Способ определения температуры кристалла при импульсном нагреве

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕ РАТУРЫ КРИСТАЛЛА ПРИ ИМПУЛЬСНОМ НАГРЕВЕ путем регистрации изменения температурно-зависимого параметра кристалла под действием импульсного нагрева и сравнения с зависимостью изменения этого параметра при непрерывном нагреве, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия определения, кристалл облучают пучком электронов с энергией 30-150 кэВ и регистрируют изменение интенсивности одного из рефлексов электронно-дифракционной картины на отражение . Фиг1

СОКИ СОВЕТСНИХ

ON9

РЕСПУБЛИК

3C50 G 01 J 5 50

- -ес.».

E ф

OllHGAHNE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К- ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ (21) 3366676/18-25 (22) 08.12.81 (46) 30.12.83. Бюл. 9 48 (72) М.Ф.Галяутдинов, Н,A.Càèíîâ, И.Б.Хайбуллин и Е.И.Штырков (71) Казанский физико-технический институт Казанского филиала

AH СССР (53) 536.53 (088.8) (56) 1. Фабри Ш. Общее введение в фотометрию. М;Л., ОНТИ, 1934, с. 154.

2..Рывкин С.М. и др. Тепловое излучение кремния под действием лазерного пучка. — Физика твердого тела, 1968, т. 10, вып. 4, с. 1022.

„.SU„„1031293 А (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ КРИСТАЛЛА ПРИ ИМПУЛЬСНОМ

НАГРЕВЕ путем регистрация изменения температурно-зависимого параметра кристалла под действием импульсного нагрева и сравнения с зависимостью изменения этого параметра при непрерывном нагреве, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повьпаения точности и быстродействия определения, кристалл облучают пучком электронов с энергией 30-150 кэВ и регистрируют изменение интенсивности одного из рефлексов электронно-дифракционной картины на отраж ение.

1031293

Изобретение относится к измерению температур, а именно к измерениям температур кристаллических твердых тел при импульсном нагреве и может быть использовано для измерения температуры при лазерных методах обработки кристаллов.

Известен способ определения температуры кристалла при импульсном нагреве путем измерения спектрального распределения интенсивности излучения нагретого тела (1 j.

Наиболее близким к изЬбретению является способ определения температуры кристалла при импульсном нагреве путем регистрации изменения температуро-зависимого параметра кристалла под действием импульсного нагрева и сравнения с зависимостью изменения этого параметра при непрерывном нагреве (21.

В этом способе на кристалл воздействутт>т нагревающим импульсом излучения и во время действия на.— гревающего импульса излу ения снимают спектр теплового излучения этого образца. для этого тепловое излучение пропускают через спектрометр, настроенный на определенную длину волны, и регистрируют интенсивность излучения на этой длине волны с помощью высокочувствительного фотоприемника с временным разрешением 10 с.

- 3

Таким способом измеряется интенсивность теплового излучения на данной длине волны. После этого перестраивают спектрометр на новую длину волны, ттовтор :О О;лучаю.т образец идентичн:;!м импульсом из— лучения и вновь измеряют интенсивность теплогого излучения на новой длине волны. Повторяя эту

Операцию несколько раз на. разных длинах золц, получают кривую зависимости распределения интенсивности теплового излученил От длины волны (спектр теплового излуче— ния). Зна.ние спектра позволяет определить температуру Образца при импульсном нахревс путем сравнения с кривой Планка для теплового излучения черного тела при разных температурах.

Недостатком известных способов является то, что процесс измерения температуры требует многократного воздействия на кристалл, что существенно удлиняет время измерения и увеличивает трудоемкость.

Кроме того, и"-за невозможности обеспечить идентичность нагрева образца в условиях нестабильности импульса излучения or вспышки к вспышке значительно ухудшается точность и воспроизнодимость измеряемой температуры.

10

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия способа.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения температуры кристалла при импульсном нагреве путем регистрации изменения температурно-зависимого параметра кристалла под действием импульсного нагрева и сравнения с зависимостью изменения этого параметра при непрерывном нагреве кристалл облучают пучком электронов с энергией 30 — 150 кэВ и регистрируют изменение интенсивности одного из рефлексов электРонно-дифракционной картины на отражение.

На фиг. 1 дана схема устройства для реализации предлагаемого способа, на фиг. 2 приведен график зависимости интенсивности рефлекса б20 от температуры для монокристалла кр":мния„ на фи=. 3 — осциллогт>а тма Ослаблен.i рефлекса г20 р. т мпv,i ь-,с;О", - !-Ое25

Устройство для реализации способа содержит колонну электрогра4>а 1, электронную пушку 2, смотровое Окно 3, отклоняющие катушки 4, ОткиднОй экран 5, покрытый люминО30 фором, входную диаырагму б системы регистрации 7, лазер 8, систему синхронизации 9, осциллограф 10.

Способ реализуется следующим

Образом.

35 Исследуе ый ттрист ял 11 помещают. в колонну электронографа 1 и устаназлиьают в положение зеркального

Отражени",. под малым углом относительно пучка быстрых электронов, 40 исходящих из электронной пушки 2. ."=нергия †.>тэктронов выбирается в интервале 30-150 кэВ. Верхний предел соответствует энергии электронов, при превышении которой уже наблюдается радиационное поврежде:.Йс исследуемсгэ кристалтта, а нижний — энергии необходимой для получения достаточно яркой электроннодифракционной картины.

Электроны проникают вглубь кристалла на 100-150 Л, дифрагируют

50 с на его периодической атомчой структуре и при выходе из кристалла интерферируют между собой. В результате на ттоверхности откидного эк.Б рана 5, покрытого люминофором, на фоне темного поля набгюдаются ярко освещенные участки там, где выполнились условия Брэгга для интерферирующих пучков ) — брэгговские

60 максимумы (рефлексы ).

Таким образом, на Откидном экране 5 наблюдается картина дифракции бь.стрых электронов на отражение от поверхности исследуемого кристалла 11.

1031293

10 фиг.Г

Составитель Н.Ананьева

РЕдактор Н.Коляда ТехредТ.фанта Корректор Л.Патай

Заказ 10566/9 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Вращением и наклоном исследуемого кристалла 11 относительно пучка электронов на откидном экране 5 получают по воэможности более яркую дифракционную картину. Затем откидной экран 5 откидывается, и с по- 5 мощью отклоняющих электронный пучок катушек 4 один иэ рефлексов заводит ся в диафрагму 6 системы регистрации 7. На выходе системы регистрации появляется сигналг наблюдается отклонение луча регистрирующего осциллографа 10.

Последующим термическим нагревом исследуемого кристалла 11 при помощи .специальной приставки для нагрева 15 попучавт тарировочный график зависимости интенсивности рефлекса от температуры кристалла.

С помощью системы синхронизации

9 запуск осциллографа 10 производит" ся одновременно с действием нагревающего импульса.

Пример. При нагреве монокристалла кремния импульсным излучением регистрировалась интенсивность рефлекса 620. Иэ осциллограмм на фиг. 3 следует, что интенсивность рефлекса 620 снизилась до 65% от интенсивности рефлекса при комнатной температуре в одном случае импульсного нагрева (кривая 12) и до 42% (кривая 13) в другом случае..(Кривая 14 соответствует нулевому уровню сигнала ).

Из графика на фиг. 2 следует, что первому случаю нагрева соответствует температура кристалла

500 С; а второму — 800 С.

Применение предлагаемого способа позволяет уменьшить время и трудоемкость процесса измерения температуры кристаллов при импульсном нагреве и повысить точность измерения по сравнению с известными способами.