Способ определения радиуса изгиба монокристалла и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК H05H6/00 

1I 5623R72

Изобретение относится к экс.пери- н результате чего под углом 29 90

к пучку кпналир-уютнх частиц испускаются фотоны параметрического рентгементяльной и технической физике и может быть использовано в различных ядерно-физических экспериментах с ис- { новского излучения. В результате изгиба монокристалла рентгеновские фотоны фокусируются в центре окружности радиуса R, частью дуги которой яп- ляется изогнутый монокристалл. В точ- 10 ке О детектором / 3 рентгеновского изпользованием изогнутых монокристаллов, н частности в экспериментах с отклонением пучков релятивистских заряженных частиц изогнутыми монокрис- таилическиМи мишенями.

Целью изобретения является повы- юение достоверности измерений за сче определений измерений радиуса изгиба по длине монокристалла.

На фиг.1 схематично иллюстрируется реализация предлагаемого способа; на Фиг.2 и 3 приведены зависимости распределения числа фотонов N ф вдоль монокристалла или, что эквивалентно, от угла ориентации коллиматора Nф §(ы); на фиг.4 - случай, когда монокристалл имеет локальное изменение радиуса кривизны; на фиг.5 - устройство для реализации способа определения радиуса и.згиба монокристалла.

H3BecTHd, что Ьри падении реляти- |пистских заряженных частиц под углом к какой либо низкоиндексной кристаллографической плоскости под углом 29 к пучку заряженных частиц испускаются фотоны параметрического рентгеновского излучения. Причем уг- .ловое распределение наблюдаемого параметрического излучения ограничено

в пределах Л0 -;г 2f j -, а энергия Ь

определяется законом Брэгга

. .. .

W

d sine

где .d - постоянная решетка;

h - 1,2,3,... - порядок дифракции.

Выход параметрического рентгеновс- 45 ветствутощий рассматриваемому случаю.

кого излучения составляет 10 фотонов/на протон.

Способ осуществляют следующим образом.

Пучок ре;;ятивистских заряженных частиц ) направляется на изогнутый по радиусу кривизны R монокристалл 2 под углом меньще критического угла кяналирования к выбранной кристаллоприведен на фиг.З. По минимуму счета детектора 3 определяют протяжённость /SL области изменения радиуса изгиба. Перемещая детектор вдоль прямой ОБ, 50 находят точку фокусировки О , в которой наблюдается максимум интенсивности параметрического рентгеновского излучения. Измерив величину перемеще ния }001, определяют радиус изгиба

графической плоскости (hkl). При дви- 55 монокристалла R из соотнощения, пожении релятивистских заряженных час- лученного согласно геометрии

тиц в плоскостном канале (hkl) час- , (Фиг.4),

ТИ1Ц.1 пересекают под углом 0 Ггп ,,i1 . rfL кристаллографические плоскости (h)

R - { R-|00 jU j- О)

лучения регистрируют интенсивность параметрического рентгеновского излучения от полностью проканалировав- ших частиц при сканировании коллиматором 4 вдоль кристалл.

Снижают зависимость N g((/) ко- . личества рентгеновских фотойов при сканировании коллиматора 4 по углу of, где угол поворота коллиматопа

относительно направления, перпендикулярного направлению влета частиц в кристалхг.

При отсутствии изменения радиуса изгиба монокристалла данной зависимости соответствует прямая, приведенная на фиг.2, где L - длина монокристалла.

Наличие изменения радиуса изгиба монокристалла приводит,к тому, что

рентгеновские фотоны, испущенные иэ области кристалла с радиусом кривизны R , отличным от R, фокусируются в .точке о 5 отличной от точки О : ., . 1(фиг.4). Здесь дЬ - область изменения радиуса, изгиба монокристалла , Вслгёд ствие этого интенсивность параметрического рентгеновского излучения, регистрируемая детектором 3, спадает до нуля во всех точках области изменения радиуса изгиба.за исключением точки В, лежащей на середине o6jrjactH изменения радиуса изгиба, излучение от которой проходит через коллиматор 4. Вид зависимости Na, g(o/), соответствутощий рассматриваемому случаю.

приведен на фиг.З. По минимуму счета детектора 3 определяют протяжённость /SL области изменения радиуса изгиба. Перемещая детектор вдоль прямой ОБ, находят точку фокусировки О , в которой наблюдается максимум интенсивности параметрического рентгеновского излучения. Измерив величину перемещег.4),

Ггп ,,i1 . - { R-|00 jU j- О)

3

Устройство для реализации предлагаемого способа работает следующим образом.

Поверхностно-барьерный детектор 5 регистрирует частицы, захваченные в режим плоскостного каналирования. Це тектор 6 эаряженш)х частиц,установленный за кристаллом в направлении вылета каналированных частиц, регист рирует частицы, проканалировав.шие по всей длине изогнутого кристалла. Детектор 3 рентгеновского излучения регистрирует интенсивность параметри ческого излучения, проходящего через коллиматор длиной I у R и шириной щеи а при сканировании и перемещении oт гocитeлI нo кристалла, Детекторы 3, 5 и 6 включены в схемы совпадений 7 и 8,в результате чего производится измерение интенсивности параметричес кого рентгеновского излучения только т полностью проканалировавших час- тиц.

Томность определения изменения радиуса изгиба (/Р. определяется шириной щели коллиматора а, с котррой связана погр-ешность в определении области изменения радиуса кривизны JL, и погрешностью c/R в определении радиуса R,

Пример. Пучок протонов знер- гией Е ЮОГэВ импульсного протонного ускорителя с длительностью импульса 20 мс и величиной тока 10 частиц/за сброс направляется под углом меньше критического угла каналирования к плоскости (100) монокристалла кремния. Монокристалл кремния ,изо- . гнут по радиусу кривизны R 1QO см. - Рентгеновское излучение интенсивно- , стью 5-1 О фотонов/с от набора плоскостей (110), расположенных под уг- . лом плоскости (100), фокусируется в точке О и регистрируется детектором рентгеновского излучения. Пусть при сканировании вдоль кристалла получена зависимость N g(rf) 1(фиг. 2). Из этого следует, что из- - манения радиуса кривизны не сущест- 1вует.

Рассматривают случай,,когда при сканировании вдоль кристалла получена зависимость N ф g(o/)« подобная приведенной на фиг.З. Причем интенсивность рентгеновского излучения минимальна в интервале углов 0,01 рад ,02 рад.

623874

Отсюда F axoдят, что протяженность области изменения радиуса кривизны ЛЬ 10 мм, В области изменения ра- g диуса кривизны находят координаты

точки В, излучение от которой, прохо- дит через коллиматор, 0,015 рад. Перемещая детектор рентгеновского излучения вдоль прямой ОБ, находят точ- 10 ку фокусировки О по максимуму интек-. сивности параметрического рентгеновского излучения. Пусть перемещение |00 80 см, тогда радиус кривизны R , определенный по формуле (1}, ра15 вен ЙО см.

Погрешность cTR в определении ра- днуса кривизны R при ширине коллиматора а 1 мм и погрешности R 10 мм равна i,2 см.

20 Таким образом, реализация предлагаемого способа позволяет определять величину изменения радиуса изгиба, что совершенно невозможно в известном способе. При этом существенно

25 упрощается устройство для реализации предлагаемого способа в связи с отсутствием необходимости использования координатно -чувствительного детектора.

30 , ;

формула изобретения

1. Способ определения радиуса изгиба монокристалла, включающий облуJ5 чение монокристалла пучком релятивистских положительно заряженных частиц под углом меньше критического угла каналирования, .регистрацию частиц захваченных в режим каналирования, и

40 частиц, проканалировавших по всей длине монокристалла, от л и ч-а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения достоверности измерений за счет определения изменений радиуса изгиба

45 по длине кристалла, измеряют распределение интенсивности параметрического резонансного излучения по длине кристалла с помощью детектора, расположенного в центре окружности ради- 50 У RtM, с частью дуги которой сов- падает внутренняя граница изогнутого монокристалла, регистрируют минимум интенсивности параметрического рентгеновского излучения, затем, перемеg5 Щая детектор в радиальном направлении к кристаллу, находят точку максимума интенсивности парам трического рентгеновского излучения и по величине этого перемещения d м oпpeдeляют радиус изгиба монокристалла данном участке его длины из соотноше- йия

111 I

R -{tR -

где L - область изменения радиуса

. изгиба, Гм J.

2. Устройство для реализации способа по П.1, содержащее поверхностно- барьерный детектор, совмещенный с об- ласт ью взлета пучка частиц в монокристалл, располагаемого так, чтобы угол между осью канала транспортировки пучка заряженных частиц и выбранной кристаллографической плоскостью.

1362387.

паралл ельной поверхности изгиба монокристалла, был меньше критического угла каналирования, и установленный

с за монокристаллом детектора частиц, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности определения радиуса изгиба, в центре окружности, с частью дуги которой совпадает

10 внутренняя граница изогнутого монокристалла, размещен детектор рснтге- . новского излучения, снабженный тубус- ным коллиматором и механизмом перемещения относительно кристалла, при

15 этом вьпсоды всех детекторов соедине- ны с входами схемы совпадеиия.

У

/Л , dIpaS)

PJ

)

Фиг.г

(H H e t iftKei

fpua.

Фиг5

Изобретение может быть использовано в экспериментах с отклонением пучков релятивистских заряженных частиц, изогнутых монокристаллическими мишенями. Цель изобретения - повышение достоверности измерений за счет определения измерений радиуса изгиба по длине монокристалла (М) 2. При движении релятивистских заряжённых частиц (Ч) в плоскостном канале (Ък1) Ч пересекают под углом 0 таллографические плоскости (h К 1 ). При этом под углом 26 90 к пучку каналирующих Ч испускаются фотоны (ф) параметрического рентгеновского излучения (РИ), которые фокусируются в центре окружности радиуса R, частью которой является изогнутый М 2. Интенсивность РИ регистрируется в детекторе (Д)3 РИ.Детектор 3 с коллиматором 4 сканирует по углу о. При наличии изменения радиуса изгиба М 2 . фотоны фокусируются в точке О, а интенсивность РИ в Д 3 спадает до нуля во всех точках области изменения радиуса изгиба М 2 за исключением точки В, излучение от которой проходит через коллиматор 4. По минимуму счета ДЗ определяют протяженность области изменения радиусу изгиба М 2. Перемещая Д 3 вдоль радиуса, измеряют величину перемещения (ОО ) и радиус изгиба М 2. 2 с.п. ф-лы, 5 ил. § (Л со О5 1чЭ 00 00

Редактор Т. Иванова

Техред М.Дидык

Заказ 3846Тираж 832Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

Составитель Н. Катинойа

Корректор. М. Демчик