DE2328543A1

DE2328543A1 - Vorrichtung zum schneiden eines kristalls in einer seiner kristallebenen

Info

Publication number: DE2328543A1
Application number: DE2328543A
Authority: DE
Inventors: Sigeru Jyomura; Akio Kumada
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1972-06-05
Filing date: 1973-06-05
Publication date: 1974-01-03
Also published as: DE2328543B2; JPS4917254A; US3838678A

Description

Priorität: 5. Juni 1972, Japan, Nr. 55055/72

Vorrichtung zum Schneiden eines Kristalls in einer seiner

Kristallebenen

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an einer Vorrichtung zum genauen Schneiden eines Kristalls in einer seiner Kristallebenen.

Mit der Entwicklung der optisch-elektronischen Technik finden mit Kristallen arbeitende elektro-optische Materialien und Elemente immer weitere Verbreitung. Generell weisen optische Elemente fragliche Transparenz und Gleichmäßigkeit auf. Das Element muß daher nach der jeweils gewünschten Konfiguration genau bearbeitet werden. Insbesondere bildet die Präzision einer polierten Fläche einen Faktor, der die Qualität d@s optischen Elements bestimmt. Dazu ist eine Vielzahl von Methoden zum Läppen oder Polieren von Flächen mit hoher Präzision entwickelt worden.

Es ist jedoch nicht möglich,, Bearbeitungsmethoden für optische Materialien, etwa die Methode des Läppens einer Fläche mit hoher Präzision, als solch® zur Bearbeitung von elektro-optischen Kristallen heranzuziehen. Der Hauptgrund dafür liegt

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OfHGINAL INSPECTED

darin, daß die herkömmlichen optischen Materialien optisch isotrop sind, während elektro-optische Kristalle im allgemeinen optisch anisotrop sind. Bei einem elektro-optischen Kristall muß eine bearbeitete Fläche oder Ebene wegen der optischen Anisotropie in einer festen Orientierung bezüglich einer Kristallachse gehalten werden. V/eicht die Orientierung der bearbeiteten Fläche von einer solchen festen Orientierung ab, so ändern sich die optischen Eigenschaften infolge der Abweichung, was zu einer Verschlechterung der Genauigkeit des Kristalls als elektro-optisches Element führt.

Da der KHpPOr-Einkristall beispielsweise eine hohe elektrooptische Wirkung aufweist, wird er als Momentverschluß, als Lichtmodulator sowie für verschiedene andere Elemente verwendet, die mit dem elektro-optischen Effekt arbeiten. Am Beispiel des KH₂PO/-Kristalls (der im Folgenden als KDP, Kurzform v. Kaliumdjhydrogenphosphat, bezeichnet wird) soll die Wichtigkeit der Bearbeitungsgenauigkeit erläutert werden.

KDP ist bei Zimmertemperatur paraelektrisch und bildet einen optisch negativen einachsigen Kristall des Tetragonalsystems. Die Brechungsindizes sind ω = 1,5095 (Brechungsindex längs der größeren Achse von elliptisch polarisiertem Licht) bzw, ε = 1,4684 (Brechungsindex längs der kleineren Achse von elliptisch polarisiertem Licht). Die optische Achse von KDP ist mit der c-Achse des Kristalls identisch. Wird daher eine Platte mit zwei senkrecht zur c-Achse geschnittenen voneinander abgewandten Flächen (die im Folgenden als C-PIatte bezeichnet wird) zwischen zwei gekreuzte Nicol'sche Prismen gebracht, deren Polarisationsebenen senkrecht zueinander verlaufen, so erhält man ein Licht-VerSchlußelementβ

Genauer gesagt, ist die Doppelbrechung für Licht^das parallel zur c-Achse des Kristalls einfällt, gleich null«, Das einfallende linear-polar is ierte Licht wird durchgelassen,, ohne irgendeiner Änderung unterworfen zu werden ₀ und an der hinteren

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Polarisationsplatte gebrochen. Infolgedessen ist die die hintere Polarisationsplatte (die im Folgenden als Analysator bezeichnet wird) durchsetzende Lichtmenge gleich null. Wird dagegen an den Kristall eine Spannung angelegt, so erhält man aufgrund des elektro-optischen Effekts selbst für Licht längs der c-Achse eine Doppelbrechung .von Δη. Im allgemeinen wird das durchgelassene Licht elliptisch polarisiert. Die Doppelbrechung ist dabei gemäß der folgenden Gleichung proportional zur angelegten Spannung?

Δη = η³.f.E ; (1)

wobei η den Brechungsindex, f den elektro-optischen Koeffizient und E die elektrische Feldstärke bezeichnen. Das von dem Analysator durchgelassene Licht I läßt sich gemäß dem einfallenden Licht I folgendermaßen ausdrücken:

worin d die Dicke des Kristalls und λ die Wellenlänge des einfallenden Lichts bezeichnen.

Aus den Gleichungen (1) und (2) ergibt sich

! _{= Iq sin}2(<Lnll HE)_{1 (3)}

so daß die durchgelassene Lichtmenge ihr Maximum bei E = λ/ (2 d n³ f) hat. Bei einem Lichtverschluß mit KDP wird also, wenn kein elektrisches Feld anliegt (E = 0), der Zustand hergestellt, bei dem I=O ist oder die durchgelassene Lichtmenge ein Minimum (I .) hat, während dann, wenn das elektrische Feld E = λ/(2 d n- f) anliegt, der Zustand hergestellt wird, bei dem I=I ist bzw. die durchgelassene Lichtmenge ein Maximum

(l^„) hat* Daher sollte das Kontrastverhältnis (I _ /I . ) Eeix max mxn

des Lichtverschlusses unendlich '.'/erder.»

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Die Normale einer wirklichen Kristallebene fällt jedoch nicht vollkommen mit der c-Achse "zusammen, sondern weicht von ihr gemäß dem jeweiligen Bearbeitungsfehler ab. Aus diesem Grund wird die Doppelbrechung für das einfallende Licht, selbst wenn dies senkrecht auf die Kristallplatte fällt, nicht null. Die Doppelbrechung Δη läßt sich für kleine Werte der Abweichung Δ zwischen der normalen und der c-Achse folgendermaßen ausdrücken:

Δη = (8/ττ) . 10~² Θ². (4)

Da θ nicht null ist, wird I_min ¥* 0 und

~² 2

_T . 2,d · 8 ·10 ¹InIn ^{= 1}O ^sin ( λ

4
Da d/λ gewöhnlich 10 ist, läßt sich Gleichung (5) in grober

Näherung folgendermaßen schreiben: ■

²³B²). (6)

Daher läßt sich das Kontrastverhältnis in der folgenden Form ausdrücken:

_S1CT⁶.0-⁴, (7)

sin²O O³ ·, 9²)

Soll nun das Kontrastverhältnis eines Verschlußelements auf eine Größenordnung von mindestens 10 gebracht werden, so ist eine Bearbeitungsgenauigkeit erforderlich, bei der der Fehler bezüglich der Orientierung auf 1mrad (0,001 Grad im Bogenmaß) begrenzt ist. Zur reinen Messung der Kristallorientierung ist es gewöhnlich einfach, unter Verwendung eines handelsüblichen Kristallorientierungs-Prüfgeräts oder dergleichen eine Genauigkeit von 0,1 mrad zu erreichen. Dagegen ist es für den Fachmann ein Problem, die zu schneidende Fläche mit der von dem

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Prü'fgerät gemessenen Orientierungsfläche des Kristalls identisch zu machen.

Gewöhnlich wird für das Kristallorientierungs-Prüfgerät sowie für ein Kristallschneidgerät ein Goniometerkopf verwendet. Dabei wird zunächst ein Kristall an dem Goniometer des Schneidgeräts befestigt und in geeigneter Weise geschnitten. Nach dem Schnitt wird der Kristall von dem Goniometer des Schneidgeräts abgenommen und an dem Goniometer des Kristallorientierungs-Prüfgerät befestigt, und die Orientierung der geschnittenen Fläche wird gemessen. Wird eine Abweichung in der Orientierung festgestellt,. so wird der Kristall wiederum an dem Goniometer des Schneidgeräts befestigt und nach Korrektur der Orientierung erneut geschnitten. Diese Vorgänge werden wiederholt ausgeführt, um die Abweichung zwischen der geschnittenen Fläche und der festen Orientierung zu reduzieren.

Die Erfinder haben diese schwierigen und unergiebigen Arbeitsgänge wiederholt durchgeführt und versucht, Fehler einzuschränken. Dabei kamen sie zu dem Schluß, daß selbst bei sehr sorgfältiger Durchführung der Arbeitsschritte θ nicht kleiner als 1 mrad gemacht werden kann.

Bei einer Vorrichtung, bei der das Schneidgerät und das Orientierungs-Meßgerät unabhängig voneinander sind, wird die Auflage zur Befestigung der Probe für beide Geräte gemeinsam vorgesehen, so daß der Einstellfehler infolge des wiederholten Heraüsnehmens und Befestigens der Probe so klein wie möglich gemacht wird. Dennoch ist ein Fehler von annähernd ± 0,5°. unvermeidlich.

Der Grund dafür soll im Eolgenden erläutert werden. Um den Kristall selbst dann, wenn, er häufig eingesetzt und ausgebaut wird, mit guter Reproduzierbarkeit einsetzen zu können, ist eine robuste Einspannvorrichtung erforderlich, die eine genaue

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Befestigung gewährleistet. Ferner wirkt auf den Kristall beim Schneiden eine beträchtliche Kraft, so daß auch der Support robust sein muß. Es hat sich herausgestellt, daß das Erfordernis der Robustheit einerseits und das Erfordernis, das die Kristallorientierung unter Verwendung eines Präzisions-Goniometers um kleine Winkel, deren Mittelpunkt in der Kristallebene liegt, sehr präzise und gleichmäßig bewegt wird, andererseits einander zuwiderlaufen. Hauptfaktor bei der Verringerung der Prozession bildet das Herausnehmen des Kristalls. Man erwartet daher, daß sich die Präzision erhöht, wenn der Arbeitsgang ohne Herausnehmen des Kristalls durchgeführt werden kann.

Bei dem gegenwärtigen Stand der Technik ist es schwierig, eine Methode zu finden, nach der sich der Kristall präzis schneiden läßt, während er von dem Goniometer der Röntgeneinrichtung gehalten wird. Dies bedeutet, daß die Messung der Orientierung mittels Röntgenstrahlen einerseits und das Schnei den des Kristalls durch die Schneideinrichtung andererseits unvermeidlich an verschiedenen Stellen durchgeführt worden müssen.

Andererseits wird heutzutage sehr oft eine Methode angewandt, bei der zwar Schnitt und Orientierungs-Messung mittels Röntgenstrahlen an getrennten Stellen durchgeführt werden, der Schnitt gemäß der festen Orientierung jedoch in dem Zustand beendet wird, in dem die Probe und die Auflage von dem Schneidgerät festgehalten werden. Gemäß dieser Methode läßt sich ein äußerster Endabschnitt eines Kristalls mittels eines aus einem Diamant-Schleifstein bestehenden Schneidgeräts abschneiden, wobei die Orientierung der Schnittfläche an dem kleinen abgeschnittenen Stück mittels des Orientierungs-Röntgenprüfgeräts separat gemessen wird, die Auflage, auf der der restliche Kristall montiert ist, in die feste Richtung bewegt und in seiner Lage gemäß der Komponente des Orientierungsfehlers korrigiert wird und schließlich der Kristall geschnitten wird.

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ORIGINAL INSPECTED

Diese Schritte werden wiederholt, bis der vorbestimmte Winkel erreicht ist. Bei der Messung der Orientierung gemäß dieser Methode führen zum einen die auf dem Schnittvorgang beruhenden Bedingungen der äußeren Form des abgeschnittenen kleinen Stücks, wie Ausbauchung und Parallelität, direkt zu Or ientierungs fehlern ο Beispielsweise muß bei einer 10 mm langen Probe die Ausbauchung auf weniger als O₉ 5 ü begrenzt werden, um die Orientierungsgenauigkeit innerhalb 30" zu halten. Zum anderen wird bei der Orientierungsmessung die Schnittfläche durch eine Vakuumeinspannung an eiae Unterlage angesaugt, wobei zur Einhaltung der Meßgenauigkeit innerhalb von 30" Staubpartikel von unter 1 μ vermieden werden müssen. Infolge dieser Probleme nimmt die Orientierungsgenauigkeit nach dem Schnitt einen schlechten Wert von ungefähr ±0,1° an. Außerdem weist diese Methode insofern Nachteile auf, als Probenmaterial verschwendet wird, da mehrere kleine Stücke weggeschnitten werden, und als für die Orientierungsmessung ein beträchtlicher Zeitaufwand erforderlich ist.

Eine weitere Methode nach dem Stand der fechnik besteht in der Ätzmustermethode, die eine Kombination aus einer Einrichtung zur optischen Messung der Orientierung eines Kristalls sowie einer Schneideinrichtung umfaßt; bei dieser Methode werden zwar die Orientierungsmessung und der Schnitt an getrennten Stellen durchgeführt, die den Kristall tragende Auflage wird jedoch auf einer bewegbaren Führung gleitend zwischen der optischen Einrichtung zur Orientierungsmessung und dem Schneidgerät bewegt, ohne daß der Kristall von der Auflage abgenommen wird. Bei dieser Methode lassen sich die Fehler, wie sie bei den oben erwähnten, venig leistungsfähigen Arbeitsvorgängen der Einstellung und Nachstellung des Kristalls auf seiner Unterlage auftreten, tatsächlich vermindern. Dagegen tritt erneut das Problem der Genauigkeit der Oberflächenrauhigkeit bei der Einrichtung für die Bewegung der Probenhalterung einschließlich der bewegbaren

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Führung auf. Es ist erwünscht, nur eine geringe Anzahl von Berührungspunkten zwischen der Probenhalterung und der bewegbaren Führung vorzusehen, und die Lageänderungen zwischen diesen Elementen sanft durchzuführen. Dies ist jedoch in technischer Hinsicht nur begrenzt möglich. Außerdem läßt sich nicht verleugnen, daß die optische Messung der Orientierung gegenüber der Messung mit Röntgenstrahlen viel weniger präzis ist. Bei der bekannten Methode kann daher ein Kristallschnitt mit hoher Genauigkeit nicht erwartet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum genauen Schneiden eines Kristalls in einer seiner Ebenen vorzusehen, die in der Lage ist, verschiedene Kristalle in vorbestimmten Orientierungen mit außerordentlich hoher Präzision und hoher Leistungsfähigkeit unter geringem Zeitaufwand zu schneiden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt dazu einen Probenhalterungsblock, der den Kristall in willkürlicher Richtung drehbar und verschiebbar hält, eine Einrichtung zur Identifizierung der Kristallorientierung, die eine Normalfläche zur Röntgenbestrahlung einstellt und die Kristallorientierung durch die Röntgenstrahlung mißt, ferner ein Kristall-Schneidgerät, das von der Einrichtung zur Identifizierung der Kristall orientierung getrennt uzw. an einer bezüglich einer Drehachse um einen gewissen Winkel (beispielsweise 90°) versetzten Stelle angeordnet ist und zum Schneiden des Kristalls in einer bestimmten Orientierung eine eine Schnittkante nfläche aufweist, ferner eine Einrichtung zum Verschwenken des Probenhalterungsblocks zwischen der Einrichtung zur Identifizierung der Orientierung und dem Kristallschneidgerät mit einem Probenhalterungsarm, der in einer zu der Drehachse senkrechten Ebene bewegt wird, wobei der Arm den Probenhalterungsblock mit der Drehachse verbindet,, ferner eine Einrichtung, die Einstellungen gestattet, um die Fläche der Schnittkante

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des Schneidgeräts und die bei der Röntgenbestrahlung verwendete Normalfläche der Identifizierungseinrichtung in die gleiche Ebene zu legen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist also in der Lage, einen Kristall in einer vorgegebenen Orientierung mit einem Fehler innerhalb 0,1 mrad_s also mit einer außerordentlich hohen Präzision, wie sie bisher unerreichbar schien, gleichzeitig leistungsfähig und innerhalb kurzer Zeit zu schneiden, ohne daß der Kristall und/oder die Probenhalterung von ihrer Unterlage abgenommen werden müßten,,

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert; in den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt zur Erläuterung des prinzipiellen Aufbaus einer Vorrichtung zum genauen Schneiden eines Kristalls in einer seiner Ebenen;

Fig. 2 einen schematischen Vertikalschnitt der Vorrichtung nach Fig_o 11

Fig» 3 eine Frontansicht zur Darstellung des äußeren Aufbaus einer Vorrichtung zum genauen Schneiden ©ines Kristalls ^ und

Fig. 4 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 3.

In der Quer- und Vertikal-Darstellung der Figuren 1 und 2 sind eine Kristallhalterung und ein Gerät zur Identifizierung der Orientierung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum genauen Schneiden eines Kristalls in einer seiner Ebenen schematisch dargestellt. Gemäß Fig. 1 und 2 ist ein Kristall S an einem Probenhalterungsblock 6 montiert«, der an einem äußersten Endabschnitt einer Kristallhalterung B angeordnet ist.

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Der* Kristall S wird von einer Einrichtung C zur Identifizierung der Orientierung, die einen Röntgehkollimator und ein Proportionalzählrohr 22 umfaßt, auf eine bestimmte Orientierung eingestellt. Danach wird die gesamte Kristallhalterung B aus der in Fig. 1 in gestrichelten Linien gezeigten Stellung um 90° in die Stellung gedreht, die in der gleichen Figur mit ausgezogenen Linien dargestellt ist«, In dieser letzteren Stellung wird der Kristall S von einem Schneidgerät A geschnitten» Die Stellung des Schneidgeräts A "bezüglich der Drehachse D der Identifizierungseinrichtung C braucht nicht unbedingt, wie oben gesagt, um 90° versetzt sein„

Eine derartige durch Drehung erfolgende Stellungsänderung weist bei der Bewegung eine geringere Anzahl von Berührungsstellen auf als die durch eine Gleitbewegung auf einer bewegbaren Führung erfolgende Stellungsänderung nadi dem Stand der Technik. Die erfindungsgemäß angewandte Verschwenkung hat daher den Vorteil, daß sie sanft aufgeführt werden kann. Um eine Kristallschnittfläche mit hoher Ebenheit zu erzielen^ wurden über zehn Schneidgeräte geprüft^ darunter solche mit Innen™ durchmesser-Diamantschneider (ID-Cutter)₉ solche mit Außendurchmesser-Diamantschneider (OD-Cutter), mit Drahtsäge und dergleichen. Dabei hat sich herausgestellt,, daß die "besten Ergebnisse hinsichtlich der Ebenheit der Schnittfläche mit einem ID-Cutter erzielt werden.

In diesem Fall ist es erforderlich_sdie Kantenfläche des Diamantmessers des Schneidgerätes A mit der Normfläche des Röntgenkollimators 17 der Identifizierungseinrichtung C in Koinzidenz zu bringen. Die Schneidkantenfläche 1 des Schneidgeräts A und die Schnittfläche 2 des Kristalls liegen gemäß Fig„ 2 in der gleichen Ebene. Um nun den drehbaren Tisch um 90° zu drehen und die Schnittfläche 2 des Kristalls in eine feste Stellung zur Röntgenmessung zu bringen, ist es erforderlich^ die Schnittfläche 2 aus der Ebene der Schneidkantenfläche 1 herauszuführen und in die beabsichtigte feste Stellung um 90' zu drehen.

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Dabei muß die feste Ebene 3 (die' Normfläche des Röntgenkollimators 17 für die Röntgenbestrahlung) dieser festen Stellung so eingestellt sein, daß sie mit der Ebene der Schnittkantenfläche 1 zusammenfällt. Gleichzeitig ist es erforderlich, daß die Schnittfläche 2 stets in die feste Ebene 3 mit einem Fehler innerhalb 1 μ gebracht wird» Ferner muß die Schneidkantenfläche ΐ immer in der gleichen Ebene wie die feste Ebene 3 liegen. Soll nun das durch wiederholtes Schneiden abgenutzte Messer durch ein neues ersetzt werden^ so muß die Kantenfläche des neuen Messers in der gleichen Ebene wie die feste Ebene 3 mit einem Fehler innerhalb 1 μ befestigt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum genauen Schneiden eines Kristalls in einer seiner Ebenen löst diese Probleme«,

Gemäß Fig. 3 und 4 wird eine Xnnendurchmesser-Schneidscheibe 1' des Schneidgerichts A mit variabler Drehzahl innerhalb eines Bereichs von 2000 bis 4000 Ups über eine sehne 11-laufende Spindel von einem Motor M angetrieben. Von einem Flüssigkeitsvorrat wird über ein Regelventil 3' und eine Düse 2' eine Schneidflüssigkeit (bzw. ein Schneidöl) zugeführt. Außerhalb der Schneidscheibe 1' ist ein Deckel 4 angeordnet, der verhindert, daß Schneidflüssigkeit und Schneidpulver verspritzt werden. Um den Schneidvorschub gleichmäßig und hochpräzis auszuführen, ist die gesamte Einheit des Kristallhalterungsarms B mittels einer Schraubeinspannung 14 mit Handgriff an einem automatischen Transporttisch 5 befestigt, der eine zu der Diamantscheibe 1' parallele Führungsfläche aufweist. Durch Lösen der Schraubeinspannung 14 läßt sich der Kristallhalterungsarm B um einen beliebigsn Winkel auf dem automatischen Transporttisch 5 um die Drehachse D verschwenken»

Der Proben-Halterungsblock 6 ist mit einem Fluchtungsknopf 7 zur Einstellung der Probe S auf den mittleren Teil der Diamantscheibe 1' sowie mit einem Spannhandgriff 8 für den Knopf versehen. Vorgesehen sind ferner ein Längswinkel-Wählknopf 9 zur Drehung um eine X-Achse in der Längsrichtung (x-oc¹ -Richtung)

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mit' einem Spannhandgriff 10 sowie ein Querwinkel-Einstellknopf 11 zur Verschwenkung um eine Y-Achse in Querrichtung (y-y^f-Richtung) mit einem Spannhandgriff 12. Die Zustellung in Dickenrichtung erfolgt durch vertikale Bewegung des Probenhalterungsblocks 6 mittels eines Impulsmotors 13a Der Bereich dieser Zustellbewegung ist innerhalb eines Bereichs von 0,001 bis 3 mm veränderbar» Die Einrichtung C zur Identifizierung der Orientierung ist über eine Grobeinstellschraube 15 und eine Feineinstellschraube 15" vor dem Schneidgerät A an einem Goniometerrahmen-16 befestigt« Die beiden Einstellschrauben 15 und 15' dienen dazu, die Normfläche Z des Kollimators 17 relativ zu der Schneidfläche der Diamantscheibe 1 einzustellen.

Als Röntgenröhre 18 wird beispielsweise eine Röhre verwendete die mit CuKa arbeitet und eine Ausgangsleistung von 1 KW hat. Nach Reflexion an der Fläche der Probe S wird die von dem Kollimator 17 abgestrahlte Röntgenstrahlung von dem Zählrohr 22 gemessen und an einem Intensitätsmesser 24 angezeigt. Das Zählrohr 22 ist mittels eines Feststellknopfes 23 auf einen beliebigen Winkel eingestellt. Der Kollimator 17 wird mittels eines Einstellknopfes 19 um einen Winkel θ gegenüber der Normfläche geneigt, so daß gegenüber der vorgegebenen Kristallebene ein Bragg'scher Reflexionswinkel von 2 θ besteht. Der Kollimator wird dann mittels eines θ «-Feststellknopfes 21 befestigt. Mit Hilfe des θ-Einstellknopfes 19 kann der Winkel 2 θ verändert und innerhalb eines Bereiches von 0-40° mit einer Genauigkeit von 0,0027° eingestellt werden, wobei der jeweils eingestellte Viert von 2 9 an einer θ-Anzeige 20 angezeigt wird. In Fig. 3 und 4 ist der Zustand beim Schneiden der Probe dargestellt. Zur Messung der Orientierung wird ein Zustand herbeigeführt, in dem sich der Probenhalterungsblock auf der Einrichtung C zur Identifizierung der Orientierung befindet.

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Zum' Schneiden des Kristalls in der vorgegebenen Orientierung unter Verwendung der erf indungs gemäßen Vorrichtung wird zunächst der Kollimator 17 unter Verwendung des Einstellknopfes auf den Winkel 2 θ des vorgegebenen Kristalls eingestellt, um die Orientierung des Kristalls zu identifizieren Sodann wird die Probenfläche mit einem Röntgenstrahl bestrahlt, und die Wählknöpfe 9 und· 11 für die Längs- und Querwinkel werden so nachgeregelt, daß die von dem Zählrohr 22 ermittelten Werte der Röntgenstrahlen maximal werden=

Die vorgegebene Kristalifläche ist nun eingestellt, und die Messung der Orientierung ist beendet« Danach wird die Kristallhalterung B um 90° gedreht. ZustelTbewegung, Vorschubgeschwindigkeit, Drehzahl der Spindel usw„ werden auf optimale Bedingungen eingestellt» Alsdann wird der Schnitt durchgeführt. Wie oben erwähnte, erfolgt die Zustellung im Bereich von 0,001 bis 3 mm₉ die Vorschubgeschwindigkeit beträgt O₉5 bis "50 mm/min, und die'Drchtähl der Spindel liegt bei 2000 bis 4000 Ups„ Der Arbeitsgang erfolgt vollautomatisch„

In der folgenden Tabelle sind Vergleiche zwischen den Ergeb= nissen zusammengestellt wie sie mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum genauen Schneiden eines Kristalls in einer seiner Ebenen einerseits und mit verschiedenen bekannten Methoden zum Schneiden eines Kristalls innerhalb einer bestimmten Orientierung erzielt worden sind_o Wie aus der Tabelle ersichtlich, beträgt die Genauigkeit der Orientierung beim Schnitt bei den Verfahren nach dem Stand der Technik höchstens etwa Op 1°, wobei die Messung der Orientierung gewöhnlich eine Zeitspanne von mindestens 30 Minuten erfordert_o Im Gegensatz dazu beträgt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Genauigkeit der Schnittorientierung etwa Zö^w (ungefähr O₅1 mrad), wobei die Messung der Orientierung sich in der äußerst kurzen Zeit von 2 bis 3 Minuten durchführen läßt,, Offensichtlich wirkt sich die Erfindung sehr günstig aus und hat daher hohen praktischen Nutzxtferto

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T A BE LLB

Verf.z.Messung der Orientierung

Fehler d. Schnittorientie rung

Zur Messung

d.Orientierg.

erford.Zeit

Fehler bzw. Brauchbarkeit der Probe

Zusammenbei m. Schneidgerät

Vor- und Nachteile

Röntgenverfahren

ο ⁰P*¹" ω sehe2

'«ο Ver- «ι fahren

Rückwärtiges Laue-Muster

+ f

Über 1 h

Kein
Fehler

Nicht vorhanden, gemeinsame Auflage

Erforder Geschicklichkeit beim Lesen der Laue-Flecken{langwierig; schlechte Genauigkeit

Spektra= meter

ca* 20 min_e

Schlecht verwendbar infolge des vorhergehenden Schnitts

Gemeinsame
Auflage

Orientierungsfehler infolge Ausbauchung u.geringe Parallelität' kleiner abgeschnittener Stücke

Natürliches

Aussehen

+ 1⁽

ca„ 30 min_e

Kein Fehler

Teilweise

Praktisch u. einfach für Kristalle mit gut entwickelten Flächen

Ätz-, muster

+

ca.

Zerstörend (insbesondere bei dünnen Mustern)

Vorhanden

Erfordert Sammlung detaillierter Daten.zwischen Kristallorientierungsfläche u,Ätzmuster

Konoskop·=

G&c

Kein Fehler

Anwendbar nur bei speziellen Kristallen mit optischer Anisotropie

Me=

sches Verfah

Zusammenge drücktes Muster in= folge pla stischer formung usw

Zerstörend

Nicht vorhanden

Zerstörung der Probe, schlechte Genauigkeit der Orientierung

Erfindiingsgemäßes Verfahren

Kleiner als O₉O (caoOJ mrad

2 bis

Kein Fehler

Integriert

Integrierter Aufbau der Schneideinrichtung mit der Orientierungs-Meßeinrichtung gestattet Schneiden mit fester Orientierung u. hoher Genauigkeit in kurzer Zeit

Claims

ANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum genauen Schneiden eines Kristalls in einer seiner Ebenen, gekennzeichnet durch einen Probenhalterungsblock (6)_s der den Kristall beliebig drehbar und verschiebbar hält, eine Einrichtung (C) zur Identifizierung der Kristallorientierung mittels Röntgenstrahlen durch Einstellung einer Normfläche für die Röntgenbestrahlung, ein Kristall-Schneidgerät (A)₉ das von der Einrichtung (C) zur Identifizierung der Kristallorientierung um einen Winkel bezüglich der Drehachse versetzt ist und das eine Schneidkantenfläche (1) zum Schneiden des Kristalls in einer vorbestimmten Orientierung aufweist*, ferner eine Einrichtung zum Verschwenken des Probenhalterungshlooks. (6) zwischen der Einrichtung (C) zur Identifizierung der Kristallorientierung und dem Kristall-Schneidgerät (A) über einen Probenhalterungs™ arm in einer zur Drehwelle senkrechten Ebene, wobei der besagte Arm .den Probenhalterungsblock (6) mit der Drehwelle verbindet, sowie eine Einrichtung zur Einstellung der Schneidkantenfläche (1) des Schneidgeräts (A) einerseits und der Normfläche für die Röntgenbestrahlung der Einrichtung (C) zur Identifizierung der Kristallorientierung andererseits auf eine .gleiche Ebene.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chn e t , daß die Einrichtung (C) zur Identifizierung der Kristallorientierung eine Einrichtung umfaßt, mit der sich

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ein Röntgenkollimator (17) und ein Zählrohr (22), die beide Teile der Einrichtimg (C) bilden^ auf Stellungen einstellen lassen^ die mit der bestimmten Kristallebene den Bragg⁸sehen Reflexionswinkel bilden,

3- Vorrichtung nach Anspruch 1₉ dadurch g e k e η η zeichnet^ daß das Kristall-Schneidgerät (A) einen Innendurchmesser-Diamantschneider (tD-Cutter) umfaßt.

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