Борман В.Д. - Физические основы методов исследования наноструктур и поверхности твердого тела (1040989), страница 18
Текст из файла (страница 18)
В качестве иллюстрации на рис. 2.37 показаны нормированныс по интенсивности спектры остовного уровня Ая3г], получепнью с использованием монохроматичсского и немонохроматического рентгеновского излучения. 107 2.7.2. Знергоапализатор Эисргоаиализатор необходим;щя того„чгобы измерять число фотоэлектронов в зависимости от их энергии.
Анализатор электронов может быть либо магнитным, либо электростатическим, ои должен находиться в условиях СВВ и быть изолированным от внешних магнитных и электрических полей 1в том числе от магнит|юго поля Земли). В электростатических эисргоанализаторах внешние магнитные поля устраняют при помощи специальных экранов. Энергоанализаторы могуг иметь различную геометрию. В большинстве электронных спектрометров используют электростатические эисргоаиализаторы. Они могут быть разделены на два класса: анализаторы отклоняющего типа и анализаторы задерживающего поля. В анализа зорах он~клонлзощего ниша регистр~рукпся только электроны, кинетическая энергия которых лежит в пределах узкого диапазона энергий. Выделение электронов с нужной энергией производится путем использования геометрии, в которой только электроны с определенной энергией проходят по заданной траектории к детектору элсктро|юв.
Это достигается путем приложения электростатического поля в направлении, перпендикулярном к направлению движения электронов. Наиболсс распространенными анализа- 'горами отклоняющего типа являнггся кчнгцинпрнчеекнй полуеЦьернческнй инилнзинюор, инилнзагпор агнии кцнлнндрнчеекое зеркилов, анализатор типа «сферическое зеркалов и 127'-градусный еекпгорный ц лнндри ктк й иниянзипгор ~5, 193. Анализаторы задернеиоазозцего поля работают путем отссчсй р- .й.,«.-. И'„,г и, напряжение, приклалывасмос к задерживающему электроду. Наиболее распространенный тии анализатора задерживающего поля — это члпырехеппочиый инилнзитир„который обычно используют в установках по ДМЭ.
Его описание приведено в разделе 5.4. Другим примером анализатора задерживающего поля является безднеперенонный эиер.чн1нилнзин~ор. Далее булут рассмотрены три наиболсс широко используемых тина энергоанализаторов. 108 Концентрический полусферический анализатор Данный тип анализатора называют еще электростатическим полусферическим анализатором или сферическим отклоняютцпм анализатором. Схема устройства полусферического анализатора приведена на рис.2.38. Основными элементами анализатора являются два электрода в аиде концентрических полусфер.
На внешнюю полусферу оззюситсльно внутрсннсй полусферы подается отрицательный потснциал, создающий в пространстве между ними электростатическое поле. Вло3иан Витадсел ЩйМ Д Ф~икллд рис. 2.38. Схема устройства конпентрического полусферического анализатора, ив радиус траектории лвижспия электронов в .м1ск~рпчсском палс, создаваемом рачностгло потеипиалов, подаваемой на внсьчний н внутренний полусферические электролы с расстоянием межлу ними аЛ ~7~ Перед входом в анализатор электроны проходят через систему электростатических линз, формирующих тормозящее поле.
Входящие в анализатор электроны под действием элсктростаээ1чсского поля движутся по круговой траектории с радиусом Я. При заданной геометрии анализатора кинетическая энергия фотоэлсктрона АЕ, прошедшего через анализатор, определяется разностью потенциалов па электродах А~о: еЬф~ ~2.82) 2ЛР где тИ вЂ” расстояние между полусферическими электродами.
Регистрация спектра происходит путем изменения напряжения, прикладывасмого к электродам таким образом, чтобы через выходную щель анализатора на детектор последовательно проходили элсктро- 109 ны с разной энергией. Такой режим работы анализатора называется режимом с постоянным коэффициентом замедления. В другом рсжимс рйООты аналнзатОра, называсмОм рсжимОМ с ностОянной энергисй пропуск ии1я, на электроды анализатора подается постоянная разность потенциалов, но варьируется электрическое поле, тормозягпсс электроны на входе в анализатор. Фотоэлсктроны замедляются в этом поле и через анализатор проходят только тс электроны, скорость которых соответствует условию (2.82).
Полусферический анализатор является пространственно фокусирующим: точечный источник электронов изображастся в виде точки на выходе анализатора. Важной характеристикой анализатора является его разрешаюшая способность: й„. = КЕ / ЬКЕ. где ЛКŠ— минимальная разница кинетической знергии электронов, линии ко'горыс сше могут быть разрешены в спектре, КЕ— среднее значение кинетической энергии электронов 1обычно КЕ >> ЛКЕ ). Разрешающая способность полусферического анализатора Оиредслястся радиусом Р, ширинои 5 входнои и Выходнои щелей анализатора и углом разброса входягдего в анализатор элек- 2И тронного пучка (углом сбора электронов) а: Н, = 5+ Р(а /2)' 1191.
При типичных значениях параметров анализатора й =127 мм„5 =1 мм и а = 3, его разрешаю~дал способность составляез Л,. = 190, В то жс время для измерения типичных сдвигов энергии связи ЛЕ-0.1 эВ при кинетической энергии фотоэлектронов КŠ— 1 кзВ необходимо наличие анализатора с Р„- =10, достижение такой разрешающей способности требует слишком малого угла сбора электронов и ширины щелей анализатора.
Поэтому на практике перед входной гдслью анализатора обьпшо устанавливается блок замедления, уменьшающий кинетическую энергию фотоэлсктронов до величины -10 эВ. В этом случае КЕ,~ ЛКЕ - 10/ 0.1- 100 и имеющейся разрешающей способности анализатора оказываегся достаточно для измерения сдвигов энергии.
11О Анализатор типа «цили~щрическое зеркало» Энергоаналпзатор типа цилиндрического зеркала состоит из двух коаксиальшях цилиндров. Исследуемый образец и детектор электронов расположснь~ на Оси цилиндров (рис.2.39 171). Внутренний цилиндр остается заземленным, а на внешний подается отрицательный потенциал. Разность потенциалов между внутренним и внешним цилиндрами создаст радиальное поле, тормозящее электроны.
Входная н выходная щели анализатора расположены на краях полого внутреннего цилиндра по его окружности. Благодаря своей осевой симметрии цилиндрическое зеркало действует как энсргоанализатор с пространственной фокусировкой. Рис. 2.39. Схсма устроасгва анаяизагора тина «ниаинлрнчсскос зсркаао». я, и ка— р в1иусы внутрсннсго и внсшнсго нивинлричсских глскгролов [71 Как показано на рис.2.39, фотоэлектроны замедляются в тормозящем поле полусферических сеток, входят через входную щель в анализатор пол углом 42.3+ 6 и отклоняются в радиальном палс между цилиндрами. Далее они проходят через выходную щель и попадают на дстсктО1з. П1зи заданных па1замстрах чсрсз анализатор пройдут только электроны с определенной кинетической энергией. Экран на оси внутреннего цилиндра нс даст электронам проходить прямо от образца к детектору.
Для получения спектра можно либо изменять потенциал на внешнем цилиндре, либо тормозящее поле. Разрсшыощйя спОсОбнОсть анализатора типа цилиндрнчсскОго зср кала определяется шириной щели О' и радиусом впутрсшгсго цилиндра й1 согласно выражению 1т =5,56й, /5 1191. ИО сравнению с полусферическим анализатором, анализатор типа цилиндрического зеркала характеризуется более высокой пропускной спосооностью, а следовательно -- чувствительностью вследствие большого угла сбора электронов (+ 6'), однако обладаег меньшей раз- 111 решающей способностью. В силу этого анализаторы такого типа чащс вссго используются в ожс-элсктронной спектроскопии.
Бсздиспсрсионный энсргоанализатор В бсздиспсрсионном энсргоаналнзаторс, схема которого представлена на рис.2.40. имсются два сфсрпчсски-симмстричных тормозящих поля. Первое из них служит отражательным фильтром, который отражаст только мсдлсннью элсктроны, а второс — фильтром, пропускакнцнм только электроны большой энсргиы. Полоса отражения первого из них перекрывается с полосой пропускания второго в нсбольпюм;иьергстическом интсрвалс, которым, как показана в всрхнсй часги рис.2.40, и определяется полоса пропускания энсргоаналнзатора. ц Ф Рььс. 2.40.
Схема устройства йсзаььсььерсьььььыьььь о ьнергоанализатора и зависиьность коьффиннснта Отрььжеьььья ь1ьььььвтра ьнпких зььсрь ььй и козь1В1ьььььььсьпа нроььускььньья фильтРа ВысОких эььсььь1ььь От кьньстичссксьй знсРГии 'ьььскь'Роььоьь. ПВРскРытие ьюлос отражения и нронускання фнянтров определяют нояосу иронускания анализатора Покинувшие образсц фотоэлектроны прсдваритсльно тормозятся до скоростсй, соотвстствующнх полосс пропускания анализатора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
