Рентгеновский спектрометр для исследования структурного совершенства монокристаллов

 

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 160580 (21) 2924067/18-25 ()М Кл. с присоединением заявки 14Р (23) Приоритет

С 01 И 23/207

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 301281, Бюллетень МВ 48

Дата опубликования описания 30. 12. 81 (53) УДК 548.73:621..386 (088.8) (72) Авторы изобретения

P .М. Имамов, М. В. Ковальчук, A. В. Мире н ск нй, В.B.Ñóõoäîëüñêèé и Ю.Н.Шилин (71) Заявитель

Институт кристаллографии им. A.Â.Ûóáíèêoâà АН СССР (54) РЕНТГЕНОВСКИЙ CHEKTPONETP ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

СТРУКТУРНОГО СОВЕРШЕНСТВА МОНОКРИСТАЛЛОВ

Изобретение относится к рентгеновской дифрактометрии и может использоваться для исследования монокристаллов с помощью рентгеновского излучения от мощных стационарных источников излучения.

Известны источники рентгеновского излучения на основе рентгеновских трубок с вращающимся анодом fl) .

Такие источники имеют значительные габариты и вес, в силу чего в дифрактометрической аппаратуре они устанавливаются неподвижно. Вместе с тем, при конструировании многокристальных рентгеновских спектрометров более выгодным с точки зрения конструкции самого спектрометра является использование подвижного (поворотного) источника, что позволяет легко переходить на работу с другими порядками отражения от кристалла-монохроматора, на который падает первичный пучок источника, без существенной перестройки (переюстировки) других элементов спектрометра.

Однако используемые в таких спектрометрах источники являются маломощными,что значительно увеличивает вре-мя исследований и сужает функциональные воэможности спектрометров иэ-за недостаточной интенсивности первич-, ного рентгеновского пучка.

Наиболее близким к предлагаемому является рентгеновский спектрометр для исследования структурного совершенства монокристаллов, содержащий поворотный источник рентгеновского излучения, установленные по ходу рентгеновского пучка два поворотных кристалла-монохроматора, поворотный держатель исследуемого монокристалла, детекторы излучения, причем второй кристалл-монохроматор установлен с возможностью расположения его центра поворота на пути отраженного первым кристаллом монохроматором пучка (2).

Недостатком известного спектрометра является сложность его настройки при использовании мощных стационарных источников излучения.

Цель изобретения — расширение . функциональных возможностей и упрс)щение настройки спектрометра при HclfoJlb зовании мощных стационарных источйиков излучения.

Поставленная цель достигается 1ем, что в рентгеновском спектрометре, содержащем установленные по ходу рентгеновского пучка два поворотных кристалла, детекторы излучения, при894502 чем второй кристалл-монохроматор ус TBHoBJIBH c возможностью расположения

его центра поворота на пути отраженного первым кристаллом монохроматором пучка, второй кристалл-монохроматор установлен на поворотной платформе,ось йоворота которой проходит через ось поворота первого кристалла-монохроматора, а держатель исследуемого моиокристалла установлен на платформе с возможностью его линейного перемещения в направлении, перпендикулярном направлению отраженного вторым кристаллом-монохроматором пучка.

Кроме того, в спектрометр дополнительно введен третий поворотный кристалл-монохроматор, установленный 15 на одной платформе а держателем исследуемого моиокристалла.

При этом третий кристалл-монохроматор установлен с возможностью дополнительного поворота вокруг оси ао- gg ворота держателя исследуемого моиокристалла.

На фиг.1 доказан трехкристальный иариант реализации спектрометра на фиг. 2 " то же, - четырейкристальний .

Рентгеновский спектрометр трехмристальяого типа содержит молний стационарный источник 1 рентгеноэойога излучения, первый кристалл-монохроматор 2, установленный иа поворотноы держателе Зр второй кристалл= мо Зо нохроьитщэ 4р установленный ыа ЙОВОротном держателе 5а Держатель 5 с кристаллом-монохроматором 4 установлены на поворотной платформе 6, ось поворота которой совпадает с осью по- 35 ворота держателя 3 первого кристалла монохроматора 2. Исследуемый моиокристалл 7 установлен в поворотном держателе 8, который закреплен на платформе 9, которая может переме" 4ф щаться по направляющей 10 и направлении, перпендикулярном направлению отраженного вторым кристаллом-моиохроматором 4 рентгеновского пучка. Дифрагированное исследуемым моиокристаллом 7 излучение регистрируют с помощью детектора 11, установленного с воэможностью поворота относительно оси поворота держателя 8 исследуемо" го монокристалла 7. В спектрометр могут быть введены дополнительные де- 56 тектЬры для целей настройки (не показаны) °

В четырехкристальном варианте в спектрометр введен третий кристаллмонохроматор 12, который может быть $$ усфановлен непосредственно на держателе 8 исследуемого монокристалла 7 или на собственном поворотном держателе 13, установленном на держателе 8.

Все держатели 3, 5, 8, 13 снабжены, как это принято в дифрактометрической аппаратуре, средствами юстировки кристаллов путем их перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях, как зто, например, реализовано в известном устройстве, 65

Спектрометр работает следующим образом.

Рентгеновский пучок от стационарного источника 1 падает на первый кристалл-монохроматор 2, установленный в отражающее положение, например, с помощью детектора {не показан) . Отраженный от кристалла-монохроматора 2 рентгеновский пучок падает на воторой кристалл-монохроматор 4,установленный параллельно монохроматору 2 с помощью поворотной платформы 6 и поворотного держателя 5. При этом направление отраженного вторым кристаллом-монохроматором 4 рентгеновского пучка будет параллельным первичному пучку и смещенным от него на величину, равную E sln29 где К - расстояние между осями поворота держателей 3 и 5, а О - угол дифракции. Затем исследуемый монокристалл 7 с помощью перемещения платформы 9 по направляющей 10 устанавливают таким образом, ЧтОбы отраженный вторым кристалломмоиохроматором 4 рентгеновский пучок проходил через ось поворота держателя 8. В этом положении производят исследование монокристалла 7 путем регистрации дифрагируемого им излучения детектором 11.

Описанная схема спектрометра позволяет испольэовать отражения практически во всем диапазоне брегговских углов от 0 до 90 . При этом ограничения по малым углам определяются при наличии полностью неэкранированной поверхности кристаллов монохроматоров 2, 4 и исследуемого монокрис-tталла 7 только углом полного внешнего отражения рентгеновского излучения, а по большим углам — геометрическими размерами кристаллов-монохроматоров 2, 4 с рамками, в которых они закреплены, и размерами детектора 11 °

В данном спектрометре могут быть реализованы исследования кристаллов с помощью боррмановской дифракции. В этом случае в качестве кристаллов-монохроматоров 2, 4 используют толстые совершенные монокристаллы, которые устанавливают с помощью держателей 3, 5 и платформы б в положения последовательной боррмановской дифракции.

Исследуемый кристалл также устанавли вается на прохождение с помощью дер жателя 8.

Данный спектрометр весьма компактен, поскольку требуемая практически величина хода платформы 9 по направляющей 10 не превышает расстояния между осями поворота первого 2 и второго 4 кристаллов-монохроматоров.

Дополнительные функциональные воэможности возникают при введении в спектрометр третьего кристалла-монохроматора 12, установленного на общей оси вращения с исследуемым кристаллом 7. Например, это позволяет прово894502 дить эксперименты с близко расположенными кристаллами для прецизнонного сравнения периодов решеток (эталонный метод определения периода решетки монокристалла) на основе двухлучевой дифракции. Кроме того, третий кристалл-монохроматор 12 с помощью поворотного держателя 13, держателя 8 исследуемого монокристалла 7 можно установить в антипараллельное положение с вторым кристаллом-монохроматором 4 (для этого необходимо, чтобы кристалл 7 мог поворачиваться независимо от держателя 8 вокруг .одной и той же оси), что позволяет проводить исследования в антипараллельной геометрии.

Таким образом, описанный выше спектрометр позволяет производить широкий спектр исследований при использовании стационарного источника рентгеновского излучения и сохранении конструктивной простоты.

Формула изобретения

1. Рентгеновский спектрометр для исследования структурного совершенства монокристаллов, содержащий установленные по ходу рентгеновского пучка два поворотных кристалла-монохроматора, поворотный держатель исследуемого монокристалла, детекторы излучения, причем второй кристалл моиохроматор установлен с воэможностью расположения его центра поворота иа пути отраженного первым кристаллом-монохроматором пучка, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных воэI можностей и упрощения настройки спект. рометра при использовании мощных стационарных источников излучения, второй кристалл-монохроматор установлен на поворотной платформе, ось поворота которой проходит через ось поворота первого кристалла-монохроматора, а держатель исследуемого монокристалла установлен на платформе с возможностью его линейного перемещения в направлении, перпендикулярном направлению отраженного вторым кристаллом-монохроматором пучка.

2. Спектроветр по и, 1, о т л,и (5 ч а ю шийся тем, что в него дополнительно введен третий поворотный кристалл-монохроматор, установленный на одной платформе с держателем исследуемого мовакрж@талла щ Эе Спект кВФВТР Во Йе Зу О т л и ч а ю шийся тем;. что третий кристаллмоиолцуюиитод1 установлен с возможностью дополнительного поворота вокруг Оси поворота держателя исследуемого моиокристалла.

Источники ин формации, принятые во внимание при экспертизе

Русаков A.А. .. Рентгеиография металлов. И., Атомиэдат, 1977, с. 34-35.

2. ковальчук И.В. и др. Трехкриствльный рентгеновский спектрометр для исследования структурного совершенства реальных кристаллов.- ПТЭ

1976, 9 1 1с. 194-196 (прототип).

894502

Составитель К.Кононов

Редактор Н.Гришманова Техред 3. Фанта Корректор Г Решетник

Закаэ 11472/68

Тираж 910 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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