SU1133520A1 - Radiographic method of investigating structural perfection of monocrystals - Google Patents

Radiographic method of investigating structural perfection of monocrystals Download PDF

Info

Publication number
SU1133520A1
SU1133520A1 SU833643773A SU3643773A SU1133520A1 SU 1133520 A1 SU1133520 A1 SU 1133520A1 SU 833643773 A SU833643773 A SU 833643773A SU 3643773 A SU3643773 A SU 3643773A SU 1133520 A1 SU1133520 A1 SU 1133520A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
single crystal
perfection
ray
ribbon
diffracted
Prior art date
Application number
SU833643773A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петрос Акопович Безирганян
Ерджаник Григорьевич Заргарян
Вардан Григорьевич Асланян
Original Assignee
Ордена Трудового Красного Знамени Ереванский Государственный Университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ордена Трудового Красного Знамени Ереванский Государственный Университет filed Critical Ордена Трудового Красного Знамени Ереванский Государственный Университет
Priority to SU833643773A priority Critical patent/SU1133520A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1133520A1 publication Critical patent/SU1133520A1/en

Links

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

1. Рентгенографический способ исследовани  совершенства монокристаллов , по которому лентообразный пучок рентгеновского излучени  направл ют на неподвижный исследуемый монокристалл и регистрируют за ним секцион- v ную дифракционную картину, о г л ич ающий с  тем, что, с целью расширени  информативности исследовани , в качестве исследуемого монокристалла используют ступенчатый моно- : кристалл и получают дополнительную информацию о структурном совершенстве щ монокристалла по величинам сдвига и разности ширины линий, дифрагированных участками различной толщины иссле дуемого монокристалла.1. The X-ray diffraction method for studying the perfection of single crystals, by which a ribbon-like X-ray beam is directed onto a fixed single crystal under study and recorded behind it is a sectional v diffraction pattern, which is aimed at expanding the informativity of the research as a test monocrystals use a stepped mono-: crystal and obtain additional information about the structural perfection of the nc single crystals according to the magnitudes of the shift and the difference in the width of the lines diffracted by GOVERNMENTAL portions of different thickness of the single crystal under study are employed.

Description

Фиг.1 2, Рентгенографический способ исследовани  структурного совершенства монокристаллов, по которому лентообразный пучок рентгеновского излучени  направл ют на неподвижный исследуемый монокристалл и регистрирую за ним секционную дифракционную картину , отличающийс  тем, что, с целью расширени  информативности исследовани , лентообразный 1 20 пучок одновременно направл ют на ориентированный идентично исследуемому контрольный монокристалл, толщина которого отлична от толщины исследуемого монокристалла, и дополнительную информацию о структурном совершенстве исследуемого монокристал-. ла получают по величинам сдвига и разности ширины линий, дифрагированных исследуемым и контрольным монокристаллами.Fig. 1 2, An X-ray diffraction method for examining the structural perfection of single crystals, by which a ribbon-like X-ray beam is directed onto a fixed single crystal under study and registering a sectional diffraction pattern behind it, characterized in that, in order to expand the informativity of the study, a ribbon-like 120 beam is simultaneously directed oriented identical to the test monocrystal, the thickness of which is different from the thickness of the investigated single crystal, and additional inform tion of the structural perfection of the investigated single crystals. la is obtained from the values of the shift and the difference in the width of the lines diffracted by the test and control single crystals.

Изобретение относитс  к рентгено графической диагностике несовершенс кристаллов и предназначено дл  иссл довани  структурного совершенства (степени мозаичности) монокристаллов . Известен способ исследовани  структурного совершенства монокристаллов методами рентгеновской топографии , заключающийс  в том, что пучок рентгеновского излучени  направл ют на исследуемый монокристалл и регистрируют дифракционную картину за исследуемым монокристаллом , по которой суд т о его структу ном совертёнстве при движении монокристалла и рентгеновской пленки. С помощью этого способа, в зависимости от плотности дефектов, получают картину распределени  несовершенств в кристалле М. Однако этот способ не показывает общую величину отклонени  от идеаль ной структуры. Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  спо соб исследовани  структурного совер шенства монокристаллов, заключающийс  в том, что лентообразный пучо рентгеновского излучени  направл ют на неподвижный исследуемый монокристалл и регистрируют за ним секционную дифракционную картину 2. Недостатком известного способа  вл етс  то, что он не позвол ет определить когда в зависимости от степени совершенства кристалла кине матическое рассе ние в нем переходи в динамическое, когда возникает эф фект Бормана и как он зависит от :степени совершенства кристалла. Цель изобретени  - расширение информативности исследовани . Поставленна  цель достигаете гам, что согласно рентгенографическому способу исследовани  структурного совершенства монокристаллов, заключающемус  в том, что лентообразный пучок рентгеновского излучени  направл ют на неподвижный исследуемый монокристалл и регистрируют  а ним секционную дифракционную картину, в качестве исследуемого монокристалла используют ступенчатый монокрис-талл и получают дополнительную информацию о структурном совершенстве монокристалла по величинам сдвига и разности ширины линий, дифрагированных участками различной толщины исследуемого монокристалла. Согласно второму варианту лентообразный пучок одновременно направл ют на ориентированный идентично исследуемому контрольный монокристалл, , толщина которого отлична от толщины . исследуемого монокристалла, и дополнительную информацию о структурном совершенстве исследуемого монокристалла получают по величинам сдвига и разности ширины линий, дифрагированных исследуемым и контрольным монокристаллами. На фиг. 1 и 2 показаны два случа  падени  излучени  на ступенчатый монокристалл; на фиг. 3 и 4 - ход лучей при кинематическом (мозаичный монокристалл) и динамическом (совер шенный монокристалл) рассе ни х; на фиг. 5-12 - дифракци  лучей в ступенчатых мозаичных и совершенны монокристаллах.The invention relates to X-ray graphical diagnostics of crystal imperfections and is intended to study the structural perfection (degree of mosaic) of single crystals. A known method for studying the structural perfection of single crystals by X-ray topography, which means that an X-ray beam is directed at the monocrystal under study and a diffraction pattern is recorded behind the monocrystal under investigation, which is judged by its structural pattern during the movement of the single crystal and X-ray film. Using this method, depending on the density of defects, a picture of the distribution of imperfections in the crystal M is obtained. However, this method does not show the total deviation from the ideal structure. The closest technical solution to the invention is the method of studying structural perfection of single crystals, which consists in the fact that a ribbon-like X-ray beam is directed onto a fixed single crystal under investigation and a sectional diffraction pattern is recorded behind it 2. The disadvantage of this method is that it does not allows you to determine when, depending on the degree of perfection of the crystal, the kinetic scattering in it goes into dynamic, when the Borrmann effect arises and how it depends t from: the degree of perfection of the crystal. The purpose of the invention is to expand the information content of the study. The goal is to achieve that, according to the X-ray diffraction method for studying the structural perfection of single crystals, the idea is that a ribbon-like X-ray beam is directed onto a fixed single crystal and a sectional diffraction pattern is recorded on it, a stepped monocrystal is used to obtain a single crystal and receive additional information on the structural perfection of a single crystal by the magnitudes of the shift and the difference in the width of the lines diffracted by with different thicknesses of the monocrystal under study. According to the second variant, the ribbon-like beam is simultaneously directed to the control single crystal oriented identically to the investigated one, the thickness of which is different from the thickness. the monocrystal under study, and additional information on the structural perfection of the monocrystal under investigation is obtained from the shear and difference widths of the lines diffracted by the test and control single crystals. FIG. 1 and 2 show two cases of radiation falling on a stepped single crystal; in fig. 3 and 4 — the course of the rays in the kinematic (mosaic single crystal) and dynamic (perfect single crystal) scatterings; in fig. 5-12 - diffraction of rays in stepped mosaic and perfect single crystals.

Дл  осуществлени  способа можно изготовить параллелепипеидальный ступенчатый монокристалл (фиг. 1).For the implementation of the method, a parallelepidoidal stepped single crystal (Fig. 1) can be manufactured.

Дл  объ снени  предлагаемого способа- рассмотрим дифракцию рентгеновских лучей в мозаичных и совершенных ступенчатых кристаллах. Исследуем дифракцию лентообразного пздающего пучка на ступенчатый кристалл в двух случй х: первичный пучок падает с гладкой стороны монокристалла (фиг.1 первичный пучок падает со ступенчатой стороны монокристалла (фиг. 2).In order to explain the proposed method, let us consider the X-ray diffraction in mosaic and perfect step crystals. We investigate the diffraction of a ribbon-like nazdanny beam on a stepped crystal in two cases: the primary beam falls from the smooth side of the single crystal (figure 1 the primary beam falls from the step side of the single crystal (figure 2).

При лентообразном падающем пучке поперечное сечение пучков, дифрагированных в ступенчатых мозаичных и со вершенных монокристаллах, будет иметь вид, показанный на фиг. 5-12, где обозначены . ступенчатый монокристалл 1, первичный пучок 2, поперечное сечение 3 дифрагированного пучка, когда первичный пучок падает с гладкой стороны, поперечное сечение 4 дифрагированного пучка, когда In the case of a ribbon-like incident beam, the cross section of the beams diffracted in stepped mosaic and perfected single crystals will have the form shown in FIG. 5-12, where indicated. stepped single crystal 1, primary beam 2, cross section 3 of a diffracted beam, when the primary beam falls from the smooth side, cross section 4 of a diffracted beam, when

;первичный пучок падает со- ступенчато стороны.; the primary beam falls sidewise.

Поперечные сечени  пучков, дифрагированных в мозаичных и совершенных монокристаллах, существенно отличаютс  друг от друга. В совершенных монокристаллах части пучков, дифрагированных в тонких и толстых участках одного и того же совершенного монокристалла,.сдвинуты друг относительно друга. Кроме того, возникает эффект Бормана и имеет место динамическое рассе ние. В мозаичных монокристаллах эти части не сдвинуты друг относительно друга, но они отличаютс  по ширине: часть, дифрагированна  на тонком участке монокристалла , уже, чем часть, дифрагированна  на толстом участке. Между тем в случае совершенного монокристалла ширина этих частей одинакова.The cross sections of beams diffracted in mosaic and perfect single crystals are significantly different from each other. In perfect single crystals, parts of the beams diffracted in thin and thick sections of the same perfect single crystal are shifted relative to each other. In addition, the Bormann effect occurs and dynamic dispersion takes place. In mosaic monocrystals, these parts are not shifted relative to each other, but they differ in width: the part diffracted in the thin part of the single crystal is narrower than the part diffracted in the thick part. Meanwhile, in the case of a perfect single crystal, the width of these parts is the same.

Таким образом, можно сделать вывод , что когда в монокристалле происходит динамическое рассе ние (со-, вершенный монокристалл), части пучка /дифрагированные на участках монокристалла разной толщины, по ширине iодинаковы, но сдвинуты друг относительно друга; когда в монокристалле происходит кинематическое рассе ние (мозаичный монокристалл), части пучков , дифрагированные на згчастках монокристалла разной толцины, поThus, it can be concluded that when dynamic scattering occurs in a single crystal (co, perfect single crystal), the parts of the beam diffracted in portions of a single crystal of different thickness, i are the same across the width, but shifted relative to each other; when kinematic scattering occurs in a single crystal (a mosaic single crystal), parts of the beams diffracted on the portions of a single crystal of different tolicy are

ширине отличаютс , но не сдвинуты друг относительно друга.the widths are different, but not shifted relative to each other.

Следовательно, по величине сдвига и разности ширины линий, дифрагированных на разных ступеньках монокристалла , можно судить о степени его совершенства.Consequently, by the magnitude of the shift and the difference in the width of the lines diffracted at different steps of a single crystal, one can judge the degree of its perfection.

Обозначим ширину линий рефлексов, дифрагированных в тонких и толстых част х монокристалла при динамическо рассе нии, через Лд и Лл , а при кинематическом рассе нии - через , и U, . Тогда с помощью фиг. 3 и 4 дл  идеально мозаичного и-идеально совершенного монокристаллов найдем следующие соотношени :Let us denote the width of the lines of reflections diffracted in thin and thick parts of a single crystal under dynamic scattering, through LD and LL, and with kinematic scattering through, and U,. Then, using FIG. 3 and 4 for ideally mosaic and ideally perfect single crystals, we find the following relations:

,4 )5i«Qi (О, 4) 5i "Qi (O

4(-Л( й.0 .(24 (-L (d.0. (2

До сих пор исследовали случаи .идеально мозаичного и идеально совершенного минокристаллов, однако реальные монокристаллы отличаютс  как от идеально мозаичных, так и от идеально совершенных монокристаллов.So far, cases of ideal mosaic and ideally perfect mini crystals have been investigated, but real single crystals differ from both ideally mosaic and ideally perfect single crystals.

Дл  реальных монокристаллов выражени  (1) и (2) примут видFor real single crystals, expressions (1) and (2) take the form

2(ez-c,bi-Yiei2 (ez-c, bi-yiei

(3) (3)

UQ 0 . (4)Uq 0. (four)

В выражени х (1) - (4) Bj - толщина .тонкого участка монокристалла; 1 - толщина толстого участка моно-. кристалла; 9 - угол Вульфа-Брзгга. : В случае мозаичных монокристаллов с разностью 2( 2 С« )Sin6- u|j можн оценить, насколько отличаетс  исследуемь монокристалл от идеально моза: ичного, а в случае совершенных монокристаллов с разностью Л  - UQ можно оценить, насколько отличаетс  исследуемый монокристалл от идеально совершенного.In expressions (1) - (4), Bj is the thickness of a thin portion of a single crystal; 1 - thickness of the thick mono- section. crystal; 9 - Wolfe Brzgga angle. : In the case of mosaic single crystals with a difference of 2 (2 С «) Sin6- u | j, it is possible to estimate how much a single crystal under study is from an ideal mosaic: an original, and in the case of perfect single crystals with a difference L - UQ, it is possible to estimate how much a single crystal under study is different from ideally perfect.

В качестве пробной была ступенчата  система (фиг. t), котора  изготовл лась из монокристаллов кремни  и кварца. 6 толстой и 62 тонкой частей монокристалла были равными, соответственно 4 и 2 мм дл  кварца и дл  кремни . Использовалось излучение Мд If j .As a trial, a step system was used (Fig. T), which was made of silicon and quartz monocrystals. 6 thick and 62 thin parts of a single crystal were equal, respectively 4 and 2 mm for quartz and for silicon. Used radiation MD If j.

Лентообразный рентгеновский пучок направл ли под углом Вульфа-Брэгга к отражающим плоскост м (110) и (1120) соответственно дл  кремни  и кварца.. 51 . На полученной дифракционной картине дл  монокристалла кремни  й,„ исследуемый монокристалл несовершенный (отсуствует эффект Бормана, происходит кинематическое рассе ние). На дифракционной картине дл  монокристалла кварца АС - Aq, и получен сдвиг дифракционных линий, т.е. иссле дуемый монокристалл совершенный (происходит динамическое рассе ние). Изобретение дает возможность иссле довать характер взаимодействи  дифрагированных волн в кристалле в зависимости от степени совершенства кристалла и решить обратную задачу - оценить среднее совершенство кристалла с помощью дифракционной картины, полученной вне кристалла. Величина смещени  двух частей дифракционной линии друг относительно друга определ ет направление потоков дифрагированных волн внутри кристалла и, тем саным, определ етс  степень совершенства кристалла. Возможен и дру1ой вариант осуществлени  способа. СтупенчатЬй монокрис20 талл может состо ть из двух совершенно одинаковых монокристаллов, отличающихс  друг от друга только толщинами. Один из монокристаллов (тонкий или толстый) беретс  как контрольный, а другой - как исследуемый. Сначала контрольный монокристалл юстируют (приводитс  в положение отражени ), а затем на нем устанавливают исследуемый монокристалл, который вращением гониометра, установленного сверху, также приводитс  в положение отраже ни . Так образуетс  ступень. Второй вариант сложнее из-за трудностей с юстировкой исследуемого монокристалла, но в этом случае нет необходимости делать исследуемый монокристалл ступенчатым и, кроме того, можно в качестве контрольного использовать монокристалл с известной степенью совершенства. Предлагаемый способ в обоих вариантах его осуществлени  позвол ет повысить информативность рентгенографического исследовани  структурного совершенства монокристаллов.The tape-like X-ray beam was directed at the Wulff-Bragg angle to the reflecting planes (110) and (1120) for silicon and quartz, respectively. 51. In the obtained diffraction pattern for silicon single crystal, the single crystal under study is imperfect (there is no Borman effect, kinematic scattering occurs). In the diffraction pattern for single crystal AC quartz - Aq, and the shift of diffraction lines was obtained, i.e. the monocrystal under study is perfect (dynamic scattering occurs). The invention makes it possible to study the nature of the interaction of diffracted waves in a crystal depending on the degree of perfection of the crystal and to solve the inverse problem — to estimate the average perfection of the crystal using a diffraction pattern obtained outside the crystal. The magnitude of the displacement of the two parts of the diffraction line relative to each other determines the direction of the fluxes of diffracted waves inside the crystal and, thus, determines the degree of perfection of the crystal. Another option is possible. A stepped single crystal may consist of two completely identical single crystals, differing only in thickness from each other. One of the monocrystals (thin or thick) is taken as the control, and the other as the test. First, the control single crystal is adjusted (brought into the reflection position), and then the monocrystal under investigation is installed on it, which, by rotating the goniometer mounted above, is also brought into the reflection position. That is how a step is formed. The second option is more difficult due to difficulties with the adjustment of the investigated single crystal, but in this case there is no need to make the investigated single crystal stepwise and, moreover, you can use a single crystal with a known degree of perfection as a control. The proposed method in both variants of its implementation makes it possible to increase the information content of the X-ray diffraction study of the structural perfection of single crystals.

Фиг.ЗFig.Z

I/I /

Фиг.55

Фиг.бFig.b

Фиг. 9FIG. 9

Фиг. ЮFIG. YU

МM

Фиг. 71FIG. 71

Фиг. 72FIG. 72

Claims (2)

1 . Рентгенографический способ исследования совершенства монокристаллов, по которому лентообразный пучок рентгеновского излучения направляют на неподвижный исследуемый «one . X-ray method for studying the perfection of single crystals, in which a ribbon-like beam of x-ray radiation is sent to a stationary subject " талл и регистрируют за ним ную дифракционную картину, ч ающий с я тем, что, расширения информативности монокриссекцион- ν о г л ис целью исследова2. Рентгенотехника. Справочник. Книга 2. Под ред. В.В.Клюева. М., Машиностроение, 1980, с. 119 (прототип).tall and register for it a new diffraction pattern, which often means that, expanding the informativeness of the monocissection ν about the purpose of research2. X-ray engineering. Directory. Book 2. Ed. V.V. Klyueva. M., Engineering, 1980, p. 119 (prototype). ния, в качестве исследуемого монокристалла используют ступенчатый монокристалл и получают дополнительную информацию о структурном совершенстве монокристалла по величинам сдвига и разности ширины линий, дифрагированных участками различной толщины иссле дуемого монокристалла.As a studied single crystal, a stepped single crystal is used and additional information on the structural perfection of the single crystal is obtained from the shift values and the difference in the line widths diffracted by sections of different thicknesses of the studied single crystal. Фиг. 1FIG. one 2. рентгенографический способ исследования структурного совершенства монокристаллов, по которому лентообразный пучок рентгеновского излучения направляют на неподвижный исследуемый монокристалл и регистрируют за ним секционную дифракционную картину, отличающийся тем, что, с целью расширения информативности исследования, лентообразный пучок одновременно направляют на ориентированный идентично исследуемому контрольный монокристалл, толщина которого отлична от толщины исследуемого монокристалла, и дополнительную информацию о структурном совершенстве исследуемого монокристалла получают по величинам сдвига и разнос ти ширины линий, дифрагированных исследуемым и контрольным монокристаллами.2. X-ray diffraction method for studying the structural perfection of single crystals, according to which a ribbon-like x-ray beam is directed to a stationary test single crystal and a sectional diffraction pattern is recorded behind it, characterized in that, in order to expand the information content of the study, the ribbon-like beam is simultaneously sent to a control single crystal oriented identically to the studied, the thickness of which is different from the thickness of the investigated single crystal, and additional information about the jet The structural perfection of the monocrystal under study is obtained from the values of the shift and the difference in the line widths diffracted by the studied and control single crystals.
SU833643773A 1983-09-23 1983-09-23 Radiographic method of investigating structural perfection of monocrystals SU1133520A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833643773A SU1133520A1 (en) 1983-09-23 1983-09-23 Radiographic method of investigating structural perfection of monocrystals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833643773A SU1133520A1 (en) 1983-09-23 1983-09-23 Radiographic method of investigating structural perfection of monocrystals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1133520A1 true SU1133520A1 (en) 1985-01-07

Family

ID=21082331

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833643773A SU1133520A1 (en) 1983-09-23 1983-09-23 Radiographic method of investigating structural perfection of monocrystals

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1133520A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Русаков А.А. Рентгенографи металлов. М., Атомиздат, 1977, с. 277-279. 2. Рентгенотехника. Справочник. Книга 2. Под ред. В.В.Клюева. М., Машиностроение, 1980, с. 119 (прототип). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Schwuttke Direct observation of imperfections in semiconductor crystals by anomalous transmission of X rays
Hondoh et al. Formation and annihilation of stacking faults in pure ice
SU1133520A1 (en) Radiographic method of investigating structural perfection of monocrystals
Ishida et al. Determination of the Burgers vector of a dislocation from equal-thickness fringes observed with a plane wave of X-rays
US4928294A (en) Method and apparatus for line-modified asymmetric crystal topography
Yao et al. Synchrotron white beam topographic imaging in grazing Bragg-Laue geometries
JPH04323545A (en) Method of total reflection x-ray diffraction microscopy
Zaumseil Investigations of crystal defects with reflection‐section topography
Armstrong et al. Crystal subgrain misorientations observed by X-ray topography in reflection
Ishii Observations of dislocation images in Ge by anomalous transmission method
SU1562804A1 (en) Method of x-ray topography of crystals
Matthews et al. Oxides formed on the (111) surface of lead II. Red PbO or litharge
WO1996037898A1 (en) The equipment for x-ray beam conditioning
SU714506A1 (en) X-ray monochromator
Zhao Study of defects and structure in organic crystals of potassium hydrogen phthalate
Hashizume et al. Some Studies on X-Ray Wave Fields in Elastically Distorted Single Crystals. I. Experimental Observations
Green et al. Dislocation images in X-ray section topographs of curved crystals
SU735101A1 (en) Thermal neutron crystal monochromator
Tuomi et al. \Iultistereo Synchrotron X-ray Topography
Beard et al. High resolution imaging of electronic devices via x‐ray diffraction topography
JPH04218753A (en) Total reflection x-ray diffraction microscopic apparatus
JP2616452B2 (en) X-ray diffractometer
Nagakura et al. Forbidden reflection intensity in electron diffraction and crystal structure image in high resolution electron microscopy
Lindegaard-Andersen Characterization of Semiconductor Crystals and Device Materials by X-Ray Topography
Bezirganyan et al. Peculiarities of X‐ray diffraction in quartz monocrystals