关于弹性二次电子对测量电子能谱分辨率和电子倍增器工作曲线的研究分析

乔守全

山西晋中学院，山西晋中 030600

电子能谱仪是进行表面分析测量的一种常用仪器设备。通道式电子倍增器是进行真空电子与离子探测实现的电子倍增计数仪器，它在进行电子以及离子的真空探测应用过程中，其真空探测工作情况直接对于所分析采集的电子以及离子谱的质量有着一定的影响和作用，并且在进行电子以及离子探测应用中，通道式电子倍增器具有工作运行电压低以及能够进行探测粒子的能量动态范围比较广的特征优势，并且在进行10eV 至10keV 粒子能量范围内的探测中具有较好的线性关系。

通常情况下，通道式电子倍增器是一种使用玻璃制成的螺旋状管，在通道式电子倍增器的管道内壁涂有一层高电阻材料，典型电阻值为3000MΩ，通道式电子倍增器两极在高压影响下，电压值多为1.5kV ～4.0kV。通道式电子倍增器在进行电子以及离子的探测过程中，可以将通道式电子倍增器中的螺旋管看作是由多个电阻串联组成的多级小型倍增管，这样电子倍增器进行电子以及离子探测过程中，被接收到电子撞击到螺旋管内壁上时，就会在级联倍增作用下产生二次电子，螺旋倍增管的总增益值可达到108 倍，这些电子增益值最终会被通道式电子倍增器的正极进行接收，并转化为电流信号，通过电子能谱仪显示出来。

1 弹性二次电子测量条件与方法分析

1.1 测量特征优势分析

通道式电子倍增器在电子与离子探测过程中，工作电压对探测收集谱的质量有很大的影响。因此，在实际探测应用中，首先需要进行电子倍增器的工作曲线测定，然后在根据电子能谱仪的探测工作模式，对于电子倍增器的工作电压进行确定。在实际探测应用中，正确进行通道式电子倍增器的应用，不仅能够对于电子倍增器探测收集的能量谱质量进行保证，同时也可以适当的延长电子倍增器的使用寿命。

通常情况下，进行电子能谱分辨率以及电子倍增器工作曲线的测量中，比较常用的测量方法为，通过在不同工作电压情况下，应用电子倍增器对于标样的元素特征光电子峰值以及俄歇峰强度进行测定，同时对于电子倍增器的测量工作曲线进行绘制。应用这种方式进行电子能谱仪分辨率与电子倍增器工作曲线的测量，不仅测量过程比较繁琐，并且很难对于强信号响应之类的信息进行分析测定。应用弹性二次电子进行电子能谱仪与电子倍增器工作工作曲线测量，则可以方便快捷的实现对于通道式电子倍增器的工作曲线进行测量实现。

1.2 测量条件与方法分析

应用弹性二次电子测量电子能谱分辨率与电子倍增器工作曲线，首先需要进行电子枪的能量以及束流强度情况调节，将电子枪能量以及束流强度值调节至探测所需值后，就可以通过二次电子成像系统，将电子束定位到测量样品台上，并保持样品台与地面有很好的电接触。通常情况下，如果电子枪的能量为2000eV，束流为0.2nA 时，可以将电子枪的束斑调节到10µm。这时，在固定好电子枪有关的电子束能量与束流强度后，使用脉冲计数模式在不同的电子倍增器工作电压值下，进行探测样品测量谱图的采集，并进行电子倍增器工作曲线的绘制。

需要注意的是，在利用弹性二次电子进行电子能谱分辨率与电子倍增器工作曲线的测量实现过程中，对于样品测量谱图的采集都是在固定能量减速比模式为10 的情况下进行采集的，并且在进行样品谱图测量采集过程中，还要注意测量样品的束流强度不能过大，通常要在5nA 以下，以避免产生损坏探测仪器的电子信号放大系统。

2 弹性二次电子的测量结果分析

通过对通道式电子倍增器在不同工作电压值下，在铜样品台表面测得的弹性电子谱峰结果进行分析可知，通道式电子倍增器在进行上图所示铜样品台表面弹性电子谱峰值测量中，使用的一次电子束流强度为0.22nA，根据上图所示测量结果可以知道，当电子倍增器的测量工作电压值为1.60kV 时，对于同样品台表面的弹性电子谱峰测量信号值非常小，并且测量过程中信噪比比较差，而随着电子倍增器测量过程中工作电压值的增加，进行测量的铜样品台弹性电子谱峰信号逐渐增强，并且测量过程中信噪比也逐渐得到改善，并且在电子倍增器的测量工作电压值达到1.77kV 时，对于铜样品台的弹性电子谱峰测量信号强度不在发生增强变化，这也就说明在这一测量工作电压值下，电子倍增器的增益值不再进行增加变化，增益保持在一个平台范围。并且在测量中，电子倍增器测量过程中，如果电子束流强度增加到1.8nA 时，所测量的弹性电子谱峰值会发生严重的畸变，表明电子倍增器的工作处于饱和状态。

3 结论

总之，利用弹性二次电子能够方便快捷地进行电子能谱分辨率与电子倍增器工作曲线测量，在实际测量应用中，应注意避免通道式电子倍增器在强信号环境下长时间进行测量使用，即使在强信号环境下进行测量应用，也应注意适当降低电压，减小增益，以防止电子倍增器发生严重衰变影响测量。

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