3 Проблемы регистрации электронов низких энергий

3.1.6 Энергоанализатор типа цилиндрическое зеркало
Наибольшее распространение, как уже говорилось выше, в ЭОС получил энергоанализатор типа цилиндрическое зеркало (АЦЗ). Анализатор этого типа состоит из двух коаксиальных полых металлических цилиндров (см. рис. 3.6). Во внутреннем цилиндре A имеются узкие прорези S₁и S₂ для прохождения входящих и выходящих электронов соответственно. К внешнему цилиндру B прикладывается отрицательный по отношению к внутреннему цилиндру потенциал V_ab. В пространстве между цилиндрами электростатическое поле изменяется обратно пропорционально радиусу r:
(3.10)
здесь r_a и r_b –соответственно радиусы внутреннего и внешнего цилиндров.

Рисунок 3.6 - Схема анализатора типа цилиндрическое зеркало

Электроны, влетевшие в энергоанализатор от источника О с некоторой скоростью v₀ под углом влета θ, в результате отклонения от первоначальной траектории под действием электрического поля, будут двигаться по криволинейной траектории и сфокусируются на выходе в точке О₁, в которой располагается коллектор электронов, например, электронный умножитель.

Наилучшая фокусировка электронного пучка в АЦЗ достигается при угле влета электронов θ= 42°18,5'. В этом случае расстояние между точками О и О₁, т.е. между образцом и детектором электронов L₀ = 6,12 r_a. Максимальное удаление электронов от оси анализатора r_max≈ 0,3L₀.
Важнейшей характеристикой энергоанализатора является его разрешающая способность R. В случае бесконечно узких входной и выходной щелей через энергоанализатор проходят лишь электроны со строго определенной энергией Е₀. При конечной ширине щелей S₁ и S₂ АЦЗ будет пропускать электроны с угловым разбросом ±Δθ и энергетическим разбросом ΔЕ. Две группы электронов равной интенсивности с некоторой средней энергией Е считаются разрешенными, если при их наложении результирующая кривая имеет минимум. Минимальное энергетическое расстояние между этими группами электронов ΔЕ_min при данном значении Е и определяет разрешающую способность анализатора:
(3.11)
Уменьшить ΔЕ_min можно уменьшением ширины щелей, однако при этом уменьшается чувствительность прибора, так как уменьшается доля электронов, достигающих детектора электронов. Пропускная способность анализатора, показывающая какая часть общего потока электронов, испускаемого источником, доходит до детектора, характеризуется светосилой энергоанализатора. Светосила определяется произведением площади сбора электронов на функцию пропускания энергоанализатора. Улучшить разрешающую способность анализатора без уменьшения его светосилы можно уменьшением энергии электронов Е, влетающих в анализатор. С этой целью перед входной щелью анализатора ставят замедляющие электроны сетки или систему электронных линз.
Величина, обратная разрешающей способности анализатора, ρ = I/R называется относительным разрешением анализатора. Энергетическое расстояние ΔЕmin в последней формуле часто называют абсолютным разрешением энергоанализатора. Для АЦЗ ρ=0,15…0,5%.