SU1064350A1 - Электростатический энергоанализатор-дифрактометр - Google Patents

Abstract

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ЭНЕРГОАНАЛИЗАТОР- ДИФ-РАКТОМЕТР. содержащий электронную пушку, сферическое зеркало , выполненное в виде двух сферических сетчатых электродов, иконцентричный электродам экран-коллектор , отличающий с   тем, , что; с целью повышени  чувствительности энергоанализа, он снабжен дополнительным сферическим зеркалом, установленным осесимметрично с основным зеркалом, и двум  перпендикул рными оси симметрии диафрагмами, из которых перва  по ходу.электронного пучка выполнена с кольцевым отверстием , а втора  - с круглым отверстием и размещена в плоскости фокуса дополнительного зеркала. (Л О 4 СО СП

Description

Изобретение относитс  к электронной спектроскопии поверхности твердого тела и может быть использовано при построении спектрометра дл  наблюдейи  дифракций медленных электронов (ДМЭ) и высокочувствительного энергоаналиэа вторичных электронов. Известны электростатические энергоанализаторы , например,цилиндрическое зеркёшо, секторный сферический анализатор, в которых регистраци  электронов .осуществл етс  в узкой энергетической полосе. Такие энергоанализаторы содержат электронную пуш ку и соответствующую систему электро дов, с помощью которых производитс  разделение электронов с относительно высокой чувствительностью В то же врем  энергоанализаторы полосового типа не прйспоОоблены дл  наблюдени  ДМЭ и дл  выполнени  функции дифрактометра используетс  отдельный прибор. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  электростатический энергоанализйтордифрактометр , содержащий электронную пушку, сферическое зеркало, выполнен ное в виде двух сферических сетчатых электродов, и концентричный электродам экран-коллектор 2. Известное устройство обеспечивает как энергоанализ электронов в случае приложени  к электродам задерживгиощей разности потенциалов, так и наблюд эние ДМЭ, на флуоресцирующем слое экрана-коллектора, однако оно имеет низкую чувствительность. Это св занр с тем, что в режиме задерживающего потенциала все электроны с энергией выие потенциального барьера достигают коллектора. При этом создаваемый ими дробовой шум велик и значительно ограничивает чувствительность энерго анализа. Кроме того, устройство не позвол ет использовать дл  регистрации электронный умножитель, поскольку регистрируемый поток электронов распределен по всей площади экранаколлектора .Цель изобретени  - повшиение чувствительности энергоаналиэа. Указанна  цель достигаетс  тем, что электростатический энергоанализа тор- дифрактометр, содержащий электронную пушку, сферическое зеркало, выполненное :В виде двух сферических сетчатых электродов, и концентричный электродам экран-коллектор, снаб жен дополнительным сфер1ическим зерка лом, установленным осесимметрично с основным зеркалом, и двум  перпендикул рными оси симметрии диафрагмами , из которых по ходу электронного пучка выполнена с кольцевым отверстием, а втора  - с круглым от-J верстием и размещена в плоскости фокуса дополнительного зеркеша. На чертеже показана схема предлагаемого устройства. На общей оси установлено ооновное сферическое зеркало, состо щее из двух сферических сетчатых электродов 1 и 2, за которыми установлен экран-коллектор 3, Электронна  пушка располагаетс  по оси устройства (центральна  пушка 4) или занимает боковое положение (бокова  пушка 5). Перпендикул рно оси размещаетс  образец 6 на заданном рассто нии от электродов 1 и 2. Осесимметрично с основным зеркалом установлено дополнительное сферическое зеркало о электродами 7 и 8. Перва  по ходу пучка диафрагма 9-имеет кольцевое отверстие, а втора  диафрагма 10 круглое отверстие и размещена в плоскости фокуса дополнительного зеркала. За второй диафрагмой 10 может быть установлен электронный умножитель 1Г.. Энергоанализатор-дифрактометр работает в двух режимах. Регистраци  картины ДМЭ осуществл етс  аналогично прототипу. В этом случае дополнительное заркало отключаетс , образец 6 помещен в геометрическом центре основного эеркгша. Центральна  электронна  пушка 4 или бокова  пушк-а 5 посылает на поверхность образца сколлимированный пучок первичных электронов с энергией 10-300 эВ. Вторичные ЭJJeктроны пролетают дрейфовое пространство между образцом 6 и электродом 1, тормоз тс  полем между электродами 1 и 2, которое пропускает на экран-коллектор 3 -электроны с энергией, , кой к энергии первичных электронов. Эти электроны, ускоренные между электродом 2 и э сран-коллектором 3, вызывают свечение флуоресцирующего сло  и формируют картину ДЮ на экране-коллекторе 3. В услови х энергоанализа вторичных электронов основное зеркало работает не как энергоанализатор с задерживающим полем, а как электростатическое зеркало , отражающее и коллимирующее пучок с энергией в узкой полосе. Парёшлельный оси симметрии отргикенный пучок проходит через первую кольцевую апертурную диафрагму 9, отражаетс  от дополнительного зеркала , фокусируетс  на центральное отверстие второй диафрагмы 10 и попадает в электронный умножитель 11. в этом режиме работы необходимо образец б приблизить к электродам основного зеркала, а источником первичных электронов  вл етс  электронна  пушка 4. Вторичные электроны, эмиттируютс  областью поверхности образца, локализованной у оси симт

метрий, в полупространство 2Я от поверхности образца. В оптику основного зеркала попадает значительна  часть этого потока электронов. Однако , поскольку коллимирование пучка В пространстве между зеркалами осуществл етс  при строго определенных соотношени х между кинетической энергией электронов/ отклон ющими потенциалами зеркал, р иусами электродов 1 и 7, углами входа осевой траектории в зеркала, то при заданной ширине кольцевой щели первой диафрагмы 9 через энергоанализатор пройдет пучок, ограниченный на входе.двум  коническими поверхност ми ot±4flt GOnsi, с энергией электронов в узкой энергетичеекой полосе, что обеспечивает выигрыш в чувст- . вительности по Ьрав ению с режимом порогового 11ильтровани  электронного пучка задерживаюишм полем в случае прототипа.

В режиме энергоанализа величина смещени  вдоль оси симметрии по направлению к электродам основного зеркёша зависит от выбора

угла оС и измен етс  в интервале 0,75 - 0,90 радиуса электрода 1. Относительна  дисперси  близка к единице, а коэффициенты квадратичной и кубической аберрацц( (углова  аберраци  изображени  в направлении оси симметрии) соответственно составл ет 0,6 и 0,6.

Расчет электронно-оптических характеристик предлагаемого энергоана0 лизатора показывает, что он не уступает цилиндрическому зеркалу, работанщему в режиме минимальной ширины изобргикени , а приДо(.5,5° по параметру разрешающей способности пре5 восходит его. При этом известно, что цилиндрическое зеркало, как энергоанализатор, по чувствительности превосходит стандартную сферическую систему на два пор дка.

Таким образом, добавление к стандартной сферической сеточной системе , широко используемой в ДМЭ, дополнительного сферического зеркала переводит систему иа полосовой режим 5 энергоанализа и позвол ет повысить чувствительность на два пор дка.

Claims (1)

1. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ЭНЕРГОАНАЛИЗАТОР- ДИФРАКТОМЕТР. содержащий электронную пушку, сферическое зеркало, выполненное в виде двух сферических сетчатых электродов, и концентричный электродам экран-коллектор, отличающий с я тем, . что; с целью повышения чувствительности энергоанализа, он снабжен дополнительным сферическим зеркалом, установленным осесимметрично с основным зеркалом, и двумя перпендикулярными оси симметрии диафрагмами, ходу электронс с в , из которых первая по ного^- пучка выполнена верстием, а вторая верстием и размещена фокуса дополнительного кольцевым откруглым отплоскости зеркала.