Устройство для масс-спектрометрического анализа диэлектрических кристаллов

 

Использование: радиоэлектроника, микроэлектроника и физхимия поверхности . Сущность изобретения: площадь отверстия для помещения исследуемого кристалла St, площадь выходной диафрагмы системы формирования пучка первичных ионов За и площадь входной диафрагмы системы сбора вторичных ионов Зз связаны соотношением . Это позволяет сохранить условия выбивания и сбора вторичных ионов, исключив влияние ионов держателя образца. 2 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 01 J 49/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ »»»».»»„» 1 .

Tt

»»

-"»Ф 1 (Я о

О

М

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4764188/21 (22) 05.12.89 (46) 23.08.92,Бюл. М 31 (71) Харьковский государственный университет (72) В.Т.Коппе, Л.А.Гамаюнова и Б.M.Ôèçãåep (56) Herzog К.F.Ê.et aH NASA loutract No

МА55-9254, — Final. Peport, GCA-TR-67-3N, 1967.

Andersen С.А,-Journ Арр!. Phys, 1969, v.40, р.3419. . Черенин В.T.. Васильев А.М. Вторичная ионно-ионная эмиссия металлов и сплавов.-Киев: Наукова Думка, 1975, с.240, Изобретение относится к радиотехнике, микроэлектронике и физхимии поверхности и может быть использовано при анализе щелочно-галоидных кристаллов методом масс-спектрометрии вторичных ионов (МСВИ).

При анализе щелочно-галоидных кристаллов методом МСВИ происходит накопление заряда на их поверхности при бомбардировке ионами первичного пучка, что вызывает ряд нежелательных эффектов, смещение пучка первичных ионов, уменьшение эффективности сбора вторичных ионов, изменение энергии вторичных ионов, а следовательно, сдвиг шкалы массовых чисел, изменение разрешающей способности масс-спектрометра, приводящих к снижению достоверности анализа.

Известно устройство, содержащее источник первичных ионов с системой форми.!Ж 1756972А 1I

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛОВ (57) Использование: радиоэлектроника, микроэлектроника и физхимия поверхности, Сущность изобретения: площадь отверстия для помещения исследуемого кристалла S1, площадь выходной диафрагмы системы формирования пучка первичных ионов Sz и площадь входной диафрагмы системы сбора вторичных ионов S3 связаны соотношением Sz>Si 453. Это позволяет сохранить условия выбивания и сбора вто ричных ионов, исключив влияние ионов держателя образца. 2 ил. рования пучка первичных ионов, держатель образца, систему сбора и формирования пучка вторичных ионов, масс-анализатор, приемник вторичных ионов с системой регистрации, в котором для снятия заряда поверхность образца облучается пучком электронов от источника, расположенного вблизи образца.

Известно также устройство, в котором для снятия заряда поверхность образца бомбардируют отрицательными ионами кислорода от дополйительного источника ионов, расположенного вблизи образца.

Недостатком известных устройств является необходимость введения дополнительно источника электронов либо отрицательных ионов кислорода, что приводит к усложнению конструкции, Другим недостатком является изменение состояния поверхности, образца под

1756972

15

25

Sz>St 4S3 воздействием облучения электронами или ионами О, что приводит к снижению достоверности результатов анализа.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее источник первичных ионов с системой формирования коллимированного пучка первичных ионов и выходной диафрагмой, кристалл, помещенный в охватывающий его металлический держатель, систему сбора и формирования пучка вторичных ионов с входной диафрагмой, масс-анализатор, приемник ионов с системой регистрации, в котором снятие заряда на поверхности кристалла обеспечивается наложением на поверхность медной сетки.

Недостатком устройства является то, что вторичные ионы меди, ее поверхностных и объемных загрязнений и их соединений с медью, выбиваемые из медной сетки, попадают в масс-анализатор и регистрируются в масс-спектре наряду с вторичными ионами, выбиваемыми из образцов. Кроме того, попадают в масс-анализатор и регистрируются вторичные ионы компаундов, образующихся вследствие взаимного перезапыления образца и сетки. Все зто усложняет анализ исследуемого материала, снижает достоверность его результатов.

Целью изобретения является повышение достоверности результатов при анализе щелочно-галоидных кристаллов методом

МСВИ, Цель достигается тем, что в устройстве для масс-спектрометрического анализа щелочно-галоидных кристаллов, содержащем источник первичных ионов с системой формирования коллимированного пучка первичных ионов и выходной диафрагмой, кристалл, помещенный в охватывающий его металлический держатель, систему сбора и формирования пучка вторичных ионов с входной диафрагмой, масс-анализатор приемник вторичных ионов с системой регистрации, согласно изобретению, свободная площадь кристалла S<, площадь выходной диафрагмы системы формирования пучка первичных ионов Sz и площадь входной диафрагмы системы сбора вторичных ионов $э связаны соотношением

Предлагаемая взаимосвязь свободной площади кристалла, площади выходной диафрагмы системы формирования пучка первичных ионов и площади входной диафрагмы системы сбора вторичных ионов позволяет сохранить условия выбивания и сбора вторичных ионов, исключая влияние

55 ионов меди, ее поверхностных и объемных загрязнений и их соединений с медью, компаундов, образующих вследствие взаимного перезапыления образца и сетки, а также ионов, выбиваемых с поверхности держателя, что приводит к повышению достоверности результатов анализа.

При несоблюдении соотношения указанных параметров Sz>S i 45э происходит снижение достоверности результатов анализа эа счет влияния ионов, выбираемых из материалов держателя, На фиг,1 схематически изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 — в большем масштабе часть устрайствэ, включающая выходную диафрагму системы формирования пучка первичных ионов, держатель с кристаллом, и входную диафрагму системы сбора и формирования пучка вторичных ионов.

Устройства содержит источник 1 первичных ионов с системой формирования пучка 2 первичных ионов с выходной диафрагмой 3, держатель 4, который са всех сторон плотно охватывает помещенный в него кристалл 5, входную диафрагму 6 системы сбора и формирования пучка 7 вторичных ионов, масс-анализатор 8 с присоединенным приемником ионов 9 и системы 10 регистрации, При этом свободная (т.е, не закрытая держателем) площадь S< кристалла 5, площадь Sz выходного отверстия диафрагмы 3, площадь Зэ диафрагмы связаны

COOTHOIU8HMeM Sz>S1 4S3, Выходная диафрагма 3 системы формирования пучка 2 первичных ионов, держатель 4 с кристаллом 5 и входная диафрагма

6 системы сбора и формирования пучка 7 вторичных ионов помещены в вакуумную камеру (вакуумная камера не показана).

Устройство работает следующим образом.

Создаваемый источником 1 пучок 2 первичных ионов формируется системой, Сформированный коллимираванный пучок выходит через диафрагму 3, имея площадь поперечного сечения Sz, и бамбардирует кристалл 5 со свободной площадью 51, помещенный в охватывающий его со всех сторон металлический держатель, При бомбардировке мишени пучкам первичных ионов в ней создаются радиационные дефекты, которые в случае неметаллов увеличивают ее проводимость, При площади поперечного сечения пучка Sz, большей свободной площади 51 кристалла

5, радиационные дефекты распределяются по всей площади равномерно, что обеспечивает стекание зарядя. Отбор выбиваемых

1756972 вторичных ионов происходит с площади, равной Зз, при этом S> 4Яд. Металлический держатель 4, охватывающий кристалл и обеспечивающий отвод стекающего заряда, находится при этом соотношении вне области сбора вторичных ионов. Пройдя диафрагму 6 и систему 7, формирования коллимированный пучок вторичных ионов попадает в масс-анализатор 8, а затем в приемник 9 ионов с выходом на систему 10 регистрации.

Лабораторные испытания устройства проведены на установке для МСВИ-анализа на базе масс-спектрометра МИ=1201. Пучок первичных ионов А2 с энергией Е=18 кэВ, плотностью тока )=1 10 А см выходит через диафрагму с площадью S2=0,07 см и

2 бомбардирует кристалл NaCI со свободной площадью S>-0,04 см, находящийся в медг ном держателе..Отбор вторичных ион6в происходит с площади, равной Бз=0.01 см .

В этом случае подзарядка поверхности не превышала 3 В, что меньше полосы энергетического пропускания масс-спектрометра, На фиг.За приведен полученный масс-спектр, в котором четко наблюдаются пики вторичных ионов> соответствующие элементному составу исследуемого кристалла NaCI. Пики, характерные для меди и ее соединений, не регистрируются, На фиг.З б для сравнения приведен масс-спектр вторичных ионов, полученный от того же кристалла NaCI в условиях, аналогичных известному.

5 Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет исключить влияние вторичных ионов, выбиваемых с поверхности держателя, при сохранении условий выбивания и сбора вто10 ричных ионов, т.е. обеспечивается повышение достоверности результатов анализа, Формула изобретения

Устройство для масс-спектрометрического анализа диэлектрических кристаллов, 15 содержащее источник первичных ионов с системой формирования коллимированного пучка первичных ионов и выходной диафparMoA, электропроводящий держатель с отверстием для помещения исследуемого

20 кристалла, систему сбора и формирования пучка вторичных ионов с входной диафрагмой, масс-анализатор с системой регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности результатов ана25 лиза, площадь отверстия для помещения исследуемого кристалла Si, площадь выходной диафрагмы системы формирования пучка первичных ионов S2 и площадь . входной диафрагмы системы сбора вторич30 ных ионов Яз связаны условием

- «2 51» 4S3, M.

1756972

Составитель Н.Катионова

Редактор Г,Гербер Техред М.Моргентал Корректор Е.Папп

Заказ 3093 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., 4/5

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

Устройство для масс-спектрометрического анализа диэлектрических кристаллов Устройство для масс-спектрометрического анализа диэлектрических кристаллов Устройство для масс-спектрометрического анализа диэлектрических кристаллов Устройство для масс-спектрометрического анализа диэлектрических кристаллов 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике промышленной электромагнитной сепарации изотопов, химических элементов и может быть использовано при настройке изотопных пучков в карманы приемника

Изобретение относится к физике плазмы , а именно к методам разделения изотопов в плазме

Изобретение относится к лазерной масс-спектрометрии и может быть использовано для многоэлементного анализа вещества

Изобретение относится к физико-химическому анализу и может быть использовано для контроля технологии в металлургии, сварке, химической промышленности

Изобретение относится к вторично-ионным масс-спектрометрам, предназначенным для контроля химического состава поверхности и объема твердых тел

Изобретение относится к анализу газовых сред и может быть использовано при контроле герметичности различных объемов в научных исследованиях ив производственных условиях

Изобретение относится к массспектрометрии и может быть использовано для элементного и фазового послойного анализа кристаллических твердых тел

Изобретение относится к приборостроению , в частности к масс-спектрометрии, и может быть использовано для контроля процессов , протекающих с выделением газовой / / V фазы

Изобретение относится к производству полупроводниковых приборов и микросхем и может быть использовано при разрушающих методах контроля влажности внутри корпусов интегральных схем

Изобретение относится к приборостроению, в частности - к масс-спектрометрам, и может быть использовано для газового анализа в металлургии, экологии, медицине, электронной промышленности и других отраслях

Изобретение относится к электрофизике, в частности к системам, служащим для разделения изотопов, например, для разделения тяжелых изотопов

Изобретение относится к приборостроению, в частности к масс-спектрометрии, и может быть использовано для контроля процессов, протекающих с выделением газовой фазы, например, в черной и цветной металлургии

Изобретение относится к ядерной технике, а более конкретно касается разделения заряженных частиц и выделения изотопов из их естественной смеси

Изобретение относится к вакуумной технике

Изобретение относится к разделению частиц (кластеров) по их массам на фракции газодинамическими силами c последующим их улавливанием на выходе сверхзвукового сопла

Изобретение относится к электрофизике, в частности к системам, служащим для разделения изотопов, например для разделения тяжелых изотопов (атомная масса А>>1)

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к многоколлекторным магнитным масс-спектрометрам, предназначенным для качественного и количественного анализа примесей в матрицах сложного состава, в частности в качестве детектора газового хроматографа с высокоэффективными капиллярными колонками
Наверх