RU1826089C

RU1826089C - Electrostatic charged-particle energy analyzer

Info

Publication number: RU1826089C
Application number: SU914910933A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Александрович Якушев
Original assignee: Научно-исследовательский технологический институт
Priority date: 1991-02-13
Filing date: 1991-02-13
Publication date: 1993-07-07

Abstract

Изобретение относитс к устройствам дл энергетического анализа зар женных частиц, в частности к электростатическим анализаторам типа цилиндрического зеркала и может быть использовано в растровой электронной и ионной спектроскопии. Сущность изобретени : электростатический анализатор энергий зар женных частиц содержит источник 6 зар женных частиц, ко- аксиально расположенные цилиндрические наружный электрод 1 и внутренний электрод 2, выполненный с входным 3 и выходным 4 кольцевыми окнами, диафрагму с кольцевой щелью 12 и приемник 7 зар женных частиц Кольцева щель 12 диафрагмы образована соосно расположенными полыми цилиндрами 8 и 10 различного диаметра . При этом по меньшей мере один из цилиндров выполнен подвижным вдоль общей оси анализатора, а цилиндр меньшего диаметра установлен перед приемником зар женных частиц. 2 ил.The invention relates to devices for energy analysis of charged particles, in particular to electrostatic analyzers such as a cylindrical mirror and can be used in scanning electron and ion spectroscopy. The inventive electrostatic analyzer of energies of charged particles contains a source of 6 charged particles, a coaxially arranged cylindrical outer electrode 1 and an inner electrode 2 made with input 3 and output 4 ring windows, a diaphragm with an annular gap 12 and a receiver 7 of charged particles The annular gap 12 of the diaphragm is formed by coaxially arranged hollow cylinders 8 and 10 of various diameters. At least one of the cylinders is movable along the common axis of the analyzer, and a cylinder of a smaller diameter is installed in front of the charged particles receiver. 2 ill.

Description

tPl/lttPl / lt

Изобретение относитс к устройствам дл энергетического анализа зар женных частиц, в частности к электростатическим анализаторам типа ципиндрическое зеркало , и может быть использовано, например, в растровой электронной и ионной спектроскопии .The invention relates to devices for the energy analysis of charged particles, in particular to electrostatic analyzers such as a cylindrical mirror, and can be used, for example, in scanning electron and ion spectroscopy.

Цель изобретени - обеспечение плавного регулировани энергетического разрешени анализа от нулевого значени .The purpose of the invention is to provide a smooth control of the energy resolution of the analysis from zero.

Сопоставительный анализ за вл емого решени с прототипом показывает, что за вл емый анализатор отличаетс от известного тем, что выходна кольцева регулируема диафрагма, расположенна в районе перет жки пучка зар женных частиц , выполнена в виде двух подвижных вдоль общей оси цилиндров, при этом торцовые кромки цилиндра меньше диаметра имеют возможность коаксиально заходить во внутрь торцовой части цилиндра большего диаметра, м цилиндр меньшего диаметра расположен перед приемником зар женных частиц. Это позвол ет производить нулевую отсечку пучка зар женных частиц, так, что зар женные частицы не имеют возможность просочитьс в сторону приемника , и позвол ет осуществить плавную регулировку энергетического разрешени в районе наименьших (высоких) их значений, что особенно важно.A comparative analysis of the claimed solution with the prototype shows that the claimed analyzer differs from the known one in that the output annular adjustable diaphragm located in the region of the waist of the charged particle beam is made in the form of two cylinders movable along the common axis, while the end edges cylinders of smaller diameter are able to coaxially enter the end part of the cylinder of larger diameter, m a cylinder of smaller diameter is located in front of the charged particles receiver. This allows zero cut-off of the beam of charged particles, so that the charged particles are not able to seep towards the receiver, and allows for smooth adjustment of the energy resolution in the region of their lowest (highest) values, which is especially important.

На фиг.1 показана схема предлагаемого анализатора: на фиг.2 - диафрагма и траектори проход щих через нее зар женных частиц.Fig. 1 shows a diagram of the analyzer according to the invention: Fig. 2 shows the diaphragm and the trajectory of charged particles passing through it.

Устройство состоит (фиг.1) из наружного цилиндрического электрода 1,внутреннего цилиндрического электрода 2 с входным 3 и выходным 4 апертурными кольцевыми окнами, зат нутыми металлическими мелкоструктурными сетками, изолирующих торцовых систем 5 защиты, источника 6 зар женных частиц (исследуемого образца) и приемника 7 зар женных частиц (коллектора ).The device consists (Fig. 1) of an external cylindrical electrode 1, an internal cylindrical electrode 2 with an input 3 and an output 4 aperture ring windows, tightened with fine-grained metal nets, insulating end protection systems 5, a source of 6 charged particles (an investigated sample) and a receiver 7 charged particles (collector).

Кроме того, в устройство входит полый цилиндр 8, установленный на внутреннем цилиндре 2 подвижно вдоль оси с помощью штока 9, полый цилиндр 10, закрепленный на пластине 11. Торцы цилиндров 8 и 10 ограничивают образуемую между ними кольцевую щель 12 выходной диафрагмы. Обща ось электродной системы анализатора - 13.In addition, the device includes a hollow cylinder 8 mounted on the inner cylinder 2 movably along the axis with the help of the rod 9, a hollow cylinder 10 mounted on the plate 11. The ends of the cylinders 8 and 10 define an annular gap 12 of the output diaphragm formed between them. The common axis of the analyzer electrode system is 13.

Пластина 11 скреплена со штоком 14, служащим совместно с коромыслом 15 дл перемещени цилиндров 8,10 вдоль оси 13.The plate 11 is fastened to a rod 14, which serves together with the beam 15 to move the cylinders 8.10 along axis 13.

На чертежах показаны также крайние траектории зар женных частиц, определ ющие входной конический пучок.The drawings also show the extreme trajectories of the charged particles defining the input conical beam.

Анализатор работает следующим образом .The analyzer works as follows.

Расход щийс от источника 6 пучок зар женных частиц через входное окно 3 попадает в область анализирующего тормоз щего пол между цилиндрами 1 и 2. Отклоненные полем зар женные частицы выход т из области анализирующего пол через выходное окно 4 и через кольцевуюA beam of charged particles diverging from source 6 through the inlet window 3 enters the region of the analyzing drag field between cylinders 1 and 2. The charged particles deflected by the field exit the region of the analyzing field through the outlet window 4 and through the annular

щель 12, образованную между торцами цилиндров 8 и 10, попадают в приемник 7 зар женных частиц.the gap 12 formed between the ends of the cylinders 8 and 10 fall into the charged particle receiver 7.

Перемещение штока 14, скрепленного пластиной 11, в ту или иную сторону вызывает перемещение цилиндра 10 в том же направлении, а через коромысло 15 и шток 9 вызывает перемещение цилиндра 8 - в противоположном направлении вдоль общей оси 13 и тем самым позвол ет плавноMoving the rod 14, fastened by the plate 11, in one direction or another causes the cylinder 10 to move in the same direction, and through the rocker 15 and the rod 9 causes the cylinder 8 to move in the opposite direction along the common axis 13, and thereby smoothly

измен ть кольцевой зазор Д(см. фиг.2) выходной диафрагмы. При этом цилиндр меньшего диаметра 10, расположенный перед приемником зар женных частиц 7, имеет возможность входить торцовой кромкойvary the annular gap D (see FIG. 2) of the output diaphragm. Moreover, a cylinder of smaller diameter 10, located in front of the charged particles receiver 7, has the ability to enter the end edge

внутрь полого цилиндра 8 большего диаметра (на фиг.2 показано пунктиром), образу совместно с пластиной 11 перекрытие типа замок в направлении к приемнику зар женных частиц 7, что приводит к нулевойinside a hollow cylinder 8 of a larger diameter (shown in dotted lines in FIG. 2), together with the plate 11, forms a lock-type overlap towards the charged particles receiver 7, which leads to zero

(полной) отсечке потока зар женных частиц от приемника 7. В результате этого достигаетс плавное изменение энергетического разрешени анализатора от нулевого значени ,(complete) cutting off the flow of charged particles from the receiver 7. As a result, a smooth change in the energy resolution of the analyzer from a zero value is achieved,

При изменении размера щели, выходной диафрагмы между цилиндрами 8 и 10 необходимо, чтобы щель 12 совпадала с плоскостью наименьшего сечени пучка зар женных частиц - его фокальной плоскостью.When changing the size of the slit, the output diaphragm between cylinders 8 and 10, it is necessary that the slit 12 coincides with the plane of the smallest section of the beam of charged particles - its focal plane.

Если дл осуществлени плавного изменени размера кольцевого зазора Д выполнена подвижной только одна из частей диафрагмы (только цилиндр 8 или только цилиндр 10), то необходимо соответственноIf only one part of the diaphragm is made movable to effect a smooth change in the size of the annular gap D (only cylinder 8 or only cylinder 10), then it is necessary, respectively

перемещать и образец 6 в осевом направлении .move and sample 6 in the axial direction.

В подобных анализаторах при уменьшении или увеличении щели выходной диафрагмы , соответствующем изменению полезного сигнала, происходит соответственно изменение фона, образующегос , например , за счет паразитной вторичной эмиссии с электродов анализатора. В результате достигаютс высокие значени разрешени анализатора (менее 0,2 мас.%) без существенного усложнени конструкции анализатора и без ввода дополнительной аппаратуры.In such analyzers, with a decrease or increase in the slit of the output diaphragm corresponding to a change in the useful signal, a corresponding change in the background is formed, for example, due to spurious secondary emission from the analyzer electrodes. As a result, high analyzer resolutions (less than 0.2 wt%) are achieved without significantly complicating the analyzer design and without introducing additional equipment.

Анализатор надежен в эксплуатации и технологичен в изготовлении.The analyzer is reliable in operation and technologically advanced in manufacture.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION An electrostatic charged particle energy analyzer comprising a charged particle source, coaxially arranged cylindrical outer and inner electrodes, the inner electrode being provided with input and output aperture ring windows.

0

a charged particle receiver and a diaphragm located in front of it, characterized in that, in order to simplify regulation and increase the resolution and sensitivity of the analyzer, the diaphragm is made in the form of two coaxial hollow cylinders of different diameters, installed by the possibility of mutual movement, and a cylinder of a smaller diameter is installed in front of the charged particle receiver.

//

Figure 1