Untersuchung mikromagnetischer Strukturen in dünnen Schichten

3 EXPERIMENTELLER AUFBAU UND PROBENPRÄPARATION 32
Detektoren höherer Effizienz als die des LEED-Detektors vorgesehen ist. Aus diesem
Grund müssen im S800 Blenden aus dem Strahlgang genommen werden, um den
Primärstrom für eine annehmbare Meßzeit groß genug zu halten. Dadurch wird die
Auflösung auf 30 nm in Linienabtastungen bzw. 50-100 nm in Bildern begrenzt. Beim
SAN 670 xi ist auch in Bildern eine Auflösung von bis zu 20 nm zu erwarten.
Ein weiterer Unterschied besteht im geometrischen Aufbau, der für das Hitachi S800 in
Abb. 10 skizziert wurde. Im SAN 670 xi wird die Probe für SEMPA-Messungen um 60o aus der Horizontalen gedreht. Die Achse des Flansches, an den später Elektronenoptik
und Spinanalysekammer angebracht werden sollen, befindet sich 20o oberhalb der
Horizontalen. Als Konsequenz liegt die optische Achse des Linsensystems nur 10o außerhalb der Oberflächennormalen. Zum einen eröffnet dies die Möglichkeit, mit einem
in Geradeaus-Geometrie angebrachten Detektorkristall (vgl. Abb. 10) beide Oberflächenkomponenten
der Magnetisierung bestimmen zu können24 , und zum anderen
ergeben sich deutliche Vorteile für die zu erwartenden Eigenschaften der Optik. Die
nahezu symmetrische Abgriffgeometrie läßt wegen der cosθ-Verteilung der emittierten
Sekundärelektronen25 auch eine größere Akzeptanz der Optik erwarten. Dies wird durch
den kleineren Arbeitsabstand (und der damit größeren Apertur) verstärkt, der im SAN
670 xi weniger als die 20 mm im S800 beträgt.
Da der Probentransfer ins Mikroskop nur in horizontaler Stellung des Manipulators
erfolgen kann, muß die Elektronenoptik aus ihrem Arbeitsabstand heraus zurückfahrbar
sein. Die Dimensionen der Elektronenoptik werden vorrangig durch die geometrischen
Abmessungen des Flansches bestimmt, an den Optik und Spindetektor abgebracht
werden sollen. Sein Durchmesser ist im Vergleich zum S800 wesentlich kleiner (SAN
670 xi: DN 63 CF, S800: DN 100 CF) und seine Länge beträgt 270mm, während im
S800 die gesamte Optik nur eine Länge von ca. 180mm hat. Weitere geometrische
Begrenzungen ergeben sich durch die Abmessungen des Augerenergieanalysators, der
von oben bis kurz vor die Probe in die Mikroskopkammer ragt.
3.2.2 Der elektrische Entwurf
Der elektrische Konzept der Elektronenoptik erfolgte mit Hilfe des Programms SIMION
(Version 4.01), das ausführlich in [119] beschrieben ist. Es ermöglicht die theoretische
24Streng genommen erhält man in dieser Geometrie eine reine Oberflächenkomponente und eine die
sich wegen der 10o-Verkippung aus der zweiten (98.5% des nominellen Wertes) und einer eventuell
vorhandenden senkrechten Komponente der Magnetisierung (17.3%) zusammensetzt.
25Dies gilt strenggenommen nur für polykristalline Materialien (siehe z.B. [112]). Bei einkristallinen
Materialien ist eine Feinstruktur überlagert [118].