Устройство для регистрации энергетических спектров электронной эмиссии

 

(1 1)

К3ОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДИЕЛЬСУВУ (G1) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 11.12.72 (21) 1855345/26-25 (51) М.Кл. 6 01t 1/3G с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изооретений н аткро1тий (32) Приоритст—

Оп/олпкова о 15,08.74, Бюллетень № 30 (53) УДК 539.1.078.08 (088.8) Дата оп оликования описания 02.04,75 (72) Автор изобретения

О. М. Сорокин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

СПЕКТРОВ ЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИ

Изобретение относится к технике спектроскопии заряженных частиц (электронов и ионов) и может быть применено для исследования энергетических спектров различного рода эмиссий при взаимодействии корпускулярного и электромагнитного излучений с твердым телом и газами в области энергии от

10 эв и выше.

Известны устройства для разложения фотоэлектронной и вторичноэлектронной эмиссии в спектр по полным энергиям, осуществляющие фокусировку заряженных частиц равной скорости в однородном магнитном или цилиндрическом электрическом поле. Например в цилиндрическом конденсаторе электроны одной и той же энергии, описывая в радиальном электрическом поле между двумя концентрическими цилиндрами квазикруговые дуги ". 1 7 радиан, фокусируются в линию в сагиттальпом сечении независимо (в опредсленных пределах) от направления входа в цилиндрическое поле. С помощью щели, располагающейся в фокальной плоскости прибора, сфокусированные электроны данной энергии могут быть выделены из всего спектра и заpcI èñòðèp0âàHû. Сканирование спектра анализируемой электронной эмисси (33) может быть осуществлено изменением папря>кения, приложенного между эмигтером и входной щелью анализатора; при этом па окружность

2 среднего радиуса, и, следовательно, в выходную щель анализатора будут последовательно выводиться электроны всех энергий, имеющихся в пучке. Разрешение такого анализатора

5опре,деляется соотношением 1нирины щели и среднего радиуса цилиндров.

Недостаток упомянутого устройства заключается в том, что оно дает энергетическое распределение (ЭР) всей ЭЭ, независимо от принадлежности электронов к эмиссионным пачкам той или иной численности, перемешивая парциальные ЭР всех пачек. С его помощью невозможно принципиально получить ЭР электронов, эмиттируемых в пачках с какой-то од15 цой интересующей численностью. Причина кроется в том, что в этом методе применен способ прямой регистрации электронов данной энергии, исключающий, например, дальнейшее определение численности эмиссионной

20 пачки, к которой принадлежали уже зарегистрированные электроны. Тем не менее, определение указанных характеристик является крайне вахиным для построения современной теории ЭЭ.

Цель изобретения — непосредственная регистрация энергетического спектра электронов в эмиссионных сгустках с той или иной и|псресующей численностью.

Сущность изобретения состоит в том, что зп па выходе анализатора энергий электронов в

439775

3 его фокальной плоскости установлен поглощающий электроны экран„имеющий размеры, определяющие разрешающую способность устройства, а непосредственно за пнм, по ходу элсктронпого пуика, расположен!! микрокапальная плата (МКП) с размерами канальных электронных умножителей (КЭУ) по диаметру в несколько десятков мкм; причем между экраном и МКП натянута сетка для ускорения электронов до энергии в 1,0 — 1,5 кэв, а коллектор электронных пучков выполнен в виде одной аподпой пластины, общей для всех

КЭУ, и включен на вход амплитудного анализатора импульсов.

На чертеже изображен меридиопальпый разрез одного из вариантов предлагаемого устройства, где 1 — фотокатод; 2 — входная щель анализатора; 3 — электростатический анализатор; 4 — узкий поглощающий экран в фокальной плоскости аггализатора с коэффициентом вторичной эмиссии 6 = 0; 5 сетка, ускоряющая электроны до 1,0 — 1,5 кэв; 6-М П с диаметром КЭУ в несколько десятков мкм; 7 — сигнальная пластина коллектора, общего для всех КЭУ; 8 — амплитудный анализатор импульсов (ААИ).

Устройство работает следующим образом.

Свет определенной длины волны выбивает из фотокатода 1 электроны разных энергий, сгруппированные в пачки с различной численностью в зависимости от величины энергии фотонов. Вся эмиссия собирается на входную щель 2 анализатора 3 и фокусируется в сагиттальном сечении фокальной плоскости в виде линий, соответствующих той или иной энергии фотоэлектронов в зависимости от ускоряющего потенциала между фотокатодом и входной щелью. В отсутствие поглощающего экрана 4 все электроны ускоряются сеткой 5 и попадают на МКП 6. Их энергии 1,0 — 1,5 кэв достаточно, чтобы КЭУ микроканальной платы с высокой эффективностью зарегистрировали каждый электрон.

Если все КЭУ работают в режиме насыщения, т. е. амплитудное распределение импульсов на выходе их имеет вид о-функции с полушириной не более Зо о от амплитуды импульса и если усиление каналов в пределах МКП не имеет существенного разброса, то амплитуда суммарного сигнала с выходов КЭУ на общий анод 7 будет равна (достаточно точно) сумме амплитуд КЭУ, сигналы которых совпадают во времени, т. е. будет пропорциональна числу электронов п в пачках. Таким образом, ААИ зафиксирует общее амплитудное распределение всей ЭЭ, т. е. распределение ЭЭ по пачкам с различной численностью.

Если теперь поместить экран 4 в соответствующую точку, ААИ настроить на группу

35 каналов, соответствующую, например, пачкам с численностью n = 5, и начать сканирование

ЭЭ с помощью потенциала на входе анализатора, то экран 4 будет последовательно пере крывать весь спектр электронных энергий! и при попадании па него электрона из пачки с

n = 5 сигнал ААИ будет уменыпаться и тем больше, чем большее количество пачек содержит электроны данной энергии.

Таким образом, мы получаем парциальпос

ЭР ЭЭ в пачках с n = 5.

Для получения неискаженного ЭР ЭЭ в пачках должны быть соблюдены условия:

1) при любом входном напряжении все фотоэлектропы должны входить через входную щель в анализатор и при отсутствии экрана 4 достигать лицевой поверхности МКП;

2) все траектории электронов должны быть таутохронны (в пределах разрешающего времени электронной регистрирующей аппаратуры);

3) ширина экрана (-0,1 — 0,2 мм) не дол>кна позволять попадать на него более чем одному электрону из одной и той же пачки;

4) входное сечение МКП должно быть расположено достаточно далеко от фокальной плоскости анализатора, чтобы электронные пучки успели расфокусироваться перед входом в КЭУ.

Переход к ЭР ЭЭ в пачках с другим и осуществляется простой перенастройкой ААИ.

Обычно, чтобы получить подобные характерисгики ЭЭ, приходится проводить громоздкую и длительную обработку экспериментальных результатов. Данное же устройство позволяет автоматически регистрировать энергетическис спектры ЭЭ в пачках любой численности без всяких пормежуточных вычислений.

1!редмет изобретения

1 с-.ро.!ñòâo для регистрации энергетических спектров электронной эмиссии, содержащее электростатический или магнитный анализатор с фокусировкой электронов одинаковых энергий в линии в фокальной плоскости, отли гаюшееся тем, что, с целью непосредственной регистрации энергетического спектра электронов в эмиссионных сгустках с различным числом электронов, за анализатором последовательно по направлению движения электронных пучков установлены узкий поглощающий электроны экран в фокальной плоскости анализатора, ускоряющая сетка и блок канальных электронных умножителей, коллектор которых выполнен в виде одной общей для всех канальных электронных умножителей пластины и включен на вход амплитудного анализатора импульсов.

439775

Составитель M. Рунцо

Техред А. Камышникова

Редактор Б. Нанкина

Коррек-ор T. Гревцова

МО Г Загорский цех

Заказ 7323 Изд. № 1913 Тираж 678 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, jK-55, Раушс«ая ааб., д. 4У5