Устройство для исследования диэлектриков ионными пучками

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУСоюз Советскими Социалнстнческнк Республик(22) Заявлено 1306.79 (21) 2779474/18-25с присоединением заявки йо(51)М. Кл,Н 01 Х 37/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 10.09.81(72) Автор изобретения Л.Н, Пучкарева Научно-исследовательский институт ядерной Физики,электроники и автоматики при Томском политехническоминституте им. С.М. Кирова(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИЭЛЕКТ ИОННЫМИ ПУЧКАМИ5 ройучей м устройств ельного зар Изобретение относится к измерительной технике и может найти приме нение в тех областях промышленности и в научных исследованиях, где требуется осуществление анализа или контроля поверхности диэлектрических материалов методом спектрометрии вторичных или рассеянных ионов.Известны устройства для исследования диэлектриков пучками заряженных частиц 1. В этих устройствах для разрядки поверхности диэлектриков примечяются специальные узлы, включающие дополнительные электроды или источники заряженных частиц, Однако эти узлы не обеспечивают ста бильной нейтрализации наведенных зарядов и усложняют конструкцию устройства.Наиболее близким по технической сущности является устройство для ис следования диэлектриков ионными пуч ками, содержащее источник положительных ионов, металлический держатель образца, узел нейтрализации заряда на образце, приемник изл ния и схему измерений с обратносвязью 21В известно е нейтрали зация оложит яда на поверхности диэлектрика осуществляет- ся электронами, эмиттировынными с термокатода, установленного вблизи образца. Регулировка нейтрализации обеспечивается через обратную связь схемы питания и измерений путем изменения мощности накала термокатода,Недостатками устройства являются относительно большая инерционность системы нейтрализации заряда, а также нежелательный нагрев образца за счет теПлового излучения от термокатода. Это приводит к снижению чувствительности и точности получаемой информации, Кроме того, термокатод имеет ограниченный ресурс, что в целом снижает надежность устройства.Цель изобретения - повышение точности измерений и надежности устройства.Это достигается тем, что в уст стве для исследования диэлектриков ионными пучками, содержащем источник положительных ионов, металлический держатель образца, узел ней.трализации заряда на образце, приемник излучения и схему измерений с обратной связью, узел нейтрализации заряда на обра: це выпо.чнен в виде экрана полусФерической Форл 1, 1 ал -, ,роннойэмиссии. л Источйики информации,щенного над образцом и снабженногоотверстиями для входа ионного пучкаи выхода излучения, причем внутрен-.няя поверхность экрана выполненаиз материала с высоким коэффйциентом ионно-электронной эмиссии;На чертеже показана схема ус,тройства.Оно включает источник 1 иойов,экран 2 узла нейтрализации заряда иприемник 3 излучения. Экран 2 полусферической формы размещен над металлическим держателем 4 с йсследуемым образцом 5. Схема измеренийвключает измеритель б тока и потенциометр 7. Экран 2 перекрывает пространство вблизи мишени, а для входапучка и выхода излучения снабженсоответствующими отверстиями. Он изолирован от другихэлементов устрой"ства и заземлен через потеициометр 7,Металлический держатель 4 образцазаземлен через измеритель 6 тока.Устройство работает следующим образом.Ускоренный до некоторой эйЕ 4 гиипучок первичных ионов из источника 1через отверстие в экране 2 йоотупа-ет на образец 5,При взаимодействии первичноГопучка ионов с поверхностью образца" последний распыляется в вйденейтральных атомов, положительных и:отрицательных ионов. Часть первич"ныхиойов, претерпевая упругое вза- "имодействие с атомами, рассеивается.Как-вторичные, так и рассеянные ионы несут информацию о составе и сточктуре поверхности, поскольку обладают определенной массой, зарядом иэнергией; Анализируемые ионы, попа дая в щель приемника 3 йзлученйя,усКоряются до необходимой энергиии поступант в камеру масс- анализатора и на коллектор, или поступают-ь -энергоанализатор.Нейтрализация положительного за ряда на образце осуществляется элект.ронами, эмиттируемымй экраном 2 врезультате бомбардировки частью рассеянных и вторичных ионов, не попавших в апертуру приемника излучения.Энергия падающих на экран частицпревышает пороговую энергию, прикоторой становится существенной ионно-эпектронная эмиссия. В диапазонеэнергий падающих на экран ионов 10010000 эВ коэффициент вторичной ионно-электронной эмиссии достигает 5-:15.Ийтенсивная "ионно-электронная эмиссия дополнительно усиливается засчет бомбардировки экрана распыленными нейтральными атомами, поэтомуколичество электронов, покидающихэкран и ускоряющихся в направленииположительно заряженной диэлектрической мишени может превысить необходимое для нейтрализации. Для ус-тановления нужного уровня нейтрализа",ции потенциометром 7 изменяют соот- .йошение потенциалов экрана и образца соответственно интенсивности сиг О налов аиализйруемых ионов. Стабили-зация нейтрализации на определенномуровне достигается благодаря обрат- .ной связи, функцию которой выполняет электрическое поле, сэюайиое сзарядом. Увеличение зар 4 Ф стиму лирует более интенсивную эмйссиюэлектронов с поверхности экрана,которые ускоряются на полоаительнозаряженнйй образец, и наоборот, умень"шение заряда создаеттормозящее поле 20 для электронов с экрана на образец.Инерционность этих процессов доста-.точно мала;" По показаниям измерителятока коитрОлируется стабильность нейтрализации.Описанное устройство обеспечиваетвысокую стабильность нейтрализации,имеет простую конструкцию и отлича" ется высокой надежностью в эксплуа"тации.г Устройство для исследования ди- электриков ионными пучками ", содер-.Зф жащее источник положительных ионов,металлический держатель образца,узел нейтрализации заряда на образце,.приемник излучения и схему измеренийс обратной связью, о т л и ч ающ е е с я тем, что, с целью повышенияточности измерений и надежности устройства, узел нейтрализации зарядана образце выполнен в виДе экранаполусферической Формы, размещенногонад образцом и снабженного отверстиями для входа ионного "пучйа и выходаизлучения, причем внутренняя поверхность экрана выполнена из матерИалас высоким коэфФициентом ионно-электпринятые во внимание при экспертизе1. Шульман А,Р., фридрихов С.А.Вторичноэмиссионные методы исследования твердого тела. М фНаукаф,1977, с. 327-329.2. Патент США М 3665185,кл. 250-495, опублик. 1975 (прототип).776389 Редант Гаврюши оставитель Вехред А, Ач ковчик брректор Е. Рошко з 6764/ Патент, г. Ужгород, ул. Проектная илиал П Тираж 784 ПодписйоеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытиЯ035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5