Способ создания фокусирующего магнитного поля в магнитном энергоанализаторе

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 5 Н 01 1 49/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ еСоколоврурниная спс. 311ибов И.1984,ктро 313.Элевьл, 2 СКУС 11 РУЮЩгГОИТНСИ ЭПЕРГОится к спектротиц и можетразработке элекдля исследовауры приповерхОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Институт физики мАН СССР(54) СБРОСОВ СОЗГАНИЯ фМАГНИТНОГО ПОЛЯ В 11 АГНАНАЛИЗАТСРС(57) Нэобретение относскопин заряженных часбдТь испов зово притронных спектромегровния электронной структ1 ностного слоя твердых тел и жидкостей. Целью изобретения является повышение гронзводительности исследований и уменьшение массогабаритных характеристик устройства дпя реализации способа. Дя этого электронный пучок образца 1 пропускают через выходную щель 2 спектрометра внутрь вакуумной камеры 3, где он заворачивается магнитным полем фокусирующих катушек 4 и 5. Пучок фокусируется в месге установки выходной щели 6 и попадает на детектор 7. На чертеже также показаны феррозондовый датчик 8. По сравнению с рототив. в данном способе исключается необходимость исполуэовать специаль" ные :;.ту.и компенсации компоненты ве:;его поля, которые имеют бол,псе габарить и усложняют обслуював.пэл ектроаналиэатор а, 2 ил.Величина добавочного тока 61, определяемая формулой (1), обосновываетсяследующим образом,55 Нормальная к мелианной плоскостикатушек, т.е. 2-компонента магнитногополя вблизи оптической оси спектрометра при некотором значении силовоИзобретение относится к спектроскопии заряженных частиц и может быть использовано при разработке электронныхспектрометров для исследования элект 5ронной структуры приповерхностно 1 ослоя твердых тел и жидкостей.Целью изобретения явЛяются повыпение производительности исследований иуменьшение массогабаритных характе- .ристик устройства для реализации способа.На фиг. 1 приведен общий вид электронногл спектрометра, предназначенного для реализации способа, на фиг, 152 - схема подключения спектрометра кцепям питания и управления,Согласно данному способу электронный пучок, испускаемый поверхностьюобразца 1 (см. Фиг.1), попадает через 20выходную щель 2 спектрометра внутрьвакуумной камеры 3, где он заворачивается магнитным полем, которое создается током, текущим по двум парам фокусирующих .катушек 4 и 5 (катушки каж дой пары расположены симметрично относительно медианной плоскости спектрометра), и фокусируется в месте установки выходной щели 6, через которуюон попадает на детектор 7. Во внешнююпару фокусирующих катушек 5 подаетсядобавочный ток б 1 такой величины, чтобы Е-компонента однородного поля Земли совместно с полем, которое создается добавочным током, не нарушаладвойную Фокусировку пучка в районевыходной щели 6. При этом малые временные колебания Е-компоненты однородного внешнего магнитного поля автоматически подавляются малыми колебаниями тока 6 1 вокруг заданного значения.40Величиной тока управляет магнитометр,ферроэондовый датчик 8 которого устанавливается в ноль силового поля вовнутреннем пространстве внешней фокусирующей катушки,Зле;:тропитание и управление осуществляется следующим образом.Дпя создания фокусирующего поля в"фокусирующие катушки 4 и 5 от источника 9 Фокусирующего тока подаетсяскповой ток 1, который соответствуетэнергии пропускания спектрометра. Величина тока измеряется амперметром 10,В Ферроэондовый датчик 8 магнитометра, установленного предварительнов ноль силового поля внутри пространства внешней Фокусирующей катушки 5,от ногаец пка 11 тока смещения подаег 4ся ток смещения 1 такой величины, чтобы измеряемый амперметром 12 добавочный ток 6 1 через внешние фокусирующие катушки 5 бып равен величине, найденной из формулы гдеД 1 - величина добавочного тока,подаваемого во внешнюю паруфокусирующих катушек",В - среднее значение Е-компоЭФненты внешнего магнитного поляа - вычисленный на оптическойоси энерговналиэатора коэффициент связи между током,пропускаемым через внешнююпару фокусирующих катушек,и соэдаваемым им полем,Ь - величина производной а порадиальному направлению, вычисленная на оптической осиэнергоаналиэатора.Добавочный ток 6 1 подается от источника 13 тока автокомпенсации. Магнитометр 14 управляет величиноР добавочного тока через внешние фокуслрующиекатушки и работает по принципу нольиндикатора, С его помощью во внешней фокусирующей катушке 5 устанавливаетсл такая величина добавочноготока Д 1, чтобы суммарное магнитноеполе в месте установки Ферроэондовогодатчика магнитометра равнялось нулю.Ток смещения устанавливается отличным от нуля для того, чтобы обеспечить заданную величину тока Ы вовнешней катушке 5 при некотором среднем значении Е-компоненты напряженности магнитного поля Земли в местеустановки Феррозондового датчика маг"нитометра. Малые колебания величиныЕ-компоненты напряженности магнитного поля Земли отрабатываются путем ав.томатического изменения величины тока Д 1 вокруг рассчитанного по формуле (1) значения.5 1517654 6го тока 1 и добавочного тока через ложняют обслуживание энергоаналиэатовнешнюю катушку имеет вид: ра в процессе эксперимента.(г) 5 где В- среднее значение 2;компоненты внешнего однородного нестационарного магнитного йс 1 ля,а(12),а,(,2) - коэффициенты связи между током и создаваемым им полем для внешней и внутренней пары фокусиРующих катушек;В(Е) - магнитное поле,15Введем обозначение а (1) у 0) -а т (Яррадиус оптической оси)Дифференцируя(2) по р и деля на В (ДО), получимвыражение для наклона Фокусирующегополя20 Ь 1+Ь 1+Ь 61а, 1+а 1+а 51+В,(3) где с - наклон фокусирующего полл,. 50 В (,0)(а, (о,О)+а (р,О) 1,Подставляя (5) и (4), получаемокончательно условие (1). В данном способе по сравнению с прототипом отпадает необходимость испольэовать специальные катушки компенсации компоненты внешнего поля, которые имеют большие габариты и услДля безжелеэного магнитного и Ч 2- спектреметра требуемое для двойной фокусировки значение о/, равно - 1/2. Подставлял= - 1/2 в (3) и решая это урлвнение ло отношению к 6 1, получим(4)Поскольку геометрия Фокусирующих катушек осталась неизменной, наклон магнитного поля, создаваемого только 40 силовым током, также равен -1/2. Следовательно, имеет место соотношение Ь +Ь-1/2 (5), которое получается а,+ааналогично Формуле (3) если диффе ренцировать магнитное поле В(,0) силового тока, которое находится по формуле формула изобретенияСпособ создания Фокусирукщего магнитного поля в магнитном знергоанализаторе, включающий пропусканием силового электрического тока через несколько пар фокусирующих катушек с общей медианиой плоскостью и компенсацию внешних магнитных полей, которые измеряют с помощью датчика магнитометра в режиме нуль-индикатора дпя управлениямагнитным полем системы автокомпенсации, о т л н ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повыыения производительности исследований, нормальную к медианной плоскости компоненту внеш. него магнитного поля компенсируют путем пропускания через одну из пар фокусирующих катушек электрического тока, дополнительного к силовому электрическому току, при этом величину дополнительного тока выбирают из усло вия поддержания двойной фокусировкиви постоянного значения ширины на половине высоты аппаратурной функции по выражению-1/В )Ь1/а кгде Ь 1 - величин здекгрического тока, дополнительного к силовому (А);В - среднее значение нормальнойк медианной плоскости компоненты внешнего магнитногополя (Тл);а - вычисленный на оптическойоси энергоанализатора коэфФициент связи между током,пропускаемым через паруфокусирующих. катуиек, и создаваемым им полем (Тл/А),. Ьпр ои 3 в ол н а я аВ р адн ал ь номнаправлении на оптическойоси энергоандлнэатора, умноженная на радиус оптической оси энергоанализатора(Тл/А),при этом датчик магннтометра устанавливают в нуль силового млгнцтнога поля яо внутреннем пространстве внешнихфокусирующих катушек и путем подечив него тока смещения обеспечиваютзаданное значение дополнительного тока Д 1,еда при ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарин Ф аказ 4338 Тираж 399 НИИПИ Государственного койитет 113035, Иосква, Подписи о изобретениям 35, Раущская н