SU1257482A1 - Рентгенодифракционный способ исследовани структурных нарушений в тонких приповерхностных сло х кристаллов - Google Patents

Abstract

Изобретение позвол ет получать с высокой чувствительностью информацию о структуре тонких приповерхностных слоев до толщины 1 нм на двухкристальном спектрометре. Угловое распределение интенсивности при различных углах отворота .исследуемого кристалла от точного брэгговского угла определ ют с помощью детектора со щелью, линейно перемещающегос  в плоскости, перпендикул рной плоскости отражени . В используемой скольз щей Брэгг-Лауэ-геометрии рентгеновские лучи, удовлетвор ющие условию дифракции, падают на кристалл под малым скольз щим углом Ф . Отражающие плоскости разориентированы от направлени  нормали к поверхности на небольшой угол ( 4°. В рассматриваемой геометр1-ш дифракции возникает св зь между углом отворота & исследуемого кристалла от точного угла Брэгга и углом выхода дифрагированного излучени  с поверхностью кристалла: h Ьо Ь (9 ° т.е. изменение угла 9 на несколько дес тков секунд приводит к изменению угла Jj, на несколько градусов. Такие изменени  могут быть зафиксированы с помощью щели детектора при ее перемещении . 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к рентгено- дифракционньм методам исследовани  структуры приповерхностных слоев кристаллов и может быть использовано дл  неразрушающего контрол  в технологии производства материалов и приборов .

Цель изобретени  - повьшение чувствительности и упрощение аппаратурной реализации путем использовани  дл  исследовани  двухкристального спектрометра.

На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа.

Устройство дл  реализации способа содержит источник 1 рентгеновского излучени , кристалл-монохроматор 2, щели 3 и 4 дл  коллимации отраженного от кристалла-монохроматора рентгеновского излучени , исследуемый кристалл 5 и детектор 6 рентгеновского излучени  со щелью, линейно перемещающийс  в вертикальной плоскости . На чертеже показана только осева  лини  рентгеновского пучка.

Пример. Рентгеновское излучение от источника 1 падает на кристалл-монохроматор 2, Наход щийс  в положении, удовлетвор ющем дифракции в геометрии Брэгга. Рентгеновские лучи, отраженные от кристалла-монохроматора , коллимируютс  в горизонтальной плоскости щел ми 3 и 4 и падают под малым скольз щим углом ф на исследуемый кристалл. Кристалл-устанавливают под углом Брэгга дл  се- мейства дифракционных плоскостей, от клоненных от направлени  нормали к поверхности кристалла на небольшой угол q. После получени  отрайсени  кристалл отворачивают на некоторый угол О от точного положени  Брэгга и регистрируют распределение интенсивности дифрагированных от исследуемого кристалла лучей с помощью детектора 6 со щелью, линейно перемещающегос  в плоскости, перпендикул рной плоскости отражени . В рассма риваемой геометрии дифракции возникает св зь между углом отворота б исследуемого кристалла от точного угла Брэгга и углом выхода $ j дифрагированного пучка с поверхностью кристал ла: 1-е, т е,Ф,(в 0). Отсюда следует, что изменение угла 9 на несколько дес тков секунд приводит к изменению угла на несколько градусов. Такие изменени  Ф, могут

0

5

0

5

0

5

5

5

быть З афиксированы при помощи щели, установленной перед детектором в плоскости, перпендикул рной плоскости отражени , и видимой с поверхности кристалла под углом 0,1-0,2°. На стандартных дифрактометрах это может быть осуществлено без значительных потерь в интенсивности при размерах щели пор дка 0,1 мм. Таким образом, сканиру  детектор со щелью в плоскости , перпендикул рной плоскости отражени , измер ют интенсивность ),„ и угол , дифрагированного излучени  в зависимости от угла отворота 9 .

Дл  идеального кристалла функци  приведенной интенсивности Р(0) 1|-„ ((,) },  вл етс  константой, и только за счет нарушений кристаллической структуры в приповерхностном слое кристалла этот закон может не выполн тьс . Записыва  угловое распределение интенсивности 1 при различных углах отворота 0 с помощью детектора со щелью, линейно перемещающегос  в плоскости, перпендикул рной плоскости отражени , получают набор значений Ij, и j , по которым стро т график функции Р(9), позвол ющий судить о совершенстве структуры тонкого приповерхностного сло  кристалла в кристаллографических направлени х , параллельных поверхности, и о размере дефектной области по глубине кристалла.

Использование в указанной схеме скольз щих углов падени  рентгеновских лучей на кристалл многократно уменьшает глубину проникновени  излучени  в кристалл и длину экстинк- ции, что позвол ет исследовать структуру тонких приповерхностных слоев при незначительных углах отворота 9 и достигать толщин пор дка 1 им при стандартных источниках рентгеновского излучени . Так, дл  получени  информации о структуре нарушенного сло  на глубине 1 нм методом трехкристальной рентгеновской дифрак; тометрии в стандартной брэгговской геометрии требуетс  отворот исследуемого кристалла на угол & 6000, а в предлагаемой геометрии с использованием скольз щих углов падени  - только на 250 .

Кроме того, использование дл  измерени  интенсивности детектора со щелью позвол ет значительно уменьшить фон и увеличить соотношение сигнал/фон приблизительно в 10 раз.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Рентгенодифракционный способ исследовани  структурных нарушений в тонких приповерхностных сло х кристаллов , заключающийс  в том, что исследуемый кристалл облучают монохро- матизированным и коллимированным рентгеновским излучением, вьюод т в отражающее положение дл  выбранных кристаллографических плоскостей, регистрируют угловое распределение ин- тенсивности дифрагированных лучей с помощью детектора при отклонени  исследуемого кристалла от точного угла Брэгга и по нему суд т о структуре приповерхностных слоев, отличающийс  тем, что, с целью повышени  чувствительности и упрощени  аппаратурной реализации путем использовани  дл  исследовани  двухкристального спектрометра, в качестве отражающих выбирают кристаллографические плоскости, отклоненные от нормали к поверхности на угол Ср 4 , при котором падающий и отраженный лучи составл ют малые скольз щие углы д и $, с входной поверхностью исследуемого кристалла, причем $д + h Z/Cf/sinSj, - точньш угол Брэгга, и перед детектором устанавливают щель, которую перемещают в направлении, перпендикул рном плоскости отражени .

   Редактор А. Огар

   Составитель Т. Владимирова

   Техред Л.Сердюкова Корректор А. Обручар

   Заказ 4908/39 Тираж 778Подписное

   ЗВНИЙПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4