SU475686A1 - Устройство дл регистрации энергетических спектров электронов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к технике спектроскоиии зар женных частиц малых и средних энергий и может быть применено дл  получени  энергетических спектров ионов и электронов , освобождаемых при взаимодействии корпускул рного и электромагнитного излучени  в области энергий 50-2000 эв с конденсированной средой и изолированными атомами. Оно может быть использовано с наибольшим эффектом при исследовании энергетики неодноэлектронных процессов в разного рода эмисси х при больших энерги х возбуждени , а также при излучении Ожепроцессов, переходов при кратной ионизации, эффектов размножени  электронных возбуждений и рассе ни  энергии возбужденных электронов внутри твердого тела.

Известны приборы дл  исследовани  энергетических спектров фото- вторичной электронной эмиссии, состо шие из магнитных и электростатических анализаторов, устройств ввода эмиссии в анализируюшее поле и детекторов зар женных частиц.

Так, например, в приборе дл  анализа рентгеновской фотоэмиссии по энерги м используетс  магнитный анализатор электронных энергий, в фокальной плоскости которого установлен блок канальных электронных умножителей (КЭУ) (микроканальна  плата), усиливаюишй в 10 -10 крат электронные потоки , которые образуют изображение электро.нных линий, и охватывающий участок спектра электронов в 10 эв одновременно.

Расположенный за канальной платой фосфоресцирующий экран при -подаче на него высокого напр жени  преобразует импульсы тока умножителей в световые вспышки, которые регистрируютс  сканируюш,ей видеокамерой и многоканальным анализатором с

электронной пам тью.

Недостатками описанного прототипа  вл ютс  невозможность регистрации электронных спектров одновременно во всей области энергий эмиттирующих электронов до 60-

70 эв и св занна  с этим невозможность непосредственного получени  парциальных энергетических спектров электронов в эмиссионный пачках с какой-либо определенной интересуюш ,ей численностью.

В предлагаемом устройстве с целью пр мой регистрации энергетического распределени  электронов в эмиссионных пачках любой численности , за блоком канальных электрон1Из1Х умножителей по ходу -электронных пучков устано .влены последовательно суммируюша  ускор юща  сетка с 50%-ныМ пропусканием электронов, двухсеточный замедлитель электронов , управл юща  сетка с 90%-ным пропусканием и запоминающа  пластина потенциалоскопической электроннолучевой трубки,

причем суммирующа  сетка подключена ко входу дифференциального амплитудного анализатора импульсов, выход которого подсоединен к управл ющей сетке.

Между блоком канальных умножителей и запоминающей пластиной ЭЛТ приложено посто нное электромагнитное .поле, достаточное дл  стигматической фокусировки электронных пучков на поверхности запоминающей пластины .

На чертеже изображен общий вид одного из вариантов предлагаемого устройства (разрез в меридиональной -плоскости), где 1 -мишень , эмисси  с которой исследуетс , 2 - электронный магнитный 180°-ный анализатор с входной щелью, 3 - блок КЭУ с диаметром отдельных каналов в несколько дес тков мкм, 4 - суммирующа  сетка с прозрачностью Т дл  электролов - 50%, 5-6 - двухсеточный замедлитель электронов, 7 - управл юща  сетка, Т-90%, 8 - запоминающа  пластина потенциалоскопической ЭЛТ, 9 - горизонтально отклон ющие пластины ЗЛТ, 10 - вертикально отклон ющие пластины, 11 - электронна  пушка ЭЛТ; ААИ-амплитудный аиализатор импульсов.

Прибор работает следующим образом.

Пучок монохроматического света или моноэнергетических электронов возбуждает электронную эмиссию из мишени 1 (например, из фотокатода), котора  ускор етс  электрическим полем и фокусируетс  так, что целиком проходит во входную щель анализатора 2.

В однородном поперечном магнитном поле траектории электронов любых энергий Е представл ют собой окружности, поэтому в фокальной плоскости анализатора электроны одинаковых энергий при повороте на 180° фокусируютс  в узкие линии, перпендикул рные меридиональному сечению, причем щирина их тем больше, чем щире входна  щель и больше углова  апертура входного оучка.

При достаточно малом сечении индивидуальных КЭУ (пор дка дес тков м-к/м) и их высокой эффективности (0,8-0,9 при 400 эв) контур электронной линии переноситс  на .выходную -плоскость блока КЭУ-3, конечно, с некоторыми искажени ми.

Далее, по выходе из блока 3, усиленные пучки электронов фокусируютс  с помощью комбинированной магнитоэлектростатической фокусирующей электроннооптической системы (в нее вход т ускор юща  сетка 4 и магнитна  линза, не показанна  на чертеже) на запоминающую пластину 8 ЭЛТ-потенциалоскопа , так, что осуществл етс  перенос изображени  электронного спектра с выхода блока КЭУ на запоминающую пластину 8.

Таким образом, на .пластине 8 образуетс  потенциальный рельеф, соответствующий энергетическому (суммарному дл  всех пачек) спектру электронной эмиссии.

Сетки 4 и 7 служат дл  обеспечени  условий управлени  процессом регистрации энергетических спектров по совпадени м во времени импульсов от отдельных КЭУ.

Сетка 4 имеет Т 50% при размерах  чейки в несколько дес тков КМК. Это позвол ет отобрать на нее около 50% электронов из каждого индивидуального КЭУ.

Поскольку входна  апертура КЭУ невелика (несколько сот квадратных мкм), можно предположить , что пр.и небольших интенсивност х электронного потока на вход каждого КЭУ в течение его разрешающего времени ( нсек) попадает не более одного электрона. Тогда совпадение во времени токовых импульсов КЭУ будет означать (с точностью до разрешающего времени нсек) принадлежность вызывающих их электронов к одной эмиссионной пачке.

Если КЭУ все работают в режиме насыщени  и, следовательно, импульсы тока на выходе их всегда имеют одну и ту же величину (амплитудное распределение (АР) напоминает по виду 5-функцию) и если, кроме того, коэффициент усилени  не очень сильно варьирует в пределах полезной площади канальной платы, то можно считать, что амплитуда импульса напр жени , снимаемого с сетки 4, будет пропорциональна, числу электронов в пачке , эмиттируемой фотокатодом 1. Сигнал с сетки 4 подаетс  на ААИ, который настраиваетс  ,на группу каналов, соответствующую пачкам определенной численности, и в случае обнаружени  такой пачки выдет положительный разрешающий импульс на сетку 7.

Все остальное врем  сетка 7 находитс  под посто нным отрицательным потенциалом, что обеспечивает запирание электронных пучков, соответствующих пачкам любой другой численности .

При отпира.нии сетки 7 эмисси , соответствующа  пачкам с исследуемой численностью, создает на пластине 8 потенциалоскопа потенциальный рельеф, сохран   пространственное линейчатое распределение по энерги м, как уже отмечалось выше, пр.и условии отигматической фокусировки.

Расчет времени пролета электронами рассто ни  в 10 мм между сетками 4 и 7 при энергии в 1 кэв дает величину 0,5 нсек. Этого времени совершенно недостаточно дл  работы AAPI даже наносекундного диапазона. Поэтому в увеличенное пространство между сетками 4 и 7 введены еще две, 5 и 6, сетки высокого (90%) пропускани , наход щиес  под одинаковым .низким напр жением и образующие , таким образом, замедлитель электронных пучков.

При выборе соответствующих потенциала и рассто ни  между сетками (например, 2-4 в и 10 мм, соответственно) врем  прохождени  электронами участка замедлени  может быть легко увеличено до 10-30 нсек. Этого уже вполне достаточно дл  срабатывани  схемы ААИ и выдачи импульса управлени  на сетку 7.