Анализатор энергий электронов

.ЖИЯ К АВТОРСКО ВИДЕТЕЛ ЪСТВ ма ен.В К- Сй ится ктбытьивторичнровой лектронноОльзовано х электро- ектронной и дискорующего торично- установторичные ктроиа 3 электрорьер, соруются с являетс номер но элемент величеи сбора ПО ПЛОна схема предлагас внешна поряе между да и пло- метриче- изатора дрическоо 3 диСкоателя 4 и из цил и нижн тодер н д едую м обраГОСУДАРСТВГННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРГТЕИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР(71) Московский институт электронногошиностроения и Львовский государстный университет им, И. Франко(56) "3 ее 1, Апаутса ЯЕМ аког ЯцгТЗеепсе,3. РЬуьсз Е 45, М 2, 313-314, 1Авторское свидетельство СССРМ 1275586, кл. Н 01 37/28, 1983,(54) АНАЛИЗАТОР ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТНОВ(57) Изобретение относится к области этронно-луИевой техники и может бытьпользовано в растровой электрон Изобретение относлучевой технике и можедля анализа спектровнов, например, в растмикроскопии.Целью изобретенияние эффективности и раврегистрируемого потокащади.На чертеже приведеемого анализатора.Анализатор состоитго корпуса 1, верхнего 2вых электродов, объекпреобразователя 5,Анализатор работает)5 Н 01 . 37/26. 49/48 микроскопии. Целью изобретения является повышение эффективности и равномерности сбора регистрируемого потока электронов по площади. устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, верхнего 2 и нижнего 3 дисковых электродов, Обьектодержателя 4 и преобразователя 5. При выполнении неравенств О/б10; Н/026;0,15ТЙ = Т 2/г 22; Н/8, где О - внешний диаметр нижнего (вытягивающего) электрода; д и с 2 - диаметры отверстий в нижнем и верхнем (тормозном) электродах; Т и Т 2толщина этих электродов; и Н - расстояния от объектодержателя до этих электродов, достигается оптимум по эффективности и равномерности собирания электронов по площади. 1 ил 1 табл. Проходящий сквозь корпус 1вые электроды 2 и 3 поток зондиизлучения вызывает появление вэмиссионного сигнала из объекта,ленного на объектодержателе 4, Вэлектроды вытягиваются полем элеи сортируются по энергиям полемда 2. Электроны, преодолевшие баздаваемый электродом 2, регистрипомощью преобразователя 5.Нижний электрод выполняютим диаметром, по крайней мереок превосходящим расстоянинижней плоскостью этого электроскостью объектодержателя, а геоские размеры элементов аналудовлетворяют соотношениям0,15Т 1/б=Т 2/б 2 5 2;Н/б 26; Н/: 8,где Т 1 и Т 2 - толщина нижнего и верхнего электродов;Ги Н - расстояния от объектодержателя до нижнего и верхнего электродов;б 1 и б 2 - диаметры нижнего и верхнего электродов.При несоблюдении соотношения между размером внешнего диаметра нижнего (вы- тягивающего) электрода 3 и зазором Гмежду объектодержателем 4 и этим электродом (при их отношении менее 10) начинает проявляться механизм, приводящий к снижению равномерности регистрируемого сигнала,Данный эффект был зарегистрирован экспериментально на модифицированном растровом электронном микроскопе РЭМ 100 У. Объяснением такого эффекта может быть следующая модель: поле приемника вторичных электронов проникает в пространство между нижним электродом и объектодержателем и воздействует на траектории движения вторичных электронов, Причем ощутимая разница воздействия на электроны, эмиттированные с различных участков, начинает возникать при отношении внешнего диаметра электрода к зазору менее 10. Результаты измерений приведены в таблице (обозначения соответствуют буквенным обозначениям на чертеже). В табл, 1 приведены отношения сигналов, зарегистрированных при облучении двух участков эквипотенциального тест- объекта. Один участок совпадал с осью симметрии анализатораа другой находился на расстоянии от него, равном радиусу нижнего электрода (2 мм). Измерения осуществлялись для ряда значений расстояния Ь г между выходным окном анализатора и преобразователем 5 приемником вторичных электронов, В качестве последнего использован штатный сцинтилляционный преобразователь вторично-эмиссионного сигнала, сцинтиллятор которого находился под потенциалом 8 кВ.Как следует из таблицы, искажения в результатах изменений превосходят 10 (величина традиционная для растровых систем), начиная с О/10. При этом с увеличением расстояния между приемником и окном наблюдается нелинейная зависимость абсолютного значения измеряемого отношения. Однако для всего диапазона традиционно используемых в электроннозондовой технике линейных размеров. со 10 ний, при увеличении отношения более 2 на 15 20 25 40 50 55 30 35 блюдение условия ОФ 10 позволит избежать превышение ошибок измерений, вызванных данным механизмом, более традиционного 100 порога,. Существенность признака, связанного с отношением толщины к диаметру диафрагм и электродов, обусловлена следующими обстоятельствами. Как показали результаты экспериментальных исследовачинают существенным образом сказываться эффекты, связанные с оседанием регистрируемых электронов на внутрен. них стенках протяженного канала,образованного отверстием в толстой диафрагме. Так, например, при измерениях амплитуды сигнала, снимаемого с периферии поля 0,7 х 0.7 мм, установлено, что сигнал снижается на 5-8 при Т/б=1,8 и 2, посравнению с Т/б=1. А при Т/б=2, 4 и 3 потери возрастают соответственно до 18-20 и 35 - 400, т,е. вблизи Т/б=3 наблюдается резкое (практически скачкообразное) ухудшение свойств устройства.При Т/б 15 наблюдается возрастание так называемого "линзового эффекта", когда тонкая диафрагма начинает выступать в роли рассеивающей линзы. Ее толщина мала для сглаживания градиента поля, обраэованного разностью потенциалов прилегающих областей, и электроны, проходящие сквозь нее, приобретают ощутимые угловые составляющие скорости, В результате этого нижняя диафрагма направляет часть электронов в сторону от отверстия верхней диафрагмы, а верхняя - из оставшейся части электронов - значительную долю отклоняет в сторону от выходного окна преобразователя. В результате резко падает его коэффициент прозрачности, т.е падает эффективность сбора регистрируемого вторично-эмиссионного потока, Количественным подтверждением этому являются результаты измерений, приведенные ниже,Изменение коэффициента пропускания спектрометра,и от геометрии диафрагм Т= 3 мм: Т/б 005 01 03 05 1 р 5 9 52 58 60 Таким образом вблизи Т/б=0.1-0.15 наступает явно выраженное ухудшение параметра устройства,Как показали результаты моделирова. ния условий прохождения вторичных электронов сквозь спектрометр, существенным с точки зрения цели изобретения является отношение рассеяния от объектодержателя доверхнего электрода к его диаметру, В том случае, если это отношение не превосходит 6, область сбора вторичных электронов, с максимальной эффективностью соответствующая сбору с точки на объекте, лежащей на оси симметрии анализатора, отличается от размера диафрагмы нижнего электрода не более чем в 2 - 3 раза. При увеличении этого отношения размер укаэанной области резко уменьшается.Зависимость размера области эффективного сбора электронов от Н/О при =5 мм и дую=2 мм 6 7,5 8;5 9 0,8 0,65 0,6 0,570,7 0,72 0,7 0;39 0,12 0;12НЮ 1 4 3 7,5 9 10 Предлагаемый анализатор позволяет благодаря оптимизации геометрических параметров его элементов увеличить эффективность сбора вторично-эмиссионного Отношение расстояний от объектодержателя до электродов также играет немаловажную роль в определении улучшаемой характеристики спектрометра. При выходе за верхний предел резко сокращается протяженность го области эффективного сбора вторично-эмиссионного сигнала (например, для бай=2 см): потока, как за счет повышения прозрачности спектрометра, так и за счет увеличенияплощади эффективного сбора,5 Формула изобретенияАнализатор энергии электронов, состоящий из объектодержателя и расположенных под ним последовательно вдоль электронно-оптической оси цилиндрическо го корпуса, ось симметрии которого нормальна к плоскости объектодержателя, двух дисковых электродов, установленных соосно внутри цилиндрического корпуса и имеющих центральные отверстия, причем в 15 боковой стенке цилиндрического корпусанад дисковыми электродами выполнено отверстие, закрытое сеткой из проводящего материала, отл ича ющийся тем, что, с целью увеличения эффективности и равно мерности сбора регистрируемого потокаэлектронов по площади, дисковый электрод выполнен с внешним диаметром, по крайней мере на порядок превосходящим расстояние между нижней плоскостью этого 25 электрода и плоскостью объектодержателя,кроме того, отношение толщины нижнего и верхнего дисковых электродов Т (м) к их диаметрам б (м) удовлетворяет условию 0,15Тй2, отношение расстояния от 30 объектодержателя до верхнего электрода кего диаметру не более 6, а отношение расстояний от объектодержателя до верхнего электрода Н(м) и до нижнего электрода Р(м) удовлетворяет условию Н/8.1661869 Составитель К.МеньщиковРедактор Т.Зубкова Техред М.МоргенталЗаказ 2130ВНИИПИ Госу Корректор А,Осаулен Тираж 324 Подписноедарственного комитета по изобретениям и открытиям и 113035. Москва, Ж, Раушская наб,. 4/5 КН 1 СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гага