Устройство для исследования электронной структуры вещества Советский патент 1992 года по МПК G01N23/203 

f 13228002

Изобретение относится к чксперн-ка электронов и при энергии

мечталbHof и технической фимике и мо-Е. 50 МэВ достаточна точность

жет найти применение при исследова-fi()i;10 рад,

ниях структуры тчердых тел, а такжеПредлагаемое устройство работает

в технологии обработки материалов н5 следующим образом.

в материдловедешш.Пучок ускоренных релятивистских

I Цель изобретения - повышение точ-электронов от источника 1 направляют

ности измерений.на монокристалл под углом у к вектоНа чертеже схематично показанору обратной решетки выбранной сис- предлагаемое устройство. Оно содер- темы его плоскостей. Возниканлцее жит источник 1 пучка релятивистскихмонохроматическое рентгеновское излу- электронов, монокристаллический радиа-чение выходит под тем же углом у тор 2, образец 3 исследуемого веще-к вектору Г и под углом (ТГ -2 ) к ства, спектрометрический детектор 4оси падающего на монокристалл пучка рассеянных от образца фотонов.Моно-электронов н попадает на образец 3. кристаллический радиатор 2 выпол- .Рассеянный на образце 3 пучок фотонов иен в виде пластины - моноблока так,попадает на спектрометрический де- что его выбранная для работы систе-тектор 4, который установлен за об- ма кристаллографических плоскостей,разцом 3 под углом 1Г/2 к пучку характеризуемая своим вектором об- фотонов падающих на образец, в плес- ратной решетки Г , расположена стро-кости, перпендикулярной к плоскости, го перпендикулярно торцам пластины.проходящей через вектор . моно- Монокристаллический радиатор 2 поме-кристаллического радиатора 2 н ось щей в пучок электронов от источника 1источника 1 электронов, так, что вектор Т- составляет угол прохождении релятивистских с осью источника 1 электронов, т.е.электронов через кристаллы электромаг- большая грань монокристалла составля нитнре поле электрона может быть пред- ет угол (7/2-(у ) с осью пучка.ставлено в виде спектра псевдофото- Обраэец 3 расположен за монокриСтал-нов с угловым распределением в прелом под углом (7/2 -v) с осью источ- делах у , где f - Ло- ника 1 электронов. За образцом 3 ус-ренц-фактор) Е - энергия электрона-, тановлен спектрометрический детек- масса покоя элeктpoнa с - ско- тор 4 рассеянных фотонов под угломрость света, С этой точки зрения 1Г/2 к пучку фотонов, падающихэлектромагнитное взаимодействие реля- на образец 3 в плоскости, которая35 тивистского электрона с кристаллом перпеидикулярна плоскости, проходя-эквивалентно взаимодействию пучка «ей через вектор . и ось источни-фотонов с угловым разбросом йб ка 1 электронов. В качестве детекто-и непрерывным спектром, поэтому имеет ра фотонов используется Се(Ь1)-спект-место дифракционное рассеяние псевДо- рометр. Кристаллический радиатор вы- фотонов на кристаллических плоское- - полнен из естественного алмаза илитях. Тогда в направлениях, определяе- полупрсводника-кремнйя или германия,иых законом Вульфа-Брэгга, под углом которые имеют наиболее совершенную6 к плоскости распространяется мояо- структуру из известных монокристаллов.энергетическое рентгеновское излуче- Они удовлетворяют следующим требо- ние с частотой Q б,-о- ваниям, полученным из эксперимента:«и п/а /сову/, где а - постоянная ре- число дислокаций - менее чис-шетки кристалла ц- - угол не«ду ин- ло стурктурных точечных дефектов -пульсом электрона и вектором обратной менее . Б4М1ьтие грани монобло-решетки t. кристалла. Величина относи- ка кристалла отполированы до зеркаль--50 тельного выхода дифракционных рейтге- ного блеска для оптической ориента-новских фотонов может составн1Т ции кристалла с помощью лааера. Моно-до 10 фотонов/электрон при кристалп установлен в гокиометричеС-нейной поляризации фотойов в плоскос- .кон устройстве с двумя степенями сво-ти, проходящей через ось пучка падаю- Соды и ориентируется с помощь лазе-55 ищх электронов и вектор обратной ра ОКГ-55 с рубиновым радиатором.решетки кристалла. Точность ориеЛтации кристалла опре-Пучок фотонов с частотой и„ и уг- дёляется энергией используемого пуч-ловой расходимостью А0„ направляют

31322400 4

на HccneflyeMJjift образец и измеряют томиш о пучка. Тлким образом, если Комптон-профнль на рассеянном фотон- в начальном фотонном пучке, нарялу с ном пучке с помощью Ge(Li)-детекто- монохроматической линией, присутству- ра. Спектр фотонов измеряют относи- ет непрерывное фоновое излучение, тельно падающего пучка под углом г причем отношение сигнал/фон благода- Л /2 в плоскости, перпендикулярной ря малой угловой расходимости пучка плоскости линейной поляризации падаю- фотонов можно значительно (на порядок щего фотонного пучка. Выбор такой больше) увеличить расстояние от ис- геонетрии измерения обеспечивает до- точника фотонов до образца, что позво- полнительное повьпиение точности из- 10 ляе т улучшить защиту детектора и сни- мереиия Комптон-профиля за счет улуч- зить уровень фоновых загрузок. Изме- шения соотношения полезный сигнал/фон, рение рассеянных фотонов производит- Сечение комптоновского рассеяния ся Ge(Li)-детектором с собственным лииейно поляризованных фотонов Дает- разрешением so эВ, расположен- ся выражением15 ным под углом 90 к падающему пучку

j , со/ 1 в плоскости, перпендикулярноЙ плос- 5cJ 2 1 37) 1 Vw.( j)5 j(l) кости поляризации фотонов. Указаиная

геометрия до двух раз улучшает соот- где г - классический радиус элект- ношение сигнал/фон, что повышает точрона;20 ность измерения,

O,H(jj - энергия первичного и энергия рассеянного фотонов; Формула изобретения - угол рассеяния}

,- параметр Стокса,Устройство для исследования электДпя.фотонов, поляризованных перпен- ронной структуры вгщества, включаю- дикулярно плоскости рассеяния , 1, щее источник у -излучения, держатель для неполяризованных 0.образца, детектор рассеянных от обВ случае c.i, (что, как пра- разца фотонов, отличающее- вило, выполияется при исследованиях с я тем, что, с целью повьшения точ- 1 Комптои-профилей) связь между энер- 0 ности измерений, источник Jf -излуче- гиями рассеянного и первичного фото- ния выполнен в виде последовательное дается формулой Комптонано установленного источника релятивистских электронов и монокристал Д| . фЛла, расположенного так, что выбран тдС ° J (2) 35 ияя система кристаллографических

плоскостей монокристалла составляет

Из выражений (1) и (2) сечение угол Вульфа-Брэгга Qg с осью пучка рассеяния фотонов, поляризованных пер- релятивистских электронов источника, пендикулярно плоскости рассеяния, держатель образца расположен за моно- на угол 9 будет равно 0 кристаллом под углом 20 относитель- dG oo, Го -2 « Гд , а неполяри- но оси релятивистских электронов, зёванных - ,/dco 1/2cf J . Вероят- а детектор установлен за держателем ность попадания в детектор рассеянных образца под углом к плоскости, линейно поляризованных фотонов до проходящей через ось пучка элект- двух раз выше, чем неполяризованных, 5 ронов и вектор обратной решетки составляющих некогерентную часть фо- монокристалла.

Составитель Т.Владимирова Редактор Л.Волкова Техред М.Моргентал , Корректор С.Шекмар

Заказ 2442Тираж 817Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и ofкpытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,. А

Изобретение относится к экспериментальной и технической физике и может быть использовано при исследованиях структуры тверда1Х тел в материаловедении и технологии обработки материалов. Целью изобретения является повышение точности измерений. Для этого источник у -излучения выполняют в виде источника релятивистских электронов и монокристалла. Система кристаллографических -плоскостей монокристалла составляет угол 9. с осью пучка электронов. Исследуо емый образец расположен за монокристаллом под углом 2 9, относительно О направления оси пучка электронов. Детектор устанавливают аа образцом под углом it/2 к оси пучка фотонов, падающего на образец, в плоскости, перпендикулярной к плоскости, проходящей через вектор обратной решетки монокристалла и ось источника электронов . При прохождении пучка релятивистских электронов через монокристалл 2 в направлениях, определяемых законом Вульфа-Врэлла распространяется моноэнергетическое рентгеновское излучения. Моноэнергетическое рентгеновское излучение направляют на исследуемый образец 3 и измеряют Комптон-профиль с помощью Ge(Li)-Ae- тектора 4. Расположение детэктора под уголом ir /2 к плоскости, проходящей через пучок релятивистских электронов и монознергетический рентгеновский пучок, позволяет исключить при регистрации некогерентный фон. 1 ил. (Л ND SD 30