SU695465A1

SU695465A1 - Charged particle power analyzer

Info

Publication number: SU695465A1
Application number: SU772559988A
Authority: SU
Inventors: О.Д. Протопопов; Ю.П. Машинский
Original assignee: Предприятие П/Я В-8754
Priority date: 1977-12-26
Filing date: 1977-12-26
Publication date: 1991-11-15

Abstract

АНАЛИЗАТОР ЭНЕРГИЙ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащий электродную систему, состо щую из изолированных и имеющих общую ось внешнего цилиндра и внутреннего цилиндра, с прорез ми на боковой поверхности, коллектор и распо^ ложенную перед ним диафрагму, кольцева щель которой образована внешней и внут- 'ренней част ми диафрагмы и коаксиальна электродной системе, отличающийс тем, что, с целью обеспечени плавной регулировки разрешени без ухудшени соотношени сигнал/шум анализатора по меньшей мере одна часть диафрагмы выполнена подвижной вдоль общей оси цилиндров.ANALYZER OF ENERGY OF CHARGED PARTICLES, containing an electrode system consisting of isolated and having a common axis of the outer cylinder and the inner cylinder, with slots on the side surface, a collector and a diaphragm located in front of it, the annular slot of which is formed by the outer and inner part diaphragm and coaxial electrode system, characterized in that, in order to ensure smooth resolution adjustment without deteriorating the signal-to-noise ratio of the analyzer, at least one part of the diaphragm is movable common cylinder axis.

Description

Предлагаемый анализатор относитс к устройствам дл регистрации энергетических спектров зар женных частиц, в частности электронов и может быть использована, например, в Оже-электронной спектроско-. ПИИ при исследовании поверхностного сло веществ.,,The proposed analyzer relates to devices for recording the energy spectra of charged particles, in particular electrons, and can be used, for example, in Auger electron spectroscopy. FDI in the study of the surface layer of substances. ,,

Дл регистрации энергетических спектров зар женных частиц известен р д устройств, в частности устройство с цилиндрическими электродами.A number of devices are known for recording the energy spectra of charged particles, in particular, a device with cylindrical electrodes.

Одной из основных характеристик энергетического анализатора вл етс его разрешение, которое определ етс отношением энергетической полосы/ пропускани анализатора к величине анализируемой энергии Е.One of the main characteristics of the energy analyzer is its resolution, which is determined by the ratio of the energy bandwidth / transmission of the analyzer to the magnitude of the energy being analyzed E.

Дл различных целей требуютс анали заторы с регулируемым разрешением.Variable resolution analyzers are required for various purposes.

Известен двухступенчатый анализатор, где регулирование разрешени осуществл етс за счет предварительного торможени электронов. Однако такой анализатор имеет невысокую интенсивность выходного сигнала так как сетки, использующиес в системе предоторможени , обладают конечной прозрачность ю(80 %)и. Кроме того, оказывают рас сеивающее воздействие на электронный поток.A two-stage analyzer is known, where the resolution is controlled by pre-braking electrons. However, such an analyzer has a low output signal intensity, since the grids used in the pre-braking system have finite opacity (80%) and. In addition, they have a scattering effect on the electron beam.

Известна и друга возможность регулировки разрешающей способности.Known and other possibility of adjusting the resolution.

Из теории фокусировки пучка зар женных частиц в анализаторе с цилиндрическими электродами известно,.что разрешающа способность обратно пропорциональна размерам выходной диафрагмы . Следовательно, чем большеIt is known from the theory of focusing a beam of charged particles in a analyzer with cylindrical electrodes that the resolution is inversely proportional to the size of the output aperture. Therefore, the more

выходна диафрапч1а, тем хуже разрешение анализатбра, the output of the diaphragm is, the worse the resolution of the spectrum is,

Известен анализатор {фирма РН1 модель 15-255G, 1975 год, Инструкци по эксплуатации ), где былвыполнен набор сменных диафрагм, основным недостатком такого анализатора вл етс невозможность плавной регулировки разрешени так как она происходив ступенчато.The analyzer (firm PH1 model 15-255G, 1975, Operating Instructions), where a set of interchangeable diaphragms was made, is known, the main drawback of such an analyzer is the impossibility of smoothly adjusting the resolution as it occurs in steps.

Наиболее близок к за вл емому объекту по достигаемому эффекту йсуществениым Нризнакам анализатор, содержащий электродную систему, состо щую из изолированных и имеющих общую ось внешнего цилиндра и внутреннего цилиндра, с прорез ми на боковой поверхности, коллектор и расположенную перед ним диафрагму, кольцева цель которой образована внешней и внутренней част ми диафрагмы и коаксйальна электродной системе.The closest to the claimed object in terms of the effect achieved is the use of a analyzer containing an electrode system consisting of an isolated and having a common axis of the outer cylinder and the inner cylinder, with a slot on the side surface, a collector and a diaphragm in front of it, whose ring target is formed external and internal parts of the diaphragm and coaxial electrode system.

Кажда ступень анализатора может настраиватьс независимо от другой на свою энергетическую полосу. Регулирование разрешени можйо осуществить путем изменени частичного совмещени полос пропускани обеих ступеней, анализатора. Это достигаетс независимой регулировкой отклон ющего потенциала на обеих ступен х анализатора.Each analyzer stage can be tuned independently of another to its own energy band. Resolution adjustment can be done by changing the partial alignment of the passbands of both stages, the analyzer. This is achieved by independently adjusting the bias potential at both stages of the analyzer.

На выходе анализатора размещены коллектор и {эасположенна перед ним диафрагма .At the output of the analyzer, a collector and {a diaphragm located in front of it are placed.

- ,у.рц .-, u.rts.

афрагмы с круглым отверстием так и с кольцевой |делью. Однако, при улучшении разрешени , вследствие сужени результирующей полосы пропускани обеих ступеней анализатора. Интенсивность полезного сигнала падает. В то врем как уровень фона , обусловленный, например, паразитной эмиссией с цилиндрических электродов, ос таетс гтрежним, так как размеры выходной диафрагмы не мен ютс . Это значительно снижает соотношение сигнал/шум анализатора . :afragmas with a round hole and a ring | However, with improved resolution, due to the narrowing of the resulting bandwidth of both analyzer stages. The intensity of the useful signal decreases. While the background level, due, for example, to parasitic emission from cylindrical electrodes, remains moderate, since the size of the output aperture does not change. This significantly reduces the signal-to-noise ratio of the analyzer. :

Цель изобретени .- обеспечение плавной регулировки разрешени без ухудшени соотношени сигнал/шум анализатора.The purpose of the invention is to provide a smooth adjustment of the resolution without degrading the signal-to-noise ratio of the analyzer.

достигаетс тем, что Ь известном устройстве, включающем электродную систему в виде изолированных и имеющих общую ось внешнего цилиндра и внутреннего цилиндра с прорез ми на боковой поверх ,,;Vl, нобтй, кбл ектор и 5аСпопо 1 енную перед ним диафрагму, кольцева щель которой образована внешней и внутренней частью ди .афрагмы и коаксиальна электродной системе, по меньшей мере одна часть диафрагмы выполнена подвижной вдоль общей оси цилиндров. is achieved by the fact that b is a known device, which includes an electrode system in the form of isolated and having a common axis of the outer cylinder and the inner cylinder with slots on the side over the top; Vl, nob, cylinder and 5a C diaphragm in front of it; the outer and inner parts of the diaphragm and coaxial electrode system, at least one part of the diaphragm is movable along the common axis of the cylinders.

На фиг. 1 изображен продольный осевой разрез устройства; на фиг. 2 - диафрагмы и исследуемый образец; на фиг. 3 график зависимости рассто ни отисследуемого образца до фокальной плоскости (раз-, меры по ос м вз ты а единицах радиуса внутреннего цилиндра).FIG. 1 shows a longitudinal axial section of the device; in fig. 2 - the diaphragm and the sample; in fig. 3 is a plot of the distance of the sample examined to the focal plane (the dimensions taken from the axes are taken in units of the radius of the inner cylinder).

Устройство представл ет собой электродную систему в виде коаксиальных внеш0 него цилиндра 1 и внутреннего цилиндра 2, имеющего;входные 3 и выходные 4 прорези дл пролета зар женных частиц. Обща ось Электродной системы - 5. На этой оси рас- положены держатель с образцом 6, элект5 ронна пушка 7 и коллектор 8. Перед коллектором 8 коаксиально с электродной системой размещена пластина 9 с центральным отверстием и цилиндрический стержень 10, закрепленный к внутреннемуThe device is an electrode system in the form of coaxial outer cylinder 1 and inner cylinder 2 having 3 input and 4 output slots for the passage of charged particles. The common axis of the Electrode system is 5. On this axis there is a holder with sample 6, an electron gun 7 and a collector 8. In front of the collector 8, a plate 9 with a central hole and a cylindrical rod 10 fixed to the inner one are placed coaxially with the electrode system.

0 цилиндру. Тбрец стержн 10 и внутренн поверхность центрального овтерсти пластины 9 ограничивают образованную ими щель 11. Цилиндры 1 и 2 закреплены на изолирующих кольцевых дистанцерах 12.0 cylinder. The tongue of the rod 10 and the inner surface of the central over the plate 9 limit the gap 11 formed by them. The cylinders 1 and 2 are fixed on insulating ring distancers 12.

5 Вс система помещена в герметизированную камеру 13, патрубок 14 которой отведен к системе откачки. Сильфонные узлы 15 и 16 служат дл перемещени соответственно обьектодержател 6 и пластинь 9.5 The system is placed in the sealed chamber 13, the pipe 14 of which is assigned to the pumping system. The bellows assemblies 15 and 16 serve to move the object holder 6 and the plates 9, respectively.

0 Анализатор работает следующим образом . Пучок первичных электронов формируемь й электронной пушкой 7, бомбардирует образец 6, под действием которого происходит эмисси вторичных электронов.0 The analyzer works as follows. A beam of primary electrons formed by an electron gun 7, bombards sample 6, under the action of which the emission of secondary electrons occurs.

5 Через входную прорезь 3 вторичные электроны попадают в пространство между электродами 1 и 2, в под действием отклон ющего потенциала, поданного на электрод 1 (на фиг. 1 ее показан источник5 Through the entrance slit 3, the secondary electrons enter the space between the electrodes 1 and 2, under the action of a deflecting potential applied to the electrode 1 (in Fig. 1, its source is shown

0 потенциала) отклон ютс к электроду 2 и через выходную прорезь кольцевую щель 11, образованную торцом стержн 10 и отверстием пластины 9 (иг. 1 и фиг. 2) попадают на коллектор 8,0 potential) are deflected to the electrode 2 and through the output slot, the annular gap 11 formed by the end of the rod 10 and the opening of the plate 9 (ig. 1 and fig. 2) reaches the collector 8,

5 Далее сигнал поступает в устройство регистрации (на чертеже не показано), где в результате его преобразовани получают информацию о физико-химических свойствах поверхности исследуемого об эазца. Силь0 фонный привод 16 позвол ет перемещать пластину 9 в осевом направлении, тем taмым измен плавно зазор X (фиг. 2). при этом наблюдаетс плавное изменение рйзресиени анализатора.5 Next, the signal enters the recording device (not shown in the drawing), where, as a result of its conversion, information is obtained on the physicochemical properties of the surface of the sample being studied. The force actuator 16 allows the plate 9 to be moved in the axial direction, thereby smoothly changing the gap X (Fig. 2). a smooth change in the response of the analyzer is observed.

5 При изменении размера щели X между пластиной 9 и торцом цилиндрического сторжн 10 (фиК 2) необходимо, чтобы середина щели совпадала с плоскостью наименьшего сечени пучка электронов (фокальной плоскостью). С этой целью необходимо при изменении размера щели X перемещать образец 6 в осевом направлении. Это можно осуществл ть с помощью сильфонного привода 15, Подсчитана зависимость рассто ни от образца до плоскости наименьшего сечени L от размера щели X при различных значени х разрешени (фиг. 3). Так как величина X мала., то дл расчета можно считать, что L зто рассто ние от образца 6 до торца цилиндрического стержн . На фиг. 3R - различные Значени разрешени анализатора.;. Главным достоинством предлагаемого анализатора вл етс возможность регулировки разрешени без ухудшени соотноЛ 7,7% ,95% П-0.366% 0,ЮЗ% .jLa-j-j.™uJ™u5 When changing the size of the gap X between the plate 9 and the end of the cylindrical stor 10 (ph2), it is necessary that the middle of the slot coincide with the plane of the smallest section of the electron beam (focal plane). To this end, when changing the size of the gap X, it is necessary to move the sample 6 in the axial direction. This can be done using a bellows drive 15, the dependence of the distance from the sample to the plane of the smallest cross section L on the size of the slit X at different resolutions is calculated (Fig. 3). Since the value of X is small., For the calculation, we can assume that L is the distance from sample 6 to the end of the cylindrical rod. FIG. 3R - various Analyzer resolution values.;. The main advantage of the proposed analyzer is the ability to adjust the resolution without degrading the ratio 7.7%, 95% P-0.366% 0, SW% .jLa-j-j. ™ uJ ™ u

0,0 0,02 Of- Oflit 0,050.0 0.02 Of- Oflit 0.05

шени сигнал/шум. Это достигаетс за счет того, что при уменьшении или увеличении щели диафрагмы происходит соответст .венному изменению полезному сигнала соответст5 енное изменение фонда, образующегос , например, за счет паразитной вторичной эмиссии со стенок цилиндрических электродов. , Это позвол ет поддерживать соотношение сигнал/шум анализатора на определенном уровне, что особенно важно при работе анализатора в режиме с высокой разрешающей способностью (менее 0,1 %).sheni signal / noise. This is achieved due to the fact that when the aperture gap decreases or increases, a corresponding change in the useful signal results in a corresponding change in the stock formed, for example, due to parasitic secondary emission from the walls of the cylindrical electrodes. This allows you to maintain the signal-to-noise ratio of the analyzer at a certain level, which is especially important when the analyzer operates in the high-resolution mode (less than 0.1%).

Эти достоинства и определ ют эффективность предлагаемрго анализатора. Риг.1 Я Л54%These advantages determine the effectiveness of the proposed analyzer. Rig.1 I L54%

Ofl8Ofl8

XX

Фие.г Г бД%Fi.yr bd%

КTO

Cpuz.SCpuz.S

1one

Claims

ANALYZER OF CHARGED PARTICLE ENERGIES, comprising an electrode system consisting of insulated and having a common axis of the outer cylinder and inner cylinder, with slots on the side surface, a collector and a diaphragm located in front of it, an annular gap of which is formed by the outer and inner parts of the diaphragm and the coaxial electrode system characterized in that, in order to ensure smooth adjustment of resolution without compromising the signal-to-noise ratio of the analyzer, at least one part of the diaphragm is movable along bschey cylinder axis.