Устройство для исследования совер-шЕНСТВА СТРуКТуРы МОНОКРиСТАлли-чЕСКиХ СлОЕВ Советский патент 1981 года по МПК G01N23/20 

I

Изобретение oтнocи cя к аппаратуре аля анализа тонких мдаокристаллических слоев методом возбуждения вторичной эмиссии иэ исследуемого слоя с помощью рентгеновского излучения.

Известно устройство для исследоания монокристаллических слоев, содержащее источник излучения, кристалл-монохро- матор, установленные в вакуумной камере держатель с исследуемым образцом и детектор вторичной эмиссии, детектор отраженного от поверхности исследуемого образца монохроматического пучка. Монохроматизированный рентгеновский пучок источника направляют на обр)азеи в области углов полного внешнего отражения и регистрируют изменение выхода вторичной эмиссии в зависимости от угла падения возбуждающего пучка на образец til.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для исследования совершенства структуры монокристаллических слоев, содержащее источник излучения, кристалл-монохроматор, установленные в вакуумном корпусе держатель иссследуемого образца и детектор вторичной эмиссии с поверхности образца, детектор дифрагированного образцом излучения. В этом устройстве существует возможность измерения угловой зависимости выхода вторичного излучения с поверхности образца в условиях брэгговской дифракции возбуждающего рентгеновского пучка 2.

Недостатком указанных устройств является их конструктивная сложность, связанная с необходимостью использования вакуумной камеры, в которой устанавливают держатель образца и детектор вторичной эмиссии с поверхности образца. Это требует использования сложных вакуумных электрических вводов, специальной гониометрической головки для наклонов вакуумной камеры и т. д. Кроме того, устройства характеризуются громоздкость ограниченными функциональными возможностями, поскольку в них можно исслодо 38 вагь образцы только в относителгзно узком угловом диапазоне, определяемом экранированием первичного и дифрагированного пучков детектором вторичной эмиссии, устанавливаемым по возможности близко к поверхности образца. Цель изобретения - упрощение конструкции и расширение функциональных воз можностей устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для исследования совершенства структуры монокристалличес- ких слоев, содержащем источник излучения, кристалл-монохроматор, держатель исследуемого образца, детектор вторичной ,5 эмиссии с поверхности образца и детектор дифрагированного образцом излучения, детектор вторичной эмиссии выполнен Б виде газонаполненной камеры со стенками, прозрачными для рентгеновско го излучения, снабженной электродами, причем внутри указанной камеры расположен держатель исследуемого образца, который представляет собой один из электродов камеры. При этом газонаполненная камера со держит два нитевых электрода, расположенных по разные стороны от держателя образца, который установлен с возможностью перемещения относительно элект родов. На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - газонаполненная камера. Устройство содержит источник 1 излучения, коллектор 2, блок 3 монохроматора, имеющего один или два кристалл монохроматора, детектор вторичной эмис сии в виде газонаполненной камеры 4 с находящимся в ней держателем образца, установленной на гониометрической головке главного гониометра 5, и детектор 6 дифрагированного образцом излучения. Камера 4 представляет собой объем внутри которого расположены держатель с образцом 8, нитевые электроды 9 и 1О. Держатель с образцом с помощью устройсгва 11 может перемещаться от- носигельно электродов. Камера также имеет два штуцера 12, служащих для ввода н вывода газовой смеси, наполняю щей объем, и два окна 13, прозрачных для рентгеновских лучей. Напряжение подается на держатель с образцом и од из электродов 9 или 10, что соответст вует исследованию образца при брэгговской или лауэвской дифракции (на просвет). 6 Устройство работает следующим образом. Предварительно коллимированное и мо- нохроматизированное рентгеновское излучение падает под брэгговским углом на исследуемый образец 8, расположенный внутри камеры 4, которая установлена на гониометрической головке главного гониометра 5. При этом происходит вторичная эмиссия, например, фотоэлектроны внешней фотоэмиссии вылетают из кристалла непосредственно в газовую смесь, ионизируя её. Возникающие при ионизации в газа заряженные частицы благодаря приложенному между кристаллом и электродом напряжению собираются и регистрируются в виде полезного сигнала, оптимальная величина которого регистрируется выбором расстояния между поверхностью кристалла и нитью путем перемещения кристалла. При повороте гониометрической головки с камерой и кристаллом вблизи точного значения угла дифракции регистрируется кривая распределения интенсивности выхода вторичной эмиссии в зависимости от изменения угла падения лучей на кристалл. Детектор, одновременно измеряющий интенсивность дифрагированных исследуемым кристаллом лучей через прозрачные для рентгена окна камеры, фиксирует при этом обычную кривую дифракционного отражения. Конструкция камеры универсальна она позволяет измерять угловые зависимости интенсивности вторичного излучения как для случая брэгговской дифракции, так и для случая лауэвской дифракции. С этой целью с двух торцовых сторон камеры 4 сделаны окна 13 и 14, Прозрачные для рентгеновского излучения, а внутрь неё введены два электрода 9 и 10 (две нити): один - со стороны входной, другой - со стороны выходной (для рентгеновского излучения) поверхности кристалла. Подавая высокое напряжение между держателем с образцом 8 и первой нитью 9 можно проводить измерения по схеме брэгговской дифракции, прикладывая напряжение между ними и второй нитью 1О - по схеме лауэвской дифракции. Перемещение держателя с образцом относительно нитей позволяет выбрать оптимальные условия получения информации. Таким образом, предлагаемое устройство для исследования совершенства структуры монокристаллических слоев позволяет значительно упростить процедуру измерения вторичных процессов в условиях динамической цифракции и рас ширить воаможносги их исследования за счег существенного расширения.углового диапазона работы устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для исследования совершенства структуры монокристаллнческих слоев, содержащее источник излучения, кристалл-монохроматор, держатель исследуемого образца, детектор втортчной эмиссии с поверхности образца и

детектор дифрагированного образцом излучения отличающееся тем, что, с целью упрощения коаструкаяв и расширения функциональных возможностей, детектор вторичной эмиссии выполнен в вице газонаполненной камеры со стенками, прозрачными для рентгеновского излучения, снабженной электродами, причем внутри указанной камеры установлен держатель исследуемого образца, который представляет собой один из электродов камеры.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что газонаполненная камера содержит два нитевых электрода, расположенных по разные стороны от держателя образца, который установлен с возможностью перемещения относительно электродов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Заявка Франции№ 2394798, кл. Q О1 N 23/2О, опублик. 1979.

2.Авторское свидетельство СССР NJ 543858, кл. G 01 N 23/22, 1975 {прототип).

V ч X

Риг.2 f ujMfpum&Hi Hfffry npuSofly