Расчет энергоанализаторов малогабаритных электронных магнитных спектрометров тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи МОРОЗОВ Евгений Александрович

РАСЧЕТ ЭНЕРГОАНАЛИЗАТОРОВ МАЛОГАБАРИТНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ МАГНИТНЫХ СПЕКТРОМЕТРОВ

Специальность: 01.04.01 — Техника физического эксперимента, физика приборов, автоматизация физических исследований

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Ижевск 1996

Работа выполнена в лаборатории электронной спектроскопии УдГУ.

Научные руководители — доктор физико-математических наук, профессор И. Н. Шабанова; кандидат физико-математических наук, доцент С. С. Савинский.

Официальные оппоненты — доктор технических наук, профессор Р. Н. Галль; кандидат технических наук с. н. с. В. Я. Баянкин.

Ведущая организация — Ижевский государственный технический университет.

Защита состоится _1 &а<>у*о.*?^,_у. на заседании

диссертационного совета К.064.47.07 в Удмуртском государственном университете по адресу: 426034, г. Ижевск, ул. Красногерой-ская, 71, УдГУ, ИММ, ауд. //¿Г в

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УдГУ.

Автореферат разослан

Общая характеристика работы

Актуальность работы

Электронный магнитный спектрометр с двойной фокусировкой озволяет количественно й качественно исследовать сверхтонкие поверхностные пои (10 - 30 А) твердых и жидких материалов путем анализа кинетической кергни фото- или оже-электронов, возбужденных рентгеновским, льтрафиолетовым или электронным пучком. Анализ кинетической энергии лектронов в магнитном, спектрометре осуществляется в магнитное поле пециального вида. В электростатических электронных спектрометрах нелогичный анализ производится в электростатическом поле.

К преимуществам электронных магнитных спектрометров перед лектростатнческими относятся следующие:

получение высокой контрастности спектров валентных полос при постоянстве светосилы и разрешающей способности в широком энергетическом интервале от , 200пВдо ШкэВ;

возможность осуществления многоканального режима регистрации электронно,

. возможность применять на образец воздействия, сопровождаемые выделением агрессивных газовых потоков без ухудшения фокусирующих свойств энергоаналнзатора прйборз:

Основными недостатками, которые помешали в свое время созданию грийных приборов подобного класса, являются следующие:

большие габариты;

ч^Ивительпсоть прибора к воздействиям внешних магнитных полей; . высокая стоимость прибора,.

\ Вследствие указанных недостатков электронные магнитные спскгромегры строились 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 в промышленности, а также в малых, в том числе учебных лабораториях.

Шамжйовм

Рассчитать и сконструировать энергоанализатор, а также систему компенсации, делающие электронный магнитный спектрометр свободным от указанных недостатков.

Задачи работы

.» Исследовать фокусирующие свойства и механизм фокусировки в аксиально-симметричных магнитных полях, применяемых в энергоанализаторах элестронных магнитных спектрометров.

< Разработать методику расчега энергоанализатора электронного магнитного спектрометра на основе создания компьютерных программ оптимизирующих параметры круговых витков с током создающих фокусирующее поле прибора.

• 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.

Шхшмшшт

Из полученных 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 (лмувиллевские схемы интегрирования).

• Создан пакет программ, позволяющий рассчитывать магнитные поля н оптимизировать геометрию катушек с токами для спектрометров с различными радиусами центральной орбиты движения электронов.

• Впервые рассчитана система катушек энергоан&пизатора 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 ¡пучения 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 позволяет проанализировать движение электронов в нелинейном режиме, что нельзя

, сделать с помощью аналитических расчетов.

• Найденные в работе оригинальные зарнанты систем для создания слабых однородных магнитных полей (Н = 8* НУ3 -9 105 А!и) позволяют уменьшть

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 характерист ик магии того поля Земли в геофизике, навигации и т. д.

Автор защищает

• Развитие методов компьютерного итерирования уравнений движения частии 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 результата расчета параметров энергоанализатора малогабаритного 12-см электронного магнитного спектрометра.

• Результаты расчета систем, создающих слабые однородные магнитные поля ш основе прямоугольных контуров с током.

А пробация работы

Результаты работы докладывались в лаборатории электронно?

спектроскопии, Секторе теоретико-физических 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 университстско-акалемическая научно-практическая конференции,

Ижевск, УдГУ, 1993 г.

3.11 Российская университетско-академическая научно-практическая конференция.

Ижевск. УдГУ, 1995 г.

4. International Conference on Electron Spectroscopy. Italy, Rome, 1995.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, двух частей, включающих шесть глав, заключения, списка литературы, списка рисунков и сЛиска таблиц. Содержит 122 страницы сквозной нумерации, список литературы из 5Э наименований. 42 рисунка, 11 таблиц.

Краткое содержание работы Введение

Дается общая характеристика рабогы, показана ее актуальность, сформулированы цели исследований и новые научные результаты, полученные при решении поставленных задач и представленные к защите.

Часть 1

Часть I включает в себя анализ фокусирующих свойств магнитного поля энергоанализатрра электронного магнитного спектрометра, Вопросы расчета и конструирования указанного энергоанализатора.

Глава 1

Приведен обзор литературы, посвященной, вопросам фокусировки заряженных частиц в аксиально-симметричным магнитным полем со степенно-показательной зависимостью, а также «¡стенам, создающим слабые однородные магнитные поля. ' ,

Глава 2

Цляъ данной главы.

7. Вьшести формулы для расчета магнитных полей экернтшизагпорез электронных магнитных спектрометрии для ггсаедующего их шжаымвамия при расчете эпергоалализатора 12-см спектрометра.

2. Осуществить проверку правильности работы , соответствующих компьютерных программ на основе расчета полей известных магнитных спектрометров.

Рассмотрим общие соотношения для статических аксиально-симметричных магнитных полей, используемых в электронных спектрометрах с двойной фокусировкой. Используя требование аксиальной симметрии магнитного поля анализируются поля с отличной от нуля компонентой векторного потенциала А, в цилиндрических координатах (р, ч>, г):

Л9(р,2) = ^(р) + ^(р) + 24Р4(р) + ... , (!)

где Р0(р). Р,(р), РДр), ... - произвольные функции переменной р, соотношения между которыми определяются как:

а3

= - 1

(к + 1)(К;-2)

, к =0,2,4..........(2)

Функция Р'о выбирается из требования наличия у поля фокусирующих свойств, разложим ее б ряд вблизи оптической оси прибора (оптической

окружности р = ро, 2 = 0) по степеням К = ——— :

Ро

Р0 = Г0+Г1Я + ^2+Г3К,+... (3)

При этом разложение для составляющей поля Н2 запишется в виде:

Нж(р,0) = Но(1 + а.а + рК,+уК,+...). (4)

В электронных магнитных спектрометрах с двойной фокусировкой, используются аксиально-симметричные поля со степенно-показательной зависимостью поля вида:

г -|ч(р>

Н^О), (5)

где H« ( р, 0 ) -напряженность поля в плоскости z= 0; Но - напряженность поля на ; оптической окружности; ро - радиус оптической окружности.

' Поле* с показателем степени a=const=-l/2 для фокусировки электронов в электронных магнитных спектрометрах впервые было предложено Зигбаном и в настоящее время считается оптимальным для подобных приборов. Оно обладает пространственной фокусировкой и некоторыми другими преимуществами, которые рассмотрены в главе 3. Разложение в ряд по степеням R=(p-p0) ! ро для

поля H,(p,0) = H0^J \ H.(p,z) = 0, Нр(р,0) = 0 (6)

запишется в виде

: H = H</l - - R+-R* -—RJ + R4 --^-R5 + -^-R6 + J . (7) 1 Л 2 8 16 128 256 1024 )

Аксиально- симметричное поле (5) может быть получено суперпозицией круговых осесймметричных витков с током соленоидального типа. При этом расположение витков и величина их парамегров неоднозначны и определяются конструктивными соображениями. Обычно отдельные витйи объединяются в секции (катушки), число которых и их взаимное расположение выбирают из условия максимального приближения магн'.пного поля, создаваемого полученной системой, к полю (б), а также из условия удобства обслуживания прибора и технологичности его исполнении.

Расчет магнитного поля энергоанализатора электронного магнитного спектрометра сводится к суммированию полей одиночных круговых контуров с током. Определение магнитного поля кругового контура с током производится решением известных уравнений с эллиптическими интегралами. Приведенные в работе формулы обеспечивают высокую точность вычисления (погрешность |е| is 2-10~* А/м Для одиночного контура), заведомо большую точности инженерного исполнения систем с разумным числом витков. В опубликованных работах по расчету попей электронных магнитных спектрометров, в частности 30-см спектрометра

конструкции ИФТИ ( Ижевск ) и 100-см прибора ■ п Чок-Ризере (Канада) достигнута« относительная точность вычисления суммарного поля

2.0 1.3

1.0 0.3

энергоанализаторов составила 51СНАУм и 10-* А/м соответственно. Для расчета поля аналогичного малогабаритного прибора .ив особенности для оптимизации параметров

энергоанализатора требуется точность не менее 510-5 АЫ. Приведенные п диссертации формулы и составленные на их 0.22 о. 26 о, зо о м о,м

основе компьютерные программы Рис-1 • Магнитное поле 30-сантиметрового

электронного магнитного спектрометра: обеспечивают указанную : 1 - катушка № 1; 2- катушка № 2;

точность. Это сделало возможным 3 - суммарное поле катушек,

их использование при расчете энергоанализатора 12-см элекгронного магнитного спектррмспра. В таблице I приведен результат расчета составляющей ЬЦр,0) магнитного поля энергоанализатора 30-см электронного магнитного спектрометра конструкции ИФТИ и его отклонения от необходимого поля вида (6), Там же приведены имеющиеся экспериментальные замеры поля. График на рис. 1 иллюстрирует вклад отасльных катушек в суммарное поле прибора. Аналогичные расчеты были сделаны для строящегося в настоящее время 100-см электронного магнитного спектрометра.

На основании изложенного в главе были сделаны следующие выводы.

• Задача оптимизации аксиально-симметричного магнитного поля может быть сведена к оптимизации коэффициентов ряда (4).

• Магнитное поле системы круговых систем с током, в частности катушек энергоанализатора, может быть вычислено с необходимой точностью с помощью разработанных компьютерных программ, рассмотренных в работе.

• Результат расчета магнитных полей согласуются со значениями полей 30-см и 100-см электронных магнитных спектрометров.приэадснными в публикациях.

и

Таблица 1

Расстояние р от оси симметрии лрн г=0 (м) Составляющая мапигтного поля Н, (А/м) ! Отклонение от теоретического поля (%) Экспериментальные замеры (А/м)

0,250 85,08353(4)1 4,429(9)

0,260 85,99881(2) 1,488(8)

0,270 84,68227(6) 1,149(0) 79,08

0,280 83.4-1627(1) 0,804(4)

0,285 82,86750(5) 0,616(7) 77,57

0,290 82,31113(2) 0,421(8)

0,295 81,77883(7) 0,216(5) 76,77

0,300 81.27052(7) 0,0000 76,09

0,305 80,78586(2) -0,228(6)

0,310 80,32484(8) -0,470(1)

0,315 79,88665(9) -0,724(6) 74,50

0,320 79,47193(3) -0,993(9)

0,330 79,07941(1) - 2,053(2) 73,78

0,340 78,02801(2) - 2,210(6)

0,350 76,62064(2) - 1,832(4)

Определены некоторые перспективы работы, изложенной в главе. В частности, важнейшим является создание программ, оптимизирующих параметры систем круговых контуров с током для создания магнитных полей требуемой конфигурации.' Создание таких программ возможно на основе составления п решенй» систем уравнений с использованием результатов главы. Это позволит создать, в частности, оптимальную конструкцию энергоанализатора электронного магнитного спектрометра.

Глава 3

Цель данной главы. .

I.Разработать на осноее гамилыпонова формализма эффективные методы численного интегрирования уравнений движения заряхеенных частиц в статическом магнитном паче; ' .-'.'. Г--'

2. Исследовать на основе численного интегрирования фокусирующие свойства аксиально-симметричных полей вида (5) не ограничиваясь линейным приближением.

В первой части глазы 3 в рамках Лагранжева формализма анализируется движение заряженных частиц ( электронов ) в аксиально-симметричном магнитном поле. Иа основе этого анализа в линейном приближении делается вывод, что линейный коэффициент а разложения (4) определяет фокусирующие

1 ш

свойства ноля. Условие--а > -1 обеспечивает фокусировку по р, а условие

Н2 ор

\ 8К

------й < 0 - фокусировку по г. Оба условия приводят к полям вида

Н? <?р

При этом

где <рр* , 91* - углы фокусировки относительно точки вылета по р и по г соотвегстзенно. О - дисперсия .

Из (8) следует, что, вообще говоря, возможно существование бесконечного множества вариантов полей, обладающих свойством двойной фокусировки. Е результате дальнейшего анализа делается вывод, что для углов фокусировка О < ф* = у] < 2л имеется только одно решение. Оно возможно лишь пр1

« = - 1/2, следовательно для углов фокусироьки верно равенство <р* = <р* = г.л/2 Спектрометры, в которых выполняются эти условия, называют спектрометрам! л V--типа, они имеют наибольшее распространение. Разрешение энергоаиализатори определится как:

Н«Н0£~|, -1 <а<0 . (8)

а—¡/(Р+Р).' = 1.2,... , (9)

. фР" » Фш* - лУ(1*+Я), 00)

0 = (1-Н)1)(1 + 1*/]) (11)

„ э ю 4(1-3,, 1 -8(3 2 8Р-3 2

115 =--+ —-— 4- —-Ш? .

- 4р 4р 48р 6 р 6-

где 8, ш - ширина щелей источника й дгтектора, И - высота щели источника.

Формулировка законов движения частицы в магнитном поле с, помощью функций Лагранжа предполагает описаний механического, состояния системы путем задания ее обобщенных координат и скоростей. Ряд преимуществ при

исследовании общих вопросов и, в особенности, при машинном интегрировании уравнений движения представляет , описание движения с помощью обобщенных координат и импульсов системы. Такой подход,

как известно, еще называется гамильтоноаым

формализмом. Он предполагает задание гамильтониана системы. Н (энергии,- выраженной через обобщенные координаты q¡ и обобщенные импульсы р| ) с последующим выражением уравнений движения в виде:

<>Р1 .

«л

8К _ дЛ

Эр,

(13)

где Ь • лагранжиан системы.

Рассмотрим движение .заряженной частицы о аксиально-симметричном магнитном поле с векторным потенциалом А,,. Применяя ггреобразовання Лежандра получим гамильтониан частицы в аксиально-симметричном магнитном полс; в

цилиндрической системе координат (р, (?, г):

(14)

При этом уравнения движения .в виде:

согласно (13) запишутся

Фр 1 / . х 1 Р» б\ I

Л тр

ар, -г / ^ . ар

—(р +ерА Ь—~ , —-"О , Л тр4' йг Л

Т"3 ~Ц"(Р» +еРА») ш тр 4 '

ф _ Рр я Рх. ¿Ф 1

Ш ш '. ■ Л т * Л тр

Убеждаясь, что величины [ р ], [А), { р ], (Е] ( импульс, векторный потенциал, длина, энергия) размерно независимы:

И

N [р]

„ + ' (Ь -ккАЯ'?,

2 л« V» /

к г' м1 с"' А* I 1 -I 0

к г1 м* с-1 А*' •л 1 1 -2 -1

к г* м1 с* А* 0 1 0 0

к г' м' с*2 А® 1 2 -2 0

; обезразмерим эти величины:

21Г

-Р,

"Тагте, Р «-7-Т1ТЯТ, Р-ы-и^з,

V рл/шЕ >/тЕ

(16),

и', г--. А-

\ к-е11сРо. НД' "ч'гпЕ

Ра Р«

Составим разностную схему интегрирования уравнений движения электрона: „ + _ (17}

он- - я*« +

Начальные условия:

R(0) = (l±Ap/po), Z(0) = ± Az/p0, ф(0)-0;

Р^О^Лсову.зтур, •

Рг(0) = Л sinv,,

Р,д(0) к 72 cosij/, cos\j/p - kA,

4 1 -E/EO

где Лр , Az. <j;p, щ при наличии выходной диафрагмы могут принимать одно из значений, погащих в интервалах [0; ±Артм], [0, ±Azm,x], [0; ±Vpm«l, [0, h !0.t

соотвстственно, при этом Apmit, aznux - полуширина и полувысота выходной диафрагмы; vj/pm,«, уопм - максимальные аксиальный н радиальный углы вылета, определяемые выходной диафрагмой, ДТ • шаг интегрирования. Постоянство значения гамильтониана Н используется для контроля сходимости процесса вычислений. Схема интегрирования (17) обладает важными преимуществ,

вами. Действительно, в рамках гамнльтонова формализма возможно описание состояния системы ( в нашем случае электрона ) и фазовом пространстве координат и импульсов. При этом движение частицы суть некоторая кривая в этом фазовом пространстве (фазовая траектория), для которой справедлива теорема Лиузнлля. В случае движения электрона в магнитном поле энергоанализатсра это утверждение приводит к выполнению соотношения

jrfpdip dz dppdp7dpl •= const * ^¿p Д9 Az Лррдр„Дрс. (!9)

Рис. '2 Эволюция накопления ошибки в пронес« компьютерного счета

[■ "i- 1 "1 Г 1 м •,<::: г /' У / / / 1 * ' » ^ 1 1 > < . - ' ' / / /' ~ ? г I /' г 1 1 1 с г i " — «.у--. J |- ? \ \ \ \ -^ . \ ■ . Л 5 ! 1 !"гг~гт г1 г /У 1 1 ! ! ! 1 'г ' "1 н : л 1 1 1 < 1

——1—ьн——|—нг - :'.То* V \ ^ \ \\ и 1 1 ,! —1—1—1—1—1—ь- /1111 'II1 ■ У / / / --'У/: -- у / ■•"' (Р-РоУРо-|. \ : Г, ,1 1.. '.л о - м — > V > ■ - ч ^ ''II 1 ' '' V / --v» _ Г - "' (Р-РоУРо - 1 i ! 1 1 1 1

Масштаб 1: ОД ОООро

Рис. 3. Сечение электронного пучка {|ри ф » 0,5 вл/ 2.

Масштаб 1:0,0050ро

Рио. 4. Сечение электронного пучка при

При чисдшном счете было обнаружено, что, хотя ошибка счета на каждом шаге интегрирования зависит от величины шага, накопления ошибки «г происходит. Это позволяет эффективно применить лиувиллевскне схемы интегрирования для анализа движения частиц в постоянных электрических и магнитных полях. Для подтверждения этого во время работы программы осуществлялся контроль за накоплением ошибок счета исходя из закона сохранения энергии, т. с. за выполнением следующего соотношения

-г*г"1-| "v i i--1—i—i—i 1 i г"г

I'

•1—-

•г

Масиггаб1:0,001 Ору, ^Чк. 5ч С«снис электронного пучке

при

.....Г • Г -Т -- 1 "Г I 1.....1......|---т — ■ 0,5е 1,0° и? '^-А—

' ' ' ч II • || 1 1 ;.»''' 1 / < 1 1 Л?..' / 1 1 II I, « 1 Г (Р-РоУРо - .. ! . 1... Л-. -1 --

Масштаб ¡: О.ООЮрв Рис. 6. Сечение электронного г/учка при <? = п V 2.

//' = ^у^ + (р, + kArR'J = const . (20)

Эволюция накопления ошибки счета АН* и ее зависимость от шага интегрирования

во время работы программы показана на графике рис.2. Видно, что ЛЯ' «= 0. Это подтверждает правильность вывода об устойчивости лиувиллевских схем машинного интегрирования к накоплению ошибок счета. Дальнейшее исследование движения электронов было осуществлено компьютерным моделированием движения электронов в магнитном поле энергоаналнзатора спектрометра. В основе расчетной части программ использовались схемы интегрирования (17), (13). Программы составлялись на языке "Turbo Paskai" с широким использованием графического режима работы. В частности, программы позволяют выводить сечение пучка электронов, прошедших через входную диафрагму при различных углах ц/j, v|fp.

На первом этапе был исследован вопрос изменения сечения пучка при различных утлах <р. Для этого исследовались траектории электронов, имеющих

одинаковый угол вылета у к оптической оси, т. е. = Yp + •

Результат компьютерного расчета сечения пучка приведен на рис. 3-6. Проанализируем процесс формирования аберраций в окрестности фокусного пятна ç = )Г\/2 не ограничиваясь параксиальным приближением. Вследствие асимметрии поля траектории с углами '|/р и оказываются также несимметричными относительно оптической оси, особенно с возрастанием угла 1ч-'р1- На рис.7 приведены проекции траекторий движения частиц на плоскость ¡и, иллюстрирующие механизм формирования фокусного пятна при угле .-р = rtv2. Таким образом, траектории электронов с отрицательными углами \ур фокусируются при углах <р < n-Jl. Наоборот, траектории электронов с положительными углами t[ip фокусируются при углах ç>njï. На основе этого можно сделать вывод, что точка фокуса Fi при возрастании углов вылета отобрзжается п кривую f (рис.8),касатгльную к оптической окружности в точке фокуса (ро,я"Й,0). Гргфик* на рис. 9 показывает зависимость расстояния от оптической оси до кривой фокусировхк f. .Механизм фокусировки легко понять,

1 ! Г 4 1 I I I! : г 0 1111111 - 5 4 з Ж- : V

УЩ ~ 6 - ■ 1 1. 1 1 1 1 1 1 .з - 9 ю И " , - (Р-РОУРО 1 1 1 .1111

Масштаб 1:0,000 2 Р о

Рис. 7. Формирование фокусного пгтна в плоскости Ч» = 11 ' 2. .

Рмс.8. Кривая фокусировки I' по отношению к оптической оси при больших углах вылета ц»0 : - точка фокусировки частиц с углом вылета ч-'0=0; Р| - точка фокусировки частиц с углом вылета -ц^; Р: - точка фокусировки частиц с углом вылета -ч'г; Р} - точка фокусировки частиц с у том вылета Р< - точка фокусировки частиц с углам вылета +ц/,; при этом -у. < г V! < < <

используя схемы и рассуждения, заимствованные из геометрической оптики. Для этого вновь рассмотрим первые члены разложения в ряд фокусирующего поля (4) в окрестности р = ро.

Н.-Н^ + а-^ + ...] , (21)

Нр = Н^ ...] . (22)

Как было показано выше, положительность Н2 обеспечиваегг фокусировку по г и, наоборот, отрицательность Не дает фокусировку по р. Это приводит к условию -I < а < 0 для случая двойной фокусировки. Следовательно, (21) можно смоделировать в виде абстрактных линз следующего вида:

- Н,. Н<г) = Н,а(р"р0) , ... (23)

Ро

Аналогично (22) в виде линз Н<" = , ... (24)

Рис. 10. Геометрическая интерпретация действия

магнитной линзы поля 1ЛР в плоскости ъ ~ 0.

Замечаем, что Щ" всегда собирающая,

т. к. Н > 0, в то время как Ш2>

собирающая для р < ро и рассеизающач

для р > ро . Обе линзы з сумме образуют

собирающую линзу Нг > 0. Линзы (24)

ьсегда собирающие, поскольку поле

симметрично относительно плоскости

г = 0 и Нр < 0. На основе таких

элементарных рассуждений легко

понять возникновение довольно Масштаб !: 0,ООО 1р0

Рис.12. Сечение электронного пучка сложных аберраций, отраженных на при ф = 2ял/2. рис.'7.' Рис. 10,11 дают наглядное

представление о фокусирующих свойствах поля. Все осесиммстричные фокусирующие системы обладают сферическими аберрациями, возникающими вследствие того, что собирающие линзы фокусируют частицы с большими углами, вылета по отношению к оптической оси раньше точки фокуса, а рассеивающие линзы сдвигают фокусировку таких частиц за точку фокуса. Очевидно, именно оба этих, случая мы имеем для поля (4). В направлении г линза симметричная, собирающг.я с положительными аберрациями (рис. 11)

Из этих же рассуждений следует значительное уменьшение сферических аберраций по р для второй точки фокусировки вследствие центральной симметрии пучка относительно <р, = л-У2 и осевой симметрии фокусного пятна. Действительно, этот факт имеет место. Результат машинного расчета фокусного пягна при ф,-2л\/2 приведен на рис. 12. Очевидны осевая снммефия и уменьшение аберраций почти на порядок ( ср. с фокусным пятном при ч>, = n-.il , рис. 6).

Аналогичным представлением третьего члена разложения ряда (4) а виде третьей, собирающей ( Н^3» > 0 ) линзы, можно пок^-ть искривление фокусирующей кривой Г во внутреннюю сторону относительно оптической оси, которое было проанализировано выше.

■ ■ Г [ ■ > 1 1 1 1 : / 1 ' 1 Г -1111111 X 3.0* ч .\ : - 2.0 V Ч > 4 . 1.0 \ >. -\ ' ' \ ' 1

1 1 * ч 111 ' > ь 1 \ - 1 V \ \ ~ - \ ч V. V ||||||| ! 1 ц ! < ' 1 - ! / / : х' (р-роУро I 1 ' 1 1.. .1. , !. 1 1 .

Дальнейший путь улучшения фокусирующих свойств поля по р очевиден. Поскольку дальнейшие члены разложения можно представить как совокупность элементарных собирающих и рассеиьающих линз, комбинируя их в определенном порядке ( изменяя старшие коэффициенты разложения ), можно добиться минимальности сферических аберраций. Более того, асимметрия пол» не запрещает иметь систему с нулевыми аберрациями ( по р ). что, как известно, принципиально невозможно для систем с осевой симметрией, Вопрос о реальной возможности расчета такой системы в настоящее время находится в стадии рассмотрения.

Выше мы рассматривали фокусировку частиц, выходящих из точечного источника. В реальном приборе мы имеем дело с электронами, выходящими с поверхности англизируемого образца шириной в и высотой Ь. В связи с Этим рассмотрим фокусировку электронов, выходящих из точки, смещенной относительно оптической оси по р и по г. Как показал компьютерный анализ, форма фокусного пягна не нарушается для нецентральных траекторий. На рис. 13 и рис. 14 показано формирование фокусных пятен для источников, смещенных соответственно по р и по х. Таким образом, смешение фокуса происходит на расстояние, р: зное смещению источника, вне связи с радиусом центральной орбиты. Поэтому увеличение ро дает возможность работать с образцами большей площади излучения, что ведет к увеличению светосилы прибора при прочих равных условиях. Увеличение ро ведет к возрастанию размеров и стоимости прибора, поэтому 100-см электронный магнитный спектрометр, строящийся в настоящее время, можно считать уникальным. Заметим, что электроны с энергией ЕО ± ЛЕ фокусируются в соответствующие кривые Г ± Д1' параллельно Г. Именно это и приводят к столь простой зависимости (12) ширины спектральной линии от ширины источника (ширины выходной диафрагмы). На основе приведенного анализа можно сделать вывод о возможности расчета электронных магнитных спектрометров малых размеров ..при достаточно хороших параметрах, приемлемых для использования в условиях небольших лабораторий. ■ / * . '

-1-1--1--1--1-Г-1--1-Г—Г-!-1-1—I

"I I "I-Ь

12 О

4

6 7 8

-.о"

J_I_I__J__I__

49 ?0

'Л

(Р-РоУРо

J_1_1_I—I-

Масштаб 1: 0,0002рэ

Рис. 13. Формирование фокусного пятна в плоскости 9 = я V 2 при смещении источника по оси р.

//'¡Шг 12

4 5 6 7 8-! |

5 Ь 7 8

-Х_|___—1___I__J_:__I.

Масштаб »: 0,0002р0

Рис.14. Формирование фокусного пятна в плоскости «р = я 2 при смещении источника по оси г.

Основными результатами проведенного анализа являются следующие.

• Дисперсия при двойной фокусировке определяется выражением (II). Она максимальна при 1 и быстро возрастает при увеличении ¡. Четные ] дают равную нулю дисперсию.

• Аксиально-симметричные поля образуют асимметричную по р и симметричную по £ магнитную линзу, сферические аберрации которой определяются старшими членами р, у,... разложении (4). В случае р = 3/8 поле дает двойную фокусировку при любых р. Это дает возможность осуществлять многоканальную фокусировку.

• Аберрации (форма Фокусного пятна) но изменяются для нецентральных траекторий, а смещение изображения от оптической оси равно смещению источника. Отсюда следует факт увеличения светосилы прибора при возрастании р».

• Для точек фокусировки с четными ] вследствие симметрии траектории с положительными и отрицательными углами вылета (относительно оптической оси) имеются только сферические аберрации, на по ядок меньшие аберраций при нечетных у _

• По причине аберраций точка фокусного пятна для больших углов выпета отображается в кривую, симметричную относительно точки фокусировки.

На основании всего изложенного делается общий вывод о высоких фокусирующих свойствах рассматриваемого поля и большой перспективности его дальнейшего исследования, ь частности, возможности получения фокусирующей системы, лишенной сферических аберраций по р, изучения возможности установки счетчика в точках, кратных фокусировке, и реализации многокаскадной фокусировки.

Гпава 4

Цель данной главы.

Рассчитать энергоаналк/атор 12-см электронного магиитного спектрометра.

В главе 4 рассматриваю гея вопросы расчета энергоанализатора 12-пм электронного магнитного спектрометра, а также некоторые технические решения, найденные в проиессе конструирования. Приводятся экспериментальные подтверждения правильности расчета магнитною ноля кагушек на промежуточных этапах работы и магнитного поля энергоанализатора в сборе. В заключение представлены пробные спектры, полученные при испытании прибора, и обсуждены вопросы дальнейшего совершенствования прибора.

В основу конструкции коммерческого электронного магнитного спектрометра был положен энергоанализатор с радиусом центральной орбиты ро=0,12 м и' стандартным для подобных приборов нолем вида (6). Согласно формуле (12) при таком значении радиуса центральной орбиты конструируемый

I

прибор должен иметь аппаратное разрешение в 3 раза хуже по сравнению с '30-см спектрометром при прочих равных условиях, Поэтому в техническое задание из расчет энергоанализатора прибора было заложено требование достичь разрешение не хуже 0,1 % при возбуждении Ка - линии А1 и при светосиле 0,03 %,

Для создания поля указанного вида было решено использовать разрезные кагушки с током. Этим достигалось увеличение рабочего пространства, легкий доступ к вакуумной камере и, следовательно, упрощалось обслуживание будущего прибора, что особенно важно для коммерческого варианта. Предварительная оценка рабочих параметров конструируемого прибора

позволила сделать вывод, что поле энергоанализатора может быть с достаточной

(

точностью воспроизведено системой из двух разрезных катушек. Для расчета катушек, воспроизводящих поле (6), была составлена программа, оптимизирующая их. параметры с учетом конструктивных требований. Ошибка счета поля 5Н = Ю-5 АУм заведомо меньше ошибок инженерного исполнения системы. В результате компьютерного расчета была выбрана схема, приведенная на рис. 15. Окончательные расчетные параметры энергоанализатора 12-см спектрометра приведены в таблице 2. По расчетным параметрам было просчитано магнитное поле энергоанализатора (рис.Гб). Внешние катушки (кат.2 на рис.15 ) создают слабо изменяющиеся магнитное поле, близкое к значению фокусирующего поля Ни на оптической оси прибора рл. Внутренние катушки (кат.1 на рис. 15 ) создают поле, близкое по форме к зависимости (¡/р)1>а.

Рис.15. Энерганализатор 12-сантиметрового электронного маг нитного спектрометра в разрезе: I - катушка №1; 2 - катушка № 2; 3 - вакуумная камера; 4 - оптическая окружность.

Таблица 2

Расчетные параметры эиергоакализатора Значеиис

Радиус центральной орбиты, м 0,12

Точность воспроизведения конфигурации ноля. в рабочей области, % 1

Протяженность рабочей области в плоскости симметрии, м 0,06-0,16

Протяженность рабочей области над плоскостью симметрии, м ±0,04

Число разрезных катушек 2

Число внткоз в катушке 1 750

Число витков я катушке 2 150

Соотношение токов в катушках Ы Ь 0,179

Сечение провода намотки катушек, м2 0,0033 х 0,0023

Максимальный радиус катушек с намоткой, м 0,21

Максимальный размер по вертикали, м 0,30

Средний радиус намотки катушки 1, м 0,04 ±0,02

Средний радиус намотки катушки 2, м 0,20 ±0,04

Среднее расстояние между секциями катушкн 1, и 0,24 ±0,02

Среднее, расстояние между секциями катушки 2, м 0,12 ±0,02

Минимальное расстояние между секциями, м 0,08

Минимальнее радиальное расстояние между катушками, м 0,12

Сечение вакуумной камеры, м- 0,12x0,14 .

Суммарное поле соленоидов в плоскости симметрии прибора стремится к полю вида (6) вблизи оптической оси. Зависимость (б), как видно из таблицы 3, воспроизводится с точностью 1% на интервале 0,06 м < р < 0,16 м и 0,04 м < г < 0.04 м. При этом вблизи оптической оси, в пределах удаления 0,02 м, отклонение поля от нужной зависимости не превышает 0,3%. Последний результат особенно важен, поскольку при работе прибора в режиме высокого разрешения ( при малых углах \|/р) и низкой светосиле все электронные орбиты лежат в этой области. Поэтому даже незначительное отклонение поля от необходимого может привести х полной потере светосилы. Заметим, что расчет тюля для аналогичных приборов, представленный в опубликованных работах и выполненный в главе 2, дает точность воспронзведения поля 0,8 -1 %. Исходя из размеров области поля, сохраняющего фокусирующие свойства, бьГл определен размер вакуумной камеры.

Для практического исполнения был выбран вариант, при котором вакуумная камера и каркасы катушек конструировались как единое целое.

I

■ К, А/м

г ■ и 1

»4««

0,05 0.1 9.15

Рис. 16. График магнитного поля энергсаиалнзатора 12-сантиметрового электронного магнитного

спектрометра :----- поля катушек ;

■+ + + + - суммарное поле; ----- • поле вида

Внешние катушки представляют съемную конструкцию, к верхней части вакуумной камеры подключается вакуумный насос. Каркасы внутренних катушек спроектированы » виде трубки, проходящей через весь прибор вдоль оси симметрии. Этим предусмотрена возможность охлаждения соленоидов водой в случае использования спектрометра для экспериментов с р-частицами. Таким образом, при незначительном усложнении конструкции возможен анализ ^¡ектронов с энергией до десятков Мэв. Для анализа поверхностных слоев в интервале энергий электронов 100 - 2000 эВ необходимости в охлаждении нет. В ном случае полость трубки можно использовать для установки магнитометра системы компенсации внешнего магнитного поля. Для создания нулевой области поля в месте установки магнитометра ( центре системы ) предусматривалась нлмогка дополнительной нкразрелной катушки-соленоида.

Дня контроля правильности намотки и установки катушек энергоанализатора прибора п процессе строительства осуществлялись замеры со »даваемого ими магнитного поля и сравнение их с расчетными параметрами. После окончательной сборки энергоакализатора был осуществлен замер его результирующего поля (рис.17). В пределах ошибки измерения не было обнаружено заметных отклонениях поля от расчетного. пид энергоанализатора 12-см спектрометра а сборе приведен на рис. 18. Одновременно была проведена оценка аппаратурного уширения. Разрешение метода - ширина линии -

!' : ".'■■.■

Н71Л/м 10

80_

60

•10

0.1 1 0,12 0.13 0,14 - и, 15 0,16 0,17

Рис.. 17. Результирующее поле энергоанализатора 12-см элекгронкого магнитного спектрометра:

- экспериментальные замеры ; -- поле вида 1/ Я.

Таблица 3

Расстояние от центра прибора р (м) Расчетное паче Нг(р,0) (А/м) Теоретическое поле Нт~(1/р)'* (А/м) Относ, ошибка (Нт-Н,)/Нт <%)

. 0,095 197,93407(9) 195.89941783 -1,033(6)

0,100 191,47375(2) 190,93913379 -0,280(01

0,105 186,75535(8) 186,33751459 -0,224(2)

0,110 182,11089(2) 182,05332089 -0,031(6)

0,115 177,99059(7) 178,05166034 0,034(2)

0,120 174,30278(4) 174,30278448 0,0000

0,125' 170,94957(7) 170,78115308 -0,098(6)

0,130 167,82888(2) 167,46469849 -0,217(4)

0,135 164,83555(5) 164,33424118 -0,305(0)

0,140 161,86198(8) 161,37302131 -0,303(0)

0,145 158,79840(2) 158,56631988 -0,146(3)

0,150 155,53313(6) 155,90114990 0.236(0)

0,155 151,95328(5) 153.36600290 0.92 HU

определяется тремя вкладами: шириной изучаемою уровня, шириной возбуждающей рентгеновской линии и аппаратурным уширением, связанным с невозможностью осуществить идеальную фокусировку из-за аберраций электронно-оптической системы.

Аппаратурное уширепие Яз определяется выражением (12). Для выходной щели шириной 0,1 мм Лб £ Ю-4 максимальный угол вылета ч«р £ 1,2°. Это дает ширину щели бафлеса 9 мм, высота щели бафлеса ограничивается лишь размерами торовой камеры. В этом случае расчетная светосила прибора равна 0,05% при полуширине электронной линии £ 0,1 зП. Однако, реальное магнитное поле отличается от теоретически рассчитанного, оно может быть искажено вследствие неточности инженерного исполнения фокусирующих катушек, наложения остаточного магнитного поля Земли из-за несовершенства системы компенсации, а также других факторов. Поэтому изоаберрационные линии могут быть искажены, а форма диафрагмы должна отличаться от прямоугольной. На практике форма аиертурной диафрагмы находится опытным путем.

На рис. 19 приведены пробные спектры (без учета формы алертурной диафрагмы) с образца серебра при испытании прибора. Возбуждение осуществлялось рентгеновским излучением А1Ка (ширина линии -0,85 эВ>.

2000 -

1000

370 360 350 340

Рис. 19 (а). Обзорный спектр Â'gîâjn.yi.

375

370

365

Рис: 19(6). CneKipAg3d3/i.w

Полученный спектр дает полуширину электронной линии 1,2 эВ. Вычитан полуширину возбуждающей рентгеновской линии и полуширину линии серебра (порядка 0,1 эВ), получим аппаратурное уширение Кз = 0,25 эВ. При оптимизации ; опытным путем формы апертурной диафрагмы можно ожйдагь снижения аппаратурного уширения до 0,1 зВ при светосиле не менее 0,04%. Это доказывает более высокое соответствие поля энергоанализатора прибора к полю(6) в сравнении с полями эксплуатируемых 30-см спектрометров. В связи с этим: ожидаемое время снятия спектров валентных полос при эксплуатации прибора должно составлять порядка нескольких минут. Кроме того, достигнутое . аппаратурное уширение прибора допускает применение монохромотизированного рентгеновского излучения при соответствующем увеличении времени снятия спектров. :

Для серийного магнитного спектрометра, специализированного для рентгеноэлектронной спектроскопии возможен перерасчет внутренней катушки в сторону уменьшения числа витков и. использования для обмоток более технологичной проводящей ленты с изоляцией (по типу конденсатора). .

Учитывая поле прибора, перспективной является система с одной разрезной катушкой (внутренней). При этом поле внутренних катушек (почти однородное) может быть создано катушками системы компенсации при соответствующем перерасчете. Подобная конструкция технологичнее в изготовлении и удобнее в эксплуатации. . .

Часть 2

Часть 2 посвящена системам, , создающим слабые однородные магнитные поля ( Н = 8 • 10 -3 - 9 -10 1 А/м) с максимальной однородностью в наибольшем объеме, на основе прямоугольных контуров с током н вопросам создания на их основе систем компенсации внешнего магнитного Поля Земли, в частности системы компенсации для электронного магнитного спектрометра.

Глава В

Цель данной главы.

Сформулировать рабочие требования к системам компенсации внешнего магнитного поля применительно к электронным магнитным спектрометрам.

В глазе обосновывается необходимость создания систем компенсации внешнего магнитного поля для работы некоторых приборов, рассматриваются различные виды систем компенсации внешнего магнитного поля, аргументируются преимущества динамических систем на основе прямоугольных контуров с током, формулируются рабочие требования на основе анализа характеристик внешнего магнитного поля Земли.

Гпава 6

Цель данной главы.

Проанализировать системы, создающие слабые однородные магнитные поля на основе прямоугольных контуров с током и найти оптимальные варианты систем )ля их использования в системах компенсации внешнего магнитного поля, в юстности применительно к электронным магнитным спектрометрам.

В данной главе проведен анализ магнитных полей, создаваемых системами фямоугольных контуров с различными параметрами. Последовательно 1нализируются поля, создаваемые одиночным контуром, системой двух контуров и шогоконтурными системами на основе прямоугольных контуров. Для шогоконтурных систем оптимизация поля осуществляется оптимизацией оэффициентов разложения в ряд магнитного поля (для трех и четырех контуров), 'аэложение й ряд осуществляется до членов восьмого порядка включительно. В рактическом аспекте задача сводится к решению системы уравнений десятой гепени. Решение системы осуществляется машинным способом с помощью нециально разработанных для этой цели компьютерных программ решения 1стем уравнений высоких степеней. Частный случай оптимизации двухконтурноЙ гстемы совпадает с известным решением, являющимся аналогом системы ельмгольца для круговых контуров. Найденные неизвестные ранее оптимальные ;шекия для трех- и четырехконтурной еггстем позволяют уменьшить общие пчеры систем компенсации в 2-3 раза соответственно по сравнению с

классической системой Гельмгольца. Кроме указанных, найдено несколько вариантов систем с меньшей степенью однородности, которые могут быть полезны' в инженерном аспекте, в частности, пятиконтурная система для строящегося 100-см магнитного спектрометра и четырехконтурная. система для 12-см магнитного спектрометра. Последняя позволяет уменьшить общие размеры прибора в 2,5 раза. Кроме того, проанализированы несколько известных систем на основе четырех и пяти контуров. Приводятся результаты их компьютерной оптимизации, позволяющие улучшить степень однородности создаваемых ими . полей. На основе полученных результатов делается вывод о нецелесообразности дальнейшего увеличения числа контуров, т. е. применения для компенсации пяти и шестиконтурных систем. В заключение главы рассматриваются некоторые вопросы, влияния неточности практического исполнения систем на однородность создаваемого ими поля. Предложен ряд инженерных решений, позволяющих свести к минимуму влияние указанной неточности. На рис.20. приведены сравнительные размеры некоторых предложенных вариантов систем б), в), д) и наиболее распространенных а) и г). ."

Внедрение предложенных систем в сферу обслуживания устройств,' нуждающихся в магнитной компенсации, приводит к - общему сокращению габаритов приборов. В частности, разработка компактных систем магнитной компенсации явилось важным аргументом в пользу возможности создания малых коммерческих электронных магнитных спектрометров с отнрсительно низкой стоимостью и широкой областью применения. Указанные выше системы могут найти применение при проведении компонентных магнитных измерений характеристик магнитного поля Земли для геофизики и навигации; их относительно малые размеры допускают установку системы на качающееся основание с применением гироскопических стабилизаторов. При создании пакевых - приборов требования, к габаритам измерительных устройств также < уаляютсм определяющими. Применение таких систем возможно при исследовании магнитных характеристик материалов, поведения частиц в магнитном поле, реакции '.'живых организмов на магнитное поле и т.д. Кроме указанных преймуиютв, немаловажным является снижение индуктивности, энергоемкости предкоженкмх систем, а также общих затрат материалов при практическом цсдодненим,. Несмотря на некоторое возрастание сложности н, возможно,

а)

35 1 X

б)

X

в)

Г)

д)

Рис.20. Сравнительные размеры некоторых вариантов систем, создающих слабые однородные магнитные поля:

а) квадратная система Гельмгольца;

б) четырехконтурная оптимальная система;

в) четырехконтурная "кубическая" система;

г) пятиконтурная "кубическая" система ;

д) трехконтурная оптимальная система . Нунхгиром выделена область поля с неоднородностью менее 1%.

г

стоимости предложенных устройств по сравнению с классическими, увеличение

области пространства с полем необходимой однородности значительно расширяет

цх технические возможности и делает использование подобных систем

предпочтительным.

Заключение

■ В заключении приведены основные результаты и выводы диссертации.

Основные результаты работы ■ ,

• В диссертации разработана методика расчета энергоанализатора и системы компенсации для малогабаритного электронного магнитного спектрометра. На основе расчета была предложена конструкция энергоанализатора, использованная в построенном 12-см магнитном спектрометре, испытания которого показали характеристики, соответствующие расчетным. г

• Разработаны и обоснованы устойчивые к накоплению ошибок схемы численного интегрирования уравнений движения заряженных частиц в постоянном магнитном поле. На основе указанных схем составлен пакет рабочих программ для компьютерного анализа фокусирующих свойств поля и возникающих при этом аберраций.

• Созданы методы расчета катушек с током и поля энергоаналнзатора для произвольных электронных магнитных спектрометров, а также приборов сходкой конструкции с заданными параметрами.

• Отработаны методика экспериментальных замеров параметров магнитного ноля, расчет и внесение возможных изменений в процессе изготовления энергоанавнэатора.

• Решена задача расчета и оптимизации систем для создания слабых однородных мапотгиых попей на основе прямоугольных контуров с током. ^

• Предложений* » диссертации конструкции энергоанадизатора вследствие его м&зих рзлмереш, простоты изготонленкя и никой стоимости может быть взята

эд основу при создании серийного малогабаритного спектрометр» для различных отраслей промышленности н малых, в том числе учебных, лабораторий.

• Рассчитанные варианты систем, создающих слабые высокооднородные ' магнитные ■ поля, позволяют уменьшить сконструированные на их основе сйстемы компенсации магнитных полей и магнитные измерительные приборы в | ,2 - 3 раза по сравнению с аналогичными существующими. Это дает возможность их широкого применения для нужд магнитной спектроскопии, а также в геофизике, навигации и т, д.

• Разработанные лиувиллевские схемы интегрирования уравнений движения и

- анализа заряженных частиц в рамках Гамильтонов формализма позволяют

значительно сократить время и увеличить качество расчета соответствующих приборов. Эффективность разработанного подхода при конструировании энергоанализатора' доказывает возможность его широкого применения не только для решения теоретических вопросов механики, но й в прикладных инженерных исследованиях.

• Исследование фокусирующих свойств аксиально-симметричных магнитных полей и возникающих при фокусировке аберраций, проведенное для случая нспараксиальных пучков, позволило сделать вывод о высоких фокусирующих свойствах указанного поля Это пает основание ставить вопрос о расчете и конструировании. электронного магнитного спектрометра следующего поколения с высокой светосилой, а также использовании подобных полей в других приборах, где требуется высокая степень фокусировки.

Основные результаты опубликованы в следующих работах.

I. Е.А.Морозов, С.С.Савинский, И.Н.Шабанова. Создание аппаратуры и методики для изучения электронной структуры и ближнего окружения атомов неупорядоченных систем. // Тезисы докладов IV Всесоюзной конференции проблемы исследования структур аморфных материалов Ижевск. 199?. г.

!., В.А.Трапезников, И.Н.Шабанова. В.А.Соенов, В. В. Пеяеиее, С.С.Савинский.

] ILA Морозов, В.Г.Карпов, А.В.Хлопин, А.Е.Казанцсв. Передосион

технологический ректгеноэлектронный магнитный спектрометр. // Вестник Удмуртского у ниверситета. -1993,5{1). • С.122-131.

3. Б.А.Морозов, С.С.Савинский, И.Н.Шабанова. Энергоанал]патор магнитного электронного спектрометра. // Вестннк Удмуртского университета. - 1993, 5(1). -С. 132-141. ;

4. Е.А.Морозов, Р.А.Хазова. Системы компенсации внешнего магнитного поля. // Препринт 1. Ижевск: изд-во Удмуртского университета. - 1995.

5. Е.А.Морозоо, С.С.Савинский, И.Н.Шабанова. Энергоаналнзатор 12-см электронного магнитного спектрометра. // Тезисы докладов. 1 Российская универстетско-академическая научно-практическая конференция. Ижевск, 1993. - С. 92.