SE540581C2 - Hard X-Ray Photoelectron Spectroscopy Apparatus - Google Patents

Claims (11)

PATENTKRAV

1. En robust apparat för röntgen fotoelektronspektroskopi innefattande, en röntgenkälla (3, 40), en analysator (6), en provmanipulator (2), en analyskammare (14), och vakuumevakueringssystem, där, i ett tredimensionellt utrymme som definieras av ett XYZ-koordinataxelsystem, ett plåtliknande prov (5) anordnas för att vara roterbar runt Z-axeln genom nämnda provmanipulator, nämnda röntgenkälla innefattar; en elektronkanon (3b) som accelererar och fokuserar elektroner vidare, ett mål (7), som bestrålas med elektronerna accelererade och fokuserade av nämnda fokuseringselektronkanon för att generera en röntgenstråle, ett monokromator-kristallaggregat (9, 9a, 9b), där kristallaggregatet uppfyller Bragg-villkoret för röntgendiffraktion i X-Y-plan för att diffraktera/reflektera och monokromatisera röntgenstrålarna som genereras i nämnda mål och extraherar endast karakteristiska röntgenstrålar, och å andra sidan, är positionen för elektronstrålebestrålning i målcentret av provets monokromator-kristallaggregatscentret anordnad i Rowland-cirkeln (C) för att minimera fokusavvikelse till provet, företrädesvis är positionen för elektronstrålebestrålning i nämnda mål och provets centret placerade på vardera av två fokuser i en ellips som kommer i kontakt med nämnda Rowlandcirkel i kristallernas centret, nämnda monokromator-kristallaggregat har en toroidformad yta i Z axiell riktning som erhållits genom att rotera nämnda ellips i kontakt med nämnda Rowland-cirkel runt en rät linje som förbinder positionen för elektronstrålebestrålning på nämnda mål och provets centret, och, ett vakuumkärl (3a) för installation av dessa komponenter, där monokromator-kristallaggregatet som används för monokromatisering med diffraktion och reflektion av röntgenkällan, är placerad i Rowland-cirkeln tillsammans med nämnda mål och nämnda prov för att uppfylla villkoret att den dispergerade röntgenstrålen fokuseras på ytan av provet med minimal avvikelse, där nämnda Rowland-cirkel är placerad att vara ortogonal mot provets ytan, varvid en axel hos analysatorn ska ligga inom ett vinkelintervall 90 ± 15 grader till röntgenstrålars infallningsriktningen, där provet är placerat så att röntgenstrålarna som är diffrakterade och reflekterade av reflektionsytan hos monokromator-kristallaggregatet, fokuserar på provets ytan och är snett infallande på ytan av nämnda prov, så att fläcken hos nämnda röntgenstrålar sträcker längs en linje i huvudsak parallell med X-axeln, och där en öppning av en slits (6S) som tillhandahålls vid ingången till analysatorn är anordnad parallellt med en riktning där röntgenstrålen sträcker sig långsträckt, där analyskammaren och röntgenkällan är integrerade, en analyskammardel och röntgenkällan är anordnade i en och samma struktur, vakuumområden av analyskammardelen och röntgenkällan är uppdelade av en skiljevägg, röntgenstrålarna är styrda genom ett röntgenfönster (13) anordnat vid skiljeväggen mot analyskammaren.

2. En robust apparat för röntgen fotoelektronspektroskopi enligt krav 1, där nämnda mål är ett Cr-mål.

3. En robust apparat för röntgen fotoelektronspektroskopi enligt krav 1 eller 2, där nämnda monokromator-kristallaggregat består av en typ av kristall vald från en grupp som består av joniska kristaller såsom LiF eller NaCl och halvledare såsom Ge, Si eller GaAs.

4. En robust apparat för röntgen fotoelektronspektroskopi enligt krav 1, där ett reflektionsplan för nämnda monokromator-kristallaggregat är ett Ge422-reflektionsplan eller ett Li222-reflektionsplan.

5. En robust apparat för röntgen fotoelektronspektroskopi enligt krav 1, där en elektron accelereras till 20-50 keV och fokuseras till ca 100 mikrometer eller mindre med nämnda elektronkanon.

6. En robust apparat för röntgen fotoelektronspektroskopi innefattande, en röntgenkälla (3, 40), en analysator (6), en provmanipulator (2), en analyskammare (14), och vaku u mevakueringssystem , där, i ett tredimensionellt utrymme som definieras av ett XYZ-koordinataxelsystem, ett plåtliknande prov (5) anordnas för att vara roterbar runt Z-axeln genom nämnda provmanipulator (2), där nämnda röntgenkälla innefattar en elektronkanon (3b) som accelererar och fokuserar elektroner, ett mål (7), som bestrålas med elektronerna accelererade och fokuserade av elektronkanonen för att alstra en röntgenstråle, ett monokromator-kristallaggregat (9, 9a, 9b), där kristallaggregatet uppfyller Bragg-villkoret för röntgendiffraktion i X-Y-plan för att diffraktera/reflektera och monokromatisera röntgenstrålarna som genereras i nämnda mål och extraherar endast karakteristiska röntgenstrålar, och å andra sidan, är positionen för elektronstrålebestrålning i målcentret av provets monokromator-kristallaggregatcentret anordnad i Rowland-cirkeln (C) för att minimera fokusavvikelse till provet, monokromatorkristallerna är placerade i en cirkel med en radie som är dubbelt så stor som den för Rowland-cirkeln i ett X-Y-plan, företrädesvis är positionen för elektronstrålebestrålning hos nämnda mål och provets centret placerade på vardera av två fokuser i en ellips som kommer i kontakt med nämnda Rowland-cirkel i monokromator kristallaggregatscentret, nämnda monokromator-kristallaggregat har en toroidformad yta i Z axiell riktning som erhållits genom att rotera nämnda ellips i kontakt med nämnda Rowland-cirkel runt en rät linje som förbinder positionen för elektronstrålebestrålning hos nämnda mål och provets centret, och, ett vakuumkärl (3a) för installation av dessa komponenter, där monokromator-kristallaggregatet som används för monokromatisering med diffraktion och reflektion av röntgenkällan, är placerad i Rowland-cirkeln tillsammans med nämnda mål och nämnda prov för att uppfylla villkoret att den dispergerade röntgenstrålen fokuseras på ytan av provet med minimal avvikelse, där nämnda Rowland-cirkel är placerad att vara ortogonal mot provets ytan, där en optisk axel hos nämnda analysator är placerad för att vara vinkelrät (i X axiell riktning) mot den infallande riktningen (i Y-axiell riktning) av röntgenstrålar eller inom ett område ±36 graders vinkel i ett X-Y-plan och inom ett område ±49 graders vinkel i ett X-Z-plan, där provet är placerat så att röntgenstrålarna som är diffrakterade och reflekterade av reflektionsytan hos monokromator kristallaggregatet, fokuserar på provets ytan och är snett infallande på ytan av nämnda prov, så att fläcken hos nämnda röntgenstråle sträcker sig längs en linje i huvudsak parallell med X-axel (väsentligt vinkelrätt mot X-axel), och där en öppning av en slits (6S) som tillhandahålls vid ingången till analysatorn är anordnad parallellt med en riktning där röntgenstrålfläcken sträcker sig långsträckt på provytan, där analyskammaren och röntgenkällan är integrerade, en analyskammardel och en röntgenkälldel är anordnade i en och samma struktur, vakuumområden av analyskammardelen och röntgenkälldelen är uppdelade av en skiljevägg, röntgenstrålarna är styrda genom ett röntgenfönster (13) anordnat vid skiljeväggen mot analyskammaren.

7. En robust apparat för röntgen fotoelektronspektroskopi enligt krav 6, där nämnda mål är ett Cr-mål.

8. En robust apparat för röntgen fotoelektronspektroskopi enligt krav 6 eller 7, där nämnda monokromator kristallaggregat består av en typ av kristall vald från en grupp som består av joniska kristaller såsom LiF eller NaCl och halvledare såsom Ge, Si eller GaAs.

9. En robust apparat för röntgen fotoelektronspektroskopi enligt krav 6, där ett reflektionsplan för nämnda monokromatorkristallaggregat är ett Ge422-reflektionsplan eller ett Li222-reflektionsplan.

10. En robust apparat för röntgen fotoelektronspektroskopi enligt krav 6, där en elektron accelereras till 20-50 keV och fokuseras till ca 100 mikrometer eller mindre med nämnda elektronkanon.

11. En robust apparat för röntgen fotoelektronspektroskopi enligt krav 10, där i nämnda röntgenkälla, är målet bestrålat av elektronkanonen en roterbar vattenkyld antikatod med höghastighet, och kan hålla storleken på ljuskällan små efter det att den genererade röntgenstrålen fångats från ytan vid hög vinkel.