反射高能電子衍射儀 RHEED

反射高能電子衍射儀 RHEED

儀器簡介：

Reflection High-Energy Electron Diffraction (RHEED) has become widely known as an essential method for real-time observation of crystal growth. RHEED can be used to analyze film surfaces in either a static mode for existing materials or dynamically as film growth evolves. This makes RHEED an exceptionally valuable tool for investigating structures in Molecular Beam Epitaxy (MBE).

In general, RHEED is a method for investing the structure of crystal surfaces. A high-energy electron beam(10-30KeV) is directed at the sample surface at a low incident angle(1-2°).The electrons are diffracted by the crystal structure of the sample being investigated and then projected on a fluorescent screen mounted opposite the electron gun. The characteristic pattern of the impinging electrons is a series of streaks. The distance between the streaks is an indication of the surface lattice cell size.

RHEED系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控表面結(jié)構(gòu)，所以可以被廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：

• 結(jié)晶學(xué)(Crystallography)
• 超導(dǎo)體(Superconductors)
• 分子束外延生長Molecular beam epitaxy (MBE)
• 化學(xué)氣相沉積Chemical vapor deposition
• 激光脈沖沉積（PLD）、有機(jī)分子化學(xué)氣相沉積(MOCVD)
• 冶金(Metallurgy)
• 薄膜制備(Thin film deposition)
• 涂層(Coatings)

技術(shù)參數(shù)：

30KeV Electron Gun:
Beam Spot Size: 90micro meter dia. Maximum
Filament: 0.1mm dia. Tungsten Wire (hairpin-shaped)
Wehnelt: Self Bias
Focus Lens: Air Core Solenoid Coil Lens
Deflection Lens: Troidal Coil Lens
Axial Alignment Mechanism: Alignment for Filament and Wehnelt
Insulation Voltage: DC30KV
Working Pressure:<10-4Pa to 10-9Pa
Max. Bakeout Temperature: 200 degrees C
Mounting Flange: ICF70
Dimensions: 100mm dia. x 401mm long
(501mm long with a connector inserted)

30KeV E-GUN POWER SUPPLY:
Acceleration Voltage: 0 to -30KeV Constant Voltage Supply
( Ripple 0.03% Maximum)
Beam Current: 0 to 160 micro ampere
Filament Voltage: 0 to 5V Constant Voltage Supply
(Ripple 0.05% Maximum)
Filament Current: Max. 2A
Deflection Lens Supply: 1A Constant Current Source(plus or minus1V)
(Ripple 0.05% Maximum)
Focus Lens Supply: 0 to 1.5A Constant Current Source(0 to 22V)
(Ripple 0.05% Maximum)
Input Power: 200V, 220V, 230V, 240V
Dimensions: 480mm x 199mm x 500mm (cable +100mm)
Safety Feature: High Voltage Interlock
Others: RoHS-ready

反射高能電子衍射儀 RHEED

主要特點(diǎn)：

1. 電子槍部分
RHEED電子槍是為進(jìn)行衍射研究所設(shè)計(jì)的電子光學(xué)系統(tǒng)，其能量范圍從10到30keV。通過結(jié)合靜電和磁部件，保證了電子槍有高亮度、小斑點(diǎn)、低分散和極低放氣率的特征。電子槍可以安裝在腔體外面，可以原位保養(yǎng)，可以烘烤。如果配備了差分抽氣系統(tǒng)，還可以在高壓環(huán)境下使用。

2. 控制電源部分
設(shè)計(jì)緊湊的提供30KeV能量的電子槍電源控制部分。電子槍的設(shè)置參數(shù)，如能量、燈絲電流、束流強(qiáng)度等都可以數(shù)字形式在顯示器上顯示，而且可以通過一個(gè)簡潔的控制面板遠(yuǎn)程控制調(diào)節(jié)束流強(qiáng)度、聚焦位置等。系統(tǒng)具有自我診斷能力，可以快速全面地對(duì)RHEED系統(tǒng)進(jìn)行檢查。

3．電子束光闌
通過電子束光闌可以控制束流的開關(guān)，這樣可以保證樣品上極低的電子負(fù)荷。光闌開關(guān)信號(hào)也可同時(shí)被外部信號(hào)觸發(fā)，這樣就使得RHEED可以在有干擾磁場(chǎng)下使用，并可以用來研究旋轉(zhuǎn)樣品。

4. 電子束搖擺
為了做RHEED分析，電子束必須以掠角方式入射樣品。電子束搖擺特征，允許調(diào)節(jié)和變化電子束入射角度，而不用移動(dòng)樣品。這個(gè)特征在對(duì)固定位置的樣品進(jìn)行分析測(cè)試。

5．差分抽氣系統(tǒng)
通常的電子槍是為在如10-4 torr 這樣較高壓力條件下工作設(shè)計(jì)的，但是這樣必然導(dǎo)致燈絲壽命的縮短。帶有差分抽氣系統(tǒng)選項(xiàng)的RHEED系統(tǒng)， 保證了可以在高壓和有反應(yīng)氣體存在的環(huán)境下進(jìn)行日常的操作。對(duì)燈絲部分氣，使得RHEED系統(tǒng)同其他系統(tǒng)相比有的靈活性。

6. 計(jì)算機(jī)控制
RHEED系統(tǒng)可以*由計(jì)算機(jī)來控制。電子槍控制部分包括一個(gè)界面模塊和一個(gè)軟件包，這保證了RHEED的使用靈活性，和可重復(fù)性。 用戶自己設(shè)定的參數(shù)可以被保存并調(diào)入，通過電子束光闌可以控制電子束的開關(guān)，使用電子束搖擺特征可以調(diào)節(jié)電子束入射角度。

7. 熒光屏
提供各種尺寸的熒光屏。熒光屏上的鍍鋁保護(hù)涂層確保熒光屏有非常好的電接觸特性，并可以屏蔽掉從真空腔來的一些游離光線，從而提高RHEED圖像的對(duì)比度。

8．?dāng)?shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)
RHEED Vision 是一套可以同現(xiàn)存的各種RHEED系統(tǒng)配套使用的功能和數(shù)據(jù)采集軟件， 它可以同時(shí)進(jìn)行圖像處理和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析。并且有很多可選的數(shù)據(jù)縮減程序。另外還提供其它的硬件控制模塊，如鎖相外延生長，快門控制，激光脈沖觸發(fā)器等。