Способ исследования спектров упругого отражения электронов

 

Использование: относится к физической электронике и может быть использовано в электронных спектрометрах, предназначенных для записи зависимости коэффициента упругого отражения электронов от их энергии с угловым разрешением порядка нескольких десятых долей градуса и меньше, энергетическим разрешением порядка нескольких десятых долей электронвольта и меньше. Сущность изобретения состоит в том, что первичный поток электронов с энергетическим разбросом Ep= 0,2-0,6 эВ , формируемый электронной пушкой, направляют в изофокусирующую линзовую систему, замедляют (ускоряют) с ее помощью в K1= 1-100 раз по энергии, одновременно фокусируя на исследуемой мишени. Пучок, отраженный от мишени, фокусируют с помощью второй изофокусирующей системы на входной диафрагме энергоанализатора, одновременно ускоряя или замедляя его в K2= 1-100 раз до энергии настройки анализатора Ea . Далее электроны анализируемого потока, прошедшие через энергоанализатор, регистрируются при попадании на коллектор (ПЧД). Энергоанализ электронов производится в диапазоне энергий E порядка величины энергетического разброса в первичном пучке Ep . 1 з.п.фл-ы.

Изобретение относится к физической электронике и может быть использовано в электронных спектрометрах, обладающих угловым разрешением, составляющим десятые доли градуса и меньше, и энергетическим разрешением Е, меньшим величины теплового разброса электронов Ес 0,2 - 0,6 эВ, эмиттированных катодом пушки.

Традиционно применяемые способы исследования зависимостей коэффициента упругого отражения R от энергии падающих на образец электронов Ер, основанные на монохроматизации зондирующего пучка, в том числе двухкаскадной монохроматизации [1,2,3], имеют следующие недостатки, устраняемые или ослабляемые в предлагаемом способе.

Малая интенсивность зондирующего пучка и, как следствие этого, малая чувствительность и скорость записи спектров, недостаточные для регистрации многих динамических процессов, происходящих, например, на поверхности твердого тела при адсорбции молекул газа.

Традиционное применение на выходе анализатора в качестве коллектора вторично-электронного умножителя позволяет регистрировать в каждый момент времени сигнал, соответствующий лишь одной точке на зависимости R(Ep), что также ограничивает скорость записи спектров упругого отражения.

Целью изобретения является повышение чувствительности и скорости записи спектров путем повышения интенсивности зондирующего и анализируемого потока, облегчение конструирования, настройки и обслуживания спектрометров, создаваемых для исследования спектров упругого отражения на основе предлагаемого способа исследования.

Для достижения цели поток первичных электронов с энергетическим разбросом Ес, формируемый электронной пушкой, замедляют (или ускоряют) в К1 = 1 - 1000 раз по энергии до значения энергии Ер = 1 - -1000 эВ, при которой требуется измерить коэффициент упругого отражения мишени, отражают мишенью (ее поверхностью или объемом), замедляют (или ускоряют) в К2 = 1 - 100 раз до энергии настройки энергоанализатора, анализируют с помощью энергоанализатора спектр отраженного пучка в диапазоне энергий Ер2 0,5 Ес, соответствующем области упругого отражения электронов, регистрируют электроны пучка, прошедшего через энергоанализатор и попавшего на коллектор.

На выходе энергоанализатора возможно использование в качестве детектора какого-либо позиционно-чувствительного детектора (П.Ч.Д), например, микроканальной пластины. При этом оказывается возможной одновременная раздельная регистрация сигналов упругого отражения, вызванных электронами анализируемого потока с различными энергиями, лежащими в пределах энергетического разброса Ес и сосредоточенными вблизи значения энергии Ер зондирующего пучка. Свертка сигналов, поступающих от различных участков ПЧД, с заранее известной формой энергетического распределения электронов зондирующего пучка позволит восстановить истинную форму зависимости коэффициента упругого отpажения от энергии R(Ep) одновременно во всем диапазоне (Ер - 0,5 Ес; Еp + 0,5 Ес), или в более узком диапазоне энергий зондирующего потока, сосредоточенной вблизи Ер. Применение предлагаемого способа без учета применения ПЧД позволяет увеличить интенсивность потока в 10-100 раз, а использование ПЧД на выходе анализатора - дополнительно увеличить интенсивность анализируемого (регистрируемого в каждый момент времени) сигнала в десять раз. Таким образом, в целом скорость записи спектров R(Ep) повышается в 100 - 1000 раз.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ СПЕКТРОВ УПРУГОГО ОТРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ, включающий формирование первичного пучка электронов с разбросом по энергии на катоде Ec , Дж изменение средней энергии пучка до величины Eр, Дж, при которой в данной точке спектра определяют коэффициент отражения электронов, фокусировка пучка на мишени, изменение энергии отраженного пучка до величины энергии настройки анализатора Eа, Дж, анализ по энергии и регистрацию, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и скорости записи спектров, энергию настройки анализатора Eа поддерживают равной e (Uc Uo ) .

где l - заряд электрона, Кл; Uс - измеряемый потенциал катода относительно мишени, В; U0 - постоянный сдвиг потенциала, В, в пределах 0U0Ec/2e , а формирование первичного пучка осуществляют из условий отсутствия зависимости формы кривой его энергетического спектра от сдвига по шкале энергий.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что до начала измерений снимают спектр f(E) энергетического распределения электронов в первичном пучке, регистрацию энергетического распределения R(E) электронов, упруго отразившихся от мишени и влетевших во входную апертуру анализатоа, осуществляют одновременно во всем энергетическом диапазоне Ep Ec / 2 при помощи позиционно-чувствительного детектора, и нормируя полученную зависимость R(E) на спектр f(E), получают спектр упругого отражения электронов в диапазоне E = Ep Ec / 2.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к приборам для анализа угловых и энергетических распределений заряженных частиц и может применяться для исследования твердого тела, плазмы, процессов электронных и атомных столкновений

Изобретение относится к приборам для анализа заряженных частиц по углу и энергии и может применяться для исследования поверхности вещества, плазмы, процессов электронных и атомных столкновений

Изобретение относится к физической электронике и может быть применено для формирования и анализа пучков заряженных частиц малых энергий

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, в частности к электронной и ионной спектроскопии

Изобретение относится к спектроскопии пучков заряженных частиц и может быть использовано при создании светосильных энергоанализаторов высокой разрешающей способности для исследования энергоугловых распределителей в потоках заряженных частиц малых и средних энергий

Изобретение относится к спектроскопии пучков заряженных частиц и может быть .использовано для создания электростатических энергоанализаторов с высокой светосилой , обладающих высокими 22 разрешающей способностью, чувствительностью и хорошей эффективностью работы в сверхвысоковакуумных электронных спектрометрах

Изобретение относится к устройствам для анализа распределения заряженных частиц и может быть использовано при физико-химическом анализе твердого тела в вакууме

Изобретение относится к области электроннолучевой техники и может быть использовано в растровой электронной микроскопии

Изобретение относится к спектроскопии потоков заряженных частиц и может быть использовано при создании электростатических энергоанализаторов с высокой разрешающей способностью по энергии, высокой чувствительностью, простых в конструктивном исполнении и экономичных, для исследований потоков заряженных частиц в космосе или в плазме

Изобретение относится к области исследования и анализа материалов радиационными методами и может быть применено для диагностики структуры и состава поверхности и приповерхностных слоев твердых и жидких тел

Изобретение относится к области фокусирующих систем электронной и ионной оптики

Изобретение относится к способам и устройствам, обеспечивающим анализ потоков заряженных частиц по массам с помощью электромагнитных полей, и может быть использовано для определения элементного или изотопного состава плазмы рабочего вещества

Изобретение относится к растровой электронной микроскопии (РЭМ) и предназначено для получения изображений отдельных тонких глубинных слоев исследуемого объекта в режиме регистрации отраженных электронов (ОЭ)

Изобретение относится к физической электронике, в частности, к электронной и ионной спектроскопии, и может быть использовано для анализа по энергиям и направлениям движения потоков заряженных частей, эмиттируемых поверхностью твердого тела или испускаемых из объема газа

Изобретение относится к спектрометрии корпускулярных излучений, преимущественно к исследованию энергетических спектров космических частиц на ИСЗ и космических аппаратах

Изобретение относится к способам, обеспечивающим анализ потоков заряженных частиц по энергиям с помощью анализатора с задерживающим потенциалом в присутствии фоновой плазмы с положительным плазменным потенциалом, и может быть использовано при изучении поверхности твердых тел, исследовании структуры вещества и процессов взаимодействия при столкновениях частиц в газах и плазме, при решении плазменных задач геофизики и физики космического пространства, при исследовании потоков плазмы, генерируемых ускорителями плазмы. Технический результат изобретения - устранение искажения энергетического спектра ионов плазменного потока в системе анализатор-плазма достигается тем, что в анализаторе с задерживающим потенциалом при фиксированном потенциале входной сетки между разделительной и анализирующей сетками создается тормозящее электрическое поле при подаче положительного потенциала величиной от нуля до величины, эквивалентной максимальной энергии в спектре анализируемых ионов, на анализирующую сетку. На разделительную сетку при этом подается также положительный потенциал величиной, превышающей положительный потенциал плазмы. В результате, ионы фоновой плазмы на коллектор не попадают, искажения энергетического спектра ионов плазменного потока в системе анализатор-плазма не происходит; доускоренные в поле плазменного потенциала ионы в промежутке разделительная сетка - входная сетка тормозятся до исходных энергий; электроны плазмы не попадают в анализатор из-за торможения в поле плазменного потенциала. 5 ил.
Наверх