Способ ориентирования монокристаллической мишени Советский патент 1987 года по МПК H05H6/00 

Изобретение относится к технической и экспериментальной физике и может быть использовано для определения кристаллографических направлений монокристаллов в различных ядерно- физических экспериментах по изучению взаимодействия заряженных частиц с монокристаллами.

Цель изобретения - повьппение точности ориентиро вания монокристаллической мишени.

На чертеже показан способ ориентирования монокристаллической мишени

Известно, что угловое распределение прошедших через монокристалл электронов в режиме плоскостного ка- налирования представляет собой набор максимумов интенсивности, состоящий из нечетного числа максимумов, расположенных на расстоянии f 2- друг от друга вдоль линии, перпендикулярной проекции данной кристаллографической плоскости, При этом

Vrr.(d.E,)- A()

-f

где . , 14- ,973 lO I МэВ,

h - постоянная Планка; с - скорость света; d минимальное межплоскостное расстояние для всех главных кристаллографических плоскоеО

тей. А;

f.- кинетическая энергия электронов, МэВ,

Угловой размер всех максимумов одинаковый и равен угловому размеру падающего на мишень пучка. Количество максимумов и расстояние между ними (2-Уврэггл ) определяются типом монокристалла и энергией электронов Известно также, что при наличии раз ориентации электронного пучка относительно кристаллографической плоскости на угол f 1 /4 врзггя в угловом распределении наблюдается асимметрия, в число максимумов может быть как четным, так и нечетным. При углах разориентации f ,ггд угловое распределение симметрично относительно центрального максимума а положение самого максимума с точностью до Ч, 2 «эггл

совпадает с

этой кристаллографической плоскостью, При наличии большой разориентации электронного пучка относительно какой-либо кристаллографической плоскости угловое распределе

5

0

ние прошедших через мишень электронов представляет собой практически один широкий максимум. Такая закономерность в поведении угловых распределений наблюдается согласно теоретическим оценкам в широком диапазоне первичного пучка электронов,

С увеличением энергий электронов уменьшается значение критического угла и угла Брэгга, а следовательно, уменьшается угловое расстояние между максимумами в угловых распределениях. Уменьшается также и необходимая угловая расходимость первичного пучка частиц. Поэтому реальный диапазон энергии определяется в основном техническими параметрами установки, которая должна формировать пучок электронов с угловой расходимостью V 1 /2 fspjrrA поворачивать мишень вокруг какой-либо оси с шагом ду / врэггА регистрировать угло5 вые распределения прошедших через мишень элект Юнов с угловым разрешением f ( /2 fgpsfTA Реально этот диапазон энергий составляет 0,5- 15 МэВ.

0 Толщина монокристаллической мише- ни для этого диапазона определяется возможностью получения дискретного- анизотропного углового распределения прошедшего через мишень пучка элекg тронов и составляет величину 0,5- 20 мкм. Гониометрическое устройство позволяет изменять угол наклона с точностью Л Р 1/4 УБРЭГГХ , Система регистрации имеет угловое разрешение

fftNM/f /л

не меньше 7„... /2

0

5

. , и позволяет достаточно быстро фиксировать угловые распределения,

Способ ориентирования осуществляется следующим образом, I

Монокристаллическую мишень, например, кремния, толщиной 2 мкм, устанавливают в двухосевом гониометре с точностью Л Sf ftO,005 и ориентируют с помощью оптического метода

0 (например, по положению отраженного от зеркальной поверхности мишени лазерного луча) так, что ось пучка частиц совпадает с нормалью к поверхности мишени. Такую ориентацию

5 мишени принимают за условный нуль. На чертеже условный нуль соответствует точке А ( 1 О, О 0). энергия пучка электронов 1,3 МэВ, угловая расходимость пучка A f 0,02 , Уг3

ловые распределения прошедших через мишень электронов регистрируются на фототехнической пленке ФТ-31 (размер зерен -v 10 мкм), установленной за мишенью на расстоянии 2000 мм. Поворачивая мишень относительно какой- либо оси, последовательно регистрируют угловые распределения при углах поворота У О, 0,02, 0,04, 0,06,. ,,,, ,,, от точки А до точки М. При среднем токе электронного пучка мкА для регистрации одного углового распределения достаточно времени экспозиции 0,5 с,

Вследствие того, что монокристаллические мишени обычно изготавливаются с точностью ориентации 1-2 , интервал углов, в котором необходимо снять ориентационную зависимость, со ставляет 2-4 (точки А, М), При этом количество угловых распределений в ориентационной зависимости составляет 100-200, общее время экспозиции 50-100 с. Из полученного набо- ра картин угловых распределений выбирают одинаковые неизотропные симметричные распределения, соответствующие плоскостному режиму прохождения электронов через мишень, соответ- ственно точки Б, В, Г, Д, Е, Эти распределения в соответствующем угловом масштабе дают местонахождение плоскостей, направление их следов, по которым строится система проекций.

Полученная система проекций сравнивается со стандартными. Остальные угловые распределения, представляющие собой один широкий размытый мак- симум и соответствующие движению электронов вдали от кристаллбграфи- ческих плоскостей, интереса не представляют и в дальнейшем анализе не используются.

Проводя через центры симметрии (центральные максимумы) угловых распределений прямые, перпендикулярные линиям, вдоль которых расположены максимумы в отдельных угловых распре делениях, получают систему проекций. .Из вида угловых распределений количества максимумов в них видно, что плоскости п , 44 .- равнозначны, но отличны от других равнозначных

o 5

0 5 о

Q

„

5

5

731

плоскостей 22 , 33 , 55 . Сопоставлением построенной системы проекций со стандартными системами проекций для кремния установлено, что построенная проекция соответствует направлению 111 и начальная ориентация, т.е. условный нуль С ось пучка электронов составляет с кристаллографической осью 111 углы Qg- ,2 и fo - и ,2 . Общее время такого ориентирования не превышает 2-3 ч. Точность ориентирования, т.е. точность, с которой находят положения

плоскостей f, , Vj , Vj .1

определяется углом наклона оси пучка электронов относительно кристаллографической плоскости, при котором нарушается симметрия углового распределения прошедших электронов. Этот угол равен

Таким образом, точность ориентации повышается в 2-10 раз по сравнению с известным способом.

Формула изобретения

Способ ориентирования монокристаллической мишени относительно пучка заряженных частиц, заключающийся в том, что на мишень направляют пучок заряженных частиц, поворачивают мищень относительно оси пучка, измеряют ориентационную зависимость угловых распределений, прошедших через мишень электронов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности ориентирования, пучок электронов, направляемых на мишень, формируют с угловой расходимостью, д f . удовлетворяющей выражению

a«fiA/2(d.C, ), а мишень поворачивают с шагом f A/4(d., Г

где f - кинетическая энергия электронов, МэВ;

d - минимальное межплоскостное расстояние для всех главных кристалл12графических плоскостей, AJ A irtic 3,14 1,973- Ю МэвА;

с - скорость света;

ti - постоянная Планка,

5

Изобретение может быть использовано для определения кристаллографических направлений монокристаллов. Цель изобретения - повьппение точности ориентирования монокристаллической мишени, Монокристаллическую мишень (М) ориентируют так, чтобы ось пучка электронов совпадала с нормалью к по- поверхности М. Пучок электронов, направляемых на М, формируют с угловой расходимостью и Y. удовлетворяющей выражению V A/2(d-Е) , где , с - скорость света; - постоянная Планка, МэВА;Е, - кинетическая энергия электронов, МэВ; d - минимальное, межплоскостное расстояние для всех главных кристаллографических плоскостей, А , например 4 У 0,02 . При этом угловые распределения прошедших через М электронов регистрируют. Одновременно проводят М относительно какой-либо оси. Шаг поворота М определяется шагом f А/4(с1 А хЕц) , т.е. интервал углов, в котором необходимо снять ориентированную зависимость, составляет 2-4 . Количество угловых распределений составляет 100-120. Использование способа позволяет повысить точность ориентации в 2-10 раз. 1 ил. i (Л со 4 00

Редактор И, Касарда

Составитель Е. Громов

Техред И.Попович Корректор В.Гирняк

Заказ 4445/57 Тираж 801Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4