Розширення функціональних можливостей електростатичних дзеркальних аналізаторів для електронної спектроскопії

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.289781

Ключові слова:

електронна спектроскопія, сферичні та циліндричні дзеркала, енергоаналізатор

Анотація

Методи електронної спектроскопії широко використовуються в наукових дослідженнях і в технічних цілях. Основним елементом спектрометрів є аналізатор пучків заряджених частинок. Електростатичні дзеркальні системи отримали широке застосування завдяки більш простій практичній реалізації. При їх розробці ставилися дві мети: поліпшити якість просторового фокусування заряджених частинок або збільшити величину лінійної дисперсії енергії. Об’єктами дослідження є електростатичні системи, які характеризуються малими розмірами, простотою стабілізації та локалізації робочого поля та його екрануванням від зовнішніх електромагнітних завад. З усіх відомих типів енергоаналізаторів, придатних для аналізу твердих поверхонь, перевага віддається тим, які мають хороші електронно-оптичні властивості, прості у виготовленні та експлуатації. Тому об’єктом дослідження були обрані сферичні та циліндричні дзеркала, які стали основним інструментом для фірм-виробників спектрометрів. У роботі вирішується завдання розширення функціональних можливостей цих систем шляхом, по-перше, об'єднання декількох методів дослідження в одному пристрої; по-друге, шляхом вирішення конкретних більш вузьких проблем. Запропоновано фотоелектронний або Оже-спектрометр зі збільшеною площею сканування, де початковий кут розкриття променю 4° після проходження циліндричного дзеркала збільшено до 10°, а розмитість зображення зменшена до 0,05 %. Розроблено Оже-електронний спектрометр для аналізу шорсткої поверхні, що дозволяє збільшити глибину зондування більш ніж у 5 разів. Розраховано енергоаналізатор подвійного фільтрувального типу. Енергетичну роздільну здатність було покращено до 1,37 % за рахунок усунення розмиття потенційного бар’єру в режимі низькоенергетичного фільтра. Раніше енергетична роздільна здатність була обмежена 10 % через цей недолік

Біографія автора

Zhanar Kambarova, Karaganda Buketov University

PhD in Physics, Associated Professor

Department of Physics and Nanotechnology

Посилання

  1. Greczynski, G., Hultman, L. (2020). X-ray photoelectron spectroscopy: Towards reliable binding energy referencing. Progress in Materials Science, 107, 100591. doi: https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2019.100591
  2. Fadley, C. S. (2009). X-ray photoelectron spectroscopy: From origins to future directions. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 601 (1-2), 8–31. doi:https://doi.org/10.1016/j.nima.2008.12.189
  3. Bolli, E., Kaciulis, S., Mezzi, A. (2020). ESCA as a Tool for Exploration of Metals’ Surface. Coatings, 10 (12), 1182. doi: https://doi.org/10.3390/coatings10121182
  4. Scheithauer, U. (2020). Experimental setups for XPS measurements beyond the instrumental lateral resolution limit. Surface and Interface Analysis, 52 (12), 1185–1190. doi: https://doi.org/10.1002/sia.6828
  5. Diehl, R. D., Ledieu, J., Ferralis, N., Szmodis, A. W., McGrath, R. (2003). Low-energy electron diffraction from quasicrystal surfaces. Journal of Physics: Condensed Matter, 15 (3), R63–R81. doi: https://doi.org/10.1088/0953-8984/15/3/201
  6. Schweizer, P., Denninger, P., Dolle, C., Spiecker, E. (2020). Low energy nano diffraction (LEND) – A versatile diffraction technique in SEM. Ultramicroscopy, 213, 112956. doi: https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2020.112956
  7. Powell, C. J. (2003). Growth and trends in Auger-electron spectroscopy and x-ray photoelectron spectroscopy for surface analysis. Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films, 21 (5), S42–S53. doi: https://doi.org/10.1116/1.1599862
  8. Unger, W. E. S., Wirth, T., Hodoroaba, V.-D. (2020). Auger electron spectroscopy. Characterization of Nanoparticles, 373–395. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-12-814182-3.00020-1
  9. Fletcher, J. S., Vickerman, J. C. (2012). Secondary Ion Mass Spectrometry: Characterizing Complex Samples in Two and Three Dimensions. Analytical Chemistry, 85 (2), 610–639. doi: https://doi.org/10.1021/ac303088m
  10. Brais, C. J., Ibañez, J. O., Schwartz, A. J., Ray, S. J. (2020). Recent advances in instrumental approaches to time‐of‐flight mass spectrometry. Mass Spectrometry Reviews, 40 (5), 647–669. doi: https://doi.org/10.1002/mas.21650
  11. Gurov, V. S., Saulebekov, A. O., Trubitsyn, A. A. (2015). Analytical, Approximate-Analytical, and Numerical Methods for Design of Energy Analyzers. Advances in Imaging and Electron Physics. doi: https://doi.org/10.1016/s1076-5670(15)00103-2
  12. Gorelik, V. (2023). Optimization of cylindrical mirror analyzer. Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 264, 147315. doi: https://doi.org/10.1016/j.elspec.2023.147315
  13. Edwards, D. (2016). The segmented cylindrical mirror analyzer (CMA). Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 209, 46–52. doi: https://doi.org/10.1016/j.elspec.2016.02.004
  14. Baranova, L. A. (2017). Improved cylindrical mirror energy analyzer. Technical Physics, 62 (3), 480–483. doi: https://doi.org/10.1134/s1063784217030057
  15. Guseinov, N. R., Ilyin, A. M. (2021). Electrostatic energy analyzer for nanotechnology applications. Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 246, 147031. doi: https://doi.org/10.1016/j.elspec.2020.147031
  16. Kobayashi, E., Seo, J., Nambu, A., Mase, K. (2007). Development of a miniature double-pass cylindrical mirror electron energy analyzer (DPCMA), and its application to Auger photoelectron coincidence spectroscopy (APECS). Surface Science, 601 (17), 3589–3592. doi: https://doi.org/10.1016/j.susc.2007.06.073
  17. Davydov, S. N., Danilov, M. M., Korablev, V. V. (1999). Spherical mirror analyzer as an instrument for electron coincidence spectroscopy. Technical Physics, 44 (1), 99–103. doi: https://doi.org/10.1134/1.1259259
  18. Artamonov, O. M., Samarin, S. N., Paolicelli, G., Stefani, G. (2003). The use of the time–energy dispersion in an electron energy analyzer. Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 131-132, 105–116. doi: https://doi.org/10.1016/s0368-2048(03)00129-4
  19. Nesvidomin, A., Pylypaka, S., Volina, T., Kalenyk, M., Shuliak, I., Semirnenko, Y. et al. (2023). Constructing geometrical models of spherical analogs of the involute of a circle and cycloid. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (7 (124)), 6–12. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.284982
  20. Saulebekov, А. О. (2019). Development of energy analyzer of charged particles based on the basis non-uniform electrostatic field. Eurasian Physical Technical Journal, 16 (1), 24–29. doi: https://doi.org/10.31489/2019no1/24-29
  21. Kambarova, Z., Saulebekov, A. (2020). Development of a Mirror Energy Analyzer of Charged Particles Beams Based on a Modified Electrostatic Field. 2020 7th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE). doi: https://doi.org/10.1109/efre47760.2020.9242029
  22. Kambarova, Z., Saulebekov, A. (2020). Analyzer of Charged Particles Based on the Electrostatic Quadrupole-Cylindrical Field in the «Axis-Ring» Focusing Regime. 2020 7th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE). doi: https://doi.org/10.1109/efre47760.2020.9242088
  23. Kambarova, Zh. T., Trubitsyn, A. A., Saulebekov, A. O. (2018). Axially Symmetric Energy Analyzer Based on the Electrostatic Decapole-Cylindrical Field. Technical Physics, 63 (11), 1667–1671. doi: https://doi.org/10.1134/s1063784218110142
  24. Ashimbaeva, B. U., Chokin, K. Sh., Saulebekov, A. O., Kambarova, Zh. T. (2012). The combined energy analyzer composed of electrostatic mirror fields. Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 185 (11), 518–522. doi: https://doi.org/10.1016/j.elspec.2012.10.008
  25. Ashimbayeva, B. U., Chokin, K. Sh., Saulebekov, A. O., Kambarova, Zh. T. (2012). Modelirovaniye elektrostaticheskoy sistemy iz tsilindricheskogo i giperbolicheskogo zerkal. Prikladnaya fizika (Applied Physics), 4, 73–78.
  26. Photoelectron spectrometer, ESCALAB Mk II by Vacuum Generators. Available at: https://jacobs.physik.uni-saarland.de/home/index.php?page=steinbeiss/home_cms_steinbeissdet3-1&navi=service
  27. Getman, A. (2018). Development of the technique for improving the structure of a magnetic field in the aperture of a quadrupole electromagnet with a superconducting winding. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (5 (95)), 6–12. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.142163
  28. Trubitsyn, A. A., Tolstoguzov, A. B., Saulebekov, A. O., Suvorov, D. V., Tarabrin, D. Yu., Kambarova, Zh. T., Kuksa, P. I. (2012). Proyektirovaniye dlinnofokusnogo ozhe-mikrozonda. Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo radiotekhnicheskogo universiteta, 42 (4 (1)), 54–59.
Розширення функціональних можливостей електростатичних дзеркальних аналізаторів для електронної спектроскопії

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-10-31

Як цитувати

Kambarova, Z. (2023). Розширення функціональних можливостей електростатичних дзеркальних аналізаторів для електронної спектроскопії. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(5 (125), 53–61. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.289781

Номер

Том 5 № 5 (125) (2023): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Zhanar Kambarova

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.