Способ получения рентгеновских дифг<акционнь1хтопограмм

 

0817

ОПИСЛЙИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Ресйублин

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 09.Х.1969 (№ 1368539/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 07.1т/.1971. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 4.Л.1971 б Oln 23/20

Комитет по делам йзобретений и открнттий ори Совете хлинистроо

ССОР

612.014.462.2 (088.8) Авторы изобретения

В. М. Гуйдыпев, Н. В. Белова и В. О. Есйн

Институт физики металлов АН СССР

Заявитель

СЙОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ ДИФтхАКЦИОННЬ!Х

ТОЙОГРАММ

Изобретение относится к методам исследования строейия реальных кристаллов.

Известны способы получения рентгеновских дифракционных топограмм для исследования реальной структуры кристаллов, при которых кристалл сканируется в характеристическом излучении: способы качания кристалла, жестко связанного с пленкой, в расходящемся немонохроматизированном или монохроматизированном пучке; способ, при котором сканирование кристалла в обычном немонохроматизированном рентгеновском излучении от точечного источника осуществляется путем линейного перемещения кристалла и пленки с разными скоростями.

Сканирование кристалла, жестко связаййого с пленкой, в немонохроматизированном пучке приводит к заметному развитию изображения из-за сложного спектрального состава излучения (наличия дублета К„, К.„Кв, естественной спектральной ширины характеристической линии и присутствия непрерывного спектра). Монохроматизация излучения частично устраняет размытие изображения, но при этом существенно увеличивается экспозиция за счет потери интенсивности первичного излучения при отражении от кристалламонохроматора или прохождении через фильтры. ()

Таким образом, известные способы сканирования либо не дают необходимого разрешения, либо оно достигается за счет существенного увеличения экспозиции при моно5 хроматизации первичного излучения.

Способ линейного перемещения кристалла и пленки в расходящемся немонохроматизированном пучке рентгеновских лучей обеспечивает независимость разрешения от спект10 рального состава излучения, но лишь при определенном соотношении линейных расстояний (источник излучения — кристалл, кристалл — пленка) и скоростей движения кристалла и пленки, поэтому при каждом изме15 пении линейных расстояний необходимо изменять соотношейие скоростей движения кристалла и пленки.

Предлагаемый, способ получения топограмм дает .возможность повысить разрешающую

20 способность при съемке в обычном немонохроматизированном рентгеновском излучении путем устранения ее зависимости от спектрального состава излучения, а также исключить зависимость соотношения скоростей,двн25 жения кристалла и пленки от, линейных расстояний.

Способ заключается в том, что пленка совершает сложное движение относительно сканируемого кристалла: она вращается с уд30 военной (по сравнению со скоростью враще300817

65 ния кристалла) угловой скоростью относительно оси вращения кристалла в том же направлении, что и кристалл; одновременно с этим пленка вращается вокруг оси, лежащей в плоскости пленки и параллельной оси вращения кристалла, в противоположном направлении с угловой скоростью, равной скорости вращения кристалла.

Сканирование кристалла в характеристическом излучении осуществляется путем вращения его вокруг оси, лежащей в плоскости кристалла (совпадающей с кристаллографической плоскостью, изображение которой собираются получить) и перпендикулярной плоскости, в которой лежат падающий и отраженный в брэгговском направлении лучи.

В процессе сканирования кристалла в характеристическом излучении поверхность пленки (пластинки) остается параллельной отражающей плоскости кристалла, и сохраняются неизменными расстояния: источник рентгеновских лучей — кристалл — пленка.

Используется обычное немонохроматизированное рентгеновское излучение от точечного источника.

Такой способ сканирования создает условия,,при которых дифрагированные от любой точки поверхности кристалла лу.чи всегда попадают в одну и ту же соответствующую точку пленки независимо от длины волны используемого излучения; эти условия сохраняются для любых расстояний источник излучения — кристалл — пленка.

На фиг. 1 и 2 изображена геометрия съемки .монокристалла на отражение и просвет.

Из точечного источника немонохроматизированного рентгеновского излучения 1 на кристалл 2 падает пучок расходящихся лучей, которые отражаются на пленку 3, расположенную параллельно поверхности кристалла.

В случае съемки на отражение кристаллографическая плоскость должна совпадать (быть параллельной) с поверхностью кристалла; при съемке на прохождение отражающая плоскость должна располагаться перпендикулярно поверхности кристалла.

Первоначальное положение кристалла 2 и пленки 3 показано линиями АВ и О А соответственно. Положение кристалла н пленки в произвольно выбранный момент съемки показано линиями А В иО; А; . Стрелки указывают направление вращения. Плоскость, в которой лежат центральный падающий и отраженный в брэгговском направлении лучи, совпадает с плоскостью схемы.

В процессе съемки кристалла сканируется в характеристическом рентгеновском излучении путем его вращения с угловой скоростью а вокруг оси, лежащей в плоскости поверхности кристалла, проекция которой обозначена на схеме точкой О. При этом пленка 3 вращается относительно той же оси со скоростью 2ж в том же направлении и одновременно вращается со скоростью а в противо5

Зо

45 положном направлении вокруг оси, лежащей в плоскости пленки 3, проекция которой обозначена на схеме точкой Oi, Благодаря такому вращению в процессе сканирования сохраняется постоянным угол между поверхностью кристалла и пленкой.

В первоначальном положении (фиг. 1 и 2) отраженный в брэгговском направлении от точки О кристалла 2 рентгеновский луч попадает в точку О на пленке 3. В процессе съемки при повороте кристалла 2 на угол ВОВ =cot (где t — время съемки или сканирования кристалла) точки А и В поверхности кристалла, а также точки О> и Ai пленки 3 переместятся соответственно в положения точек А, В, 0; и А; . При этом на фиг. 1 0 ОА = КОВ, та к как КОВ = . ЯО — Ы, а О; ОА =. О,ОА — 2о/+а(.

Следовательно, отраженный от точки 0 кристалла 2 луч после поворота кристалла на угол . ВОВ =-cot попадает в точку О на пленке.

Лналогично прослеживается путь луча от любой другой произвольно выбранной точки

А на поверхности кристалла 2.

В начальный момент времени to=Î отраженные в брэгговском направлении от произвольно выбранной на поверхности кристалла

2 точки А лучи попадают в точку А пленОА ки 3. Расстояние на пленке 3 OIAi =

PO (РО+00 ), так как ЯОВ = О ОА и А A C = &RA O, а ОА О А по условию с ьемки.

После поворота кристалла 2 на угол c0t точка А поверхности кристалла перейдет в точку А, а отраженный от точки А в брэгговском направлении рентгеновский луч попадает в точку А; пленки 3. При этом в любой момент времени съемки расстояние О, Л, между отраженными от поверхности кристалла

2 (точки О и А, А ) лучами на пленке будет равно расстоянию О А между ними в первоначальном положении кристалла и пленки, так как

О А = (R0+ OO ) а ОА =ОА и 00; — 00 по условиям съемки.

Таким образом, в процессе сканирования кристалла дифрагированные от любой точки его поверхности лучи будут всегда попадать в одну и ту же точку на пленке. Поскольку при сканировании кристалла меняется угол между падающим лучом и отражающей плоскостью кристалла, будет меняться и длина волны дифрагированных лучей. Следовательно, настоящий способ получения рентгеновских дифракционных топограмм кристаллов позволяет сделать четкость изображения независимой от спектрального состава излучения, и, более того, лучи разных длин волн, имеющиеся в обычном немонохроматизированном рентгеновском излучении, будут

ЗООЫ7

Предмет изобретения

Фиг 1

Фиг. г

Составитель И. И. Петров

Техред Л. Я. Левина Корректор Т. А. Китаева

Редактор Т. 3. Орловская

Заказ 1787/9 Изд. № 723 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж*35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2 влиять на суммарную интенсивность изображения, приводя к существенному сокращению времени съемки. При съемке на просвет (фиг. 2) процесс получения топограмм а»алогичен.

Способ получения рентгеновских дифракционных топограмм кристаллов, заключающийся в аканировании кристалла в характеристическом рентгеновском излучении,,при вращении его вокруг оси, которая лежит в плоскостп поверхности кристалла и совпадает с исследуемой плоскостью, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности при одновременном сокращении экспозиции, пленку вращают относительно оси вращения кристалла с удвоенной, по сравпению со скоростью вращения кристалла, угловой скоростью при одновременном вращении се в противоположном направлении во10 круг оси, лежащей в плоскости пленки и параллельной оси вращения кристалла, с угловой скоростью, равной скорости вращения кристалла.