Elektronová spektro-mikroskopie s mnohakanálovou detekcí signálu

Mgr. Petr Čižmár, Ph.D.

Doctoral thesis

Electron spectro-microscopy with multi-channel signal detection

Anotácia:

Jedna z téměř nedestruktivních metod analýzy povrchů je energiová analýza Augerových elek- tronů. Tyto elektromy mají energie zhruba od 50ti do 2000 eV. Hlavním cílem této práce je vytvořit fungující paralelní energiový analyzátor schopný Augerovy analýzy. Analyzátor využívá válcově symetrické elektrostatické pole, podobné hyperbolickému poli. Parametry pole byly zjištěny pomocí výpočtů trajektorií, ketré musely být, na rozdíl od hyperbolického pole, provedeny numericky. Dále byl navržen analyzátor s ohledem na volný prostor ve vzorkové komoře mikroskopu. Návrh byl poté ověřen pomocí 3D simulačního programu, čímž byly současně zpočteny oshady základních paramterů analyzátoru. Nakonec byl analyzátor zkonstruován a sestaven z ultravakuově kompatibilních a vypékatelných materiálů, což je podmínkou provozu v ultravysokovakuové aparature. Experiment byl úspěšně proveden na universitě v Yorku, ve Velké Británii, kde bylo získáno spektrum z nečištěné měděné fólie. Enegie primárnícho svazku byla měněna, čímž byla ověřena analytická funkce analyzátoru a zároveň také odhad základních parametrů. Dále byl experi- mentem ukázán nový typ fokusace vzniklý válcovou symetrií analytického pole.

Abstract:

One of the nearly nondestructive methods used to examine surfaces is the energy analysis of Auger electrons, which have energies roughly from 50 to 2000~eV. The main goal of this work was to build a working parallel energy analyzer capable of Auger analysis. The analyzer employs a cylindrically symmetrical electrostatic field similar to the hyperbolic field. Parameters of the field were defined by electron trajectories. Trajectories must be calculated numerically, because no analytical expression of functions of trajectories exist, unlike with the hyperbolic field analyzer. The analyzer was then designed according to the spacial clearance available in the microscope chamber. This design was verified using 3D simulation and the basic parameters of the analyzer were estimated. Finally, the device was built using ultra-high-vacuum (UHV) compatible and bakeable materials, which was required to to work in UHV conditions. Successful experiments were performed at the University of York, U.K., where a spectrum from an uncleaned copper foil was photographed while the primary beam energy was varied. The experiment verified the resolution estimation and also demonstrated the new focusing property, which is due to the cylindrical symmetry of the analytic field.

Keywords

electron energy analysis, parallel detection, cylindrically symmetrical field, energiová analýza elektronů, paralelní detekce, válcově symetrické pole

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 29. 6. 2007

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 29. 6. 2007
• Vedúci: Ing. Ilona Müllerová, DrSc.
• Oponent: Dr. Marcus Jacka, prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / odbor:
Physics / Wave and Partical Optics