Способ ориентирования монокристаллической мишени

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е < 976509

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ABTOPCNOMY CBNQETEJlbCTBY (61 ) Допол н и тел ьное к а вт. с вид-ву (22) Заявлено 30.06.81 (21) 3307021/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 23.11.82. Бюллетень М 43

Дата опубликования описания 23.11.82 (51)М. Кл.

Н 05 Н 7/00

3Ьаударатеекный комитет

СССР ио долом нзо4ретекий

N открытнй (53) УД К 62 1.384..6(088.8) 1

Е. И. Розум, С. A. Воробьев и Пак Сен-Де,"!

Научно-исследовательский институт ядерной физики, эл троЪики и автоматики при Томском ордена Октябрьской Революции и орлена-- =

Труцового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова 761 Л ве.юълв ° (r с у п чз s v yon изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОРИЕНТИРОВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ

МИШЕНИ

Изобретение относится к технической и экспериментальной физике и может быть использовано для определения кристаллографических направлений относительно геометрической формы кристалла в различных ядерно-физических экспериментах по изучению взаимодействия заряженных частиц с монокристаллами..

Известны способы ориентирования мишени, заключающиеся в том, что на монокристаллическую мишень направляют лучок заряженных частиц, а за мишенью на рентгеновской пленке, детектором заряженных частиц или на фотопластинке регистрируют прошедшие частицы, образующие, в зависимости от ориентации мишени различные угловые распределения flj.

Недостатками данного способа являются: зависимость контрастйости снимка получаемого углового распределения, а следовательно, и точности ориентации от времени экспозиции, чувствительносги и зернистости применяемой планки; трудоемкость денситометрического аначиза при регистрации заряженных частиц а пленке или фотопластинке; большие временные затраты на снятие нескольких электронограмм или протонограмм.

Наиболее близким по технической сушзости является способ ориентирования юнокристаллической мишени, то есть определение пространственного положения кристаллографических направлений относительно формы кристалла с извест ым типом решетки по электромагнит.ному излучению каналируюших через него легких заряженных частип. На ори1 ентируемую мишень направляют пучок заряженных частиц, удовлетворяющий условию захвата в режим каналирования, а именно с угловой расходимостью

20 дч(чу крит=03071(2 2 д/е, где Ч „Р„, - критический угол каналирования частиц с энергией Е и зарядом 2„

3 97650 в кристалле с эффективным зарядом и межплоскостным расстоянием d, врашают ла шень относительно какой-либо оси, перпендикулярной оси пучка частиц, и снимают ориентационную зависимость 5 выхода электромагнитного излучения, испускаемого каналируюшими частицами за кристаллом M> = Ф (Ч ), Здесь Муколичество зарегистрированных квантов излучения, Ц вЂ” угол наклона кристалла >0 к оси пучка в плоскости, перпендикулярной оси врашения и проходяшей через ось пучка. При этом угол наклона кристалла к оси пучка в плоскости, проходящей через ось вращения и ось пучка 8, 15 остается постоянным, Вид этой ориентационной зависимости N> = f (Ч ) опреде-. ляется типом решетки кристалла и положением главных кристаллографических направлений относительно пучка заряженных частиц. Затем изменяют угол наклона 8 и вновь измеряют ориентационную зависимость выхода электромагнитного излучения N>/8>=K(4 ). Для полной определенности необходимо измерить также ориентационные зависимости при врашении кристалла вокруг оси, перпендикулярной первой, то есть зависимости

Зная величины максимумов данных ориентационных зависимостей, угловые расстояния между ними и учитывая тот факт, что, каждый максимум в ориентационных зависимостях соответствует движению заряженных частиц через кристалл в режиме плоскостного каналирования, то есть такой ориентации кристалла, когда ось пучка частиц совпадает с какой-либо главной его кристаллографической плоскостью, можно графически построить систему проекции низкоиндексных плоскостей. Обычно за условный "ноль", то есть O =О, 8 =О выбирают положение кристалла, когда его герметическая поверхность перпендикулярна оси пучка частиц. Сопоставляя полученную систему проекций плоскостей со стандартными проекциями для различных типов решеток и различных кристаллографических направлений, определяют главные направления и углы наклона их 8 < h, М,8>9<91<8 ) к нормали, к поверхности кристалла, то есть разориентации относительно условного нуля". Проекции направлений или осей в построенной системе проекций

9 4, наблюдаемых плоскостей соответствуют точкам пересечения последних (2) .

Недостатком данного способа является необходимость последовательного многократного измерения ориентационных зависимостей, что связано с большими временными затратами, а также длительной работой ускорителя только для цели ориентирования мишени.

11ель изобретения — уменьшение време ни на ориентирование монокристаллических мишеней.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу ориентирования монс» кристаллической мишени, по которому на

I мишень направляют пучок заряженных частиц с угловой расходимостью, удовлетворяюшей условия каналирования, вращают мишень относительно оси, перпендикулярной оси пучка, и измеряют за мишенью ориентационные зависимости выхода электромагнитного излучения, каналируюших частиц, дополнительно определяют пространственные положения плоскостей поляризации для каждого максимума выхода электромагнитного излучения, а ориентацию мишени определяют по одной ориентационной зависимости выхода излучения и пространственного положения упомянутых плоскостей поляризации.

Ориентационная зависимости и направления результирующих векторов поляризации квантов излучения в максимумах . ориентационной зависимости, соответствуюших излучению при каналировании заряженных частиц вдоль определенных главных кристаллографических плоскоо тей, характеризуют расположение направлений кристалла относительно условного "нуля", то есть относительно нормали к поверхности кристалла.

Известно, что кванты излучения при плоскостном каналировании легких заряженных частиц в монокристаллах поляризованы а результируюший вектор поляризации, иначе говоря — плоскость поляризации, перпендикулярна кристаллогра.фической плоскости мишени.

Способ осушествляется следуюшим образом. !

Пучок заряженных частиц с угловой расходимостью, удовлетворяюшей условию каналирования, направляют на ориентированный кристалл-мишень с известным типом решетки по нормали к его поверхности. Затем, врашая мишень с помошью гониометра относительно какой-либо оси, 5 9765 перпендикулярной оси пучка частиц, измеряют с помошью детектора квантов излучения ориентационную зависимость выхода из кристалла этого излучения и одновременно с помошью поляриметра определяют направление векторов поляризации этих квантов в максимумах ориентационных зависимостей. Энергию заряженных частиц выбирают с тем расчетом, чтобы энергия излучаемых квантов лежа- 10 ла в области чувствительности соответствуюших поляриметров и детекторов излучения, в рентгеновской или -области.

Зная углы между максимумами в ориентационной зависимости выхода излучения и определив по нап авлениям векторов поляризации излучения положения кристаллографических.плоскостей, кана- щ лирование вдоль которых заряженных частиц и является причиной ориентационных максимумов, можно построить графически систему проекций кристаллографических направлений. Далее, сопостав- 25 ляя полученную систему проекций со стандартными проекциями для различных направлений данного типа решетки, определяют полученное главное направление (ось) и угол наклона его к поверхности 50 кристалла.

Пример . Пучок электронов с энергией ЕО=ЭОО МэВ и угловой расходимостью дч =0,3 мрад от синхротрона

Сириус" направляют на монокристалл алмаза, установленный в гониометре, позволяюшем врашать кристалл вокруг горизонтальной и вертикальной осей, перпендикулярных оси пучка электронов.

Условие каналирования выполняется, так как 4 „ „ для любого низкоиндекс4 ного направления алмаза ),0,4 мрад.

Энергия электронов соответствует излучению ими у-квантов. Пучок излучаемых г-квантов с энергией (4-20) МэВ проходит через дейтериевую мишень, служашую частью поляриметра. и регистрируется ионизационной камерой. Врашая кристалл горизонтально или вокруг вертикальной оси, перпендикулярной оси пучка электронов, снимают ориентационную зависимость выхода излучения йч=

=Х(4)/8 =сопя или М„=Е(В)(Ч=сопМ. Одновременно определяют положение ллоокости, содержашей результируюший век55 тор поляризации г-квантов в каждом максимуме ориентационной зависимости, используя тот факт, что у-кванты, проходя через дейтериевую мишень, образуют

09 d фотонейтроны, направление вылета которых из дейтериевой мишени строго соотвествует плоскости поляризации у-квантов. Фотонейтроны регистрируются нейтронными счетчиками СНМ-11 с парафиновым замедлителем, установленным вокруг дейтериевой мишени в плоскости, перпендикулярной пучку . г -квантов.

На фиг. 1 показана ориентационная зависимость выход& KBBHTol3 Й y (Ч ) /9=

=сопМ ; на фиг. 2 — построенная в угловых координатах по измеренной ориентационной зависимости и найденным плоскостям поляризации система проекций направлений.

Ориентационная зависимость содержит пять максимумов 1-5, каждый из которых соответствует излучению при каналировании электронов вдбль какой-либо кристаллографической плоскости, то есть совпадению оси пучка элехтронов с этой плоскостью кристалла, На фиг. 2 польжение этих максимумов соответствует положению точек 6-10 на прямой 11, определявшей изменение угла Ч при 8 =

=сопе =О. Точки пересечения проекций плоскостей, которые, как известно, должны быть перпендикулярны найденным положениям плоскостей 12-16 поляризации в каждом максимуме излучения соответствуют проекциям направлений, то есть кристаллографических осей 1720. Сопоставив полученную систему проекций со стандартными для данного типа решетки, можно заключить, что точка 17, например, соответствует оси

< 111 > кристалла.. Из полученной системы проекций можно однозначно заклюГ чить, что, например, ось<111) разориентирована относительно нормали к поверхности на В„в вертикальной и Ч в горизонтальной плоскости; также можно определить и разориентацию других осей.

Такое ориентирование вполне конкрет но и требует измерения всего лишь одной ориентированной зависимости с одновременным определением плоскости поляризации --квантов, тогда как в известном составе необходимо измерить последовательно друг за другом минимум три такие ориентационные зависимости, Использование предлагаемого спос<ъба ориентации монокристаллических мишеней по сравнению с известными способами обеспечйт сокрашение временных затрат, необходимых на ориентирование, а, следовательно, сократит и затраты, 976509

7 связанные с работой и обслуживанием ускорителей при ориентировании мишей ней в различных экспериментах. формула изобретения

Способ ориентирования монокристаллической мишени, заключающийся в том что на мишень направляют пучок заряженных частиц с угловой расходимостью, удовлетворяющей условию каналирования, вращают мишень вокруг оси, перпендикулярной оси пучка, и измеряют,за мишенью ориентационные зависимости выхода электромагнитного излучения каналирующих частиц, о т л и— чаюшийсятем, что,сцелью уменьшения времени на ориентирование, дополнительно определяют пространствен ные положения плоскостей поляризации для каждого максимума выхода электромагнитного узлучения, & ориентацию мишени определяют по одной ориентационной зависимости выхода излучения и пространственного положения упомянутых плоскостей поляризации.

10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

ЛЬ 5946@5, кл. Н 05 Н 7/00, 1976.

15 2. О. Luckey, R. Schwitters. Met: hods of cristal aligument for production of coherent bremsstrahlung.

"Nuclear Instruments and Methods", 81, 1970, р. 164-172 (прототип).

976509

Фи@ 2

Составитель В Гаврюшин

Редактор С.. Патрушева Техред М.Коштура Корректор О. Билак

Заказ 9016/79 Тираж 862 Подписное

ВНИИХИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4