Способ ориентирования монокристаллической мишени

Способ ориентирования монокристаллической мишени

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано для определения кристаллографических направлений монокристаллов. Цель изобретения - повьппение точности ориентирования монокристаллической мишени, Монокристаллическую мишень (М) ориентируют так, чтобы ось пучка электронов совпадала с нормалью к поповерхности М. Пучок электронов, направляемых на М, формируют с угловой расходимостью и Y. удовлетворяющей выражению V A/2(d-Е) , где , с - скорость света; - постоянная Планка, МэВА;Е, - кинетическая энергия электронов, МэВ; d - минимальное, межплоскостное расстояние для всех главных кристаллографических плоскостей , А , например 4 У 0,02 . При этом угловые распределения прошедших через М электронов регистрируют . Одновременно проводят М относительно какой-либо оси. Шаг поворота М определяется шагом f А/4(с1 А хЕц) , т.е. интервал углов, в котором необходимо снять ориентированную зависимость, составляет 2-4 . Количество угловых распределений составляет 100-120. Использование способа позволяет повысить точность ориентации в 2-10 раз. 1 ил. i (Л со 4 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (51) 4 Н 05 Н 6 00 фЯ(;ЩОЯЛ (%

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

gg9II30 -) <

) К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4046739/24-21 (22) 24,02. 86 (46) 30,09. 87, Бюл. Р 36 (71) Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им. С, М, Кирова (72) Е. И. Розум, В, И, Гриднев, В, Г. Хлабутин, С. А. Воробьев и А, 10, Басай ,(53) 621.384,6(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 976509, кл. Н 05 Н 7/00, 1981, Авторское свидетельство СССР

9 227700113322, кл. Н 05 Н 7/00, 1967, (54) СПОСОБ ОРИЕНТИРОВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕ СКОЙ MHIIIEHH (57) Изобретение может быть использовано для определения кристаллографических направлений монокристаллов, Цель изобретения — повышение точности ориентирования монокристаллической мишени; Монокристаллическую мишень (М) ориентируют так, чтобы ось пучка электронов совпадала с нормалью к поповерхности M. Пучок электронов, направляемых на M формируют с угловой расходимостью D У . удовлетворяющей выражению Ь 1 = А/2(d E ) где A= ÃÀ с, с — скорость света; — постоянная

Планка, МэВА; Š— кинетическая энергия электронов, МэВ; d — - минимальное межплоскостное расстояние для всех главных кристаллографических плосО о костей, А, например и У = 0,02

При этом угловые распределения прошедших через М электронов регистрируют, Одновременно проводят M относительно какой-либо оси, Шаг поворота M определяется шагом т =A/4(d r, х Е ) ", т.е. интервал углов, в котором необходимо снять ориентированную

О зависимость, составляет 2-4 ° Количество угловых распределений составляет 100- 120. Использование способа позволяет повысить точность ориентации в 2-10 раз. 1 ил, 1341 31

Изобретение относится к технической и экспериментальной физике и может быть использовано для определения кристаллографических направлений монокристаллов в различных ядернофизических экспериментах по изучению взаимодействия заряженных частиц с монокристаллами, Цель изобретения — повышение точ- 10 ности ориентирования монокристалли1 ческой мишени.

На чертеже показан способ ориентирования монокристаллической мишени,.

Известно, что угловое распределе- 15 ние прошедших через монокристалл электронов в режиме плоскостного каналирования представляет собой набор максимумов интенсивности, состоящий из нечетного числа максимумов, рас- 20 положенных на расстоянии " = 2 друг от друга вдоль линии, перпендикулярной проекции данной кристаллографической плоскости, При этом

25 врэггв= hc(d E» ) = A(d ê) э где А=сопз =КЪс=3,14 1,973 ° 10

МэВ, h — постоянная Планка; с — скорость света; 30

d — минимальное межплоскостное расстояние для всех главных кристаллографических плоскосо тей, А;

F„- кинетическая энергия электронов, МэВ.

Угловой размер всех максимумов одинаковый и равен угловому размеру падающего на мишень пучка, Количество максимумов и расстояние между 40 ними (2 Т „„„„ ) определяются типом монокристалла и энергией электронов.

Известно также, что при наличии разориентации электронного пучка относительно кристаллографической плос- 45 кости на угол V > 1/4,«„ в угловом распределении наблюдается асимметрия, в число максимумов может быть как четным, так и нечетным.

При углах разориентации f < I/4Т„рэ«„ 50 угловое распределение симметрично . относительно центрального максимума, а положение самого максимума с точ1 ностью до Ч, = — э9э,гя совпад

55 этой кристаллографической плоскостью.

При наличии большой разориентации электронного пучка относительно какой-либо кристаллографической плоскости Y ) Y угловое распределение прошедших через мишень электронов представляет собой практически один широкий максимум, Такая закономерность в поведении угловых распределений наблюдается согласно теоретическим оценкам в широком диапазоне первичного пучка электронов, С увеличением энергий электронов уменьшается значение критического угла и угла Брэгга, а следовательно, уменьшается угловое расстояние между максимумами в угловых распределениях. Уменьшается также и необходимая угловая расходимость первичного пучка частиц. Поэтому реальный диапазон энергии определяется в основном техническими параметрами установки, которая должна формировать пучок электронов с угловой расходимостью

У Й I/2 78„,„„„, поворачивать мишень вокруг какой-либо оси с шагом ьу ( (I/4 1р „„„ и регистрировать угловые распределения прошедших через мишень электбонов с угловым разрешением Р 1/2 1 рэ,,д, Реально этот диапазон энергий составляет 0,515 МэВ.

Толщина монокристаллической мишени для этого диапазона определяется возможностью получения дискретного анизотропного углового распределения прошедшего через мишень пучка электронов и составляет величину 0 520 мкм, Гониометрическое устройство позволяет изменять угол наклона с точностью 6 y -1/4 Торэ,., . Система регистрации имеет угловое разрешение ми не меньше У /2 и позволяет досбр9ГГЯ таточно быстро фиксировать угловые распределения, Способ ориентирования осуществляется следующим образом, !

Монокристаллическую мишень, например, кремния, толщиной 2 мкм, устанавливают в двухосевом гониометре с точностью и Ч э 0,005 и ориентируют с помощью оптического метода (например, по положению отраженного от зеркальной поверхности мишени лазерного луча) так, что ось пучка частиц совпадает с нормалью к поверхности мишени, Такую ориентацию мишени принимают за условный нуль, На чертеже условный нуль соответствует точке А (1 = О, 9 = О). энергия пучка электронов 1,5 МэВ, угловая расходимость пучка и 1 = 0,02 . Уго

1341 ловые распределения прошедших через мишень электронов регистрируются на фототехнической пленке ФТ-31 (размер зерен 10 мкм), установленной за мишенью на расстоянии 2000 мм, Поворачивая мишень относительно какойлибо оси, последовательно регистрируют угловые распределения при углах поворота / = О, 0,02, 0,04, 0,06...,, lp от точки А до точки М, При среднем токе электронного пучка l мкА для регистрации одного углового распределения достаточно времени экспозиции 0 5 с, 15

Вследствие того, что монокри сталлические мишени обычно изготавливаюто ся с точностью ориентации 1-2, интервал углов, в котором необходимо снять ориентационную зависимость, со- Zp ставляет 2-4 (точки А, М) ° При этом количество угловых распределений в ориентационной зависимости составляет 100-200, общее время экспозиции 50-100 с, Из полученного набо- рб ра картин угловых распределений выбирают одинаковые неизотропные симметричные распределения, соответствующие плоскостному режиму прохождения электронов через мишень, соответ- дб ственно точки Б, В, Г, Д, Е, Эти распределения в соответствующем угловом масштабе дают местонахождение плоскостей, направление их следов, по которым строится система проекций.

Полученная система проекций сравнивается со стандартными. Остальные угловые распределения, представляющие собой один широкий размытый мак- б симум и соответствующие движению электронов вдали от кристаллбграфических плоскостей, интереса не представляют и в дальнейшем анализе не используются, Проводя через центры симметрии (центральные максимумы) угловых распределений прямые, перпендикулярные линиям, вдоль которых расположены максимумы в отдельных угловых распределениях, получают систему проекций.

Из вида угловых распределений количества максимумов в них видно, что

I плоскости 11, 44 — равнозначны, но отличны от других равнозначных

731

4 плоскостей 22, 33, 55 . Сопоставлением построенной системы проекций со стандартными системами проекций для кремния установлено, что построенная проекция соответствует направлению (111 и начальная ориентация, т,е, условный нуль (ocb пучка электронов) составляет с кристаллографи( ческой осью (111) углы @ — 9 0,2 и, — У, 1,2, Общее время такого ориентирования не превышает 2-3 ч, Точность ориентирования, т,е. точность, с которой находят положения плоскостеи,, . У, определяется углом наклона оси пучка электронов относительно кристаллографической плоскости, при котором нарушается симметрия углового распределения прошедших электронов, Этот угол Равен,.„„, /2.

Таким образом, точность ориентации повышается в 2-10 раз по сравнению с известным способом, Формула изобретения

Способ ориентирования монокристаллической мишени относительно пучка заряженных частиц, заключающийся в том, что на мишень направляют пучок заряженных частиц, поворачивают мишень относительно оси пучка, измеряют ориентационную зависимость угловых распределений, прошедших через мишень электронов, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения точности ориентирования, пучок электронов, направляемых на мишень, формируют с угловой расходимостью а, удовлетворяющей выражению 1У A/2 (й к ) в а мишень поворачивают с шагом

У= A/4(d ° E„) где E кинетическая энергия электронов, МэВ;

d — минимальное межплоскостное расстояние для всех главных кристаллографических плоскостей, А;.

A=1(Ьс=3,14 ° 1,973 ° 10

МЭВ4 с — скорость света;

Ъ - постоянная Планка.

1341731

О 14 у 9>

Составитель F.. Громов

Техред И.Попович Корректор В.Гирняк

Редактор И. Касарда

Заказ 4445/57 Тираж 801 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 3035 ° Москва ° Ж-35, Раушская наб ° ° д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4