Способ определения ориентировки плоских неоднородностей показателя преломления в прозрачных монокристаллах

Способ определения ориентировки плоских неоднородностей показателя преломления в прозрачных монокристаллах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРИЕНТИРОВКИ ПЛОСКИХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ В ПРОЗРАЧНЫХ МОНОКРИСТАЛЛАХ , включающий просвечивание ;монокристалла параллельным пучком поляризованного излучения и визуальное определение ьриентировки неоднородностей по дифракционной картине, отличающийся тем, что, с целью определения ориентировки при произвольном расположении неоднородностей , просвечивают монокристалл через одну пару граней, дефокусируют изображение кристалла до получения видимых неоднородностей, совмещают плоскость поляризации излучения с плоскостью, проходящей через оптическую ось кристалла, поворачивают кристалл до получения максимально контрастной картины неоднородностей , измеряют угол поворота кристалла, изменяют исходную установку кристалла, просвечивают его (Л через другую пару граней и повторяют перечисленные операции и по направлениям лучей в кристалле и положению граней и ребер кристалла, нанесенным на гномостереографическую проекцию, определяют ориентировку неоднородностей.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(51) С 01 V 21 45

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И AS"mPCH0MV сВКДЕП=ЛьСтБУ и Д СТВЕККЫЙ HOMmET CCCP

FIO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3422329/24-25 (22) 06.04.82 (46) 15.02.85. Бюл. К 6 (.72) Е.Д. Кравцов, А.В. Скропышев, В.Н. Войцеховский и А. В. Уркинеев (71) Ленинградский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена

Трудового Красного Знамени горный институт им.Г.В.Плеханова (53) 535.24(088.8) (56) 1. Болдырев А.К. Кристаллография. М., "Гостехиздат", 1934,с.87-92.

2. Доладугина В.С., Березина Е.Е.

Исследования однородностей корунда с помощью поляризационно-полевой установки. — В кн.: "Рост кристаллов", т. 5, M. "Наука", 1965, с. 39 1-401 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРИЕНТИРОВКИ ПЛОСКИХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ В ПРОЗРАЧНЬИ МОНОКРИСТАЛЛАХ, включающий просвечивание монокристалла параллельным пучком поляризованного излучения и визуальное определение ориентировки неоднородностей по дифракцнонной картине, отличающийся тем, что, с целью определения ориентировки при произвольном расположении неоднородностей, просвечивают монокрнсталл через одну нару граней, дефокусируют изображение кристалла до получения видимых неоднородностей, совмещают плоскость поляризации излучения с плоскостью, проходящей через оптическую ось кристалла, поворачивают кристалл до получения максимально контрастной картины неоднородностей, измеряют угол поворота кристалла, изменяют исходную установку кристалла, просвечивают его через другую пару граней и повторяют перечисленные операции и по направлениям лучей в кристалле и положению граней и ребер кристалла, нанесенным на гномостереографическую проекцию, определяют ориентировку неоднородностей °

1140082

Изобретение относится к оптическим измерениям и служит для определения пространственной ориентировки дефектов, связанных с неоднородностью показателя преломления, относительно элементов симметрии в монокристаллах оптического сырья, а также для определения кристаллографических индексов пирамид нарастания и изучения внутренней морфологии прозрачных монокристаллов.

Известен способ определения кристаллографических координат граней кристалла с помощью теодолитного от15 ражательного гониометра (1) .

Способ заключается в оснащении кристалла удаленным источником света, поворотах кристалла, закрепленного на двуоснам угломере, вокруг двух

20 взаимно перпендикулярных осей до получения отражения от грани, которое фиксируется в зрительную трубу, измерении углов поворота кристалла от.. исходного положения и нанесении изме" ренных углов на гномостереографическую проекцию кристалла, по которой и определяются пространственные углы (кристаллографические координаты) измеренных граней.

Недостатками способа являются не30 возможность проводить кристаллографические измерения на кристаллах, не имеющих природные зеркально гладкие грани, а также невозможность изуче.ния внутренних неоднородностей и 35 внутренней морфологии монокристаллов ..

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения ориентировки плоских неоднородностей показателя преломле- 40 ния в прозрачных монокристаллах, включающий просвечивание монокристалла параллельным пучком поляризованного излучения и визуальное определение ориентировки неоднородностей по дифракционной картине (2g .

Недостатком известного способа является невозможность выполнения кристаллографических измерений для опре-деления ориентировки неоднородностей 50 показателя преломления во всех случаях,,когда ориентировка их не совпадаei с главными направлениями в крис,талле - вдоль или поперек оптической оси. 55

Цель изобретения - обеспечение определения ориентировки при произвольном расположении неодйородностей.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения ориентировки плоских неоднородностей показателя преломления в прозрачных монокристаллах, включающему просвечивание монокристалла параллельным пучком поляризованного излучения н визуальное определение ориентировки неоднородностей по дифракционной картине, просвечивают монокристалл через одну пару граней, дефокусируют изображение кристалла до получения видимых неоднородностей, совмещают плоскость поляризации излучения с плоскостью, проходящей через оптическую ось кристалла, поворачивают кристалл до получения максимально контрастной картины неоднородностей, измеряют угол поворота кристалла, измеряют исходную установку кристалла, просвечивают его через другую пару граней и повторяют перечисленные операции и по направлениям лучей в кристалле и положению граней и ребер кристалла, нанесенным на гномостереографическую проекцию, определяют ориентировку неоднородностей.

На чертеже показана схема устройства для реализации способа.

Устройство содержит источник света конденсатор 2, диафрагму 3, светофильтр 4, дополнительную выпуклую линзу 5, поляризационную призму 6, многоосный угломер 7, на котором с помощью мастики (воска) 8 закрепля-ют исследуемый кристалл 9, объектив (линзу) 10 и экран 11.

Свет лампы 1 фокусируют конденсатором 2 на центр отверстия диафрагмы 3, которая таким образом выполняет роль точечного источника света.

За диафрагмой устанавливают объемный светофильтр 4, который позволяет вырать интересующую область спектра. вояковыпуклая линза 5, установленная возможностью продольного (oTHocH» ельно луча) перемещения, служит для управления расхождением пучка света и позволяет интенсивно расходящийся луч, выходящий из диафрагмы (сферический угол,10-20 ), преобразовать о в слабо расходящийся (1-5 ), параллельный или слабо сходящийся. За линзой 5 помещена поляризационная призма 6, установленная с возможностью вращения вокруг оси, совпадающей с лучом. Плоско поляризованный свет, создаваемый призмой, необходим для

082 4 мостереографическую проекцию. На про" екцию наносят также положение оптической оси кристалла»

Экран 11 устанавливают на пути луча

sa кристаллом на расстоянии 0,5-3 м в зависимости от желаемой степени увеличения дифракционной картины впределах 2-20 раз. Перемещением объектива 10 вдоль луча сначала добиваются фокусировки изображения кристалла на экране (определяется по четкому изображению пылинок или царапин, имеющихся на гранях), а затем сбивают фокусировку небольшим перемещением объектива в ту или другую сторону.

Необходимость "сбивания" фокусировки определяется тем, что неоднородности показателя преломления кристалла обусловливают появление на экране дифракционной картины итменно в условиях дефокусации, причем максимальная контрастность дифракционной картины получается нри вполне определенной степени дефокусации, зависящей в свою очередь от контрастности оптических неоднородностей в кристалле. Чем ,меньше контрастность оптических неоднородностей, тем требуется большая дефокусация для их.наблюдения.

Перемещая объектив 10 например, удаляя его от кристалла, отыскивают положение, при котором неоднородности показателя преломления (свили) становятся видимыми на экране 11 наиболее детально и контрастно, и оставляют его в этом положении. Поворотом поля»" рнзационной призмы б плоскость поляризации луча совмещают с плоскостью, проходящей через оптическую ось кристалла, чем устраняют раздвоенность изображения неоднородностей за счет полного погашения необыкновенного луча. Далее отыскивают положение кристалла, нри котором луч света внутри

его будет параллелен плоским неоднородностям показателя преломления (свилям) .

Для этого внутренние круги столика

Федорова 7 вместе с кристаллом 9 плавно переворачивают вокруг горизон,тальной или вертикальной, ос й, наблюдая за деятельностью. и контрастностью дифракционной картины на экране 1!.

В произвольном положении криСталла, когда плоскости свилей не совпадают с направлением луча в кристалле, на экране или вообще не видно каких-либо неоднородностей, или слабо видны не3 1140 устранения раздвоенности дифракцион-1 ной картины при исследовании интен сивно двупреломляющих монокристаллов, таких как исландский шлат. Для этого вращением призмы плоскость поляризации луча совмещают с плоскостью, проходящей через одну из главных осей кристалла..Исследуемый кристалл 9, имекщий оцну или несколько приблизительно параллельных отполированных 10 граней, созданных искусственно, закрепляют в помощью мастики 8 в точке пересечения осей многоосного угломера 7. В качестве угломера удобно использовать известный столик Федороваэ f5 который имеет пять поворотных осей, снабженных отсчетными лимбами. Для увеличения максимального размера образцов, доступного для исследования, со столика Федорова удаляют централь- 20 ную шайбу, обычно служащую для закрепления шлифов. Столик Федорова в устройстве устанавливают вертикально, чтобы горизонтальный луч проходил сквозь круговое отверстие в основании.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Кристалл с произвольной, но известнои ориентировкой граней относи- З0 тельно элемента симметрии монокристалла (например, образец исландского шпата в форме ромбоэдра,выколотого по плоскостям спяйиости f1011f), устанавливают в первое исходное положение (ИП), однозначно фиксированное

35 по отношению к просвечивающему лучу.

Нри этом одна пара отполированных граней кристалла перпендикулярна лучу, четыре ребра вертикальны, а

40 выход тройной кристаллографической

;оси (тупая вершина спайного ромбоэд:ра) направлен вправо — вверх — навстречу лучу.

Перед установкой кристалла в ИП

45 отсчеты на лимбах двух рабочих осей (вертикальной и горизонтальной, перпендикудярных лучу) устанавливают на

О ,0 . Перпендикулярности входной грани кристалла просвечивающему лучу доби50 ваются путем соответствующего.смятия мастики 8, а вертикальности реберповоротом внутреннего круга столика

Федорова вокруг горизонтальной оси, совпадающей с лучом.

SS

Грани н ребра кристалла пронумеровывают и их положение, соответствующее первой установке, наносят на гно. 1140082

Составитель С.Бочинский

Редактор В.Ковтун ТехредM.Ãåðãåëü Корректор С.Шекмар

Заказ 259/Зб Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 четкие светотени, а поворот кристалла на 2"3 практически не изменяет характера дифракционной картины. В положении, когда плоскости свилей совпадают с направлением луча, на экране появляется очень детальная и от- . носительно контрастная дифракционная картина, на которой можно различать слои, толщиной в десятые и сотые доли миллиметра. Поворот кристалла даже на угол 0,2-0,5 вызывает существен0 ное изменение дифракционной картины, уменьшает ее детальность и- контрастность. По этим признакам и устанавливают момент параллельности луча 15 и свилей. В этом положении снимают отсчет с лимба, характеризующий поворот кристалла от ИП вокруг соответствующей оси. С учетом коэффициента преломления обыкновенного луча изме- 20 ренный угол поворота кристалла пересчитывают на угол поворота луча в кристалле, таким образом определяют одно направление, лежащее в плоскости свилей. Это направление нано- 2 сят на гномостереографическую проекцию кристалла.

Для получения второго направле.ния, лежащего в плоскости оптических неоднородностей (свилей), повторя- зО ют все перечисленные операции, предварительно изменив исходную установку кристалла таким образом, чтобы просвечивающий луч проходил сквозь другую пару отполированных граней.

Аналогичными измерениями, выполненными при второй установке кристалла, определяют второе направление луча в кристалле, не совпадающее с первым, но также лежащее в плоскости свилей.

Второе направление луча наносят на гномостереографическую проекцию кристалла, на которой по двум направлениям строят плоскость и определяют ее кристаллографические. координаты.

Использование изобретения позволяет получать количественную информацию о кристаллографической ориентировке неоднородностей показателя преломления в прозрачных монокристаллах с точностью, достаточной для надежного определения кристаллографических индексов пирамид роста. Задача эта не может быть решена с использованием каких-либо известных технических средств, в том числе и устройствапрототипа.

Изобретение расширяет возможности науки минералогии и кристаллографии в исследовании монокристаллов, дает исследователям новый способ и инструмент изучения внутренней морфологии монокристаллов без их разрушения, дает возможность выполнять кристаллографические исследования на образцах, не имеющих природной огранки.