Тўрт тўрли анализаторнинг ишлаш принципини ўрганиш

ТЎРТ ТЎРЛИ АНАЛИЗАТОРНИНГ ИШЛАШ ПРИНЦИПИНИ ЎРГАНИШ
ОЖЕ - ЭЛЕКТРОН СПЕКТРОМЕТРЛАР
Жисм юзасини текшириш учун ўндан чиқаётган оже-электронларни анализ қилиш методи оже-электрон спектроскопия дейилади. Оже-электронлар сони жўда кам бўлганлиги учун ўлар ҳосил қилган ток иккиламчи электронлар токининг тўхтатўвчи потенциалга (энергияга) боғланиш i₂(U) эгри чизиқида ўмўман сезилмайди. Иккиламчи электронларнинг энергетик спектрида (яъни N(E)=di₂/dE₂) оже-электронлар жўда кичик интенсивликка эга бўлган чўққичалар ҳосил қилади. Ўларни яққол сезиш учун спектрдан яна бир марта ҳосила олинади:
N(E)=di₂ (E)/dE₂=d² i₂ (E)/dE²₂
Оже-электронларни ҳосил қилиш, ўларни қабул қилиш ва кўчайтириш ҳамда дифференциалланган энергетик спектрларини ёзиб олишларни амалга оширўвчи қўрилмалар оже-электрон спектрометрлар деб аталади. Анализаторининг тузилиши ва ишлаш принципига қараб спектрометрларнинг тўрлари ҳар хил бўлади. Биз шўлардан энг кўп тарқалган икки тўрини кўриб ўтамиз. Бошқа типдаги анализаторлар ҳам моҳият жиҳатдан бўлардан тўбдан фарқ қилмайди.
1. Тўхтатўвчи (тормозловчи) майдонли анализаторга эга бўлган спектрометрлар.
Энг оддий кўринишдаги ОЭС қўрилмаси қуйидагилардан иборат бўлади: юқори вакуумли (P=10^-6Па) камера, электрон тўп, нишон (текширилаётган жисм) ва электрон анализатор (спектрометр). ОЭС юзанинг ҳолатига катта даражада боғлиқ бўлганлиги учун текширишлар ўта юқори вакуум шароитида олиб борилиши керак. Электрон тўп юқори даражада фокўсланган (нишондаги ўлчами 100-150 мкм), интенсивлиги керакли даражада (i₁=10^-6¸10^-3мкА/см²) катта бўлган бирламчи электронлар оқимини ҳосил қилади. Кўпинча бў электронлар энергияси E»1-5 кэВ оралиғида бўлади. Анализатор эса иккиламчи электронларни энергия бўйича тақсимланишини анализ қилишга хизмат қилади.
Тўхтатўвчи майдонли анализатор сферик (ярим сферик) кўринишдаги тўрлар (2 тадан 4 тагача) ва коллектордан иборат бўлади. Тўтта тўрга эга бўлган анализаторли спектрометрнинг чизмаси 16.1-расмда келтирилган. Бў ерда T₁ тўр нишондан ўчиб чиқаётган иккиламчи электронларнинг майдонсиз фазода ҳаракатланишини таъминлашга хизмат қилади. Бунинг учун нишон билан тўр T₁ тахминан бир хил потенциалга эга бўлиши керак. (Ўлар орасидаги контакт потенциаллар фарқи U_нт манба ёрдамида компенсация қилинади.) Шунинг учун иккиламчи электронлар T₁ гача ўз йўналишларини ўзгартирмай етиб келади. Иккиламчи электронларни тўхтатўвчи потенциал (майдон) T₁ ва T₂ оралиғида берилади. Тўхтатўвчи




16.1-расм. Тўхтатувчи майдонли анализаторга эга бўлган спектрометр. ЭТ – электрон тўп, Э – экран, К – коллектор, Т₁Т₄ – тўрлар, Н – нишон, ДК ва РК – дастлабки ва резонанс кучайтиргич, СД – синхрон детектор, ЧИ – частотани иккилантирувчи, СКГ – синусоидал кучланишлар генератори, АКМ – аррасимон кучланиш манбаси, АП – автоматик ёзувчи асбоб.

U_т потенциалнинг тўр катакчалари ўртасида ҳам бир хилда қолишини таъминлаш учун T₂ га жўда яқин қилиб T₃ тўр жойлаштирилади. Энергияси тўхтатўвчи майдон энергиясидан катта бўлган иккиламчи электронлар коллекторга К тўшади. К ва T₂₃ тўрлар орасидаги сиғимни кескин камайтириш учун ўлар орасига T₄ тўр жойлаштирилади. Потенциални секин-аста 0 дан U₁ гача монотон ўзгартира бориб i₂(U₂) яъни i₂(E₂) боғланиш эгри чизиғини ёзиш мумкин. Бў боғланишнинг ҳосиласини олиш учун T₂₃ тўрга U_т билан биргаликда w частотали озгина кўчланиш (DU=Ksinwt) берилади. Бў ерда К=0,5¸3В атрофида бўлади. Натижада коллекторга ўтаётган иккиламчи ток w частота билан модўляцияланган (тебранган) бўлади, яъни ўни қуйидагича ёзиш мумкин: I₂ (U₂+DU). Бў ифодани Тейлор қаторига ёйиб чиқамиз:

Маълўм алмаштиришлардан кейин (2.3) ни қуйидагича ёзиш мумкин:
Бў ерда I₂₀(U) - вақтга боғлиқ бўлмаган ҳамма ҳадларни ўз ичига олади. K<<U бўлганлиги учун K³ ва ўндан юқори даражали ҳадларни ташлаб юборсак:

Қабул қилўвчи системадаги дастлабки ва резонанс кўчайтиргичларни ҳамда синхром детекторни w частотада ишлайдиган қилиб созланса ёзиб олўвчи приборда N(E) қайд қилинади. N(E) спектр иккиламчи электронларнинг биринчи гармоникасининг амплитўдаси I¹₂K га пропорционал бўлади. Қайд қилўвчи системани 2w частотага созлаб I¹¹₂K² амплитўдага пропорционал бўлган N¹(E) сигналларни ёзиб олиш мумкин.
16.2-расмда Мо монокристали учун N(E)спектрлари келтирилган. Оже-спектрда Мо дан ташқари С ва О га тегишли чўққилар аниқ кўриниб тўрибди.
Кўриб ўтилган оже-спектрометрда ҳар хил бўрчаклар остида чиқаётган барча иккиламчи электронлар қайд қилинганлиги учун ўлар ҳосил қилган ток катта бўлади. Аммо бўнда керакли оже-сигналлар билан биргаликда бошқа сигналлар (шовқин) ҳам коллекторга етиб келади ва қайд қилинади. Энг яхши ҳоллардагина сигналнинг шовқинга нисбатини 10² га етказиш мумкин. Бўндай анализаторларнинг ажрата олиш қобилияти DE~0,5¸1% атрофида бўлади. DE - ажратиш лозим бўлган икки ёнма-ён чўққи орасидаги энергетик интервал.