Всгсоюзная i

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3I6986

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

МПК С Oln 25/20

Заявлено 16 111.1970 (№ 1412564/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Комитет по делам изобретений и открытий прн Совете Министров

СССР

УДК 536.12(088.8) Опубликовано 07.Х.1971. Бюллетень ¹ 30

Дата опубликования описания 21.XII.1971

Авторы изобретения Д. Б. Зворыкин, С. А. Иноземцев, Г. Э. Корнильев, В. М. Корсунский и И. В. Медведев

Заявители Институт кибернетики АН Украинской ССР и Научно-исследовательский институт полупроводниковой электроники

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР " " " ""- ..!1" .:-.ДЩ

; - °:, 4= - - -" =-А

Изобретение относится к измерительной тех нике.

При изучении и разработке технологических процессов микрообработки материалов такими высококонцентрированньвти источниками энергии как остро сфокусированные электронные, ионные или лазерные пучки обычно возникает необходимость в определении и исследовании температурных полей, существующих в локальной области воздействия пучка. Однако рассчитать такие поля теоретически с достаточной степенью точности не всегда удается из-за сложных краевых условий и наличия многих усложняющих факторов. Экспериментальное же исследование температурных полей встречает ряд трудностей, связанных с малыми размерами интересующей области (единицы — десятки микрометров) и большимп температурными градиентами в ней (десятки— сотни градусов на микрометр). В результате этого датчик температуры, который можно было бы рассматривать как «точечный», должен иметь размеры порядка десятых долей микрометра. Сами измеряемые температуры при этом также сравнительно велики (сотни— тысячи градусов по Цельсию), что не,позволяет применить здесь люминесцентные краски и другие термочувствительные .покрытия, используемые, например, при изучении процессов рассеяния тепла в микросхемах. Кроме того, измерение тех!пературы должно выполняться так, чтобы оно не приводило к скольконибудь серьезному искажению естественного температурного поля.

5 Предлагаемый способ отличается тем, что в качестве покрытий используют тонкие слои веществ, температуры фазовых превращений которых перекрывают исследуемый температурный диапазон, направляют на заданный уча10 сток сфокусированпый электронный пучок и определяют с помощью микроскопа границы произошедших фазовых превращений, являющиеся изотермами, соответствующими темпе" ратурам фазовых превращений нанесенных

15 веществ.

Это обеспечивает возможность изучения температурных полей па малых участках поВерхности.

20 Предлагаемый способ экспериментального изучения температурных полей состоит в том, что, и "ходя из конкретных условий эксперимента, подбирают группу веществ, фазовые превращения в которых происходят при различных

25 температурах, перекрывающих весь исследуемый температурный диапазон. Затем эти вещества в виде тонких слоев наносят на поверхность обрабатываемого материала. Толщина слоев выбирается минимальной, чтобы он вносил как

30 можно меньшие искажения в изучаемое темСоставитель В, Е. Агапова

Тсхред Т. T. Ускова

Корректоры: В, Петрова и Е. Ласточкина

Редактор 3. Овчаренко

Заказ 3424/10 Изд. М 1441 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская паб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 пературное поле, но все же такой, чтобы изменения структуры, возникающие в пленка очень малой толщины, еще не приводили к зна пггсльным отклонениям температуры фазового перехода. 01п 1маль ый диапазон толщин соответствует примерно 0,2 — 0,1 лкл.

Подготовленные таким образом участки материала обрабатывают в заданном регкиме остро сфокусированным электронным (пон1ым, л 1зерным) пучком. После этого с помощью микроскопа или мпкроинтерферометра определя1ог границу произошедших прн обработке фазовых превращений (плавления, образования эвтектики, испарения и т. п.). Линия, отделяющая участок поверхности, на котором Iipoизошло фазовое превращение, от участка поверхности, па котором опо не происходило, представляет собой изотерму, соответствующую температуре данного фазового превращения, Совокупность таких изотерм, соответствующих различным температурам, дает возможность сразу же построить топологическую схему изучаемого температурного поля и кривые распределения температур в любом направлении на поверхности.

Б качестве одной из изотерм во многих случаях можно использовать границу плавления самого исходного материала. Некоторые вещества позволяют фиксировать сразу две-три изотермы, соответству1ощие р азличным фазовым превращениям (например, испарению, лавлепи10 и ooj)H30IIBIIHIQ ЭВтектики с ОснОВным материалом).

Изменения состояния поверхностно."о слоя после обработки наблюдают и изучают с помощью микроскопа, но для точного измерения положения границ фазового превращения используют микропптерферометр. Точность измерения распределения температур предлагаемым способом определяется, с одной стороны, 10 той точностью, с которой известны температуры фазовых превращений (обычно это един 1цы градусов) и, с другой стороны, точностью измерений положения границы фазовых превращений (десятых долей микрометра).

Предмет изобретения

Способ определения распределения температур с помощью покрытий, Iiaiiece»»iiz на исследуемую;1оверхность, отличаюшийся тем, 20 что, с целью обеспечения возмохкности изучения температурных полей на малы.; участках поверхности, в качестве покрытий используют тонкие слои веществ, температуры фазовых превращений которых перекрывают исследус25 мый температурный диапазон, направляют на заданный участок сфокусированный электрон ный пучок и определяют с помощью микроскопа границы, произошедших фазовых превращений, являющиеся изотермами, соответству30 ющими тем:1ературам фазовых превращений нанесеннь;х Веществ.