Способ определения радиуса изгиба монокристалла и устройство для его осуществления

 

Изобретение может быть использовано в экспериментах с отклонением пучков релятивистских заряженных частиц , изогнутых монокристаллическими мишенями. Цель изобретения - повышение достоверности измерений за счет определения измерений радиуса изгиба по длине монокристалла (М) 2. При движении релятивистских заряжённых частиц (Ч) в плоскостном канале (Ък1) Ч пересекают под углом 0 таллографические плоскости (h К 1 ). При этом под углом 26 90 к пучку каналирующих Ч испускаются фотоны (ф) параметрического рентгеновского излучения (РИ), которые фокусируются в центре окружности радиуса R, частью которой является изогнутый М 2. Интенсивность РИ регистрируется в детекторе (Д)3 РИ.Детектор 3 с коллиматором 4 сканирует по углу о. При наличии изменения радиуса изгиба М 2 . фотоны фокусируются в точке О, а интенсивность РИ в Д 3 спадает до нуля во всех точках области изменения радиуса изгиба М 2 за исключением точки В, излучение от которой проходит через коллиматор 4. По минимуму счета ДЗ определяют протяженность области изменения радиусу изгиба М 2. Перемещая Д 3 вдоль радиуса, измеряют величину перемещения (ОО ) и радиус изгиба М 2. 2 с.п. ф-лы, 5 ил. § (Л со О5 1чЭ 00 00

СО!03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„13623

f (3П 21 H 05 Н 6/00

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ,ВУ

ГОСУДАРСТГ1ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

О0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (46) 30.07.88. Бюл. 229 28 (21) 4055835/24-21 (22) 14 .04.86 (71) Научно-исследовательский инсти- тут ядерной физики при Томском политехническом институте им. С.М. Кирова (72) С.А ° Воробьев, В.В. Мун и С.-Д.Пак (53) 621.384.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

229391452, кл. Н 05 Н, 6/00, < Baker J.I., Carrygan R.À. aed all..

"Phys. halt 137, 1984, 9 12, р. 129234. (4) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИУСА ИЗ—

ГИБА МОНОКРИСТАЛЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ, ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано в экспериментах с отклонением пучков релятивистских заряженных частиц, изогнутых монокрнсталлическими мишенями. Цель изобретения — повышение достоверности измерений за счет определения измерений радиуса изгиба по длине монокристалла (М) 2..При движении релятивистских заряженных частиц (Ч) в плоскостном канале (hK1) Ч пересекают под углом 0 = 45 кристаллографические плоскости (h V. 1 ).

Пр этом под у ло 2 6 90 к пучку каналирующих Ч испускаются фотоны (Ф) параметрического рентгеновского излучения (РИ2, которые фокусируются в центре окружности радиуса R, частью которой является изогнутый М 2.

Интенсивность РИ регистрируется в детекторе (l1) 3 РИ. Детектор 3 с коллиматором 4 сканирует по углу e(. При наличии изменения радиуса изгиба М 2 фотоны фокусируются в точке О, а интенсивность РИ в Д Э спадает до нуля а во всех точках области изменения радиуса изгиба М 2 за исключением точки В, излучение от которой проходит через коллиматор 4 . По минимуму сче- С та ДЗ определяют протяженность облас" ти изменения радиусу изгиба М 2. Перемещая. Д 3 вдоль радиуса, измеряют величину перемещения (00 ) и радиус изгиба М 2, 2 с.п. ф-лы, 5 ил.

1 1 362387 2

Изобретение относится к экспериментальной и технической физике и может быть использовано в различных ядерно-физических экспериментах с использованием изогнутых монокристал" лов, в частности в экспериментах с отклонением пучков релятивистских заряженных частиц изогнутыми монокристаплическими мишенями, Целью изобретения является повышение достоверности измерений эа счет определений измерений радиуса изгиба по длине монокристалла.

На фиг.1 схематично иллюстрируется реализация предлагаемого способа; на фиг.2 и 3 приведены зависимости распределения числа фотонов N вдоль монокристалла или, что эквивалентно, от угла ориентации коллиматора Иф

" g(N) на фиг,4 — случай, когда мо- нокристалл имеет локальное изменение радиуса кривизны; на фиг.5 — устройтво для реализации способа определе«ия радиуса изгиба монокристалла.

Известно, что hp«« падении реляти вистских заряженных частиц под углом

8(рад ) к какой либо низкоиндексной кристаллографической плоскости под углом 2 8 к пучку заряженных частиц испускаются фотоны параметрического рентгеновского излучения. Прячем уг" ловое распределение наблюдаемого параметрического излучения ограничено

mc в пределах Д 6 6 — с j -«а энергия

E определяется законом Брэгга

77 и

d sine где .d " постоянная решетка;

h — 1,2,3,... — порядок дифракции ° .

Выход параметрического рентгеновского излучения составляет 10 фотонов/на протон, Способ осуществляют следующим образом.

Пучок релятивистских заряженных частиц 1 направляется на изогнутый по радиусу кривизны R монокристалл

2 под углом меньше критического угла каналирования к выбранной кристаллографической плоскости (hkl). При дви" женин релятивистских заряженных час" тиц в плоскостном канале (hkl) частицы пересекают под углом 6 = 45 кристаллографические плоскости (ЬЪ 15, в результате чего под углом ? 0 = 0 к пучку каналирующих частиц испускаются фотоны параметрического рентгеновского излучения. В результате изгиба монокристалла рентгеновские фотоны фокусируются в центре окружности радиуса R, частью дуги которой является изогнутый монокристалл. В точ10 ке 0 детектором / 3 рентгеновского излучения регистрируют интенсивность параметрического рентгеновского иэл чения от полностью проканалировавших частиц при сканировании коллима1« тором 4 вдоль крис-.алла.

Снижают зависимость N д(«/) коФ личества рентгеновских фотойов при сканировании коллиматора 4 по углу

Ы, где - угол поворота коллиматопа

20 относительно направления, перпендикулярного направлению влета частиц в кристалл.

При отсутствии изменения радиуса изгиба монокристалла данной зависимо" сти соответствует прямая, приведенная на фиг.2, rooe Ь вЂ” длина монокристалла.

Наличие изменения радиуса изгиба монокристалла приводит к тому, что

30 рентгеновские фотоны, испущенные из области кристалла с радиусом кривизны К, отличным от К, фокусируются в точке 0, отличной от точки 0, (фиг. 4) ° Здесь pL — область изменения радиуса,изгиба монокристалла; Вслед

l ствие этого интенсивность параметрического рентгеновского излучения, регистрируемая детектором 3, спадает до нуля во всех точках области изме- .

40 кения радиуса изгиба.эа исключением точки В, лежащей на середние области изменения радиуса изгиба, излучение от которой проходит через коллиматор

4. Вид зависимости N y, g(et) соот4 ветствующий рассматриваемому случаю, приведен на фиг.3. По минимуму счета детектора 3 определяют протяженность

dL области изменения радиуса изгиба.

Перемещая детектор вдоль прямой ОВ, находят точку фокусировки 0, в которой наблюдается максимум интенсивности параметрического рентгеновского излучения. Измерив величину перемещения 1001, определяют радиус изгиба

55 монокристалла Р из соотношения, по"

f лученного согласно геометрии

3 !362387 4

Устройство для реализации предлагаемого снособа работает следующим образом.

Поверхностно-барьерный детектор 5

5 регистрирует частицы, захваченные в режим плоскостного каналирования. Цетектор б заряженных частиц„установленный эа кристаллом в направлении вылета каналированных частиц, регист- 10 рирует частицы, лроканалировавшие по всей длине изогнутого кристалла. Детектор 3 рентгеновского излучения регистрирует интенсивность параметрического излучения, проходящего через 15 коллиматор длиной 1 R и шириной щели а при сканировании и перемещении относительно кристалла. Детекторы 3, 5 и б включены я схемы совпадений 7 и 8 в результате чего производится 20

1 измерение интенсивности параметрического рентгеновского излучения только от полностью проканалировавших частиц.

1. Способ определения радиуса нэ" гиба монокристалла, включающий облучение монокристалла пучком релятивистских положительно заряженных частиц под углом меньше критического yr " ла каналирования, .регистрацию частиц, захваченных в режим каналирования, и частиц, проканалировавших по всей длине монокристалла, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше" ния достоверности измерений эа счет определения изменений радиуса изгиба по длине кристалла, измеряют распределение интенсивности параметрического резонансного излучения по длине кристалла с помощью детектора, рас" положенного в центре окружности ради" уса Rl_#_3, с частью дуги которой совпадает внутренняя граница изогнутого монокристалла, регистрируют минимум интенсивности параметрического рентгеновского излучения, затем, перемещая детектор в радиальном направлении к кристаллу, находят точку максимума интенсивности параметрического рентгеновского излучения и по величине этого перемещения п1И)определяют раТочность определения изменения радиуса изгиба o" R определяется шириной щели коллиматора а, с которой связана погрешность в определении области изменения радиуса кривизны Л1., и погрешностью otИ в определении радиуса R.

Пример. Пучок протонов энергией Е = 100 ГэВ импульсного протонного ускорителя с длительностью импуль- 35 са 20 мс и величиной тока 10 " час.тиц/за сброс направляется под углом меньше критического угла каналирования к плоскости (100) моиокристалла кремния. Монокристалл кремния иэо- 40 гнут по радиусу кривизны R = 100 см.Рентгеновское излучение интенсивно". стью 5 10 фотонов/с от набора плоскостей (110), расположенных под углом 45 - к плоскости (!00) фокусиру 45 ется в точке 0 и регистрируется детектором рентгеновского излучения.

Пусть при сканировании вдоль кристалла получена зависимость N g(o()

<(фиг. 2) . Из этого следует, что из- ; 50 менения радиуса кривизны не сущест- -- вует. Рассматривают случай когда при сканировании вдоль кристалла получена зависимость N 4,-- g(ot), подобная приведенной на фиг.3. Причем интенсивность рентгеновского излучения минимальна в интервале углов 0,01 рад g 1о 0,02 рад.

Отсюда находят, что протяженность области изменения радиуса кривизны

dL = l0 мм. В области изменения радиуса кривизны находят координаты точки В, излучение от которой проходит через коллиматор, Ыа = 0,015 рад.

Перемещая детектор рентгеновского излучения вдоль прямой ОВ, находят точ.ку фокусировки 0 по максимуму интен-, сивности параметрического рентгеновского излучения. Пусть перемещение

100 I= 80 см, тогда радиус кривизны

R, определенный по формуле (! ), ра" в,н 20

Погрешность с R в определении pa" диуса кривизны В при ширине коллиматора а = мм и погрешности d R

10 мм ранна 2 см.

Таким образом, реализация предла" гаемого способа позволяет определять величину изменения радиуса изгиба, что совершенно невозможно в известном способе. При этом существенно упрощается устройство для реализации предлагаемого способа в связи с отсутствием необходимости использования координатно — чувствительного детектоpR.

Фо р мул а из о б р е т ения

5 136 диус изгиба монокристалла R t l íâ данном участке его длины иэ соотношения

«к (р д)2 . A<2/4 $ где МЬ область изменения радиуса . изгиба, (М ).

2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее поверхностнобарьерный детектор, совмещенный с областью взлета пучка частиц в монокристалл, располагаемого так, чтобы угол между осью канала транспортиров" ки пучка заряженных частиц и выбран-,: ной крйсталлографической плоскостью, 2387

6 параллельной поверхности изгиба монокристалла, был меньше критического угла каналирования, и установленный

5 за монокрнст. ллом детектора частиц о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности определения радиуса изгиба, в центре окружности, с частью дуги которой .совпадает

1О внутренняя граница изогнутого моиокристалла, размещен детектор рентгеновского излучения, снабженный тубусным коллиматором и механизмом перемещения относительно кристалла, IlpH

15 этом выходы всех детекторов соедине" ны с входами схемы совпадения.

d fpa8l

Йи2

« (рЮ/

ФМЯ t 162387

Составитель Н. Катинова

Техред И.Дидык Корректор, М. Демчик

Редактор Т; Иванова

Тираж 832

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

ll3035, Иосква, Ж-35, Раушская тгаб., д.4/5

Подписное

Закаэ 3846

Проиэводственио-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4