Оже-спектрометр

 

ОЖЕ-СПЕКТРОМЕТР, содержащий шлюзовую камеру, в KOTopoij, расположены запорный клапан, манипулятор и дер-- жатель образца, аналитическую камеру с Оже-анализатором типа цилиндрического зеркала, корректирующими кольцами и электронной пушкой, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени измерения и упроще-у " ния конструкции, аналитическая и йушзовая камеры объединены в одного корпусе и разделены перегородкой с отверстием, выполненным в виде сёдла запорного клапана так, что один из фокусов Оже-анализатора находится в шлюзовой камере, причем запорный клапан установлен сооснос электронно-оптической системой Оже-анализатора.2.Оже-спектрометр по п.1., отличающийся тем, что, с целью обеспечения оптимальной фокусировки Оже-электронов, отверстие в перегородке выполнено в соответствии с углом расхождения Оже-электронов, а корректирующие кольца установлены вдоль траектории движения Оже—электронов на керамических изоляторах, фиксирующих коаксиальные цилиндры зеркала.3.Оже-спектрометр по п.1, о т - личающийся тем, что'держатель образца закреплен на манипуляторе маятникового типа, обеспечивающем перемещение образца по двум взаимно перпендикулярным направлениям.•^СОсдсо

091 (И)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3 @ Н 01 J 49/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2822821 /18-25 (22) 03.10.79 (46) 15.04..84. Вюл. Ф 14 (72) А.И.Волков, Е.В.Красненков, Н.Е.Иенабде, И.M.Îâ÷èííèêîâ, К.Ф.Потапов и Н.M,Ñóäàê (53) 621.387.424(088.8) (56) 1. Проспекты выставки физических приборов для изучения поверхностей. Французская фирма "Рибер". Школа-семинар в ФИАНе, 8-11 июля 1976.

2, Патент США - 4020353, кл. 250-444, опублик. 1977 (прототип), (54) (57) ОЖЕ-CIIEKTPOMETP, содержащий шлюзовую камеру, в которой, расположены запорный клапан, манипулятор и дер жатель образца, аналитическую камеру с Оже-анализатором типа цилиндрического зеркала, корректирующими кольцами и электронной пушкой, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью сократ щения времени измерения и упроще- ния конструкции, аналитическая и шлюзовая камеры объединены в одном корпусе и разделены перегородкой с отверстием, выполненным в виде седла запорного клапана так, что один из фокусов Оже-анализатора находится в шлю. зовой камере, причем запорный клапан установлен. соосно с электронно-опти ческой системой Оже-анализатора.

2. Оже-спектрбметр по п.1., о т л и. ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения оптимальной фокусировки

Оже-электронов, отверстие в перегородке выполнено в соответствии с углом расхождения Оже-электронов, а корректирующие кольца установлены вдоль траектории движения Оже-электронов на керамических изоляторах, фиксирующих коаксиальные цилиндры зеркала.

3. Оже-спектрометр по и.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что держатель образца закреплен на манипуляторе маятникового типа, обеспечивающем перемещение образца по двум взаимно перпендикулярным направлениям.

95308 . 2

1 7

Изобретение относится к областИ физической электроники, в частности к устройствам для физико-химического анализа поверхностей .твердого тела в вакууме.

Известны установки для анализа .поверхностей, разработанные, например, французской фирмой "Рибер"f1 ).

В одном варианте установка содержит цилиндрический шлюзовой вентиль, расположенный внутри аналитической камеры, снабженной Оже и другими анализаторами. В состав шлюзового вентиля . входит подвижная часть, монтируемая; -на одном из фланцев и содержащая полый цилиндрический-стакан с уплотнительной прокладкой, соединенная с приводом, и неподвижная, представляющая сооой цилиндрическую камеру,. которая монтируется на взаимно-противоположном фланце и содержит с одного конца цилиндрическоеседло для полого клапана, а с другого конца — фланец с условным проходом 100 мм для монтажа манипулятора с образцом. Образец попадает в аналитическую камеру для анализа при максимальном раскрытии подвижной и неподвижной частей шлюзового ве тиля.

Смена образца и его подготовка происходит при закрытом шлюзовом вентиле..

Для работы такого шлюзового вентиля требуется достаточная механическая прочность, высокая точность изготовления.

В другом (более сложном) варианте установка для анализа поверхностей

LASo00 содержит шлюзовую камеру для подготовки образцов, аналитическую камеру, систему быстрого ввода образца в аналитическу99о камеру, систему передачи образца на манипулятор точного перемещения в аналитической камере, позволяющий установить образец в положение, необходимое для анализа. Камера подготовки образцов отсекается от аналитической при помощи косого вентиля. Система быстрого ввода должна обеспечить рабочий ход в вакууме до 500 мм.

Для передачи образца на манипулятор точного перемещения требуется очень; высокая точность изготовления всех систем. Кроме того, размер исследуемого образца определяется размером седла вентиля, через кото l0

25 н»

50 рое образец переносится в аналитическую камеру

Как следует из приведенного описания, установки для анализа поверхностей фирмы "Рибер" сложны конструк. тивно и технологических. Требуют большой затраты времени на смену и подготовку образца для анализа.

Ближайшим техническим решением является Оже-спектрометр, содержащий шлюзовую камеру, .в которой расположены запорный клапан; манипулятор и держатель. образца, аналитическую камеру с Оже-анализатором типа цилиндрического зеркала, корректирующими кольцами электронной, пушкой 123.

Эта система сложна конструктивно, громоздка и не обеспечивает оперативной смены анализируемых образцов.

Целью изобретения является сокращение времени измерения и упрощения конструкций.

Цель достигается тем, что в Ожеспектрометре, содержащем шлюзовую камеру, в которой располагается запорный клапан, манипулятор и образец, аналитическую камеру с Оже-анализатором типа цилиндрического зеркала, корректирующими кольцами и электронной пушкой, аналитическая и шлюзовая камеры объединены в одном корпусе и разделены перегородкой с отверстием,, выполненным в виде седла запорного клапана так, что один иэ фокусов Оже-анализатора находится в шлюзо . вой камере, причем запорный клапан установлен соосно с электронно-оптической системой Оже-анализатора. Отверстие в перегородке выполнено в соответствии с углом расхождения

Оже-электронов, в виде конуса с углом 2oL 85 и диаметром 8-12 мм, что обеспечивает прохождение Ожеэлектронов в телесном угле оптимальной фокусировки Оже-анализатора

42 30 . При этом корректирующие кольца в анализаторе расположены вдоль траектории движения электронов на керамически изоляторах.

Держатель образцов снабжен системой подготовки образца и установлен на манипуляторе маятникового типа с возможностью перемещения как в плоскости, перпендикулярной оптической оси анализатора, так и вдоль оси анализатора.

Предлагаемый Оже-спектрометр схематически изображен на чертеже.

3 7953

Оже-спектрометр состоит из аналитической камеры 1 с патрубком 2 для высоковакуумной откачки, перегородки 3 с отверстием 4, сообщающим аналитическую 1 и шлюзовую каме5 ру 5, индивидуальная откачка которой выполняется через патрубок 6. Соосно с отверстием 4 установлен затвор 7 с коническим клапаном, отсе« . кающий аналитическую камеру от шлю- 111 зовой.

Образец 8 с нагревателем 9 установлены в шлюзовой камере и закреп-. лены на Держателе 1О манипулятора маятникового типа 11. Термопара и токо- 1 эводы нагревателя 9 соединены с гермовводом 12.

Оже-анализатор содержит внутренний цилиндр электростатического зеркала 13 с электронной пушкой 14, которая установлена коаксиально зеркалу 13. В зеркале 13 выполнены пазы 15 под углом расхождения Ожеэлектронов.

Наружный цилиндр электростатичес- щ кого зеркала 16 соединен с внутренним 13 посредством ступенчатых изоляторов 17, на внутренних ступенях которых смонтированы кольца электростатической корректировки 18, расположенные вдоль траектории движения Оже-электронов. Оже-анализатор закреплен- посредством переходного фланца 19 и установочных шпилек 20 на фланце 21. Магнитная экранировка

5 анализатора осуществлена посредством экрана 22.

Оже-спектрометр работает следующим образом.

В исходном состоянии аналитическая 40 камера 1 Оже-спектрометра вакуумирована до давления 10 lIa и закрыо та запорным клапаном 7. Образец смонтирован на манипуляторе. После

08 а установки образца в шлюзовую камеру 5 и откачки ее до необходимого давления производится его термическая обработка. Затем клапан 7 полностью

,открывается, а образец посредством углового перемещения держателя ма.нипулятором маятникового типа 11 устанавливается соосно отверстию 4.

Включается электронная пушка 14. .Часть вторичных электронов, выбитых с поверхности образца первичным. электронным пучком, проходит через конусное отверстие 4 в перегородке 3 и попадает в электростатическое поле анализатора, создаваемое электродами 13 и 16. Задавая определенное напряжение на электроде 16 и корректирующих кольцах 18 добиваются фо. кусировки Оже-электронов на приемном конце, анализатора.

Так как геометрия отверстия 4 выбт рана в соответствии с углом расхождения Оже-электронов равным 2е1. =85, то данная конструкция обеспечивает условия оптимальной фокусировки электронов, проходящих под углом, ah= 42 30 и углом расхождения +6 .

После регистрации спектров Ожеэлектронов образец отводится в сто.рону от оптической оси. Отверстие 4 закрывается, запорным клапаном 7 и производится смена образца.

Предложенная конструкция Ожеспектрометра позволяет вывести фокус

Оже-анализатора в шлюзовую камеру.

Этим исключается необходимость ввода образца в аналитическую камеру и его перенос на манипулятор для снятия

Оже-спектров. В результате повышается быстродействие Оже-спектрометра.

Выполнение шлюзовой и аналитической камер в одном корпусе упрощает конструкцию и уменьшает габариты прибора.