RU169336U1 - ELECTROSTATIC CHARGED PARTICLE ENERGY ANALYZER - Google Patents

ELECTROSTATIC CHARGED PARTICLE ENERGY ANALYZER Download PDF

Info

Publication number
RU169336U1
RU169336U1 RU2016122283U RU2016122283U RU169336U1 RU 169336 U1 RU169336 U1 RU 169336U1 RU 2016122283 U RU2016122283 U RU 2016122283U RU 2016122283 U RU2016122283 U RU 2016122283U RU 169336 U1 RU169336 U1 RU 169336U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrode
charged particles
cylindrical
parts
cylindrical electrode
Prior art date
Application number
RU2016122283U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Яковлевна Фишкова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Priority to RU2016122283U priority Critical patent/RU169336U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU169336U1 publication Critical patent/RU169336U1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes

Landscapes

  • Electron Tubes For Measurement (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

Электростатический анализатор энергии заряженных частиц включает источник (1) заряженных частиц, размещенный на оси анализатора, коаксиально расположенные внешний и внутренний цилиндрические электроды (2), (3) и защитные заземленные электроды (4), (6), закрепленные на торцах внутреннего цилиндрического электрода (3), детектор и источник питания. Внешний цилиндрический электрод (2) выполнен из n≥10 цилиндрических электрически изолированных частей одинакового радиуса, подсоединенных к источнику питания, выполненному с возможностью подачи на цилиндрические части внешнего электрода линейно возрастающего напряжения. Длина цилиндрических частей внешнего электрода (2) lудовлетворяет соотношению l≤2R, расстояние sмежду соседними цилиндрическими частями удовлетворяет соотношению s≤0,5R, где R - радиус внутреннего цилиндрического электрода (2), внутренний цилиндрический электрод (3) заземлен и снабжен выходными кольцевыми щелями (7), затянутыми металлической сеткой. Детектор выполнен в виде плоских электродов (8), установленных за выходными щелями (7) перпендикулярно оси внутреннего цилиндрического электрода (3), подключаемых к многоканальному измерительному устройству. Электростатический анализатор энергии заряженных частиц имеет более простую конструкцию и позволяет одновременно регистрировать заряженные частицы в широком диапазоне изменения их энергий. 1 ил.The electrostatic analyzer of energy of charged particles includes a source (1) of charged particles placed on the axis of the analyzer, coaxially located external and internal cylindrical electrodes (2), (3) and protective grounded electrodes (4), (6), mounted on the ends of the inner cylindrical electrode (3) detector and power supply. The outer cylindrical electrode (2) is made of n≥10 cylindrical electrically isolated parts of the same radius connected to a power source configured to supply a linearly increasing voltage to the cylindrical parts of the external electrode. The length of the cylindrical parts of the outer electrode (2) l satisfies the relation l≤2R, the distance s between adjacent cylindrical parts satisfies the ratio s≤0.5R, where R is the radius of the inner cylindrical electrode (2), the inner cylindrical electrode (3) is grounded and equipped with output ring slots (7) tightened with metal mesh. The detector is made in the form of flat electrodes (8) installed behind the output slots (7) perpendicular to the axis of the inner cylindrical electrode (3) connected to a multi-channel measuring device. The electrostatic analyzer of the energy of charged particles has a simpler design and allows you to simultaneously register charged particles in a wide range of changes in their energies. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области энергетического анализа заряженных частиц, конкретно, к измерению энергий вторичных электронов, возбужденных с поверхности твердого тела в широком диапазоне изменения их энергии для определения химического состава различных материалов.The utility model relates to the field of energy analysis of charged particles, specifically, to measuring the energies of secondary electrons excited from the surface of a solid in a wide range of changes in their energy to determine the chemical composition of various materials.

В последнее время ввиду широкого применения радиационной биологии и радиационной терапии возникает необходимость исследования также биологических объектов. При этом особенно важно достичь количественного понимания процессов ионизации, а также энергии связи различного рода биологических молекул по энергетическому спектру вторичных электронов. Для этой цели чаще всего используют электростатические спектрометры, в которых заряженные частицы различных энергий движутся по одной и той же траектории, а спектр по энергии снимают путем изменения разности потенциалов между электродами системы. Этот процесс занимает много времени, поэтому возникает необходимость одновременного (параллельного) детектирования пучков заряженных частиц различных энергий. Основная проблема состоит в создании распределения электростатического поля, позволяющего одновременно фокусировать электронные потоки с энергиями, различающимися в десятки раз. Для обеспечения экспресс-анализа состава материалов для технического контроля изделий различных отраслей промышленности используются электростатические многоканальные энергоанализаторы (спектрографы) различных типов.Recently, due to the widespread use of radiation biology and radiation therapy, the need arises to study biological objects as well. In this case, it is especially important to achieve a quantitative understanding of ionization processes, as well as the binding energy of various kinds of biological molecules from the energy spectrum of secondary electrons. For this purpose, electrostatic spectrometers are most often used, in which charged particles of different energies move along the same trajectory, and the energy spectrum is taken by changing the potential difference between the electrodes of the system. This process takes a lot of time, so there is a need for simultaneous (parallel) detection of beams of charged particles of different energies. The main problem is to create the distribution of the electrostatic field, which allows simultaneously focusing electron flows with energies that differ by tens of times. To provide express analysis of the composition of materials for technical control of products of various industries, electrostatic multichannel energy analyzers (spectrographs) of various types are used.

Известен электростатический анализатор энергии заряженных частиц (см. патент RU 140365, МПК H01J 49/00, опубликован 10.05.2014). Спектрограф включает источник питания, первый, второй, третий и четвертый плоскопараллельные электроды и позиционно-чувствительный детектор. Третий и четвертый электроды установлены перпендикулярно первому электроду по его торцам, соединены с первым электродом и расположены от второго электрода на расстоянии, большем расстояния электрического пробоя и меньшем расстояния до рабочей области. Первый электрод выполнен с входной и выходными щелями для пучков частиц. Второй электрод разрезан на i частей, где i≥8, длина которых li удовлетворяет соотношению li≤0.5а, расстояние между соседними частями удовлетворяет соотношению si≤0.1а, где а - расстояние между первым и вторым электродами. Первый, третий и четвертый электроды выполнены заземленными. Источник питания выполнен с возможностью подачи на каждую часть i второго электрода потенциала Vi, удовлетворяющего соотношению Vi=V1k√zi/a, где V1 - потенциал на первой от входной щели части второго электрода, zi - расстояние от третьего электрода до середины i части второго электрода в плоскости, перпендикулярной этим электродам, k - коэффициент, определяемый из соотношения

Figure 00000001
, z1 - расстояние от третьего электрода до середины первой от входной щели части второго электрода.Known electrostatic analyzer of energy of charged particles (see patent RU 140365, IPC H01J 49/00, published 05/10/2014). The spectrograph includes a power source, first, second, third and fourth plane-parallel electrodes and a position-sensitive detector. The third and fourth electrodes are installed perpendicular to the first electrode at its ends, connected to the first electrode and are located from the second electrode at a distance greater than the distance of electrical breakdown and less than the distance to the working area. The first electrode is made with input and output slots for particle beams. The second electrode is cut into i parts, where i≥8, the length of which l i satisfies the relationship l i ≤0.5a, the distance between adjacent parts satisfies the ratio s i ≤0.1a, where a is the distance between the first and second electrodes. The first, third and fourth electrodes are grounded. The power source is configured to supply to each part i of the second electrode a potential V i satisfying the relation V i = V 1 k √ z i / a, where V 1 is the potential at the first part of the second electrode from the input slit, z i is the distance from the third electrode to the middle i part of the second electrode in a plane perpendicular to these electrodes, k is the coefficient determined from the ratio
Figure 00000001
, z 1 is the distance from the third electrode to the middle of the first part of the second electrode from the entrance slit.

Известный электростатический анализатор энергии заряженных частиц обеспечивает новое распределение электрических полей в области прохождения исследуемых пучков заряженных частиц, приводящее к достижению диапазона одновременно регистрируемых энергий, равного Еmax/Еmin=100. Однако известный электростатический анализатор имеет малую светосилу из-за отсутствия фокусировки пучков заряженных частиц в плоскости, перпендикулярной плоскости дисперсии.The well-known electrostatic analyzer of the energy of charged particles provides a new distribution of electric fields in the region of passage of the studied beams of charged particles, leading to the achievement of a range of simultaneously recorded energies equal to E max / E min = 100. However, the known electrostatic analyzer has a low aperture due to the lack of focusing of charged particle beams in a plane perpendicular to the dispersion plane.

Известен светосильный электростатический анализатор энергии заряженных частиц, (F.H. Read. The parallel cylindrical mirror electron energy analyzer. Rev. Sci. Instr. 2002, v. 73, N 3, p. 1129-1139), включающий источник питания, цилиндрический конденсатор с внутренним и внешним коаксиальными цилиндрами. Внешний цилиндр разрезан на части с потенциалами, величина которых изменяется по линейному закону в направлении продольной оси системы, а внутренний цилиндр заземлен.Known fast electrostatic analyzer of energy of charged particles, (FH Read. The parallel cylindrical mirror electron energy analyzer. Rev. Sci. Instr. 2002, v. 73, N 3, p. 1129-1139), including a power source, a cylindrical capacitor with an internal and external coaxial cylinders. The outer cylinder is cut into parts with potentials, the magnitude of which varies linearly in the direction of the longitudinal axis of the system, and the inner cylinder is grounded.

Недостатками известного электростатического анализатора энергии заряженных частиц являются открытые торцы цилиндрических электродов, способствующие нарушению собственного поля системы и проникновению посторонних полей в рабочую область, а также малый диапазон одновременно регистрируемых энергий. Кроме того, исследуемый объект (источник вторичных частиц) располагается внутри цилиндрического электрода меньшего диаметра, что мало пригодно для практического использования.The disadvantages of the known electrostatic analyzer of energy of charged particles are the open ends of the cylindrical electrodes, contributing to the violation of the self-field of the system and the penetration of extraneous fields into the working area, as well as a small range of simultaneously recorded energies. In addition, the studied object (source of secondary particles) is located inside a cylindrical electrode of smaller diameter, which is not very suitable for practical use.

Известен анализатор энергий и масс заряженных частиц (см. патент RU 136237, МПК H01J 49/40, опубликован 27.12.2013), содержащий коаксиально размещенные цилиндрический внутренний и состоящий из двух конусообразных частей внешний электроды; экранирующий электрод коробчатого типа, электрически и механически связанный с внутренним цилиндрическим электродом. На боковой поверхности внутреннего цилиндрического электрода выполнена входная кольцевая прорезь (входное окно) для пролета заряженных частиц, затянутая мелкоструктурной металлической сеткой. На поверхности внутреннего цилиндрического электрода имеется выходная кольцевая диафрагма, образованная двумя цилиндрическими частями, допускающими независимые продольные перемещения. В состав анализатора также входит исследуемый образец, приемник частиц, блок питания и делитель напряжения.A known analyzer of energies and masses of charged particles (see patent RU 136237, IPC H01J 49/40, published December 27, 2013), containing coaxially placed cylindrical inner and two electrodes external cones; box-type shielding electrode, electrically and mechanically connected to the inner cylindrical electrode. On the side surface of the inner cylindrical electrode, an inlet annular slot (inlet window) is made for the passage of charged particles, tightened by a fine-grained metal mesh. On the surface of the inner cylindrical electrode there is an output annular diaphragm formed by two cylindrical parts that allow independent longitudinal movements. The analyzer also includes the test sample, particle receiver, power supply and voltage divider.

Недостатком известного анализатора является то обстоятельство, что пучок заряженных частиц движется по одной траектории, поэтому не представляется возможным одновременно (параллельно) детектировать пучки заряженных частиц различных энергий, а спектр по энергии можно снимать лишь путем изменения разности потенциалов между электродами анализатора.A disadvantage of the known analyzer is the fact that the beam of charged particles moves along one path, so it is not possible to simultaneously detect (simultaneously) parallel beams of charged particles of different energies, and the energy spectrum can only be taken by changing the potential difference between the electrodes of the analyzer.

Известен электростатический анализатор энергии заряженных частиц (см. патент RU 120512, МПК H01J 49/48, опубликован 20.09.2012), совпадающий с настоящим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип. Известный электростатический анализатор энергии заряженных частиц включает источник заряженных частиц, размещенный на оси анализатора, коаксиально расположенные внешний и внутренний цилиндрические электроды и системы защитных электродов, выполненные одинаковыми и состоящие из трех плоских коаксиальных колец каждая, размещенные на обоих торцах анализатора, детектор, помещенный на оси, и источник питания. Внешний цилиндрический электрод выполнен из центральной и боковых цилиндрических электрически изолированных частей одинакового радиуса, разделенных зазорами, подсоединенных к источнику питания, выполненному с возможностью подачи на боковые части внешнего электрода напряжения, большего, чем на его центральную часть. Внутренний цилиндрический электрод выполнен с входным и выходным кольцевыми окнами.Known electrostatic analyzer of energy of charged particles (see patent RU 120512, IPC H01J 49/48, published 09/20/2012), which coincides with this solution for the largest number of essential features and adopted for the prototype. Known electrostatic analyzer of energy of charged particles includes a source of charged particles placed on the axis of the analyzer, coaxially located outer and inner cylindrical electrodes and protective electrode systems made identical and consisting of three flat coaxial rings each, placed on both ends of the analyzer, a detector placed on the axis , and power source. The external cylindrical electrode is made of central and lateral cylindrical electrically isolated parts of the same radius, separated by gaps, connected to a power source configured to supply voltage on the side parts of the external electrode greater than its central part. The inner cylindrical electrode is made with input and output ring windows.

Недостатками прототипа являются сложная конструкция торцевых защитных электродов по обоим торцам цилиндрических электродов, состоящих из трех плоских коаксиальных колец, каждое со своим отличным от других электродов потенциалом, а также выполнение внешнего цилиндрического электрода путем разрезания на три части, что недостаточно для одновременного анализа заряженных частиц в том или ином диапазоне энергий.The disadvantages of the prototype are the complex design of the end protective electrodes on both ends of the cylindrical electrodes, consisting of three flat coaxial rings, each with its own potential different from other electrodes, as well as the implementation of the external cylindrical electrode by cutting into three parts, which is not enough for the simultaneous analysis of charged particles in one or another energy range.

Задачей настоящей полезной модели является разработка электростатического анализатора энергии заряженных частиц, который бы имел более простую конструкцию и позволял одновременно регистрировать заряженные частицы в широком диапазоне изменения их энергий.The objective of this utility model is to develop an electrostatic analyzer of the energy of charged particles, which would have a simpler design and would simultaneously detect charged particles in a wide range of changes in their energies.

Поставленная задача решается тем, что электростатический анализатор энергии заряженных частиц включает источник заряженных частиц, размещенный на оси анализатора, коаксиально расположенные внешний и внутренний цилиндрические электроды и защитные заземленные электроды, закрепленные на торцах внутреннего цилиндрического электрода, детектор и источник питания. Внутренний цилиндрический электрод заземлен и снабжен выходными кольцевыми щелями, затянутыми металлической сеткой, для пучков заряженных частиц. Новым в электростатическом анализаторе энергии заряженных частиц является выполнение внешнего цилиндрического электрода из n≥10 цилиндрических электрически изолированных частей одинакового радиуса, подсоединенных к источнику питания, выполненному с возможностью подачи на цилиндрические части внешнего электрода линейно возрастающего напряжения. При этом длина цилиндрических частей внешнего электрода ln удовлетворяет соотношению ln≤2R, расстояние sn между соседними цилиндрическими частями удовлетворяет соотношению sn≤0,5R, где R - радиус внутреннего цилиндрического электрода, а детектор выполнен в виде плоских электродов, установленных за выходными щелями перпендикулярно оси внутреннего цилиндрического электрода, подключаемых к многоканальному измерительному устройству.The problem is solved in that the electrostatic analyzer of the energy of charged particles includes a source of charged particles located on the axis of the analyzer, coaxially located external and internal cylindrical electrodes and protective grounded electrodes mounted on the ends of the internal cylindrical electrode, a detector and a power source. The inner cylindrical electrode is grounded and equipped with output ring slots, tightened with a metal mesh, for beams of charged particles. New in the electrostatic analyzer of the energy of charged particles is the implementation of an external cylindrical electrode of n≥10 cylindrical electrically isolated parts of the same radius connected to a power source configured to supply a linearly increasing voltage to the cylindrical parts of the external electrode. The length of the cylindrical parts of the outer electrode l n satisfies the relation l n ≤2R, the distance s n between adjacent cylindrical parts satisfies the ratio s n ≤0.5R, where R is the radius of the inner cylindrical electrode, and the detector is made in the form of flat electrodes mounted behind output slots perpendicular to the axis of the inner cylindrical electrode, connected to a multi-channel measuring device.

Настоящий электростатический анализатор энергии заряженных частиц обеспечивает новое распределение электростатических полей в области прохождения пучков заряженных частиц, приводящее к достижению технического результата - возможности одновременной регистрации энергий сфокусированных на внутренний цилиндрический электрод заряженных частиц в широком диапазоне изменения их энергий (Emax/Emin=50), где Еmax - максимальная регистрируемая энергия заряженных частиц, Еmin - минимальная регистрируемая энергия заряженных частиц. Небольшая длина отдельных частей внешнего цилиндрического электрода, которая может быть как одинаковой, так и разной, обеспечивает возможность разрезания внешнего электрода, имеющего целесообразную длину, равную L=(25-30)R, на достаточно большое число частей, что обеспечивает условия фокусировки пучков заряженных частиц различных энергий на поверхность внутреннего цилиндрического электрода. Источник питания выполнен с возможностью подачи на каждую часть n внешнего цилиндрического электрода потенциала Vn, удовлетворяющего соотношению Vn=V1[1+1,75(n-1)], где V1 - потенциал на первой от входного торца части внешнего электрода, n - порядковый номер соответствующей части разрезного внешнего цилиндрического электрода.This electrostatic analyzer of the energy of charged particles provides a new distribution of electrostatic fields in the region of passage of beams of charged particles, leading to the achievement of a technical result - the possibility of simultaneously recording the energies of the charged particles focused on the inner cylindrical electrode in a wide range of variation of their energies (E max / E min = 50) where E max is the maximum recorded energy of charged particles, E min is the minimum recorded energy of charged particles. The small length of individual parts of the outer cylindrical electrode, which can be either the same or different, makes it possible to cut the outer electrode, having an appropriate length equal to L = (25-30) R, into a sufficiently large number of parts, which ensures the focusing conditions of charged beams particles of various energies on the surface of the inner cylindrical electrode. The power source is configured to supply to each part n of the external cylindrical electrode a potential V n satisfying the relation V n = V 1 [1 + 1.75 (n-1)], where V 1 is the potential at the first part of the external electrode from the input end , n is the serial number of the corresponding part of the split outer cylindrical electrode.

Настоящий электростатический анализатор энергии заряженных частиц поясняется чертежом, где показаны: источник 1 заряженных частиц, размещенный на оси z анализатора, коаксиально расположенные внешний цилиндрический электрод 2 и внутренний заземленный цилиндрический электрод 3, защитный заземленный электрод 4 с входной щелью 5, защитный заземленный электрод 6. Защитные заземленные электроды 4, 6 закреплены на торцах внутреннего цилиндрического электрода 3. Внутренний цилиндрический электрод 3 снабжен выходными кольцевыми щелями 7, затянутыми металлической сеткой (на чертеже не показана), для прохода пучков заряженных частиц. Детектор выполнен в виде плоских электродов 8, подключаемых к многоканальному измерительному устройству (на чертеже не показано) и установленных за выходными кольцевыми щелями 7 перпендикулярно оси внутреннего цилиндрического электрода 3.The present electrostatic analyzer of energy of charged particles is illustrated in the drawing, which shows: a source of charged particles 1 located on the z axis of the analyzer, coaxially located external cylindrical electrode 2 and internal grounded cylindrical electrode 3, protective grounded electrode 4 with input slot 5, protective grounded electrode 6. Protective grounded electrodes 4, 6 are fixed at the ends of the inner cylindrical electrode 3. The inner cylindrical electrode 3 is equipped with output ring slots 7, tightened with a metal mesh (not shown in the drawing), for the passage of beams of charged particles. The detector is made in the form of flat electrodes 8 connected to a multi-channel measuring device (not shown in the drawing) and installed behind the output ring slots 7 perpendicular to the axis of the inner cylindrical electrode 3.

Настоящий электростатический анализатор энергии заряженных частиц работает следующим образом.This electrostatic analyzer of energy of charged particles works as follows.

Из источника 1 заряженных частиц, облучаемого потоком электронов либо рентгеновских квантов, вылетает пучок вторичных электронов либо фотоэлектронов различных энергий, который через входную щель 5 в защитном заземленном электроде 4 попадает в отклоняющее и одновременно фокусирующее электростатическое поле, созданное тормозящими заряженные частицы потенциалами Vn на отдельных частях внешнего цилиндрического электрода 2 при заземленных внутренним цилиндрическом электроде 3 и торцевых защитных заземленных электродах 4, 6. Для анализа электронных пучков отрицательные потенциалы Vn определены из условий фокусировки на внутренний цилиндрический электрод 4 пучков заряженных частиц, имеющих различные энергии. Поиск условий фокусировки произведен по четырем независимым геометрическим параметрам: соотношению радиусов цилиндрических электродов Ra/R, где Ra - радиус внешнего цилиндрического электрода 2; длине L устройства (L - расстояние между плоскими защитными заземленными электродами 4, 6), положению исследуемого объекта (источника 1 заряженных частиц) и по углу наклона центральной траектории пучка на входе к продольной оси системы. Сфокусированный электростатическим полем пучок электронов с оптимальными углом впуска центральной траектории и углом раствора пучка проходит в строго определенные для пучков электронов различных энергий выходные кольцевые щели 7 во внутреннем заземленном цилиндрическом электроде 3, затянутые металлической сеткой, далее эти пучки попадают в плоские электроды 8, установленные за выходными кольцевыми щелями 7 перпендикулярно оси внутреннего цилиндрического электрода 3, подключенные к многоканальному измерительному устройству.A beam of secondary electrons or photoelectrons of various energies flies from a source 1 of charged particles irradiated by a stream of electrons or X-ray quanta, which, through an input slot 5 in a protective grounded electrode 4, enters a deflecting and simultaneously focusing electrostatic field created by potentials V n inhibiting charged particles on separate parts of the outer cylindrical electrode 2 when grounded by the inner cylindrical electrode 3 and end protective grounded electrodes 4, 6. For analysis negative potentials V n ktronnyh beams focusing conditions determined from the inner cylindrical electrode 4 of charged particle beams having different energies. The focusing conditions were searched for by four independent geometric parameters: the ratio of the radii of the cylindrical electrodes R a / R, where R a is the radius of the outer cylindrical electrode 2; the length L of the device (L is the distance between the flat protective grounded electrodes 4, 6), the position of the object under study (source 1 of charged particles) and the angle of inclination of the central path of the beam at the entrance to the longitudinal axis of the system. A beam of electrons focused by an electrostatic field with an optimal angle of inlet of the central path and the angle of the beam of the beam passes into output ring slots 7, tightly defined for electron beams of various energies, in the internal grounded cylindrical electrode 3, tightened by a metal mesh, then these beams fall into flat electrodes 8, installed behind output ring slots 7 perpendicular to the axis of the inner cylindrical electrode 3 connected to a multi-channel measuring device.

Пример 1. Был создан электростатический анализатор энергии заряженных частиц, в котором соотношению радиусов цилиндрических электродов Ra/R=7. В дальнейшем все геометрические параметры выражены в единицах R, что дает возможность применить метод геометрического подобия. Длина анализатора была равна L=25R, внешний электрод, находящийся на расстояниях 0,25R от торцевых защитных заземленных электродов, был разрезан на 14 равных частей длиной 1,5R при расстоянии между отдельными частями, равном 0,25R. Впуск пучка электронов различных энергий осуществляли с продольной оси z анализатора при положении исследуемого объекта (источника вторичных электронов) вне поля на расстоянии zo=2,2R от переднего торцевого защитного заземленного электрода под углом наклона центральной траектории пучка электронов к продольной оси θ=25°. При угле раствора пучка ±0,5° был определен режим работы с фокусировкой на внутренний цилиндрический электрод. В этом случае потенциал на первой части внешнего цилиндрического электрода, обеспечивающий условия фокусировки пучков электронов, равен V1=2,2(Emin/e), В, где Emin - минимальная энергия пучков заряженных частиц, эВ, e - заряд частицы, Кл. Потенциалы на остальных частях внешнего цилиндрического электрода соответственно равны: V2=2,75V1, V3=4,5V1, V4=6,25V1, V5=8Vl, V6=9,75V1, V7=11,5V1, V8=13,3V1, V9=15V1, V10=16,8V1, V11=18,5V1, V12=20.8V1, V13=22V1, V14=23,8V1. При отношении E энергий пучков к минимальной энергии Emin, равном E/Emin=(1, 5, 10, 20, 30, 40, 50), требуется 7 выходных кольцевых щелей, положение которых на внутреннем электроде при отсчете от переднего торцевого защитного заземленного электрода в единицах R соответственно равны: 1,95, 4,73, 7,48, 12,0, 15,8, 19,6, 24,0. При таких параметрах электростатический анализатор энергии заряженных частиц обеспечивает диапазон одновременно регистрируемых энергий вплоть до Еmax/Еmin=50.Example 1. An electrostatic analyzer of the energy of charged particles was created in which the ratio of the radii of the cylindrical electrodes R a / R = 7. Subsequently, all geometric parameters are expressed in units of R, which makes it possible to apply the method of geometric similarity. The length of the analyzer was L = 25R, the external electrode located at distances of 0.25R from the end protective earthed electrodes was cut into 14 equal parts with a length of 1.5R with a distance between the individual parts of 0.25R. An electron beam of various energies was admitted from the longitudinal axis z of the analyzer with the object under study (source of secondary electrons) out of the field at a distance z o = 2.2R from the front end protective grounded electrode at an angle of inclination of the central path of the electron beam to the longitudinal axis θ = 25 ° . At a beam solution angle of ± 0.5 °, the operating mode with focusing on the inner cylindrical electrode was determined. In this case, the potential on the first part of the external cylindrical electrode, which provides the conditions for focusing electron beams, is V 1 = 2.2 (E min / e), B, where E min is the minimum energy of charged particle beams, eV, e is the particle charge, Cl. The potentials on the remaining parts of the outer cylindrical electrode are respectively equal: V 2 = 2.75V 1 , V 3 = 4.5V 1 , V 4 = 6.25V 1 , V 5 = 8V l , V 6 = 9.75V 1 , V 7 = 11.5V 1 , V 8 = 13.3V 1 , V 9 = 15V 1 , V 10 = 16.8V 1 , V 11 = 18.5V 1 , V 12 = 20.8V 1 , V 13 = 22V 1 , V 14 = 23.8V 1 . When the ratio E of the beam energies to the minimum energy E min equal to E / E min = (1, 5, 10, 20, 30, 40, 50), 7 output ring slots are required, the position of which on the internal electrode when counting from the front end protective grounded electrode in units of R, respectively, are equal to: 1.95, 4.73, 7.48, 12.0, 15.8, 19.6, 24.0. With these parameters, the electrostatic analyzer of the energy of charged particles provides a range of simultaneously recorded energies up to E max / E min = 50.

Пример 2. Был создан электростатический анализатор энергии заряженных частиц, как в примере 1, но внешний цилиндрический электрод был разрезан на 8 частей, при этом длина отдельных частей внешнего цилиндрического электрода была равна ln=2,4R при расстоянии между отдельными частями sn=0,6R, что ухудшало фокусировку и обеспечивало лишь 20-кратный диапазон одновременно регистрируемых энергий, так как частицы больших энергий попадали на внешний цилиндрический электрод.Example 2. An electrostatic analyzer of the energy of charged particles was created, as in example 1, but the outer cylindrical electrode was cut into 8 parts, while the length of the individual parts of the outer cylindrical electrode was equal to l n = 2,4R with a distance between the individual parts s n = 0.6R, which worsened focusing and provided only a 20-fold range of simultaneously recorded energies, since high-energy particles fell on an external cylindrical electrode.

Пример 3. Был создан электростатический анализатор энергии заряженных частиц, как в примере 1, но расстояние между отдельными частями разрезанного внешнего электрода равнялось sn=R. При этом поля между 8-11 частями разрезного электрода проникали в область прохождения пучков электронов, что искажало их траектории и не обеспечивало фокусировку в соответствующие кольцевые щели внутреннего цилиндрического электрода.Example 3. An electrostatic analyzer of the energy of charged particles was created, as in example 1, but the distance between the individual parts of the cut external electrode was s n = R. In this case, the fields between 8-11 parts of the split electrode penetrated into the region of passage of electron beams, which distorted their trajectories and did not provide focusing in the corresponding annular slits of the inner cylindrical electrode.

Claims (1)

Электростатический анализатор энергии заряженных частиц, включающий источник заряженных частиц, размещенный на оси анализатора, коаксиально расположенные внешний и внутренний цилиндрические электроды и защитные заземленные электроды, закрепленные на торцах внутреннего цилиндрического электрода, детектор и источник питания, внешний цилиндрический электрод выполнен из n≥10 цилиндрических электрически изолированных частей одинакового радиуса, подсоединенных к источнику питания, выполненному с возможностью подачи на цилиндрические части внешнего электрода линейно возрастающего напряжения, длина цилиндрических частей внешнего электрода ln удовлетворяет соотношению ln≤2R, расстояние sn между соседними цилиндрическими частями удовлетворяет соотношению sn≤0,5R, где R - радиус внутреннего цилиндрического электрода, внутренний цилиндрический электрод заземлен и снабжен выходными кольцевыми щелями, затянутыми металлической сеткой, для пучков заряженных частиц, а детектор выполнен в виде плоских электродов, подключаемых к многоканальному измерительному устройству и установленных за выходными кольцевыми щелями перпендикулярно оси внутреннего цилиндрического электрода.An electrostatic analyzer of the energy of charged particles, including a source of charged particles placed on the axis of the analyzer, coaxially located external and internal cylindrical electrodes and protective grounded electrodes mounted on the ends of the inner cylindrical electrode, a detector and a power source, an external cylindrical electrode is made of n≥10 cylindrical electrically insulated parts of the same radius connected to a power source configured to be supplied to cylindrical parts of the outer electrode of a linearly increasing voltage, the length of the cylindrical parts of the outer electrode l n satisfies the relation l n ≤2R, the distance s n between adjacent cylindrical parts satisfies the relationship s n ≤0.5R, where R is the radius of the inner cylindrical electrode, the inner cylindrical electrode is grounded and equipped with output ring slots, tightened with a metal mesh, for beams of charged particles, and the detector is made in the form of flat electrodes connected to a multi-channel measuring device and installed behind the output ring slots perpendicular to the axis of the inner cylindrical electrode.
RU2016122283U 2016-06-06 2016-06-06 ELECTROSTATIC CHARGED PARTICLE ENERGY ANALYZER RU169336U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016122283U RU169336U1 (en) 2016-06-06 2016-06-06 ELECTROSTATIC CHARGED PARTICLE ENERGY ANALYZER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016122283U RU169336U1 (en) 2016-06-06 2016-06-06 ELECTROSTATIC CHARGED PARTICLE ENERGY ANALYZER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU169336U1 true RU169336U1 (en) 2017-03-15

Family

ID=58450009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016122283U RU169336U1 (en) 2016-06-06 2016-06-06 ELECTROSTATIC CHARGED PARTICLE ENERGY ANALYZER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU169336U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU176329U1 (en) * 2017-05-03 2018-01-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук ELECTROSTATIC CHARGED PARTICLE ENERGY ANALYZER
RU189545U1 (en) * 2019-03-06 2019-05-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук ELECTROSTATIC ANALYZER OF ENERGY OF CHARGED PARTICLES

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6614021B1 (en) * 1998-09-23 2003-09-02 Varian Australian Pty Ltd Ion optical system for a mass spectrometer
RU120512U1 (en) * 2012-05-05 2012-09-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук ELECTROSTATIC CHARGED PARTICLE ENERGY ANALYZER
RU136237U1 (en) * 2013-07-22 2013-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" ANALYZER OF ENERGIES AND MASSES OF CHARGED PARTICLES

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6614021B1 (en) * 1998-09-23 2003-09-02 Varian Australian Pty Ltd Ion optical system for a mass spectrometer
RU120512U1 (en) * 2012-05-05 2012-09-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук ELECTROSTATIC CHARGED PARTICLE ENERGY ANALYZER
RU136237U1 (en) * 2013-07-22 2013-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" ANALYZER OF ENERGIES AND MASSES OF CHARGED PARTICLES

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU176329U1 (en) * 2017-05-03 2018-01-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук ELECTROSTATIC CHARGED PARTICLE ENERGY ANALYZER
RU189545U1 (en) * 2019-03-06 2019-05-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук ELECTROSTATIC ANALYZER OF ENERGY OF CHARGED PARTICLES

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Stamatovic et al. Characteristics of the trochoidal electron monochromator
WO2006130149A2 (en) Mass spectrometer and methods of increasing dispersion between ion beams
US10614992B2 (en) Electrostatic lens, and parallel beam generation device and parallel beam convergence device which use electrostatic lens and collimator
Jeromel et al. Development of mass spectrometry by high energy focused heavy ion beam: MeV SIMS with 8 MeV Cl7+ beam
DE102020119770A1 (en) SPECTROSCOPY AND IMAGING SYSTEM
RU169336U1 (en) ELECTROSTATIC CHARGED PARTICLE ENERGY ANALYZER
US3949221A (en) Double-focussing mass spectrometer
CN102737952B (en) Magnetic field-quadrupole cascade mass spectrum device and magnetic field-quadrupole cascade mass spectrum method with high abundance sensitivity
RU176329U1 (en) ELECTROSTATIC CHARGED PARTICLE ENERGY ANALYZER
GB1533526A (en) Electro-static charged particle analyzers
RU136237U1 (en) ANALYZER OF ENERGIES AND MASSES OF CHARGED PARTICLES
CN111293031B (en) Multi-mass-to-charge-ratio ion beam mass spectrum analysis device and method
RU2294579C1 (en) Analyzer of energies of charged particles
RU120512U1 (en) ELECTROSTATIC CHARGED PARTICLE ENERGY ANALYZER
Fishkova Electrostatic spectrograph with a wide range of simultaneously recorded energies composed of two coaxial electrodes with closed end faces and a discrete combined external electrode
RU189545U1 (en) ELECTROSTATIC ANALYZER OF ENERGY OF CHARGED PARTICLES
RU140365U1 (en) ELECTROSTATIC SPECTROGRAPH FOR CHARGED PARTICLES
RU152659U1 (en) ELECTRONIC SPECTROGRAPH FOR ANALYSIS OF FILM STRUCTURES
SU683516A1 (en) Electrostatic charged particle analyzer
RU2490750C1 (en) Electrostatic charged particle energy analyser
RU2459310C2 (en) Method of analysing charged particles based on energy mass and apparatus for realising said method
Fishkova А two-electrode multichannel analyzer of charged particles with discrete outer cylindrical and flat end electrodes
RU136921U1 (en) MODULE FOR ANALYSIS OF THE COMPOSITION OF NANO-LAYERS
RU136236U1 (en) ENERGY-MASS-ANALYZER OF ION STREAMS
RU2490749C1 (en) Iso-trajectory mass spectrometer