[其他]电子能谱仪

说明书

本发明涉及一种电子能谱仪，由于它有一个环形电容式能量分析仪，因此当某基本辐射束（如X射线，紫外光或电子）轰击样品时，它适用于对其表面发射出的电子进行分析。

该能谱仪可用于样品表面的研究，因为被发射电子的能量表征了被轰击表面的化学性质。因此，它有助于获取有关某种化学物质在表面上分布的信息。众所周知：利用只有特定能量范围电子来产生表面图像的方法是很多的。它们包括D、W、Tumer，I、R、Plummer和H、Q、Porter在Journal    of    Microscopy（显微镜学期刊），1984年，卷136（2），第259-277页上所介绍的投射法，在该法中次级电子沿着由强大发散磁场所定轨道行进。电子还通过一减速势能分析仪，从而只包括某些能量的电子表面图象。这种仪器没有静电透镜，却需要大而昂贵的磁铁。本发明涉及的能谱仪与传统用于表面分析的能谱仪有很大不同。

另一种是由C.T.Hovland在1973年于维也钠第三次国际体表面会议上介绍过的方法，（PP2363），它是用一条很窄的基本辐射束逐点扫描样品并用传统分析仪，如柱面镜分析仪来分析次级电子，从而重新产生表面图象。Hovland建议样品在铝衬底上涂一层薄膜。随后用高能电子束来对铝衬底表面扫描，从而使射束和铝的接触点放出的X射线通过衬底并照射样品的一个小区域。这种方法仅限于能在铝衬底上涂敷的样品，通常包括用X射线光电子能谱仪（XPS）进行分析的大部分样品。

带能量滤波器的电子显微镜是先有技术中公知的，其中有些可参考H.Watanabe于phys.SOC（日本），1962年，卷17，第569页，S.L.Cundy等于J.Sci.Instr，1966年，卷43，712页;D. B.Wittry于Brit.J.Appl.Phys.1969，卷21757页;A.V.Crew.对于Rev.Sci.Instr.1971年卷42（1），411页;J.W.Andrew.等于Proc.Ninth.Int.Congress    on    Electron    Microscopy;多伦多（Toronto），1978年，卷1，40页;及RF.Egcrton等于J.Phys.E，1975年卷81033页。

初看起来，正在放射光电子的表面的能量过滤图象似乎可用具有这种过滤器的电子显微镜来产生，但实际上这是不可能的。例如上述所有仪器都要采用能量非常高的电子束和过滤器，这是因为电子通过样品作能量分析或过滤时要损失能量，所以只用在窄能带范围内的电子形成图象，从而减少显微镜的色缺陷。一般情况下，它们采用磁场滤波器（如Castainy    R和Henry，在Mircroscopie    1964年3（2）卷133页中所述的）或静电透镜滤波器（如Mollenstedt和Rang在Z.Angew.phys，1951年3（5）卷187页中所述的。无人采用传统上用于低能次级光或俄歇电子分析的环形或球面扇形电容静电分析仪。这种仪器因而实际上不适于发射低能电子的表面成象，如Cazanx在Ultramicroscopy，1984年12卷321页中所述。Cazanx在薄的铝箔上涂敷样品，并根据Hovland的上述方法产生入射X射线。所放射电子通过装有Castaing和Henry所述的能量过滤器的电子显微镜的透镜系统，以形成表面的能量过滤图象。但是，Cazanx发现结果很不令人满意，且得到的图象实际上是次级电子图象而不是光电子图象。它进一步指示当采用光电子时所得到的系统空间分辨率将很低，且预期灵敏度也非常低，以致难于靠XPS产生的少量光电子来得到具有适当对比度的图象。因此，一般地说，为能量过滤显微镜所开发的高深技术不宜用于低能电子能谱仪，特别不宜用于没有使用电子显微镜的环形或球面扇形电容分析仪中。

搞过表面分析的人都知道，以环形电容为基础的电子能量分析仪是最适于做低能光电子或俄歇电子分析。“环形电容器”一词在这里是指一种静电能量分析仪，它包括两个环形表面扇状电极，并且其中等势面基本为扇状环形表面，至少很接近于电极处是扇状环形表面。最普通的情况，电极是球面扇形状，尽可能是环形表面，常用180°的扇面角，但也可采用90°至270°之间的任何扇面角。