Введение к работе
Актуальность работы
Электронный магнитный спектрометр с двойной фокусировкой
озволяет количественно и качественно исследовать сверхтонкие поверхностные
пои (10 - 30 А) твердых и жидких материалов путем анализа кинетической
иергни фото- или оже-электронов, возбужденных рентгеновским,
льтрафиолетоиым или электронным пучком. Анализ кинетической энергии пектронов в магнитном, спектрометре осуществляется в магнитное поле пецнального вида. В электростатических электронных спектрометрах нелогичный анализ производится в электростатическом поле.
К преимуществам электронных магнитных спектрометров перед лектростатическйми относятся следующие:
получение высокой контрастности спектров валентных полос при постоянстве светосилы и разрешающей способности в широком энергетическом интервале от , гООэВдоЮкэВГ .
возможность осущестпления многоканального режима регистрации злектрокоо;
. возможность применять на образец воздействия, сопровождаемые выделением агрессивных газовых потоков без ухудшения фокусирующих свойств энергоаналнзатора прйборз:
Основными 'недостатками,которые помешали в свое время созданию ерийныхприборов подобного класса, являются следующие;
большие габариты;.
чувствительность прибора к воздействиям внешних магнитных полей;
. высокая стоимость прибора..
4 ,
\ Вследствие указанных недостатков электронные магнитные спектрометры
> .' ' ' j .-'-''
сгроилксь в единичных экземплярах, и в настоящее время их количество в мире не
превосходит двух десятков. С нашей точки зрения, указанные недостатки вполне
преодолимы, что делает электронные магнитные спектрометры
конкурентоспособными с электростатическими спектрометрами. В то же время
назрела необходимость в разработке небольших но габаритам и стоимости
магнитных спектрометров, позволяющих использовать их для прикладных целей а
промышленности, а также в малых, в том числе учебных лабораториях.
Рассчитать и сконструировать энергоанализатор, а также систему компенсации, делающие электронный магнитный спектрометр свободным от указанных недостатков.
Задачи роботи
.» Исследовать фокусирующие свойства и механизм фокусировки в аксиально-симметричных магнитных полях, применяемых в энергоанализаторах электронных магнитных спектрометров.
Рассчитать знергоанализатор 12-см электронного магнитного спектрометра; геометрические размеры, расположение, число витков и токи в соленоидах энергоанализатора.
Разработать методику расчета систем, создающих слабые однородные магнитные поля, на основе прямоугольных контуров с током с целью их применения для компенсации внешних магнитных полей при работе электронного магнитного спектрометра.
Из подученных результатов следующие могут рассматриваться как новые и актуальные
5 .
Разработаны устойчивые к накоплению ошибок численные схемы,
позволяющие анализировать траектории заряженных частиц в статических магнитных полях.при значительном сокращении времени машинного счета (лиувиллевские схемы интегрирования).
Создан пакет программ, позволяющий рассчитывать магнитные поля и оптимизировать геометрию катушек с токами для спектрометров с различными радиусами центральной орбиты движения электронов.
Впервые рассчитана система катушек энергоанализатора 12-см электронного магнитного спектрометра. Созданный на основе расчетов прибор может найти широкое применение в научных исследованиях и производстве.
Найдены новые варианты систем прямоугольных контуров с током, создающих слабые однородные магнитные поля, на основе которых предложено несколько вариантов систем компенсации внешнего магнитного поля для электронных магнитных спектрометров.-
Практическая ценность
Результаты, полученные э ходе данной работы,. позволили построить и
испытать первый малогабаритный 12-см электронный магнитный спектрометр.
« Разработанный пакет компьютерных программ для расчета траекторий движения заряженных частиц в статических магнитных полях может служить основой для дальнейшего изучения фокусирующих свойств аксиально-симметричных магнитных полей и обоснования возможности создания электронных магнитных спектрометров большой светосилы.
Разработанные в процессе работы лиузиллевские схемы интегрирования
уравнений движения могут найти широкое применение в задачах, связанных с
движением частиц в статических магнитных полях, и при расчете
соответствующих . приборов. Применение указанных схем поэв<>ляет
проанализировать движение электронов в нелинейном режиме, что нельзя
'-, сделать с помощью аналитических расчетов.
Найденные в работе оригинальные варианты систем для создания слабых
однородных магнитных полей (Н = 8 * 1<У3 -9 10J А/и) позволяют уменьшить
6 размеры аналогичных существующих систем d 1,5-3 раза, и вследствие этого
могут найти применение при . создании компактных систем магнитной
компенсации, а также при проведении компонентных- магнитных измерений
характеристик магнитного поля Земли в геофизике, навигации и т. д.
Автор защищает
Развитие методов компьютерного интеїрнрозания уравнений движения частий
в статическом магнитном поле (лйувиллевские схемы интегрирования)
применительно к расчету движения электронов в энергоанализаторс
электронного магнитного спектрометра и результаты анализа фокусирующие
свойств аксиально-симметричных магнитных полей со степенно-показательной
зависимостью.
» Применение методов компьютерного интегрирования для расчета магнитны) полей энергознализаторов электронных магнитных спектрометров и результаті, расчета параметров энергоанализатора малогабаритного 12-см электронного магнитного спектрометра.
Результаты расчета систем, создающих слабые однородные магнитные поля ш
основе прямоугольных контуров с током.
А проба ция работы
Результаты работы докладывались в лаборатории электронно? спектроскопии, Секторе теоретико-физичгских исследований и вычислительно! физики ИММ УдГУ , а также на следующих научных конференциях:
1. IV Всесоюзная конференция проблемы исследования структур аморфных материалов. Иженск. 1992 г.
2.1 Российская уииверситстско-академическая научно-практическая конференции, Ижевск, УдГУ ,1993 г.
З.П Российская уииверситстско-академическая научно-практическая конференция. Ижевск. УдГУ, 1995 г.
4. International Conference on Electron Spectroscopy. Italy, Rome, 1995.
.''' 7
Структура и объем работы