×
20.08.2013
216.012.619c

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ЭНЕРГОАНАЛИЗАТОР ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области энергетического анализа потоков заряженных частиц, возбуждаемых первичными электронами с поверхности твердого тела. Сущность изобретения заключается в том, что электростатический энергоанализатор заряженных частиц содержит коаксиально размещенные внутренний и внешний цилиндрические электроды; экранирующий электрод, электрически связанный с внутренним цилиндрическим электродом, внутренние и внешние корректирующие кольца, электрически изолированные друг от друга и от цилиндрических электродов, выполненные на боковой поверхности цилиндрического электрода и затянутые мелкоструктурной металлической сеткой входную и выходную кольцевые прорези (окна) для пролета вторичных электронов, исследуемый образец, встроенную электронную пушку для формирования сфокусированного потока первичных электронов, выходную дырочную диафрагму, приемник электронов, блок развертки потенциала внешнего цилиндрического электрода, делитель напряжения развертки, подключаемый к корректирующим кольцам, причем размещенные ближе к входному окну корректирующие кольца имеют коническую форму, а корректирующие кольца, размещенные ближе к выходному окну, являются дисками с отверстиями, при этом система компенсации краевых эффектов состоит из двух пар корректирующих колец, создающих электростатическое поле в рабочем пространстве анализатора, обеспечивающее угловую фокусировку четвертого порядка вблизи центрального угла 40°. Технический результат - повышение энергетического разрешения. 2 ил.
Основные результаты: Электростатический энергоанализатор заряженных частиц, содержащий коаксиально размещенные внутренний и внешний цилиндрические электроды, экранирующий электрод, электрически связанный с внутренним цилиндрическим электродом, внутренние и внешние корректирующие кольца, электрически изолированные друг от друга и от цилиндрических электродов, выполненные на боковой поверхности цилиндрического электрода и затянутые мелкоструктурной металлической сеткой, входную и выходную кольцевые прорези (окна) для пролета вторичных электронов, исследуемый образец, встроенную электронную пушку для формирования сфокусированного потока первичных электронов, выходную дырочную диафрагму, приемник электронов, блок развертки потенциала внешнего цилиндрического электрода, делитель напряжения развертки, подключаемый к корректирующим кольцам, причем размещенные ближе к входному окну корректирующие кольца имеют коническую форму, а корректирующие кольца, размещенные ближе к выходному окну, являются дисками с отверстиями, отличающийся тем, что система компенсации краевых эффектов состоит из двух пар корректирующих колец, создающих электростатическое поле в рабочем пространстве анализатора, обеспечивающее угловую фокусировку четвертого порядка вблизи центрального угла 40°.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области энергетического анализа потоков заряженных частиц, возбуждаемых первичными электронами с поверхности твердого тела, и может быть использовано для улучшения аналитических, эксплуатационных и потребительских свойств электронных спектрометров, используемых для исследования объектов твердотельной электроники методом электронной оже-спектроскопии.

Для обнаружения заряженных частиц с характеристическими энергиями необходимо выделять частицы, находящиеся в узком интервале энергий ΔЕ, для чего используют устройства, называемые энергоанализаторами. Абсолютное ΔE и относительное R=ΔE/Eo энергетическое разрешение анализатора зеркального типа определяется величиной дисперсии (отклоняющей силы поля) и качеством угловой фокусировки потока анализируемых частиц, где E0 - энергия настройки анализатора. Качество фокусировки математически выражается порядком N фокусировки - количеством N нулевых слагаемых в разложении в ряд Тейлора координаты частицы в фокальной плоскости по начальному углу движения.

Одним из наиболее используемых в оже-спектроскопии энергоанализаторов является цилиндрический зеркальный анализатор (ЦЗА). В приближении бесконечно длинных цилиндров ЦЗА обеспечивает угловую фокусировку второго порядка (N=2) вблизи центрального угла 40° [1].

В реальных устройствах с цилиндрами конечных размеров применяют различные способы борьбы с краевыми искажениями электрического поля.

Известен цилиндрический зеркальный анализатор [2] с нанесенными концентрическими металлическими кольцами на изолирующих подложках, размещаемых между внутренним и внешним цилиндрическими электродами анализатора с обоих его торцов. Выравнивание краевого поля осуществляется подачей соответствующих потенциалов на металлические кольца через внутренний делитель напряжения, представляющий собой резистивную дорожку, напыленную по радиусу каждой подложки и имеющую омический контакт со всеми кольцами.

К недостаткам известного устройства относятся технологические сложности напыления концентрических колец с требуемой точностью и подгонки сопротивления резистивной дорожки, что является причиной ограничения предельно возможных (в случае идеального поля цилиндрического конденсатора) значений энергетического разрешения.

Наиболее близким к предлагаемому является электростатический энергоанализатор [3] типа цилиндрическое зеркало, содержащий коаксиально расположенные внешний и внутренний цилиндрические электроды, с выполненными во внутреннем цилиндрическом электроде и затянутыми мелкоструктурной металлической сеткой прорезями для пролета электронов, систему защиты от краевых эффектов, состоящую из изготовленных с высокой точностью чередующихся керамических и металлических корректирующих колец, приемник частиц на основе вторичного электронного умножителя с размещенной перед ним кольцевой или дырочной диафрагмой и блок развертки потенциала, подключенный к цилиндрическим электродам анализатора и через внешний делитель напряжения к металлическим корректирующим кольцам. Анализатор с тремя и более парами корректирующих колец обеспечивает угловую фокусировку второго порядка вблизи центрального угла 40°.

Регистрация коллектором вторичных частиц, возбужденных с поверхности исследуемого объекта первичными электронами и имеющих определенную кинетическую энергию, достигается размещением в точке фокуса кольцевой или дырочной диафрагмы и подачей на внешний цилиндрический электрод отклоняющего потенциала.

К недостаткам известного устройства относится невысокий второй порядок угловой фокусировки, что является ограничением снизу величины достигаемого энергетического разрешения R=ΔE/Eo, в частности, R~1.14% при светосиле (телесном угле сбора вторичных электронов) Ω/4π~7%.

Техническая задача предлагаемого изобретения состоит в улучшении основного эксплуатационного параметра анализаторов - энергетического разрешения.

На фиг.1 приведена схема предлагаемого анализатора.

Решение указанной задачи достигается тем, что электростатический энергоанализатор потока заряженных частиц содержит коаксиально размещенные внутренний 1 и внешний 2 цилиндрические электроды, экранирующий электрод 3, электрически связанный с внутренним цилиндрическим электродом 1, внутренние 4 и внешние 5 корректирующие кольца, электрически изолированные друг от друга и от цилиндрических электродов 1 и 2, выполненные на боковой поверхности цилиндрического электрода 1 и затянутые мелкоструктурной металлической сеткой входную 6 и выходную 7 кольцевые прорези (окна) для пролета потока вторичных электронов 8, исследуемый образец 9, встроенную электронную пушку 10 для формирования сфокусированного потока первичных электронов 11, выходную дырочную диафрагму 12, приемник электронов 13, блок развертки 14 потенциала Vb внешнего цилиндрического электрода 2; делитель 15 напряжения развертки, подключаемый к корректирующим кольцам 4 и 5, причем, размещенные ближе к входному окну 6 корректирующие кольца 4 и 5 имеют коническую форму с углом наклона, образующей конуса приблизительно 55°, а корректирующие кольца 4 и 5, размещенные ближе к выходному окну 7, являются дисками с отверстиями. При этом система компенсации краевых эффектов состоит из двух пар корректирующих колец 4 и 5 с потенциалами 0.33Vb на паре внутренних 4 и 0.67Vb на паре внешних 5 корректирующих колец, создающих электростатическое поле в рабочем пространстве анализатора, обеспечивающее угловую фокусировку четвертого порядка вблизи центрального угла 40°, что позволяет приблизительно в 10 раз уменьшить величину апертуры выходной диафрагмы по сравнению со стандартным режимом фокусировки второго порядка и, тем самым, улучшить почти на порядок энергетическое разрешение R устройства без уменьшения его светосилы Ω/4π.

На фиг. 2 представлены функции пропускания по энергии (аппаратные функции) прототипа (а) и предлагаемого анализатора (б).

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый образец 9 облучается потоком первичных электронов 11, в результате чего образец 9 испускает поток вторичных электронов 8, который преодолев пространство свободного дрейфа за счет начальной энергии E0 между образцом 9 и внутренним цилиндрическим электродом 1 энергоанализатора, через входное окно 6 в цилиндрическом электроде 1, затянутое мелкоструктурной металлической сеткой, попадает в отклоняющее и фокусирующее электростатическое поле, созданное отрицательным потенциалом Vb на внешнем цилиндрическом электроде 2 и отрицательными потенциалами 0.33Vb на внутренних 4 и 0.67Vb на внешних 5 корректирующих кольцах. Электронный поток 8 отклоняется в направлении внутреннего цилиндрического электрода 1 и выходит через выходное окно 7, затянутое мелкоструктурной металлической сеткой, из области градиента электростатического поля. Сфокусированный поток электронов 8, имеющих энергию E0, проходит через дырочную диафрагму 12 и попадает на приемник 13 электронов.

Цилиндрический электрод 1 и экранирующий электрод 3 анализатора, а также образец 9 заземлены. Экранирующий электрод 3 играет роль электростатического и магнитного экрана.

Электростатический анализатор имеет полосовую функцию пропускания, т.е. на вход приемника 13 электронов попадают вторичные электроны 8, энергия которых лежит в определенной полосе ΔE с центром в E0. Меняя отклоняющий потенциал Vb можно снять весь энергетический спектр электронов, испускаемых образцом 9.

В регистрирующем устройстве (не показано), соединенным с приемником, энергетический спектр анализируется по энергии, в результате чего выявляются энергетические пики оже-электронов, по которым можно судить об элементном составе поверхности образца.

При внешнем радиусе экранирующего электрода 3, равном 29 мм, длина устройства составляет 56 мм, радиус внутреннего цилиндрического электрода 1 составляет 10 мм, радиус внешнего цилиндрического электрода 2 составляет 25 мм, расстояние от электронной пушки до образца - 6 мм. Отношение потенциала Vb к энергии электронов Е0 примерно равно 1.43, внутренний радиус внутренних корректирующих колец 4 равен 12.27 мм, их внешний радиус - 15.5 мм, внутренний радиус внешних корректирующих колец 5 равен 16.5 мм, их внешний радиус - 21.54 мм, величина изолирующего промежутка между корректирующими кольцами 4 и 5, а также между внутренним цилиндрическим электродом 1 и внутренними 4 корректирующими кольцами и, в свою очередь, между внешним цилиндрическим электродом 2 и внешними 5 корректирующими кольцами составляет приблизительно 1 мм; причем, размещенные ближе к входному окну 6 корректирующие кольца 4 и 5 имеют коническую форму с углом наклона образующей конуса приблизительно 55°, а корректирующие кольца 4 и 5, размещенные ближе к выходному окну 7, являются дисками с отверстиями, радиус отверстия выходной диафрагмы 12-0.04 мм.

Анализатор обеспечивает угловую фокусировку четвертого порядка типа «ось-ось». При светосиле Ω/4π=7% энергетическое разрешение энергоанализатора R=0.1%, т.е. в десять раз лучше, чем у прототипа.

ЛИТЕРАТУРА

1. Зашквара В.В., Корсунский М.И., Космачев О.С. Фокусирующие свойства электростатического зеркала с цилиндрическим полем // ЖТФ. - 1966. - Т.36, вып.1. - С.132-138.

2. Рэндфроу, Фишбек. Влияние краевого поля на фокусировку электростатического анализатора типа цилиндрического зеркала // ПНИ. - 1975. - Т.46, №5. - С.17-132.

3. Энергетический анализатор для электронной оже-спектроскопии и спектроскопии обратнорассеянных ионов низких энергий / Волков С.С., Горелик В.А., Гутенко В.Т, Протопопов О.Д., Шувалова З.А., Трубицын А.А., Якушев Г.А. // ПТЭ. - 1988. - №5. - С.234.

Электростатический энергоанализатор заряженных частиц, содержащий коаксиально размещенные внутренний и внешний цилиндрические электроды, экранирующий электрод, электрически связанный с внутренним цилиндрическим электродом, внутренние и внешние корректирующие кольца, электрически изолированные друг от друга и от цилиндрических электродов, выполненные на боковой поверхности цилиндрического электрода и затянутые мелкоструктурной металлической сеткой, входную и выходную кольцевые прорези (окна) для пролета вторичных электронов, исследуемый образец, встроенную электронную пушку для формирования сфокусированного потока первичных электронов, выходную дырочную диафрагму, приемник электронов, блок развертки потенциала внешнего цилиндрического электрода, делитель напряжения развертки, подключаемый к корректирующим кольцам, причем размещенные ближе к входному окну корректирующие кольца имеют коническую форму, а корректирующие кольца, размещенные ближе к выходному окну, являются дисками с отверстиями, отличающийся тем, что система компенсации краевых эффектов состоит из двух пар корректирующих колец, создающих электростатическое поле в рабочем пространстве анализатора, обеспечивающее угловую фокусировку четвертого порядка вблизи центрального угла 40°.
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ЭНЕРГОАНАЛИЗАТОР ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ЭНЕРГОАНАЛИЗАТОР ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 94.
20.08.2013
№216.012.5f0c

Способ определения показателей вариабельности сердечного ритма оператора в режиме реального времени и устройство для его осуществления

Изобретение относится к медицине. При осуществлении способа электрокардиосигнал фильтруют, дискретизируют по времени. В q первых кардиоциклах выделяют опорные точки, определяют длительности кардиоциклов, среднюю длительность кардиоциклов и число дискретных отсчетов N, соответствующее этой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489964
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.621d

Изотраекторный масс-спектрометр

Изобретение относится к области масс-анализа потоков ионов, эмиттируемых с поверхности твердого тела под воздействием первичного излучения, и может быть использовано для улучшения аналитических свойств масс-спектрометров, используемых для исследования объектов твердотельной микро- и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490749
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.621e

Электростатический анализатор энергий заряженных частиц

Изобретение относится к области энергетического анализа потоков заряженных частиц, возбуждаемых первичными электронами с поверхности твердого тела, и может быть использовано для улучшения аналитических и потребительских свойств электронных спектрометров, используемых для исследования объектов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490750
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.09.2013
№216.012.667c

Устройство предварительной обработки электрокардиосигнала

Изобретение относится к медицинской технике. Устройство предварительной обработки электрокардиосигнала (ЭКС) содержит блок усиления (1), блок АЦП (2), вход которого подключен к выходу блока усиления (1), блок фильтра нижних частот (10). В устройство введены подключенные к выходу блока АЦП (2)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491883
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.687b

Устройство для вентиляции воздуха

Изобретение относится к системам продувки и очистки воздуха от пылевых, бактериальных и химических загрязнений в производственных помещениях. Устройство содержит коронирующие электроды, которые установлены между осадительными электродами один за другим в одной плоскости параллельно осадительным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492394
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.09.2013
№216.012.6d4c

Способ обнаружения квантовых точек и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области диагностики полупроводниковых структур нанометрового размера и может быть использовано для обнаружения и классификации квантовых точек. Сущность изобретения: в способе обнаружения квантовых точек, расположенных на диагностируемом образце, образец пошагово...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493631
Дата охранного документа: 20.09.2013
20.10.2013
№216.012.7736

Способ образования двумерного линейного электрического поля и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области электронной и ионной оптики и масс-спектрометрии, где используется движение заряженных частиц в статических и переменных двумерных линейных электрических полях, и может быть использовано для усовершенствования конструкций и технологий изготовления устройств...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496178
Дата охранного документа: 20.10.2013
27.10.2013
№216.012.781c

Устройство для дистанционной регистрации процессов сердцебиения и дыхания пациента

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в медицинской практике для дистанционной регистрации процессов дыхания и сердечной деятельности пациента в реальном времени. Устройство для дистанционной регистрации процессов сердцебиения и дыхания пациента содержит в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496410
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.10.2013
№216.012.7896

Способ формирования магнитотерапевтического воздействия и устройство для его осуществления

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам для комплексной магнитотерапии. Способ заключается в размещении по всему телу пациента в два слоя, над и под ним, идентичных модулей в виде формирователей электромагнитного поля, подаче на них электрических сигналов регулируемой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496532
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.10.2013
№216.012.7b4c

Способ образования двумерного линейного высокочастотного электрического поля и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области фокусировки, энерго и масс-анализа заряженных частиц в линейных высокочастотных электрических полях и может использовано для улучшения конструкторских и коммерческих характеристик приборов для микроанализа вещества. Технический результат - усовершенствование...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497226
Дата охранного документа: 27.10.2013
Показаны записи 1-10 из 105.
20.08.2013
№216.012.5f0c

Способ определения показателей вариабельности сердечного ритма оператора в режиме реального времени и устройство для его осуществления

Изобретение относится к медицине. При осуществлении способа электрокардиосигнал фильтруют, дискретизируют по времени. В q первых кардиоциклах выделяют опорные точки, определяют длительности кардиоциклов, среднюю длительность кардиоциклов и число дискретных отсчетов N, соответствующее этой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489964
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.61c3

Способ неразрушающего объемного измерения векторной функции магнитной индукции неоднородно распределенного в пространстве и периодически изменяющегося во времени магнитного поля

Предложен способ неразрушающего объемного измерения векторной функции магнитной индукции неоднородного периодически меняющегося магнитного поля. В способе измерения мгновенных объемных состояний распределения неоднородного в пространстве магнитного поля осуществляются в местах, недоступных для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490659
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.621d

Изотраекторный масс-спектрометр

Изобретение относится к области масс-анализа потоков ионов, эмиттируемых с поверхности твердого тела под воздействием первичного излучения, и может быть использовано для улучшения аналитических свойств масс-спектрометров, используемых для исследования объектов твердотельной микро- и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490749
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.621e

Электростатический анализатор энергий заряженных частиц

Изобретение относится к области энергетического анализа потоков заряженных частиц, возбуждаемых первичными электронами с поверхности твердого тела, и может быть использовано для улучшения аналитических и потребительских свойств электронных спектрометров, используемых для исследования объектов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490750
Дата охранного документа: 20.08.2013
27.08.2013
№216.012.65b7

Способ корректировки межконтактного зазора геркона

Изобретение может быть использовано в электронной промышленности при изготовлении герметизированных магнитоуправляемых контактов (герконов). Согласно данному способу в случае, когда магнитодвижущая сила срабатывания заваренного геркона не соответствует диапазону паспортных значений, производят...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491676
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.09.2013
№216.012.667c

Устройство предварительной обработки электрокардиосигнала

Изобретение относится к медицинской технике. Устройство предварительной обработки электрокардиосигнала (ЭКС) содержит блок усиления (1), блок АЦП (2), вход которого подключен к выходу блока усиления (1), блок фильтра нижних частот (10). В устройство введены подключенные к выходу блока АЦП (2)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491883
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.687b

Устройство для вентиляции воздуха

Изобретение относится к системам продувки и очистки воздуха от пылевых, бактериальных и химических загрязнений в производственных помещениях. Устройство содержит коронирующие электроды, которые установлены между осадительными электродами один за другим в одной плоскости параллельно осадительным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492394
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.09.2013
№216.012.6d4c

Способ обнаружения квантовых точек и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области диагностики полупроводниковых структур нанометрового размера и может быть использовано для обнаружения и классификации квантовых точек. Сущность изобретения: в способе обнаружения квантовых точек, расположенных на диагностируемом образце, образец пошагово...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493631
Дата охранного документа: 20.09.2013
20.10.2013
№216.012.7736

Способ образования двумерного линейного электрического поля и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области электронной и ионной оптики и масс-спектрометрии, где используется движение заряженных частиц в статических и переменных двумерных линейных электрических полях, и может быть использовано для усовершенствования конструкций и технологий изготовления устройств...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496178
Дата охранного документа: 20.10.2013
27.10.2013
№216.012.781c

Устройство для дистанционной регистрации процессов сердцебиения и дыхания пациента

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в медицинской практике для дистанционной регистрации процессов дыхания и сердечной деятельности пациента в реальном времени. Устройство для дистанционной регистрации процессов сердцебиения и дыхания пациента содержит в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496410
Дата охранного документа: 27.10.2013
+ добавить свой РИД