Способориентации монокристаллов Советский патент 1977 года по МПК G01N21/46 G01N23/20 

(54) СПОСОБ ОРИЕНТАЦИИ МОНОКРИСТАЛЛОВ

лен , ; результате для выявления какоголибо элемэнта симметрии приходится много раз переклеивать кристалл, что аннулирует предшествующий труд. Поэтому такая ориентация тем более трудоемка, чем

крупнев кристалл.

Цель изобретения заключается в том, чтобы уменьшить время ориентации нелинейных одноосных кристаллов.

Поставленная цель достигается тем, что перед снятием лауэграммы кристалл ориентируют по направлетпо оптической оси, для чего через две параллельньте отполированные грани кристалла пропускают луч от, монохроматического источника света, например лазера, находят положение главной плоскости кристалла, определяют угол межДХ направлением распространения обыкновенного луча и оптической осью кристалла и на полученный угол поворачив.ают кристалл в главной плоскости. После этого кристалл просвечивают ренгеновским пучком по найденному направлению оптической оси и снимают лауэграмму (методом съемки уголка), что позволяет окончательно ориентировать кристалл, т.е. определить направление других кристаллографических осей. Предлагаемый способ требует снятия одной, максимум двух лауэграмм.

Предварительную лазерную ориентировку нелинейных одноосных монокристаллов осушествл5пот следующим образом.

.Ориентируемый кристалл с двумя полированными гранями, расстояние I между которыми известно, закрепляется в гониометрической головке ренгеновской камеры Лауэ. На одну из граней кристалла нормально к ней направляется сфокусированный при помощи линзы луч He-Ne лазера (или любо-

го, другого генерирующего в виш1мом диапазоне и попадающего по частоте в полосу проз рачиости кристалла). Для достижс:ия необходимой точности ориентации лазер работает в режиме основной поперечной моды, ко1в{)окалыш й параметр сфокустфова1шого лазерного пучка намного превышает т1ней- ные размеры кристалла. Плоскость поляризации лазерного луча вертикальна. Вследствие большого двулучепреломлеэгая нелинейных кристаллов луч лазера, проходя через кристалл, разделяется на два луча с противоположной поляриоашшй - обыкнорепный луч и необыкиовешш1й . При помощи микроскопа, сфокусированного на выхолиую грань кртгстал.ча, измеряется рас-: стояние 6 межцу пятиь), соответствуюшикш обыкпопстпюхо и иоо(5ыкновенному яучпм. При дто;. для умешлиеиия яркости 11,-1ог;р 1ЖС11Ия ,к.1 -1ится ослабляющие

фильтры, помещаемые за окуляром микроскопа. При вращении кристалла вокруг нагправления падения лазерного луча на выходную грань кристалла пятнышко, соответствующее необыкновенному лучу (б ), описывает окружность вокруг пятдалшка, соответствующего лучу обыкновенному (О) так что их легко отличить друг от щлуга. При некоторых углах поворота одно из ,пятаыщек будет исчезать. Плосксють в кристалле, в которой расйоаагаются лучио и е,носит название главной плоскости, в этой же плоскости лежит оптическая ось кристалла.

I Исчезновение одного из пятнышек при вращении кристалла происходит при совпадении плоскости поляризации лазерного луча с главной плоскостью кристалла либо с перпендикулярной ей плоскостью. Поворотами ориентируемого монокристалла по дугам гониометрической головки находится такое его

положение, при котором исчезает пятнышко необыкновенного луче, атот момент соотвегствует совпадению главной плоскости крис талла с горизонтальной. Затем вычисляется

, угол , составляемый оптическо11 осью с обыкновенным лучом по формуле

где 6 - расстояние между пятнами, соответствующими обыкновенному и необыкновенному лучам на выходной грани кристалла;

1 - расстояние между двумя параллельНЫМ1 полированными гранями; А -отношение квадратов полуосей эллипсЪида показателей преломления на длине вол- . ны лазерного излучения. Двузначность связана с тем фактом, что одному и тому же углу двулучепреломления соответствуют два разных направления в кристалле. Ориентируемый кристалл поворачивают на угол © в главной плоскости и снимают лауэграмму методом съемки уголка. Полученная дифракционная картина либо соответствует оси высщего порядка кристалла, либо, в противном случае, кристалл устанавливают вдоль второго возможного направления оптической оси и снова снимают лауэграмму. По дифракционной картине соответствующей оси симметрии щэйсталла rterKo определ пот искомые величины.

Таким образом предлагаемый способ ориентации нелинейных одноосных монокристаллов требует снятия максимум двух лауэграмм, что позволяет существеипо сократить вреыя ориентации.

Рассмотрим вывод формулы для угла 6между оптической осью и направление л 5 распрострЫения пуча о для случая отрицатепыюго одаоосного кристалла (фиг.ХХ Как уже отмечалось выше, луч е есть нормаль к Касательной эллипсоида показатеяей преломления, проведенной из точки 5 пересечения луча fo с эллипсоидом. Пусть уравнение, отгасывающее эллипсоид, задано в неявном виде, т.е. .Х) O. Напишем уравнение для касательной к эллипсоиду, проведенной черезточку М с координата- ю ми Ч I I, Л r/«« + p//a

в

sin в

&inQ

Х-л

cose

l-n

.COS 6 В нашем случае г 1 0 I 1 в Х ЯоЛ| 1 Sine в .e Подставляя, получаем уравнение касательной в:неявном виде (х,г)0.

Найдем тангес угла наклона касательной

ft оси X, т.е. определим произвольную Х 30

v - fV )

&1Яв

ni z

l+tgi-e

cose

iff Э - TI S Из фиг. 1 видно, что тангес угла наклона касательной к оси X равен тангесу угла ( в Р ), взятого с обратным g знаком, т.е. tg-(e + p)

Производим очевидные преобразования,

этом обозначим - А е

tg-e-t-tp-p

tg-e- tgrp At e- Atg- et P

i

-аО

. / (

(tg-e),. V A tg-/o

W .V A

,/Ii±l5r i

e aretg.

UAtgrp iA

tgr.p IA

Легко показать, что расчет для случая положительного одноосного кристалла (фиг. 2) Приводит к формуле

{j5 Вспоминая, что g Р §- запишем окончател{до

)S

/Л-1/1

1 А V 2 Ас5 (i-A) / (A-i) ;i e arcte Atg-p Y AHg-V Обе формулы легко объединить в одну ctp.r. А-1)ц.-/ A-i) V V « 2Atg-p V 7Рчр7-Т|

Формула изобретения

Способ ориенташш монокристаллов с помо т1Ыо рбйгено вского( метода Лауа на про свет, отличающийся тем, что, с целью уменьшения ориентации нелинейных ошюосных мдтнфвсталпов, перед снятием лауэграммы кристалл opвeн

пфуют по направлению оптической оси, для чего через кристалл пропускают лазерный луч, находят положение главной плоскости кристалла, определяют угол между направ5 лением распространения обыкновенного лучи н оптической осью кристалла и иоворачиват кристалл в главной плоскости на указасшый угол.