【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及能量分析器，尤其涉及一种粒子能量的分析设备。
技术介绍
1、粒子能量分析设备是一种可以对从粒子发出样本所发出的带电粒子的能量、起始方向和起始位置进行分析的装置。现有技术中较为常见的粒子能量分析设备结构如下图2所示，是专利cn104040681b公开的半球偏转型粒子能量分析器，该粒子能量分析器由带电粒子样本1，静电透镜系统2，入口狭缝4，检测设备3构成。静电透镜系统2包括多个透镜l1-l4,关于光轴10轴对称布置，以及第一偏转仪11a和第二偏转仪11b。检测设备3以半球分析器为例进行介绍，半球分析器包括了底板6、安装在其上的两个同心半球(内半球5a和外半球5b)，以及粒子探测器7构成。两个同心半球之间施加静电场，不同能量粒子在这一静电场中弯转半径不同，实现不能的能量分辨。
2、透镜系统2有两种不同模式,分别为成像模式和角度分辨(角度)模式。在成像模式中,在发射点(x,y)与入口狭缝4所在平面中的(x,y)位置之间存在点对点的对应；在角度模式中,在发射点出射角(θx,θy)与入口狭缝4所在平面中的(x,y)位置之间存在角度与点的对应关系。因为入口狭缝4的存在，平面(x,y)只有部分粒子可以进入到检测设备3，对应于样品点处部分图像(x,y≈0)或部分角度(θx,θy≈0)被探测。具体举例角度模式下，这个可被探测的角度范围通常大约为0.3°左右。因此现有的设计无法测量整个(θx,θy)二维空间，无法获得整个(θx,θy)二维空间的完整数据。
3、为了解决上述不足，现有技术中提出了在透镜系统处增加偏转
4、参考图1中a所示结构，cn104040681b在透镜系统2中增添了二级偏转器，即第一偏转仪11a和第二偏转仪11b。在两级偏转器的作用下，可以实现不同的θy(θy≠0)的粒子，偏转到入口4出，进入到测量区域3。
5、参考图1中b所示结构，jp2017224609a在透镜系统2中增加了一个偏转仪11，同时透镜系统2可整体偏移，使得透镜轴偏离原光轴10；进而可以实现不同的θy(θy≠0)的粒子，偏转到入口4出，进入到测量区域3。
6、参考图1中c所示结构，cn111739782a在透镜系统2中使用了一个偏转仪11。同时一个偏转仪11前后的透镜系统进行了功能的扩展，可以实现粒子在用过偏转仪11时，是图像(x,y)分布，通过偏转仪11后面的透镜系统在入口狭缝4平面上形成角度分布(θx,θy)。根据透镜系统的特点，图像(x,y)和角度分布(θx,θy)之间满足傅里叶变换，因此偏转仪11处将图像(x,y)进行偏移，即可实现角度分布(θx,θy)的偏移，进而可以实现不同的θy(θy≠0)的粒子，偏转到入口狭缝4出，进入到检测设备3。
7、虽然上述技术方案均通过偏转技术能够使得不同的θy的粒子进入到检测设备3；但是上述方法仍然存在不足：
8、(1)使用偏转时，透镜系统的静电场非轴对称，导致边缘畸变明显。
9、以上述3个专利为例，在进行偏转时，透镜系统的静电场实际是非轴对称；这种非轴对称的结构，导致在θy较大时，发生数据畸变，进而导致角度分辨、(θx，θy)二维数据还原的不准确。
10、(2)使用偏转时，透镜系统能够偏转的角度范围有一定限制。
11、通过两级偏转或“偏转+透镜偏移”等技术，都是将离轴粒子束通过一定的场就行扭转，这就导致扭转过程存在一定的角度上限，无法扩大，目前常见的角度上限为±15°。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的不足，本申请提出了一种粒子能量的分析设备，在透镜系统中采用了磁场旋转技术，一方面可以放大接收角提高测量效率，另一方面透镜系统的静电场始终轴对称，粒子飞行过程也是轴对成，可有效的解决畸变问题。
2、本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种粒子能量的分析设备，其特征在于，包括：检测设备和透镜系统；所述透镜系统具有笔直的光轴；所述透镜系统内设置有旋转单元；所述旋转单元产生可调的磁场，磁场方向在光轴上平行于光轴；所述旋转单元使经过的带电粒子绕着光轴发生旋转。
4、进一步，所述透镜系统包括多级透镜，多级透镜沿光轴依次布置构成，每一级透镜关于光轴对称分布。
5、进一步，在所述透镜系统中择一或多级透镜上设置旋转设备。
6、进一步，所述旋转设备信号连接控制单元，通过对旋转设备产生的磁场的调控，对粒子旋转角度大小进行控制
7、进一步，所述旋转设备至少包括一个磁线圈。
8、进一步，距离样本最近的所述透镜采用有源透镜，在有源透镜后方的透镜上设置旋转设备。
9、进一步，所述检测设备包括粒子探测器，所述粒子探测器用于检测所述带电粒子的位置,所述位置表示所述至少一个参数。
10、进一步，所述粒子探测器构造为,确定所述带电粒子在两个维度上的位置，其中一个表示所述粒子的能量，另一个表示所述粒子的起始方向或起始位置。
11、基于上述一种粒子能量的分析设备，本专利技术还提出一种用于确定与从粒子发出样本发出的带电粒子相关的至少一个参数的方法，包括以下步骤:
12、形成带电粒子的粒子束并通过透镜系统在所述粒子发出样本与测量设备的入口狭缝之间传送；
13、在所述粒子束进入所述入口狭缝之前,所述粒子束在以光轴旋转粒子束图像；使得形成所述粒子束的粒子的角分布的预定部分通过所述入口狭缝；
14、检测所述带电粒子在所述测量区域中的位置,所述位置表示所述至少一个参数。
15、进一步，检测所述带电粒子的位置包括两个维度中的位置，其中一个表示所述粒子的能量，另一个表示所述粒子的起始方向或起始位置。
16、本专利技术的有益效果：
17、(1)本专利技术采用了磁场旋转技术，透镜系统的静电场始终轴对称，粒子飞行过程也是轴对成，可有效的解决畸变问题。
18、(2)本专利技术采用了磁场旋转技术，粒子在飞行过程中，仅绕光轴旋转，没有偏移，因此其接收角可以进一步放大，大幅度提高测量效率。
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1.一种粒子能量的分析设备，其特征在于，包括：检测设备(3)和透镜系统(2)；所述透镜系统(2)具有笔直的光轴；所述透镜系统(2)内设置有旋转单元(8)；所述旋转单元(8)产生可调的磁场，磁场方向在光轴上平行于光轴；所述旋转单元(8)使经过的带电粒子绕着光轴发生旋转。
2.根据权利要求1所述的一种粒子能量的分析设备，其特征在于，所述透镜系统(2)包括多级透镜，多级透镜沿光轴(10)依次布置构成，每一级透镜关于光轴(10)对称分布。
3.根据权利要求2所述的一种粒子能量的分析设备，其特征在于，在所述透镜系统(2)中择一或多级透镜上设置旋转设备(8)。
4.根据权利要求3所述的一种粒子能量的分析设备，其特征在于，所述旋转设备(8)信号连接控制单元，通过对旋转设备(8)产生的磁场的调控，对粒子旋转角度大小进行控制。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种粒子能量的分析设备，其特征在于，所述旋转设备(8)至少包括一个磁线圈(8a)。
6.根据权利要求5所述的一种粒子能量的分析设备，其特征在于，距离样本5最近的所述透镜采用有源透
7.根据权利要求1所述的一种粒子能量的分析设备，其特征在于，所述检测设备(3)包括粒子探测器(7)，所述粒子探测器(7)用于检测所述带电粒子的位置,所述位置表示所述至少一个参数。
8.根据权利要求7所述的一种粒子能量的分析设备，其特征在于，所述粒子探测器(7)用于确定所述带电粒子在两个维度上的位置，其中一个表示所述粒子的能量，另一个表示所述粒子的起始方向或起始位置。
9.一种用于确定与从粒子发出样本发出的带电粒子相关的至少一个参数的方法，其特征在于，基于如权利要求1所述的一种粒子能量的分析设备，包括以下步骤:
10.根据权利要求9所述的一种用于确定与从粒子发出样本发出的带电粒子相关的至少一个参数的方法，其特征在于，检测所述带电粒子的位置包括两个维度中的位置，其中一个表示所述粒子的能量,另一个表示所述粒子的起始方向或起始位置。
...【技术特征摘要】
1.一种粒子能量的分析设备，其特征在于，包括：检测设备(3)和透镜系统(2)；所述透镜系统(2)具有笔直的光轴；所述透镜系统(2)内设置有旋转单元(8)；所述旋转单元(8)产生可调的磁场，磁场方向在光轴上平行于光轴；所述旋转单元(8)使经过的带电粒子绕着光轴发生旋转。
2.根据权利要求1所述的一种粒子能量的分析设备，其特征在于，所述透镜系统(2)包括多级透镜，多级透镜沿光轴(10)依次布置构成，每一级透镜关于光轴(10)对称分布。
3.根据权利要求2所述的一种粒子能量的分析设备，其特征在于，在所述透镜系统(2)中择一或多级透镜上设置旋转设备(8)。
4.根据权利要求3所述的一种粒子能量的分析设备，其特征在于，所述旋转设备(8)信号连接控制单元，通过对旋转设备(8)产生的磁场的调控，对粒子旋转角度大小进行控制。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种粒子能量的分析设备，其特征在于，所述旋转设备(8)至少包括一个磁线圈(8a)。
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪晓平，王振中，
申请(专利权)人：长三角先进材料研究院，
类型：发明
国别省市：
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