Способ создания фокусирующего магнитного поля в магнитном энергоанализаторе

 

Изобретение относится к спектроскопии заряженных частиц и может быть использовано при разработке электронных спектрометров для исследования электронной структуры приповерхностного слоя твердых тел и жидкостей. Целью изобретения является повьшение протгзводительности исследований и уменьшение массогаблритных характеристик устройства для реализации способа. Для этого электронный пучок образца 1 пропускают через пыходн по щель 2 спектрометра внутрь вакуумной камеры 3, где он заворачивается маг131тным полем фокус1фзпощих катушек 4 и 5. Пучок фокусируется в месте установки выходной щели 6 и попадает на детектор 7. На чертеже также показагл фсрро-зон-- довыГ датчик 8. По сравнению с проготипг М н данном способе исключается необходимость использовать специальные i:f.irулики компенса дии компоненты niioiuiiero ноля, которые имеют большие габариты и усложняют обслужизашкэлектроанализатора. 2 ил. W

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 01 Л 49744

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (46) 07. 1 2. 90. Бн л. N - 45 (21) 4 11?033/24-21 (22) 18.06.86 (71) Институт физики металлов УНЦ

AH СССР (72) В.Л.Кузнецов, О.Б,Соколов, В.К.Финашкин и С.О.Чепурин (53) 621.384.6(088.8) (56) Згибан К, Электронная спектроскопия„ И,: Иир, 1971, с. 311-313.

Гсльдберг В.Л, и Грибов И.R, Электронная промьппленность, 1984, аьл .2, т. 130, с. 8-4-89. (54) СЧОСОВ СОЗГАНИЯ ФОКУС11РУЮЩгГО

МАГНИТНОГО ПОЛЯ В 11АГНИТНОИ Э11ЕРГОАНАЛИЗАТСРС (S7) Изобретение относится к спектроскопии заряженных частиц и может быть испол. зонано при разработке электронных спектромегров для исследования электронной структуры приповерх1

„SU, 1517654 А 1

2 ностного слоя твердых тел и жидкостей.

Целью изобретения является повышение производительности исследований и уменьшение массогабзритных характеристик устройства для реализации способа.

Для этого электронный пучок образца

1 пропускают через выходную щель 2

cIIf êòðoìåòðà внутрь вакуумной камеры

3, где он заворачивается магнитным полем фокусирующих катушек 4 и 5. Пучок фокусируется в месге установки выходной щели 6 и попадает на детектор

7. На чертеже также показаны феррозон-довый датчик 8. Ilo сравнению с jfрототивп.1 в данном способе исключяетсл не бходимость испол1 зовать специальные .,qv»:и компенсации компоненты вне:;пего поля, которые имеют больше габариты и усложняют обслуяиванл злектроанализатора. 2 ил.

1517б54

-1/2В

61

Э

b +- — а

2 2 2

Изобретение относится к спектроскопии заряженных частиц и может быть использовано при разработке электронных спектрометров для исследования элект5 ронной структуры приповерхностно1о слоя твердых тел и жидкостей.

Целью изобретения явЛяются повышение производительности исследований и уменьшение массогабаритных характе- . ристик устройства для реализации способа.

На фиг. 1 приведен общий вид электронногл спектрометра, предназначенного для реализации способа, на фиг.

2 - схема подключения спектрометра к цепям питания и управления, Согласно данному способу электронный пучок, испускаемый поверхностью образца 1 (см ° фиг.1), попадает через gp выходную щель 2 спектрометра внутрь вакуумной камеры 3, где он заворачивается магнитным полем, которое создается током, текущим по двум парам фокусирующих .катушек 4 и 5 (катушки каж-25 дой пары расположены симметрично относительно медианной плоскости спектрометра), и фокусируется в месте установки выходной щели 6, через которую он попадает на детектор 7. Во внешнюю пару фокусирующих катушек 5 подается добавочный ток p I такой величины, чтобы Z-компонента однородного поля Земли совместно с полем, которое создается добавочным током, не нарушала двойную фокусировку пучка в районе выходной щели 6. При этом малые временные колебания Z-компоненты однородного внешнего магнитного поля автоматически подавляются малыми колебаниями тока А Т вокруг заданного значения.

Величиной тока управляет магнитометр, ферроэондовый датчик 8 которого устанавливается в ноль силового поля во внутреннем пространстве внешней фокусирующей катушки.

Зле;:тропитание и управление осуществляется следующим образом.

Дпя создания фокусирующего поля в

"фокусирующие катушки 4 и 5 от источника 9 фокусирующего тока подается скловой ток I который соответствует энергии пропускания спектрометра. Величина тока измеряется амперметром 10.

В ферроэондовый датчик 8 магнитометра, установленного предварительно в ноль силового поля внутри пространства внешней фокусирующей катушки 5, от ис гг шка 11 тока смещения подаег4 ся ток смещения I, такой величины, чтобы измеряемый амперметром 12 добавочный ток A I через внешние фокусирующие катушки 5 бып равен величине, найденной из формулы гдето? — величина добавочного тока, подаваемого во внешнюю пару фокусирующих картушек,  — среднее значение Z-компо) Ф ненты внешнего магнитного поля, а — вычисленный на оптической

2 оси энерговналиэатора коэффициент связи между током, пропускаемым через внешнюю пару фокусирующих катушек, и создаваемым им полем, b — величина производной а по радиальному направлению, вычисленная на оптической оси энергоаналиэатора.

Добавочный ток 1 подается or источника 13 тока автокомпенсации. Магнитометр 14 управляет величине: добавоч. ного тока через внешние фокусирующие катушки и работает по принципу нольиндикатора, С его помощью во внешней фокусирующей катушке 5 устанавливаетсл такая величина добавочного тока ДI чтобы суммарное магнитное поле в месте установки ферроэондового датчика магнитометра равнялось нулю.

Ток смещения устанавливается отлич. ным от нуля для того, чтобы обеспечить заданную величину тока Ы во внешней катушке 5 при некотором среднем значении Z-компоненты напряженности магнитного поля Земли в месте установки феррозондового датчика магнитометра. Малые колебания величины

Z-компоненты напряженности магни ного поля Земли отрабатываются путем автоматического изменения величины тока hI вокруг рассчитанного по формуле (1) значения.

Величина добавочного тока 5I, определяемая формулой (1), обосновывается следующим образом, Нормальная к медианной плоскости катушек, т.е. Z-компонента магнитного поля вблизи оптической оси спектрометра при некотором значении силово5 151 76S4 6

ro тока I и добавочного тока через ложняют обслуживание энергоаналиэатовнешнюю катушку имеет вид: ра в процессе эксперимента.

Ь ((),0) а, (р,О) ° I+a. (f),0) I+a(P,О) Ы+В (2) где В - среднее значение Е;компоненты внешнего однородного нестационарного магнитного йоля, а (p

B (p, Z) — магнитное поле.

Введем обозначение а (p,,O) =a (р,радиус оптической оси) ° Дифференцируя (2) по р и деля на В (P„O), получим выражение для наклона фокусирующего поля

Ь< I+b I+b И

О(, а, I+a

i"1 ? о

t .

<ою <

В (I <0) (a,(о,О)+а (р,О) 1, Подставляя (5) и (4), получаем окончательно условие (1).

В данном способе по сравнению с прототипом отпадает необходимость испольэовать специальные катушки компенсации компоненты внешнего поля, которые имеют большие габариты и усл

Для безжелеэного магнитного -12спектре<<етра требуемое для двойной фокусировк«значение о, равно — 1/2.

Подставлял < = — 1/2 в (3) и решая это урлвнение ло отношению к 6 I, получим

I (-1 j2 (а < +а ) - (Ь < +Ь,) )? -1/2В э 35

Ь. + 1/2а Ьг+1/2" (4)

Поскольку геометрия фокусирующих катушек осталась неизменной, наклон магнитного поля, создаваемого только 40 силовым током, также равен -1/2. Следовательно, имеет место соотношение

b +Ь -1/2 (5), которое получается а, +а аналогично формуле (3),, если диффе- 45 ренцировать магнитное поле В (P,O) силового тока, которое находится по формуле

Формула изобретения

Способ создания фокусирукицего магнитного поля в магнитном знергоанализаторе, включающий пропусканием силового электрического тока через несколько пар фокусирующих катушек с общей медианиой плоскостью и компенсацию внешних магнитных полей, которые измеряют с помощью датчика магнитометра в режиме нуль-индикатора дпя управления магнитным полем системы автокомпенсации, о т л н ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности исследований, нормальную к медианной плоскости компоненту внешнего магнитного поля компенсируют путем пропускания через одну из пар фокусирующих катушек электрического тока, дополнительного к силовому электрическому току, при этом величину дополнительного тока выбирают из усло вия поддержания двойной фокусировки в и постоянного значения ширины на половине высоты аппаратурной функпии по выражению

-1/2В р

Ы

Ь +1/Эа где Ь 1 — величина зл ектр <ческого тока, дополнительного к силовому (А);

 — среднее значение нормальной к медианной плоскости компоненты внешнего <<агнитного поля (Тл); а — вычисленный на оптической оси энергоанализатора коэффициент связи между током, пропускаемь<м через пару фокусирующих. катушек, и создаваемым им полем (Тл/А), . Ь g пр ои 3 в 0 jl н а я а 1 В р адн BJI ь ном направлении на оптической оси энергоанллнэатора, умноженная на радиус оптической оси энергоанализатора (Тл/А), при этом датчик магннтометра устанавливают в нуль силового магн«тнога поля яо внутреннем пространстве внешних фокусирующих катушек и путем подечи в него тока смещения обеспечивают заданное значение дополнительного тока ДТ.

1517654

Составитель Н.Катинова

РедактоР Т. КУРкова ТеехРед А. КРавчУк КоРРектоР Л,Вескид

Ф Заказ 4338 Тираж 399 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101