SU1265890A2 - Энерго-массанализатор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к физическому приборостроению, в частности к ;устройствам дл  анализа ионов и электронов и может быть использовано при анализе поверхностных слоев материала . Цель изобрете:1и  - увеличение чувствительности и расширение аналитических возможностей. Пучок частиц направл етс  на поверхность исследуемого образца 3. Угол отбора анализируемых частиц относительно поверхности образца 3 устанавливаетс  поворотом энергоансшизатора вместе с плос-. КИМ конденсатором, системой 5 коллимир у ющих и ускор ющих электродов и (Л Од сл 00 со N)

Description

детектором 16 вокруг оси А-А. При анализе электронов разность потенциалов на пластинах 11 и 12 плоского конденсатора устанавливают равной нулю. При анализе ионов на пластину 12 подаетс  тормоз щий потенциал. Чувствительность энергомассоанализатора определ етс  точностью вывода траектории анализируемых частиц на ось А-А. При этом конфигураци  выход ной щели 8 имеет вид дуги окружности с радиусом, равным одной трети рассто ни  между входной и выходной 8 1 0 щел ми внутреннего электрода 6, что позвол ет собрать все частицы, вошедшие в ЗА под разными углами, т.е. увеличить пропускание ЭА, уменьшив потери при анализе частиц, что повышает его чувствительность. Так, точность анализа кристаллической структуры монокристаллов в устройстве увеличиваетс  в 4 раза, точность анализа сил св зи - в 15 раз, точность анализа электронной структуры поверхности в 2,5 раза. 1 ил.

Изобретение относитс  к физическому приборостроению, в частности к устройствам дл  анализа ионов и электронов по углам, энерги м и массам , и может быть использовано дл  анализа поверхностных слоев материалов различными методами ионной и электронной спектроскопии с угловым разрешением.

Дл  всестороннего анализа элементного состава, кристаллической и электронной структуры поверхности, также при изучении ориентации и характера взаимодействи  адсорбирован ных слоев и пленочных конденсатов нобходимо в единой сверхвысоковаисуумной камере использовать методы как ионной, так и электронной спектроскопии с угловым разрешением.

Анализ только ионов или только электронов и отсутствие данных о каком-либо из распределений (по углам энерги м или массам) не позвол ет получать полное представление о поверхности объекта.

Цель изобретени  - увеличение чувствительности и расширение аналитических возможностей за счет обеспечени  анализа электронов по угловому и энергетическому распределени м .

На чертеже изображена схема устройства .

Энергомассоанализатор содержит размещенные в вакуумной камере (не показана) источник 1 бомбардирукщих

частиц 1, систему 2 фокусировки пучка частиц на поверхность исследуемого образца 3, размещенного на манипул торе 4. По ходу пучка анализируемых частиц расположены система 5 коллимируклцих и замедл ющих электродов, энергоанализатор, состо щий из внутреннего электрода 6, в которой прорезаны входна  7 и выходна  8 щели, и внешнего электрода , собранного из двух симметричных электрически разъединенных частей 9 и 10. Электроды энергоанализатора имеют арочную форму. За энергоанализатором по ходу движени  анализируемых частиц расположено отклон ющее устройство - плоский конденсатор , состо щий из внутренней 11 и внешней 12 пластин. Внутренн   пластина 1t имеет входную 13 и выходную 14 щели, а наружна  пластина 12 плоского конденсатора имеет выходную щель 15, за которой по ходу пучка анализируемых электронов размещен детектор 16. За плоским конденсатором по ходу пучка анализируемых ионов расположены массоаналнзатор 17 монопольного типа и детектор 18.

Система 3 коллимирующих и замедл ющих электродов энергоанализатор с электродами арочной формы, плоский конденсатор и детектор 16 электрически изолированы один от другог механически жестко св заны между собой и с помощью изол торов 19 укреплены на поворотной платформе 20.

31

Последн   размещена на опорном подшипнике 21 и может поворачиватьс 

вокруг оси , направление которой совпадает с осью поворота исследуемой поверхности образца 3, проход щей через точку падени  пучка бомбардирующих частиц, а также с йоннооптической осью массоанализатора 17

Устройство работает следукжщм образом.

Пучок бомбардируюощх частиц генерируетс  источником 1, например источником ионов и фокусируетс  с помощью системы 2 фокусир овки на поверхность исследуемого образца 3. Требуемый угол между направлением бомбардировки и поверхностью образца устанавливаетс  с помощью манипул тора 4. Требуемый угол отбора анализируемых частиц относительно поверхности образца 3 устанавливаетс  за счет поворота энергоанализатора вместе с плоским конденсатором, сиетемой 5 коллимирующих и ускор кицих электродов и детектором 16 на опорном подшипнике 21 вокруг оси А-А.

Рассе нные или эмиттированные поверхностью ионы или электроны проход т через систему 5 коллимирукщих и замедл ющих электродов, ограничнвакщих угол отбора частиц, определ   тем самым углово разрещение анализа , и через входную щель 7 внутреннего электрода 6 попадают в энергоанализатор . В последнем частицы подвергаютс  анализу по энергии в поле соответствующей конфигурации, образованном внутренним электродом 6 и двум  симметричными электрически разъединенными ча-ст ми 9 и 10 внешнего электрода. Выход щие через выходную щель 8 внутреннего электрода 6 энергоанализатора частицы проход т через входную щель 13, прорезан.ную во внутренней пластине 11 плоского конденсатора. При анализе электронов разность потенциалов на пластинах 11 и 12 плоского конденсатора устанавливают равной нулю и электроны проход т через выходную щель 15 внешней пластины 12 и попадают в детектор 16. При анализе ионов на пластину 12 подают тормоз щий потенциал . Пучок ионов отклон етс  в направлении оси А-А, проходит через выходную щель 14 внутренней пластины 1 1 , анализируетс  по массам в

658904

массоанализаторе 17 и попадает в детектор 18.

Чувствительность энергомассоанализатора с угловым разрешением оп5 редел етс  точностью вывода траектории анализируегЛк частиц на ось А-А. Корректировка траектории анализируемых частиц в плоскости, перпендикул рной оси А-А, осуществл етс  за

0 счет подачи корректирующей разности потенциалов на симметричные части 9 и 10 наружного электрода энергоанализатора . При этом конфигураци  выходной щели 8, выполненной в виде

5 дуги окружности с радиусом, равным

одной трети рассто ни  между входной 7 и выходной 8 щел ми внутреннего электрода 6, обеспечивает минимальные потери при энергоанализе час0 тиц. .

Дл  частиц, выход щих из точки падени  первичного пучка на мишень Ъод углом д (угол в плоскости xoz)

5 и углом )) (угол в плоскости хоу) к оси X врем  пролета в поле энергоаналиэатора меньше, чем врем  пролета частиц, вход щих в энергоанализатор строго по направлению х (). В

0 результате частицы, вошедшие в энергоанализатор под одинаковыми углами 9 , но разными углами j, собираютс  в месте выхода из энергоанализатора на внутреннем электроде по дуге

окружности, концы которой направлены

в сторону входной щели. При Q - -гимеет место фокусировка второго по р дка по Z и набор дуг, соответствую щий различным углам входа б вблизи

9 -гр образуетс  в месте выхода из

энергоанализатора узка  kpивoлинeй .на  полоска изображени . Координаты

частиц, образующих эту полоску изображени , в первом приближении при наход т после интегрировани  уравнений движени  в виде

4Н . Z -2 (ecos/ -i-ctg0);

н

,73 Нб|,

где Н - ширина энергоанализатора в

плоскости хоу.

Вычислим радиус криЪизны R полоски изображени  при в - , (i «О

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Энергомассоанализатор по авт. св. №957317, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности и расширения аналитических возможностей, в него дополнительно введен детектор заряженных частиц, расположенный за отклоняющим устройством, во внешнем электроде которого выполнена выходная щель, электроды анализатора имеют арочную форму, при этом внешний электрод энергоанализатора выполнен разрезным в виде двух симметричных электрически разъединенных частей, а выходная щель внутреннего электрода энергоанализатора размещена по дуге окружности с радиусом, равным одной трети расстояния между входной и выходной щелями.

   ВНИИПИ Заказ 5674/52' Тираж 643 Подписное

   Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4