SU609079A1

SU609079A1 - Method of investigating the density of solid body surface layer

Info

Publication number: SU609079A1
Application number: SU762320472A
Authority: SU
Inventors: Кира Вячеславовна Киселева; Юрий Викторович Милютин; Александр Георгиевич Турьянский
Original assignee: Ордена Ленина Физический Институт Им.П.Н.Лебедева Ан Ссср
Priority date: 1976-02-09
Filing date: 1976-02-09
Publication date: 1978-05-30

Description

1one

Изобретение относитс к рентгенооптическим методам контрол плотности вещества.This invention relates to X-ray optical methods for controlling the density of a substance.

Известен способ контрол поверхностного сло твердых тел, заключающийс в том, что коллимированный пучок рентгеновского излучени направл ют на кристалл-монохроматор, регистрируют интенсивность монохроматизированного пучка, который затем направл ют на исследуемую поверхность под углами полного внешнего отражени и регистрируют интенсивность отраженного пучка.The known method of controlling the surface layer of solids is that the collimated X-ray beam is directed onto a monochromator crystal, the intensity of the monochromatic beam is recorded, which is then directed onto the surface under investigation at angles of total external reflection and the intensity of the reflected beam is recorded.

Иедостатком известного способа вл етс недостаточна точность измерений, св занна с изменением облучаемой площади образца при изменении угла падени пучка на образец .The disadvantage of this method is the lack of measurement accuracy associated with a change in the irradiated area of the sample when the angle of incidence of the beam on the sample changes.

Известен способ рентгенографировани образцов , при котором величина облучаемой поверхности образца остаетс посто нной, что достигаетс за счет изменени щирины щели в зависимости от угла падени пучка.A known method of radiography of samples, in which the value of the irradiated surface of the sample remains constant, which is achieved by changing the slit width depending on the angle of incidence of the beam.

Недостатком этого способа вл етс значительное увеличение времени регистрации отраженного излучени , св занное с очень малой плотностью потока по поверхности образца падающего на малых углах излучени .The disadvantage of this method is a significant increase in the time of registration of the reflected radiation associated with a very low flux density over the surface of the sample of incident radiation at small angles.

Наиболее близким к изобретению техническим решением вл етс способ контрол плотности поверхностного сло твердых тел, заключающийс в том, что исследуемую поверхность сло твердых тел, заключающийс в том, что исследуемую поверхность образца облучают пучком монохроматического рентгеновского излучени под углами зеркальногоThe closest technical solution to the invention is the method of controlling the density of the surface layer of solids, which consists in that the test surface of a layer of solids, which consists in that the sample surface under investigation is irradiated with a beam of monochromatic X-ray radiation at the mirror angles

отражени , регистрируют отрал енное излучение и по зависимости интенсивности отраженного излучени от угла падени пучка на исследуемую поверхность суд т о плотности поверхностного сло .reflections, register the separated radiation and judge the density of the surface layer according to the dependence of the intensity of the reflected radiation on the angle of incidence of the beam on the surface under study.

Недостатком прототипа вл етс невысока точность измерений при малых углах, св занна с изменением площади облучаемой поверхности при различных углах, а также с неполным перекрытием пучка при очень малых углах.The disadvantage of the prototype is the low accuracy of measurements at small angles, associated with a change in the area of the irradiated surface at various angles, as well as with an incomplete overlap of the beam at very small angles.

Цель изобретени заключаетс в том, чтобы повысить точность измерений при малых углах.The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurements at small angles.

Поставленна цель достигаетс тем, чтоThe goal is achieved by the fact that

производ т перемещение с посто нной скоростью исследуемой поверхности образца через сечение пучка при каждом фиксированном угле падени пучка на образец.moving at a constant speed of the sample surface under study through the beam section at each fixed angle of incidence of the beam on the sample.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства дл реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - скамь счетчика и кристалл-анализатор; на фиг. 3 - углова зависимость коэффициента отражени при малом измененииFIG. 1 shows a general view of the device for implementing the proposed method; in fig. 2 - bench bench and crystal analyzer; in fig. 3 - the angular dependence of the reflection coefficient with a small change

плотности контролируемой поверхности.density of the controlled surface.

Генератор рентгеновского излучени 1 создает поток расход щихс лучей, часть кото pojjb коллиматором 2 направл етс на крисV , талл монохроматор 3. Из дублета рентгеновского излучени , отраженного монохромато ром 3, щел ми 4 и 5 выбираетс наиболее интенсивна лини снектра. В зависимости от положени образца 6, который перемещаетс механизмом сканировани 7 в направлени х, указанных на чертеже стрелкой, рентгеновский пучок попадает либо непосредственно на кристалл-анализатор, либо предварительно отража сь от поверхности образца 6.The X-ray generator 1 creates a stream of diverging rays, part of which is pojjb by the collimator 2 directed to the crystal, the tall monochromator 3. From the X-ray doublet reflected by the monochromator 3, slits 4 and 5 select the most intense line of the spectrum. Depending on the position of the sample 6, which is moved by the scanning mechanism 7 in the directions indicated by an arrow in the drawing, the X-ray beam hits either directly on the analyzer crystal, or previously reflected from the surface of the sample 6.

Регистраци ннтенсивностей пр мого и отраженного пучков до отражени от кристалла-анализатора осуществл етс счетчиком излучени 9. Дл уменьшени вли ни рассе нного излучени перед счетчиком 9 установлена ограничивающа щель 8.Detection of the intensities of the forward and reflected beams before reflection from the analyzer crystal is performed by the radiation counter 9. In order to reduce the influence of the scattered radiation, a limiting slit 8 is installed in front of the counter 9.

Кристалл-анализатор 10 установлен ассиметрично относительно оси вращени Oio-i2 и жестко закреплен на скамье 12 счетчика излучени 11, регистрирующего отражени от кристалла-анализатора пучка (см. фиг. 2). Така установка, во-первых, обеспечивает перекрытие большего диапазона углов отражени от контролируемой поверхности, во-вторых , позвол ет максимально упростить отсчет углов и перемещение вокруг оси Oio i2Несмотр на то, что при вращении счетчика 11 и кристалла-анализатора 10 углы поворота равны, в виду малости углового рассто ни между пр мым и отраженным пучками дифрагированные пучки не выход т за пределы чувствительной области детектора.The analyzer crystal 10 is mounted asymmetrically with respect to the axis of rotation of Oio-i2 and rigidly mounted on the bench 12 of the radiation counter 11, which records reflections from the beam analyzer crystal (see Fig. 2). Such an installation, firstly, provides for overlapping a larger range of angles of reflection from the test surface, and secondly, makes it possible to simplify the reading of the angles and move around the Oio i2 axis as much as possible. Despite the fact that during the rotation of the counter 11 and the analyzer crystal, the angles of rotation are equal, since the angular distance between the direct and reflected beams is small, the diffracted beams do not extend beyond the sensitive region of the detector.

Вращение кристалла-монохроматора 3, образца 6, сканирующего механизма 7, щели 8, счетчика 9, кристалла-анализатора 10, счетчика 11 осуществл етс вокруг указанных на фиг. 1 осей Оз, Об-9, Ою, ц соответственно.The rotation of the monochromator crystal 3, sample 6, the scanning mechanism 7, the slit 8, the counter 9, the crystal analyzer 10, the counter 11 is carried out around indicated in FIG. 1 axis Oz, Ob-9, Oy, C, respectively.

В исходном положении счетчик 9 находитс между образцом и кристаллом-анализатором, причем щель 8 перекрывает пр мой пучок, так что на счетчик могут попасть только отраженные пучки. С помощью механизма сканировани образец ввод т в пучок, а затем враща его вокруг оси Ое-э, добиваютс по влени на счетчике 9 отчетливого отраженногоIn the initial position, the counter 9 is located between the sample and the analyzer crystal, with the slit 8 overlapping the direct beam, so that only reflected beams can hit the counter. Using the scanning mechanism, the sample is introduced into the beam, and then rotating it around the axis Oe-e, the appearance on the counter 9 of a distinct reflected

сигнала. После этого отвод т счетчик 9 в стйрону от пр мого и отраженного пучков, а образец вывод т в крайнее (нижнее по чертежу) положение. Вращением кристалла-анализатора вокруг оси Ош, п определ ют угловое положение максимума дифракционного пика пр мого пучка фь а затем, ввод образец, отраженного пучка ф2. Очевидно, что угол наклона поверхности относительно пучка в таком слуfl- 2signal. After that, the counter 9 is withdrawn from the direct and reflected beams to the Styron, and the sample is brought to the extreme (lower position in the drawing) position. By rotating the analyzer crystal around the axis Osh, n, we determine the angular position of the maximum of the diffraction peak of the direct beam fi and then, entering the sample, of the reflected beam f2. Obviously, the angle of inclination of the surface relative to the beam in such a case

. Определив таким обрачае равен. Determining thus equal to

зом опорную угловую координату поверхности , повторно ввод т между образцом и кристаллом-анализатором счетчик 9 в аналогичное указанному выше положение. Мен угол наклона контролируемой новерхности, осуществл ют съемку угловой зависимости коэффициеита отражеии , по которой суд т о плотности поверхностного сло , причем при заданном угловом положении при неполном перекрытии пучка с помощью механизма сканировани поверхность провод т через все сечение пр мого рентгеновского пучка. Это позвол ет за врем сканировани равномерноIn this case, the reference angular coordinate of the surface is re-inserted between the sample and the analyzer crystal counter 9 in the same position as above. The tilt angle of the monitored surface is varied, and the angular dependence of the reflection coefficient is measured, according to which the density of the surface layer is judged, and at a given angular position with an incomplete beam overlap using the scanning mechanism, the surface is passed through the entire section of the direct X-ray beam. This allows for a uniform scanning time.

осветить все участки поверхности и таким образом исключить вли ние распределени интенсивности в профиле пучка на полученный результат, а использование счетчика 9 исключает необходимость прецизионного качани illuminate all surface areas and thus eliminate the influence of the intensity distribution in the beam profile on the result, and the use of counter 9 eliminates the need for precision oscillation

кристалла-анализатора при измерении коэффициента отражени .crystal analyzer when measuring the reflection coefficient.

Claims

Invention Formula

The method of controlling the density of the surface layer of solids, which implies that the sample surface under investigation is irradiated with a monochromatic X-ray beam at mirror angles, the reflected radiation is recorded and according to the dependence of the intensity of the reflected radiation on the angle of incidence of the beam on the surface under study, the surface layer density differs the fact that, in order to increase the accuracy of measurements at small angles, the movement of the surface under study is carried out at a constant speed samples were cross section through the beam at each fixed angle of incidence of the beam on the sample.

lD-1i