SU1492397A1 - Устройство дл транспортировки и энергоанализа зар женных частиц - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано при создании устройств, предназначенных дл  исследовани  энергетического состава зар женных частиц. Устройство имеет два коаксиальных цилиндра разного диаметра с кольцевыми щел ми на внутреннем цилиндре, объектную и энергетическую диафрагмы 2 и 20 соответственно. Выполнение наружного цилиндра из трех электрически изолированных частей, установление во внутреннем цилиндре дополнительных диафрагм с отверсти ми, расположенных на оси цилиндров между крайними кольцевыми щел ми и соединенных электрически с ним, размещение на пр мой, проход щей между внутренним и наружным цилиндрами параллельно их общей оси, экрана 22 увеличивают чувствительность устройства и точность энергоанализа путем повышени  отношени  сигнала к фону, а также упрощают наладку и юстировку при включении его в ионно-оптический тракт. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к области электроанализа заряженных частиц и может быть применено при создании устройств, предназначенных для иссле- $ дования энергетического состава заряженных частиц либо может быть использовано как встраиваемый элемент транспортирующей системы, сохраняющий направление оптической оси и вщцеля- |д ющий определенную полосу энергоспектра транспортируемого потока заряженных частиц с отделением сопутствующей нейтральной компоненты.

Цель изобретения - увеличение 15 чувствительности и точности энергоанализа путем повышения отношения сигнала к фону, а также упрощение наладки по юстировке при включении его в ионно-оптический тракт. 20

На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 - схема, поясняющая работу устройства.

Устройство содержит отверстие 1 объектной диафрагмы, ионно-оптичес- 25 кую ось 2 и 3, ось 4 цилиндрических обкладок, внешнюю и внутреннюю обкладки 5 и 6 первой секции, кольцевые вырезы 7-10, отверстия 11,12 в промежуточных диафрагмах 13, 14; внут- jg реннюю и внешнюю обкладки 15 и 16 второй секции, внутреннюю и внешнюю обкладки 17 и 18 третьей секции, отверстие 19 энергетической диафрагмы 20, траекторию 21 заряженных частиц, экран 22.

Внешние обкладки 5, 16 и 18 первой, второй и третьей секций соответственно образуют разрезной наружный цилиндр и электрически изолированы дд друг от друга. Внутренние обкладки 6, 15 и 17 первой, второй и третьей секции соответственно образуют внутренний цилиндр. Они электрически соединены между собой и могут представпять собой единую конструкцию с перемычками в кольцевых вырезах.

На фиг. 2 показан процесс разделения траектории заряженных частиц, имеющих разные энергии Е . Пучок ионов, попадая в электрическое поле между обкладками 5 и 6, отклоняется в этом поле, проходит кольцевое отверстие 7 и фокусируется в бесполевом пространстве в плоскости отверстия 11 промежуточной диафрагмы 13, при этом траектории ионов разделяются в электрическом поле первой секции по энергии в плоскости диафрагмы с дисперсией . Во второй секции предлагаемого устройства разделившийся по энергии пучок заряженных частиц через кольцевое отверстие 8 попадает в электрическое поле между обкладками 15 и 16, выходит из него через кольцевое отверстие 9 и фокусируется в бесполевой области в плос- · кости отверстия 12 промежуточной диафрагмы 14, при этом дисперсия по энергии увеличивается вследствие диспергирующего действия электрического поля второй секции (фиг. 2). На фиг. 2 пунктиром показана траектория, соответствующая энергии Е > Е_о , в предположении, что разделения по энергии в первой секции не произошло (модельное представление, объясняющее слагаемые суммарной дисперсии). В третьей секции заряженные частицы фокусируются по направлению на отверстие 19 энергетической диафрагмы 20 и дополнительно приобретают дисперсию по энергии D, за счет прохождения электрического поля между обкладками 17 и 18. Таким образом, суммарная дисперсия по энергии в предлагаемом устройстве слагается из парциальных дисперсий D <_{<2 й} каждой из секций энергоанализатора.

Наряду с диспергирующим действием электрические поля анализатора оказывают фокусирующее воздействие на движущийся в них пучок заряженных частиц. Расчет показывает, что при выборе определенных геометрических соотношений между линейными размерами элементов анализатора можно бсуществить промежуточную фокусировку в отверстиях 11 и 12 (фиг, 1), лежащих на геометрической оси анализатора и расположенных на границах первой и второй секций.

Можно показать, что

L, = 4R*x⁴t⁴/(R_At· (1+t^Z) + + d (1-»t^Z (2«+R_ft/(R₀G))))

L.^ = d - --; Lj = RAt + d;

I,₄ = R _At - “5 L_s - 1 где L, - расстояние между объектной диафрагмой и первой секцией анализатора;

- расстояние между кольцевым вырезом 7 во внутренней обкладке 6 первой секции и торцом этой обкладки, обращенной к объектной диафрагме;

- длина первой секции;

- расстояние между кольцевым вырезом 8 во внутренней обкладке 15 второй секции и границей второй секции, обращенной к первой секции анализатора;

Lg- - длина второй секции;

8₍, 82 “ ширины кольцевых вырезов и 8;

- величина зазора между электродами первой и второй секций;

R_o - расстояние между геометрической и оптической осями анализатора;

Ra - радиус внутренних обкладок секций;

величины t,Qt, G, F, d и 1, входящие в указанные формулы, обозначают следующие выражения:

= 2R_ft(1 + 2F). t, g предпоследней формуле параметр Р может быть выбран произвольным в пределах 0,542 < Р < -J ln(R_e /R_ft) , где R_e - радиус внешней обкладки.

Третья секция расположена симметрично первой относительно поперечной плоскости симметрии, проходящей в средней части второй секции. Также симметрично относительно .указанной плоскости расположены кольцевые вырезы 8 и 9, отверстия 11 и 12, объектная и энергетическая диафрагмы.

Условия промежуточной фокусировки на геометрической оси анализатора на границах первой и второй секций не является необходимым условием работы предлагаемого устройства, однако наличие такой фокусировки 'позволяет упростить процесс его юстировки, вследствие появления возможности автономной настройки его секций макси мапьной трансмиссии пропускаемого пучка через отверстия 11 и 12, При этом юстировка осуществляется вариа5 цией лишь одного параметра - напряжения на одной из обкладок соответствующей секции.

Промежуточные диафрагмы 13 и 14 экранируют рассеянные и отраженные 10 частицы, препятствуя попаданию их в выходное отверстие устройстварасположенное в плоскости энергетической диафрагмы, благодаря чему повышается отношение -сигнал/фон как в 15 режиме транспортировки, так и в режиме энергоанализа при регистрации линий спектра энергий, в результате чего повышаются чувствительность и точность энергоанализа.

Фон нейтральных и высокоэнергетических компонент транспортируемого пучка заряженных частиц устраняется введением экрана 22, препятствующего прямому прохождению указанных ком25 понент в выходное отверстие анализатора .

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Устройство для транспортировки и энергоанализа заряженных частиц, содержащее два коаксиальных цилиндра разного диаметра, кольцевые щели во . внутреннем цилиндре, объектную й энергетическую диафрагмы с отверстиями, отличающееся тем,

   35 что, с целью увеличения чувствительности и точности энергоанализа путем повышения отношения сигнала к фону, а также упрощения наладки и юстиров¹ ки при включении его в ионно-опти⁴⁰ ческий тракт, наружный цилиндр выполнен разрезным из трех электрически изолированных частей, а центры отверстий объектной и энергетической диафрагм расположены на прямой, про⁴⁵ ходящей между внутренним и наружным цилиндрами параллельно их общей оси, причем на этой прямой между объектной и энергетической диафраграми 'расположен экран.

   50 ·
2. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что во внутреннем цилиндре дополнительно установлены дополнительные диафрагмы с отверсtjg тиями, расположенными на оси цилиндров между крайними кольцевыми щелями во внутреннем цилиндре, причем дополнительные диафрагмы электрически соединены с внутренним цилиндром.