Устройство для исследования диэлектриков ионными пучками

Устройство для исследования диэлектриков ионными пучками

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ!

Союз Советских

Социалнстнческнх

Республик

<1>776389

g)5$

,1 б

1(61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 130679 (21) 2779474/18-25 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 070981. Бюллетень Йо ЗЗ (5t)v. к„.

Н 01 т 37/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (5З) УДК 621. 384 (088.8) Дата опубликования описания 10.09.81 (72) Автор изобретения

Л.Н. Пучкарева

Научно-исследовательский институт ядерной физики, электроники и автоматики при Томском политехническом институте им. С.М. Кирова (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИЭЛЕКТ

ИОННЫМИ ПУЧКАМИ ( вp é т 1;" . Й

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в тех областях промышленности и в научных исследованиях, где требуется осуществление анализа или контроля поверхности диэлектрических материалов методом спектрометрии вторичных или рассеянных ионов.

Известны устройства для исследования диэлектриков пучками заряженных частиц (1). В этих устройствах для разрядки поверхности диэлектриков применяются специальные узлы, включающие дополнительные э ектроды или источники заряженных частиц.

Однако эти узлы не обеспечивают стабильной нейтрализации наведенных зарядов и усложняют конструкцию устройства.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для исследования диэлектриков ионными пучками, содержащее источник положительных ионов, металлический держатель образца, узел нейтрализации заряда на образце, приемник излучения и схему измерений с обратной связью (2) °

В известном устройстве нейтрали зация положительного заряда на поверхности диэлектрика осуществляет ся электронами, эмиттировынными с термокатода, установленного вблизи образца. Регулировка нейтрализации обеспечивается через обратную связь схемы питания и измерений путем изменения мощности накала термокатода.

Недостатками устройства являются относительно большая инерционность системы нейтрализации заряда, а также нежелательный нагрев образца за счет теплового излучения от термокатода.

Это приводит к снижению чувствительности и точности получаемой информации. Кроме того, термокатод имеет ограниченный ресурс, что в целом снижает надежность устройства.

Цель изобретения — повышение точности измерений и надежности устройства.

Это достигается тем, что в устрой. стве для исследования диэлектриков ионными пучками, содержащем источник положительных ионов, металлический держатель образца, узел ней,трализации заряда на образце, приемник излучения и схему измерений с обратной связью, узел нейтрализации заряда на образце вьпоннен в виде

ЗО экрана полусферической форл1»!, ра"M 776389. щенного над образцом и снабженного отверстиями для входа ионного пучка и выхода излучения, причем внутрен-. няя поверхность экрана выполнена из материала с высоким коэффициентом ионно-электронной эмиссии;

На чертеже показана схема ус,тройства.

Оно включает источник 1 иойов, экран 2 узла нейтрализации заряда и . приемник 3 излучения. Экран 2 полусферической формы размещен над металлическим держателем 4 с йсследуемым образцом 5. Схема измерений включает измеритель б тока и потенциометр 7. Экран 2 перекрывает пространство вблизи мишени, а для входа пучка и выхода излучения снабжен соответствующими отверстиями. Он изолирован от другйх элементов устрой" ства и заземлен через потеициометр 7.

Металлический держатель 4 образца заземлен через измеритель 6 тока.

Устройство работает следующим образом .

Ускоренный до некоторой эйЕргйи пучок первичных ионов из источника 1 через отверстие в экране 2 йоотупает на образец 5.

При взаимодействии первичноГо пучка ионов с поверхностью образца последний распыляется в вКде нейтральных атомов, положительных и: отрицательных ионов. Часть первич " ных иойов, претерпевая упругое вза- " имодействие с атомами, рассеивается.

Как-вторичные, так и рассеянные ионы несут информацию «о составе и сточктуре поверхности, поскольку обладают определенной массой, зарядом и энергией . Анализируемые ионы, попадая в щель приемника 3 йзлученйя, ускоряются до необходимой энергии и поступан т в камеру масс- анализато ра и на коллектор, или поступают "" - в -энергоанализатор.

Нейтрализация положительного заряда на образце осуществляется электронами, эмиттируемымй экраном 2 в результате бомбардировки частью рассеянных и вторичных ионов, не попавших в апертуру приемника излучения.

Энергия падающих на экран частиц превышает пороговую энергию, при которой становится существенной ионно-электронная эмиссия. В диапазоне энергий падающих на экран ионов 10010000 эВ коэффициент вторичной ионно-электронной эмиссии достигает 5-:

15.ийтенсивная ионцо-электронная эмиссия дополнительно усиливается за счет бомбардировки экрана распылен ными нейтральными атомами, поэтому количество электронов, покидающих экран и ускоряющихся в направлении положительно заряженной диэлектрической мишени может превысить необходимое для нейтрализации. Для ус-тановления нужного уровня нейтрализа", ции потенциометром 7 изменяют соот- . йошение потенциалов экрана и образца соответственно интенсивности сиг® налов аиализйруемых ионов. Стабилизация нейтрализации на определенном уровне достигается благодаря обрат- . ной связи, функцию которой выполняет электрическое поле, сэяфайиое с зарядом. Увеличение зар щй стимулирует более интенсивную эмйссию электронов с поверхности экрана, которые ускоряются на положительно заряженнйй образец, и наоборот, уменьшение заряда создает тормозящее поле

20 для электронов с экрана на образец.

Инерционность этих процессов достаточно мала." По показаниям измерителя гока контрОлируеТся стабильность нейтрализации.

Описанное устройство обеспечивает высокую стабильность нейтрализации, имеет простую конструкцию и отлича" ется высокой надежностью в эксплуатации.

Формула изобретения

Устройство для исследования ди- электриков ибнными пучками ", содер-. жащее источник положительных ионов, металлический держатель образца, узел нейтрализации заряда на образце,приемник излучения и схему измерений с обратной связью, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и надежности устройства, узел нейтрализации заряда на образце выполнен в виДе экрана полусферической Формы, размещенного над образцом и снабженного отверстиями для входа ионного "пучка и выхода излучения, причем внутренняя поверхность экрана выполнена из матерИала с высоким коэффициентом ионно-элект®,ронной эмиссии. л

Источйики информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шульман А.Р., Фридрихов С.A.

Вторичноэмиссионные методы исследования твердого тела. М., Наука, 1977, с. 327-329.

2. Патент США М 3665185, кл. 250-495, опублик. 1975 (прототип).

776389

Составитель В. Гаврюшин

Техред A. Ач .Корректор Е. Рошко

Редактор Е. Яковчик

Тираж 784 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6764/65

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4