Энергоанализатор заряженных частиц

 

Изобретение относится к анализу потока заряженных частиц по энергиям в статических электрических полях. Цель изобретения - увеличение разрешения по энергиям и светосилы, энергоанализатора. Частицы из источника 5 через щель 3 влетают в поле энергоанализатора. Осесим.метричные электроды 1 и 2 выполнены в виде соосных однополостных гиперболоидов вращения . Это позволяет повысить светосилу в 3 раза при разрешении по энергиям 100. Кроме того, энергоанализатор имеет свободную приосевую область, что позволяет оптимально размещать и юстировать держатель исследуемого образца и источник зондирующего излучения, чем существенно об.тегчается конструирование устройства. 3 ил. (Л tc 4i а 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (584Н01 J 4948

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3843891/24-21 (22) 15.01.85 (46) 23.07.86. Бюл. № 27 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) Э. П. Шеретов, В. С. Гуров и В. В. Саханова (53) 621.384.6 (088.8) (56) Козлов И. Г. Методы энергетического анализа электронных потоков. — М., 1971, с. 112 — 118.

Авторское свидетельство СССР № 251477, кл. Н 01 J 49/48, 1980. (54) ЭНЕРГОАНАЛИЗАТОР ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ (57) Изобретение относится к анализу потока заряженных частиц по энергиям в

„„Я0„„1246174 статических электрических полях. Цель изобретения — увеличение разрешения по энергиям и светосилы, энергоанализатора.

Частицы из источника 5 через щель 3 влетают в поле энергоанализатора. Осесимметричные электроды 1 и 2 выполнены в виде соосных однополостных гиперболоидов вращения. Это позволяет повысить светосилу в 3 раза при разрешении по энергиям 100.

Кроме того, энергоанализатор имеет свободную приосевую область, что позволяет оптимально размещать и юстировать держатель исследуемого образца и источник зондирующего излучения, чем существенно облегчается конструирование устройства.

3 ил.

1246174

Изобретение относится к анализу потоков заряженных частиц по энергиям в статических электрических полях и может быть использовано при создании светосильных энергоанализаторов заряженных частиц, предназначенных для работы в устройствах

ОЖЕ-спектроскопии, вторично-ионной и лазерной масс-спектрометрии.

Цель изобретения - — увеличение светосилы и разрешения энергоанализатора заряженных частиц.

Энергоанализатор заряженных частиц выполнен из осесимметричной электродной системы, включающей два соосных однополостных гиперболоидов вращения с уравнениями поверхностей

- - 2j

Г2 г2 + 2Z2 где г„, и г<„, — наименьшие расстояния от внешнего и внутреннего кольцевых электродов до центра системы соответственно.

113личие квадратичного распределения потенциала по всем трем координатам поззолясT в статическом электрическом поле !

>олучить высокие удельные значения дисперсии по энергиям. Это позволит создать на такой электродной системе э(1>фективный энергоанализатор заряженных частиц.

На фиг. 1 схематически и:зображен предлагаемый энергоанализатор; на фиг. 2 —— его зависимости эффективности Q от величины геометрического фактора У<> для нескольких условий ввода в него частиц: па фиг. 3 — расчитанные зависимости, показывающие преимущества предлагаемого анализатора по сравнению с известным.

Знергоанализатор содержит внешний и внутренний электроды 1 и 2 гиперболоидной электродной системы, представляющие собой соосные однополостные гиперболоиды

Вращения. Геометрия электродной системы может характеризоваться величиной геометрического фактора у„=- „," --, где г„ и г, — — наименьшие расстоя?>йя от внешнего и внутреннего кольцевых электродов до центра системы соответственно. Для ввода и вывода заряженных частиц во внутреннем кольцевом электроде выполнены соосные кольцевые щели 3 и 4 соответственно.

Выходная щель 4 является селектирующей.

Величина селектирующсй щели составляет 0,005 — 0,02 величины характерного размера электродной системы r„, и их влиянием на распределение потенциала можно ripeнебречь. Величина щели для ввода частиц примерно на порядок больше. Для устранения влияния этой щели 0?13 закрывается мелкоструктурной сеткой высокой прозрачности.

На фиг. 1 отверстия показаны с емати11но, ширины щелей значительно меньше.

Точечный источник 5 заряженных частиц расположен на оси симметрии системы и удален от ее центра на величину /,.

Кривые 1 и 2 (фиг. 2) соответствуют

Р = 1 и P = 0,4 для одного значения Е;. =

==- 0,5Г,. Сра!3?>ит? различчые типы энергоанализаторов (фиг. 3) можно на основе зависимостей разрен>ения К„ от светоси5 лыЯ . При этом, чем правее расположена эта зависимость, тем более лучшими параметрами обладает энергоанализатор. Кривая 1 (фиг. 3) соответствует параметрам известнсго энергоанализ !Тор3 на трехэлсктрод>н>й гиперболоидной системе, кривая 2— параметрам предлагаемого устройства.

3?!ергоа!!3.7иза Ор работает следующим образом.

Частицы из точечного источника 5, распределенные rio закону косипъса, ВлeTBIOT

В поле электроаиализатора через входи K) цель 3 на внутреннем кольцевом эг!Ск!родс.

Потенц!еал внутреннего электрода может бы ь ра Вен ?! чапо, Bfl3 к !!o reн щlа,! а Вн(. LII и(ГО ЭЛЕКтрОЛа Ук,. СОВПадаЕт СО ЗНаКОМ 3il;!20 лизирусмых частиц. При (п.рсделе?.:-Iblx на-l3 lr fbI. 1 v C.7OBH>7X BBOjL3 t!3C l Ill!, B3BHCHiVt0CTh

ВЫ ОД>1(1! I(OOPËHI13Th Геа;. О- - .1:I 13ВОД3 . 1Ожст им ть экстремум или точку перегиба, В которых пьшолняются услов:>я л ! -> геаа(>, 0 I выем 32 - ва*.х (G

ИЛИ (р (- О a- - ..еет

xanr ва1к осуи(сствлястся ffpocTpalicT.!ef«13>I фокусировка гервого илн второго 1>ор?>дков. Поло)кс>гие селектирующсй !Вели 4 на Выхо I

30 f!03I торцовом электроде соответствует ус. 1 О В И Ю П 021 У а! (! I H H rl P 0 CT P 3 I f C T B (Н Н 0 И ф 0 К сировки. Величина этой щели > определяет для данных начал ь ihlx v c.1(3BHÉ БВОда разрсшение и светосилу энергоанализатора. При этом светосилу энсргоанализатора опреде35 ляют <Зк

= ЛвС. Si!I cL 100 4, ГДЕ +Dx r — УГОЛ, СООтвстСтВУ!ОПЦ-;й УС.7013ИЮ полУ >Внии Г11)ОСТРанствеf!HUII фокус:ировки первого или Второго порядков; — полура TBop Вхо .Иых 31 210B.

1 нср! ия частиц 1..)>>е„, прошедших энергоанализатор, свя45 33На С В(ЛИЧИНОЙ ?lанряжСНИя 1:а-(113 >, flpdBл>поц.ем электроде расчетным энергетикоэфч)и U HeffT031 Р = — — — ". 110cУк, ледиий связан с общеприняты,, В технике разделения заряженных частиц коэффициенf»! I связи как К„, = Р .

Рас f«T II(>p3>ICTpo«предлагаемого энергоанализатора показал, что достаточно хоу pO"ffo Выполи:потся соотношения

>в С Р 7к Y )

У.

-1 = > >s Y.)Я >

1246174

Форл ула изобретения

500

1000

1Оа

300

1а

200

o,з о.г аз а я. z ч б 8 10 12 Я,%

Фиг. 2

Составитель H. Катинова

Техред И. Верес Корректор A. Обручар

Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Рогулич

Заказ 4008/46 з где Уд и уео — некоторые постоянные для данного набора начальных условий ввода Р, Z„,, величины. Величина (,) =

= КЯ не зависит от ширины селектирующей щели и может выступать в качестве параметра эффективности работ гиперболоидного энергоанализатора. Для заданной из конструктивных соображений величины удаленности точечного источника Z; подбором величин P и 7о можно подобрать оптимальные параметры энергоанализатора. Кроме того, величина, может изменяться в широких пределах без существенного ухудшения параметра эффективности энергоанализатора (фиг. 2) . Это позволяет за счет свободной приосевой области иметь открытый доступ к источнику заряженных частиц, позволяет оптимально размещать держатель образца и источник зондирующего излучения (электронную, ионную пушку, систему ввода лазерного излучения) облегчает их взаимную юстировку. Проведенные расчеты предлагаемого энергоанализатора показали, что возможно получение с его помощью разрешения по энергиям до 200 при светосиле системы до 4 — 57, (фиг. 3), что значительно лучше, чем у известных энергоанализаторов.

Предлагаемый энергоанализатор по сравнению с известным обладает высокой эффективностью и позволяет повысить светосилу в три раза при разрешении по энергиям 100 имеет свободную приосевую область, что позволяет оптимально разме10 щать и юстировать держатель исследуемого образца и источник зондирующего излучения, существенно облегчая конструирование устройства.

Энергоанализатор заряженных частиц, содержащий осесимметричную электродную систему, отличающийся тем, что, с целью

gp увеличения разрешения по энергиям и светосилы, электродная система выполнена в виде двух соосных однополостных гиперболоидов вращения. 10 5