Способ контроля качества обработки поверхности

Способ контроля качества обработки поверхности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ монокристаллических образцов, включающий облучение контролируемой поверхности монохроматическим рентгеновским пучком, определение наличия дифрагированного пучка, поворот образца в рабочее положение, соответствующее отсутствию дифракции, и последующую регистрацию зеркально отраженного излучения, по параметрам которого судят о качестве обработки, отличающийся тем, что, с целью, повышения надежности способа, наличие дифрагированного пучка определяют путем регистрации спектра комптоновских квантов коллимированным детектором с анализатором. 00 00 ел ОО Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАм изоБРетений и ОткРытий (21) 3496832/18-25 (22) 29.09.82 (46) 23.04.84. Бюл. № 15 (72) А. Г. Турьянский (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологическии институт кабельной промышленности (53) 621.386 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 647521, кл. G 01 В 15/00, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР № 744224, кл. G 01 В 15/04, 1978 (прототип). (54) (57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА

ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ монокрис„„SU„„1087853 A

g g G 01 N 23/20; G 01 В 15/04 таллических образцов, включающий облучение контролируемой поверхности монохроматическим рентгеновским пучком, определение наличия дифрагированного пучка, поворот образца в рабочее положение, соответствующее отсутствию дифракции, и последующую регистрацию зеркально отраженного излучения, по параметрам которого судят о качестве обработки, отличаюи ийся тем, что, с целью. повышения надежности способа, наличие дифрагированного пучка определяют путем регистрации спектра комптоновских квантов коллимированным детектором с анализатором.

CO

00 3

00 (.л

С Э

1087853

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к рентгенооптическим способам контроля качества обработки, и в основном предназначено для проверки монокристаллических образцов с плоской или цилиндрической поверхностью.

Известен способ контроля качества обработки поверхности с помощью зеркального отражения рентгеновских лучей при малых углах скольжения. (1).

Недостаток указанного способа — ошибки при контроле монокристаллических образцов вследствие дифракции падающего излучения на кристаллической структуре.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ контроля качества обработки поверхности монокристаллов, включающий облучение контролируемой поверхности монохроматическим рентгеновским пучком, определение наличия дифрагированного пучка, поворот образца в рабочее положение, соответствующее отсутствию дифракции, и последующую регистрацию зеркально отраженного излучения, по параметрам которого судят о качестве обработки (2).

Недостаток известного способа — снижение надежности контроля массивных образцов при p t >> 1 (у — линейный коэффициент ослабления излучения; t — толщина образца), обусловленное тем, что основным параметром, по величине которого определяется правильность установки образца, является интенсивность дифракционно рассеянного излучения. Направления распространения дифракционно рассеянного излучения могут быть различны и зависят от взаимной ориентации падающего пучка и кристаллографических плоскостей. В частности, возможны положения, при которых дифракционно рассеянное излучение попадает вглубь образца. Вероятность отклонения внутрь определяется формой внешней поверхности и составляет не менее 50О/z при контроле вогнутых цилиндрических поверхностей. При

pt .» 1 распространяющееся через образец дифрагированное излучение сильно ослабляется и его непосредственная регистрация затруднена или вообще невозможна. Это приводит .к ошибочному определению рабочего положения образца и, как следствие, к ошибкам контроля качества обработки поверхности.

Цель изобретения — повышение надежности способа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля качества обработки поверхности монокристаллических образцов, включающему облучение контролируемой поверхности монохроматическим рентгеновским пучком, определение наличия дифрагированного пучка, поворот образца в рабочее положение, соответствующее отсутствию дифракции, и последующую регистрацию зеркально отраженного излучения, (О ьЛ =Л„(1 cos (7 ), 45

55 (5

40 по параметрам которого судят о качестве обработки, наличие дифрагированного пучка определяют путем регистрации спектра комптоновских квантов коллимированным детектором с анализатором.

Сущность способа заключается в следующем.

При комптоновском рассеянии рентгеновского излучения происходит изменение длины волны, зависящее от угла рассеяния по закону где ьЯ= Я-il — разница между длинами волн падающего излучения и рассеянного под углом 8;

3„— комптоновская длина волны электрона.

В случае неправильной установки образца возникает дифрагированное излучение имеющее ту же длину волны, что и первичное, но отличающееся от первичного по направлению, поэтому при фиксированном положении детектирующего устройства углы рассеяния регистрируемых комптоновских квантов прямого и дифрагированного пучков и соответствующие значения д 3 или изменения энергии д Е оказываются различными. Это приводит к появлению на комптоновском спектре дополнительных пиков, что позволяет судить о правильности установки образца. Кроме того, выход части интегрального потока комптоновских квантов через облучаемую поверхность наблюдается при любых направлениях падающего и дифрагированного пучков, что обеспечивает наличие достаточного для регистрации сигнала угри различной толщине образцов. ((а фиг. 1 изображено устройство для осуществления способа, общий вид; на фиг. 2 и 3 — спектры рассеянного излучения до и после установки образца в рабочее положение.

Устройство содержит генератор(,создающий расходящийся поток полихроматического рентгеновского излучения, ограничивающую щель 2, с помощью которой часть потока излучения направляется на кристаллмонохроматор 3. Монохроматизированный пучок окончательно формируется коллиматор 4 и направляется на контролируемую поверхность образца 5.

Отраженное образцом 5 излучение проходит через ограничивающую щель 6 и регистрируется детектором 7. Излучение, рассеянное в образце 5 или полупрозрачной пластине 8, ограничивается по углу коллиматором 9 и регистрируется полупроводниковым детектором 10. Полупрозрачная для рентгеновского излучения пластина 8 выполнена из органического материала и является преобразователем падающего на нее излучения в комптоновское. Детектор

108785З

ВНИИПИ Заказ 2648/39 Тираж 823 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

10 выполнен из Si (Li) или Ge, обеспечивает измерение интенсивности и энергетической дисперсии. рассеянных квантов.

Вращение кристалла-монохроматора 3 осушествляется вокруг оси Оз, а детекторов 7 и 10 со щелью 6 и коллиматором 9 и образца 5 — вокруг оси О,„ . Направление падающего и отраженного пучков показано на фиг. 1 сплошной линией, направление рассеянного излучения, регистрируемого детектором 10 — пунктирной линией.

Способ осуществляется следующим образом.

В исходном положении детектор 7 с ограничивающей щелью 6 и детектор 10 с коллиматором 9 развернуты на заданные углы 1 и 9. Типичные значения т при Л -О,1 нм

0,5 — 1,5 . Для исключения случайного наложения комптоновских пиков угол 9 выбирают не менее а -агсз1п(З/2d), где d— наибольшее межплоскостное расстояние в исследуемом образце. Относительно направления падаюшего пучка полупрозрачная пластина 8 установлена параллельно поверхности образца на минимальном расстоянии, обеспечивающем полное пропускание падающего и отраженного пучков. Вращением образца 5 вокруг оси О,о добиваются получения максимального сигнала на детекторе 7, что соответствует установке контролируемой поверхности под заданный угол наклона.

После этого угловое положение образца фиксируют и с помощью полупроводникового детектора 10, подключенного к многоканальному амплитудному анализатору (не показан), регистрируют спектр рассеянного излучения, проходящего через коллиматор 9.

На полученном спектре должны присутствовать пик упруго рассеянного излучения с энергией Ео и пик, обусловленный комптоновским рассеянием прямого пучка в интервале от Е,)(1 + 2РЯ„ С ) до Е, где h— постоянная Планка; 1) — частота падающего излучения; Я „ — комптоновская длина волны электрона; с — скорость света. Наличие в указанном интервале энергий только одного комптоновского пика свидетельствует о правильности установки образца.

В этом случае с помощью детектора 7 из1р меряют интенсивность отраженного излучения, синхронизируют механизмы вращения образца и детектора 7 и переводят их в новое угловое положение и снова измеряют спектр рассеянного излучения. При появлении в начальном или в одном из последующих угловых положений двух или более комптоновских пиков осуществляют ступенчатые повороты образца вокруг нормали к поверхности при фиксированном угле скольжения, добиваясь исчезновения на регистрируемых

2О спектрах дополнительных комптоновских пиков. После этого проводят измерения в аналогичной указанной выше последовательности. Полученные результаты измерения коэффициента отражения сравнивают с расчетными данными или с данными для эталонных образцов и по результатам сравнения определяют качество обработки поверхности.

Применение способа позволяет повысить надежность контроля качества обработки поверхности кристаллов. Наибольший эфЗО фект от применения способа достигается при контроле массивных образцов, непрозрачных для используемого излучения.

По сравнению с известным предлагаемый способ обеспечивает двукратное снижение вероятности ошибок контроля, обусловленных неправильной установкой образца.