Способ определения мозаичности монокристаллов

Способ определения мозаичности монокристаллов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к физике твердого тела и кристаллооптике, а именно к способам определения мозаичности монокристаллов . Цель - создание способа, посред ством которого можно отбирать монокристаллические образцы большого объема с мозаичностью в секундном и субсекундном диапазонах и выявлять скрытую крупноблочную структуру. Исследуемый образец устанавливается в геометрии Лауэ и облучается коллимированным пучком -чзлучения с длиной волны ,0301А. Измеряется интегральная интенсивность отражения кривой качания и интенсивность прямого пучка, прошедшего через образец в отсутствии дифракции, по отношению которых определяется экспериментальный интегральный коэффициент отражения. Из зависимости интегрального коэффициента отражения от мозаичности для найденного значения экспериментального интегрального коэффициента отражения определяется мозаичность в данном сечении кристалла. 6 ил. со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 G 01 М 23 20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИИЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4004293/31-25 (22) 08.01.86 (46) 30.07.88. Бюл. № 28 (71) Ленинградский институт ядерной физики им. Б. П. Константинова АН СССР (72) В. Л. Алексеев, А. И. Курбаков и В. А. Трунов (53) 621.386(088.8) (56) А. R. I ang. Defect visualisation: individual defects. Characterization of crystal

growth defects by Х-ray methods. N — Y, Plenum Press, 1980, р. 161 — 185.

U. Bouse. Messungen der anomalen durchlassigkeit und der Reflexion von Rontgenstrahlung an guten Germanium-Einkristallen

in Bragg-fall der Interferenz vergleich mit

der dynamischen Theoric der Rontgeninterferenzen Zeitschrift fiir Physik, 1961, В. 161, S. 310 — 329.

Алексеев В. Л. Дифракция на изогнутом кристалле. Препринт ФТИ-086, 1968, с. 13. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОЗАИЧНОСТИ МОНОКРИСТАЛЛОВ

ÄÄSUÄÄ 1413492 А 1 (57) Изобретение относится к физике твердого тела и кристаллооптике, а имеHHO к сиособам определения мозаичности монокристаллов. Цель — создание способа, посред ством которого можно отбирать монокристаллические образцы большого обbc Ma с мозаичностью в секундном и субсекундном диапазонах и выявлять скрытую крупноблочную структуру. Исследуемый образец устанавливается в геометрии Лауэ и облучается коллимированным пучком у-излучения с длиной волны 1=0,0301А. Измеряется интегральная интенсивность отражения кривой качания и интенсивность прямого пучка, прошедшего через образец в отсутствии дифракции, по отношению которых определяется экспериментальный интегральный коэффициент отражения. Из зависимости Q интегрального коэффициента отражения от мозаичности дни найденного значении з«сое- (Д риментального интегрального коэффициента отражения определяется мозаичность в дан ном сечении кристалла. 6 ил.

Изобретение относится к физике твердого тела и кристаллооптике, в частности к исследованию структурных искажений в высокосовершенных монокристаллах большого объема.

Целью изобретения является создание способа, посредством которого можно отбирать монокристаллические образцы большого объема с мозаичностью в секундном и субсекундном диапазонах и выявлять скрытую крупноблочную структуру.

На фиг. 1 приведена зависимость интегрального коэффициента отражения от места прохождения у-пучка через образец для рефлекса (101) на пластине кварца № 1, размерами 30Х50Х8 мм, боковая грань которой размерами 8)(30 мм совпадает с плоскостью (101), штриховой линией нанесено значение интегрального коэффициента отражения для модели идеального кристалла (Й„,); (R„„,„ — экспериментальное значение интегрального коэффициента отражения, х — координата сканирования расстояния по кристаллу в направлении, перпендикулярном направлению падения у-пучка; на фиг. 2 — зависимость интегрального коэффициента отражения R;, „от места прохождения у-пучка через образец для рефлекса (110) на пластине кварца № 2, размерами

30р, 50)(8 мм", боковая грань которой размерами 8)(30 мм совпадает с плоскостью (110); на фиг. 3 — универсальная зависимость интегрального коэффициента отражения (R;) „, от отражательной способности кристалла R„,; на фиг. 4 — расчетные зависимости интегрального коэффициента отражения Я; от мозаичности со для кристаллов № 1 (кривая 1) и № 2 (кривая 2); на фиг. 5— расчетные значения мозаичности в объеме кристалла № 1, полученные на основе экспериментальных результатов, приведенных на фиг. 1; на фиг. 6 — расчетные значения мозаичности кристалла № 2, полученные на основе экспериментальных результатов, приведенных на фиг. 2.

Предлагаемый способ дает возможность уменьшить величину дарвиновской ширины кривой качания на два порядка по сравнению с методами двухкристальной рентгеновской дифрактометрии, что позволяет перейти в субсекундный диапазон измерения мозаичности монокристаллов. Одновременно с этим благодаря высокой проникающей способности выбранного у-излучения можно исследовать объем образцов большого размера.

Способ осуществляют следуюш,им образом.

Золотая пластинка (197 Ап) активируется нейтронами до активности -200 Си и устанавливается на у-дифрактометр.

С помощью электронной системы дискриминации выделяется спектральная линия с длиной волны 1=0,0301 A от 198 Аи. Исследуемый образец устанавливается в геогде ьэфф — истинная мозаичность; ь- — полуширина кривой качания, включающая в себя истинную мозаичность и приборное разрешение Q)npu6.

Универсальная зависимость интегрального коэффициента отражения (R;)m от отражательной способности Rm любого кристалла в безразмерных величинах имеет вид: (R;) = — " (1 — ехр(— ln2nR )exp X

25

&<

X((exp(— 1п аРж)1 1аО, (2)

9-1 где а — параметр изогнутости кристалла (а=0 для неизогнутого кристалла);

R — отражательная способность кристалла, R =2R/u) (3)

К =г Л. Р „ дь е.t/÷2 (4) где го — классический радиус электрона;

Fnni — структурный фактор для отражения (ЬЫ);

dnni — межплоскостное расстояние;

40 1 — размер образца в направлении пучка;

Vo — объем элементарной ячейки;

Π— угол Брэгга.

Пример. Исследовали две пластины природного кварца оптического класса. Скани45 рующий 1э-пучок имел сечение 01Х20 мм и был почти параллелен отражающим плоскостям (Оэ-0,3 ), которые совпадали с боковой гранью пластины. Штриховыми линиями на фиг. 1 и 2 нанесены расчетные значения интегрального коэффициента отражения (RÄ ) в модели идеального кристалла с усреднением малых динамических осцилляций R îò толщины образца. Эту величину рассчитывали по формуле

1э la Fnni

55 2Р впЕГ (5) 30

Из фиг. 1 и 2 видно, что R;,„äëÿ кристалла № 1 значительно изменяется от точки

13492 метрии Лауэ и облучается коллимированным пучком 7-излучения. Измеряется интегральная интенсивность отражения кривой качания и интенсивность прямого пучка, прошедшего через образец в отсутствии дифракции. Нормировкой интегральной интенсивности на интенсивность прямого пучка получают экспериментальный интегральный коэффициент отражения (R;, „) в абсолютной шкале, поскольку эффект аномальной дис10 персии при используемой длине волны от; сутствует. Из зависимости интегрального коэффициента отражения R; от мозаичности ю для найденного значения R;, „ определяется мозаичность вэфф в данном сечении кристалла пучком у-излучения.

При этом

Щэфф=

1413492

Фор.чула изобретения

Red

ЗР х,, .

1О 20

Фиг.!

Пе епад между максимальными

6 аз и минимальными значениями равен 8, раз, ниг е не достигает причем Величина R;ð.«д ни д значения „д. . На кристалле № 2 выделенными с точ с точки зрения интегрального коэффициента ц отражения оказались приповерхностные области у края кристалла, а в основном ом объеме кристалла значени к R . При всех измерениях ширины кривьх

ых качания составляли = 9 угл., р к „. рив . с (п ибо, ное

На угловое разрешение у-дифрактометра) . основании п„ риведенных экспериментальных

" К рассчитаны величины мозаичзначении R„„„„„„p

О и№2. ности кафф кристаллов № 1 и №

Расчет проводили следующим образом.

Для ряда значении оз в диапазон

8 угл. с рассчитывали величину ., и из вы ажения (3). Далее по зависимости (R;)„, от (формула (2) и фиг. 3) находили соответствующие значения (К),„. По формуле

R;= (R;) !!/2 находили значение R; для каждого используемого а и строили расчетвисимость интегрального коэффициента отражения R; от мозаичности ю (фиг. )

На фиг. 4 приведены зависимости R; от !! для кристаллов г ов № 1 и № 2. Приравнивая экспериментальные интегральные коэффициенты отражения R;, „ðàñ асчетным значениям (R;=R;, „), по графикам на фиг. 4 определяли величины мозаичности кристалобразца. Результаты представлены на фиг.

На основании проведенных экспериментов можно сделать однозначный выбор по качеству монокристаллов в пользу монокристаллов е № 2. Полученная мозаичность для а 01 гл. с, этого кристалла не превышала, угл. с, не принимая во внимание краевой эффект.

Это близко к величине мозаичности для у л. с . На пе вом кристалле наблюдался значительный разброс значений мозаичности (от 2,2 до

0,1 угл. с) в разных областях образца. Данные, полученные на дифрактометре, хорошо исследований. На кристалле № 2 при засветке центральной области получена четкая ка „тина маятниковых полос. а к 1исталле № 1 эта картина хотя и наблюдалас, ь но оказалась размытои.

Способ определения мозаичности моно5 кристаллов по о дифракции электромагнитного излучения на испытуемом образце в геометрии Лауэ и регистрации кривой качания, отличающийся тем, что, с елью осмществления возможности отбора монокрис2 таллических образцов большого объема с мозаичностью в секундном и су осек ндном диапазонах и выявления скрытой крупноэлектромагнитное излучение гамма-диапазона с длиной волны 0,0301 А от активировани источника 198 Ац измеряют ного неитронами интегральную интенсивность кривой качания и интенсивность прямого пучка в отсутствии дифракции, по отношению которых orrðåäåляют интегральный коэффициент отражения, 3Q строят расчетную зависимость интегрального коэффицие!:.та отражения от мозаичност:.

; я и-спедуе!!ого кристалла и д. лины волны

0,0301 А, по которой для значения экспср ментального интегрального коэ ициента отражения находят значение мозаичности исследуемого кристалла.

1413492

10 20

Физ 2

0,2

7

0,8

О,G

O,Ф

0,7

0,7 O,ã 0,4 0,60,8 1

2 0 8 В 10 20 4 О ВОВОтаа

1413492

Фиг. 5

1413492

Фиг.6

Составитель О. Алешко-Ожевский

Редактор Е. Копча Техред И. Верес Корректор В. Бчтяга

Заказ 3775/45 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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