Введение к работе
Актуальность темы.
В настоящее время наблюдается интенсивное развитие методов исследования поверхности твердого тела и приповерхностных слоев с использованием зондирования пучками заряженных частиц. В ряду других заметное место занимают метода электрокографш как эффективный способ определения структуры поверхности, а тага» шлучааикв все" более широкое распространение пра исследовании состава твёрдого тела вторично- ионная и атскыая иасо-спектрометрда (ВИМС и ВАШ).
Вахнеашими составными ' частями используемой в этих исследованиях аппаратуры является различные электронно- и ионно-оптические системы, с помощью которых формируются как первичные, так и вторичные пучки заряженных частиц, производится разделение эмитированных частиц по массам и энергиям, согласование параметров пучков на выходе из одних устройств со входом в другие и т.д. Необходимой предпосылкой совершенствования методов анализа является применение новых электронно- оптических устройств и способов их расчЗта. В частности, весьма перспективным является использование систем на основе коаксиальных линз, которые формируют полые пучки, в результате чего обладают большей светосилой, чем обычные осесимметричные линзы. Благодаря наличии радиальной составлявшей поля они обладают также большей оптической силой. До настоящего момэнта неизученным оставался вопрос о роли краевых эффектов в подобных системах.
Цель и задачи работы.
Целью работы является исследование и разработка новых электронно- оптических систем формирования пучков во вторичном тракте установок вторично- ионной и вторично- атомной масс-спектроыетрии, а также электронных пушек для создания первичных пучков в влвктронографах (как на медленных, так и на быстрых електронах). Для достижения этой цели резались следующие задачи:
1. Исследование структуры краевых полей коаксиальных систем и разработка модели их аналитической аппроксимации.
2.Изучение эффективности применения коаксиальных систем в эмиссионных объективах н в качестве фильтров энергии.
3.Численное исследование и оптимизация геометрических и электрических параметров эмиссионных объективов вторичного тракта ЕКМС и ВАМС на основе осесилмэтричных и осесиыметрично-квадрупольных линз, изуч&нке эффективности применения в схемах вторичного тракта зеркальных экергсанализатсров новых типов.
4.Исследование и оптимизация систем формирования и сканирования слаботочных электростатических электронных пушек для получения электронных пучков с широким диапазоном изменения энергии электронов и обладатах параметрами, преЕосходяцима известные аналоги.
5.Разработка программ для решения указанных задач с помощью лэач.
Научная новизна:
В диссертации исследованы краевые поля коаксиальных систем и создана модель их аналитической аппроксимации. Предложены эмиссионные объективы с перекрытой областью прямого видения мззду образцом и детектором. Предложены энергофильтры на основе коаксиальных систем с пршшм ходом пучка и его параллельным сзреносом. Предложены схемы вторичного тракта ВИМС с осесишетрично- квадрупольныш линзами и анергоаналнзаторами типа "двугранной . угол" и "усеченный цилиндр". Разработаны электростатические электронные пушки для электронографии с широким диапазоном изменения энергии пучка.
Практическая ценность работы: * ' . .
Предложенная аналитическая аппроксимация краевых полей коаксиальных систем позволяет быстро и с высокой точностью численно рассчитывать траектории частиц вблизи торцов системы и, таким образом, проводить анализ и многопараметрическую оптимизации оптических свойств систем с торцевым входом и выходом частиц.
Проведанные исследования эмиссионных объективов и внергоана-лизаторов позволяют конструировать аппаратуру для вторичных трактов ВШС и ВАМС. На их основа был создан и испытан эмиссионный объектив с перекрытым центром, предназначенный для использования в схеме цаес-спектроыэтра ЫС7204Н (НПО "Электрон", Сумы).
Разрэготзнный на основе коаксиальных систем энергофиьтр с прямым ходом пучка хюзет быть использован как альтернатива широке
- 5 -распростракЗнным фильтрам Вина.
Конкретный практический интерес представляют предложенные электронные пушки для электронографии. Электронная пушка для дифрактометра медленных электронов, обладания лучшей совокупностью характеристик по сравнению с известными аналогами, защищена авторским свидетельство?-!.
Осноеныв полокэнпя. гыносимые па аааяту;
1. Развитие теории краэЕых полей коаксиальных систем.
2. Ноше энергофильтры заряненных частиц на основе
коаксиальных систем с торцевым впуском и прямым ходом пучка либо
с параллельным переносом оси пучка.
-
Оригинальные конструкции эмиссионных объективов для полых пучков на основе осесимметричных и коаксиальных лрнз.
-
Новая схема и результаты систематического исследования параметров электростатических слаботочных систем формирования электронных пучков с широким диапазоном изменения энергии пучка и разработанные на их основе электронные пушки для дифрактометров медленных и быстрых электронов.
Апробация работы;
Основные результаты диссертации докладывались на ІХ-ХІ Всесоюзных семинарах по методам расчбта электронно- оптических систем (Ташкент.1983г., Львов,1990г., Алма-Ата,1992г.), на 7 Всесоюзном симпозиуме по растровой элактронноа микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел (Звенигород, 1939г.), на III Международной конференции по оптике заряженных частиц (Тулуза, Франция, 1990г.), на X Европейском конгрессе по электронной микроскопии (Гранада, Испания, 1992г.).
Публикации:
По материалам диссертации опубликовало И работ, включая 1 авторское свидетельство. Список работ приведен в конце автореферата.
Структура и обгбм диссертации:
Диссертация состоит из введеная, 4 глав и заключоная. Список
- б -
литература содержит 230 наименований. Работа содержит 171 стрхшцу, в том числе 35 страниц рисунков, 136 страниц текста и
10 таблиц."
