Способ контроля структурного совершенства монокристаллов Советский патент 1989 года по МПК G01N23/20 

Изобретение относится к рентген- дифракционным методам контроля структурного совершенства монокристаллов и может быть использовано для контроля при производстве монокристалли- ческих материалов, приборов на их основе, а также монокристаллов, используемых в ядерно-физических экспериментах по изучению вз аимодейст- вия излучения с кристаллами.

Целью изобретения является повышение экспрессности способа и увели

чение глубины исследуемых областей кристаллов.

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.З - аналогичная кривая, полученная от контроли- руемогообразца.

Эксперименты по изучению ПКИ позволили установить строгую злвиси

;0 ел

со со

314

мость глубины центрального минимума от степени структурного совершенства монокристалла. Это позволило ре- игить обратную задачу - оперативно , осуществлять отбор достаточно крупных монокристаллических мишеней по измеренной глубине центрального минимума в профиле углового распределения ПКИ, т.е. налицо эффект не- достижимый другими рентгендифракци- онными методами и существенное от- Личие предлагаемого способа от известных.

Угловые размеры центрального ми- Нимума меньше размеров всего профиля углового распределения ПКИ, что позволяет добиться достаточно высокой чувствительности и точности способа, а измерение глубины централь- Н1ОГО минимума проще .определения интегральной ширины профиля, как в nipOTOTHne. Так же замечено, что угловая ширина центрального минимума несколько уменьшается с уменьшением бр эгговского угла отражения.

Чувствительность и точность способа будут определяться угловой шириной центрального минимума, статистическими ошибками измерений, разре- шением детектора, а также методическими погрешностями (угловой расходимостью пучка заряженных частиц, многократным рассеянием и др.). Для исключения методических ошибок иссле дуется профиль углового распределения от эталонного кристалла, который считается совершенным, имеет такие же размеры и располагается в 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 заряжен- ных 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 кристатша.

Способ осуществляют следующим образом.

Исследуемый кристалл 1 устанавли вают в положение дифракции по Лауэ, причем ориентация кристаллографических плоскостей кристалла относи5

с

5 0

0 5 0

5 п

5

тельно направления падающего пучка, определяется выбранной для эксперимента частотой ПКИ СО . ,

d(hkl)sin0g

где d(hkl) - межплоскостное расстояние ;

п - порядок дифракции;

0g- угол Брэгга.

Пучок заряженных частиц, например электронов 2, направляют на кристалл и регистрируют профиль углового распределения дифрагированного излучения координатно-чувствительным детектором 3 вблизи угла 29 к оси пучка,

ь

Измеряют величину центрального минимума. Затем вместо исследуемого устанавливают з.талонный образец и повторяют эксперимент в тех же условиях. По изменению глубины центрального минимума судят о степени совершенства контролируемого образца.

Пример, Пучок электронов с энергий Ед 900 МзВ и угловой расходимостью l(jj 0,1 мрад от синхротрона направляют на исследуемый кристалл S так, что плоскости (110) располагаются под углом 0g 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. За-, 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

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_б к системе кристаллографических плоскостей. Для получения жесткого рентгеновского излучения угол Θ_б выбирается достаточно малым. Регистрируют угловое распределение дифрагированного излучения вблизи угла 2 Θ_б к оси пучка. Контроль осуществляют по относительному изменению глубины центрального минимума профиля углового распределения. 3 ил.

)xW

IS W S о 5 Ю 15 О By.ftpad фие. 2

да./

l W)xlO

-15-Ю-5 0 S W 15 By.Mpad ; Фцл

J-iL

JL