СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ диФг<АКционнь1хТОПОГРАММ Советский патент 1971 года по МПК G01N23/207 

Изобретение относится к методам исслёДованИЯ строейия реальных кристаллов.

Известны способь получения рентгеновских дифракционных топограмм для исследования реальной структуры кристаллов, при которых кристалл сканируется в характеристическом излучении: способы качания кристалла, жестко связанного с пленкой, в расходящемся немонохроматизированном или монохроматизированном пу-чке; способ, при котором сканирование кристалла в обычном немонохроматизированном рентгеновском излучении от точечного источника осуществляется путем линейного перемещения кристалла и пленки с разными скоростями.

Сканирование кристалла, жестко связайного с пленкой, в немонохроматизированном пучке приводит к заметному развитию изображения из-за спектрального состайа излучения (наличия дублета Kt, К,, К , естественной спектральной ширины характеристической Линии и присутствия непрерывного спектра). Монохроматизация излучения частично устраняет размытие изображения, но при этом существенно увеличивается экспозиция за счет потери интенсивности первичного Излучения при отражении от кристалламонохроматора или прохождении через фильтры.

Таким образом, известные способы сканирования либо не дают необходимого разрешения, либо оно достигается за счет существенного увеличения экспозиции при монохроматизации первичного излучения.

Способ линейного перемещения кристалла и лленки в расходящемся немонохроматизированном пучке рентгеновских лучей обеспечивает независимость разрешения от опектрального состава излучения, но лишь при определенном соотношении линейных расстояний (истСЧнйк излучения - кристалл, кристалл - пленка) и скоростей движения кристалла и плен-ки, поэтому при каждом изменении линейных расстояний необходимо изменять соотношение скоростей движения кристалла И пленки.

Предлагаемый способ получения топограмм дает возможность повысить разрешающую

способность при съемке в обычном немонохроматизированном рентгеновском излучении путем устранения ее зависимости от спектрального состава излучения, а также исключить зависимость соотношения скоростей движения кристалла и пленки от; линейных расстояний.

Способ заключается в том, что пленка совершает сложное движение относительно сканируемого кристалла: она врашается с удния кристалла) угловой скоростью относительно оси вращения кристалла в том же направлении, что и кристалл; одновременно с этим нленка вращается вокруг оси, лежащей в плоскости пленки и параллельной оси вращения кристалла, в противоположном направлении с угловой скоростью, равной скорости вращения кристалла.

Сканирование кристалла в характеристическом излучении осуществляется путем вращения его вокруг оси, лежащей в плоскости кристалла (совпадающей с кристаллографической плоскостью, .изобраи епие которой собираются получить) и перпендикулярной плоскости, в которой лежат падающий и отраженный в брэгговском направлении лучи.

В процессе сканирования кристалла в характеристическом излучении поверхность пленки (пластинки) остается параллельной отражающей плоскости кристалла, и сохраняются пеизмепными расстояния: источник рентгеновских лучей - кристалл - пленка. Используется обычное немонохроматпзированиое рентгеновское излучение от точечного источника.

Такой снособ сканирования создает условия, при которых дифрагированные от любой точки поверхности кристалла лучи всегда попадают в одну и ту же соответствующую точку пленки независимо от длины волны используемого излучения; эти условия сохраняются для любых расстояний источник излучения - кристалл - пленка.

На ф.иг. 1 и 2 изображена геометрия съемки .монокристалла на отражение и просвет.

Из точечного источника немонохроматизированного рентгеновского излучения / на кристалл 2 надает пучок расходящихся лучей, которые отражаются на пленку 3, расположенную нараллельно поверхности кристалла. В случае съемки на отражение кристаллографическая плоскость должна совпадать (быть параллельной) с поверхностью кристалла; при съемке на прохождение отражающая плоскость должна располагаться перпендикулярно поверхности кристалла.

Первоначальное положение кристалла 2 и пленки 5 показано линиями АВ и OiA соответственно. Положение кристалла и пленки в произвольно выбранный момент съемки показано линиями А В иО. ЛJ . Стрелки указывают направление вращения. Плоскость, в которой лежат центральный падающий и отраженный в брзгговском направлении лучи, совпадает с плоскостью схемы.

В процессе съемки кристалла сканируется в характеристическом рентгеновском излучении путем его вращения,с угловой скоростью (О вокруг оси, лежащей в плоскости поверхности кристалла, проекция которой обозначена на схеме точкой О. При этом пленка 3 вращается относительно той же оси со скоростью 2(0 в том же направлении и одновременно вращается со скоростью со в противоположном направлении вокруг оси, лежащей в плоскости пленки 3, проекция которой обозначена на схеме точкой Оь Благодаря такому вращенню в процессе скапирования сохраняется постоянным угол между поверхностью кристалла и пленкой.

В первоначальном положении (фиг. I и 2) отраженный в брэгговском направлении от точки О кристалла 2 рентгеновский луч по0 надает в точку Oi на пленке 3. В процессе сг.емки нря повороте кристалла 2 па угол Z-BOB u)/ (где / - время съемки или сканирования кристалла) точки Л и S новерхности кристалла, а также точки Oj и А 5 пленки 3 переместятся соответственно в положения точек Л , В , ( А . При этом на фиг. 1 , так как ROB ROB(a(, а /10; OЛ Z-OlOЛ-2a)/-f м. Следовательно, отраженный от точки О кристалла 2 луч после поворота кристалла на угол Z.BOfi co/ попадает в точку Oi па пленке.

Аналогично прослеживается путь луча от любой другой произвольно выбранной точки Л на поверхности кристалла 2.

В начальный момент времени отраженные в брэгговском нанравлении от произвольно выбранной на поверхности кристалла 2 точки Л луЧИ попадают в точку AI пленки 3. Расстояние на пленке 3

РО

(RO+OOi), так как Z./ OB Z-OlOЛ и Z-Л,, а по условию съемки.

После поворота кристалла 2 на угол iot точка Л поверхности кристалла перейдет в точку Л , а отраженный от точки Л в брэгговском направлении рентгеновский луч попадает в точку Л пленки 5. При этом в любой момент времени съемки расстояние 0 Л между отрал енными от поверхности кристалла 2 (точки О и Л, А ) лучами на пленке будет равно расстоянию 01Л1 между ними в первоначальном пололсении кристалла и пленки, так как

(R0-i-00),

о;л;

RO

а и OOj OOi по условиям съемки.

Таким образом, в процессе сканирования кристалла дифрагированные от любой точки его поверхности лучи будут всегда попадать в одну и ту же точку на пленке. Поскольку

при сканировании кристалла меняется угол падающим лучом и отражающей плоскостью кристалла, будет меняться и длина волны дифрагированных лучей. Следовательно, настоящий способ получения рентгеновских дифракционных топограмМ кристаллов позволяет сделать четкость изображения независимой от спектрального состава излучения, и, более того, лучи разных длин волн, имеющиеся в обычном пемопохроматизиро