Способ определения ориентировки плоских неоднородностей показателя преломления в прозрачных монокристаллах Советский патент 1987 года по МПК G01N21/45 

Изобретение относится к области оптических измерений и служит для определения пространственной ориентировки дефектов, связанных с неоднородностью показателя преломления относительно элементов симметрии в монокристаллах оптического сырья, а также для определения кристаллографических индексов пирамид нарастания и изучения внутренней морфологии прозрачных монокристаллов.

Цель изобретений - сокращение затрат времени на исследование путем осуществления измерений при одной установке кристалла.

На чертеже представлена схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит источник. 1 света, конденсор 2, диафрагму 3, светофильтр 4, дополнительную выпуклую линзу 5, поляризационную 6, многоосньш угломер 7, на котором с помощью мастики (воска) 8 закрепляют исследуемый кристалл 9 объектив (линзу) 10 и экран 11.

Способ осуществляют следующим образом.

Кристалл 9 произвольной, но известной ориентировкой пары параллельных граней устанавливают в положение, фиксированное по отношению к просвечивающему лучу. Кристалл может иметь всего одну пару отполированных граней, например быть в форме осевой или пинакоидальной пластины, а также пластины с произвольной кристаллографической ориентировкой. Необходимо лишь, чтобы была известна кристаллографическая ориентировка искусственной грани и чтобы на этрй грани имелось кристаллографически определенное направление, какая-либо линия, например ребро или след спайности. Крис- та.лл в исходном положении устанавливают таким образом, чтобы просвечиваемые грани бьши перпендикулярны лучу, а известное направление на грани (ребро, след спайности) быпо вертикально. Исходное положение образца (его грани и элементы симметрии) наносят на гномостереографическую проекцию. Экран 11 устанавливают на пути луча за кристаллом на расстоянии 0,5- 3,0 м в зависимости от желаемой степени увеличения дифракционной картины в пределах 2-20 раз. Перемещением объектива 10 вдоль луча сначала добиваются фокусировки изображения кристалла на экране (определяется по четкому изображению пылинок, царапин,

имеющихся на -гранях), а затем сбивают фокусировку небольшим перемещением объектива в ту или другую сторону.

Перемещая объектив 10, отыскивают положение, при котором иеодТнородности

показателя преломления (свили) становятся видимыми на экране 11 наиболее детально и контрастно. Поворотом поляризационной призмы 6 плоскость поляризации луча совмещают с плоскостью, проходящей через оптическую ось кристалла, чем устраняют раздво- енность изображения неоднородностей за счет полного погашения необыкновенного луча. Далее отыскивают положение кристалла, при котором луч света внутри его будет параллелен плоским неоднородностям показателя преломления (свилям). Для этого внутренние круги столика Федорова 7 вместе :

.С кристаллом 9 плавно поворачивают Вокруг горизонтальной или вертикальной оси, наблюдая за детальностью и контрастностью дифракционной картины на экране 11.

в положении, когда плоскости свилей совпадают с направлением луча, на экране появляется очень детальная и относительно контрастная дифракционная картина, на которой можно различить слои толщиной в десятые и сотые доли миллиметра. В этом положении снимают отсчет с лимба, характеризующий поворот кристалла от ИП вокруг соответствующей оси. С учетом коэффициента преломления обыкновенного луча измеренный угол поворота кристалла пересчитывают на угол поворота луча в кристалле, таким образом определяя одно направление (просвечивающего луча), которое лежит в плоскости оптических неоднородностей, и наносят его на гномостереографическую проекцию.

В качестве второго направления,

лежащего в плоскости оптических неоднородностей, определяют положение следа неоднородностей на просвечиваемой грани кристалла. Для этого измеряют на экране видимый угол, образуемьй изображением плоских неоднородностей с вертикальным ребром; Измерения удобно вести следующим образом. К экрану прикрепляют лист бумаги и на. нем с помощью линейки и карандаша

проводят линии, параллельные изображениям неоднородностей и вертикального ребра, а затем с помощью транспортира измеряют угол между этими линиями. Измеряют также углы поворота кристалла вокруг вертикальной Р и

горизонтальной Рр осей угломерного устройства. Путем приложения к просвечиваемой грани квадратика из бума- ги и наблюдения на экране его изображения определяют, увеличилась или уменьшилась на экране диагональ квадрата, наклоненная в сторону наклона изображения оптических нёоднороднос

тей. После этого высчитывают истинный угол X следа неоднородностей в просвечиваемой грани с вертикальным ребром или следом спайности по формуле

у- ,- HSl E° Z - f SllttgyTsinP CosP/

Если видимый след неоднородностей на экране наклонен в сторону длинной диагонали тени квадрата, в знаменателе формулы берут знак минус, если в сторону короткой диагонали - знак плюс.

Измеренное таким образом второе направление, лежащее в плоскости 6п- тимических неоднородностей, наносят на гномостереографическую проекцию кристалла. По двум известным направлениям на проекции строят плоскость оптических неоднородностей и определяют ее кристаллографические координаты.

Использование предлагаемого способа позволяет расширить диапазоны возможных огранений исследуемых кристаллов при вьтолнении кристаллографических исследований их внутренней морфологии упростить минимально необходимую подготовку образцов до пластины, что позволяет меньше разрушать оптические монокристаллы при их подготовке к исследованиям, а также эконо- мить время на их подготовку. При за- да.нной неизменной форме образцов использование изобретения расширяет возможности выполнения кристаллографических измерений ориентировки различных плоских неоднородностей и позволяет выполнять такие измерения даже при неудачной ориентировке неоднородностей.

ю14761

Использование изобретения coKpania- ет также время на определение кристаллографической ориентировки плоских оптических неоднородностей по сравнению с известным способом прл- мерно вдвое за счет того, что такие измерения производятся с одной установкой кристалла.

Формула изобретения

Способ определения ориентировки плоских неоднородностей показателя преломления в прозрачных монокристаллах, включающий просвечивание монокристалла паралле,аьным пучком поляризованного излучения, дефокусацию изображения кристалла до получения видимых на экране неоднородностей, совмещение плоскости поляризации излучения с плоскостью, проходящей через оптическую ось кристалла, повороты кристалла до получения максимально контрастной картины неоднородностей, измерение углов поворота кристаллов и нанесение на гномостереографическую проекцию направления излучения в кристалле и положения граней и ребер кристалла, отличающийся тем, что, с целью сокращения затрат времени на исследование путем осуществления измерений при одной установке кристалла, допол- нител-ьно измеряют видимый угол у между изображением неоднородностей и вертикального ребра в кристалле, определяют фактический угол следа неоднородностей с вертикальным ребром на просвечиваемой грани по формуле

tg j : cosPr

fl (litg у sinP).cosPg

где Р„ - угол поворота кристалла во- в

45 круг вертикальной оси;

PJ. - то же, вокруг горизонтальной оси,

причем переменный знак в формуле определяют в соответствии со знаком

50 поправки для компенсации изображений на экране диагоналей квадрата, очерченного на просвечиваемой грани, и по направлению следа неоднородностей, нанесенному на гномостереографическую

55 проекцию, определяют ориентировку неоднородностей.

П/ / /

Изобретение касается оптических измерений. Целью изобретения является сокращение затрат времени на исследование. Достигается тем, что определение плоских неоднородностей показателя преломления в прозрачных монокристаллах осуществляют при одной установке кристалла, второе направление, лежащее в ппоскости оптических неоднородностей, определяют по 5 arctg tg j cosP /ditgj sinPr) cosPgl , где - угол следа неоднородностей на просвечиваемой грани с вертикальным ребром; у - видимый угол между изображением неоднородностей и вертикальным ребром (или направлением) в кристалле; Рц - угол поворота кристалла вокруг вертикальной оси; РГ - то же, вокруг горизон- тальной оси, 1 ил. i W со о km. 4 05