Двухкаскадный электростатический энергоанализатор

Двухкаскадный электростатический энергоанализатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е (1) аюьэе

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дрпелнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 01.09,76 . (21) 2400880/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень № 12 (51) М. Кл.

Н01 J 39/34

Государственный комитет

Совета Министров СССР

Il0 делам изобретений и открытий (53) УДК

537.533.34 (088.8) (45) Дата опубликования описания 31.03.78

В. В. Зашквара, А. М. Ильин и Б. У. Аиитмбаева (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Институт ядерной физики АН Казахской ССР (54) ДВУХКАСКАДНЫЙ ЭЛЕКПОСТАТИЧИКИЙ ЭНЕРГОАНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к спектрометрии пучков заряженных частиц и может быль использовано для построения электростатического энергоанализатора большой светосилы.

Известен электростатический энергоанатвтзатор пучков заряженных частиц на- основе цилиндрического зеркала, содержащий два соосных цилиндрических электрода (1). Внутренний электрод его обычно заземляется, а к наружному прикладывается медленно меняющийся отклоняющий потенциал

U, no знаку одноименный заряду анализируемых частиц.

Недостатком этого анализатора является.невозможность значительного повышения светосилы цилиндрического зеркала за счет увеличения угловой расходимости при сохранении его разрешающей способности нз-за возрастагия угловых аберраций третьего и четвертого порядка.

Наиболее близким к предложенному является двухкаскадньтй электростатический энергоанали- 0 затор с промежуточным фокусом, содержащий наружные и внутренние цилиндрические электроды и приемник (21. В этом анализаторе также не удается значительно повысить светосилу из-за значитель. ности кубической угловой аберрации. 25

Целью изобретения является увеличение свето.силы при сохранении выходной разрешающей способности.

Эта цель достигается тем, что в промежуточном фокусе установлено. электростатическое зерка ло, выполненное в виде соосных электродам анализатора металлического диска и сеточного электро- да, расположенного у боковой поверхности укаэанного диска.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема анализатора; на фиг. 2 — участок промежуточного кольцевого фокуса и траектории, его формирую. щие.

Он состоит иэ внутреннего цилиндрического электрода 1 с радиусом t, наружного цилиндри- ческого электрода 2 с радиусом т, источника 3 заряженных частиц, приемника 4 с малым входным отверстием и корректирующего электростатнческо

ro зеркала, состоящего из диска 5 и сетки 6. Сетка высокой прозрачности находится, как и внутренний цилиндрический электрод, под потенциалом земли, а диск находится под потенциалом, одноименным по знаку заряду анализируемых частиц.

Работает анализатор следующим образом.

600() 38

От источника пучок частиц, имеющий угловую расходимость 2 р, попадает в первый каскад анализатора, после прохождения которого отражается электростатическим зеркалом, проходит второй каскад анализатора и фокусируется на малое входное отверстие приемника 4. Ионно-оптическая схема каждого каскада анализатора такова, что в условиях угловой фокусировки второго порядка кольце. вая область а а в в находящаяся на цилиндрической поверхности радиуса r (rq является в пер- щ вом каскаде изображением источника 3 и одновременно кольцевым иоино-оптическим источником во втором каскаде. Назовем область а а в в промежуточным кольцевым фокусом (см, фиг. 2), В первом каскаде из-за конечной величины 15 и отрицательного знака кубической угловой аберрации проекция на ось симметрии траектории, наклоненной под углом ао + р, меньше, а наклоненной под углом ае — y, больше, чем проекция осевой траектории, наклоненной под углом à . Как 20 видно из чертежа, зеркало помещено в область про межуточного кольцевого фокуса и, благодаря спе- циальной форме, приданной его электродам, отражает заряженные частицы таким образом, что наклон каждой траектории к оси симметрии анализатора изменяется„с ад L y на cq> + р (по отношеиню к осевой траектории пучка углы у наклона побочных траекторий меняют знак). Назовем это свойством инвертирования траекторий. Поэтому после отражения от зеркала во втором каскаде проекция каждой траектории на ось симметрии иэза отрицательной кубической угловой аберрации (с точностью до малых величин р ) удлинится или сократится на столько, на сколько по этой же причине она сократилась или удлинилась при 35 прохождении первого каскада, и, таким образом, влияние кубической угловой аберрации в двухкаскадном анализаторе будет полностью скомпенсиповано.

Можно показать, что для осуществления инвертирования траекторий корректирующим зеркалом необходимо, чтобы линия отражения зеркала — линия, близкая к образованной в сечении поверхности электрода (сетки) б аксиальной плоскостью, удо- 45 влетворяла в системе координат у, 7 (см, фиг.2) дифференциальному уравнению

= ваяю. (1)

dz

Приближенным решением уравнения (1), учитывающим в размытии фокуса цилиндрического анализатора лишь кубическую угловую аберрацию, является функция

4 (2) .А 11 где А@ — коэффициент кубической угловой аберрации, которая по обе стороны от начала координат имеет симметричные и сравнительно пологие ветви.

Профилирование электродов корректирующего электронного зеркала в соответствии с функцией (2) достаточно для достижения поставленной зада. чи — компенсации кубической угловой аберрации в двухкаскадной системе цилиндрических анализаторов и увеличения светосилы анализатора при сохранении достаточно высокой разрешающей способности, Формула изобретения

Двухкаскадный электростатический энергоанализатор с промежуточным фокусом, содержащий соосные наружные и внутренние цилиндрические электроды и приемник, отличающийся тем, что, с целью увеличения светосилы при сохра ненни высокой разрешающей способности, в промежуточном фокусе установлено электростатическое зеркало, выполненное в виде соосных электродам анализатора металлического диска и сеточного электрода, расположенного у боковой поверхности указанного диска.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1, Зашквара В. В. Некоторые ионно-оптические характеристики электростатического энергоанализатора типа цилиндрического зеркала, ЖТФ, 1971. т, 41, вып. 4, с. 829.

2. Заявка Р 2341734/27, кл. Н 01ф39/34, от

02.04.7б, по которой принято положительное решение о выдаче авторского свидетельства.

600638

Составитель В. Кнм

Техред А.Алатырев

Корректор Л . Небола

Редактор Н, Коляда

Заказ 1900/60 (Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 960 Подлисное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий

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