RU2448389C2 - Electrostatic energy analyser with angular resolution - Google Patents
Electrostatic energy analyser with angular resolution Download PDFInfo
- Publication number
- RU2448389C2 RU2448389C2 RU2009118862/07A RU2009118862A RU2448389C2 RU 2448389 C2 RU2448389 C2 RU 2448389C2 RU 2009118862/07 A RU2009118862/07 A RU 2009118862/07A RU 2009118862 A RU2009118862 A RU 2009118862A RU 2448389 C2 RU2448389 C2 RU 2448389C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- energy
- angular
- focusing
- resolution
- analyser
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетического анализа потоков заряженных частиц, возбуждаемых первичным, например, синхротронным излучением с поверхности твердого тела и может быть использовано для улучшения аналитических, эксплуатационных и потребительских свойств электронных спектрометров с угловым разрешением, используемых для исследования объектов микро- и наноэлектроники методами электронной спектроскопии.The invention relates to the field of energy analysis of charged particle flows excited by primary, for example, synchrotron radiation from a solid surface and can be used to improve the analytical, operational and consumer properties of angular resolution electronic spectrometers used to study micro- and nanoelectronic objects by electron spectroscopy .
Для обнаружения заряженных частиц с характеристическими энергиями необходимо выделять частицы, находящиеся в узком интервале энергий ΔЕ, для чего используют устройства, называемые энергоанализаторами.To detect charged particles with characteristic energies, it is necessary to isolate particles that are in a narrow range of energies ΔЕ, for which use devices called energy analyzers.
Известен [1] электростатический энергоанализатор потоков заряженных вторичных частиц, обеспечивающий фокусировку 2-го порядка вблизи траектории с начальным углом 90° и состоящий из двух ступеней - сферической и цилиндрической. Регистрация коллектором вторичных частиц с определенной кинетической энергией достигается размещением в точке фокуса дырочной диафрагмы и подачей на внешнюю сферу и внешний цилиндр соответствующих потенциалов. Регистрация полярных углов эмиссии вторичных электронов во всем диапазоне -90÷+90° достигается использованием в качестве коллектора позиционно-чувствительного регистрирующего устройства. Регистрация азимутальных углов во всем диапазоне 0÷360° достигается последовательным вращением исследуемого образца вокруг нормали к его поверхности.Known [1] is an electrostatic energy analyzer of charged secondary particle flows, providing second-order focusing near a trajectory with an initial angle of 90 ° and consisting of two steps - spherical and cylindrical. Collector registration of secondary particles with a certain kinetic energy is achieved by placing a hole diaphragm at the focal point and applying corresponding potentials to the outer sphere and outer cylinder. Registration of polar angles of emission of secondary electrons in the entire range of -90 ÷ + 90 ° is achieved by using a position-sensitive recording device as a collector. Registration of azimuthal angles in the
К недостаткам известного устройства относится сложность конструкции, состоящей из двух ступеней, и невысокий (второй) порядок угловой фокусировки.The disadvantages of the known device include the complexity of the design, consisting of two steps, and a low (second) order of angular focusing.
Наиболее близким к предлагаемому является электростатический анализатор [2] энергий заряженных частиц, содержащий коаксиально расположенные внешний и внутренний тороиды, торцевые конусообразные заземленные электроды с выполненными в них прорезями для пролета электронов, конусообразную систему фокусировки и транспортировки частиц на приемник, приемник частиц на основе позиционно-чувствительного детектора с размещенной перед ним диафрагмой и блок развертки потенциала, подключенный к тороидам.Closest to the proposed one is an electrostatic analyzer [2] of charged particle energies, containing coaxially located external and internal toroids, end cone-shaped grounded electrodes with cuts made for them to pass electrons, a cone-shaped system for focusing and transporting particles to a receiver, a particle receiver based on positional a sensitive detector with a diaphragm located in front of it and a potential scanner connected to the toroids.
Недостатки указного анализатора - сложная тороидальная конфигурация электродов, необходимость использования системы фокусировки и транспортировки электронного потока на ось симметрии и невысокий (второй) порядок угловой фокусировки вблизи центральной траектории с начальным углом 90°.The disadvantages of this analyzer are the complex toroidal configuration of the electrodes, the need to use a focusing system and transport the electron beam to the axis of symmetry, and the low (second) order of angular focusing near the central path with an initial angle of 90 °.
Техническая задача предлагаемого изобретения состоит в улучшении эксплуатационных параметров анализаторов - энергетического и углового разрешений, с одновременным упрощением конструкции.The technical task of the invention is to improve the operational parameters of the analyzers - energy and angular resolutions, while simplifying the design.
Решение указанной задачи достигается тем, что электростатический энергоанализатор с угловым разрешением содержит два коаксиально расположенных электрода, один из которых соединен с блоком развертки, а другой заземлен; электроды выполнены цилиндрической формы, один из них внешний, а другой - внутренний, причем внешний электрод, соединенный с блоком развертки своими торцами, механически и электрически связан соответственно с введенными двумя коаксиально расположенными кольцевыми электродами.The solution to this problem is achieved by the fact that the electrostatic energy analyzer with angular resolution contains two coaxially located electrodes, one of which is connected to the scanner, and the other is grounded; the electrodes are made of cylindrical shape, one of them is external, and the other is internal, and the external electrode connected to the scan unit by its ends is mechanically and electrically connected respectively to the introduced two coaxially arranged ring electrodes.
На фиг.1 изображена схема исследований угловых зависимостей. Точечный источник, расположенный на оси Z электростатического анализатора, испускает веерообразный поток заряженных частиц, средняя плоскость которого перпендикулярна оси Z (α=90°). После прохождения электростатического поля этот поток формирует изображение, отображаемое на позиционно-чувствительный детектор (ПЧД). Координаты точек изображения зависят от энергии потока вследствие дисперсионных свойств анализатора и полярного угла φ вылета каждого электрона из образца. Диафрагма анализатора «вырезает» из выходного потока электроны в определенной полосе начальных энергий. "Мгновенный" анализ выходного потока по полярному углу φ с помощью ПЧД при последовательном вращении зондируемого образца вокруг нормали позволяет исследовать распределение фотоэлектронов, энергия которых соответствует энергии настройки по полярному углу φ в диапазоне -90÷+90° и по азимутальному углу θ в диапазоне 0÷360°.Figure 1 shows a diagram of the study of angular dependencies. A point source located on the Z axis of the electrostatic analyzer emits a fan-shaped stream of charged particles, the average plane of which is perpendicular to the Z axis (α = 90 °). After passing through the electrostatic field, this stream forms an image displayed on a position-sensitive detector (PSD). The coordinates of the image points depend on the energy of the flow due to the dispersion properties of the analyzer and the polar angle φ of departure of each electron from the sample. The analyzer’s diaphragm “cuts” electrons from the output stream in a certain band of initial energies. "Instant" analysis of the output stream at the polar angle φ using the PSD during sequential rotation of the probed sample around the normal allows you to study the distribution of photoelectrons, whose energy corresponds to the tuning energy for the polar angle φ in the range -90 ÷ + 90 ° and for the azimuthal angle θ in the
На фиг.2 представлена электронно-оптическая схема анализатора. Электростатический анализатор энергий и начальных углов движения заряженных частиц состоит из внутреннего цилиндрического электрода 1 с входной 2 и выходной 3 кольцевыми прорезями на боковой поверхности, внешнего цилиндрического электрода 4, механически и электрически связанного с ближним 5 и дальним 6 по отношению к входной прорези 2 кольцеобразными электродами, диафрагмы 7, приемника частиц 8 и электростатического экрана 13. Анализатор содержит также блок развертки 9, подключенный к внешнему цилиндру 4.Figure 2 presents the electron-optical circuit of the analyzer. The electrostatic analyzer of energies and initial angles of movement of charged particles consists of an inner cylindrical electrode 1 with an input 2 and an
Радиус внешнего цилиндра составляет (2.000±0.001)а, длина цилиндров (1.68±0.01)а, меньший радиус дальнего кольцевого электрода (1.38±0.01)а, радиус диафрагмы (0.0020±0.0001)а, расстояние между плоскостью диафрагмы и обращенной внутрь анализатора поверхностью ближнего кольцеобразного электрода (1.48±0.01)а, расстояние между источником частиц и обращенной внутрь анализатора поверхностью ближнего кольцеобразного электрода (0.24±0.01)а, где а - радиус внутреннего цилиндра.The radius of the outer cylinder is (2.000 ± 0.001) a, the length of the cylinders (1.68 ± 0.01) a, the smaller radius of the far ring electrode (1.38 ± 0.01) a, the radius of the diaphragm (0.0020 ± 0.0001) a, the distance between the diaphragm plane and the surface facing the analyzer of the near ring-shaped electrode (1.48 ± 0.01) a, the distance between the particle source and the surface of the near ring-shaped electrode (0.24 ± 0.01) a, facing the analyzer, where, a is the radius of the inner cylinder.
Анализатор работает следующим образом. На внешний цилиндр 4 с блока развертки подается отклоняющий потенциал V относительно внутреннего цилиндра 1 с полярностью, совпадающей с полярностью анализируемых частиц. Внутренний цилиндр 1 и экран 13 заземляются. Поток вторичных электронов 10, выбитых из образца 11, преодолев пространство свободного дрейфа за счет начальной энергии через входную прорезь 2, попадает в область анализирующего поля, созданного потенциалами на электродах 1, 4, 5 и 6. Отклоненные полем заряженные частицы выходят из анализирующего поля через выходную прорезь 3, проходят ограничивающую апертуру 7 и попадают в приемник 8. Анализатор имеет полосовую функцию пропускания, т.е. на вход приемника 8 попадают лишь частицы с определенным интервалом энергий. Причем отклоняющее поле анализатора обеспечивает четвертый порядок угловой фокусировки, что приводит к десятикратному уменьшению полосы пропускания по сравнению со случаем второго порядка фокусировки. Меняя напряжение, подаваемое на внешний цилиндр 4, можно получить весь энергетический спектр вторичных частиц, испущенных образцом 11. Фиксируя угловую координату φ с помощью позиционно-чувствительного регистрирующего устройства, можно исследовать угловые зависимости анализируемого потока частиц в полном диапазоне углов от -90 до 90°. Последовательное вращение образца вокруг вектора нормали 12 к его поверхности позволяет измерить зависимости интенсивности регистрируемого сигнала во всем диапазоне полярных и азимутальных углов.The analyzer works as follows. A deflecting potential V relative to the inner cylinder 1 with a polarity coinciding with the polarity of the analyzed particles is supplied to the outer cylinder 4 from the scanner. The inner cylinder 1 and the shield 13 are grounded. The stream of secondary electrons 10 knocked out of sample 11, having overcome the free drift due to the initial energy through the input slot 2, enters the region of the analyzing field created by the potentials on the electrodes 1, 4, 5, and 6. The charged particles deflected by the field leave the analyzing field through
Таким образом, предлагаемый анализатор за счет изменения электродной конфигурации и, как следствие, повышения порядка фокусировки позволяет получить более высокую разрешающую способность по энергиям и углам, чем у прототипа, причем при значительно более простой конфигурации электродов.Thus, the proposed analyzer by changing the electrode configuration and, consequently, increasing the focusing order allows to obtain a higher resolution in energy and angles than the prototype, and with a much simpler configuration of the electrodes.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009118862/07A RU2448389C2 (en) | 2009-05-20 | 2009-05-20 | Electrostatic energy analyser with angular resolution |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009118862/07A RU2448389C2 (en) | 2009-05-20 | 2009-05-20 | Electrostatic energy analyser with angular resolution |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009118862A RU2009118862A (en) | 2010-11-27 |
RU2448389C2 true RU2448389C2 (en) | 2012-04-20 |
Family
ID=44057221
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009118862/07A RU2448389C2 (en) | 2009-05-20 | 2009-05-20 | Electrostatic energy analyser with angular resolution |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2448389C2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU591107A1 (en) * | 1976-02-16 | 1982-08-30 | Институт Ядерной Физики Ан Казсср | Energy analyzer with electrostatic mirror |
SU695465A1 (en) * | 1977-12-26 | 1991-11-15 | Предприятие П/Я В-8754 | Charged particle power analyzer |
RU2327246C2 (en) * | 2006-05-12 | 2008-06-20 | Аркадий Михайлович Ильин | Electrostatic energy analyser for parallel stream of charged particles |
-
2009
- 2009-05-20 RU RU2009118862/07A patent/RU2448389C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU591107A1 (en) * | 1976-02-16 | 1982-08-30 | Институт Ядерной Физики Ан Казсср | Energy analyzer with electrostatic mirror |
SU695465A1 (en) * | 1977-12-26 | 1991-11-15 | Предприятие П/Я В-8754 | Charged particle power analyzer |
RU2327246C2 (en) * | 2006-05-12 | 2008-06-20 | Аркадий Михайлович Ильин | Electrostatic energy analyser for parallel stream of charged particles |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Leckey R.C.G., Riley J.D., Stampfl A.J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom, 1990. v.52, c.550-559. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009118862A (en) | 2010-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7141800B2 (en) | Non-dispersive charged particle energy analyzer | |
US9978579B2 (en) | Analyser arrangement for particle spectrometer | |
US7227142B2 (en) | Dual detector optics for simultaneous collection of secondary and backscattered electrons | |
US8134119B2 (en) | Reflectron | |
US20060060782A1 (en) | Scanning electron microscope | |
US9653255B2 (en) | Scanning particle microscope having an energy selective detector system | |
US10614992B2 (en) | Electrostatic lens, and parallel beam generation device and parallel beam convergence device which use electrostatic lens and collimator | |
JPH0736321B2 (en) | Spectrometer-objective lens system for quantitative potential measurement | |
US6984821B1 (en) | Mass spectrometer and methods of increasing dispersion between ion beams | |
AU2014204936B2 (en) | Mass spectrometer with optimized magnetic shunt | |
US20150364304A1 (en) | Methods for acquiring and evaluating mass spectra in fourier transform mass spectrometers | |
CN112305002A (en) | Spectroscopy and imaging system | |
JP2018006339A (en) | Scanning electron microscope | |
JP2632808B2 (en) | Spectrometer objective lens device for quantitative potential measurement | |
JP3140094B2 (en) | Charged particle energy analyzer | |
RU2448389C2 (en) | Electrostatic energy analyser with angular resolution | |
WO2010107861A1 (en) | Sample holder apparatus to reduce energy of electrons in an analyzer system and method | |
US20150144787A1 (en) | Electron microscope | |
RU2427055C1 (en) | Electrostatic energy analyser of charged particles | |
RU136237U1 (en) | ANALYZER OF ENERGIES AND MASSES OF CHARGED PARTICLES | |
RU2294579C1 (en) | Analyzer of energies of charged particles | |
CN106971934B (en) | A kind of mass spectrograph | |
RU2490750C1 (en) | Electrostatic charged particle energy analyser | |
RU136236U1 (en) | ENERGY-MASS-ANALYZER OF ION STREAMS | |
RU2490749C1 (en) | Iso-trajectory mass spectrometer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120316 |