Claims (2)
Изобретение относитс к устройствам дл создани направленного, потог ка зар женных частиц, в частности к зондовым устройствам электронных и ионных микроскопов и микроанализаторов , а также аппаратов да корпускул рно-лучевой обработки материалов, в которых используетс точечный катод в качестве источника электронов Известны .электронные и ионные пуш ки и микроскопы с точечными катодами , в которых корпускул рный зонд на поверхности образца создаетс при по мощи электростатической фокусирующей системы, имеющей электроды специальной формы, например воронкообразной llОсновным параметром корпускул рно-зондового устройства вл етс раз решающа способность, котора определ етс размерами зонда на поверхности образца. В устройствах с точеч ными катодами величина зонда на поверхности образца в основном зависит от сферической и хроматической аберр ции факусирующей системы. Форма электродов фокусирующей системы выби раетс такой, чтобы при данных pat6oчих услови х (положение держател об разца и напр ;хени на электродах) свести к минимуму коэффициенты этих аберраций. При этом форма рабочих поверхностей электродов обеспечивает на оси корпускул рно-зондового устройства определенное распределение потенциала. Однако корпускул рно-зондовые устройства, содержащие электроды воронкообразной формы, имеют низкую разрешающую способность. Наиболее близким к- изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс корпускул рнозондовое устройство, содержащее источник зар женных частиц с точечным катодом, аксиально-симметричную фокусирующую систему, состо щую, по крайней мере, из одной пары электродов , и держатель образца L2j. В этом устройстве рабоча поверхность каждого электрода симметричной пары представл ет собой эквипотенциальную поверхность со следующим расщзеделением пол : 0a)V tO+Ci,5+a)I-(,2aK),5) , где Z - текуща координата вдоль оси устройства в единицах длины фокусирующей системы/ V - потенциалы первого (Z -1) и второго () электродов относительн потенциала катода соот ветственно, а 0-0,4.. Эта фокус-иру ица система имеет аберрации, слишком большие дл полу чени высокой разреша1гацей способнос ти, необходимой дл решени многих ;научных и производственных задач. Например, дл а 0,2, рассто нии от поверхности образца до второго электрода см, коэффициенты сферической и хроматическо :аберраций, отнесенные к плоскости катода, равны соответственно Ц.,01 см и С,ф 3,17 см/Кэв. ; Цель изобретени - повышение разрешающей способности устройства. Это достигаетс тем, что электро ды -каждой пс.уы фокусирующей системы выполнены несимметричными один относительно другого, а форма их рабо чих поверхностей обеспечивает на ос корпускул рно-зондового устройства между электродами каждой пары распр деление потенциала в виде (Va-V,) . ио$ где Z - текуща координата вдоль ос устройства/ С - длина каждой пары электродо 2. потенциалы первого и второго электродов па ры относительно пате« циала катода соответственно; а - безразмер ный параметр, определ мый рассто нием между поверхностью образца и последним электродом системы, длиной фокуси рующей системы, потенциалами на первом и по леднем электродах сист мы и рассто нием от ка тода до первого электр да. В оптимальном случае форма рабоче поверхности первого электрода пары о определ етс выражением ге f s-iin(iiz/i2gj Tt V2a cos(icz/2e)при 0 ;гагссо5 - е lt-Vza а рабоча поверхность второго электрода - вырс1жением , - g ГТ со э{-П-г12.г) Y -2aco z/2e; |-arccos; --, где г - рассто ние от оси системы до. рабочей поверхности. Дл упрощени технологии изготовлени рабочие поверхности электродов фокусирующей системы могут иметь воронкообразную форму с углом раствора , равным ot - 2.агс1{г V0.a- т) дл первого электрода пары и 0/2 Sat-ctp- Vgfa дл второго электрода пары. На фиг. 1 схематически изображена принципиальна схема предлагаемого корпускул рно-зондового устройства с фокусируквдей системой из двух электродов , форма рабочих поверхностей которых определена приведенными выражени ми дл г,- на фиг. 2 - то же, с фокусирующей системой из двух электродов , имеющих воронкообразную форму рабочих поверхностей. Корпускул рно-зондовое устройство (фиг; 1) содержит источник 1 зар женных частиц с точечным катодом 2, аксиальнесимметричную фокусирующую систему длиной 1, состо щую из электродов 3, и 4, держатель 5, в котором закреплен исследуегиый образец 6. Первый электрод 3 фокусирующей системы находитс под потенциалом V. относительно потенциала катода 2 и отстоит от него на рассто нии 1. Второй электрод 4 фокусирующей системы находитс под потенциалом относительно потенциала катода 2 и расположен на рассто нии ZQ от поверхности образца б . Зар женные частицы из источника, проход через фокусирующую систему, создают корпускул рный зонд на поверхности образца 6. При данных значени х Z,, Z, V и V-2.J определ емых конструктивными особенност ми и назначением корпускул рнозондового устройства, существует единственное значение параметра О, при котором величина зонда (участка поверхности образца, облучаемого зар женными частицаьш) становитс минимальной . Так, например, при ,06 см, ZQ 8,00 CM,V)V2. 7 получаем а 7,0. При этом 9,82 см и С)(,32см|кэв. Это в 3,5 раза меньше , чем С(, и в 2,4 раза меньше , чем Схр в известном устройстве. В устройстве, имеющем воронкообразную фокусирующей системы (с фиг. 2), электрод 3 имеет угол раствора of, а электрод 4 - OLy,. Предложенна конструкци корпускул рно-зондового устройства позвол ет существенно повысить разрешающую способность устройства и в некоторыз: случа х устранить необходимость дополнительных фокусирующих устройств, напримермагнитнах линз. Формула изобретени 1. Корпускул рно-зондовое устройство , содер5ха1цее источник зар женных частиц с точечным катодом/ аксиально симметричную фокусиру1 дую систему, состо щую, по KpaflHBV мере, из одной пары электродов, и держатель образца ( этличающеес тем, что, с целью повышени разрешающей способ ности устройства, электроды каждой пары фокусирующей системы выполнены неси метричными один относительно др гого , а форма их рабочих поверхносте обеспечивает на оси корпускул рнозондового устройства между электрода ми каждой пары распределение потенци ала в виде Фtг)--V - CVг-v,S1n2a -;a, дл Z - текуща координата вдоль оси устройства; € - длина каждой пары электродов; V и Vj. - потенциалы .первого и второго З лектродов пары относительно потенциала катода соответственно , а - безразмерный параметр, определ емый рассто ние между поверхностью образца и последним электродом системы, длиной фокус ру1лдей системы, потенциалами на первом и последнем электродах системы и рассто нием от катода до первого электрода. 2, Устройство по п. 1, отличающеес тем, что форма рабочей поверхности первого электрода пары определ етс выражением 2е гт s-infttz/ e) ft Vidcoe di litbl. О z/e 2 /тг arccos -f/-V5a / a рабоча поверхность второго электрода - выражением CQs(f z/2ej 2.6 /1 V -2acos fez/ie) . 2 -avcco - рассто ние от оси системы до рабочей поверхности. Устройство по п. 1, отлиающеес тем, что, с целью прощени технологии изготовлени , поверхности электродов имеют воронкобразную форму с углом раствора, равным a aqrctg-Vala--(12.): дл первого электрода .пары и oL 2аУс1 -л/2/о1 дл второго электроды пары. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе. 1.К. Kuroda, Т. Suzuki. Journal Appl. Phys., V. 45, № 3, 1974, p. 1436-1441. The invention relates to devices for creating directional, sweating of charged particles, in particular to probe devices of electronic and ionic microscopes and microanalyzers, as well as devices and corpuscular-beam processing of materials that use a point cathode as a source of electrons. ion guns and microscopes with point cathodes, in which a corpuscular probe on the sample surface is created with the help of an electrostatic focusing system having special electrodes th forms, e.g. funnel llOsnovnym parameter corpuscles weight distribution probe assembly is again critically capacity which is determined by the dimensions of the probe on the sample surface. In devices with point cathodes, the size of the probe on the sample surface mainly depends on the spherical and chromatic aberration of the fusting system. The shape of the electrodes of the focusing system is chosen in such a way that, under these pathogenic conditions (the position of the sample holder and, for example, the electrode on the electrodes), the coefficients of these aberrations are minimized. In this case, the shape of the working surfaces of the electrodes provides a certain potential distribution on the axis of the corpuscular-probe device. However, corpuscle probe devices containing funnel-shaped electrodes have low resolution. The closest to the invention according to the technical essence and the achieved result is a corpuscular probe device containing a source of charged particles with a point cathode, an axially symmetric focusing system consisting of at least one pair of electrodes, and a sample holder L2j. In this device, the working surface of each electrode of a symmetric pair is an equipotential surface with the following separation of the field: 0a) V tO + Ci, 5 + a) I - (, 2aK), 5), where Z is the current coordinate along the device axis in units the lengths of the focusing system / V are the potentials of the first (Z –1) and second () electrodes relative to the cathode potential, respectively, and 0–0.4. This focus of the system has aberrations that are too large for high resolution necessary to solve many scientific and industrial problems . For example, for 0.2, the distance from the sample surface to the second electrode, cm, spherical and chromatic coefficients: aberrations attributed to the cathode plane are, respectively, Ts, 01 cm and C, f 3.17 cm / Kev. ; The purpose of the invention is to increase the resolution of the device. This is achieved by the fact that the electrodes — each of the psuyu focusing systems — are made asymmetrical one relative to the other, and the shape of their working surfaces provides the distribution of the potential in the form (Va-V,) on the axis of the particle-sensor device between the electrodes of each pair. Ио $ where Z is the current coordinate along the device axis / С is the length of each pair of electrode 2. the potentials of the first and second electrodes of the pair relative to the cathode axis, respectively; a is a dimensionless parameter determined by the distance between the sample surface and the last electrode of the system, the length of the focusing system, the potentials on the first and the last electrodes of the system, and the distance from the cathode to the first electrode. In the optimal case, the shape of the working surface of the first electrode of the pair O is determined by the expression Γf s-iin (iiz / i2gj Tt V2a cos (icz / 2e) at 0; gagsso5 - e lt-Vza and the working surface of the second electrode - by extinction, - g GT with e {-P-g12.d) Y -2aco z / 2e; | -arccos; where r is the distance from the system axis to. work surface. To simplify the fabrication technology, the working surfaces of the electrodes of the focusing system may have a funnel shape with a solution angle equal to ot - 2.ag1 (g V0.a- t) for the first electrode of the pair and 0/2 Sat-ctp-Vgfa for the second electrode of the pair. FIG. Figure 1 shows schematically the schematic diagram of the proposed corpuscular probe device with a focusing system of two electrodes, the shape of the working surfaces of which is defined by the expressions for r, in fig. 2 - the same, with a focusing system of two electrodes having a funnel-shaped working surfaces. The corpuscle device (Fig; 1) contains a source 1 of charged particles with a point cathode 2, an axially symmetric focusing system of length 1 consisting of electrodes 3, and 4, a holder 5 in which the test sample 6 is fixed. The first electrode 3 of the focusing the system is under potential V. relative to the potential of cathode 2 and separated from it at a distance of 1. The second electrode 4 of the focusing system is under potential relative to the potential of cathode 2 and is located at a distance ZQ from the sample surface b. The charged particles from the source, the passage through the focusing system, create a particle probe on the surface of sample 6. With these values of Z, Z, V and V-2.J determined by the design features and purpose of the corpuscular probe device, there is a single value parameter O, at which the size of the probe (the surface of the sample irradiated by the charged particle) becomes minimal. So, for example, with, 06 cm, ZQ 8.00 CM, V) V2. 7 we get a 7.0. At the same time, 9.82 cm and C) (, 32 cm | kev. This is 3.5 times less than C (, and 2.4 times less than Shr in a known device. In a device having a funnel-shaped focusing system (with Fig. 2), the electrode 3 has an angle of solution of, and the electrode 4, OLy. The proposed design of the corpuscular probe device can significantly increase the resolution of the device and in some cases: eliminate the need for additional focusing devices, such as magnetic lenses. 1. The corpuscle probe device containing the source The point cathode particle charge center / axially symmetric focusing system, which consists of one pair of electrodes by KpaflHBV, and the sample holder (which is different in that, to increase the resolution of the device, the electrodes of each pair of focusing systems are made metric one relative to the other, and the shape of their working surfaces provides on the axis of the corpuscular probe device between the electrodes of each pair the potential distribution in the form Фтг) - V - CVг-v, S1n2a -; a, for Z - the current coordinate along the axis of the mouth roystva; € - the length of each pair of electrodes; V and Vj. - the potentials of the first and second Electrodes of the pair relative to the potential of the cathode, respectively; and is a dimensionless parameter determined by the distance between the sample surface and the last electrode of the system, the focus length of the system, the potentials on the first and last electrodes of the system, and the distance from the cathode to the first electrode. 2, the apparatus according to claim 1, characterized in that the shape of the working surface of the first electrode of the pair is defined by the expression 2e gt s-infttz / e) ft Vidcoe di litbl. About z / e 2 / tg arccos -f / -V5a / a, the working surface of the second electrode is the expression CQs (f z / 2ej 2.6 / 1 V -2acos fez / ie). 2 -avcco is the distance from the axis of the system to the working surface. A device according to claim 1, characterized in that, in order to forgive the manufacturing technology, the surfaces of the electrodes are of a funnel shape with a solution angle equal to a aqrctg-Vala - (12.): For the first electrode .pairs and oL 2AС1 -л / 2 / o1 for the second electrodes of the pair. Sources of information taken into account in the examination. 1 TO. Kuroda, T. Suzuki. Journal Appl. Phys., V. 45, No. 3, 1974, p. 1436-1441.
2.За вка Японии № 48-34448, кл. 99 С 01, 1966 (прототип).2. For Japan No. 48-34448, cl. 99 From 01, 1966 (prototype).
DD
ТоThats
Ф.F.
u.iu.i