Способ контроля структурного совершенства монокристаллов

 

Изобретение относится к рентгендифракционным методам контроля структурного совершенства монокристаллов и может быть использовано для контроля при производстве монокристаллических образцов, приборов на их основе, а также монокристаллов, используемых в ядерно-физических экспериментах по изучению взаимодействия излучения с кристаллами. Целью изобретения является повышение экспрессности способа и увеличение глубины исследуемых областей кристаллов. Для этого на исследуемый и эталонный образцы направляют пучок релятивистских заряженных частиц под углом Брэгга Θ<SB POS="POST">б</SB> к системе кристаллографических плоскостей. Для получения жесткого рентгеновского излучения угол Θ<SB POS="POST">б</SB> выбирается достаточно малым. Регистрируют угловое распределение дифрагированного излучения вблизи угла 2 Θ<SB POS="POST">б</SB> к оси пучка. Контроль осуществляют по относительному изменению глубины центрального минимума профиля углового распределения. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (б1) 4 С 01 N 23/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4287135/31-25 (22) 20,07.87 (46) 30.07.89. Бюл. В 28 (71) Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им. С.М, Кирова (72) Ю. Н. Адищев, В. А. Верзилов, С.А. Воробьев и A.Ï. Потялицын (53) 621.386 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1255906, кл. G 01 N 23/20, 1979.

Михайлов И.ч . и др. Методика изучения структурного совершенства монокристаллов путем анализа уширения рентген-дифракционных кривых.

Заводская лаборатория, 1980, т. 46, М 1, с. 27-31. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СТРУКТУРНОГО

СОВЕРШЕНСТВА МОНОКРИСТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к рентгендифракционным методам контроля структурного совершенства монокрисИзобретение относится к рентгендифракционным методам контроля структурного совершенства монокристаллов и может быть использовано для контроля при производстве монокристаплических материалов, приборов на.их основе, а также монокристаллов, используемых в ядерно-физических экспериментах по изучению вз аимодействия излучения с кристаллами.

Целью изобретения является повышение экспрессности способа и увели„„SU„„1497533 А 1 таллов и может быть использовано для контроля при производстве монокрис-.1 таллических образцов, приборов на их основе, а также монокристаллов, используемых в ядерно-физических экспериментах по изучению взаимодействия излучения с кристаллами. Целью изобретения является повышение эксп рессности способа и увеличение глу.бины исследуемых областей кристаллов.

Для этого на исследуемый и эталонный образцы направляют пучок релятивистских заряженных частиц под углом

Брэгга 9 к системе кристаллографиБ ческих плоскостей. Для получения жесткого рентгеновского излучения с

Я угол 8 выбирается достаточно малым.

Регистрируют угловое распределение дифрагированного излучения вблизи угла 2 9 < к оси пучка, Контроль осуществляют по относительному изменению глубины центрального минимума профиля углового распределения. 3 ил.

IeaeL чение глубины исследуемых областей крист алло в .

На фиг. 1 показана схема осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 — кривая углового распределения параметрического квазичеренковского излучения (ПКИ) от эталона вдоль оси

Y (см.фиг.1); на фиг.3 — аналогичная кривая, полученная от контролируемого образца.

Эксперименты по изученчю ПКИ позволили установить строгую зависи!

55 мость глубины центрального минимума от степени структурного совершенства монокристалла. Это позволило решить обратную задачу — оперативно осуществлять отбор достаточно крупных монокристаллических мишеней по измеренной глубине центрального минимума в профиле углового распределения ПКИ, т.е. налицо эффект недостижимый другими рентгендифракцианными методами и существенное отЛичиЕ предлагаемого способа от иэ— нестных.

Угловые размеры центрального минимума меньше размеров всего профиля углового распределения ПКИ, что позволяет добиться достаточно высокой чувствительности и точности слов соба, а измерение глубины центральНого минимума проще определения интегральной ширины профиля, как в прототипе. Так же замечено, что угловая ширина центрального минимума несколько уменьшается с уменьшением брэгговского угла отражения.

Чувствительность и точность способа будут определяться угловой шириной центрального минимума, статистическими ошибками измерений, разрешением детектора, а также методическими погрешностями (угловой расходимостью пучка заряженных частиц, многократным рассеянием и др.). .Для исключения методических ошибок исследуется профиль углового распределения от эталонного кристалла, который считается совершенным, имеет такие же размеры и располагается н эксперименте в той же геометрии, что и исследуемый.

ПКИ образуется по всей толщине кристалла, на пути пролета через него заряженной частицы, а поскольку поперечные размеры пучка заряженных частиц могут быть значительных размеров при малой угловой расходимости, то размеры области образца, в которой образуется дифрагированное излучение значительно больше, чем в традиционных рентгендифракционных методах и могут достигать размеров всего кристалла.

Способ осуществляют следующим образом.

Исследуемый кристалл 1 устананливают в положение дифракции по Лауэ, причем ориентация кристаллографическнх плоскостей кристалла относи10

40 тельно направления падающего пучка, опр еделя ется выбр анной для э к с пери н и n мента частотой ПКИ Q „=

d hkl з п ВБ где d(hk1) — межплоскостное расстояние; п — порядок дифракции;

gц — угол Брэгга.

Пучок заряженных частиц, например электронон 2, направляют на кристалл и регистрируют профиль углового распределения дифрагированного излучения координатно-чувствительным детектором 3 вблизи угла 2с! к оси пучка.

Измеряют величину центрального минимума. Затем вместо исследуемого уста— навливают эталонный образец и повторяют эксперимент в тех же условиях.

По изменению глубины центрального минимума судят о степени совершенства контролируемого образца.

Пример ° Пучок электронов с энергий F., = 900 МэВ и угловой расходимостью (1 = 0,1 мрад от синхротрона направляют на исследуемый кристалл

S так, что плоскости (110) распола1 о гаются под углом g = 2,5 к направлению движения частиц. Образующиеся кванты ПКИ вылетают под углом 29 к оси пучка и попадают на многопроволочную камеру с пространственным разрешением 100 мкм, установленную на расстоянии 1 м. Измеряют профиль углового распределения излучения ° 3a-. тем в пучок электронов устанавливают эталонный кристалл и повторяют эксперимент. По относительному изменению глубины центрального минимума осуществляют контроль, Формула изобретения

Способ контроля структурного совершенства монокристаллов, заключающийся в том, что на исследуемый и эталонный образцы под углом дифракции к кристаллографическим плоскостям направляют пучок излучения, регистрируют кривые углового распределения дифрагированного излучения и, сравнивая полученные кривые определяют степень структурного- совершенства исследуемого монокристалла, отличающийся тем, что, с целью повышения экспрессности способа и увеличения глубины исследуемых областей, на исследуемый и эталонный образцы направляют пучок

I (e) х)0

-15-1Р-5 0 5 10 15 с0 g+,êððô

44м. 2 ультрарелятивистских заряженных частиц под малмм углом к кристаплографическим плоскостям, регистрируют кривую углового распределения

1497533 6 квазичеренковского излучения и степень структурного совершенства определяют по глубине центрального минимума на кривой распределения.

1497533

Х (У)х1д

Составитель Т. Владимирова

Редактор 5. Середа Техред Л,Олийнык.. Корректор Л. Патай

Заказ 4437/45 Тираж 789 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Натент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101