[go: up one dir, main page]

DE1948757A1 - Method and device for chemical analysis by electron spectroscopy - Google Patents

Method and device for chemical analysis by electron spectroscopy

Info

Publication number
DE1948757A1
DE1948757A1 DE19691948757 DE1948757A DE1948757A1 DE 1948757 A1 DE1948757 A1 DE 1948757A1 DE 19691948757 DE19691948757 DE 19691948757 DE 1948757 A DE1948757 A DE 1948757A DE 1948757 A1 DE1948757 A1 DE 1948757A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sample
slot
analyzer
energy
spectrometer according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19691948757
Other languages
German (de)
Inventor
Helmer John C
Weichert Norbert H
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Varian Medical Systems Inc
Original Assignee
Varian Associates Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Varian Associates Inc filed Critical Varian Associates Inc
Publication of DE1948757A1 publication Critical patent/DE1948757A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/44Energy spectrometers, e.g. alpha-, beta-spectrometers
    • H01J49/46Static spectrometers
    • H01J49/48Static spectrometers using electrostatic analysers, e.g. cylindrical sector, Wien filter
    • H01J49/482Static spectrometers using electrostatic analysers, e.g. cylindrical sector, Wien filter with cylindrical mirrors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/44Energy spectrometers, e.g. alpha-, beta-spectrometers
    • H01J49/46Static spectrometers
    • H01J49/48Static spectrometers using electrostatic analysers, e.g. cylindrical sector, Wien filter
    • H01J49/484Static spectrometers using electrostatic analysers, e.g. cylindrical sector, Wien filter with spherical mirrors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

Patentanwälte 1948757Patent Attorneys 1948757 DR. CLAUS REINLÄNDERDR. CLAUS REINLÄNDER DIPL-INGKUUSBERNHARDTDIPL-INGKUUSBERNHARDT

D-β MÖNCHEN 60 D-β MONK 60 .. VI P 230 DVI P 230 D.

BACKERSTRASSE 9BACKERSTRASSE 9

VARIAN ASSOCIATESVARIAN ASSOCIATES

Palo Alto / Californien /USAPalo Alto / California / USA

Verfahren und Vorrichtung zur chemischen Analyse durch Elektronen-SpektroskopieMethod and device for chemical analysis by electron spectroscopy

Priorität: 30. September 1968 - USA - Nr. 763 691Priority: Sep 30, 1968 - USA - # 763 691

Zusammenfassungsummary

Es wird ein Elektronen-Spektrometer beschrieben, mit dem die Binde-Energien von Elektronen bestimmt werden können, die die Atome einer bestimmten Probe umgeben. Es wird eine neuartige Bestrahlungseinrichtung, ein neuartiger Ringschlitz und eine Elektronenanalyse-Einrichtung beschrieben, mit einer neuen Anordnung, bei der es möglich ist, das Elektronenspektrum durchzuwobbeln, ohne daß die Parameter des Analysators geändert werden, und bei der es ferner möglich ist, ungewöhnlich große Schlitzbreiten zu verwenden, um eine außerordentlich hohe Instrumentenempfindlichkeit zu erreichen.An electron spectrometer is described with which the binding energies of electrons surrounding the atoms of a given sample can be determined. It will be a new type of irradiation device, a new type of ring slot and an electron analyzer having a novel arrangement in which it is possible to detect the Swirling through the electron spectrum without changing the parameters of the analyzer, and with it furthermore it is possible to use unusually large slot widths in order to achieve an extremely high instrument sensitivity to reach.

2 ·■- .'■;■' ■..■:■:■ -2 · ■ -. '■; ■' ■ .. ■: ■: ■ -

Stand der TechnikState of the art

Bei der allgemein als Elektronen-Spektroskopie zur chemischen Analyse (ESCA) bezeichneten Analysetechnik wird eine bestimmte Probe mit einer Strahlungsquelle bombardiert, beispiela-When used generally as electron spectroscopy for chemical Analysis (ESCA) called analysis technique, a certain sample is bombarded with a radiation source, for example

weise einer Quelle für Röntgenstrahlen, ultraviolettes Licht oder energiereiche Elektronen, so daß ein Elektron, das anfänglich eine kinetische Energie gleich der Energie des Strahlenphotons hat, von der Probe ausgestoßen wird. Wenn jedes Elektron von der Probe emittiert wird, erleidet es jedoch einen Energieverlust, der sich durch die Binde-Energie ergibt, die durch die Konstitution des Atoms festgelegt ist. Wenn diese Energie gemessen wird, ist es möglich, die Art zu bestimmen, in der die verschiedenen Atome der Probe gebunden sind· Die elementare Zusammensetzung und der Valenzzustand der Atome der Probe können durch Messung der Binde-Energie der emittierten Elektronen vorhergesagt werden·wise a source of x-rays, ultraviolet light, or high-energy electrons, making an electron that initially has a kinetic energy equal to the energy of the beam photon from which the sample is emitted. If any Electron is emitted from the sample, it suffers an energy loss, which results from the binding energy, which is determined by the constitution of the atom. if this energy is measured, it is possible to determine the type in which the various atoms of the sample are bound are · The elemental composition and the valence state of the atoms of the sample can be determined by measuring the binding energy of the emitted electrons can be predicted

Unter Verwendung dieses Verfahrens kann ein Chemiker die Valenzzustände gewisser Atome innerhalb einer Probe dadurch bestimmen, daß die unbekannte Probe mit beispielsweise Röntgenstrahlen bestrahlt wird und dann die Energie der produzierten Foto-Elektronen gemessen wird, so daß eine Reihe von diskreten FotOwElektronen-Energiespektren erhalten wird, von denen jedes einen anderen Valenzzustand eines bestimmten Atoms repräsentiert· Die Änderung der Elektronenenergie durch eine Änderung der Valenz wird als ehemische Verschiebung bezeichnet»Using this procedure, a chemist can determine the valence states Determine certain atoms within a sample by irradiating the unknown sample with, for example, X-rays and then determining the energy of the photo-electrons produced is measured so as to obtain a series of discrete photovoltaic electron energy spectra, each of which represents a different valence state of a particular atom · The change in electron energy due to a change the valence is called the former shift »

In den letzten «Fahren ist versucht worden, Elektronen-Spektrometer hoher Auflösung zu entwickeln, die für diese Art der chemischen Analyse geeignet sind, Sie Siegbahn-Gruppe in Uppsala hat beispielsweise ein Spektrometer entwickelt, das eine ausreichend hohe Auflösung hat, um eine Energie-AnalyseIn the last few «driving attempts have been made to use electron spectrometers high resolution develop for this type of chemical analysis, for example, the Siegbahn group in Uppsala has developed a spectrometer that has a sufficiently high resolution to allow an energy analysis

0098107134*0098107134 *

ait auereichender Genauigkeit «u erhalten, mit denen diese chemischen Verschiebungen bestimmt werden können. Dieser Spektrometer war jedoch ein sehr großes Instrument und war nicht sehr gut zur Verwendung als herstellbares Analyse·· instrument geeignet· Das Spektrometer erinnerte mehr an Techniken der Hoehenergiephyeik als an praktische Analyse«* werkzeuge zur Verwendung in chemiechen Laboratorien·ait sufficient accuracy «u obtained with which this chemical shifts can be determined. This However, the spectrometer was and was a very large instrument not very good for use as a manufacturable analysis suitable for instruments · The spectrometer was more reminiscent of high-energy physics techniques than practical analysis «* tools for use in chemical laboratories

Das ESCA-Verfahren unterscheidet sich von der Hochenergiephysik dadurch, daß die Slektronen-Snergien allgemein erheb-· lioh niedriger sind, größenordnungsmäßig 1000 Volt beispielsweise, und daß die Elektronen direkt in das Spektrometer geschickt werden, ohne daß ihre Energie in irgendeiner Weise geändert wird. Wenn das ESCA-Verfahren verwendet wird, ist es erwünscht, daß es möglich ist, chemische Verschiebungen zu me seen, die in der Größenordnung von 1 Volt liegen. Um 1 Volt von 1000 Volt su messen, wird als Minimum eine Auflösung von 1 t 1000 gefordert· Sas Grundproblem liegt also darin, eine solche hohe Auflösung zu erhalten, während gleichzeitig ein sehr empfindlicher Analysator geschaffen wird, deh. ein Analysator, der eine sehr hohe Stromtransmission hat und einen einigermaßen hohen mittleren Aufnahme-Raumwinkel.The ESCA method differs from high-energy physics in that the electron energies are generally considerably lower, on the order of 1000 volts, for example, and that the electrons are sent directly into the spectrometer without their energy being changed in any way. When using the ESCA method, it is desirable that it be possible to measure chemical shifts on the order of 1 volt. 1 volt of 1000 volts su measure is required as a minimum resolution of 1 t 1000 · Sas fundamental problem is therefore to obtain such a high resolution, while a highly sensitive analyzer is provided d e h. an analyzer that has a very high current transmission and a reasonably high mean solid angle.

In der Praxis werden die von der Probe emittierten Elektronen nicht in großen Zahlen abgegeben, wie gewöhnlich angenommen wird. Da die'Elektronenintensität grundsätzlich ziemlich niedrig ist und die detektierten Elektronen einzeln gezählt werden, stellt die bekannte sehr große Einrichtung eine merkliche Hilfe dar, weil sieh aus der Theerie ergibt, daß die Empfindlichkeit dem Quadrat des Krümmungsradius des Pokussiermediums folgt· Wenn also der Krümmungsradius des Analysator* verdoppelt wird, wird die Empfindlichkeit vervierfacht· Darüber hinaus zeigt die Schlitzbreitentheorie, daß zttf\Brzie-In practice, the electrons emitted by the sample are not given in large numbers, as is commonly believed. Since the'electron intensity is basically quite is low and the detected electrons are counted individually, the known very large device represents a noticeable help, because it can be seen from the theory that the Sensitivity follows the square of the radius of curvature of the focusing medium, so if the radius of curvature of the analyzer * is doubled, the sensitivity is quadrupled.In addition, the slot width theory shows that zttf \ Brzie-

.../ 4 00 9819/13 A 6 =^ *... / 4 00 9819/13 A 6 = ^ *

lung einer Auflöeung von 1 t 1000 die Schlitzbreite in der Nähe Ton 1/1000 des Krümmungsradius liegen muß. Wenn also ein kleiner Krümmungeradiue verwendet wird, muß auch eine Schlitebreite verwendet werden, die praktisch gegen Hull geht.With a resolution of 1 t 1000 the slot width must be close to 1/1000 tone of the radius of curvature. So if a small radius of curvature is used, a slide width must also be used which is practically against Hull.

Weil alle diese Faktoren den Aufbau eines ziemlich großen Instrumentes befürworten, das sehr präzise Abmessungen hat, wurde eine solche Lösungstechnik bisher verfolgt.Because all of these factors build a pretty big one Advocate instrument that has very precise dimensions, such a solution technique has been pursued so far.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Grundaufgabe der Erfindung ist es jedoch, ein neuartiges Verfahren und eine Vorrichtung verfügbar zu machen, bei der die Größe des Instruments erheblich reduziert werden kann, um es al* praktisches Analysewerkzeug herstellen zu können, das einer größeren Anzahl chemischer Laboratorien und anderer Interessenten zur Verwendung des ESCA-Verfahrens zur Verfügung gestellt werden kann·The basic object of the invention, however, is to provide a novel method and an apparatus in which the size of the instrument can be significantly reduced to make it a practical analysis tool, that of a greater number of chemical laboratories and others interested in using the ESCA procedure Can be made available

Die Erfindung betrifft also allgemein Elektronen-Spektrometer und insbesondere einen neuartigen sphärischen elektrostatisehen Analysator und zugehörige Einrichtungen zur Verwendung in der Elektronen-Spektroskopie zur chemischen Analyse.The invention thus relates generally to electron spectrometers and, more particularly, to a novel spherical electrostatic analyzer and associated devices for use in electron spectroscopy for chemical analysis.

Der durchgelassen Elektronenstrom eines ESCA-Spektrometers wird durch die Helligkeit B der Elektronenbeleuchtung des Eingangschlitzes festgelegt, wobei B in Einheiten von ^lektronenstrem pro Flächeneinheit pro Raumwinkeleinheit multipliziert mit der Lichtstärke Ao) des Spektrometers gemessen wird, wobei A die Fläche des EingangsSchlitzes und ω die Raumwinkel-Apertur des Spektrometers, gesehen vom Eingangeschlitz, ist. In ESCA-Spektrometern wird der Eingangsschlitz statt der Oberfläche der Strahlenquelle im Detektorschlitz abge-The electron flow allowed through by an ESCA spectrometer is determined by the brightness B of the electron illumination of the entrance slit, where B is measured in units of ^ lektronenstrem per unit area per solid angle unit multiplied by the light intensity Ao) of the spectrometer, where A is the area of the entrance slit and ω is the solid angle aperture of the spectrometer, seen from the entrance slit, is. In ESCA spectrometers, the entrance slit is held the surface of the radiation source in the detector slot

0 098 1 9 /13A6 \ "#/ 0 098 1 9 / 13A6 \ "# /

bildet. Der durchgelassen Strom von mono-energetieohen Elektronen der richtigen Energie zur Transmission ergibt sioh also durch die Gleichung:forms. The transmitted stream of mono-energetic Electrons of the correct energy for transmission result from the equation:

(D 1 (D 1

Die Helligkeit B wird durch die Stärke der auftreffenden Strahlung der Probe festgelegt. Da die Helligkeit niedrig ist, ist es bisher notwendig gewesen, Spektrometer mit außergewöhnlich hoher Lichtstärke AoJ zu entwerfen· Diese bekannten Spektrometer haben eine Fokussion zweiter Ordnung in einem Emissionswinkel vom Eingangsschlitz erzielt. Ebenso wie beim Gegenstand der Erfindung kann hier die Lichtstärke des ESCA-The brightness B is determined by the strength of the incident Radiation of the sample set. Since the brightness is low, it has heretofore been necessary to design spectrometers with exceptionally high luminous intensity AoJ · These known ones Spectrometers have achieved a second order focus at an emission angle from the entrance slit. As with the The subject of the invention can be the light intensity of the ESCA-

Spektrometers durch die folgende Gleichung in AbhängigkeitSpectrometer as a function of the following equation

Δ SΔ S

vom Krümmungsradius und der fraktionellen Auflösung the radius of curvature and the fractional resolution

(2) AOJ = CE2 (2) AOJ = CE 2

ausgedrückt werden, worin bedeuten;be expressed wherein mean;

R der Krümmungsradius der Mittellini· de· StrahleR is the radius of curvature of the centreline · de · rays

Ε die Linienbreite in Elektron-Volts» E die Energie der Elektronen innerhalb des Analysators.Ε the line width in electron-volts »E the energy of the electrons within the Analyzer.

Ersichtlich ist R( ) proportional der Schlitzbreite· .It can be seen that R () is proportional to the slot width ·.

Die Länge des Schlitzes, zusammen mit dem Fokussierwinkel β erster Ordnung ruft Aberrationen zweiter Ordnung hervor, die im allgemeinen insgesamt gleich der Breite des Eingangsschlitzes eingestellt werden. Daraue ergibt sieh ein weiterer Faktor H (^g in der Lichtetärkebereennung. Die licht-The length of the slit, together with the first-order focusing angle β , gives rise to second-order aberrations which are generally set generally equal to the width of the entrance slit. This results in a further factor H (^ g in the light intensity calculation.

009819/1340009819/1340

■-fcärkt wird damit proportional de* Quadrat d«a Krüanunge- : radius und dem Quadrat der prozentualen Auflösung· Der : Wert der Konstanten hängt von dem al!ferneinen Spektroeeter■ -fcärkt is thus proportional to the * square d «a Krüanunge- : radius and the square of the percentage resolution · The : Value of the constant depends on the al! Remote spectroeter typ und der Wahl des Fokussierwinkele oC «weiter Ordnung ab.type and the choice of the focusing angle oC «further order.

Während bei bekannten Instrumenten B in Gleichung (2) die Energie der Foto-Elektronen ist, die von der Probe emittiert werden und typischerweise in der Größenordnung von 1000 eV liegt, und das Spektrometer so ausgelegt wird, daß es eine Auflösung ΔΕ = 1 eV oder kleiner erreicht, um chemische Verschiebungen im Elektronenspektrum zu beobachten, wird W beim erfindungsgemäßen Spektrometer E dadurch herabgesetzt, daß ein variables Verzögerungefeld zwischen die Probe und den Eingangsschlitz gelegt wird· ,While in known instruments B in equation (2) is the energy of the photo-electrons that are emitted by the sample and is typically in the order of 1000 eV, and the spectrometer is designed so that it has a resolution ΔΕ = 1 eV or reached smaller, in order to observe chemical shifts in the electron spectrum, W is reduced in the spectrometer E according to the invention by placing a variable delay field between the sample and the entrance slit

Wenn beispielsweise E von 1000 eV auf 100 eV herabgesetzt wird, kann die Lichtstärke des Instrumentes um einen Faktor 100 vergrößert werden, indem die Schlitzbreite und der Aufnahmewinkel vergrößert wird, während Δ Ε festgehalten wird· Weiterhin wird die Abmessungspräzision des Instrumentes durch den größeren Wert von *Hr- weniger kritisch. DerFor example, if E is reduced from 1000 eV to 100 eV the light intensity of the instrument can be increased by a factor of 100 by increasing the slot width and the Recording angle is increased while Δ Ε is held becomes · Furthermore, the larger value of * Hr- makes the dimensional precision of the instrument less critical. Of the

Gewinn in durchgelassenem Strom ist jedoch nicht gleich 1oo, weil die Gesetze der Elektronen-Optik eine Verringerung der k Helligkeit durch die Verzögerung der Quellenelektronen erzwingen.However, the gain in the transmitted current is not equal to 100, because the laws of electron optics force a reduction in the k brightness due to the retardation of the source electrons.

Die Helligkeit des Elektronenstrahls ist proportional seiner kinetischen Energie und wird deshalb durch ein Verzögerungs-ί feld herabgesetzt. Wenn Bq die Elektronenhelligkeit der Probe ist, we Foto-Elektronen die Energie E0 produziert werden und E die kinetische Energie des Elektrons ist, wenn es durch den Eingangeechlitz hindurchtritt, kann die Helligkeit am Eingangsschlitz ausgedrückt werden als:The brightness of the electron beam is proportional to its kinetic energy and is therefore reduced by a delay ί field. If Bq is the electron brightness of the sample, where photo-electrons have the energy E 0 and E is the kinetic energy of the electron when it passes through the entrance slit, the brightness at the entrance slit can be expressed as:

(3) B V/B° \ E(3) BV / B ° \ E

009819/1346009819/1346

Eine Herabsetzung der Slektronen-Snergie τοη 1000 eV auf 100 «V ergibt »lee einen Verlustfaktor 10 für die Helligkeit* Wenn Gleichung (3) und Gleichung (2) in Gleichung (1) eingesetzt wird, kann der durohgelassene Strom allgemein durch folgende Gleichimg angegeben werden:A reduction in the slectron energy τοη 1000 eV on 100 «V» lee results in a loss factor of 10 for the Brightness * When equation (3) and equation (2) are substituted into equation (1), the thermosetting current can can generally be indicated by the following equation:

(4) 2i^*(4) 2i ^ *

frotz des Verlustes der Helligkeit durch die Verzögerung der Biektronen ergibt die allgemeine öffnung der Spektrometer-Schlitsbreit· und der Winkelaufnahme einen Nettegewinn des durchgelassenen Strome um einen Fakter von 10, weil der üelligkeitsverlust überkompensiert wird* Düse Beobachtung ist bisher aioht gemacht worden.frotz the loss of brightness by delaying the Biektronen gives the general opening of the spectrometer Schlitsbreit · and Shot a Nice Profit of the transmitted stream to a Fakter of 10, because that is more than compensated ü elligkeitsverlust * nozzle observation has been made aioht.

Da die Energiespreisung des Quellenelektronenspektrums nicht geändert wird, wenn alle Biektronen um die gleiche Potentialdifferenz verzögert werden» behält die Auflösung ΔΕ des Spektrometer eine konstante Besiehung zur Energie» diffirens «wieeheη benachbarten Spitzen im Eiektronenspektrum. Darüber hinaus neigt Gleichung (4) keine Grense für die, höhere Transsiesion, die durch Elektrenenveraögerung an der Quelle erreichbar ist« Die Grense wird durch praktische Erfordernisse gegeben, einschließlich der Schwierigkeit, seh* langsame Elektronen zu fokussieren und Spektrometer sehr größter Apertur zu konstruieren«Because the energy pricing of the source electron spectrum is not changed if all the electrons are around the same Potential difference are delayed »retains the resolution ΔΕ of the spectrometer has a constant relation to the energy » diffirens «wieeheη neighboring peaks in the electron spectrum. In addition, equation (4) does not tend to Grense for the higher transsession caused by the delay of electrons can be reached at the source "The Grense is given by practical requirements, including the difficulty of focusing very slow electrons and of constructing spectrometers with very large apertures"

Es ist zu erwähnen, daß das Helligkeltsgesetz\ in Gleichung (3) unabhängig ist von der Form des Elektrodensystems, mit dem die Verzögerung herbeigeführt wird· Wenn eine Probe kleiner Fläche verwendet wird, kann es notwendig sein, Elektroden zu verwenden, die die Quelle im Eingangsschiltζ des Spektrometer abbilden. Beim derzeitigen ESGA-VerfahrenIt should be mentioned that Helligkelt's law \ in equation (3) is independent of the shape of the electrode system, with which the delay is brought about If a sample of small area is used, it may be necessary to Use electrodes that are connected to the source in the input switch of the spectrometer. In the current ESGA process

00 98 1 9/134 600 98 1 9/134 6

wird jedoch natürlicherweise eine große Strahlungsflache von der Eöntgenstrahlröhre oder anderen Quelle erhalten, und ee ist zweckmißigj eine Probe großer Oberfläche in Verbindung mit einem einfachen Verzögerungsfeld zu verwenden« however, a large area of radiation will naturally be obtained from the X-ray tube or other source, and it is advisable to use a sample of large surface area in conjunction with a simple retardation field "

Die Vorrichtung nach der Erfindung arbeitet nach diesen Prinzipien und verwendet einen retatione-symmetrischen, sphärischen elektrostatischen Analysator zusammen mit gewiesen anderen Merkmalen*, die bisher nicht verwendet wurden· Während bisher alle rotatiens-symmetrischen elektrostatischen Analysatoren mit Punktquellen gearbeitet haben, die kleinen Durchmesser haben und in der Instrumentenachse liegen, und die mit dem Analysator auf eine kleine Öffnung am gegenüberliegenden Ende des Spektrometera abgebildet wurden, arbeitet die Erfindung statt mit einer Punktquelle mit einem Schlitz in Form eineβ Hinges. Bei einer bevorzugten Ausführungeform wird eine zylindrische Probe in den Ringschlitz eingebaut und die Probe wird mit einer Ringquelle bestrahlt, so daß die von der Probe emittierten Elektronen durch den Ringschlitz hindurehtreten. Die Elektronen werden dann energiemäßig mit einem sphärischen Kondensor selektiert und dann auf einem ähnlichen ringförmigen Ausgangsschlitz abgebildet, wonach sie durch einen weiteren Pokussierkondeneator hindurchtreten, der sie in die öffnung eines Elektronen vervielfachers richtet, und eine Zählung der Partikel wird anschließend aufgezeichnet·The device according to the invention operates according to these principles and uses a retatione-symmetrical, spherical one electrostatic analyzer along with exhibited other features * that have not previously been used · While so far all rotationally symmetrical electrostatic analyzers have worked with point sources that have small diameters and lie in the instrument axis, and which with the analyzer onto a small opening at the opposite end of the spectrometer, the Invention instead of a point source with a slot in the form of a hinges. In a preferred embodiment a cylindrical sample is installed in the ring slot and the sample is irradiated with a ring source so that the electrons emitted by the sample through the ring slot step back. The electrons are then selected in terms of energy with a spherical condenser and then on one Similar annular exit slot shown, after which they pass through another focusing condenser, the directs it into the opening of an electron multiplier, and a count of the particles is then recorded

Durch die Erfindung soll also ein neuartiges Elektronenspektrometer geringer Größe und sehr hoher Empfindlichkeit verfügbar gemacht werden, so daß es dem Chemiker möglich wird, die Binde-Energien der Elektronen präzise zu messen, die die Atome eines bestimmten Probenmaterials umgeben.The invention is therefore intended to provide a new type of electron spectrometer small size and very high sensitivity available be made so that the chemist can use the binding energies precisely measure the electrons that surround the atoms of a particular sample material.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung; es zeigenjFurther objects and advantages of the invention will become apparent from the following description in conjunction with the drawing; show it

00.98 19/1346-00.98 19 / 1346-

* JJ 0- * fr.«* YY 0- * fr. «

^ κ » fc _ # e. β- * ► *■^ κ »fc _ # e. β- * ► * ■

• 9 *.- ■• 9 * .- ■

Hg»! sehejaatisch das .erf indungsgemäß verwende te Fofcuesierprinzipf Hg »! See the fofcuesier principle used according to the invention

· 2 ein Aberratiöns-BiagraiBBi. zur Illustration der/ Betriebsweise der Erfindung! · 2 an Aberratiöns-BiagraiBBi. to illustrate the / mode of operation of the invention!

Fig*5 ein Schema eines ESOA-Spektroiaeters nacit derFIG. 5 is a diagram of an ESOA spectrometer according to the

Fig.4- ein Soiiema einer anderen C^tielle» die in ein erfindrangs gemäßes System eingesetzt werden kann.* undFig.4- a Soiiema of another C ^ tielle »who in an inventive appropriate system can be used. * and

Fig.5 ein Scheiaa einer anderen AtisfühnrngsforiQ einer Köntgen röhre waä lhe&b&t die in das System eingesetzt werden kann*Fig. 5 a Scheiaa of another AtisleitrngsforiQ a Köntgen tube waä lhe & b & t that can be inserted into the system *

In Fig·! ist ein Querschnitt dargestellt» der ä±e Achse eines rotations-synfmetriscben spkäriscken £öndenso2fß enthält, der zur Illustration des Fokiissierprinsips der Erfindung Terwendet wird* Bie axialen Brennpunkte sind an den Positionen 10 und 12 lokalisiert t und zwei Kingsefelitsse 14 und 16 sind in den Brennebenen 1 und 2 angeordnet, so daß die Schlitze auf dem Kegel der Zentralstrahlen liegen* die in den kondensor eintreten und diesen verlassen· Zwischen des Brennpunkten 10 und 12 ist eine sphärische Eond«nsor-Einriehtung 18 angeordnet, die aus zwei elektrostatischen Platten 20 und 22 besteht» die eine sphärische F/ökussier-* Einrichtung bilden, mit der die in den Schlitz 14 i& Brennebene Hummer. 1 eintretenden Elektronen in äen Bingsöhlitss in Pokussierebene Kummer 2 fokussiert werden·In Fig! a cross section is shown "the ä ± e axis of a rotationally synfmetriscben spkäriscken £ öndenso2fß contains the way of illustration of the Fokiissierprinsips the invention Terwendet * is Bie axial focal points are located at positions 10 and 12 t, and two Kingsefelitsse 14 and 16 are in the Focal planes 1 and 2 are arranged so that the slits lie on the cone of the central rays that enter and leave the condenser. Between the focal points 10 and 12 there is a spherical sensor unit 18 consisting of two electrostatic plates 20 and 22 consists »which form a spherical F / ecussier- * device with which the in the slot 14 i & focal plane Hummer. 1 entering electrons are focused in the bingsole in focusing plane Kummer 2

Wenn ein Punkt 24 auf dem. Eingangsschlitz 14 betrachtet wird und die Linie 26 durch den KrüEnnungsmittelpunkt dec Anelysators 18 gezogen wird» schneidet die Verlängerung dieser Mnie 26 ersiöhtlich den Punkt 28 auf der zentral·» Strahl1mhDLf und das ist der Bildpunkt erster Ordnung. Weim cl«r PunktIf a point is 24 on the. Entrance slit 14 is viewed and the line 26 is drawn through the center of curvature of the analyzer 18 »the extension of this line 26 intersects the point 28 on the central ·» ray 1mhDL f and that is the first order image point. We mean the point

·· I·· I

./ 10 009810/1340 ./ 10 009810/1340

■ 1348757■ 1348757

den EiHgangasehlits 14 feertanbewegt wird* folgt ersichtlich ämr Itmkt; 2S ia gleicher Weis© einem Kreis ixt der Brenn— ebene Mizmmer 2» äle mit des Eingsehlitz 16 ziisamMenfällt« Ein Blefctronieiifltrffihl, der diirefe den, Kingsehlitz 14 in der ersten Brennet»en« hiiidurchtrittj bildet also ein ringförmiges Bild in der «weiten Brennfthexie* waM ia übt Abstand zwischen dem Punkt 24 waä dem EriisaataigsiEittelptmkt 0 des Analyaators kürzer ist als der Abstand zwischen Ft£nkt 28 waä dem KxümsstwagB-BiittelpiHikt öf ist der BiläsehOLita 16 in der Brennebene Htm— aier 2 etwas größer als der Qitellensefilltz. 14 in der Brennebene Hummer t* Es ist zu erwähnönf daS die Sisgsehlitze 14 tmd in. Ebenen gebracht werden könnten., die die axialen Brennpunkte to Bind 12 schneiden.» und in diesem Falle würde sich eine Tergröierting 1 ergeben.» BiMe solche Anordnung ^riirde jedoch die Schlitzposition gegen die Strahlmittellinie versetzen: wt& deshalb-zusätzliche unerwünschte Aberrationenthe EiHgangasehlits 14 is moved feertan * follows obviously ämr Itmkt; 2S generally in the same way © a circle in the focal plane Mizmmer 2 " all coincides with the Einingsehlitz 16". WAM ia exerts distance between the point 24 waae the EriisaataigsiEittelptmkt 0 of the Analyaators nkt shorter than the distance between Ft £ 28 waae the KxümsstwagB- BiittelpiHikt ö f the BiläsehOLita 16 is in the focal plane HTM Aier 2 slightly larger than the Qitellensefilltz. Could. 14 in the focal plane Hummer t * It is erwähnön f tHe the Sisgsehlitze 14 tmd brought in. Planes that intersect the axial focal points to bind the 12th " and in this case a Tergröierting 1 would result. " With such an arrangement, however, the slot position would be offset against the beam centerline: wt & therefore-additional undesired aberrations

Sie Eaergie-Axiflösimg {volle Breite bei MaLfeer Höhe) wird durch folgende Sleichiaig erhalteasYou Eaergy-Axiflösimg (full width at MaLfeer height) will obtained through the following Sleichiaig

Ce) am - -"'; '3a, ■ ;"'-.· ■ /Ce) am - - "';' 3a, ■;"'-. · ■ /

die Ins tr lurtenten-KonstriiiEtioii optimal ist, so daß die aller i.tterratiöne& gleich,, afcer nicht größer ist als die Scßlitzbreite a« B ist der Haiiii® des ZentraletraKLs innerhalb des sphärischem Kondensors. Ba die Auflösimg einen Kaiius r des Biagsehlitses 14 nicht direkt enthält, kann eins groß» Schlitffiflächs realisiert werden, wodurch die Empfindlichkeit des Spektrometers verbessert wird«.the Ins tr lurtenten-KonstriiiEtioii is optimal, so that the of all i.tterratiöne & equal ,, afcer is not greater than the slit width a «B is the Haiiii® of the ZentraletraKLs inside the spherical condenser. Ba the resolution does not directly contain a Kaiius r des Biagsehlitses 14, can be realized a large »Schlitffifflächs, whereby the sensitivity of the spectrometer is improved «.

Ufer Badiii* E-ies Qnelleneehlitzes 14 wird schließlich Aberratioßsii »¥#it#r Ordnung b«gres st ? iie proportional denUfer Badiii * E-ies Qnelleneehlitzes 14 finally becomes aberratioßsii »¥ # it # r order b« gres st ? iie proportional to the

Quadraten der Winkel ot,/3 ι γ sind, die in Fig.2 dargestellt sind. Der Winkel oL wird durch die Eingangs-Apertur dee Kondeneors 18 nach Fig. 1 gebildet. Die Winkel β, T«xgeben sich durch die Bahnen, beispielsweise AC, die nicht in einer axialen Ebene liegen. Vom Quellenpunkt A wird ein Teil der Zentral-.bahn durch die Linie AB gegeben· Diese liegt in einer Ebene, die durch ABO gebildet wird, die die Achse FO des Analysators enthält, wobei 0 der Krümmungsmittelpunkt des sphärischen Kondensors ist. Wenn eine nichtzentrale Bahn, beispielsweise AC betrachtet wird, die in die Kondensor-Apertur am Punkt C eintritt und auf dem Bogen BC liegt, der durch einen Winkel G in der gezeigten Weise definiert wird, muß die Bahn, die durch AC verläuft, ganz in der durch ACO definierten Ebene liegen, weil der sphärische Kondensor ein sphärisches elektrisches Feld liefert. Diese Ebene liegt unter einem Winkel β mit Bezug auf die Initrumentenachse und sorgt dafür, daß der Partikel einen längeren Weg innerhalb des Kondensors läuft. Zusätzlich lauft der zentrale oder normale Strahl durch C durch den Punkt D auf der Ringtpelle, und ersichtlich wird der Quellenpunkt A relativ zum Punkt C um eine Distanz DE erniedrigt. Dadurch ergibt sich eine weitere Aberration, die durch den Winkel χ definiert ist.Squares of the angles ot, / 3 ι γ , which are shown in Fig.2. The angle oL is formed by the entrance aperture of the capacitor 18 according to FIG. 1. The angles β, T «x are given by the paths, for example AC, which do not lie in an axial plane. From the source point A part of the central path is given by the line AB. This lies in a plane which is formed by ABO and which contains the axis FO of the analyzer, where 0 is the center of curvature of the spherical condenser. Considering a non-central trajectory, e.g. AC, which enters the condenser aperture at point C and lies on arc BC defined by angle G as shown, the trajectory passing through AC must be entirely in the plane defined by ACO because the spherical condenser supplies a spherical electric field. This plane lies at an angle β with respect to the axis of the instrument and ensures that the particle runs a longer path within the condenser. In addition, the central or normal ray passes through C through point D on the ring shell, and it can be seen that source point A is decreased relative to point C by a distance DE. This results in a further aberration which is defined by the angle χ .

Die Eigenschaften des sphärischen Feldes erfordern, daß alle Bahnen vom Punkt A Ebenen definieren, die den Punkt 0, den Krümmungsmittelpunkt, enthalten. Die Purcell-Bedingung zeigt dann, daß alle'diese Strahlen einen gemeinsamen Brennpunkt erster Ordnung auf dem Ausgangsschlitz haben. Es kann dann ge-The properties of the spherical field require that all Paths from point A define planes containing point 0, the center of curvature. The Purcell condition shows then that all of these rays have a common focus first Have order on the exit slot. It can then

zeigt werden, daß Aberrationen zweiter Ordnung Versetzungen Cr gegen den Brennpunkt erster Ordnung herbeiführen, deren Größe gegeben ist durchwill show that second order aberrations are dislocations Cr against the focal point of the first order, the size of which is given by

(7) cfr * 2R-X. 2 + 2Rr 2 + H ß(7) cfr * 2R-X. 2 + 2Rr 2 + H ß

.../ 12 00 9819/13Λ 6 ... / 12 00 9819 / 13Λ 6

·· · · t ♦ t ♦
► * · t 4 * t f
·· · · t ♦ t ♦
► * t 4 * tf

- 12 - - 12 -

Wenn die Schlitzbreite a ist, dann geben die optimalen Entwürfe be re chnung en an, daß die Summe dieser Aberrationen gleich a sein soll, und daß getrennt gesetzt werden sollIf the slit width is a, then the optimal design calculations indicate that the sum of these aberrations should be equal to a, and that it should be set separately

(8) 2R06 2 m -^-(8) 2R06 2 m - ^ -

Da γ und ρ eindeutig mit dem Azimuthalwinkel Φ in Beziehung stehen, ergibt die zweite Bedingung eine Begrenzung des Winkels β auf einen Wert kleiner als er gegeben ist durch .Since γ and ρ are clearly related to the azimuthal angle Φ, the second condition results in a limitation of the angle β to a value smaller than it is given by .

(!Ο) G-(! Ο) G-

Für gegebene Aberrationen ist es evident, daß das Produkt Tin 9 und dem Radius r des Ringechiitseβ 14 eine Konstante ist. In Fig.2 ist die Bogenlänge AB auf dem Quellenschlitz gleich βτ, und das ergibt deshalb die maximale Schlitzlänge, aus der ein gegebener Funkt B auf der Kondensor-Apertur be~ strahlt werden kann. Es folgt daraus, daß die Empfindlichkeit des Spektrometer grob gesprechen unabhängig vom Radius dee Eingangsechlitze8 ist, solange dieser den Wert überschreitet, für den β ä*. 3Γ ist. Es wurde Jedoch festgestellt, daß für Winkel 0 größer oder gleich -^- die Linienform des Spektrometer lange Flügel bildet, und es ist deshalb erwünscht, 0 auf Werte kleiner als —s— zu begrenzen.For given aberrations, it is evident that the product Tin 9 and the radius r of the ring connector 14 are a constant is. In Figure 2 the arc length AB is on the source slot equals βτ, and that therefore gives the maximum slot length, from which a given point B on the condenser aperture can be irradiated. It follows that the sensitivity of the spectrometer roughly speaking regardless of the radius The input slot8 is, as long as it exceeds the value, for the β ä *. 3Γ is. However, it was found that for angle 0 greater than or equal to - ^ - the line shape of the spectrometer forms long wings, and it is therefore desirable to limit 0 to values less than —s—.

.../13 0 0 9 8 1 9 / 1 3 Λ 6... / 13 0 0 9 8 1 9/1 3 Λ 6

• · ti• · ti

- 13 -- 13 -

Sei eier obigen Analyse ist auoh die Näherung vorausgesetzt worden, daß r erheblioh kleiner ist als R, und der maximal zulässige Wert ν·η r wird deshalb durch diese Betrachtung begrenzt. Innerhalb dieser Grenzen kann der Wert von r dureh andere Faktoren begrenzt werden, beispielsweise Proben,-Größe usw.In the above analysis, the approximation is also assumed that r is considerably smaller than R, and the maximum permissible value ν · η r is therefore determined by this consideration limited. Within these limits, the value of r can be limited by other factors, such as the sample, size, etc.

Der azimuthale Strahldivergenzwinkel 0 gemäß Fig·2 wird durch eine Öffnung 29 kontrolliert, die am Kreuzungspunkt 12 liegt· Wenn der Winkel Q der gewählte azimuthale Aufnahmewinkel ist, dann wird der Radius d der Kreuzungeöffnung durch die GleichungThe azimuthal beam divergence angle 0 as shown in FIG. 2 is controlled by an opening 29 located at the intersection point 12. If the angle Q is the chosen azimuthal recording angle, then the radius d of the intersection opening is given by the equation

(11) 2 sin-f- =-f-(11) 2 sin-f- = -f-

erhalten, in der r der Radius des Schlitzes 24 ist·where r is the radius of the slot 24

Es wurde auch festgestellt, daß die Empfindlichkeit des Spektrometers entsprechend Gleichung (4) erhöht werden kann, wenn die Energien der Foto-Elektronen reduziert werden, ehe sie auf den Eingangssohlitζ des Spektrometers auffallen. Wenn auch die Elektronenintensität dabei verringert wird, wird dooh festgestellt, daß, wenn E herabgesetzt wird, die Aperturen der Spektrometer sich mit einer Rate öffnen, die stärker ist als der Verlust der Quellenintensität, so daß die Netto-Stromtransmiseion vergrößert wird. Wenn E die anfängliche Foto-Elektronen-Energie ist und E die Energie beim Eintritt in den Analysator, wird festgestellt, daß der Strim I, der vom Spektrometer durchgelassen wird, der folgenden Beziehung folgtsIt was also found that the sensitivity of the Spectrometer according to equation (4) can be increased if the energies of the photo-electrons are reduced before they are on the input base of the spectrometer stand out. If the electron intensity is also reduced, it is found that, if E is reduced, the apertures of the spectrometers change with open at a rate greater than the loss of source intensity so that the net current transmission is enlarged. If E is the initial photo-electron energy and E is the energy entering the analyzer, it is determined that the current I transmitted by the spectrometer obeys the following relationship

009819/1340009819/1340

194I7S7194I7S7

■ ' - 14 —■ '- 14 -

In der Praxis wird die Elektronenenergie gewöhnlieh, ven I0 ~ 1000 ·Τ auf einen Wert E * 100 eV verringert, so daß der durchgelassen« Strom um einen Faktor 10 vergrößert wird. Statt dessen kann der Krümmungsradius E des Analysators aus praktischen Gründen Terringert werden·In practice, the electron energy is usually reduced to a value E * 100 eV from I 0 ~ 1000 ·, so that the current passed through is increased by a factor of 10. Instead, the radius of curvature E of the analyzer can be reduced for practical reasons.

In Pig·3 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt· Wie ersichtlich, reicht durch eine Vakuumkammerwand 30 ein Schaft 32, der an einem Ende einen Probenzylinder 34 trägt, auf den eine zu analysierende Probe niedergeschlagen werden kann. Der Probenzylinder 34 kann irgendeine geeignete L^nge haben und ist durch Bewegung des Schaftes 32 axial verschiebbar. Um die Aehse des Schaftes 32 herum ist eine ringförmige Röntgenanode 36 angeordnet, durch die mittels der durchführenden Leitung 38 ein Kühlmittel geschickt wird· Sie Zylinder-Anode 36 besteht typischerweise aus rostfreiem Stahl und hat eine aufgedampfte Aluminiumschicht auf der Oberfläche, oder eine Schicht aus einem anderen Metall, dessen eharakteristische Röntgenstrahlung erwünscht ist·In Pig * 3 is a preferred embodiment of the invention As can be seen, a shaft 32 extends through a vacuum chamber wall 30 and at one end carries a sample cylinder 34 onto which a sample to be analyzed can be deposited. The sample cylinder 34 can be any have a suitable length and is obtained by moving the shaft 32 axially displaceable. An annular X-ray anode 36 is arranged around the axis of the shaft 32, through which means a coolant is sent to the through-duct 38. The cylinder anode 36 is typically made of stainless steel Steel and has a vapor-deposited aluminum layer on the Surface, or a layer of another metal, its Characteristic X-ray radiation is desired

Da die Art der Röntgenstrahlen, die von der Anode 36 geliefert werden, vom Typ des Anodenmaterials abhängt, ist Aluminium gewählt worden, well e« eine sehr schmale Linienform hat und Photonen niedriger Energie liefert. Photonen niedriger Energie sorgen dafür, daß Elektronen mit geringer Energie von der Probe ausgehen, die leichter mit dem erforderlichen Präzisionsgrad zu analysieren sind· Wenn auch Aluminium nicht das beste verfügbare Auffängermaterial ist, da sowohl Magnesium als auch Natrium günstiger vom Standpunkt der Energie und L.nienbreite wären, wurde Jedoch festgestellt, daß Altuninium ι für diesen Anwendungsfall ein praktisches Material ist«Since the type of X-rays delivered by the anode 36 depends on the type of anode material, aluminum has been chosen because it has a very narrow line shape and delivers low energy photons. Low energy photons cause electrons with low energy emanate from the sample, which are easier to analyze with the required degree of precision · Even if aluminum is not the best interceptor material available is as both magnesium and sodium are more beneficial from an energy and standpoint However, it was found that Altuninium ι is a practical material for this application «

Um die energiereichen Elektronen zum Aufprall auf den Röntgen-Strahlenaufhänger zu erzeugen^ ist ein ringförmiger Röntgen-In order to generate the high-energy electrons for impact on the X-ray suspension, a ring-shaped X-ray

0098 18/134 6 9*m/ 1 0098 18/134 6 9 * m / 1

ORIGINAL INSPECTSDORIGINAL INSPECTSD

ι t · w * · fftrι t · w * · fftr

t« · ιt «· ι

- 15 -- 15 -

röhren-Heizdraht 40 konzentrisch zur Anode 36 vorgesehen. In gleicher Weise ist jedoch eine zylindrische Abschirmung Torgeeehen, unmittelbar zwischen den Draht 40 und der Anode 36, bo daß die voB Draht 40 abgegebenen Elektronen um die. Abeohirmung 42 abgelenkt werden, so daß sie auf die Fläche 44 der Anode 36 auftreffen und Röntgenstrahlen in Richtung der zylindrischen Probt 34 emittieren·tubular heating wire 40 is provided concentrically to the anode 36. In the same way, however, is a cylindrical shield Torgeeehen, immediately between the wire 40 and the anode 36, bo that the electrons emitted by wire 40 by the. Abeohirmung 42 are deflected so that they hit the surface 44 the anode 36 impinge and x-rays in the direction of the emitting cylindrical sample 34

Diese Konstruktion, des Instrumentes ist sehr empfindlich auoh gegen sehr kleine Magnetfelder und der im Draht 40 fließend· Strom neigt dazu,ein Hagnetfeld im Eingangsteil des Analysators zu erzeugen, deshalb ist eine StromrUokkefetvsehiene 46 vorgesehen, die konzentrisch zum Draht 40 verläuft, um die magnetischen Effekte des Stroms im Draht 40 auszulöschen· Die Stromrückkehrschiene 46 liegt elektrisch in Reihe mit dem Draht 40 und ist so angeordnet, daß der Stromfluß in der Schiene 46 entgegengesetzt zum Stromfluß im Draht 40 gerichtet ist, so daß dessen magnetischer Effekt wirksam ausgelöscht wird.This construction of the instrument is very sensitive auoh against very small magnetic fields and the one in wire 40 flowing · Current tends to have a magnetic field in the input part of the analyzer, therefore a power supply rail 46 is provided which runs concentrically to the wire 40, to cancel the magnetic effects of the current in wire 40 · The current return bar 46 is electrically in series with the wire 40 and is arranged so that the current flow in the rail 46 is opposite to the current flow in the wire 40 is directed so that its magnetic effect is effectively canceled.

Bei dieser Ausftihrungsform der Erfindung befindet sich der Draht 40 auf Erdpotential und die Auffängeranode 36 auf hoher positiver Spannung. Wenn eine solche Potentialanordnung gewählt wird, kann die Wahrscheinlichkeit dafür, daß äußere Elektronen in das System eintreten, erheblich reduziert werden. Das ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, weil der Zählbereich der Vorrichtung auf 10 Elektronen pro Sekunde am Detektor herabgehen kann· Es ist leicht einzusehen, daß irgendwelche äußeren Elektronen, die in den Analysator eintreten, irgendwelche erhaltenen Ablesungen erheblich beeinflussen würden. .In this embodiment of the invention is the Wire 40 to ground and the collector anode 36 to high positive tension. If such a potential arrangement is chosen, the probability that external Electrons entering the system are significantly reduced. That is an essential feature of the invention because the counting range of the device can go down to 10 electrons per second at the detector It is easy to see that any outside electrons going into the analyzer would significantly affect any readings received. .

Um ein Filter für die auf die Probe 34 auftreffenden Röntgenstrahlen zu erhalten, ist eine sehr dünne Aluminiumfolie 47In order to obtain a filter for the X-rays impinging on the sample 34, a very thin aluminum foil 47 is used

.../ 16 009819/1346... / 16 009819/1346

■-■■■■■■-- 16.— ■ ." ■.■"■■ .■■■-■'■■.■■■'■■■'.■ - ■■■■■■ - 16.— ■. "■. ■" ■■. ■■■ - ■ '■■. ■■■' ■■■ '.

größenordnungsmäßig einige TausendstelMillimeter (einige Zehntel mil) stark über den Röntgenstrahlenweg zwischen der Anode 36 und der Probe 34 angeordnet. Der Zweck dieses Filters besteht darin, von der Aluminium-Anode erzeugte Energie-arme Röntgenstrahlen abzublocken·on the order of a few thousandths of a millimeter (some Tenths of a mil) positioned between the anode 36 and the sample 34 across the x-ray path. The purpose of this filter consists in blocking low-energy X-rays generated by the aluminum anode

Die Probe 34 ist innerhalb der kreisförmigen Öffnung in der Platte 46 angeordnet, die zusammen mit einem um die Achse der Probe herum angeordneten Rohr 50, in das die Probe projiziert werden kann, einen Eingangsschlitz 52 bildet, durch den die von der Probe emittierten Poto-Elektronen in den sphärischen w Kondensor 54 eintreten« Der Kondensor 54 besteht aus zwei kegelstumpfförmigen, konzentrischen, sphärischen Platten 56 und 58, die eine sphärische Fokussiereinrichtung bilden, um die vom Schlitz 52 austretenden Elektronen zu fokussieren, so daß sie durch eine anschließende Fokuseieröffnung 60 in der Pxatte 62 hindurchtreten, die auf das Rohr 50 montiert ist und als Eingangsöffnung für die elektrostatische Fokuseiereinrichtung 54 dient· Eine ähnliche Öffnung 64 ist in einer Platte 66 am Ausgangsende der sphärischen Fokuseiereinrichtung 54 vorgsehen. An der inneren Elektrode 56 der elektrostatischen Fokuseiereinrichtung 54 liegt eine positive Spannung und an der Außenelektrode 58 liegt eine negative Spannung· T he sample 34 is disposed within the circular opening in the plate 46, which together with an arranged around the axis of the sample around tube 50 into which the sample can be projected, is an input slit 52 through which the light emitted from the sample Poto "electrons in the spherical w condenser 54 to enter the condenser 54 consists of two truncated cone-shaped concentric spherical plates 56 and 58 which form a spherical focusing means to focus the exiting from the slot 52 electrons so that they by a subsequent focus eggs opening 60 pass through the plate 62 which is mounted on the tube 50 and serves as an entrance opening for the electrostatic focusing device 54. A similar opening 64 is provided in a plate 66 at the exit end of the spherical focusing device 54. A positive voltage is applied to the inner electrode 56 of the electrostatic focusing device 54 and a negative voltage is applied to the outer electrode 58

Wenn nochmals der Schlitz 52 betrachtet wird, ist aus der Zeichnung ersichtlich, daß die Platte 48 und das Rohr 50 auf Erdpotential liegen, und daß eine variable Spannungsquelle 70 vorgesehen ist, mit der das an die Probe 34 gelegte Potential gewobbelt werden kann· Dadurch wird ein variables Verzög'erungsfeld zwischen der Probenelektrode 34 und dem Schlitz 52 erzeugt, wodurch es möglich ist, die Energie der Elektronen zu verändern, die in den Analysator eintreten, und damit das Energiespektrum der von der Probe emittierten Elektronen durchzuwobbeln · Wenn es auch möglich ist, das Spektrum derIf the slot 52 is considered again, it is from the drawing it can be seen that the plate 48 and the tube 50 are at ground potential and that a variable voltage source 70 is provided with which the potential applied to the sample 34 can be swept · This creates a variable delay field is generated between the sample electrode 34 and the slot 52, thereby making it possible to reduce the energy of the electrons that enter the analyzer, thereby sweeping the energy spectrum of the electrons emitted by the sample · If it is also possible, the range of

•../■17• ../ ■ 17

9819/13469819/1346

emittierten Elektronen naeh anderen Verfahren durchzuwobbeln so hat doch die Verwendung des Verzögerungsfeldes erhebliche betriebliche Vorteile, weil es nicht notwendig ist, die Potentiale zu ändern, die an die sphärischen Fokussierelektroden des Analysators 54 gelegt werden· Sie Wobbel-Funktion kann als· bei dieser Vorrichtung durchgeführt werden, ohne daß irgendeiner der Betriebsparameter des eigentlichen Analysators geändert werden muß.swirling emitted electrons through other methods the use of the delay field has considerable operational advantages because it is not necessary to use the potential to change which is attached to the spherical focusing electrodes of the Analyzer 54 You can use the wobble function as in this apparatus can be performed without changing any of the operating parameters of the actual analyzer got to.

Am Ausgangsende des sphärischen Analysators 54 ist ein Satz Fokussierelektroden 54 vorgesehen, die aus einer Innenplatte und einer segmentierten Außenplatte 76 bestehen. Die Fokussiereinrichtung ist erforderlioh, um zu gewährleisten, daß das sich ergebende Bild einen perfekten Kreis bildet, wenn es in der ' Brennebene 2 abgebildet wird. Wenn dies auch idealerweise durch die sphärischen Platten 56 und 58 erreicht wird, so erfolgt das in der Praxis jedoch nicht durch die Empfindlichkeit dee Gerätes gegen Störungen durch kleine Unvollkommenheiten der Abmessungen und von restlichen Magnetfeldern verschiedener Art, die derart zusammenwirken, daß das Bild etwas versetzt und verzerrt wird. Diese Elektroden 74 und 76 sind im gewissen Sinne eine Verlängerung des Kondensors selbst, nur daß die Elektrode 76 segmentiert ist, vorzugsweise in wenigstens acht gleiche Segmente, und das Potential, das mit einer Spannungsquelle 77 an diese acht Segmente angelegt wird, veränderlich ist, so daß die Schaltung so geändert werden kann, daß die austretenden Elektronen einen perfekten Kreis bilden. Das wird selbstverständlich getan, um die Justierung der Position und Form des Endbildes zu ermöglichen·At the output end of the spherical analyzer 54, a set of focusing electrodes 54 is provided, which consists of an inner plate and a segmented outer plate 76. The focusing means is erforderlioh to ensure that the resulting image is a perfect circle when it is displayed in the 'focal plane. 2 Whilst this is ideally achieved by the spherical plates 56 and 58, in practice this is not done by the sensitivity of the device to disturbances from small imperfections in the dimensions and from residual magnetic fields of various kinds which cooperate in such a way as to offset the image somewhat and is distorted. These electrodes 74 and 76 are in a certain sense an extension of the condenser itself, only that the electrode 76 is segmented, preferably into at least eight equal segments, and the potential that is applied to these eight segments by a voltage source 77 is variable, so that the circuit can be changed so that the exiting electrons form a perfect circle. This is of course done to allow adjustment of the position and shape of the final image

Wie bereits in Verbindung mit Fig·2 besprochen worden ist, gibt es gewisse Probenelektronen, die in die Fokussiereinrichtung 54 unter einem Winkel zu der Ebene eintreten,.der die Achse des Gerätes enthält. Diese Elektronen haben große Aberra-As already discussed in connection with Fig. 2, there are certain sample electrons that go into the focusing device 54 enter at an angle to the plane that the Includes axis of the device. These electrons have large aberrations

0098 19/134 60098 19/134 6

1*4.8787-■■■1 * 4.8787- ■■■

- 18 -- 18 -

tionen, und um eine hohe gerätemäßige Auflösung zu erhalten) ist es erwünscht, daß nur die Elektronen zur zweiten Brennebene durchgelassen werden, die innerhalb eines vorgegebenen Aberrationebereiches liegen. Um solche störenden Elektronen zu eliminieren, ist eine mit öffnungen versehene Platte 78 in den Weg der Elektronen eingesetzt, die vom Fokussierkondensor 54 ausgehen. Die Platte 78 ist am Kreuzungspunkt der am nächsten am Zentrum befindlichen Elektronen angeordnet, die vom Fokussierkondensor 54 austreten· Die Ringöffnung hat einen Durchmesser, der groß genug ist, um nur die Aberrationselektronen aufzunehmen, die in den Analysator unter Winkeln kleiner als eine vorgegebene Abweichung eintreten. Der Abweichungswinkel Θ, der in Verbindung mit Fig.2 erwähnt worden ist, wird also vollständig durch die Größe der Öffnung kontrolliert, und wenn ein geeigneter Durchmesser für diese öffnung gewählt wird, ist der zulässige Winkel θ festgelegt.functions, and to obtain a high device-related resolution) it is desirable that only the electrons are transmitted to the second focal plane which are within a given Aberration range. To such troublesome electrons To eliminate, an apertured plate 78 is inserted in the path of the electrons coming from the focusing condenser 54 go out. The plate 78 is located at the intersection of the electrons closest to the center, exiting from focusing condenser 54 · The ring opening has a diameter large enough to contain only the aberration electrons which enter the analyzer at angles smaller than a specified deviation. Of the Deviation angle Θ, which has been mentioned in connection with Fig.2 so is completely controlled by the size of the opening, and if an appropriate diameter for this opening is selected, the permissible angle θ is specified.

Eine andere Aberrationsbahn wird durch die Öffnung 60 kontrolliert, nämlich die in Fig.2 durch den Winkel oL bezeichnete. Diese ist ein Winkel in einer radialen Ebene, und der maximal zulässige Winkel oL wird durch die Größe der Öffnung 60 ausgewählt. Another aberration path is controlled through the opening 60, namely that indicated in FIG. 2 by the angle oL. This is an angle in a radial plane and the maximum allowable angle oL is selected by the size of the opening 60.

Nachdem die vom Fokussiermedium 54 austretenden Elektronen durch den Kreuzungspunkt bei Öffnung 80 hindurchtreten, folgen sie einem konisch divergierenden Weg zu einer zweiten Brennebene, wo ein zweiter Hingschlitz 82 vorgesehen ist, um die gewünschten Elektronen auf zunehmen. Der Schlitz 82 wird von einer Platte 84 gebildet, die eine kreisförmige Öffnung aufweist und der zylindrischen Elektrode 86, deren Ende in ι der öffnung der Platte 84 angeordnet 1st. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, befinden sich sowohl die Platte 84 als auch die Zylinder-Elektrode 86 auf Erdpotential.After the electrons exiting the focusing medium 54 pass through the intersection at opening 80, they follow a conically diverging path to a second focal plane where a second hanging slot 82 is provided to receive the desired electrons. The slot 82 is formed by a plate 84 having a circular opening and the cylindrical electrode 86, 1st arranged in ι the opening of the plate 84 the end thereof. As can be seen from the drawing, both the plate 84 and the cylinder electrode 86 are at ground potential.

... /19 0098 19/1346 ... / 19 0098 19/1346

ORONÄL INSPECTEDORONAL INSPECTED

et »ir
• ι * * » · ·
et »ir
• ι * * »· ·

l· * trl * tr

- 19 -- 19 -

Nachdem die Elektronen durch den Schlitz Θ6 hindurchtreten, treten sie in einen weiteren Fokuseierkondensor 88, der die zylindrischen Elektroden 86 und 90 aufweist, die ein elektrostatisches Feld zwischen sich erzeugen, wenn sie in der dargestellten Weise vorgespannt werden, mit dem äußere Elektronen eliminiert werden und das dafür sorgt, daß die angenommenen Elektronen auf die Eingangsöffnung eines Elektronenvervielfacher ,92 fokussiert werden. Jedes Elektron, das in den Elektronenvervielfaoher 92 eintritt, liefert einen Ausgangsimpuls, der in einem Impulsverstärker 94- verstärkt wird und dann in einem Zähler 96 gezählt wird; anschließend wird er in einem mehrskaligen : Rechner 98, beispielsweise CAT-400 aufgezeichnet. Sie negative Spannung auf Elektrode 90 ist ebenfalls ein wichtiges Mittel, mit dem verhindert wird, daß äußere, energie-arme Elektronen in den Elektronenvervielfacher eintreten· ; After the electrons pass through the slit Θ6, they enter another focusing condenser 88 which has cylindrical electrodes 86 and 90 which, when biased as shown, create an electrostatic field between them, with which external electrons are eliminated and which ensures that the accepted electrons are focused on the entrance opening of an electron multiplier, 92. Each electron entering the electron multiplier 92 provides an output pulse which is amplified in a pulse amplifier 94 and then counted in a counter 96; then he is in a multiscale: computer 98, for example, CAT-400 recorded. The negative voltage on electrode 90 is also an important means of preventing external, low-energy electrons from entering the electron multiplier ;

Die Durch wobbelung des Rechners 98 ist mit dem Wob beiGenerator 70 synchronisiert, der die Wobbel -Spannung an , die Probe 34 legt· Bei jeder Wobbelung führt der Rechner 98 j eine mehrkanalige Additions- und Speicher-Operation durch, die t bei Reproduktion auf einem Oszillographen oder Aufzeiehnungs- ) meohaniemus eine graphische Anzeige des Energiespektrums der Probe liefert, die vom Spektrometer abgetastet worden ist.The wobble of the computer 98 is synchronized with the wobble generator 70, which supplies the wobble voltage, the sample 34 places · With each sweep, the computer 98 j performs a multi-channel addition and storage operation, the t when reproducing on an oscilloscope or recording) meohaniemus a graphic display of the energy spectrum of the Delivers sample that has been scanned by the spectrometer.

Wie es bei dieser Geräteart üblich ist, muß das Spektrometer unter Hochvakuum betrieben werden. Es ist deshalb eine Vakuumhalteeinrichtung 100 in der dargestellten Weise vorgesehen, die in die Takuumkammerwand 30 des Spektrometer hineinreicht· Da, wie bereits erwähnt, das Spektrometer außerordentlich empfindlich gegen kleinste magnetische Störungen ist, die beispielsweise im Milligause-Bereich liegen, ist es notwendig, daß die ■ Pumpe 100 keine Hagnetfelder erzeugt, die ein Hagnetfeld in \ dae Spektrometer einführen könnte.As is usual with this type of device, the spectrometer must be operated under high vacuum. A vacuum holding device 100 is therefore provided in the manner shown, which extends into the vacuum chamber wall 30 of the spectrometer.Since, as already mentioned, the spectrometer is extremely sensitive to the smallest magnetic disturbances, for example in the milligause range, it is necessary that ■ the pump 100 does not generate Hagnetfelder, which could introduce a Hagnetfeld in \ dae spectrometer.

Eine !itan-Sublimationspumpe der in der Zeichnung dargestelltenA! Itan sublimation pump of the type shown in the drawing

009819/1346 .../ 20009819/1346 ... / 20

19487171948717

- 20 -- 20 -

Art, ist für diesen Anwendungsfall als brauchbar gefunden worden. Diese Pumpe besteht aus zwei Stäben 102, die einen Titan-Brocken"104 tragen« an den von einer äußeren Quellt eine hohe Spannung gelegt wird. Ein Heizdraht 106 ist in gleicher Weise vorgesehen, um einen ständigen Elektronenstrom zu liefern, der den Titan-Brocken 104 bombardiert, , so daß dieser sublimiert und sich mit den Gasen im System mischt, so daß er sich chemisch mit diesen Gasen verbindet, so daß die kräftig'gebundene Mischung auf die wassergekühlte Fläche 108 der Pumpe 100 aufplattiert wird.Kind, has been found useful for this application been. This pump consists of two rods 102, one Titan chunks "104 carry" to the from an external source a high voltage is applied. A heating wire 106 is provided in the same way to ensure a constant flow of electrons to deliver, which bombs the titanium chunk 104, so that it sublimates and becomes with the gases in the system mixes so that it chemically combines with these gases, so that the strongly'bound mixture on the water-cooled Surface 108 of the pump 100 is plated.

In Fig,4 ist eine andere Ausführungsform eines Probenträgers mit Röntgenquelle dargestellt, die statt des Probenbestrahlungsmechanismus gemäß Fig.3 verwendet werden kann. Bei dieser anderen Ausführungsform ist eine konische Anode 110 vergesehen, die mit einem Elektronenstrahl von einem Draht bombardiert wird, so daß Röntgenstrahlen erzeugt werden, die auf ein Probenmaterial auftreffen, das auf der Innenseite einer allgemein ringförmigen Probenträgerstruktur in Form eines Kegelstumpfes aufgebracht ist. Wenn die Photo-Elektronen von der Probe emittiert werden, können sie durch einen Ringschlitz 116 hindurchtreten, wie in der bereits beschriebenen Struktur, nur daß sie die Achse dieser Struktur kreuzen,, ehe sie in den sphärischen Analysekondensator 54 eintreten·In Fig. 4 is another embodiment of a sample carrier shown with an X-ray source, which can be used instead of the sample irradiation mechanism according to FIG. At this Another embodiment is provided with a conical anode 110, which is bombarded with an electron beam from a wire, so that X-rays are generated, that hit a sample material that is on the inside a generally annular sample support structure is applied in the form of a truncated cone. When the photo electrons are emitted from the sample, they can pass through an annular slot 116, as in FIG described structure, only that it is the axis of this structure cross, before entering the spherical analysis capacitor 54 ·

Eine weitere Ausführungsform einer Probentrag- und Bestrahlungs-Anordnung ist in Fig.5 dargestellt. Das Probenmaterial liegt als Schicht auf der Fläche 118 einer Probenplatte 120, die innerhalb eines Probenhohlraums 122 angeordnet ist und liegt in einer Ebene senkrecht zur Instrumentenachse·. Wie bei der Ausftihrungsform nach ^ig«3 wird die Probe 118 mit einer Röntgenstrahl enque He bestrahlt, die aus einer Ringanode 124, einem Glühdraht 126 und einer Schiene 128 besteht,Another embodiment of a sample support and irradiation arrangement is shown in Fig.5. The sample material lies as a layer on the surface 118 of a sample plate 120, which is disposed within a sample cavity 122 and lies in a plane perpendicular to the instrument axis ·. As In the embodiment according to Fig. 3, the sample 118 is with an X-ray beam enque He irradiated, which consists of a ring anode 124, a filament 126 and a rail 128,

.../ 21 0098 19/1346... / 21 0098 19/1346

OROfMAL IMSPECTgDOROfMAL IMSPECTgD

i · ii · i

t · » k ι it · »k ι i

- 21 -- 21 -

und die eine dünne Aluminium-Folie 130 aufweist, die dazu dient, sehr energiearme Röntgenstrahlen abzublooken, die von der Anode 124 erzeugt werden.and which has a thin aluminum foil 130 attached thereto serves to block very low-energy X-rays generated by the anode 124.

Eine Eingangsöffnung 132, die in einer Brennebene des Energie-Analysators des Systems liegt, beispielsweise des elektrostatischen Analysators gemäß Pig·3» wird durch ein mit einer öffnung versehenes Element 134 und dem Ende des zylindrischen Elementes 136 gebildet. Wenn die Photo-Elektronen von der Probe 118 emittiert werden, aufgrund einer Bombardierung von der ringförmigen Röntgenquelle 124, treten sie durch den Schlitz 132 hindurch und in den Analysator ein, der eine Energie-Selektions-Punktion durchführt und die Elektronen mit ausgewählter Energie auf einen Detektor fokussiert, wie in Pig.3 veranschaulicht ist.An inlet opening 132 which is in a focal plane of the energy analyzer of the system, for example the electrostatic analyzer according to Pig · 3 »is through a with a opening-provided element 134 and the end of the cylindrical Element 136 is formed. When the photo electrons from the Sample 118 emitted due to bombardment from the annular x-ray source 124, they pass through the Slit 132 through it and into the analyzer which is performing an energy selection puncture and the electrons focused on a detector with selected energy, as illustrated in Pig. 3.

Die Betriebsweise des Gerätes soll noch in Verbindung mit Pig,3 beschrieben werden. Zunächst kann der zylindrische Probenhalter 34 mit so vielen verschiedenen Typen Probenmaterial beschichtet werden, wie analysiert werden sollen. Diese Probenschichten werden auf der Oberfläche des Probenhalters dadurch niedergeschlagen, daß Ringe gebildet werden, die selektiv mit den Röntgenstrahlen von der Anode 44 bombardiert werden können", indem einfach der Probenhalter 34 längs seiner Achse bewegt wird. Wenn die Probe mit den Röntgenstrahlen bombardiert wird, werden Photo-Elektronen emittiert und laufen durch den Schlitz 52 in den zylindrischen Analysator 54, der wiederum dafür sorgt, daß sie auf einer zweiten -^bene fokussiert werden.The operating mode of the device should still be in connection with Pig, 3 to be discribed. First, the cylindrical sample holder 34 can be coated with as many different types of sample material as are to be analyzed. These sample layers are deposited on the surface of the sample holder by forming rings which are selectively with the x-rays from the anode 44 can be "bombarded" by simply moving the sample holder 34 along its axis will. When the sample is bombarded with the X-rays, photo-electrons are emitted and pass through the slit 52 into the cylindrical analyzer 54, which in turn ensures that they are focused on a second plane.

Das Energiespektrum des Probenmaterials wird dadurch gewobbelt, daß eine variable Spannung an die Probe 34 gelegt wird, während die Oberfläohe 48 und 50, die den Schlitz 52 definieren, auf Erdpotential gehalten werden. Ein gewünschtes Energie-Niveau der Probenelektronen kann also gewählt werden, das zur sphäri-The energy spectrum of the sample material is swept by that a variable voltage is applied to the sample 34 while the surfaces 48 and 50, which define the slot 52, on Ground potential are maintained. A desired energy level of the sample electrons can therefore be chosen that is to the spherical

/ 22/ 22

009819/1346 ■009819/1346 ■

--22- v : ; ;. . . ■■'■. r.- ■■■;--22- v:; ;. . . ■■ '■. r.- ■■■;

sehen Fokussiereinrichtung 54 eingelassen wird. In der allgemeinen Praxis wird das an die Probe gelegte Potential vonsee focusing device 54 is let in. In general Practice becomes the potential of

einem Wobbelgenerator 70 geliefert, der veranlaßt werden kann, innerhalb irgendeines vorgegebenen Wobbelspannungsbereiehes f zu wechseln.a wobble generator 70 which can be caused within any given sweep voltage range f to switch.

Wenn die Elektronen von der Fokussiereinrichtung 54 austreten, werden die an die Segmente 76 der Sekundärfokussiereinrichtung 72 gelegten Potentiale so einjustiert, daß das Elektronenbild mit der Bildöffnung 82 in der Brennebene 2 ausgerichtet ist.When the electrons emerge from the focusing device 54, the potentials applied to the segments 76 of the secondary focusing device 72 are adjusted so that the electron image is aligned with the image aperture 82 in the focal plane 2.

Wie bereits, beschrieben worden ist, werden mit Aberrationen behaftete Elektronen, die in den sphärischen Analysator 54 unter Winkeln außerhalb des gewählten Bereiches eintreten, von den Platten 60 und 78 zurückgewiesen. Die restlichen fokussierten Elektronen laufen durch die Ringöffnung 82 und in den zylindrischen Kondensor 88, wo sie auf den Eingang eines Elektronenvervielfaehers 92 fokussiert werden. Wenn ein Elektron in den Vervielfacher 92 eintritt, wird ein Ausgangsimpuls erzeugt, der mit dem Impulsverstärker 94 verstärkt und mit dem Zähler 96 gezählt wird. Das gezählte Ergebnis wird dann einem mehrkanaligem Rechner zugeführt, der die Eingangsdaten speichert und ein EnergieSpektrum liefert, das das untersuchte w Probenmaterial repräsentiert.As previously described, aberrated electrons entering spherical analyzer 54 at angles outside the selected range are rejected by plates 60 and 78. The remaining focused electrons pass through the ring opening 82 and into the cylindrical condenser 88, where they are focused on the entrance of an electron multiplier 92. When an electron enters the multiplier 92, an output pulse is generated which is amplified by the pulse amplifier 94 and counted by the counter 96. The counted result is then fed to a multi-channel computer which stores the input data and provides a power spectrum representing the examined w sample material.

Während die beschriebene Analysator- und Elektronen-Fokussier-Einrichtung elektrostatisch aufgebaut ist, ist in Betracht zu ziehen, daß ein magnetisches Äquivalent sowohl anstelle des sphärischen Analysators oder der Analysator-Austritt-Korrektureinrichtung, oder auch sowohl als Analysator als auch, als Aus-' trittskorrektureinrichtung verwendet werden kann. Auch die Proben- und Bestrahlungseinrichtung kann abweichend ausgebildet werden, um die Vorrichtung den verschiedenen Verwendungszwecken anzupassen·While the analyzer and electron focusing device described is built up electrostatically, it must be taken into account that a magnetic equivalent is used both instead of the spherical analyzer or the analyzer exit correction device, or can be used both as an analyzer and as an exit correction device. Also the The sample and irradiation device can be designed differently be to the device's various uses to adapt

ί ·■··/ Ansprücheί · ■ ·· / Claims

0098 19/13460098 19/1346

Claims (1)

V1 P 230 DV1 P 230 D PatentansprücheClaims Verfahren .zur Elektroneriapektroekopie, bei dem ein Probenmaterial so bestrahlt wird, daß es geladene Partikel emittiert und die geladenen Partikel durch einen Schlitz in der Nähe des Probenmaterials zu einem Analysator durchgelassen werden, der eine Energieselektion ausführt und die auegewählten Partikel auf einen Detektor fokussiert, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das Probenmaterial und den Schlitz ein Potential gelegt wird, das ausreicht» die Energien der Partikel, die durch den Schlitz hindurchtreten, erheblich herabzusetzen, so daß ungewöhnlich große Sohlitzbreiten und Öffnungswinkel zur Partikelaufnahme ermöglicht werden.Method for electron spectroscopy in which a sample material is irradiated so that it emits charged particles and the charged particles through a slit in the vicinity of the sample material can be passed to an analyzer which carries out an energy selection and focuses the selected particles on a detector, characterized in that a potential is placed between the sample material and the slot which is sufficient » reduce the energies of the particles that pass through the slot, considerably, so that unusually large Allows seat widths and opening angles for particle pick-up will. 2· Elektronenspektrometer, bestehend aus einer Einrichtung zur Bestrahlung eines Probenmaterials, einem in der Nähe des Probenmaterialβ angeordnetem Schlitz, so daß die Partikel durch' diesen hindurchtreten können, einem Detektor für geladene Partikel und einem Energie-Analysator, der zwischen den Schlitz und dem Detektor angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz ringförmig ist und in einer Brennebene des Analysatore liegt, so daß der Analysator dafür sorgt, daß geladene Partikel ausgewählter Energien in den Detektor fokussiert werden.2 · Electron spectrometer, consisting of a device for irradiating a sample material, a slot arranged in the vicinity of the sample material so that the particles can pass through it, a detector for charged particles and an energy analyzer located between the slot and the detector is arranged, characterized in that the slot is annular and lies in a focal plane of the analyzer, so that the analyzer ensures that charged particles of selected energies are focused in the detector. 3· Spektrometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß' eine Einrichtung vorgesehen ist, mit der ein variables Potential zwischen das Probenmaterial und den Schlitz gelegt wird, so daß ein variables Verzögerungsfeld erzeugt wird,3 · Spectrometer according to claim 2, characterized in that ' a device is provided with which a variable potential is placed between the sample material and the slot so that a variable delay field is generated, .../ 24 009819/1346 ... / 24 009819/1346 mit dem die Energie der geladenen Partikel selektiv geändert wird, die durch den Schlitz und in den Energie-Analysator treten«with which the energy of the charged particles is selectively changed, passing through the slot and into the energy analyzer step" 4. Spektrometer nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Probenmaterial auf einer allgemein zylindrischen Probenelektrode angeordnet ist, die koaxial zu dem Ringschlitz angeordnet ist.4. Spectrometer according to claim 2 or 3 »characterized in that that the sample material is arranged on a generally cylindrical sample electrode which is coaxial with the Ring slot is arranged. 5# Spektrometer nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß tk eine- ringförmige Strahlungsquelle koaxial zur Probenelektrode vorgesehen ist, so daß eine Umfangsflache der Probenelektrode bestrahlt werden kann.5 # spectrometer according to claim 4 »characterized in that tk an annular radiation source is provided coaxially to the sample electrode, so that a peripheral surface of the sample electrode can be irradiated. 6. Spektrometer nach einem der Ansprüche 2 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Energie-Analysator einen sphärischen elektrostatisoheEJKonäensor aufweist, der eine Energieselektions- und Fokussier-Funktion ausübt, so daß das Energiespektrum der geladenen Partikel, die von dem Probenmaterial emittiert werden, untersucht werden kann.6. Spectrometer according to one of claims 2 to 5 »thereby characterized in that the energy analyzer has a spherical electrostatic EJKonäensor, which has an energy selection and focussing function, so that the energy spectrum of the charged particles emitted by the sample material be emitted, can be examined. 7. Spektrometer nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor einen zweiten Ringschlitz7. Spectrometer according to one of claims 2 to 6, characterized in that that the detector has a second ring slot ρ aufweist, der in einer zweiten Brennebene des sphärischen Analysators liegt, und einen elektrostatischen Kondensor, mit dem die geladenen Partikel, die durch den zweiten Ringschlitz hindurchtreten, auf einen Detektor für geladene Partikel fokussiert werden.ρ, which lies in a second focal plane of the spherical analyzer, and an electrostatic condenser, with which the charged particles, which pass through the second ring slot, on a detector for charged Particles are focused. 8· Spektrometer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrostatische Kondensor zylindrisch ist.8 · Spectrometer according to claim 7, characterized in that the electrostatic condenser is cylindrical. 9. Spektrometer nach Anspruch T9 dadurch gekennzeichnet, daß der elektrostatische Kondensor sphärisch ist.9. Spectrometer according to claim T 9, characterized in that the electrostatic condenser is spherical. .../25 0 0 98 19/1 34 6... / 25 0 0 98 19/1 34 6 I ·I · - 25 ~- 25 ~ 10· Spektrometer nach einem der Ansprüche 2 bis 9» dadurch ge» kennzeichnet, daß die zentralen Bahnen der geladenen. Partikel» die zwischen dem Schlitz und dem Detektor laufen, einen Kreuzungspunkt auf der Instrumentenaehse haben, und daß eine Apertur an dem Kreuzungspunkt angeordnet ist» um die Winke1-divergenz der geladenen Partikel zu begrenzen.10 · Spectrometer according to one of claims 2 to 9 »thereby ge» indicates that the central orbits of the charged. Particles » that run between the slot and the detector have a crossing point on the instrument axis, and that one Aperture is arranged at the crossing point by the angle 1 divergence to limit the charged particles. 11« Spektrometer nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß/zwei konzentrische kegelstumpfförmige elektrostatische Korrektione-Elektroden, von denen wenigstens eine in einer Anzahl gebogener Segmente unterteilt iet, an einem Ende des sphärischen Kondensors angeordnet sind, so daß am Austrittsende des Analysator Pokussierkorrektufen durchgeführt werden können.11 «Spectrometer according to one of claims 6 to 10, characterized in that that / two concentric frustoconical electrostatic correction electrodes, of which at least one divided into a number of curved segments, arranged at one end of the spherical condenser, so that at the exit end of the analyzer, focusing correction steps can be carried out. 12. Spektrometer nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenbestrahlungseinrichtung aus einer ringförmigen Röntgenstrahlenquelle besteht, die koaxial zum Schlitz und so relativ zu der Probe angeordnet ist, daß von der Probe emittierte geladene Partikel durch den Ringschlitz und in den Energie-Analysator geriohtet werden·12. Spectrometer according to one of claims 2 to 11, characterized in that that the sample irradiation device consists of an annular X-ray source which is coaxial with the Slit and so arranged relative to the sample that of of the sample emitted charged particles through the ring slot and put into the energy analyzer 13* Spektrometer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Probenmaterial eine ebene Fläche senkrecht zur Achse des Schlitzes bildet·13 * spectrometer according to claim 12, characterized in that the sample material forms a flat surface perpendicular to the axis of the slot 14· Spektrometer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenstrahlenquelle eine Ring-Anode und einen dazu koaxialen ringförmigen Glühdraht aufweist, der aü&"einem drahtförmigen Leiter und einer ringförmigen Stromschiene besteht, die koaxial zu dem drahtfrömigen Leiter und in dessen Nähe angeordnet ist, wobei der drahtförmige Leiter und die Stromschiene in Reihe geschaltet, aber so angeordnet sind, daß14 · Spectrometer according to claim 12, characterized in that the X-ray source has a ring anode and one coaxial therewith having ring-shaped filament, the aü & "a wire-shaped Head and an annular busbar, which is arranged coaxially to the wire-shaped conductor and in its vicinity is, wherein the wire-shaped conductor and the busbar connected in series but arranged so that 009819/1346009819/1346 * β » 1 t * * ο i β lit* β »1 t * * ο i β lit 19487§719487 §7 ~ 26 -~ 26 - der Strom in der Schiene in entgegengesetzter Richtung zu dem im benachbarten drahtförmigen Leiter fließt» so daß irgendein vom drahtförmigen Leiter erzeugtes Hagnetfeld ausgelöscht wird«the current in the rail flows in the opposite direction to that in the neighboring wire-shaped conductor »see above that any magnetic field generated by the wire-shaped conductor will be extinguished " 0 0 9819/13460 0 9819/1346 LeerseiteBlank page
DE19691948757 1968-09-30 1969-09-26 Method and device for chemical analysis by electron spectroscopy Pending DE1948757A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US76369168A 1968-09-30 1968-09-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1948757A1 true DE1948757A1 (en) 1970-05-06

Family

ID=25068540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19691948757 Pending DE1948757A1 (en) 1968-09-30 1969-09-26 Method and device for chemical analysis by electron spectroscopy

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE1948757A1 (en)
FR (1) FR2019224A1 (en)
GB (1) GB1291265A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114743715A (en) * 2022-04-12 2022-07-12 中国科学院合肥物质科学研究院 Irradiation sample rack for researching distribution of incident angle of neutral particles to wall material

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4228190A1 (en) * 1992-08-25 1994-03-03 Specs Ges Fuer Oberflaechenana Charged particle analyzer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114743715A (en) * 2022-04-12 2022-07-12 中国科学院合肥物质科学研究院 Irradiation sample rack for researching distribution of incident angle of neutral particles to wall material

Also Published As

Publication number Publication date
GB1291265A (en) 1972-10-04
FR2019224A1 (en) 1970-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3686598T2 (en) METHOD AND DEVICE FOR ANALYSIS BY MEANS OF POSITION EXTINGUISHING AND ELECTRON MICROSCOPE WITH SUCH A DEVICE.
DE2323610A1 (en) METHOD AND EQUIPMENT FOR EXAMINATION BY X-RAYS
CH355225A (en) Method and device for controlling and correcting the position of the focal spot generated by a cathode ray on the anti-cathode of an X-ray tube
DE69737942T2 (en) A method of achieving a substantially uniform surface potential of an insulating object
DE2811373C2 (en) Image converter with an X-ray image intensifier tube
DE2222339A1 (en) Device for spectroscopy with charged particles
DE3633738A1 (en) RADIOLOGICAL EXAMINATION DEVICE
DE1798021A1 (en) Microanalysis device
DE1937482C3 (en) Microbeam probe
DE3854283T2 (en) Direct imaging monochromatic electron microscope.
DE2255302C3 (en) Equipment for secondary ion mass spectroscopy
DE7032595U (en) DEVICE FOR ELECTRON SPECTROSCOPY FOR CHEMICAL ANALYSIS
DE3045013C2 (en)
DE2331091C3 (en) Device for determining the energy of charged particles
DE2213719A1 (en) Device for spectroscopy with charged particles
DE2929911C2 (en)
DE1922871A1 (en) Method and device for generating ions
DE2705430C3 (en) Electrostatic analyzer for charged particles
DE2340372A1 (en) DOUBLE FOCUSING MASS SPECTROMETER HIGH ENTRANCE APERTURE
DE2105805A1 (en) Device for electron spectroscopy
DE3438987A1 (en) AUGER ELECTRON SPECTROMETER WITH HIGH RESOLUTION
DE1948757A1 (en) Method and device for chemical analysis by electron spectroscopy
DE1589416B2 (en) SPECTRAL RADIATION SOURCE
DE2812644A1 (en) PROCEDURE AND EQUIPMENT FOR TRANSAXIAL COMPUTER-AIDED ROENTGENTOMOGRAPHY
DE1912838A1 (en) Radiation source of X-rays of high intensity and good alignment