain that can pass through the analyzer.
이와 같은 형태의 분석기중에서 대표적인 것으로, 원통형 반사 분석기를 들 수 있다. 원통형 반사 분석기는 원통형 대칭의 전기장을 만들 수 있는 2개의 동축 원통상의 전극을 가지고 있게 되며, 이 두 전극 사이에 전위차를 걸어준다.A typical example of the analyzer of this type is a cylindrical reflection analyzer. Cylindrical reflection analyzers have two coaxial cylindrical electrodes that can create an electric field of cylindrical symmetry, and apply a potential difference between the two electrodes.
이때 내부의 원통형 전극은 접지시키고, 바깥쪽의 원통은 음전위로 인가한다. 전자들은 고리모양의 입구를 통하여 분석기로 들어가서 내부 원통쪽으로 꺽어지게 되는데, 그 정도는 초기 운동에너지에 따라 다르게 나타나게 된다.At this time, the inner cylindrical electrode is grounded, and the outer cylinder is applied at negative potential. The electrons enter the analyzer through the annular inlet and bend toward the inner cylinder, which depends on the initial kinetic energy.
외부 원통에 전위가 걸리면 해당 전위크기에 비례하는 일정한 값의 전자들이 출구슬릿을 통과하여 전자 층배관인 집속기에 도달한다.When a potential is applied to the outer cylinder, electrons of a constant value proportional to the potential size pass through the outlet slit to reach the collector, which is the electron layer pipe.
보통의 길이와 지름을 가지는 분석기의 경우 분석대상 전자의 전위와 원통에 걸린 전위의 비가 1.5 내지 2사이에 값으로 정해지고 있다. 이 비는 대단히 넓은 에너지 범위에 걸쳐서 일정하게 유지된다.In the case of an analyzer having a normal length and diameter, the ratio of the potential of the electron to be analyzed to the potential of the cylinder is set to a value between 1.5 and 2. This ratio remains constant over a very wide energy range.
일반적으로 원통형 반사 분석기는 42도의 입사각에 대하여 2차 초점화 작용을 가지고 있기 때문에 분산형의 분석기에 비하여 월등히 우수하다. 시료로부터 일정한 각도로 퍼진 전자가 입구슬릿을 통과하면 분석기 축을 중심으로 반지름이 상기 일정각의 자승에 비례하는 고리모양의 초점에 모이게 된다.In general, the cylindrical reflection analyzer is superior to the distributed analyzer because it has a second focusing effect for an incident angle of 42 degrees. When electrons spread at a certain angle from the sample pass through the inlet slit, the radius around the analyzer axis is concentrated at the annular focal point proportional to the square of the angle.
이러한 효과로 말미암아 주어진 분해능에서 전자들이 상당한 입체각도에 걸쳐 받아들여진다. 그리하여 이와 같은 형태의 분석기들은 예외적으로 높은 투과작용을 나타낸다.This effect allows electrons to be accepted over a significant solid angle at a given resolution. Thus, these types of analyzers exhibit exceptionally high permeability.
전자에너지 분석기의 성능판단은 단위시간당 검출될 수 있는 전자의 수와 분해능에 따라 결정된다. 원통형 반사 분석기의 경우 분해능을 높이기 위해 패스에너지를 낮추게 되면 검출전자수가 금격히 줄어들어 스펙트럼상에 많은 노이즈가 나타나게 된다.The performance judgment of an electron energy analyzer is determined by the number and resolution of electrons that can be detected per unit time. In the case of the cylindrical reflection analyzer, if the pass energy is lowered to increase the resolution, the number of detected electrons is greatly reduced, resulting in a lot of noise in the spectrum.
이것은 전자의 궤도공간내 입구슬릿과 출구슬릿이 있는 가장자리 부근에서의 전기장이 중간부분 전기장의 모양과 정확하게 일치하지 않기 때문이다. 그래서 가장자리 부분의 등전위면을 내부의 등전위면과 동일하게 유지시킬 수단이 요망되어 왔다.This is because the electric field near the edge of the inlet and outlet slit in the orbital space of the electron does not exactly match the shape of the middle field. Therefore, a means for keeping the equipotential surface of the edge portion the same as the internal equipotential surface has been desired.
본 발명의 목적은 전자에너지 분석기의 하나인 원통형 반사 분석기의 가장자리 부분에서 나타나는 등전위면의 왜곡을 방지하여 전체적으로 균질의 등전위면을 원통형 반사분석기에 만들어줄 수 있는 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a device that can make a homogeneous equipotential surface in the cylindrical reflection analyzer as a whole by preventing distortion of the equipotential surface appearing at the edge portion of the cylindrical reflection analyzer, which is one of the electronic energy analyzers.
본 발명의 특징은 전자에너지의 분석을 위한 원통형 반사분석기의 내측 실린더와 외측 실린더 사이에 등전위면과 동일한 형태의 원통형 금속띠를 일정한 직경차를 두고, 연속배열하여 강제 등전위면을 만들어 줌으로써 입구슬릿과 출구슬릿을 잇는 가장자리 부분의 전기장과 중간부분의 전기장의 형태를 일정하게 유지시켜 에너지 분해능의 저하를 방지하게 된다는데 있다.A characteristic of the present invention is to provide a forced equipotential surface by continuously arranging a cylindrical metal band having the same diameter as the equipotential surface between the inner cylinder and the outer cylinder of the cylindrical reflection analyzer for analyzing the electron energy and making a forced equipotential surface. It is to prevent the degradation of energy resolution by maintaining the shape of the electric field of the edge portion and the middle portion of the edge connecting the outlet slit constant.
제1도는 본 발명에 다른 원통형 반사분석기의 개략적인 단면 구조도이다.1 is a schematic cross-sectional structural view of a cylindrical reflection analyzer according to the present invention.
제2도는 본 발명에 따라 내, 외측 실린더의 사이에 원통형 금속전극띠가 설치 된 상태의 요부 사시구조도이다.2 is a main perspective perspective view showing a cylindrical metal electrode strip provided between inner and outer cylinders according to the present invention.
제3도는 본 발명에 의한 각각의 금속띠간 저항의 배치상태도이다.3 is a diagram showing the arrangement of resistances between metal bands according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 원통형 반사 분석기 외부 커버 11 : 입구슬릿10 cylindrical cover analyzer outer cover 11 inlet slit
12 : 시료 13 : 외측실린더12 sample 13 outer cylinder
14 : 내측실린더 15~15n-1 : 상부 측면 식각14: inner cylinder 15 ~ 15n-1: upper side etching
16 : 전자총16: electron gun
이하에서 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
제1도는 본 발명에 따라 등전위면 왜곡방지 장치가 마련된 원통형 반사분석기의 개략적인 단면구조도를 나타내고 있다.1 is a schematic cross-sectional view of a cylindrical reflection analyzer provided with an equipotential surface distortion prevention device according to the present invention.
여기에서 참고되는 바와 같이, 전자에너지의 분석을 위한 전자 총(16)을 가지는 원통형 반사분석기(10)의 입구슬릿(11)측의 외측실린더(13)와 내측실린더(14) 사이에는 등전위면과 동일한 형태로서 다수의 원통형 금속전극띠(15)를 일정한 간격의 직경차를 두고 연속 배열하고 있다. 상기 원통형 금속전극띠(15)의 배열형태는 인접 띠들간에 일부 오버랩되게 설치할 수 있다.As referred to herein, an equipotential surface is provided between the outer cylinder 13 and the inner cylinder 14 on the inlet slit 11 side of the cylindrical reflection analyzer 10 having the electron gun 16 for analyzing the electron energy. In the same form, a plurality of cylindrical metal electrode strips 15 are continuously arranged at regular intervals. The arrangement of the cylindrical metal electrode strip 15 may be installed so as to partially overlap between adjacent strips.
상기의 원통형 금속전극띠(15)는 실제로 제2도 및 제3도에서 보이고 있는 바와같이 n-1개의 띠(151, 152, 153, … 15n-1)로 구성되고 있으며, 이들 띠(151, 152, 153, … 15n-1)들과 내, 외측 실리더(13, 14)의 인접 띠(또는 실린더)와 띠 사이에는 일정한 저항값(2㏁)을 갖는 저항(R1, R2, R3, …Rn)을 접속한다.The cylindrical metal electrode strip 15 is actually composed of n-1 bands 151, 152, 153, ... 15n-1, as shown in FIGS. 2 and 3, and these bands 151, 152, 153,... 15n-1 and resistors R1, R2, R3,... Which have a constant resistance value of 2 kV between the adjacent bands (or cylinders) and the bands of the inner and outer cylinders 13, 14. Rn) is connected.
이와같은 본 발명 구조에서 전자궤도 부분내에의 등전위면을 일정하게 유지시키기 위해 결정되는 원통형 금속전극띠(151, 152, 153, … 15n-1)들의 반경을 구하는 식은 다음과 같다.In the structure of the present invention as described above, the radius of the cylindrical metal electrode bands 151, 152, 153, ... 15n-1, which is determined to keep the equipotential surface in the electron orbit portion constant, is as follows.
여기에서 ro: 외측 실린더의 반경Where r o : radius of the outer cylinder
ri: 내측 실린더의 반경r i : radius of inner cylinder
R1, R2,.........Rn-1: 원통형 금속전극띠의 반경(n3)R 1 , R 2 , ......... R n-1 : Radius of cylindrical metal electrode band (n3)
R1: r1과 ri사이의 저항체의 저항값R 1 : Resistance value of the resistor between r 1 and r i
R2: r1과 r2사이의 저항체의 저항값R 2 : Resistance value of the resistor between r 1 and r 2
Rn: rn-1와 ro사이의 저항체의 저항값R n : Resistance value of the resistor between r n-1 and r o
Vb: ro와 ri사이의 인가전압V b : applied voltage between r o and r i
N : ro와 ri사이에 연결된 저항체의 개수이다.N: The number of resistors connected between r o and r i .
한편 원통형 등전위면 원통형 반사 분석기에서의 등전위면 왜곡방지를 위한 금속전극띠를 제작할 때, 그 제작의 편리성과 전자의 궤적부분을 고려하여 내측실린더 근처에서 좀더 간격을 좁히고자 하는 경우에는 상기의 저항 R1, R2, ...........Rn을 같은 값으로 결정하는 것이 유리하다.On the other hand, when manufacturing a metal electrode strip for preventing the equipotential surface distortion in the cylindrical equipotential surface cylindrical reflection analyzer, in order to narrow the gap near the inner cylinder in consideration of the convenience of the fabrication and the electron trajectory portion, the resistance R described above. 1 , R 2 , ........... It is advantageous to determine R n with the same value.
일예로 저항갯수(N)를 5개로 하면, 즉 띠의 개수를 4개로 하면 각각에서 결정되는 띠의 반경은 다음의 식에 의해 결정된다.For example, when the number of resistances N is five, that is, the number of bands is four, the radius of the bands determined at each is determined by the following equation.
이상의 조건으로 제작될 수 있는 원통형 반사 분석기를 이용하여 시료(12)를 측정할 때, 반사분석기의 전자총(16)으로부터 전자가 튀어나와 시료(12)에 충돌하게 되면 시료의 화학성분에 따라 특별한 에너지의 전자를 방출하게 된다. 이렇게 시료에서 방출되는 전자의 속도분포 또는 에너지분포를 전자분석기로 분석하게 되는데, 도면에서 참고되는 바와같이 시료(12)에서 나온 전자는 입구슬릿(11)을 지나 실린더 내부의 전기장의 세기에 따라 특정 에너지의 전자만이 출구슬릿으로 나오게되어 전자검출장치에 도달하게 된다.When measuring the sample 12 by using a cylindrical reflection analyzer that can be manufactured under the above conditions, when electrons stick out from the electron gun 16 of the reflection analyzer and collide with the sample 12, a special energy according to the chemical composition of the sample Will emit electrons. The velocity distribution or energy distribution of the electrons emitted from the sample is analyzed by an electron analyzer. As shown in the drawing, the electrons from the sample 12 pass through the inlet slit 11 and are determined according to the intensity of the electric field inside the cylinder. Only the electrons of energy exit the exit slit and reach the electron detection device.
이때 입구슬릿을 통하여 들어온 전자중 상기의 특정전자에너지 이외의 다른 전자에너지는 출구슬롯으로 나오지 못하고 실린더벽에 부딪쳐 소멸되고 만다.At this time, the electron energy other than the specific electron energy of the electrons introduced through the inlet slit does not come out of the outlet slot but hits the cylinder wall and disappears.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 전자에너지 분석장치는 진공중에서 기본적으로 시료의 표면에서 방출되는 전자들의 에너지 분포를 분석할 수 있는 장치로서, 각 물질의 구성원자들이 각각의 특이한 전자방출 스팩트럼을 가지고 있는데, 이러한 스팩트럼들을 분석함으로써 미지물질의 원소구성 성분의 종류 및 성분비를 알아낼 수 있다.The electron energy analyzer of the present invention as described above is a device capable of analyzing the energy distribution of electrons emitted from the surface of a sample in vacuum, and each member of the material has a specific electron emission spectrum. By analyzing these spectra, it is possible to determine the type and ratio of elemental components of the unknown substance.
이러한 본 발명 기술은 AES(Auger Electron Spectroscopy : 오제 전자분광계)의 CMA(Cylindrical Mirror Analyzer)에 이용할 수 있다.The present technology can be used for a CMA (Cylindrical Mirror Analyzer) of AES (Auger Electron Spectroscopy).
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