专利名称：电子自旋分析器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子自旋分析器，更具体地说，本发明涉及最好用于诸如电子材料分析器和磁性材料表面分析器之类的高效电子自旋分析器的电子自旋分析器。
为了有效地检测散射电子，常规的电子自旋分析器往往会被扩大。例如，要求Mott自旋分析器在95-145°的宽的散射角范围内，检测散射电子，从而必须扩大其散射电子检测器。
考虑到安装空间和操作性，设备的放大是不理想的，从而要求降低电子自旋分析器的尺寸。但是，如果在保持结构的同时，降低常规电子自旋分析器的尺寸，电子自旋分析器不能有效地检测散射电子。
本发明的目的是即使尺寸被缩小，仍能检测散射电子的电子自旋分析器。
为了实现上述目的，本发明涉及第一种电子自旋分析器，它包含电子束发生装置，与电子束发生装置的电子束射出孔相对的半球形加速电极，支承加速电极的电极支承件，位于加速电极外表面上的散射电子检测器，在加速电极内，在电极支承件上设置的散射靶，加速电极具有由内加速电极和外加速电极构成的双重结构，内加速电极具有内引入入口，外加速电极具有外引入入口，内引入入口大于外引入入口。
此外，本发明涉及第二种电子自旋分析器，它包含电子束发生装置，与电子束发生装置的电子束射出孔相对的半球形加速电极，支承加速电极的电极支承件，位于加速电极外表面上的散射电子检测器，在加速电极内，在电极支承件上设置的散射靶，加速电极具有由内加速电极和外加速电极构成的双重结构，内加速电极具有把散射电子从散射靶引入散射电子检测器的内开孔，外加速电极具有把散射电子从散射靶引入电子检测器的外开孔，内开孔大于外开孔。
另外，本发明还涉及第三种电子自旋分析器，它包含电子束发生装置，与电子束发生装置的电子束射出孔相对的半球形加速电极，支承加速电极的电极支承件，位于加速电极外表面上，并且具有位于其中的校正电极的散射电子检测器，在加速电极内，在电极支承件上设置的散射靶。
本发明还涉及第四种电子自旋分析器，它包含电子束发生装置，与电子束发生装置的电子束射出孔相对的半球形加速电极，支承加速电极的电极支承件，位于加速电极外表面上的散射电子检测器，在加速电极内，在电极支承件上设置的散射靶，散射电子检测器被布置在偏离被引入的电子的引入方向100～140°的方向上。
发明人认真研究了即使缩小电子自旋分析器的尺寸，仍能防止散射电子的检测灵敏性降低的措施。最后，发明人发现了下述事实即，按照本发明的第一种电子自旋分析器，电子自旋分析器被这样构成，其半球形加速电极由内加速电极和外加速电极组成，在内加速电极上形成的内引入入口大于在外加速电极上形成的外引入入口。从而，可把要引入的电子束高密度地会聚到散射靶上，从而增大了散射电子的会聚度。
根据本发明的第一种电子自旋分析器，可有效地检测散射电子，并可增大检测灵敏性。
此外，根据本发明的第二种电子自旋分析器，在内加速电极上形成的，把散射电子引入散射电子检测器的内开孔大于在外加速电极上形成的，把散射电子引入散射电子检测器的外开孔。于是，增大了散射电子的会聚度，从而可在散射电子检测器高效地检测散射电子，并可增大电子自旋分析器的检测灵敏性。
另外，根据本发明的第三种电子自旋分析器，由于设置了为散射电子检测器捕获散射电子的校正电极，因此可增大散射电子的会聚度。于是，可提高分析器的检测灵敏性。
发明人还弄清楚了，虽然在常规大小的电子自旋分析器中，在偏离电子的引入方向120°的方向上，散射电子的分布变成最大，但是在尺寸缩小的电子自旋分析器中，散射电子的分布在一个与上所述偏离方向不同的方向上变得最大。由于本发明的第四种电子自旋分析器被这样构成，散射电子检测器被布置在散射电子的最大分布方向上，因此可提高散射电子的检测灵敏性。
第一种到第四种电子自旋分析器可以分别单独采用，不过也可在它们的相应特征方面，结合其中的一些分析器。如果在它们的相应特征方面，结合所有的分析器，则可极大地提高散射电子的检测灵敏性。
为了更好地理解本发明，参考附图，其中
图1示意地表示了本发明的电子自旋分析器的一个实施例的横截面；图2是表示图1中所示的电子自旋分析器的一部分的放大断面图；图3也是表示图1中所示的电子自旋分析器的一部分的放大断面图。
下面将参考附图详细说明本发明。
图1是表示本发明的电子自旋分析器的一个优选实施例的横截面图，在该实施例中，在第一到第四种电子自旋分析器的相应特征方面，结合了第一到第四种电子自旋分析器。这里，电子的引入方向用箭头表示。
图1中所示的电子自旋分析器具有电子束发生装置1，与电子束发生装置1的电子束射出孔1A相对的，由外加速电极2和内加速电极3构成的半球形加速电极。外加速电极2和内加速电极3由电极支承件6支承。一对散射电子检测器4,4被设置在外加速电极2的外表面上，由连接在电子支承件6上的支承件13支承的散射靶5位于外加速电极2和内加速电极3的里面。
分别在外加速电极2和内加速电极3上形成把电子束从电子束发生装置1引到散射靶5上的外引入入口14和内引入入口15。随后，分别在外加速电极2和内加速电极3上形成把散射电子从散射靶5引入散射电子检测器4,4的外开孔8,8和内开孔7,7。
根据本发明，要求内引入入口15的尺寸大于外引入入口14的尺寸。具体地说，内引入入口15的孔径角α最好比外引入入口14的孔径角β大0.1～5°。从而，如上所述，引入的电子能够高密度地会聚在散射靶上，从而可提高散射电子的检测灵敏性。
此外，根据本发明，要求内开孔7,7的尺寸均大于外开孔8,8的尺寸。具体地说，内开孔7的孔径角θ最好比外开孔8的孔径角φ大1.0～5°。从而，如上所述，能够高密度地会聚散射电子，从而，通过提高散射电子检测器处的散射电子的会聚度，可提高散射电子的检测灵敏性。
图2放大表示了图1中所示的电子自旋分析器的，位于外引入入口14和内引入入口15附近的部分。
如图2中所示，在外加速电极2和内加速电极3上形成的外引入入口14和内引入入口15的彼此相对的边缘部分2a,2b和3a,3b分别具有弯曲部分。于是，可大大提高引入电子的会聚度，从而，可大大提高散射电子的检测灵敏性。
基于同样的原因，要求在外加速电极2上形成的外引入入口14的边缘部分2a和2b分别具有0.5～2毫米的曲率半径R1。
类似地，要求在内加速电极3上形成的内引入入口15的边缘部分3a和3b分别具有0.5～2毫米的曲率半径r1。
图3放大表示了图1中所示的电子自旋分析器的，位于内开孔7和外开孔8附近的部分。
如图3中所示，在外加速电极2和内加速电极3上形成的外开孔8和内开孔7的彼此相对的边缘部分2A,2B和3A,3B分别具有弯曲部分。于是，可大大提高引入电子的会聚度，从而，可大大提高散射电子的检测灵敏性。
基于同样的原因，要求在外加速电极2上形成的外开孔8的边缘部分2A和2B分别具有0.5～2毫米的曲率半径R2。
类似地，要求在内加速电极3上形成的内开孔7的边缘部分3A和3B分别具有0.5～2毫米的曲率半径r2。
散射电子检测器4具有检测器10，位于检测器10前面的栅网11，及位于检测器10和栅网11两侧的校正电极9，散射电子检测器4由防护罩12封闭。要引入散射电子检测器4,4的散射电子被在检测器8中设置的校正电极9会聚，从而，大量的散射电子可通过栅网11到达检测器10。从而，图1中描绘的电子自旋分析器可具有高的灵敏性。
既然设置了用于会聚将被引入散射电子检测器4的散射电子的校正电极9，那么校正电极9最好由静电透镜构成。静电透镜可以是单电位透镜和双电位透镜。此外，要求静电透镜具有圆柱形形状，以便增强散射电子的会聚度。
散射电子检测器4,4被布置在与电子引入方向的偏离角度δ为100～140°(不包括120°)的方向上，最好被布置在与电子引入方向的偏离角度δ为115°～125°(不包括120°)的方向上。如上所述，由于当缩小电子自旋分析器的尺寸时，散射电子的分布在上述位置变得最大，因此如果把散射电子检测器布置在上述位置，则可提高散射电子的检测灵敏性。
这里，组成图1中描绘的电子自旋分析器的各个部分可由本领域技术人员众所周知的材料制成。
此外，图1中所示的电子自旋分析器具有一对前述的散射电子检测器，该对散射电子检测器关于电子的引入方向对称。于是，可测量散射电子中一个方向上的自旋分量。此外，图1中没有表示出，如果在垂直于纸面的方向上布置另外一对散射电子检测器，以致所有四个散射电子检测器中的每个散射电子检测器都满足四次对称条件，则可测量散射电子中两个方向上的自旋分量。
虽然参考上述例子，详细说明了本发明，但是本发明并不局限于上述公开内容，在不脱离本发明的范围的情况下，可做出各种变化和修改。
如上所述，根据本发明，在不降低散射电子的检测灵敏性的情况下，可以缩小电子自旋检测器的尺寸。
权利要求
1．一种电子自旋分析器，它包含电子束发生装置，与电子束发生装置的电子束射出孔相对的半球形加速电极，支承加速电极的电极支承件，位于加速电极外表面上的散射电子检测器，在加速电极内，在电极支承件上设置的散射靶，加速电极具有由内加速电极和外加速电极构成的双重结构，内加速电极具有内引入入口，外加速电极具有外引入入口，内引入入口大于外引入入口。
2．按照权利要求1所述的电子自旋分析器，其中内引入入口的孔径角比外引入入口的孔径角大0.1～5°。
3．按照权利要求1或2所述的电子自旋分析器，其中外引入入口和内引入入口的彼此相对的边缘部分分别具有弯曲部分。
4．一种电子自旋分析器，它包含电子束发生装置，与电子束发生装置的电子束射出孔相对的半球形加速电极，支承加速电极的电极支承件，位于加速电极外表面上的散射电子检测器，在加速电极内，在电极支承件上设置的散射靶。加速电极具有由内加速电极和外加速电极构成的双重结构，内加速电极具有把散射电子从散射靶引入散射电子检测器的内开孔，外加速电极具有把散射电子从散射靶引入电子检测器的外开孔，内开孔大于外开孔。
5．按照权利要求4所述的电子自旋分析器，其中内开孔的孔径角比外开孔的孔径角大0.1～5°。
6．按照权利要求4或5所述的电子自旋分析器，其中外开孔和内开孔的彼此相对的边缘部分分别具有弯曲部分。
7．一种电子自旋分析器，它包含电子束发生装置，与电子束发生装置的电子束射出孔相对的半球形加速电极，支承加速电极的电极支承件，位于加速电极外表面上，并且具有位于其中的校正电极的散射电子检测器，在加速电极内，在电极支承件上设置的散射靶。
8．按照权利要求7所述的电子自旋分析器，其中校正电极由静电透镜组成。
9．一种电子自旋分析器，它包含电子束发生装置，与电子束发生装置的电子束射出孔相对的半球形加速电极，支承加速电极的电极支承件，位于加速电极外表面上的散射电子检测器，在加速电极内，在电极支承件上设置的散射靶，散射电子检测器被布置在偏离被引入的电子的引入方向100～140°的方向上。
10．一种电子自旋分析器，它包含电子束发生装置，与电子束发生装置的电子束射出孔相对的半球形加速电极，支承加速电极的电极支承件，位于加速电极外表面上，并且具有位于其中的校正电极的散射电子检测器，在加速电极内，在电极支承件上设置的散射靶，加速电极具有由内加速电极和外加速电极构成的双重结构，内加速电极具有内引入入口和把散射电子从散射靶引入散射电子检测器的内开孔，外加速电极具有外引入入口和把散射电子从散射靶引入散射电子检测器的外开孔，内引入入口大于外引入入口，内开孔大于外开孔，散射电子检测器被布置在偏离被引入电子的引入方向100～140°的方向上。
11．按照权利要求10所述的电子自旋分析器，其中内引入入口的孔径角比外引入入口的孔径角大0.1～5°。
12．按照权利要求10或11所述的电子自旋分析器，其中外引入入口和内引入入口的彼此相对的边缘部分分别具有弯曲部分。
13．按照权利要求10所述的电子自旋分析器，其中内开孔的孔径角比外开孔的孔径角大0.1～5°。
14．按照权利要求10或13所述的电子自旋分析器，其中外开孔和内开孔的彼此相对的边缘部分分别具有弯曲部分。
15．按照权利要求10，11或13所述的电子自旋分析器，其中校正电极由静电透镜组成。
全文摘要
半球形加速电极具有由内加速电极和外加速电极组成的双重结构。内加速电极具有内引入入口和内开孔,外加速电极具有外引入入口和外开孔。内引入入口的孔径角最好比外引入入口的孔径角大0.1～5°。内开孔的孔径角最好比外开孔的孔径角大0.1～5°。此外,散射电子检测器分别具有校正电极,并被布置在偏离电子的引入方向100～140°的方向上。
文档编号H01J37/252GK1322004SQ01116778
公开日2001年11月14日 申请日期2001年4月30日 优先权日2000年5月2日
发明者武笠幸一, 池田正幸, 末岡和久, 武藤征一, 上远野久夫, 上田映介 申请人:北海道大学