Способ контроля плотности поверхностного слоя твердых тел

Способ контроля плотности поверхностного слоя твердых тел

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

пц 6О90 79

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.02.76 (21) 2320472/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.05.78. Бюллетень № 20 (45) Дата опубликования описания 10.05.78 (51) М. Кл.2 G 01N 23/20

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 548.73(088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

К. В. Киселева, Ю. В. Милютин и А. Г. Турьянский

Ордена Ленина физический институт им. П. Н. Лебедева (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПЛОТНОСТИ ПОВЕРХНОСТНОГО

СЛОЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Изобретение относится к рентгенооптическим методам контроля плотности вещества.

Известен способ контроля поверхностного слоя твердых тел, заключающийся в том, что коллимированный пучок рентгеновского излучения направляют на кристалл-монохроматор, регистрируют интенсивность монохроматизированного пучка, который затем направляют на исследуемую поверхность под углами полного внешнего отражения и регистрируют интенсивность отраженного пучка.

Недостатком известного способа является недостаточная точность измерений, связанная с изменением облучаемой площади образца при изменении угла падения пучка на образец.

Известен способ рентгенографирования образцов, при котором величина облучаемой поверхности образца остается постоянной, что достигается за счет изменения ширины щели в зависимости от угла падения пучка.

Недостатком этого способа является значительное увеличение времени регистрации отраженного излучения, связанное с очень малой плотностью потока по поверхности образца падающего на малых углах излучения, Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ контроля плотности поверхностного слоя твердых тел, заключающийся в том, что исследуемую поверхность слоя твердых тел, заключающийся в том, что исследуемую поверхность образца облу чают пучком монохром атического рентгеновского излучения под углами зеркального отражения, регистрируют отраженное излучение и по зависимости интенсивности отраженного излучения от угла падения пучка на исследуемую поверхность судят о плотности поверхностного слоя.

1р Недостатком прототипа является невысокая точность измерений при малых углах, связанная с изменением площади облучаемой поверхности при различных углах, а также с неполным перекрытием пучка при очень ма15 лых углах.

Цель изобретения заключается в том, чтобы повысить точность измерений при малых углах.

Поставленная цель достигается тем, что производят перемещение с постоянной скоростью исследуемой поверхности образца через сечение пучка при каждом фиксированном угле падения пучка на образец.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 — скамья счетчика и кристалл-анализа тор; на фиг. 3 — угловая зависимость коэффициента отражения при малом изменении

30 плотности контролируемой поверхности.

Генератор рентгеновского излучения 1 создает поток расходящихся лучей, часть которо о коллиматором 2 направляется на кристалл-мопохроматор 3. Из дублета рентгеновского излучения, отраженного монохроматором 3, щелями 4 и 5 выбирается наиболее интенсивная линия спектра. В зависимости от положения образца 6, который перемещается механизмом сканирования 7 в направлениях, указанных на чертеже стрелкой, рентгеновский пучок попадает либо непосредственно на кристалл-анализатор, либо предварительно отражаясь от поверхности образца 6.

Регистрация интенсивностей прямого и отраженного пучков до отражения от кристалла-анализатора осуществляется счетчиком излучения 9. Для уменьшения влияния рассеянного излучения перед счетчиком 9 установлена ограничивающая щель 8.

Кристалл-анализатор 10 установлен ассиметрично относительно оси вращения 01О д и жестко закреплен на скамье 12 счетчика излучения 11, регистрирующего отражения от кристалла-анализатора пучка (см. фиг. 2).

Такая установка, во-первых, обеспечивает перекрытие большего диапазона углов отражения от контролируемой поверхности, во-вторых, позволяет максимально упростить отсчет углов и перемещение вокруг оси 01о 12.

Несмотря на то, что при вращении счетчика

11 и кристалла-анализатора 10 углы поворота равны, в виду малости углового расстояния между прямым и отраженным пучками дифрагированные пучки не выходят за пределы чувствительной области детектора.

Вращение кристалла-монохроматора 3, образца 6, сканирующего механизма 7, щели 8, счетчика 9, кристалла-анализатора 10, счетчика 11 осуществляется вокруг указанных на фиг. 1 осей Оз, Об 9, Оиь i соответственно.

В исходном положении счетчик 9 находится между образцом и кристаллом-анализатором, причем щель 8 перекрывает прямой пучок, так что на счетчик могут попасть только отраженные пучки. С помощью механизма сканирования образец вводят в пучок, а затем вращая его вокруг оси 0 9, добиваются появления на счетчике 9 отчетливого отраженного

609079

4 сигнала. После этого отводят счетчик 9 в сторону от прямого и отраженного пучков, а образец выводят в крайнее (нижнее по чертежу) положение. Вращением кристалла-анализатора вокруг оси 01О, и определяют угловое положение максимума дифракционного пика прямого пучка срь а затем, вводя образец, отраженного пучка ср . Очевидно, что угол наклона поверхности относительно пучка в таком случае равен . Определив таким обра2 зом опорную угловую координату поверхности, повторно вводят между образцом и кристаллом-анализатором счетчик 9 в аналогич15 ное указанному выше положение. Меняя угол наклона контролируемой поверхности, осуществляют съемку угловой зависимости коэффициента отражения, по которой судят о плотности поверхностного слоя, причем при заданном угловом положении при неполном перекрытии пучка с помощью механизма сканирования поверхность проводят через все сечение прямого рентгеновского пучка. Это позволяет за время сканирования равномерно осветить все участки поверхности и таким образом исключить влияние распределения интенсивности в профиле пучка на полученный результат, а использование счетчика 9 исключает необходимость прецизионного качания кристалла-анализатора при измерении коэффициента отражения, C ормула изобретения

Способ контроля плотности поверхностного

З5 слоя твердых тел, заключающийся в том, что исследуемую поверхность образца облучают пучком монохроматического рентгеновского излучения под углами зеркального отражения, регистрируют отраженное излучение и по за4р висимости интенсивности отраженного излучения от угла падения пучка на исследуемую поверхность судят о плотности поверхностного слоя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений при малых уг45 лах, производят перемещение с постоянной скоростью исследуемой поверхности образца через сечение пучка при каждом фиксированном угле падения пучка на образец.

609079 фиг.1 ф иг.2!

2 фиг.3

Корректор О. Тюрина

Редактор Н. Коляда

Подписное

Заказ 689/14 Изд. № 436 Тираж 1122

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, %-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель К. Кононов

Техред А. Камышникова

У (уг. ммл: