半球形电子能量分析器的多功能电子能谱仪中,除可用于AES的激发源外,当样品为绝缘 体时,也可用于消除样品表面的荷电现象。 7.5.2电子能量分析器 电子能量分析器是电子能谱仪的核心部分,是测量电子能量分布的一种装置,其作用 是探测样品发射出来的不同能量电子的相对强度。分析器可以是磁场式的,也可以是静电 式的,不论是哪一种,都必须在高真空条件下工作,即压力要低于103帕,以便尽量减少 电子与分析器中残余气体分子碰撞的几率。因为低能电子易受杂散磁场(包括地磁场)的干 扰而偏离轨道,所以分析器必须用导磁率高的金属材料如铁镍高导磁合金屏蔽。 由于静电式分析器体积小、外磁场屏蔽简单、易于安装和调整等特点,现在所有商品 型电子能谱仪都采用它进行能量分析。静电式分析器有许多不同的几何结构形式,其中应 用最广的是半球形分析器和筒镜分析器。它们的共同特点是:对应于内、外二面的电位差 值只允许一种能量的电子通过,连续改变二面间的电位差就可以对电子动能进行扫描 半球形电子能量分析器(图7.5.5)由内外两个同心半球构成,外球面加负电位,内球 面加正电位,在同心球面空隙中形成一个径向电场,使能量不同的电子穿过这个电场时被 分开,而能量具有一定值的电子则被聚焦到出口狭缝。实验时扫描加于分析器球形极板上 的电压,使不同动能的电子依次沿着中心轨道通过出口狭缝到达探测器,从而得到电子计 数率对电子能量的电子能谱图。实验也可按固定加在分析器上的电压、扫描减速场的方式 进行。光电子受减速场的作用而变慢,只有同半球形分析器电压相适应的电子能达到探测 器。前一种扫描方式在整个能谱范围内得到恒定的分辨率,因此峰宽是变化的:后一种减 速法能得到恒定的峰宽,对初始能量低的电子有较高的灵敏度。 球形电容器 出口狭缝→ 减速场 减速场栅极 探测器 图7.5.5半球形分析器示意图 图7.5.6筒镜分析器示意图 筒镜形电子能量分析器,简称CMA( Cylindrial Mirror Analyser),由两个同轴圆筒组 成(图7.5.6)。样品和探测器沿着两个圆筒的公共轴线放置,空心内筒的圆周上开有彼此 平行、垂直于圆筒公共轴的入口和出口狭缝。外筒加上负电压,在内外筒之间产生一个筒 形减速场。对一组给定的分析器条件,只有单一能量的电子能通过该系统并被检测到。筒 镜分析器主要应用在AES中,是低分辨率高灵敏度的装置。为了弥补筒镜分析器分辨率较 低的不足,目前的商品型谱仪都采用二级串联筒镜分析器,分辨率可达到半球形分析器的半球形电子能量分析器的多功能电子能谱仪中，除可用于 AES 的激发源外，当样品为绝缘 体时，也可用于消除样品表面的荷电现象。 7.5.2 电子能量分析器 电子能量分析器是电子能谱仪的核心部分，是测量电子能量分布的一种装置，其作用 是探测样品发射出来的不同能量电子的相对强度。分析器可以是磁场式的，也可以是静电 式的，不论是哪一种，都必须在高真空条件下工作，即压力要低于 -3 10 帕，以便尽量减少 电子与分析器中残余气体分子碰撞的几率。因为低能电子易受杂散磁场(包括地磁场)的干 扰而偏离轨道，所以分析器必须用导磁率高的金属材料如铁镍高导磁合金屏蔽。 由于静电式分析器体积小、外磁场屏蔽简单、易于安装和调整等特点，现在所有商品 型电子能谱仪都采用它进行能量分析。静电式分析器有许多不同的几何结构形式，其中应 用最广的是半球形分析器和筒镜分析器。它们的共同特点是：对应于内、外二面的电位差 值只允许一种能量的电子通过，连续改变二面间的电位差就可以对电子动能进行扫描。 半球形电子能量分析器（图 7.5.5）由内外两个同心半球构成，外球面加负电位，内球 面加正电位，在同心球面空隙中形成一个径向电场，使能量不同的电子穿过这个电场时被 分开，而能量具有一定值的电子则被聚焦到出口狭缝。实验时扫描加于分析器球形极板上 的电压，使不同动能的电子依次沿着中心轨道通过出口狭缝到达探测器，从而得到电子计 数率对电子能量的电子能谱图。实验也可按固定加在分析器上的电压、扫描减速场的方式 进行。光电子受减速场的作用而变慢，只有同半球形分析器电压相适应的电子能达到探测 器。前一种扫描方式在整个能谱范围内得到恒定的分辨率，因此峰宽是变化的；后一种减 速法能得到恒定的峰宽，对初始能量低的电子有较高的灵敏度。 筒镜形电子能量分析器，简称 CMA （Cylindrial Mirror Analyser），由两个同轴圆筒组 成（图 7.5.6）。样品和探测器沿着两个圆筒的公共轴线放置，空心内筒的圆周上开有彼此 平行、垂直于圆筒公共轴的入口和出口狭缝。外筒加上负电压，在内外筒之间产生一个筒 形减速场。对一组给定的分析器条件，只有单一能量的电子能通过该系统并被检测到。筒 镜分析器主要应用在 AES 中，是低分辨率高灵敏度的装置。为了弥补筒镜分析器分辨率较 低的不足，目前的商品型谱仪都采用二级串联筒镜分析器，分辨率可达到半球形分析器的 图 7.5.5 半球形分析器示意图 图 7.5.6 筒镜分析器示意图