Способ определения элементного состава и толщины поверхностной пленки твердого тела при внешнем воздействии на поверхность



Способ определения элементного состава и толщины поверхностной пленки твердого тела при внешнем воздействии на поверхность
Способ определения элементного состава и толщины поверхностной пленки твердого тела при внешнем воздействии на поверхность
Способ определения элементного состава и толщины поверхностной пленки твердого тела при внешнем воздействии на поверхность
Способ определения элементного состава и толщины поверхностной пленки твердого тела при внешнем воздействии на поверхность

 


Владельцы патента RU 2522667:

Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)

Использование: для определения элементного состава и толщины поверхностной пленки твердого тела. Сущность: заключается в том, что выполняют измерение энергетических спектров ионов, отраженных и выбитых из поверхности твердого тела, при этом измеряют энергетические спектры непосредственно в процессе внешнего воздействия на поверхность твердого тела или сразу после него путем поочередного облучения во времени поверхности твердого тела масс-сепарированными по отношению масс к заряду ионами водорода и ионами инертных газов путем подачи соответствующего ускоряющего напряжения на ионный источник, работающий на смеси инертных газов и водорода, при этом об элементном составе поверхностного слоя твердого тела судят по энергетическим спектрам отраженных ионов инертных газов, а о толщине пленки - по энергетическим спектрам отраженных ионов водорода. Технический результат: расширение функциональных возможностей определения элементного состава поверхностной пленки твердого тела. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к экспериментальной физике и методам контроля поверхности материалов при нанесении (образовании) или удалении с нее тонких слоев веществ, отличающихся по среднему атомному номеру от материала подложки, в том числе в условиях плазменного воздействия.

Для анализа состава поверхности и осажденных на ней слоев широко используются методы вторично эмиссионной спектроскопии с распылением поверхности зондирующим пучком. Однако при этом разрешение по глубине в этих методах ограничено и сопровождается разрушением образца [Woodruff DP., Delchar T.A. Modern techniques of durface science, Cambridge, Cambridge University Press, 1986]. Спектроскопия обратного резерфордовского рассеяния может быть использована как неразрушающий метод анализа, но требует применения дорогостоящих ускорителей [B. Breeger, E. Wendler, W. Trippensee, Ch. Schubert, W. Wesch; Nuclear instruments and methods in physics research; В174, 199-204; 2001].

Наиболее близким способом к предлагаемому изобретению и принятым в качестве прототипа является способ определения элементарного состава твердого тела [RU 2017143 С1], в котором, путем измерения масс-спектра вторичных частиц, получаемых из материала, и измерения энергетических распределений анализируемых частиц, находят искомую концентрацию каждого компонента.

Однако, данный способ, реализованный в макетном образце прибора [Гордеев Ю.С., Каблуков С.Б., Макаренко Б.Н., Попов А.Б., Шергин А.П. Определение компонентного состава ВТСП с помощью масс-спектрометрии вторичных атомов. Заводская лаборатория,, т.56, N 8, с.52-55, 1990], не позволяет определить толщину поверхностных слоев, а также из-за необходимости проведения анализа в высоком вакууме ~10-8 Торр не позволяет исследовать динамику изменения состояния поверхности непосредственно при его технологической обработке, например при плазменном воздействии или при травлении ионным пучком или при напылении с помощью ионных пучков.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей определения элементного состава поверхностной пленки твердого тела, а именно определение элементного состава и толщины поверхностного слоя твердого тела при внешнем воздействии на поверхность.

Технический результат достигается тем, что измерение энергетических спектров ионов водорода и ионов инертных газов отраженных и выбитых из поверхности твердого тела производят непосредственно в процессе внешнего воздействия на поверхность твердого тела или сразу после него путем поочередного облучения во времени поверхности твердого тела масс - сепарированными по отношению масс к заряду ионами водорода и ионами инертных газов с энергиями, при этом поочередное облучение ионами водорода и инертных газов осуществляют путем подачи соответствующего ускоряющего напряжения на ионный источник, работающего на смеси инертных газов и водорода, при этом об элементном составе поверхностного слоя твердого тела судят по энергетическим спектрам однократно отраженных ионов инертных газов и ионов отдачи, а о толщине поверхностного слоя твердого тела по энергетическим спектрам рассеянных ионов водорода. В качестве ионов инертных газов используют гелий, неон или аргон, а внешнее воздействие осуществляют путем травления ионным пучком, или напыления с помощью ионных пучков, или облучения плазмой или нагрева.

Ионные пучки водорода и инертных газов создают с помощью одного ионного источника, например дуоплазматрон, работающего на смеси инертных газов и водорода. Это позволяет получать одновременно ионы, обеспечивающие анализ атомов на поверхности, а также ионы, обеспечивающие измерение толщины слоя со средним атомным номером, отличающимся от среднего атомного номера подложки. Ионы инертных газов с высоким потенциалом ионизации, отраженные от поверхности твердого тела на фиксированный угол в пределах 5-30° потоках частиц формируют узкие пики однократно рассеянных ионов или выбитых ионов отдачи, энергия которых однозначно связана с массой атомов поверхности. Из законов сохранения энергии и импульса следует, что энергия иона после упругого рассеяния на атоме

E 1 = E 0 ( γ cos ϕ + 1 γ 2 sin 2 ϕ 1 + γ ) 2 , ( 1 )

где γ=m/M, m - масса налетающей частицы, М - масса атома, на котором рассеивается электрон. При этом атому поверхности передается энергия

E 2 = 4 γ E 0 cos 2 ϕ ( 1 + γ ) 2 , ( 2 )

где φ - угол между направлением импульса, переданного атому в результате рассеяния и направлением первоначальной траектории иона. Для анализа тонких приповерхностных слоев необходимы ионы водорода, которые из-за малого сечения упругого рассеяния (по сравнению с более тяжелыми ионами) глубоко проникают в поверхность и, отражаясь от атомов в глубине твердого тела и теряя по пути свою энергию за счет неупругих соударений, формируют широкие куполообразные энергетические распределения отраженных частиц, форма которых зависит от атомного номера частиц среды и толщины соответствующих слоев на поверхности мишени. Причем при использовании ионов (или атомов) водорода узкие пики однократного рассеяния практически не наблюдаются. Толщина поверхностного слоя определяется по формуле:

L = 2 k ( E 0 E m ) ( 3 )

где E0 - энергия налетающих ионов, Em - наиболее вероятная энергия ионов после отражения от исследуемой поверхности, k - значение тормозной способности, рассчитывалось по формуле Линдхарда-Шаффра kLS=0.082eVl/2/A (можно использовать другие литературные данные [Готт Ю.В. Взаимодействие частиц с веществом в плазменных исследованиях. М.: Атомиздат, 1978, 270 с]).

Суть предлагаемого способа заключается в том, чтобы обеспечить поочередное облучение исследуемого образца теми и другими ионами. При этом вид и энергия ионов, используемых для определения элементного состава поверхностного слоя твердого тела, должны обеспечивать формирование компоненты однократно упруго отраженных ионов и выбитых ионов отдачи [Курнаев В.А., Машкова B.C., Молчанов В.А. // Отражение легких ионов от поверхности твердого тела // М. Энергоатомизат. 1985, 192 с], в то время как энергия ионов водорода, используемых для измерения толщины слоя на поверхности образца, должна быть достаточна для проникновения на всю глубину слоя, отражения от подложки и вылета обратно в вакуум [Курнаев В.А., Трифонов Н.Н., М.Н. Дроздов, Салашенко Н.Н. // Письма в ЖТФ, т.25 вып.11, 1999]. Данный способ исследования поверхностной пленки твердого тела обеспечивает монослойное разрешение анализируемой поверхности, а также позволяет исследовать пленки, состоящие из атомов, отличающихся по среднему атомному номеру от атомов подложки, например, поверхностный слой, состоящий из молекул воды и углеводородов на поверхности металлов. При этом данный способ позволяет не разрушать исследуемую поверхностную пленку твердого тела.

Данный способ был реализован с помощью экспериментальной установки «Большой Масс-Монохроматор МИФИ «Крокодил» [Курнаев В.А., Мамедов Н.В. Модернизированная установка для исследования взаимодействия с поверхностью ионов с энергия до 40 кэв. «Краткие сообщения по физике» №4, с.45, 2010].

На фиг.1 представлена схема одного из вариантов реализации данного способа, где 1 - ионный источник дуоплазматрон, 2 - сепарирующий электромагнит, 3 - мишень, 4 - плазменный источник для воздействия на поверхность образца, 5 - электростатический энергоанализатор, 6 - детектор ионов, 7 - нагреватель образца, α - угол падения первичного пучка, θ - угол регистрации рассеянных ионов.

Извлекаемый из источника ионов 1 пучок сепарируется по отношению массы к заряду, причем для ускоряющего ионы потенциала U0, массы М, заряда Z и величины сепарирующего поля В выполняется соотношение (U0M/Z)1/2/B=const. Изменяя ток в электромагните 2, выделяют нужную компоненту пучка U0M/Z=const и направляют на мишень 3, расположенную в камере столкновений. После чего отраженные частицы проходят электростатический энергоанализатор 5 и регистрируются с помощью детектора 6. При этом мишень может подвергаться плазменному воздействию 4 или нагреву 7.

Например, для того, чтобы осуществить одновременное определение состава и толщины слоя из легких атомов карбида бора на поверхности подложки из тяжелых атомов молибдена необходимо попеременно направлять на мишень ионы водорода и гелия, изменяя ускоряющее ионы напряжение на ионном источнике в соответствии с условием U0M/Z=const. При использовании для анализа однозарядных ионов гелия переход от облучения ионами H 2 + к ионам 4He+ сводится к двукратному уменьшению величины ускоряющего потенциала. В рассмотренном случае слоя карбида бора на поверхности молибдена U0 должно попеременно составлять 5 и 2,5 кВ как показано на фиг.2 (где τанализ - время снятия энергоспектра), а масс-монохроматор настраивается на значение U0·M/Z=10 КэВ·а.е.м. При этом энергия ионов гелия обеспечивает формирование узких пиков однократно рассеянных ионов, а энергия ионов водорода наличие в энергетическом распределении отраженных частиц ионов, отраженных от слоя более тяжелых атомов подложки. При толщине слоя В4С порядка 4 нм и облучении ионами H 2 + с начальной энергией 5,0 кэВ при регистрации под углом рассеяния 30° толщина слоя определяется с точностью ±0,03 нм На фиг.3 представлен характерный энергетический спектр ионов водорода отраженный от исследуемой поверхности (где 1 - энергетический спектр первичного пучка ионов водорода - дельта функция, 2 - энергетический спектр ионов водорода отраженных от исследуемой поверхности, 3 - положение наиболее вероятной энергии ионов после отражения от исследуемой поверхности). Ионы же гелия формируют спектр с узкими пиками, соответствующими частицам, однократно рассеянным от атомов бора и углерода, а также первично выбитым ионам отдачи тех же элементов. Поскольку атомы углерода обладают большим сродством к электрону, то для их детектирования измерялись энергетические спектры отрицательно заряженных атомов отдачи при облучении ионами 4He+. На фиг.4 представлен характерный энергетический спектр отрицательно заряженных ионов отдачи и ионов гелия выбитых и отраженных от исследуемой поверхности (где 1 - положение пика, соответствующего атомам отдачи кислорода, 2 - положение пика, соответствующего атомам отдачи углерода, 3 - куполообразная часть спектра соответствующая отрицательным ионам гелия, отраженным от поверхности) На фиг.4 четко видны два пика, которые соответствуют атомам отдачи углерода и кислорода (атомы кислорода являются остатками адсорбированных на поверхности молекул воды). Высокоэнергетическая часть этого спектра по форме полностью соответствует высокоэнергетической части спектра положительных ионов. Таким образом, куполообразная часть спектра соответствует отрицательным ионам гелия.

Для анализа на порядок более толстых слоев можно использовать смесь газов Ne и Н2. В этом случае масс-монохроматор настраивается, например, на соотношение U0·M/Z=40 КэВ·а.е.м. В этом случае при подаче на источник ускоряющего потенциала 40 кВ на мишень попадут ионы H 2 + с энергией 20 кэВ, а при уменьшении U0 до 2 кВ - ионы Ne+ с энергией 2 кэВ. Протоны позволят измерить по энергетическому спектру толщину слоя, а ионы неона - его состав.

Резкое различие в энергиях первичных ионов позволяет проводить непрерывную регистрацию спектра рассеянных частиц. Если же характерные участки энергетических спектров для разных ионов совпадают, то, синхронизовав измерения спектров с изменением ускоряющего напряжения можно получать независимые спектры для разных ионов.

Степень одновременности измерения толщины и состава слоя на поверхности образца определяется частой изменения U0. Так, при частоте изменения U0 10 Гц анализ толщины и состава поверхности будет осуществляться с разницей во времени 0,1 с, при 100 Гц - с разницей в 10 мc.

Таким образом, из вышеуказанного следует, что предлагаемый способ позволяет определять элементный состав и толщину поверхностного слоя твердого тела, находящегося под плазменным облучением с целью изучения закономерностей и механизмов взаимодействия плазмы ТЯР с кандидатными материалами первой стенки УТС. А также улучшить контроль поверхности материалов при нанесении (образовании) или удалении с нее тонких слоев веществ применяемых в электронной промышленности.

1. Способ определения элементного состава и толщины поверхностной пленки твердого тела при внешнем воздействии на поверхность, заключающийся в измерении энергетических спектров ионов, отраженных и выбитых из поверхности твердого тела, отличающийся тем, что измеряют энергетические спектры непосредственно в процессе внешнего воздействия на поверхность твердого тела или сразу после него путем поочередного облучения во времени поверхности твердого тела масс-сепарированными по отношению масс к заряду ионами водорода и ионами инертных газов путем подачи соответствующего ускоряющего напряжения на ионный источник, работающий на смеси инертных газов и водорода, при этом об элементном составе поверхностного слоя твердого тела судят по энергетическим спектрам отраженных ионов инертных газов, а о толщине пленки - по энергетическим спектрам отраженных ионов водорода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве ионов инертных газов используют гелий, неон, аргон или ксенон.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что внешнее воздействие осуществляют путем травления ионным пучком, или путем напыления с помощью ионных пучков, или путем облучения плазмой, или путем воздействия атомов или молекул газовой среды, или с помощью нагрева.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области исследования или анализа материалов радиационными методами с измерением вторичной эмиссии характерного ядерного гамма-излучения, возникающего под действием быстрых нейтронов, в частности, для обнаружения алмазов в породе - кимберлите.

Использование: для обнаружения присутствия химического элемента в объекте путем нейтронного облучения объекта. Сущность: заключается в том, что выполняют нейтронное облучение объекта, используя непрерывное испускание нейтронов из нейтронного генератора (G1) связанных частиц и испускание нейтронных импульсов, которые накладываются на указанное непрерывное испускание нейтронов, при этом нейтронные импульсы получают посредством импульсного генератора (G2) нейтронов, который генерирует нейтронные импульсы с длительностью импульса T2, при этом два последовательных нейтронных импульса разделены интервалом T4, при этом непрерывное и импульсное нейтронное облучение объекта вызывает захватное гамма-излучение и гамма-излучение неупругого взаимодействия.

Изобретение относится к способам неразрушающего анализа образцов пористых материалов, в частности, оно может быть использовано для количественного исследования ухудшения свойств нефте/газосодержащих пластов ("повреждения пласта") из-за проникновения в процессе бурения глинистых материалов, содержащихся в буровом растворе.

Использование: для определения золотоносности горных пород. Сущность: заключается в том, что осуществляют нейтронно-активационный анализ образца золотоносных сульфидов, формируют пробу в виде его зерна размером от 30-70 мкм, которую последовательно запаивают в полиэтиленовую пленку, упаковывают в фильтровальную бумагу и алюминиевую фольгу, подготовленную таким образом пробу подвергают облучению на реакторе в течение 15-17 час в потоке 1×1013 н/cм2×cек с последующим измерением в образце наведенной активности золота и его сателлитов на 7-12 день после облучения, параллельно с диапазоном измеряемой энергии 100-1800 кэВ и 50-160 кэВ по линии соответственно 1332 кэВ и 121.8 кэВ, после чего анализируют интенсивность ν - линии золота при 412 кэВ и путем сравнения с интенсивностью этой же линии в эталонных образцах рассчитывают количество золота в зернах.

Использование: для подсчета включений в сплавах путем анализа изображений. Сущность заключается в том, что (а) готовят образец сплава, (b) определяют пороги обнаружения включений при помощи наблюдения с увеличением, по меньшей мере, одной зоны этого образца, (с) производят обнаружение включений этого образца в зависимости от порогов, определенных на этапе (b), и подсчет этих включений, (d) получают изображения каждого из упомянутых включений, обнаруженных на этапе (с), и определяют размер каждого из этих включений, (е) определяют химический состав каждого из обнаруженных включений путем химического анализа каждого из этих включений, (f) осуществляют схематизацию этого образца на основании изображений, полученных на этапе (d), причем эта схема показывает пространственное распределение включений, где каждое из обнаруженных включений представлено графическим элементом, при этом размер этого графического элемента пропорционален размеру этого включения, и цвет этого графического элемента соотносят с химическим составом этого включения.

Использование: для исследования объектов посредством рентгеновского излучения. Сущность: заключается в том, что рентгеновский анализатор выполнен из плоских элементов, содержащих слои сцинтиллятора, расположенные вдоль направления распространения излучения, непрозрачные в этом направлении и прозрачные в перпендикулярном направлении, и подложки в виде сотовой структуры, при этом слои сцинтиллятора выполнены в виде расположенных друг за другом сцинтилляционных пластин из полистирола протяженностью не менее 3 мм, CaF2 протяженностью не менее 2 мм, ZnO протяженностью не менее 2 мм, CsI протяженностью не менее 8 мм, BGO протяженностью не менее 15 мм.

Использование: для обнаружения и идентификации скрытых опасных веществ под водой. Сущность: заключается в том, что устройство для обнаружения и идентификации скрытых опасных веществ под водой содержит источник меченых монохроматических нейтронов и сопутствующих им монохроматических α-частиц, детектор α-частиц, детектор γ-излучения с защитой от потока меченых монохроматических нейтронов, при этом рабочий модуль размещен в герметичном полимерном контейнере для подводных работ, выполненном с возможностью вакуумирования, снабженном соответствующими водонепроницаемыми разъемами для подвода кабелей Ethernet и питания, к стенке герметичного корпуса контейнера по направлению потока меченых монохроматических нейтронов крепится с помощью фланца водонепроницаемый патрубок, ось которого совпадает с направлением центрального пучка меченых монохроматических нейтронов; при этом патрубок выполнен в виде сильфона с возможностью продольных деформаций, а размер его поперечного сечения выбран исходя из условия пропускания всего потока меченых монохроматических нейтронов; контейнер для подводных работ снабжен опорами, а также системой его затопления.

Использование: для обнаружения и идентификации скрытых опасных веществ под водой. Сущность заключается в том, что устройство для обнаружения и идентификации скрытых опасных веществ под водой содержит герметичный корпус, в котором размещены источник меченых монохроматических нейтронов и сопутствующих им монохроматических α-частиц, детектор α-частиц, детектор γ-излучения с защитой от потока меченых монохроматических нейтронов, при этом герметичный корпус контейнера снабжен соединенным с ним водонепроницаемьм вакуумированным или газонаполненным патрубком, ось которого совпадает с направлением центрального пучка меченых монохроматических нейтронов; при этом патрубок выполнен в виде сильфона с возможностью продольных деформаций, а размер его поперечного сечения выбран исходя из условия пропускания всего потока меченых монохроматических нейтронов.

Использование: для рентгеновского флуоресцентного анализа образца минерала. Сущность: заключается в том, что устройство (1) для рентгеновского флуоресцентного анализа образца минерала, содержит источник (2) рентгеновского излучения, предназначенный для создания пучка рентгеновских лучей для облучения образца минерала; по меньшей мере один детектор (4, 5) флуоресценции для измерения флуоресцентного излучения, испускаемого образцом минерала при облучении пучком рентгеновских лучей; блок обработки для обеспечения анализа образца минерала на основании измерений, выполненных посредством упомянутого по меньшей мере одного детектора (4, 5) флуоресценции, при этом упомянутое устройство (1) дополнительно содержит контейнер (3) для образца, выполненный с возможностью вмещать образец минерала в течение облучения, причем контейнер для образца выполнен с возможностью обеспечивать по меньшей мере два различных пути прохождения облучения через упомянутый образец минерала в течение облучения, и средство контроллера, чтобы регулировать напряжение рентгеновской трубки упомянутого источника (2) рентгеновского излучения в соответствии с длиной путей прохождения облучения.

Использование: для рентгенофлуоресцецтного анализа состава вещества. Сущность заключается в том, что энергодисперсионный поляризационный рентгеновский спектрометр содержит источник гамма- или рентгеновского излучения, вогнутую мишень, диафрагму с отверстием, держатель образца, детектор с коллиматором, направленным на образец, и регистрирующую аппаратуру, вход которой соединен с выходом детектора, при этом использован источник излучения с линейным фокусом, мишень вогнута по цилиндру, фокус источника расположен на образующей цилиндра, детектор и отверстие диафрагмы расположены, во-первых, на образующей цилиндра, диаметрально противоположной источнику, во-вторых, в диаметрально противоположных точках сферы, при этом сфера смещена в сторону детектора от мишени, а держатель образца выполнен с возможностью установки образца на этой сфере под вторичное излучение, прошедшее через отверстие диафрагмы, кроме того, введен коллиматор первичного пучка с плоскопараллельными каналами, перпендикулярными оси цилиндра.
Использование: для изготовления эталонов для рентгенофлуоресцентного анализа состава тонких пленок малокомпонентных твердых растворов и сплавов. Сущность изобретения заключается в том, что на подложку наносят однокомпонентные слои компонентов сплава или твердого раствора толщиной, обеспечивающей соотношение количества атомов компонентов, соответствующее их соотношению в эталонируемом сплаве или твердом растворе. Технический результат: упрощение технологии изготовления эталонов для рентгенофлуоресцентного анализа состава тонких пленок малокомпонентных твердых растворов и сплавов.

Использование: для рентгеноспектрального анализа негомогенных материалов. Сущность изобретения заключается в том, что определяют интенсивность IA аналитической линии определяемого элемента А в анализируемом материале, рассчитывают интенсивности IA2I в образцах-смесях из анализируемого материала и образца сравнения с заданным содержанием CBji определяемого элемента А и сравнивают количественно интенсивности IA и IA2I, обеспечивая оценку содержания СA определяемого элемента в анализируемом материале, при этом оценку содержания определяемого элемента в анализируемом материале производят в порядке определения изначально интенсивности IA0 и содержания СA0 определяемого элемента в образце сравнения, а также значимых коэффициентов влияния «мешающих» элементов, содержащихся в анализируемом материале, на интенсивность определяемого элемента в материале, определения экспериментально интенсивностей аналитических линий «мешающих» элементов, содержащихся в анализируемом материале и образце сравнения, преобразования интенсивностей IA и IA0 определяемого элемента А в анализируемом материале и образце сравнения соответственно путем учета интенсивностей и значимых коэффициентов влияния «мешающих» элементов и количественного сравнения преобразованных интенсивностей IAj и IA2I в анализируемом материале и расчетных образцах-смесях соответственно. Технический результат: повышение точности оценки содержания элемента. 5 табл., 4 ил.

Использование: для обнаружения опасных скрытых веществ. Сущность изобретения заключается в том, что контейнер досмотрового модуля выполнен герметичным, снабжен устройством нагрева внутреннего объема, при этом канал передачи данных между досмотровым модулем и модулем управления обнаружителем опасных веществ выполнен беспроводным, модуль досмотра снабжен аккумулятором для питания нейтронного генератора, альфа и гамма-детекторов, регистрирующей электроники с использованием соответствующих блоков преобразования напряжения, регистрирующая электроника в корпусе досмотрового модуля снабжена защитой от прямого потока монохроматических нейтронов, испускаемых нейтронным генератором; досмотровый модуль снабжен световым индикатором, включенное состояние которого свидетельствует о наличии нейтронного излучения, создаваемого нейтронным генератором. Технический результат: обеспечение возможности работы устройства при наличии осадков, а также расширение диапазона его рабочих температур, обеспечение автономности работы устройства, повышение надежности работы всех его систем, а также обеспечение радиационной безопасности работы с установкой. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Использование: для определения загрязненности неметаллическими включениями стальных изделий. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют отбор образцов, изготовление шлифов с полированной поверхностью, определение размеров и химического состава включений путем получения спектров рентгеновского характеристического излучения, определение координат каждого включения по заданному уровню черного и белого на поверхности исследуемого шлифа путем сканирования пучком электронов, создаваемым в электронной пушке растрового электронного микроскопа, при этом для выявления неметаллических включений, в том числе вызывающих коррозию, дополнительно проводят погружение поверхности исследуемого шлифа в коррозионный раствор, повторное определение координат неметаллических включений и их химического состава на той же поверхности, что и до погружения, сравнение полученных результатов путем сопоставления спектров рентгеновского характеристического излучения в местах расположения неметаллических включений с одинаковыми координатами до и после проведения коррозионных испытаний, что позволяет выявить класс включений, который вызывает коррозию в испытательном растворе. Технический результат: определение неметаллических включений, активных в коррозионной среде, в том числе повышение точности и достоверности определения количества, размера, распределения по сечению изделия и химического состава данного типа включений в изделиях из стали. 5 ил., 1 табл.

Настоящее изобретение относится к области химии почв, а именно к методам определения редкоземельных элементов Pr, Nd и Sm в почвах, и описывает рентгенорадиометрический энергодисперсионный способ определения содержаний Pr, Nd и Sm в почвах, включающий определение элементов Ba, La, Ce с радиоизотопным источником 241Am с помощью следующих стадий: накапливание исходного спектра анализируемого образца в интервале энергий 31-41 кэВ; построение модельного спектра мешающих своим наложением Kβ-линий Ba, La и Ce с последующим определением истинных интенсивностей спектральных Kα-линий Pr, Nd, Sm, вычисление концентрации искомых элементов по обобщенному градуировочному графику зависимости концентраций лантанидов La, Ce, Pr, Nd, Sm от интенсивностей линий. Изобретение обеспечивает определение концентраций Pr, Nd и Sm в почвах. 3 ил., 2 табл., 3 пр.

Использование: для обогащения (сепарации) минерального и вторичного металлургического сырья. Сущность изобретения заключается в том, что сравнивают интенсивности рассеянного рентгеновского излучения от сепарируемого образца и расположенного за ним экрана, при этом сравнивают отношения интенсивностей двух участков рентгеновского спектра рассеянного излучения от сепарируемого материала и расположенного за ним экрана с эффективным атомным номером, промежуточным между эффективными атомными номерами отбираемого и пропускаемого сепарируемого материала. Технический результат: повышение качества сепарации. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Использование: для автоматизированных подводных исследований состава водной среды и донных осадков. Сущность изобретения заключается в том, что рентгенофлуоресцентный анализатор содержит размещенные в изолированном корпусе источник первичного рентгеновского излучения, коллиматор, выполненный с обеспечением формирования коллимированного пучка первичного рентгеновского излучения в виде ленточного плоского пучка, и детектор флуоресцентного излучения пробы жидкости, которые установлены с обеспечением положения их оптических осей в одной плоскости, в качестве устройства забора пробы выбран плунжер, который одним концом выведен в канал ввода/вывода жидкости с обеспечением герметичности наружного прочного корпуса, при этом на поверхности плунжера выполнен плоский участок с насечками в виде канавок с плоскими стенками, которые параллельны между собой, а плунжер установлен с обеспечением ориентации насечек параллельно плоскости расположения оптических осей источника рентгеновского излучения, коллиматора и детектора флуоресцентного излучения, причем взаимное расположение коллиматора и плунжера выполнено с обеспечением угла полного внешнего отражения коллимированного пучка первичного рентгеновского излучения от плоского участка плунжера с насечками, а размеры плоского участка плунжера с насечками соизмеримы с размерами сечения коллимированного пучка первичного рентгеновского излучения. Технический результат: обеспечение возможности улучшения эксплуатационных характеристик устройства при проведении подводного рентгенофлуоресцентного анализа в реальном времени без подготовки пробы и в условиях переменных динамических нагрузок. 10 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Использование: для определения профиля поперечного распределения примеси германия в жиле и оболочке кремниевых стекловолокон. Сущность изобретения заключается в том, что изготавливают из эпоксидной смолы таблетку-держатель с образцами анализируемых стекловолокон и проводят последующий анализ образцов на растровом электронном микроскопе, при этом образцы анализируемых стекловолокон размещают вертикально в держателе-таблетке из эпоксидной смолы, после чего держатель-таблетку облучают рентгеновским излучением и загружают одновременно с держателем-таблеткой, содержащей эталонные образцы стекловолокон, в рабочую камеру растрового электронного микроскопа с оптическим каналом регистрации, далее визуально по виду и размерам концентрических кольцевых, различающихся по интенсивности свечения люминесцирующих участков на торцевых поверхностях тестируемых и эталонных стекловолокон визуально определяют профиль поперечного распределения примеси германия по поперечному сечению стекловолокна. Технический результат: обеспечение возможности экспрессного, визуального, отвечающего метрологическим требованиям способа определения профиля поперечного распределения примеси германия в центральной жиле и в приграничных, прилегающих к центральной жиле областях оболочки стекловолокон, легированных германием. 2 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к способу исследования процесса дисперсного армирования и микроармирования бетонов для повышения их трещиностойкости. Для этого изучают взаимодействие стекловолокна с цементным камнем в течение заданного времени. Предварительно стекловолокно наклеивают на пластиковую пластинку, вкладывают ее в форму для приготовления цементных образцов и заливают цементным тестом. Пластиковую пластинку с приклеенным стекловолокном вкладывают таким образом, чтобы стекловолокно соприкасалось с цементным тестом. После отвердения цементные образцы извлекают из формы и отделяют волокно от пластинки. Затем волокно исследуют с помощью рентгеноспектрального анализа и электронной микроскопии. Способ позволяет определить элементный состав, структуру продуктов взаимодействия волокна с цементным камнем. Кроме того, оценивают стойкость стекловолокна по сравнению диаметра стекловолокна после испытания с диаметром исходного волокна. Изобретение позволяет сравнивать применение стекловолокон различного состава в качестве армирующих материалов. 7 ил.

Использование: для обнаружения опасных скрытых веществ. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для обнаружения опасных скрытых веществ выполнено в виде двух модулей - досмотрового и модуля управления, соединенных кабелями Ethernet-соединения и питания, при этом досмотровый модуль содержит несколько источников меченых монохроматических нейтронов и сопутствующих им монохроматических α-частиц с детекторами α-частиц и несколько детекторов γ-излучения, и выполнен в виде пункта для досмотра автомобилей, включающего площадку для размещения автомобиля и расположенную под ней досмотровую яму, где размещены источники меченых монохроматических нейтронов и сопутствующих им монохроматических α-частиц с детекторами α-частиц, заключенные в вакуумные камеры и выполненные с возможностью облучения определенной области автомобиля по всей его ширине за одно измерение, а также защита детекторов γ-излучения от потока монохроматических нейтронов; детекторы γ-излучения расположены с обеих сторон площадки с возможностью их перемещения как по вертикали относительно автомобиля, так и в горизонтальном направлении, приближая или удаляя их от автомобиля; досмотровый модуль снабжен устройством поддержания определенных диапазонов температур и влажности воздуха в досмотровой яме. Технический результат: сокращение времени досмотра автомобилей, повышение надежности выявления опасных скрытых веществ, исключение использования ручной работы оператора при досмотре автомобиля, а также исключение участия водителя для перемещения автомобиля относительно источников монохроматических нейтронов, повышение радиационной безопасности при проведении досмотра и дополнительно обеспечение возможности использования установки в широких диапазонах рабочих температур и влажности. 4 н.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх