Устройство для исследования диэлектриков методом фотоэлектронной спектроскопии

 

Изобретение относится к аппаратуре для физических исследований твердых тел методами вторичной эмиссии и может применяться для исследования диэлектриков методом фотоэлектронной эмиссии. Цель изобретения - повышение энергетического разрешения и точности измерения фотоэлектронных спектров. Для этого в устройство, содержащее источник 1 возбуждающего излучения, фокусирующий его на поверхность образца 3, установленного в держателе на манипуляторе 2, энергоанализатор 12 и источник 9 медленных электронов, введены измеритель 6 электростатического поля, соединенный через амплитудо-временной преобразователь 14 с дополнительным электродом 11 источника 9 медленных электронов, причем измеритель 6 электростатического поля и источник 9 медленных электронов установлены между образцом 3 и входом энергоанализатора 12 на рычагах 19, 18 из немагнитного материала, соединенных посредством шаровых шарниров с манипулятором 2, обеспечивающих после выставления поверхности образца 3 на электронно-оптическую ось энергоанализатора 12 совмещение пучков возбуждающего излучения и компенсирующих электронов на поверхности образца 3. Электронно-оптическая ось источника 9 медленных компенсирующих электронов установлена относительно электронно-оптической оси энергоанализатора 12 под углом, большим угла вхождения эмитированных из образца 3 фотоэлектронов в энергоанализатор 12. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 1> 4 G 01 N 23/227

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д BTOPCHOh1V СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4287136/31-25 (22) 20.07 ° 87 (46) 23.04.89. Бюл. Р 15 (71) Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им.С.М.Кирова (72) Н.А. Тимченко и А.А. Шевцов (53) 543.53(088.8) (56) Патент CIIIA N 3665185, кл. 250-49.5, 1972.

Himpsel F.J. and Stenmann W. Angle

and energy dependence of photoemission from ИаС1 and КС1 single crystals. Phys. Rev. Lett, 1975, vol. 35, У 15, р. 1085-1028. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИЭЛЕКТРИКОВ МЕТОДОМ ФОТОЭЛЕКТРОННОЙ

СПЕКТРОСКОПИИ (57) Изобретение относится к аппаратуре для физических исследований твердых тел методами вторичной эмиссии и может применяться для исследования диэлектриков. Цель изобрЕтения— повьппение энергетического разрешения и точности измерения фотоэлектронных спектров. Для этого в устройство, содержащее источник 1 возбуждающего из-. лучения, фокусирующий его на поверх„„SU„„1474529 А1 ность образца 3, установленного в держателе на манипуляторе 2, энергоанализатор 12 и источник 9 медленных электронов, введены измеритель 6 элек тростатического поля, соединенный через амплитудно-временной преобразователь 14 с дополнительным электродом

11 источника 9 медленных электронов.

Причем измеритель 6 электростатического поля и источник 9 медленных электронов установлены между образцом

3. и входом энергоанализатора 12 на рычагах 19, 18 из немагнитного материала, соединенных посредством шаровых шарниров с манипулятором 2,обеспечивающих после выставления поверхности образца 3 на электронно-оптическую ось энергоанализатора 12 совмещение пучков возбуждающего излучения и компенсирующих электронов на поверхности образца 3. Электроннооптическая ось источника 9 медленных компенсирующих электронов установлена относительно электронно-оптической оси энергоанализатора 12 под углом, большим угла вхождения эмитированных из образца 3 фотоэлектронов в энергоанализатор 12. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1474529

Изобретение относится к аппаратуре для физических исследований твердых тел методами вторичнои эмиссии и может применять для исследования диэлектриков методом фотоэлектроннои спектроскопии.

Цель изобретения — повышение энергетического разрешения и точности измерения фотоэлектронных спектров.. 1О

Иа чертеже показана схема устройства для исследования диэлектриков методом фотоэлектронной спектроскопии.

Устройство содержит источник 1 15 возбуждающего излучения, манипулятор

2 с держателем (не показан) исследуемого образца 3, антимагнптпый экран

4 вокруг манипулятора 2 с образцом 3, на который падает сфокусированный 2О пучок 5 возбуждающего излучения источника 1, измеритель 6 электростатического поля образца 3 с измерительным электродом 7 и электромагнитом 8, компенсирующий источник 9

25 медлепных электронов с катодом 10 и ,управляющим (дополнительным) электродом 11, энергоанализатор 12. Все эти элементы находятся в вакуумной каt

° мере (не показана) . ЗО

Катод 10 источника 9 медленных электронов подключен к блоку 13 питания, а управляющий электрод 11 — к выходу амплитудно-временного преобразователя 14. С энергоанализатором

12 связан блок 15 регистрации фотоэлектронных спектров ° Измерительный электрод 7 измерителя 6 электростатического поля через усилитель-формирователь 16 подключен к входу преоб- 4О разователя 14. К электромагниту 8 измерителя 6 подключен генератор 17 переменного тока. Источник 9 медленных электронов и измеритель 6 электростатического поля образца установлены45 на рычагах 18 и 19 из немагнитного материала, шарнирно связанных с манипулятором 2.

Источник 9 медленных электронов имеет электронно-оптическую ось, рас- „ попоженную под углом к электроннооптической оси энергоанализатора 12, большим угла вхождения фотоэлектронов в энергоанализатор 12.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда воз буя цающее излучение отсутствует и поверхность исследуемого образца 3 электрически нейтральна„ сигнал с измерителя 6 электростатического поля равен нулю, управляющий электрод 11 источника 9 медленных электронов находится под положительным потенциалом относительно катода 10.

Попеременно включая источник 1 возбуждающего излучения и источник 9 медленных электронов, по сигналам с измерителя 6 электростатического поля и блока 15 регистрации фотоэлектронных спектров, настроенного на электроны определенной энергии„ поверхность исследуемого образца 3 устанавливается на электронно-оптическую ось энергоанализатора 12 с помощью манипулятора 2 и рычагов 18 и 19. Затем на ней совмещаются зарядовые пятна, образующиеся на образце 3 под дейст1 вием остросфокусированпых пучков источника 1 возбуждающего излучения и источника 9 медленных электронов.

Причем, поскольку основная часть распределения интенсивности упруго отраженных электронов малых энергий

Е «й 1 эВ при отражении от кристалЭ ла в усЛовиях дифракции и углах падения, не равных нулю, сосредоточена вблизи оси пучка зеркального отражения, в так называемом "нулевом порядке", то для исключения попадания этих электронов в энергоанализатор

12 электронно-оптическая ось источника 9 медленных электронов устанавливается под углом к электронно-оптической оси энергоанализатора 12, большим угла ввода фотоэлектронов в энергоанализатор 12.

После этого устройство готово к проведению измерений фотоэлектронных спектров, которые проводятся следующим образом. Фотоэлектроны, вышедшие с поверхности образца 3 под действием пучка 5 возбуждающего излучения, поступают на вход энергоанализатора 12 и, регистрируются блоком 15. Вследствие ухода с образца

3 фотоэлектронов. на его поверхности образуется зарядовое пятно. Величина заряда определяется по напряженности электрического поля с помощью измерителя 6 в виде ЗДС переменного тока, наведенного на вибрирующем измерительном электроде 7. Злектрод

7 приводится в движение электромагнитом 8, запитанным от генератора

17. Сигнал о величине заряда, который может быть измерен с точностью боль-.

1474529 ранов в энергоанализатор.

2. Устройство по п,1, а т л и ч а ю щ е е с я тем, чта измеритель электростатического паля и источник медленных электронов установлены на рычагах из немагнитных материалов, шарнирно связанных с манипуляторам держателя образца.

Составитель К. Кононов

Техред П.Сердюкова Корректор М. Демчик

Редактор Н. Тупица

Заказ 1886/41 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 ше чем +0,1 эВ, поступает с измерителя 6 на усилитель-формирователь 16, а с него — на амплитудно-временной преобразователь 14, вырабатывающий импульс напряжения с длительностью, соответствующей величине заряда поверхности. Этот импульс подается на управляющий электрод 11 источника 9 медленных электронов и управляет чис- 10 лом компенсирующих электронов.

Таким образом, механизм компенсации зарядки образца 3 позволяет с большой точностью компенсировать заряд поверхности исследуемого образца 3 диэлектрика, что позволяет достичь энергетического разрешения фотоэлектронных спектров не хуже, чем 0,1 эВ, поскольку эта точность в данном случае определяется точностью измерения заряда и с использованием современных измерителей может быть лучше, чем 0,1 эВ.

Использование для компенсации зарядового пятна сфокусированного пучка медленных электронов, направляемого под указанным углом, исключает ошибки, вносимые в измеряемые спектры зарядкой компенсирующими электронами "нерабочей" поверхности образ- 30 ца 3 и прямым попаданием упруго отраженных компенсирующих электронов в энергоанализатор 12, Фо,рмула из о бретения

1. Устройство для исследования диэлектриков методом фотоэлектронной спектроскопии, содержаще"=. держатель образца с манипулятором, источник сфокусированного на поверхности образца возбуждающего излучения,энергоанализатор и компенсирующий источник медленных электронов с катодом и дополнительным электродом, о т л ич а ю щ е е с я тем, чта, с целью повышения энергетического разрешения и точности измерения фотоэлектронных спектров. введены измеритель электростатического поля образца, амплитудно-временной преобразователь и средство совмещения на поверхнос( ти образца потоков возбуждающего излучения и компенсирующих медленных электронов, причем источник медленных электронов выполнен фокусирующим, измеритель электростатического .поля через амплитудно-временной преобразователь соединен с дополнительным электродом компенсирующего источника медленных электронов и угол между оптической осью энергоанализатора и оптической осью источника медленных электронов выбран большим максимального угла вхождения фотоэлект