SU1215144A1 - Спектрометр обратно рассе нных ионов низких энергий - Google Patents

Abstract

Изобретение позвол ет проводить элементный анализ поверхности и может быть использовано, например , в электронной технике. Цель изобретени  - повышение энергетического разрешени  спектрометра обратно рассе нных ионов. Первичный ионный пучок -ионной пушки 8 фокусируетс  диафрагмой 6 и линзой на поверхность исследуемого образца 2. Отклон юща  система 10 направл ет пучок обратно рассе нных ионов в фокальную область анализатора 3. В пространстве между электродами 4 и 5 рассе нные ионы раздел ют по энерги м . Ионы с определенной энергией, траектории которых ограничены крайними траектори ми по всему азимуту, проход т выходную щель электрода 5, фокусируютс  диафрагмой 6 и попадают на коллектор 7. Импульсы регистрируютс  измерительной схемой 13, Измерение интенсивности рассе нных ионов различных энергий осуществл ют изменением напр жени  на электродах 4 и, 5 источником 12. Веро тность столкновени  VV рассе нного иона .первичного пучка с ионом обратно рас- се нного пучка определ етс  количеством П; встречных первичных ионов, пролетевших через пересекаемую область пучка длиной С , сечением столкновени  ионов и и площадью 5 пучка W . и составл ет W   10 , Т.е. практически не вли ет на результаты измерений. I ил. (Л fie

Description

1

Изобретение относитс  к устройствам дл  элементного анализа поверхности и может быть использовано в электронной технике, металловедении , каталитической химии,  дерной физике.

Целью изобретени   вл етс  повьше ние энергетического разрешени  спектрометра обратно рассе нных ионов на основе электростатического анализатора типа цилиндрическое зеркало и соосной с ним ионной пуппси за счет регистрации вторичных ионов после пересечени  их траекторий с, осью устройства.

На чертеже изображена функциональна  схема спектрометра.

Спектрометр включает подвижный держ -тель 1 , на котором закреплен исследуемый образец 2, энергетический анализатор 3 типа цилиндрическое зеркало с внешним электродом 4 внутренним электродом 5, выходной диафрагмой 6 и коллектором 7, ионную пушку 8 с линзой 9 и отклон ющей системой 10, расположенными во внутреннем цилиндрическом электроде 5.

Диафрагма 6 расположена в фокальной Плоскости ионной пушки 8,  вл ющейс  одновременно фокальной плоскостью знергоанализатора.

Спектрометр содержит также источншс питани  11 ионной пушки, источник линейно измен ющегос  напр жени  12, соединенный с электродами 4 и 5, анализатора 3, и измерительную схему 13, соединенную с коллектором 7.

Коллектор 7, в частности, может быть вьшолнен в виде кольцевого вторичного электронного умножител  на микроканальных пластинах (ВЭУ МКЛ).

: На чертеже изображены огибающие (Траектории первичного ионного цуч- ка и пучка обратно рассе нных ионов

Работа спектрометра заключаетс  в следующем.

Первичный ионный пучок формируетс  ионной пушкой 8. Дл  максимального устранени  попадани  ионов на плоскость диафрагмы 6 ионный пучок фокусируетс  в отверстие диафрагмы 6, Затем расход щийс  от диафрагмы 6 пучок линзой 9 фокусируетс  на поверхность исследуемого образца 2, а с помощью отклон ющей системы 10 пучок обратно рассе н плх ионов .

151442

направл етс  в фокальную область анализатора 3.

Необходимый участок поверхности образца 2 выставл етс  в фокус ана5 лизатора с помощью подвижного держател  1 .

Сталкива сь с атомами внешнего моносло  поьерхности образца 2, ионы первичного пучка в результате упру0 гого парного соударени  рассеиваютс  в разные стороны. Рассе нные ионы, п1)ошедшие через входную щель во внутреннем цилиндре 5 анализатора 3 в пространство между электродами. 4

15 и 5, раздел ютс  по энерги м. Ионы . с определенной энергией, траектории которых ограничены крайними траектори ми по всему азимуту, проход т через выходную щель внутреннего

20 электрода 5 и фокусируютс  в отверстие выходной диафрагмы 6 анализатора 3.

Пройд  через отверстие диафрагмы 6, ионы, двига сь в эквипотен-.25 циальном пространстве по пр молинейным траектори м, попадают на коллектор 7. Далее импульсы регистрируютс  с помощью измерительной схемы 13. Измен   напр жение на электродах

30 4 и 5 анализатора 3 с помощью источника 12, измер ют интенсивность рассе нных ионов разных энергий,т.е. регистрируетс  энергетический спектр рассе нных ионов, по которому произ

водитс  идентификаци  масс атомов

поверхности, от которых рассе лись ионы.

Покажем, что встречные пучки ионов первичного пучка и обратно

рассе нных ионов в отверстии диафрагмы 6 не мешают друг другу.

Веро тность столкновени  W рассе нного иона первичного пучка с ионом обратно рассе нного пучка определ етс  количеством rt; встречных первичных ионов, пролетевших через пересекаемую область пучка длиной В , сечением столкновени . & ионов и площадью S пучка

50

(О

Количество встречных первичных 55 электронов n-i можно определить по величине тока L пучка, длине Пересекаемого участка f и относительной скорости VQ ионов

от к

где С - зар д электрона.

Рассе нные ионы пересекают пучок . ионов в области отверсти  диафрагмы 6 под углом о4 , равным дл  данного ипа анализатора оптимальному углу фокусировки 0 42 + Доб , где длб определ етс  шириной щели во внутреннем электроде 5.

При диаметре ионного пучка, равным диаметру J отверсти  диафрагмы 6, рассе нные ионы пересекают пучок на рассто ние 6 не более

Е d/co5 90-(oituot). (3)

.

Относительна  скорость ионов определ етс  суммой встречных составл ющих скорости Vji ионов первичного пучка и скорости V рассе нных ионов

Vo,,,co6o6 JS7 irS 5

.

12151444

Сравнение предлагаемого изобретени  с прототипом показьшает, что при одинаковой светосиле энергетическое разрешение анализатора в 5 предлагаемом изобретении может быть обеспечено в 2 раза больше.

Кроме того, предлагаемое устройство в отличии от прототипа характеризуетс  возможностью использова- ни  анализатора с фокусировкой типа

10

ось-кольцо с любым малым диаметром кольцевой диафрагмы, так как коллектор расположен после пересе- 1ени  траекторий рассе нных ионов с первичньм пучком.

Расположение части оптической системы ионной пушки между выходной диафрагмой и исследуемым объектом позвол ет повысить фокусировку ионного пучка более чем в 2 раза, а соответственно увеличить пространственное и энергетическое разрешение тоже не менее, чем в 2 раза.

25Ф.ормула изобрет.ени 

с згчетом равенств (1-4) веро тность столкновени  ионов равна

iA: . J

е V,

4

, 7 (o(.+

d;

0- ДОС

e-ir rf ,

I ( bci) 5

Если прин ть равньм i 2000 эВ; Е; 1000 эВ; d 42°;

10- «см- ; d l

мм,

то веро тность столкновени  . Следовательно, токи первичных и обратно рассе нных ионов из-за рассе ни  в области отверсти  диафрагмы 6 уменьшаютс  на 10 %, т.е. на очень малую величину и не вли ют на результаты измерений.

Спектрометр обратно рассе нных ионов низких энергий, содержащий подвижный держатель дл  исследуемого образца, ориентированные на держатель энергетический анализатор

30

5

0

5

типа цилиндрическое зеркало с выходной диафрагмой и с распслрженнын за ней кольцевым коллектором и со- осную с ним ионную пушку со сред- . ствами формировани  ионного пучка, измерительную схему, подключенную к кольцевому коллектору, источник линейноизмен ющегос  напр жени , соединенньй с анализатором и измерительной схемой, и источник питани  ионной пушки, отличаю- щ и и с   тем, что, с целью по- вьшеки  энергетического разрешени , выходна  диафрагма анализато- :ра вьтолнена с отверстием на оси анализатора и установлена в выходной фокальной плоскости анализатора.

Составитель А.Нестерович Редактор А.Гулько Техред Л.МикешКорректор М.Демчик

Заказ 910/58 Тираж 644Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий I13035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д.4/5

Филиал ШШ Патент, г.Ужгород, ул. Проектна , 4

Claims (1)

1. 25 Формула изобретения

   Спектрометр обратно рассеянных ионов низких энергий, содержащий подвижный держатель для исследуемо3Q го образца, ориентированные на держатель энергетический анализатор типа цилиндрическое зеркало с выходной диафрагмой и с расположенным за ней кольцевым коллектором и соосную с ним ионную пушку со сред- . ствами формирования ионного пучка, измерительную схему, подключенную к кольцевому коллектору,' источник линейноизменяющегося напряжения, ₄₀ соединенный с анализатором и измерительной схемой, и источник питания ионной пушки, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетического разреше— ₄₅ ния, выходная диафрагма анализатора выполнена с отверстием на оси анализатора и установлена в выходной фокальной плоскости анализатора.