Способ определения однородности изгиба по высоте монокристаллических пластин Советский патент 1982 года по МПК G01N23/20 

(5) СПОСОБ .ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОДНОРОДНОСТИ ИЗГИБА ПО ВЫСОТЕ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛАСТИН

Изобретение относится к рентгеноструктурным исследованиям монокристаллов. Известен способ определения изгиб монокристаллов, заключающийся в том, что два параллельных монохроматических пучка рентгеновского излучения направляют на исследуемый монокристалл, производят поворот последнего, регистрируют дифрагированные исследуемым монокристаллом пучки и измеряют угол между положениями монокрис талла, в которых имеют место дифракционные отражения рентгеновских пучков, причем по величине этого угла определяют изгиб исследуемого крис талла D JОднако известный способ не позволяет произвести определение одноро ности изгиба по высоте исследуемого монокристалла за один цикл измерений Наиболее близким к предлагаемому является способ определения однородности изгиба по высоте монокристаллических пластин, заключающийся в том, что на исследуемый монокристалл под углом Вульфа-Прёгга направляют ленточный пучок регтгеновского излучения, регистрируют дифрагированное по Лауэ излучение, прошедшее через перемещаемую по высоте дифрагированного пучка щель, причем в каждом положении щели путем поворота исследуемого монокристалла восстанавливают юстировку кристалла с точки зрения выполнения условий дифракции и по совокупности полученных углов поворота определяют однородность изгиба по высоте исследуемого монокристаллаГз. Недостатком известного способа является относительная сложность его реализации, связанная с необходимостью осуществления прецизионных поворотов и измерений углов поворота исследуемого монокристалла. Цель изобретения - упрощение средств реализации способа. 393 Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, заключающемуся в том, что на исследуемый монокристал под углом Вульфа-Брегга направляют ленточный пучок рентгеновского излучения и регистрируют дифрагированное излучение, последнее регистрируют в виде секционной топограммы, а об однородности изгиба судят по форме и расположению маятниковых полос в секционной топограмме. На чертеже показана рентгено-оптическая схема реализации способа. Рентгеновское излучение от фокуса 1 источника проходит через щель 2 шириной 25 мкм И падает под углом Вульфа-Брегга на образец 3. Дифрагированный по Лауэ пучок падает на фотопластинку А. 1 Образец помещен на специальное уст ройство, при помощи которого он подЬергается механическому четырехточечному изгибу так, что его нижнее основание начинает изгибаться раньше верхнего,в результате чего имеет место неоднородный изгиб образца по высоте. Известно, что в области однородной деформации плоскопараллельной монокристаллической пластины вместо характерных маятниковых полос (МП),параллельных краям секционной топограммы, возникают V-образные МП, основаниями обращенные к линии, на которой градиент деформации и эффективная толщина монокристалла принимают максимальное значение. Вследствие слабой деформации сначала неоднородному изгибу подвергается область нижнего основания пластины и V-образные МП появляются только в этой области. При дальнейшем увеличении изгиба по высоте образца увеличивается как степень неоднородности, по высоте образца, так и область неод нородной деформации, из-за чего происходит уменьшение периода возникших V-образных МП при одновременном увеличении их числа и распространением вдоль всей секционной топограммы. у-образные МП, соответствующие неизогнутому состоянию монокристалла обусловлены уменьшением толщины краёв образца в результате его механичес кой и химической обработки. Поэтому при исследовании влияния изгиба на МП нужно рассматривать только централ ную часть секционной топограммы, где на формирование дифракционной картины этот объект не влияет. Таким образом, обнаруживая V-образные МП на секционной топограмме от плоскопараллельной пластины, можно заключить, что она изогнута неодйородно в вертикальном направлении, причем в направлении вершин У-образных МП радиус изгиба меньше. По плотности этих полос можно судить о степени однородности изгиба образца чем больше таких полос, тем больше отличаются радиусы изгибов точек, расположенных в вертикальном направлении. Помимо качественных оценок можно точно рассчитать разность радиусов между любыми точками в вертикальном направлении и таким образом оценить степень однородности изгиба в этом направлении. Действительно, если порядки интерференционных полос двух произвольных точек равны соответственно п , и Пр, то согласно формуле )СГ ксе) где Пр - порядок центральной МП, определяемый по формуле б -д . (2) где t - толщина образца, а С050 |СКХу,ХйТ Отсюда можно определить Р и РЙ - параметры деформации в этих точках, имея в виду, что в (3) С - поляризационный фактор, равный 1 или cos 2 О для С и 1Г - поляризации соответственно. & - точный угол Брегга;Хц фурье коэффициент диэлектрической проницаемости h порядка; Х- длина рентгеновской волны. Так как в случае механического изгиба этот параметр можно представить в виде 40 , ( t) где О - угол между отражающими плоскостями и нормалью большой поверхности образца; V - коэффициент Пуассона, то можно определить R и Rp - радиусы изгиба образца в выбранных точках, а следовательно,, и изменение радиуса изгиба образца AR R - R на расстоянии дЬ, разделяющей эти точки, что позволяет при помощи параметра К AR/Ah оценить степень однородности изгиба, по высоте образца.

Пример. На топограмме определяют радиусы изгиба у точек, для котормх интерференционные порядки МП соответственно равны п h,. n + 2. Так как в эксперименте Пр согласно (2) равен 24, то , а п„ 26. Имея в виду также, что в формуле (4),(Г 1-0,бЗ; Ги 2,0 X 10 ; -V 0,25; t 820 мкм, а вместо С взято его среднее значение С (1 + cos26)/2, равное л0,966, определяют радиусы изгиба у этих точек: ,8 м, Rj( 8,l м, которое хорошо совпадают с результатами, полученными известным способом (2). Учитывая, что расстояние между исследуемыми точками на поверхности кристалла равно Ah - 2 мм, для параметра К получают значение К 1,85 м/мм.

Применение предложенного способа позволяет исключить аппаратуру для тонкого переноса и поворота образца и системы щелей вместе с характерными ошибками, связанными с ними. Все это существенно упрощйет методику определения степени однородности изгиба по высоте образца и обеспечивает высокую степень точности измерений, так как МП весьма чувствительны к слабым деформациям.

Формула изобретения

Способ определения однородности изгиба по высоте монокристаллических

пластин, заключающийся в том, что на исследуемый монокристалл под углом Вульфа-Брегга направляют ленточный пучок рентгеновского излучения и регистрируют дифрагированное по Лауэ

излучение, отличающийся тем, что, с целью упрощения средств реализации, дифрагированное излучение регистрируют в виде секционной топограммы, а об однородности изгиба судят по форме и расположению маятниковых полос в секционной топе-; грамме.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Авторское свидетельство СССР № 39Н52, кл. G 01 N 23/20, 1971.

2. Кушнир В.И., Суворов Э.В., Мухин К.Ю. К вопросу о лауэвской дифракции рентгеновских лучей однородно-изогнутым кристаллом. ФТТ, 22, If 7, с. 2135-2ИЗ, июль 1980 (прототип) .