Устройство и работа прибора
В основе работы прибора лежит метод ЭОС с растровой разверткой электронного пучка.
Прибор позволяет:
проводить исследования химического и элементного состава в точке поверхности исследуемого образца;
получать информацию о распределении химических элементов по поверхности объекта;
проводить обработку поверхности объекта с использованием методов электронной и ионной бомбардировок, прямонакального прогрева.
При исследовании химического и элементного состава в точке поверхности объекта для выделения пиков групп оже-электронов (оже-пиков) в приборе используется метод электрического дифференцирования кривой энергетического распределения вторичных электронов, испускаемых поверхностью под воздействием падающего электронного пучка, путем гетеродинного преобразования тока этих электронов.
Исследование поверхности объекта, устанавливаемого в держатель манипулятора МВН-100, производиться в условиях сверхвысокого вакуума в основной камере сверхвысоковакуумной установки.
Формирование падающего электронного пучка осуществляется электронной пушкой, встроенной в анализатор, или электронной пушкой, расположенной на отдельном фланце в основной камере. Питание прямонакального катода и высокопотенциальных электродов пушек осуществляется от стабилизатора тока накала оже-пушки и блока питания оже-пушки, питание пластин — от блока сканирования или блока питания оже-пушки.
При питании от блока сканирования, на отклоняющие пластины работающей пушки подается пилообразное относительно постоянного уровня напряжение телевизионного стандарта разложения, что обеспечивает растровую развертку электронного пучка по поверхности объекта.
Ток в цепи объекта, т. е. поглощенных объектом электронов, усиливается в тракте видеоусиления ТВ-монитора и создает изображение объекта на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) методом яркостной модуляции (изображение в поглощенных электронах). Установка электронного пучка в выбранной рабочей точке осуществляется регулировкой с блока постоянного уровня напряжения и уменьшением амплитуды пилообразного напряжения до нуля.
При питании от блока питания оже-пушки на отклоняющие пластины подается напряжение постоянного тока. Перемещение электронного пучка осуществляется с помощью ручной регулировки напряжения на пластинах.
Для регистрации оже-электронов (снятия оже-спектра) на внешний цилиндр дисперсионного энергетического анализатора типа «цилиндрическое зеркало» подается с блока развертки линейно-изменяющееся напряжение (ЛИН), промодулированное напряжением синусоидальной формы (напряжением модуляции) с блока регистрации. При напряжениях на внешнем цилиндре, когда происходит изменение количества проходимых через анализатор вторичных электронов (например, за счет появления оже-электронов, упруго-отраженных электронов и т. п.), на входе блока регистрации появляется сигнал вторичных электронов, промодулированный сигналом с частотой, равной частоте модуляции.
Амплитуда модулированного сигнала зависит от степени изменения тока вторичных электронов, фаза — от характера изменения тока (увеличения или уменьшения). Далее модулированный сигнал в блоке регистрации выделяется с помощью избирательного LC контура, усиливается, синхронно детектируется и в виде напряжения постоянного тока, пропорционального дифференциалу оже-пика, поступает на входы устройства отображения информации (видеоконтрольного устройства) и графопостроителя зависимостей Н306 (клеммы координаты Y). Для обеспечения записи информации с блока развертки в видеоконтрольное устройство подается сигнал, несущий информацию о текущем значении развертки выходного напряжения в двоично-десятичном коде, из которого в устройстве формируется потенциал записи, а на клемму X графопостроителя — напряжение, пропорциональное ЛИН.
С целью уменьшения времени регистрации и воздействия электронного пучка на объект, в блоке развертки предусмотрена возможность формирования развертки на различных, заранее выбранных участках диапазона выходного напряжения.
В приборе предусмотрен режим автоматической регистрации оже-пиков. Это достигается путем автоматического уменьшения скорости развертки напряжения с блока развертки с максимальной до заданной, на время появления в тракте регистрации промодулированного сигнала вторичных электронов.
Питание используемого в качестве коллектора анализатора ВЭУ осуществляется от блока питания анализатора, через выносной предварительный усилитель блока регистрации.
Получение информации о распределении химических элементов по поверхности объекта обеспечивается настройкой энергетического анализатора на энергию определенного оже-пика для данного элемента, сканированием электронного пучка в растре и записью на экране ЭЛТ ТВ-монитора методом яркостной модуляции зависимости выходного напряжения тракта регистрации прибора от положения электронного пучка на поверхности (изображение в оже-электронах).
Настройка анализатора на энергию определенного оже-пика осуществляется подачей с блока развертки на внешний цилиндр анализатора напряжения значения, соответствующего максимуму сигнала этого оже-пика с блока регистрации.
Для обработки поверхности исследуемого объекта используется электронная и ионная бомбардировки в предварительной камере, в основной камере — ионная бомбардировка.
Для обработки поверхности путем электронной бомбардировки служит электронная пушка. Для обеспечения режима ионной бомбардировки поверхности объекта в камеру, где работает ионная пушка, через специальные натекатели сверхвысоковакуумной установки поступает инертный газ, который ионизируется в ионизаторе пушки. Для управления положением ионного пучка на поверхности объекта, питание пластин может осуществляться от блока питания ионной пушки или, для обеспечения санирования пучка, от блока сканирования.