2.6 Энергоанализатор
Устройство, измеряющее энергии (или, точнее, скорости) электронов, эмитированных или рассеянных с поверхности, является центральной частью любого спектрометра.
Из-за низких энергий анализируемых электронов, а также из-за того, что в СВВ трудно создавать магнитные поля, во всех анализаторах используется электростатическое поле [3].
На рисунке 17 схематично показана конструкция энергоанализатора типа цилиндрическое зеркало которым оснащена установка PHI-680 фирмы ”Physical Electronics”.
|
Траектория
первичного пучка электронов Траектории
движения вторичных электронов 1 – Многоканальный детектор (и многоканальные пластины); 2 – Внутренний цилиндр; 3 – Внешний цилиндр. Рисунок 19 – Схематичное изображение конструкции энергоанализатора типа цилиндрическое зеркало |
Энергоанализатор типа цилиндрическое зеркало является дисперсионным анализатором, т.е. в нём электроны диспергируют по энергиям под действием отклоняющего электростатического поля таким образом, что при заданном значении поля измеряются лишь энергии, лежащие в узком интервале.
Энергоанализатор этого типа представляет собой два цилиндра с радиусами r1 (внутренний) и r2 (внешний) расположены строго соосно. Внутренний цилиндр заземлен, а внешний находится под потенциалом минус V. Электроны, эмитируемые источником, расположенным на оси, проходят в апертуру внутреннего цилиндра и те из них, энергия которых равна Е0, отклоняются потенциалом внешнего цилиндра так, что, пройдя через другую апертуру, попадают в многоканальный детектор [3].
Со стороны образца анализатор цилиндрическое зеркало срезан, так что его концы имеют коническую форму. Но электроны, проходящие через анализатор, должны находиться в однородном радиальном поле, в противном случае будут иметь место сильные аберрации, поэтому поле на концах анализатора должно обрываться так, чтобы не искажать поле в области апертур [3].
Как и во всех дисперсионных анализаторах, изменяя потенциал минус V, приложенный к внешнему цилиндру анализатора цилиндрическое зеркало, можно получить энергетическое распределение электронов, прошедших через анализатор [3].
Существуют два определения энергетических разрешений. Первое - абсолютное разрешение DЕ, обычно измеряемое как полная ширина на половине высоты наблюдаемого пика (ПШПВ). Второе - относительное разрешение, определяемое как
R = DЕ / Ео
где Ео- кинетическая энергия электронов при данном положении пика.
Разрешение R часто выражают в процентах, т.е. ( DЕ / Ео) 100%. Относительное разрешение также выражают через разрешающую способность, которая просто является величинов, обратной R:r= 1/R = Ео/DЕ. Таким образом, абсолютное разрешение может быть получено независимо от положения пика в спектре, а относительное - только по отношению к определенной кинетической энергии.
В ЭОС естественная ширина линии (монокинетичность) возбуждающих падающих электронов не существенна, так как ширина оже-линии не зависит от ширины первичного возбуждающего излучения (если применяется и спектроскопия электронных потерь, то ситуация, конечно, меняется). Разрешение по энергии определяется собственной шириной оже-линии. Так как большая часть оже-пиков имеет ширину порядка нескольких электронвольт, то здесь не требуется такое абсолютное разрешение , как в РФЭС, и достаточно среднего абсолютного разрешения 2-3 эВ. На практике желательно работать с высокой чувствительностью при высоких энергиях оже-электронов (более 1000 эВ) и с высоким абсолютным разрешением при низких энергиях (меньше 150 эВ); это легче осуществить, работая при постоянном относительном разрешении, чем при постоянном абсолютном.
Обычно относительное разрешение оже-анализатора составляет
4 10-3( разрешающая спсобность 250). При таких условиях абсолютное разрешение при энергии оже-электронов 50 эВ будет составлять 0,2 эВ, что более чем достаточно, и при 1000 эВ оно составит 4 эВ.