Способ определения дифракционного поляризационного отношения Советский патент 1991 года по МПК G01N24/00 

Изобретение относится к коротковолновой дифрактометрии (рентгенографии, мессбауэрографии) и может быть использовано для неразрушающего контроля степени совершенства кристаллов.

Целью изобретения является упрощение определения дифракционного поляризационного отношения.

На фиг. 1 представлено устройство, с помощью которого осуществляется способ; на фиг. 2 - зависимость дифракционного поляризационного отношения р OTNjj, измеренная мессбауэровским методом (NJ - плотность дислокации).

Устройство (фиг. 1) содержит источник 1, закрепленный на штоке вибратора 2, фильтр-поляризатор 3, исследуемый кристалл 4, детектор 5.

Излучение от источника 1, закрепленного на штоке вибратора 2, проходит через фильтр-поляризатор 3 и падает на исследуемый кристалл 4. Отраженное от кристалла излучение регистрируется детектором 5. установленным под двойным брэгговским углом. Падающий на кристалл пучок имеет расходимость значительно большую, чем область отражения кристалла, поэтому измеряемая в эксперименте величина Os VJ

О СО ГО

интегральная интенсивность отражения, которую можно представить в виде

{л (а) Кехр - (р + 2М )

(1 +р-у) + 1н(1 +р)}+1ф,

1О)

где К - интегральный коэффициент отражения кристалла;

1э и t - коэффициент электронного линейного поглощения и толщийа поляризатора соответственно;

М - фактор Дебая-Валлера;

1р(1н) - интенсивность участвующего в дифракции резонансного (нерезонансного) излучения;

р - дифракционное поляризационное отношение;

1ф - интенсивность фона;

у 1, если поляризатор пропускает -по- ляризацию;

у р , если поляризатор поглощает а -поляризацию;

А - параметр, учитывающий поглощение, обусловленное крыльями соседних линий в спектре поглощения поляризатора;

/3 - относительная интенсивность прошедшей через поляризатор сильно поглощаемой компоненты резонансного излучения. Интенсивность отражения вдали от резонанса можно записать в виде:

«, Ј КехрКА« + 2М)Х1+ р Х1Р+ 1н)-Нф.

(2)

Связь между параметрами А и/J выражена через измеренные в обычной геометрии пропускания значения интенсивности и находится следующим образом. Пусть в качестве источника используется Со в хроме, а поляризатор представляет собой достаточно толстую железную фольгу, установленную перпендикулярно пучку гамма- квантов и намагниченную до насыщения в своей плоскости с помощью внешнего магнитного поля в направлении,параллельном или перпендикулярном плоскости рассеяния. Если источник движется с резонансной для одного из ядерных переходов поляризатора скоростью, то прошедшее через нее излучение частично линейно поляризовано. Причем плоскость поляризации этого излучения параллельна плоскости рассеяния (тг-поляриэация) или перпендикулярна ей (а-поляризация) в зависимости от направления намагниченности фольги и возбуждаемого ядерного перехода. Пусть для определенности скорость движения источника соответствует одному из переходов Д m 0 (Am- разность магнитных квантовых чисел возбужденного и

5

основного состояний ядра). Обозначим а часть поглощенного излучения, обусловленную ближайшей линией A m - ±1 (ее крылом). Поглощение, обусловленное бли- жащей внутренней линией, составляет 1/3 -а Тогда для а « I

А-1-4/3 -а(3)

Интенсивность прошедшего через поляризатор излучения при трех различных значениях скорости движения источнике, выбранных по обе стороны от крайней линии Дт ±1 на расстоянии, равном рассто- янию между ближайшими крайними линиями в спектре поглощения (Ип и h, и

вдали от резонанса (loo) можно записать в виде

1,(-лоЦ1;п-j-rfbiijjiti i; ;

In2.--exp()l2Ip(

0 11 вхр/-/г,)1; с) .

i где n - индекс, обозначающий геометрию пропускания.

Отсюда связь между параметрами аи/3.

,(5)

где величина F определяется из измеренных значений интенсивности с помощью соотношения

0 Јl2-tf- S

F 1Й.-Й F - const для данной фольги и определяется однажды. 5 Из (1) и (2) с учетом (3) - (6) получают

3GF-4„

(7)

loo - a 0 где-С Ы Г

где Ы, а - интегральные интенсивности отражения тгисг поляризованных компонент; loo - интегральная интенсивность отражения неполяризованного излучения вне резонанса.

Пример. В качестве поляризатора используют прокатанную и отожженную фольгу из железа толщиной 20 мкм, обога- 0 щенную изотопом 57Fe до 95%, помещенную в магнитное поле напряженностью 0,15 мТ. Источник - 57Со (Су) с активностью 0,83x10 Бк, диаметр активного пятна 4 мм. Детектор Si (LI) - полупроводниковый блок 5 детектирования, имеющий разрешение 350 эВ по линии 14,4 эВ и рабочую площадь 50 мм . Спектрометр ЯГРС-4М работает в режиме постоянных скоростей.

(6)

5

Мессбауэровское излучение пропускают через резонансный фильтр-поляризатор, направляют на кристалл. Измеряют интегральные интенсивности отражения п и а поляризованных компонент, при этом перемещают мессбауэровский источник с резонансной скоростью, соответствующей одному из ядерных переходов с разностью магнитных квантовыхчисел, равной нулю, затем изменяют скорость движения источника до нарушения условия ядерного резонанса, снимают магнитное поле с поляризатора, измеряют интегральную интенсивность отражения при неполяризованном излучении вне резонанса.

На зависимости р от N«| (фиг. 2), измеряют мёссбауэровским методом, обращает внимание совпадение значения для кристалла, содержащего большое количество дефектов с расчетом по кинематической теории дифракции, ©Б - угол Брэгга. Вместе с тем р , измеренное для бездислокационного кристалла, оказалось меньше рассчитанного по динамической теории. Это может быть связано с наличием в кристалле других дефектов (включений, кластеров, вакансий и пр.). Значений р , превышающих динамический предел, в данном эксперименте не обнаружено, что может быть связано с большой глубиной экстинкции.

Таким образом, использование уникальных поляризационных свойств мессбауэровского излучения позволяет разработать простой метол измерения дифракционного поляризационного отношения, характеризующего степень совершенства структуры кристаллов.

Формула изобретения Способ определения дифракционного поляризационного отношения, заключающийся в том, что монохроматическое корот- коволновое излучение направляют на исследуемый кристалл и проводят измерения интегральных интексивностей отражения поляризованных компонент, отличающийся тем, что, с целью упрощения определения, мессбауэровское .излучение пропускают через резонансный

фильтр-поляризатор из железной фольги установленный перпендикулярно пучку излучения, направляют его на кристалл, накладывают магнитное поле на поляризатор, проводят измерения интегральных интенсивностей отражения тгисг поляризованных компонент ,1ст при направлении магнитного поля в плоскости поляризатора соответственно параллельно и перпендикулярно плоскости рассеяния, при этом перемещают мессбауэровский источник с резонансной скоростью, соответствующей одному из ядерных переходов с разностью магнитных квантовых чисел, равной нулю, затем изменяют скорость движения источника до нарушения условия ядерного резонанса, снимают магнитное поле с поляризатора, измеряют интегральную интенсивность отражения loo при неполяризованном пучке падающего на кристалл

излучения вне резонанса и определяют дифракционное поляризационное отношение по формуле

n 3GF-4 . Р 3F-4G

loo

где G -;г-

I оо - я

4Я-ЛI- ОО

F

постоянная величина для данного поляризатора lin, la и loo - определяемые из спектра поглощения поляризатора интенсивности излучения при трех различных значениях скорости движения источника, выбранных по обе стороны от крайней линии Am ± 1 на одинаковом расстоянии, равном расстоянию между ближайшими крайними линиями в спектре поглощения и вдали от резонанса, причем Нп - интенсивность при скорости, соответствующей резонансу Am О,

Дт - разность магнитных квантовых чисел возбужденного и основного состояний резонансных ядер поляризатора.

Фиг

Изобретение относится.к коротковолновой дифрактометрии (рентгенографии, мессбауэрографии) и может быть использовано для неразрушающего контроля степени совершенства кристаллов. Цель изобретения - упрощение определения дифракционного поляризационного отношения. Мессбауэровское излучение пропускают через резонансный фильтр-поляризатор, что позволяет проводить непосредственные измерения интегральной интенсивности отражения, не определяя кривую качания. Измерения я и а поляризованных компонент интегральной интенсивности отражения проводят, направляя внешнее магнитное поле параллельно и перпендикулярно плоскости рассеяния и двигая мессбауэровский источник с резонансной скоростью, соответствующей одному из ядерны переходов с разностью магнитных квантовых чисел, равной нулю. Затем, меняя скорость движения источника, добиваются нарушения условия ядерного резонанса и измеряют интегральную интенсивность при неполяризованном пучке падающего на кристалл излучения. 2 ил. Ё

t

cos2%

Фиг. 2