Энергоанализатор заряженных частиц

СОЮЗ СО 8 ЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ЯО 124617 4 Н 01 1 49 48 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ нализу понергиям в иг ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Рязанский радиотехнический институт (72) Э. П. Шеретов, В, С, Гуров и В. В. Саханова(56) Козлов И. Г. Методы энергетического анализа электронных потоков. - М., 1971, с. 112 - 118.Авторское свидетельство СССР251477, кл. Н 01 1 49/48, 1980. (54) ЭНЕРГОАНАЛИЗАТОР ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ(57) Изобретение относится к а тока заряженных частиц по э статических электрических полях. Цель изобретения - увеличение разрешения по энергиям и светосилы, энергоанализатора. Частицы из источника 5 через щель 3 влетают в поле энергоанализатора. Осесимметричные электроды 1 и 2 выполнены в виде соосных однополостных гиперболоидов вращения. Это позволяет повысить светосилу в 3 раза при разрешении по энергиям 100. Кроме того, энергоанализатор имеет сво. бодную приосевую область, что позволяет оптимально размещать и юстировать держатель исследуемого образца и источник зондирующего излучения, чем существенно облегчается конструирование устройства.3 ил.Изобретение относится к анализу потоков заряженных частиц по энергиям в статических электрических полях и может быть использовано при создании светосильных энергоанализаторов заряженных частиц, предназначенных для работы в устройствах ОЖЕ-спектроскопии, вторично-ионной и лазерной масс-спектрометрии.Цель изобретения - - увеличение светосилы и разрешения энергоанализатора заряженных частиц.Энергоанализатор заряженных частиц выполнен из осесимметричной электродной системы, включающей два соосных однополостных гиперболоидов вращения с уравнениями поверхностейг:га +2 Хг=г + 2 У,гле го., и г - наименьшие расстояния от внешнего и внутреннего кольцевых электродов до центра системы соответственно.11 яличие квадратичного распределения потенциала по всем трем координатам позволяет в статическом электрическом поле получить высокие удельные значения дисперсии по энергиям. )То позволит создать па такой электролной системе эффективный энергоанализатор заряженных частиц.На фиг. 1 схематически и:зображеп предлагаемый энергоанализатор; на фиг. 2 -- его зависимости эффективности ( от величины геометрического фактора У для нескольких условий ввода в него частиц: пя фиг. 3 - расчитанные зависимости, показывающие преимущества предлагаемого анализатора по сравнению с известным.Знергоанализатор содержит внешний и внутренний электроды 1 и 2 гиперболоидной электродной системы, представляющие собой сооснь 1 е однополостные гиперболоиды вращения. Геометрия электродной системы может характеризоваться величиной геометрического фактора У =- -, где г, и г- - наименьшие расстоя 1 йя от внешнего и внутреннего кольцевых электродов ло центра системы соответственно. Для ввода и вывода заряженных частиц во внутреннем кольцевом электроде выполнены соосные кольцевые щели 3 и 4 соответственно. Выходная щель 4 является селектирующей.Величина селектирующсй щели составляет 0,005 - 0,02 величины характерного размера электродной системы г и их влиянием на распределение потенциала можно пренебречь. Величина щели для вводя частиц примерно на порядок больше. Для устранения влияния этой щели она закрывается мелкоструктурной сеткой высокой прозрачности.На фиг. 1 отверстия показаны сематично, ширины щелей значительно меньше.Точечный источник 5 заряженных частиц расположен на оси симметрии системы и удален от ее центра па величину /,. Кривые 1 и 2 (фиг. 2) соответствуютР = 1 и Р = 0,4 для одного значения Е;, = :=- 0,5 В,. Срав 1 ит различчые типы энергоанализаторов (фиг. 3) можно на основе зависимостей разреп)ения К от светосилыЯ . При этом, чем правее расположена эта зависимость, тем более лучшими параметрами обладает эпергоапализатор. Кривая 1 (фи 7 3) соответствует параметрам извсстнсгд энергоанализатора на трехэлскт- О роди)й гиперболоилной системе, кривая 2 -параметрам предлагаемого устройства.Знергоа 13,7 затор работает следующимОРЯЗОМ.Частицы из точечного источника 5, распределенные по закону косинуса, влетают в поле электроанализатора через входную цель 3 ня внутреннем кольцевом электроде.11 отенциал внутреннего электрода может ОЫЬ РЯ ВЕН чино, 33 и НОТОН Щ 13, Я ВНЕН НСГО ЭЛЕКтРОЛа С)Кв СОВПалаЕт СО ЗнаКОМ апа лизирусмых астпц. Прп о.релеленных няа 1 ЯЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ ВВОЛЯ ЯСТИЦ ЗЯВИСИМОСТЬ )ЫХ 1)ЛНО КООРДИ 1 ЯтЫ Г,.х ОГ УГЛЯ ВРОДЯ .;1 О- жст им ть экстремум или точку перегиба, в которых выполняются услов:1 ял25 с) Рвааа 1, о)гах 3 "ва.хилиО а. .=)опт1 олтва 1 кдсупсствляется пространственная фокусировка гервого илн второго пор)яков. По,)о)кение селектирующсй пели 4 на выходЗо нем торцовом электроде соответствует ус.Он 1 О пдлуаения прдст 1)11 нстВеннОН фдк сировки, Величина этой щслп ) определяет для ля нных начал ьньх услдВПЙ БВО 13 раз)сшение и светосилу энергоанализатора. При этом светосилу эпсргоа пал и затор а опреде;15 к)т ка кЧ = Ж. 5 и сС, 100 в,ГдЕ сАввт - УГОЛ, СООтВЕтстпуОПнй УСЛОВИЮполуа 1 еИ 5 п 1)остра нственндй фокус:ировки первого или второго порядков;- НОлурасВдр Вхд,ных уг;Ов.1 13 рЕПЕНИЕ ЭнерГОя палЗЫТ 01)3 днрвде Нстся НО шиГ)ине рясчитывяс)ОЙ Нпрят;юй функции на полувысоте.;:)нерги 5 частиц Г 1 с, прошедших энергоанализятор, свя ЗЯНя С ВЕЛИЧПНОЙ 13 пр 5 жСНИя Г:аяа Ня Х Прянлпоц,ем электроде 1 расчетным энергетическим кдэфп)ициентдм Р = --- ". Г 10 СГГкледний связан с общеприняты.,: в технике разделения заряженных частиц коэффициентом связи как К, = Р. Рас и.т пара метров предлагаем ого энергоанализаторя показал, что достаточно хо- РО".ПО ВЫНСЛНЯОТСЯ СООТНОПЕНИЯ1246174 15 Формула изобретения 1000 1 Оа 200 оЛ а,г аЗ ацУ, г Ч б В 70 1 г Я,% фиг,2 Составитель Н. Катинова Техред И. Верес Корректор Л. Обручар Тираж 643 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Редактор Н. РогуличЗаказ 4008/46 3где Ук и уео - некоторые постоянные для данного набора начальных условий ввода Р, Х, , величины. Величина Я = = КЯ не зависит от ширины селектирующей щели и может выступать в качестве параметра эффективности работ гиперболоидного энергоанализатора. Для заданной из конструктивных соображений величины удаленности точечного источника Х; подбором величин Р и У, можно подобрать оптимальные параметры энергоанализатора. Кроме того, величина у, может изменяться в широких пределах без существенного ухудшения параметра эффективности энергоанализатора (фиг. 2) . Это позволяет за счет свободной приосевой области иметь открытый доступ к источнику заряженных частиц, позволяет оптимально размещать держатель образца и источник зондирующего излучения (электронную, ионную пушку, систему ввода лазерного излучения) облегчает их взаимную юстировку. Проведенные расчеты предлагаемого энергоанализатора показали, что возможно получение с его помощью разрешения по энергиям до 200 при светосиле системы до 4 - 5, (фиг. 3), что значительно лучше, чем у известных энергоанализаторов.Предлагаемый энергоанализатор по сравнению с известным обладает высокой эффективностью и позволяет повысить светосилу в три раза при разрешении по энергиям 100 имеет свободную приосевую область, что позволяет оптимально разме щать и юстировать держатель исследуемогообразца и источник зондирующего излучения, существенно облегчая конструирование устройства. Энергоанализатор заряженных частиц,содержащий осесимметричную электродную систему, отличающийся тем, что, с целью 20 увеличения разрешения по энергиям и светосилы, электродная система выполнена в виде двух соосных однополостных гиперболоидов вращения.10