反射高能电子衍射仪（RHEED）

仪器简介：

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系统可以实时监控表面结构，所以可以被广泛应用于以下领域：

• 结晶学(Crystallography)
• 超导体(Superconductors)
• 分子束外延生长Molecular beam epitaxy (MBE)
• 化学气相沉积Chemical vapor deposition
• 激光脉冲沉积（PLD）、有机分子化学气相沉积(MOCVD)
• 冶金(Metallurgy)
• 薄膜制备(Thin film deposition)
• 涂层(Coatings)

技术参数：

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 

主要特点：

1. 电子枪部分
RHEED电子枪是专门为进行衍射研究所设计的电子光学系统，其能量范围从10到30keV。通过结合静电和磁部件，保证了电子枪具有高亮度、小斑点、低分散和极低放气率的特征。电子枪可以完全安装在腔体外面，可以原位保养，可以烘烤。如果配备了差分抽气系统，还可以在高压环境下使用。

2. 控制电源部分
设计紧凑的提供30KeV能量的电子枪电源控制部分，由电子元件制造。电子枪的设置参数，如能量、灯丝电流、束流强度等都可以数字形式在显示器上显示，而且可以通过一个简洁的控制面板远程控制调节束流强度、聚焦位置等。系统具有自我诊断能力，可以快速全面地对RHEED系统进行检查。

3．电子束光阑
通过电子束光阑可以控制束流的开关，这样可以保证样品上极低的电子负荷。光阑开关信号也可同时被外部信号触发，这样就使得RHEED可以在有干扰磁场下使用，并可以用来研究旋转样品。

4. 电子束摇摆
为了做RHEED分析，电子束以掠角方式入射样品。 独特的电子束摇摆特征，允许调节和变化电子束入射角度，而不用移动样品。这个特征在对固定位置的样品进行分析测试时是非常有用的

5．差分抽气系统
通常的电子枪是为在如10-4 torr 这样较高压力条件下工作设计的，但是这样必然导致灯丝寿命的缩短。带有差分抽气系统选项的RHEED系统， 保证了可以在高压和有反应气体存在的环境下进行日常的操作。对灯丝部分的高效抽气，使得RHEED系统同其他系统相比有无与伦比的灵活性。

6. 计算机控制
RHEED系统可以完全由计算机来控制。电子枪控制部分包括一个界面模块和一个软件包，这保证了RHEED的使用灵活性，和可重复性。 用户自己设定的参数可以被保存并调入，通过电子束光阑可以控制电子束的开关，使用电子束摇摆特征可以调节电子束入射角度。

7. 荧光屏
提供各种尺寸的荧光屏，它们有高空间分辨率和对比度。荧光屏上的镀铝保护涂层确保荧光屏有好的电接触特性，并可以屏蔽掉从真空腔来的一些游离光线，从而提高RHEED图像的对比度。

8．数据采集和分析系统
RHEED Vision 是一套可以同现存的各种RHEED系统配套使用的功能强大的数据采集软件， 它可以同时进行图像处理和实时数据分析。并且有很多可选的数据缩减程序。另外还提供其它的硬件控制模块，如锁相外延生长，快门控制，激光脉冲触发器等。