Рентгеновский спектрометр

 

РЕНТГЕНОВСКИЙ СПЕКТРОМЕТР, содержащий расположенные на общем основании источник излучения, коллиматор , кристалл-монохроматор и кристалл-анализатор , держатель исследуемого кристалла и детектор излучения, вьшолненные с возможностью вращения относительно оси главного гониометра, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей спектрометра, он снабжен механизмом одновременного поворота источника излучения, кристалла-мойохроматора и коллиматора относительно держателя исследуемого кристалла вокруг общей оси, лежащей в горизонтальной плоскости, и детектором зеркального отражения, причем детектор зеркального отражения и общая ось расположены на равном расстоянии от оси главного гониометра, а держатель исследуемого кристалла снабжен механизмом линейного смещения вдоль оси главного гониометра, 4 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

I (19) (11) А

4(51) С 01 Н 23 207

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 г

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОВРетений и ОтнРьп ий (21) 3644803/24-25 (22) 14.07.83 (46) 23.02.85. Вюл. В 7 (72} Э.К. Ковьев, А.В. Миренский, С.А. Семилетов и M.È. Дейген (71) Специальное конструкторское бюро Института кристаллографии им. А.В. Шубникова и Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова (53) 621.386(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 487338, кл. C 01 N 23/20, 1973.

2. Reninger M. Mesungen zur Rontgepstrahl-0ptik des idealkristals. I, Beschtetigung der Darwin Ewald PrinsKohler Kurve. Acta Crystall. 1955,, v. 8, р. 597 (прототип). (54) (57} РЕНТГЕНОВСКИЙ СПЕКТРОМЕТР, содержащий расположенные на общем — основании источник излучения, коллиматор, кристапл-монохроматор и кристалл-анализатор, держатель исследуемого кристалла и детектор излучения, выполненные с возможностью вращения относительно оси главного гониометра, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей спектрометра, он снабжен механизмом одновременного поворота источника излучения, кристалла-монохроматора и коллиматора относительно держателя исследуемого кристалла вокруг общей оси, лежащей в горизонтальной плоскости, и детектором зеркального отражения, причем детектор зеркального отражения и общая ось расположены на равном расстоянии от оси главного гониометра, а держатель исследуемого кристалла снабжен механизмом линейного смещения вдоль оси главного гониометра.

1141321

Изобретение относится к рентгенографии и может быть использовано при создании новой рентгеновской аппаратуры для анализа реальной структуры кристаллов и монокристаллических 5 пленок.

В современной рентгенографии кристаллов используются различные дифрактометрические методы.

Для повышения точности измерений !О и чувствительности к деформации решетки обычно используют трехкристальные спектрометры — приборы, в которых монохрбматизация излучения и его коллимация осуществляются с по- !5 мощью специальных кристаллов.

В настоящее время созданы трехкристальные спектрометры различных конструкций.

Известна рентгенооптическая схема 20 ,Ковьева или схема с совмещенными осями вращения, содержащая источник рентгеновского излучения, исследуемый кристалл, кристалл-монохроматор, щелевой коллиматор и механизм, с 25 помощью которого источник излучения и коллиматор линейно смещаются на определенное расстояние, при этом кристалл-монохроматор также линейно смещается на определенное расстояние,3p а оси вращения кристалла-монохроматора и исследуемого кристалла простран. ственно совмещены (11.

Поставленная цель достигается тем, что рентгеновский спектрометр, содержащий расположенные на общем основании источник излучения, коллиматор, кристалл-монохроматор и кристалланализатор, держатель исследуемого кристалла и детектор излучения, выполненные с возможностью вращения относительно оси главного гониометра, снабжен механизмом одновременного поворота источника излучения, кристалла-монохроматора и коллиматора относительно держателя исследуемого кристалла вокруг общей оси, лежащей в горизонтальной плоскости, и детектором зеркального отражения, причем детектор зеркального отражения и общая ось расположены на равном расстоянии от оси главного гониометра, а держатель исследуемого кристалла снабжен механизмом линейного смеще- ния вдоль оси главного гониометра.

На фиг.1 представлен предлагаемый спектрометр, общий вид; на фиг.2— то же, продольный разрез; на фиг.3 то же, поперечный разрез.

Рентгеновский спектрометр,содержит источник 1 излучения, представляющий собой рентгеновскую отпаянную трубку БСВ-22, БСВ-24 с системой настройки и механизмом поворота трубки относительно оси вращения О, крис.— талла-монохроматора 2 с гониометрической головкой.

Наиболее близким к изобретению по З технической сущности и достигаемому эффекту является рентгеновский спектрометр, содержащий расположенные иа общем основании источник излучения коллиматор кристалл монохрома 40 тор и кристалл-анализатор, держатель исследуемого кристалла и детектор, выполненные с возможностью вращения относительно оси главного гониометра и детектор излучения L 2?.

Недостатком известных устройств является невозможность применения

° рентгенооптических схем при исследовании дифракции в некомпланарной геометрии, когда векторы падающей 50 волны К, дифрагированной волны К„ и обратной решетки Н> не лежат в одной плоскости,.что сужает область применения рентгенооптических методов анализа реальной структуры кристаллов. 55

Ъ

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей спектрометра.

Выходная щель 3 коллиматора излучения установлена на механизме 4 одновременного наклона источника 1 излучения и кристалла-монохроматора 2-относительно оси вращения 0 . Главный . гониометр 5 установлен на некотором (заданном) расстоянии от оси 0 меха- низма 4.

На осях вращения гониометра 05 и

04 установлен исследуемый кристалл

6 и детектор 7 излучения с кристалланализатором 8. На расстоянии, равном расстоянию между осями вращения

Оп и Q, от 0 установлена входная щель 9, за которой расположен детектор 10. Все узлы спектрометра, содержащие механизм наклона источника излучения, главный гониометр 5, входную щель 9 и детектор 10, установлены на общем основании 11.

Спектрометр работает следующим образом.

Кристалл 6 в виде плоскопараллельной пластины устанавливается в держа1141321

3 теле гониометра 5 таким образом, что его нормаль к поверхности .параллельна оси вращения главного гониометра 5, а источник 1 излучения вместе с кристалл-монохроматором 2 и выходной щелью 3 коллиматора поворачиваются в вертикальной плоскости относительно оси гониометра 5. Положения оси 0 и входной щели 9 выбирают такими, чтобы РасстоЯние 9 0 и Оз0 10 были бы равными с точностью 1 мм.

Поскольку углы падения.при зеркальном отражении составляют малые значения 0 $49 ь10 рад-, где $ угол падения излучения на поверхность кристалла 8„> — критический угол зеркального отражения, то смещение кристалла в новое положение не пре вышает нескольких сантиметров.

Например, при расстоянии 9 0

= 400 мм и 8qp = 3 ° 10" рад (10 угловых минут) значение Ь„, „ = 200 3 х10-э рад = 0 6 мм

Таким образом, перемещая линейно кристалл вдоль его нормали к поверхности, всегда можно найти такое по:ложение, когда зеркально отраженный луч будет проходить через щель 9 и регистрироваться детектором 10. ЗО

Далее, не меняя юстировки кристалла, поворотом его вокруг оси 0> можно удовлетворить условию дифракции на системе плоскостей (h k, f) . с вектором обратной решетки 1, перпендикулярных поверхности.

В зависимости от задач исследования можно регистрировать как интегральные, так и дифференциальные кривые отражения рентгеновских лучей при q, = const. Для этой цели изменяют угол дифракции относительно угла Брэгга < = V -6, где с6 - откло,нение угла падения от угла Брэгга;

V — угол падения относительно атомных плоскостей; 9> — брэгговский угол. Второй круг задач связан с регистрацией кривых зеркального отражения

1 () при заданном угле брэгговской дифракции (< = const).

Предложенный спектрометр позволяет реализовать метод анализа реальной структуры ультратонких кристалличесо ких слоев и пленок (10-1000 А) и применим для исследования широкого класса кристаллов и решения различных технологических задач в процессе пра; изводства полупроводниковых приборов, например диффузионных смол, эпитаксиальных пленок.

1141321

Заказ 488/32

Тираж 897 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

Составитель Т, Владимирова

Редактор А. Шишкина Техред Т.Маточка, Корректор С. Шекмар