Энергетический анализатор с электростатическим зеркалом

 

Изобретение может быть использовано для анализа по энергии потоков заряженных частиц при исследовании плазмы, космоса, поверхности твердого тела. Энергет1 ческий анализатор с электростатическим зеркалом содержит электроды 1-3, имеющие форму полых прямых призм, обращенные друг к другу грани которых представляют собой части соосных цилиндров, обращенных к источнику 4 и приемнику 5 своей выпуклостью. Энергетический анализатор имеет увеличенные разрешающую способность и светосилу. 1 з.п, ф-лы, 2 ил,, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А В 7ОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 591107 (21) 4133199/24-21 (22) 14,10.86 (46) 07.11.88. Бюл. 9 41 (71) Институт ядерной физики

АН КазССР (72) Л.Г.Бейзина, С.П.Карецкая и В.N.Êåëüìàí (53} 621.384.8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 591107, кл. Н 05 Н 7/00, 1976. (54) ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР С

„ 1ЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИМ ЗЕРКАЛОМ

„.ЯО„„И36 А З (5g 4 Н 01 J 49/44 (57) Изобретение может быть использовано для анализа по энергии потоков заряженных частиц при исследовании плазмы, космоса, поверхно-ти твердого тела. Энергетический анализатор с электростатическим зеркалом содержит электроды 1-3, имеющие форму полых прямых призм, обращенные друг к другу грани которых представляют собой части соосных цилиндров, обращенных к источнику 4 и приемнику

5 своей выпуклостью. Энергетический анализатор имеет увеличенные разре" шающую способность и светосилу.

1 з.п. ф-лы, 2 ил., l табл.

1436148 лизатора на ето среднюю плоскость; на фиг.2 — то же, на плоскость, перпендикулярную к средней. Зеркало анализатора состоит из

Трех электродов 1-3, имеющих форму полых прямых призм, обращенные друг к другу грани которых представляют собой части соосных круговых цилиндров. Средний радиус зазора между первым и вторым электродам — R между вторым и третьим — R>. Центры зазоров лежат на оси О. Источник 4 и детектор 5 расположены в свободном от электрического поля пространстве с другой чем ось О стороны от межэлектродных зазоров. Пунктиром показаны траектории заряженных частиц.

Пучок заряженных частиц, выходящих из источника 4, подвергается воздействию межэлектродных полей. Электрод

1 заземлен, к электродам 2 и 3 приложены потенциалы Т = ш Б и Х

m U, где U — начальная эйергия заряженной частицы, деленная на ее заряд, и m и m — коэффициенты, зависящие от геометрических параметров анализатора. Поле между электродами

1 и 2 действует как электростатическая линза, между электродами 2 и 3—

Изобретение относится к спектраметрам элементарных частиц, а именно к спектрометрам с электростатическими анализаторами, может быть использовано дЛя анализа по энергии потоков заряженных частиц при исследовании плазмы, космоса, поверхности твердого тела и т.д. и является усовершенствованием изобретения по 10 авт. св ° 9 591107.

Цель изобретения — увеличение разрешающей способности и светосилы энергоанализатора путем повышения линейной дисперсии зеркала и улучше( ния качества формируемово им изображения.

Сущность изобретения заключается в том, что в результате добавления истого фактора — возможности измене- 20 ния ширины и потенциала дополнительного электрода — увеличивается число свободных параметров, подбирая значения которых можно компенсировать сферическую аберрацию при стигмати- 25 ческом изображении, а в результате предлагаемого взаимного расположения источника, детектора и зеркала удается увеличить дисперсию устройства.

На фиг.1 дана проекция энергоанакак электростатическое зеркало, В результате прохождения этих полей пучок фокусируется в горизонтальном и вертикальном направлениях и разделяется па энергии. Изменяя потенциалы Х и I пропорционально U, можно сфокусировать на входном окне детек- . тора 5 частицы с той или иной энер- гией и таким образом снять энергетический спектр исследуемого пучка заряженных частиц.

В качестве примера привецем конструктивные размеры и эксплуатационные данные двух рассчитанных анализаторов (таблица). Расчеты выполнены для случая,,когда отношение высоты отверстий в изогнутых гранях к высоте призм, образующих электроды, равно 1.

В приведенных системахобеспечена стигматичнасть изображения и скомпенсирована сферическая аберрация второго порядка, т.е. К = К„= О, связанная с угловой расходимостью анализируемого потока как в средней плоскости, так и в перпендикулярном к ней направлении.

Обозначения в таблице соответствуют обозначениям фиг.1. Кроме того, приведены D-линейная дисперсия устройства, R — разрешающая способность, определяемая шириной линии на половине высоты, S — ширина выходной щели источника, S — ширина входной щели детектора. Все линейные размеры даны в миллиметрах. Для осуществления нужного распределения электрического поля вдоль осевой траектории ширина зазоров между соседними электродами не должна превышать

0,25 й, а контур, ограничивающий электродную систему в проекции на среднюю плоскость, должен быть удален ат находящихся в поле участков траекторий не менее, чем на 2,5 й.

Предлагаемый энергоанализатор за счет высокого качества фокусировки и большой дисперсии обладает большей разрешающей способностью и светосилой по сравнению с известным.

При заданной разрешающей способности светосила предлагаемого уст" ройства по крайней мере на порядок превышает светосилу известного устройства, Помимо того, анализатор может легко настраиваться простым изменением потенциалов на электродах, механическая юстиравка не требуется.

Свободный доступ к источнику и приз 1436148

4 емнику обеспечивает удобство эксплуа- разрешающей способности и светосилы, тации энергоанализатора. грани электродов, изогнутые по поверхностям соосных цилиндров, обраФ о р м у л а и з о б р е т е н и я щены к источнику и приемнику своей

5 выпуклостью.

I, Энергетический анализатор с * 2. Анализатор по п.1, о т л и— электростатическим зеркалом по авт. ч а ю шийся тем, что между св. Р 591107, о т л и ч а ю щ и и — двумя основными электродами введен с я тем, что, с целью увеличения 1ð дополнительный электрод.

К В 1 d !

8. град Ig

I D8,-Б,К

100 101,3 219,7 10 50 0,5887 0,6771 420,5 1

420

Ю

50 0,6741 0,7788 337,9 1

338

50 51,37 138,0 10

Составитель В.Кащеев

Редактор С.Патрушева Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Патай

Заказ 5651/50 Тираж 746 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4