Энергоанализатор электронов по вре-мени пролета

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических,Республик(22) Заявлено 031 а 79 (23) 2824445/18-25 с присоединением заявки Йо(23) ПрмормтетОпубликовамо 300781. Бюллетень М 28 Дата опубликования описания 30,07.81(51) М. Кл. С 01 Т 1/36н -01 У 49/00 государственный комитет СССР ио лелинзобретений и открнтнй(54) ЭНЕРГОАНАЛИЗАТОР ЭЛЕКТРОНОВ ПО ВРЕМЕНИПРОЛЕТА Изобретение относится к техникеспектроскопии заряженных частиц(эдектронов) и может быть примененодля исследования энергетическихспектров вторичной и Фотоэлектронной эмиссии прв взаимодействии. возбуждающего излучения с газами и твер"дым телом в области энергий 0,01 э 9 зВ. С наибольшим эффектом устройство может быть.использовано в.электронной спектроскопии для химического анализа (ЭСХА) поверхностныхслоев твердого тела, изучения полейпятен контактных потенциалов, микроиристаллнческого строения наружных граней кристаллов, а также поверхностных загрязнений, дислокаций и структурных неоднородностейприповерхностных слоев.Известен энергоаиализатор элект" 1 роиов по времени пролета, осуществляющий преобразование временногоинтервала между стартовым отпирающимимпульсом и импульсом прихода электрона на детектор в амплитуду калиброванного импульса, пропорциональнуюатому интервалу, с последующим анализом сформированных импульсов спомощью амплитудного анализатора. Преобразование осуществляется методом зарядки конденсатора за указанноевремя с последующим его разрядом в 5 конце преобразования (1).Однако существующая квадратичнаязависимость между энергией и временем пролета определенной базыдоставляет неудобства прн последую- Щ щей обработке информации нз-за непостоянного разрешения во всем рабочем энергетическом интервале инелинейности шкалы при графическойвизуализации результатов. 3%Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство, содержащее источникалектровов, пролетную базу, соединенные последовательно детекторэлектронов, предчарительный усилитель импульсов и Формирователь стан"дартных импульсов, генератор стартовых импульсов и амплитудный анали-.затор. Устройство имеет собственноевремя усиления 1,0 нс при разбросеоколо 100 нс. При таком временномразрешении соответствующее энерге"тическое составляет 0,1 эВ при Ефф 12 эВ и 3 мэВ при Е 5 эВ (2).50 55 60 65 Недостатком известного устройства является неудобство представления спектров электронов во временной шкале, что затрудняет как оцен" ку точности измерений, так и интерпретацию результатов, При изменении энергии электронов от 920 до 0,9 эВ время пролета меняется от 25 до 800 нс, а энергетическое разрешение изменяется более чем на четыре порядка от 7,4 эВ,цо 0,23 мэВ соответственно.Цель изобретения - повышение точности регистрации и последующего преобразования время-пролетного спектра электронов.Поставленная цель достигается тем, что в знергоанализатор, содержащий источник электронов, пролетную базу, соединенные последовательно детектор электронов, предварительный усилитель импульсов и формирователь стандартных импульсов, генератор стартовых импульсов и амплитудный анализатор, введены генератор напряжения в форме гиперболы второго поряДка и импульсно-потенциальный вентиль-ограничитель, выход которого подключен ко входу амплитудного анализатора, импульсный вход вентиля- ограничителя подключен к выходу формирователя импульсов с детектора, а потенциальный вход вентиля-ограничителя соединен с выходом генератора напряжения в форме гиперболы второго порядка, вход которого соединен с выходом генератора стартовых импульсов и с отпирающим электродом источника электронов.оНа чертеже представлена блок-схема предлагаемого энергоанализатора.Энергоанализатор содержит источник 1 электронов (фотокатод или вторичный эмиттер), эмиссия с которого исследуется, сетку 2 для создания отрезающего поля с временным окном порядка 1 нс, пролетную базу 3 (длиной Ь40 см), детектор 4 электронов, предусилитель 5 импульсный, формирователь б стандартных импульсов, импульсно-потенциальный вентиль (ИПВ) 7, амплитудный анализатор 8 импульсов, генератор 9 стартовых импульсов и генератор 10 напряжения в форме гиперболы второго порядка.Энергоанализатор работает следующим образом.,Выбитые из фотокатода 1 излучением (о 9,ЕР) электроны в отсутствии запирающего поля сетки 2 проходят прост- ранство дрейфа вдоль базы ), за времяд 1 = /Г 2 е;7 йсообразно своей начальной энергии Е, В конце пути за сеткой перед шеврономф электроны ускоряются до 500 эВ и дают начало ливням умножения внутри МКП, причем временное расположение их, а значит, и импульсов на коллекторе МКП также соответствует 5 1 О 15 20 25 ЗО О 35 40 45 функции Ь 1 = Е (Е; ), данной выше, с точностью до собственного разрешения МКП. Усиленные и сформированные импульсы в неизменном временном расположении подаются на импульсно-потенциальный вентиль (закрытый вход).Начало электронному пучку дает импульс старт-генератора 9. Этот же импульс старт"генератора запускает генератор гиперболы второго порядка, состоящий из стартового триггера, генератора линейно-изменяющегося напряжения (интегрирующий усилитель) и функционального преобразователя (на одном решающем усилителе с входными резистивно-диодными цепями с заземленными анодами), осуществляющего кусочно"линейную аппроксимацию положительноге- напряжения "подставки для импульсно-потенциального вентилями(уля его открытого входа) вида Ч = М, где амплитуды ,с,и Ч, могут принимать значеййя соответственно до 1000 нс и 6 В. ИПВ 7 работает как ограничитель отрицательных импульсов сверху на нулевом уровне при пороге Ч = )/, зависящем от времени таким образом, что на анализаторе 8 поступают ограниченные импульсы, имеющие разностную амплитдуду А = Ас - Ао. в соответствии с фазой 1 гиперболы, Следовательно, электрон с малой энергией и большим временем пролета создает стандартный импульс в точ" ке большой фазы гиперболы с малой подставкой и поступает на анализатор 8 с большой амплитудой А = Ас - А, и наоборот. Поскольку подставка зависит от времени по закону Е/1, то амплитуда А линейна относительно начальной энергии Е электрона.При зависимости времени пролета дт д, вида дд/Л, д д напряжении генератора квадратичной гиперболы А = К/С, включаемого одновременно с электронным пучком (1 ь 1), на анализатор импульсов поступают импульсы с амплитудой)с2 Ед - "д- дд = дс2)ст.е. А:= А -- ЕС щПредлагаемый энергоанализатор позволяет преобразовать амплитудный спектр сигнальных импульсов таким образом, что делает метрику его оси абсцисс линейной относительно начальных энергий эмиттировавших электронов. В результате этого отпадает необходимость в дальнейшей обработке зарегистрированных спектров с целью их линеариэации и приведения к виду, удобному для дальнейшей рабо- Тые851297 Формула изобретения Составитель В. НедопекинКа ТехредИ, Астолош Корректор М. Демчи Редактор М. Заказ 6347/64 Тираж 732ИИПИ Государственного комите по делам изобретений и откры 5, Москва, 3-35, Раушская на одписно СССРоектная, 4 фПатент е, г. ужгород Филиа Энергоанализатор электронов по времени пролета, .содержащий источник электронов, пролетную базу, соединенные последовательно детектор электронов, предварительный усилитель импульсов и формирователь стандартных импульсов, генератор стартовых импульсов и амплитудный анализатор, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с- целью повышения точности регистрации и после" дующего преобразования время-пролетного спектра электронов, в него введены генератор напряжения в форме гиперболы второго порядка и импульс- но-потенциальный вентиль-ограничи" тель, выход которого подключен к входу амплитудного анализатора, импульсный вход вентиля-ограничителеподключен к выходу формирователяимпульсов с детектора, а потенциальный вход вентиля-ограничителя соеди"нен с выходом генератора напряжения,в форме гиперболы второго порядка,вход которого соединен с выходомгенератора стартовых импульсов и сотпирающим электродом источникаэлектронов.Источники информации,О принятые во внимание при экспертизе1. Ва 6 аМп С.С. апй Гг 1 еавап Б.1.Т 1 ве-ой-ГВ 1 д 81 Че ос 11 у Брес 1 гове 1 ег.-меч. Бс 1.1 пзг.ч.38, 1967, 9 4,р. 519 е5 2, Кеппегбу В.Е. Н 1 ь-НезобШ 1 опРцбзей Ебесггоп Веав.Т 1 ве-ой-Г 319 ЬСБрестгове 1 ег.-меч.Бс 1.пз 1 гщв.ч.481977, 9 12, р, 1682 (прототип)