Теоретическая и экспериментальная разработка энергоанализаторов пучков заряженных частиц на основе электростатических зеркал сферического и цилиндрического типов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

(2,1 1 'I 3

КАЗАХСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АЛЬ~ФАРАБИ

На правах рукописи БЫЛИНКИН Анатолий Федорович

УДК 537.533.34

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОАНАЛИЗАТОРОВ ПУЧКОВ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ЗЕРКАЛ СФЕРИЧЕСКОГО И ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ТИПОВ

01.04.04 - физическая электроника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации па соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Алма-Ата, 1992

- я -

Работа выполнена в Окзико-техниче ском институте Академии наук -Республики Казахстан

Научный руководитель - доктор физико-математических наук,

профессор В.В.Зашкварз.

Официальные оппонента: доктор физико-математических наук,

профессор А.А.Сапаргалиев, кандидат физико-математических наук С.К.Бимурзаев.

Ведущая организация - Институт ядерной физики АН РК

Зашита состоится " Б " января 1933 г. в 15 часов на заседании специализированного совета К 058.01,14 по' присуждению ученой степени кандидата физико-математических наук при Казахском государственном Университете им. Аль-©арэби по адресу: 480091, г. Алма-Ата, ул. Толе Би, 96.

О диссертацией можно ознакомиться в библиотека КазГУ имени Аль-Фарайи.

Автореферат разослан " Ъ "¿рИШ^иЯ 1992 г.

Учэныя секретарь сгошализи-рс!В?нчого совета К 053.ОХ. 14 канд. физ.-мог. паук

Аккуткзровэ

ûr.ui'.i,О

ОБЩАЯ ХАРЖЕРИСТЖСЛ РАБОТЫ .

Актуальность. Программа экономического развитая Казахстана направлена на пэреоркентацгаз его из тставвджз сырья в государство с самостоятельным высокоэффективна научно-прокышленны.ч вдзшвксои, вгшжаовдйм самые совреконпкэ технологии, основанные на электронике, прзцизибнноЕ металлургии, конно-лазерноп обработке и физ:жо-химических нетодзх.

Развитие передового научно-технического комплекса требует привлечения в производство современной аналитической аппаратура для контроля химического, элементного и структурного состояния шлучазт-"лс и используемых материалов. Наярювр, в процессе производства микромодулзй от крешюевоз шгастины и до готового изделия требуется. до 15 промежуточных контрольных измерения качества поверхности.

Одро кз основных каст в анализ поверхности и приповорхно-стпоя области занимает здэктронная статегроскошя. В настоящее время существуют различные электронные спектрометры, даиккэ количзствоЕнуи информацию как ой оломеютсм составе, так и об злзктронноя структура поверхности.

Главный злекгрошга-огггитаеккн элэкзвтем электронного спэк-тромзтра явлкэтея энэргоаяализатор. Кз известных внергоанализа-торов наийолъшзз распространение в анализа поверхности подучил щшшдгрическнз зэркзльньш анализатор (ЦЗ). Наряду с большими возаовностяот этот сшто'силькыз. прибор кшзт кедостатка : небольшая илоцэдь сканирования поверхности, ограниченные энерготи-чееккз интервал регистрации в спектрометрическом рвяммэ работы.

Целью работы являлась теоретическая и экспериментальная разработка манэтоз новых знергоанализатороз на основа зеркал сферического и цилиндрического Tîîna, обладающих высокой светосилой, большой площадь» сканирования поверхности и позволякхцих реализовать режим спэкхрографа в достаточно широком энергетическом интервале.

При- этом ставились следующие задачи: - Для сферического зеркального анализатора (СЗ), работающего в режиме идеальной угловой фокусировки: I. Расчет и анализ аппаратной функция. 3. У-ют влияния провиса»;»* алзюрое.тэтичвекого поли на лорадгоихиных долях аш^ггурного окна на фокусировку и

пропускание анализатора.

3. Опенка влияния дефекта формы внешнего электрода на фокусировку сз.

4. Разработка макета анализатора и проведение его-испытания.

- Для спектрографа на базе двухкаскадаого .цилиндрического зеркала: - ■■ " ' I. Исследование электронно-оптических свойств системы из двух согласованных по параметрам хршздриеских зеркал - с'внутренним и внешним отражением на предает спрямления линии фокусов. ?.. Разработка макета спектрографа и его аксдариментзльное наследование . -

Научная новизна ргботы состоит в том, что в ней'впервые:

I. Теоретически изучен ряд ваищеша практических вопрй-сов.касающихся характеристик 03 в ранима вдэальнов • угловог фокусировки. Получена аппаратная функция, учтено .влиянга на фокусировку я разрешен!» провисания поля на ыэрядазналшш: целях апаргурной сетки и рассчитано пропускать анализатора. Оценено влиянвз дефекта фор:,5Ы отклонявшего электрода на фокусировку СЗ.

?,. Разработан макет СЗ, исследованы его олвктронно-оптсшскиэ характеристики (А.С. 121589912).

3. Теоретически района задача о слрягллвпш линии фокусов б системе из двух последовательно соединенных алекгроствтичасюЕ цилиндрических зеркал (А,С. Ш515219).

4. изготовлен и испытан макет спзктрогргфа, в котором реализованы элевтронно-оптичзсккэ параметра, обзспечвзаянкэ спрятл-леш® линии фокусов. ■ ■ "''' ?

Практическая ценность работа заключается в слздуащзй:. .

- Построены и испытаны макеты двух новых злзктростаткчзс-ш эпергоанализатороз (анализатор нэ основе СЗ в рекаш вдзз-' льнов угловой фокусировки к спектрограф на бзго двухкаскадаого ПЗ), которые благодаря своим уникальным Елзкхроиш-опгйческпм характеристикам могут нагга .впрокое {реванш в энергоугловом анализе заряженных частиц, в частности, анализе поверхности и космических исследованиях (акт испытания макета СЗ дан в приложении к диссертации). . ..

- В настоящее время СЗ используется в дифракционном рентгене- и фотоэлектронном спектрометре для исследования структурой и фкзипо-ХЕгачееких свойств дефектов и щдаэсек в совзрввн-*тчпс кристаллах катодом стоячей рентгеновской волвы (в прилова-

зщи к диссертации даны акты внедрения макета СЗ).

- Результаты теоретические исследования являются полезными при проектировании спектрометров на основе СЗ и двухкаскадного спектрографа с заданными электронно-оптическими параметрами.

На защиту выносятся следующие положения: I. Результаты теоретических исследовании ряда олзктрояно-оптических характеристик сферического зеркального аналтаатора в реккке идеальной угловой фокусировки, включающие в себя:

а) аппаратную функцию СЗ и ее анализ;

б) формулы'для сцешси влияния провисания поля на меридиональных целях апэртурного окна на фокусировку к пропускание анализатора;

в) формула для оценки влияния дефекта формы отклоняющего злэктрода на фокусировку СЗ.

2. Макет СЗ и результаты исследования его элэкгронно-оптических характеристик.

3. Результата теоретического исследования электронно-оптических сеойств системы из двух согласованных по параметрам цилиндрических зеркал - с внутренним и внешним отражением, анализ полученных результатов и вывод о возможности спрямления линии фокусов вдоль цилиндрической' поверхности с сохранением угловой фокусировки б широком энергетическом интервале.

4. Макет спектрографа на базе двухкаскадного цилиндрического зеркала и результаты его испытания.

Апробация работы. 'Основные результаты диссертации докладывались на 1У Всесоюзном .симпозиуме по вторкчно-злектрснноа', фотоэлектронной эмиссии и спектроскопии поверхности твердых тел (Рязань,1888), IX Республиканском семинаре по методам расчета электронно-оптических систем (Ташкент,1988), 1У Международном семинаре по космическо-научному приборостроению (Фрунээ,1989), П Республиканской конференции по физике твердого тела и новым областям ее применения (Караганде,1890), X Всесоюзном .семинаре по методам расчета ЬОО (Львов.1990), XI семинаре по методам расчета ЭОС (Алма-Ата,1992). Знвргоанализзтор типа сфэрического зеркала был представлен на Международных выставках "Наука-89" (Москва,1989) и "Дни мирового бизнеса-91" (Москва,1991).

Публикации. По-материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе два авторские свидетельства СССР на изобретение (A.C. №1515219 и А.С №1589912).

- б -

Структура и обзем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, с глюка цитируемой литературы и, приложения. Она содержит 117 страниц, в тон -числе 92 страницы' машинописного текста, 24 рисунка на 21 страница, 2 таблицы, список литературы, включающий 104 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

. Во введении обосновывается аотуальность выбора темы диссертации, сформущювэны цели работы и основные положения, выносимые на защиту. Резюмируется научная новизна и практическая ценность результатов проведенных исследовании. .

В первой главе дан краткий обзор.публикация по электростатическим дисперсионным энэргоэнализаторам в основном зеркального типа и их применению в анализе поверхности. Основное внимание при этом было уделено фокусирующим и дисперсионным свойствам, свэтосилэ, аппаратной функции, влиянии крзевых полей, .погрешностям изготовления анализатора и спрямлению линии фокусов. Показано, что существует большое разнообразие знергоаналнзато-ров зеркального типа, среди которых ведущее положение занг таят анализаторы типа цилиндрического и сферического зеркала, поскольку являлгся сравнительно простыми по конструкции, сватоснль-ными, высокодисшрсионныш и икают острую угловую фокусировку. Однако, теоретически и технически возможности ЦЗ и СЗ д о конца не изучены и на базе материала, изложенного в обзорэ, сфорглули-ровапы задачи настоящая работы.

Во второй глава представлены теоретические и эксдаркагак-талышэ исследования СЗ в рзашз адэальноа угловой■фокусировки по схеме, согласно которой источник пучка заряженных частиц и. его изображэЕвэ находятся в диаметрально противоположных точках, поверхности внутреннего сферического аязктрода СЗ. К теоретическим исследованиям относится расчет аппаратной функции {АО), оценка влияния слабого дзфзггга форкы взекнего елзэтрсда на качество углевой фокусирован» учат влияния'провала поля на апэр-турных сетках на фокусировку и пропускашэ анализатора.

УравненЕЭ АО получено из соотношения, СЕЯзываюпрго угол перемещения заряженной частицы в с'згегсвекон голэ с параметрами СЗ дая точечного источника как в базовой позиции, так и ешцзн-ного от нее по оси сикиэтрки и ь ваправлэнки, перпендикулярного

эй. Для положения луточыика в базовой позиции АО имеет плоскую вершину и две спадзющиэ ветви. Из-за конечной угловой ширины приемного отверстия АФ содержит элемент слабой асскметрии. Для точечного источника найдена оценочная формула для разрешения СЗ. Смещение источника вдоль оси симметрии в первом прхйликении на приводит к изменению формы линии, сдвигая ее как целое на половину величены смещения. 'Отклонение источника от оси симметрии размывает АФ, сохраняя положение максимума. При дальнейшем смещении с оси, превышающем радиус приемной диафрагмы, АФ становится двугорбой, состоящей из двух размытых пиков, расположенных симметрично первоначальному положению пика.

Ощнна дефекта угловой фокусировки пучка заряженных частиц в электростатическом сферическом зеркале из-за несферичности внешнего отклоняющего электрода производилась для дефекта формы, который шел характер небольшого провисания'контура внешнего электрода в направлении оси 'симметрии. Потенциал возмущенного поля в этом случав хорошо моделирует добавка шаровой функции

ическому шлю,

где рх- радиус внешнего сферического электрода в долях радиуса внутренней сферы, р л в - радиальная и полярная координаты, а -угол входа заряженной частицу в анализатор, и0 - потенциал внешнего электрода. В первом приближении р=о.гоадри0, где др -величина максимального провисания профиля наружного электрода при 0=га.для заданного угла наклона траектории на входе в зеркало а расфокусировка характеризовалась величиной углового смещения г точки пересечения траектории с поверхностью внутреннего сферического электрода вблизи рассчетного фокуса. Предполагается, что в СЗ при имеет место идеальная угловая фокусировка. В результате решения систвкы дифференциальных уравнения движения заряженной частицу э поле (I) в первом приближении по м получена формула для г. Численный расчет, произведенный по этой формуле, показал, что величина размытия изображения по порядасу езлзтчккы равна.максимальному отклонению от сферичности профиль наружного электрода.

Учет влияния краевого поля на фокусировку и пропускание СЗ производился для апертурпых окон с мердционалышш щелши. Для решения этой зздзчи нами был выбран модальный потенциал в вига:

(I)

Ще-Р) Ч ц р ' <Й>

-ОтИ ^ С 11

иг(р.р) " Ар + у. р> 1 ,

гдо г ир- азимутальная к рсдаальная коорданаты, 2п" - кашяес-тво тарвдиоиашшзс щ&гзя, распалоюякш: чэрзз рзвновояшш угловой интервал ¿=- по *», р=* - рациус внутрзннеа сфош, р1 -

и

рал?1ус внешкой сфзры, а - ¿рготз .

Выбранный нами шдальныг готенцкаг во к&лязтся ггркоыгеэс-коа функцию в сфоржосног изтриг®, сдгшо Слкгок к гараоЕичсс-кс::, т.е. радозль&а и угловая гас::зггил::: ото:; фушапи удзвлзт-ьзрзат двуз д'^зрзнцщ.льЕГД уравкзнлл.; из трех, нз когорыэ распздззтся урззнзшзз Лапласа е :;зтсдз р ;зхрлз1шя шрэконных.

(ородзэ для расчета поправ;*!: к ¿тл)воа коогданате фокуса на пзззрлчостк впутранного саорзвзского злзглрода СЗ, сйуслол ~ .-.октои ргеебиьзк^г; гхфчдкокадыелг. Е^изй, кг-оат виц:

I па } 1

" п+с

Сое а

п-Г

1-

(3)

гдз с - угс.: Ьдохз ззрллщкнз::: чысглща б окглззатор. Данная ¡Гор-р.улр Сила из гасс;.:отран;к дз;:гзккл заряззнных ^зстти в

пзр.:л::ол5лыю;г атосазетц, прогадав юероджо од;хоглз2 пр.,. цс.т,оы:о йолзхтЫ;, что крззззз тз.лз лзкзл;1завано в усксс сй?гста л.

С'зр:улз оцзшк: кропуекзппя ззззт втед:

* - -р—лгС51 г»(5• /з • сЪда). (4)

Скз бзтз пэдззза пр:; рзгегэтрэшя урззезкз! ^асошзз

частая кЗлпзн сродагшос плоскости <р=о), ¡:з у слов-и попа-из цр::з;лгога отвзретпя рад>:усэй р езргпкжноа частс-и,:, пзлу^ззезог акйут&яъша кокант кохтства дажзшш пра рас-ссдя;. га::-: пз кразло" хшз горэджпалькс е^лоу. Оцззйи, сдслан-еь:з г;з (3) к <4), что разсбгазгагге д^гстю» ешргур-

тел сз'пш для СЗ шг^зт з сагяко:.! па пропуекзкга анализатора, ¿зкускрукз:^ сво«ствз цр:.-: сто:: вегначшгааьш.

Б пзс.зздиз;.: раз.изхз втерол хлазь: ошсазаотся г:з1сзг ейзрк-чэского гергса:к.ногк з^эргоапализ^тора и результаты его зкепзр;:-к8нт&лыго2 г;роззрхл. схена с(&зр:иоского сзр;:зльного аналиаторг) п^дстаьлзлз цз рио.1. С:: состоит нг. дауг кящззгрктоекгх по.лу-сф?риче>скях злэктрэдоз - Елутрекного (I) рздиУсс.«, рзнзш 32,5

ГС4, II пэрутаого (2) - 75 »Г.5. ВлуТВЗНШСЗ ОЛ Э1ГГГОД ВЫДЗВЛОЛ ira

.itera нержавеющей стала толцдкоя 0,5 им, взруншя рлзктрод •■ тстгегт, Электрод (I) заз®"лзн, на злоктрод (2) подается терчо-слзта пэтзяцкзл u.v Бнутрзхппзт злектрод сизс&зп иярЕурал окном (3), лерзз котореэ пучок ззрллзнньл. чзсткц зходагг в сблзсть отллзнлюлзго сфзрзглзскага паля. Окно представляет ссбол пгль з сферического пояса, раскрзггую Л-з 3CD0 по sozEsy-rasлопу углу. Слз пскр-ггз сплсл&рлзл езтлол лл толлзгк логзхллззрзл: жггс-.т ro.r:-í2ivn 0,3 кч в сзр-:з дуг елррлнестл: рдгеуез С .5 лл, сгс1ЮЛо;ь0еп-;: лзрзз сггглзлзлул гзг'^тзльнь:" хзтерззл в ?'ср:;-ít^cxcotí«, сходялгогя га сс.~ скг;::отр:з, В гзрг^со EH¿TT?HI,-?rO ЗЛЗВТрОДЗ находится круглое ст59рзт»;0 (<=), ЛррЗЗ лэтерз? л хроп'.соо зз?ргс:зягл;зз ггргзззпш чгеттг^ лз> узкого спзлзрзлзнзло ;лп'зрлзз:а гззотллззот лз «год лзлзлтлого уллзл^згллз (5) л л'ззлглрулпол. Зл:ллрзлл злзз:зл;гзрз лзлзлзрзлтез с? лз/i .. л:лл.: (.") лз лззллзорзк лз лезерог: зззело тл'злзлз: з-'л: . ЗЛЛЛ Л'СЗ.-.З 33CV.p:3 Л0™ЗЛ!ЗЛЛЛ л ссззлзюзллл с: ззлзлзл

r.íE'JT'ЗГ'3 ЛЗЛ'Л'ЗЗ, ЛТЗ ПЗЗЗЗЗЛЗТ ЗЗЗЗЗЛЛЛ ЗлЗЗЗЗЗ, П."ЗЛЗЛР~ ЛЛ!

лу"лз л СЗ гоззлзсп'ллт зрз"лого лззя. СЛрзззц (&; Л'-рзл"л лз ."с:л:лул":г.рз (Б), с лзглзлл -готзлзго 33c.3-j;iy3'"3f уззетол

■Л'ЗЗТЗЛ! СЗОСГЗЛгЗТрЛЛ":"Л пуле:: ЕТОрЛЛЛЫХ ЗЛНГГрЗЛЗЬ 3 ЛГ--ЛЗЛ Л~'ЛЗЗ 3 ^ ЛО ЛЗЗГуПЗЗЗ' ЛЗрЗЗ- СЛЛО.(З) В ЗРЛ'ЗТь 1.3ЛГ. Сл. З-.р-ЗЛЛЗ'СЛ, Лс;,73Лру373П Л" ХТЛЛЗЛЛС'Д отвзретгге (3) i; прСЛ-'О-ллз л лллллллл ззл'злзлл'гз '5). СЗ с1зл.лзот грзлзлълзл тз'снзр-злзл л лззззлл зтз; с-, л ¡лл'""злс:;:1, рзллол дзлл рл^туезл ~лутрзл-ЛЗЛ '3,..3'Л благодзрл *-ЛЗ'У гхл лл ;злзллл гггл.зопяллзгэ пзтлкллзлз

ЛЗ З.ЛЗЗТЗЛ' (Я) ОС" ЗСЗЛЛЭГСЛ 3л3ргс-л2"37 ЛСЗЛЗДУЗЛОГЗ НуЛ-

лз.

"зллгллгл] СЗ ií&cx лллеллзли по ;:зтод"".э рзглзтр;ллл: ллла упругз отрзлэхллзге злз':;;р"лзз от пзлзрглсст. тлтлллллсслого с5-рзапз. Пулзл пзрллчнкл ГЛЗЛТРОЕСЛ С РЗГУЗЗ~7'?Л0Л D ДТ13П330ТГ0 от ПС" зз до IG00 иЗ злзрглзл с лллззлэ сл;1стрз;ззол

щзлл: (Ю). Б кзлзсзгз злз:п-рзллс-з:пзз.зсксгг) ллтол~:лэ :;слого рззлзрз (Г,,-. ОД лл} гл лсгол1-оазл:' y-'зстсл лз ползрллезтл лззелел ллгзллзз; ;:злл, лз лслзлзл ¿^.^сг^гз^гся лулок irprn-"ЗЛЛ ЗЛ«КЗТЗЗЛ0Ь ЗЗДЗНКО'Л злерггл,

При испытании СЗ была доказана линейность анализатора. Найдено экспериментальное значение разрешения СЗ (0,66%), которое незначительно отличается от расчетного (0,51/6). Измерена аппаратная функция и подтверждены теоретические расчеты, выполненные для идеально фокусирующего СЗ. Экспериментально показана аутек-кчность изображения СЗ.

Кроме лабораторных исследовании проводились испытания сферического знергоанзлкзатора в НИТИ (г. Рязань) непосредственно на действующем макете дифракционного рентгеновского фотоэлектронного спектрометра (ДГОЭС). Испытания подтвердили высокие качества СЗ, зафиксированные протоколом. Энергоанализатор СЗ внедрен также в институте кристаллографии им. А.В.Шубникова АН СССР (г.Москвэ).

В третьей главе показано, что в схема из двух согласованных. по параметрам цилиндрических зеркал - с внутренним и внешним отражением можно спрямить линию фокусов вдоль .цилиндрической поверхности с сохранением угловой фокусировки в широком энергетическом диапазона и описан макет спектрографа, в котором реализованы электронно-оптические параметры, обеспечивающие спрямление линии фокусов. В качестве критерия спрямления линии фокусов системы мы приняли равенство нулю тангенса угла наклоЕа касательной к линии фокусов в точно пересечения ее с осевой траекторией пучка. К формуле, связывающей параметры зеркал скотомы, работающей в условиях спрямления линии фокусов на цилиндрической поверхности, можно прийти, если условие угловой фокусировки первого порядка продифференцировать по энергии, приравняв нулю тангенс угла наклона к касательной линии фокусов, Установлено, что спрямление линии фокусов осуществляется в системе для множества схем с кольцевым источником и изображением, в которых сохраняется хорошее качество угловое фокусировки в широком интервале энергий анализируемого пучка заряженных частиц.

На основании проведанных теоретических расчетов был изготовлен и испытан макет спектрографа, в котором реализована электронно-оптическая схема угловой фокусировки шрвого порядка, сопровождающаяся спрямлением линии фокусов на поверхности среднего электрода и входного угла С«=33.430. Общий вид конструкции макета представлен на рис.2. Базовой деталью спектрографа является средний цилиндрический электрод I, выполнены?, из стальной

трубы (марка I2XI8HI0T) диаметром 42 мм, толщина стенки 0,5 мм. В корпусе электрода I с угловым раскрытием на 60° сделаны входная цель шириной 0,5 им и два окна 3 и 4. Окна 3 и 4 затянуты одномерной сеткой из нихромовых нитей толщиной 0,15 км, расположенных вдоль образующих цилиндра I с шагом I мм; окно 4 сверху закрыто экраном цилиндрической формы из прозрачного стекла 5, на внутреннюю поверхность которого нанесен тонкий проводящий слой люминофора, флюоресцирующего под действием электронного пучка. На электрода 6 и 7 подается тормозящий потенциал и. На боковых щеках 8 и 9 укреплены по два защитных ажялродз кольце-зой формы, находящиеся под потенциалом в соответствии с логарифмическим законом изменения цилиндрического поли от радиуса. Источником электронов служила электронная пушка 10, ось которой наклонена к оси сиггизтрия макета под углем 39,45°. С помощью луЕки формировался пучок электронов с энергией I язВ, сходяаия-ся на входной тали з предзлзх Да - ±2°. При расчетном значении потенциала настройки и » 541 В на экране 5 мы наблюдали изображение» входной сэли 2 в форглэ узкой (0,7 га) поперечной полоски, рэсшлояэЕЕса па расчетном расстоянии от входной щелк u=4.3iir0=so,s m, Вжуально было установлено, что при изменении зЕзргии- пучка электронов а интервале I' ±0,2 кзВ при неиз-поввем потенциала настройте и изображаю кз кештызаэт заметного р?сг.ътия,' сг-з-даэтся ш повзрхпостя экрана 5 в пределах расстояния l - тз -s- юз т, что горозо согласуется с данными теоретического ргсчота.

В аз'.езттпи диссертации излезэвы основные результата работы.

. В прилегания даны акта испытания и внедрения энергоэнали-йатсра .типа СЗ.

Основные результаты работы: I. Теоретически рзссчзппа аппаратная функция сферического зеркального анализатора дзэт. одной 153 наиболее интересных схем вдэ-аяьвоа углоЕод фокусгрсвки. Получено уравйш» аппаратной функция да? точечного источника как в базовом положении, тзк и смененного от пего по ссп скаготрЕИ й з лапрзаяэнии, гартавдосуля-ряга ог.5у. Показано, что для точэчного источника в базовой позиция A© акает Timсгсугз Бзршау и -даэ спадающие вэтви. Установлено, что да» скепрзаого вдо.ть оси скяяотрг-ш точечного источника фор®з лхкии оставалась прзхЕоя, сдаваясь по парзмзтру отрзко-

нпя вг половину величины смещения. Обнаружены размытие АФ с сохранением максимума при отклонении источника с оси симметрии от базовой позиции и двугорбьш вид АФ при дальнейшем смещении с оси, превышающем радиус приемной диафрагмы.

2. Найдена оценочная формула для определения разрешения СЗ по ширит, из половине высоты АФ для точечного источника в базовой позиции.

3.-Ка основе модельного потенциала описана искажение сферического поля вблизи ячеек сетки апертурного окна анализатора, по-, лучены формулы, позволяющие учесть влияние краевого поля на фокусировку и пропускание сферического зеркального анализатора, настроенного на режим идеальной угловой фокусировки. Выявлзно, что рассеивающее действие одномерной апертурной сетки влияет в основном на пропускай© анализатора, незначительно ухудшая при зтом фокусирующие свойства СЗ.

4. Получена формула для оценки дефекта угловой фокусировки пучка заряженных частиц в сферическом зеркальном анализаторе из-за несферичности.внешнего отклоняющего электрода. Расчет, произведенный по этой формула, показал, что линейное значение расфокусировки изображения по порядку величины равно .максимальному значению отклонения от сферичности профиля наружного электрода.

5. На базе электростатического сферического конденсатора построен и испытан макет нового зеркального знвргоанадкзатора пучков заряженных.частиц, параметры которого - соотношения радиусов сферических электродов и отклоняющего потенциала - удовлетворяют условию идеальной угловой фокусировки, а апзртурные окна анализатора сделаны в виде узких меридиональных щелей (А.С.Ш589312). Полученные результаты экспериментальных исслэ-довздия АФ на макете находятся в удовлетворительном согласии.с теоретическими расчетами, выполненными для вдзального сферического зеркального анализатора.

6. Для макета СЗ в рояшме идеальной угловой фокусировки получено энергетическое разрешение w=o,mx, которое оценено по ширине пикэ упругоотраженных электронов на половине высоты, при светосила прибора, равной 102 от 4л.

7. Решена задачз о спрямлении■линии фокусов в системе из двух последовательно соединенных электростатических цилиндрических зеркал - с внутренним и внешним отражением. В качестве критерия спрямления принято равенство нулю тангенса угла наклона касате-

льнса к линии фокусов в точке ее пересечения с ссевоа траекторией основного пучка. Получеио урзвненкэ, которому в'соответствия с зтим критерием должны удовлетворять параметры зеркал (A.O.Ï2I5I52I9).

3. Пзготовлэн il испытан иакет спектрографа, в котором реализована злаатронпо-оптичастсга параметры, обеспечивающие спрямление .JEŒI2I фокусов. Зксгархкентальныэ данные хорошо согласуются с дэзенг.'Д теоретического расчета.

■ Осяовннэ катернэлы диссертация опубликованы в следующих работах:

1. s-кссвзрз В.В., Юрчак Л.С., Ешшшсия А.Ф. Элзктронно-сптпчзсдаз свойства электростатического зеркального энзргозна-лязатора со сфзрхнэскш поле!,. H:, ISS5. - 2в о. - Деп. в Blffiît-1Я 23,03.65, 1*0837-85.

2. Зсггвзра В.В., Максимов И.Л., .Озстапов В.П., Шякакиз Л.'Э., -¿иэксандров П.A., Ромгганко О.Г. Эшргоаналазаторы на остогз элзсгростатжэсзого сфзрптаского гзрхалэ//Те2ясы докладов VI BCDCCR3. сжшозпука "Вторгяно-элзктрсЕЯая, фотоэлектронная аяпссш п сшлтросксппя поперхноста та. тола". - Рязань, isas', слез.- •

.3. Е-гггаара В.В., ffipiax Л.С,. Ечлзкея A.S. Элзктронло-оп-•ппеегав сЕсйстза ефзряаского зеркала и сгкзтеи на ого основе// КК. - ÏS23. - Ï.E3. - ЕУП.Ю. - 0.2010-2020,

». 3-щгозра З.В., Лпп-гбзззз Б.?., Балшкиа А.о.Вэжиз спзк-трахрг$з а пяэргзгпзлгззторз из двух хдошщряческях зеркал// :m. - ism. - т.бэ. - вкпло. - 0.2021-2025.

5. Зг2квара В.В., .лж:Лнова В.У., Бияшан А.О. Спрпмлэнкэ гяжя fcsycca о систеко з^этрссггататосгап Щ1шшдрических сер-газ//1еЬгси даиадаз Г- wisttesascnoro сетзянара но методам рзс-<гэтэ s.tsnpßbho-onrksc:ca cbctb?î/1X сшгсар "Методы расчета SCO"/. - Тсггеэят, KS3. C.I00.- ■■

8. Зззтаарэ B.B., Мексшзв В.К., Былшка A.ö., Юрчак Л.О. Разработка каюта ссаргаигсэаязго анализаторе дая фотоэлектронного спзтггро'этра: Отчзт. ШР/Всзсст. исслэд. тознолопггвскпз пготэтуг. - Î? ГР 01.33.0090720. - Рязань, кез. - 17 с. .

7. Дгймбггеэ.Б.У., • Еьшаашн А.Ф.» Зазявзрз В.В., Молдоса-дсв К.Л., Оунчэлэв Р.Н., Шуйская O.K. Измерение заряженных частиц низкой и средней энергии с помощью прибора "Зэркало"//Тези-

- 1-1 -

e;-i докладов 1У Мавд-народного семинара по кос;.дк ско-научному приборостроению./ - СССР. Фрунзе, 1339. С.4.

8. ШшЗжш Б.У., Еьиипсин А.Ф., Зашквара В.В.» Молдоса-нов К.А., Сунчелез Р.Н., Шуйская Ф.И. Измерение скзрхтешюЕЫг заряженных частиц с помощью электростатического анализатора в pesarai спвктрогрэфа//Труде 1У Международного семинара "Научно© космическое приборостроение"./ - СССР. Фрунзэ, 1983. С.3-12.

9. Былинкин А.Ф., Тындык H.H. Влиянш дефекта формы отгсло-няющаго электрода электростатического сферического зеркала па фокусировку//Тезясы докладов X Всесоюз. сешнара по катодам расчета ЭОС./Львов, 1990. C.6S.

10. Зашквара В.В., Ашимбаева Б.У., Тындык H.H., Саулзбаков

A.D., Максимов В.К., Былинкин А.®., Юрчак Л.С., Бак A.A., Редь-кин B.C., Масягин В.Е. Разработка электронных спектрометров для исследования поверхности твердых тел//Тезисы докладов П Республиканской конференции "Физика твердого тела и новые области ез применения"./ - Караганда, 1990. С.213.

11. Зашквара В.В., Максимов В.К., Былинкин А.Ф., Юрчзн Л.С., Бок A.A. Сферический зеркальный анализатор пучков заряженных частиц//Письма в ЙТФ. - 1991. - 1.18. - Вып.21. - С.1-3.

12. Зашквара В.В., Былинкин А.Ф. ЭлвктронЕО-опгичэиаэ характеристики элакгростатического сферического зеркала, влияние на них краевых полей агортурных сеток и дефекта формы внешнего электрода. М., 1891. - 41 с. - Деп. в'ВИНИТИ 19.0Э.81, K3738-B9I.

13. Зашквара В.В., Максимов В.К., Былинкин А.Ф., Бок A.A. Аппаратная функция сферического зеркального энэргоанализатора в режиме идеальной угловой фокусировки//Тезисы докладов XI семк-кара по катодам расчета ЭОС./ - Алма-Ата', 1992. С.43.

14. A.C. I5I52I9 СССР, МКИ4 нои 49/48. Электростатический анализатор пучков заряшнных частиц/ В.В.Зашквара, Б.У.Аиикбае-ва, А.Ф.Былинкин. (СССР). - 5 е.: ил.

15. A.C. I589912 СССР, МНИ4 нои 49/48. Сферический зеркальный знергоанализатор пучков заряженных частиц/ В.В.Зашквара,

B.К.Максимов, А.Ф.Былинкин. (СССР). ~3с.: ил.

сл

I

Рис.1. Схема спектрометра заряженных частиц

на основе СЗ.

« ы а к

О О С

' »а

а

ы

о _ ю а ч сл X с

I

£

О

к 5 сг

со «г» с г;

сэ о

."о »о

ю ев с; го го о

X <п

е

№

>

Я И

I

>

в (В

3129 6 3 8 4 5 7

Рис.2к Схема конструкции шкета спектрографа.