Рентгенівська топографія
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Рентгенівська топографія

Рентгенівська топографія, сукупність рентгенівських дифракційних методів вивчення різних дефектів будови в майже досконалих кристалах. До таких дефектів відносяться: блоки і кордони структурних елементів, дефекти упаковки, дислокації, скупчення атомів домішок, деформації . Здійснюючи дифракцію рентгенівських променів на кристалах різними методами «на просвіт» і «на віддзеркалення» в специальних рентгенівських камерах, отримують рентгенограму — дифракційне зображення кристала, зване в структурному аналізі топограмою. Фізичну основу методів Р. т. складає дифракційний контраст в зображенні різних областей кристала в межах однієї дифракційної плями. Цей контраст формується унаслідок відмінностей інтенсивностей або напрямів променів від різних точок кристала відповідно до досконалості або орієнтації кристалічної решітки кристала в цих крапках. Ефект, що викликається зміною ходу променів, дозволяє оцінювати розміри і дезорієнтації елементів субструктури (фрагментів, блоків) в кристалах, а відмінність в інтенсивностях пучків використовується для виявлення дефектів упаковки, дислокацій, сегрегацій домішок і напруги. Р. т. відрізняють від ін. рентгенівських методів дослідження кристалів висока роздільна здатність і чутливість, а також можливість дослідження об'ємного розташування дефектів в порівняно великих за розміром майже досконалих кристалах (до десятків см ) .

  Лінійний дозвіл багатьох методів Р. т. складає від 20 до 1 мкм, кутовий дозвіл —от 1'' до 0,01“. Чутливість визначається контрастом в інтенсивностях дифрагованих променів від «вдало» і «невдало» орієнтованих областей і від «досконалих» і «спотворених» областей кристала.

  Методи Р. т. розрізняються по області використовуваних кутів дифракції, по характеру дефектів (макроскопічні дефекти, дефекти кристалічної решітки), що виявляються, міри недосконалості і дефектності кристалів, чутливості і роздільної здатності. На мал. 1—5  приведені принципові схеми деяких методів Р. т. і топограми кристалів, отримані цими методами. Перетворення рентгенівських зображень у видимих з подальшою їх передачею на телевізійний екран дозволяє здійснювати контроль дефектності кристалів процесі різних дій на них при технологічній обробці або при дослідженні їх властивостей.

 

   Літ.: Іверонова Ст І., Ревкевіч Р. П., Теорія розсіяння рентгенівських променів, М., 1972: Умайський Я. С., Рентгенографія металів, М., 1967; Лютцау Ст Р., Фішман Ю. М., Метод дифракційної топографії на основі сканування в широкому пучку рентгенівських променів, «Кристалографія», 1969, т. 14 ст 5, с. 835: Ровінський Би. М., Лютцау Ст Р., Ханонкин А. А., Рентгенографічні методи дослідження структурної недосконалості і дефектів грат в кристалічних матеріалах, «Апаратура і методи рентгенівського аналізу», 1971, ст 9, с. 3—35; Kozaki S., Hashizume H., Kohra K., High-resolution video display of X-ray topographs with the divergent Laue method, «Japanese Journal of Applied Physics», 1972, v. 11 № 10, р. 1514.

  Ст Р. Лютцау.

Мал. 4, а. Схема топографірованія в широкому паралельному пучку монохроматичного рентгенівського випромінювання. Від лінійного фокусу щілинами I і II формується паралельний пучок променів, падаючий на кристал під брегговським кутом 2j, і з дифрагованого пучка щілиною III виділяється паралельний пучок, що фіксується на фотопластині. Для дослідження великих кристалів під час зйомки кристал і фотопластину можна синхронно переміщати.

Мал. 2, а. Схема топографірованія кристалів «на просвіт» по методу Фуджівара. Пучок рентгенівських, що розходиться з «точкового» джерела променів з безперервним спектром при проходженні через «тонкий» (товщиною t ³ 1/m, де m — коефіцієнт поглинання рентгенівських променів) кристал створює його зображення. Збільшення B/d.

Мал. 1, би. Топограма по Шульцу алюмініїевого монокристала. Темні і світлі смуги на топограмі відповідають кордонам блоків в кристалі. Їх ширина і колір визначаються величиною і напрямом взаємного розвороту блоків в кристалі.

Мал. 4, би. Топограма монокристала кремнію, отримана по методу широкого паралельного пучка.Товщина кристала 0,3 мм . Видно окремі ростові дислокації (темні лінії). Збільшено.

Мал. 3, би. Топограма блокового кристала алюмінію по Бергу — Барретту. Розворот блоків в кристалі фіксується у вигляді світлих ділянок (1) і кордонів між темними ділянками (2).

Мал. 5, би. Топограма монокристалів кремнію, отримана по методу Ланга. Товщина кристала 0,5 мм . Видно окремі дислокації (d). Збільшено.

Мал. 5, а. Схема топографірованія кристалів у вузькому паралельному пучку «на просвіт» по методу Ланга. Рентгенівські монохроматичні промені від «точкового» джерела виділяються вузькою (0,1 мм ) щілиною так, що на кристал потрапляє лише випромінювання К а 1 . Дифракційне зображення виділяється другою щілиною і фіксується на фотопластині. Монохроматичність випромінювання тим вище, чим більше відстань А і менше ширина щілини S. Для великих кристалів необхідно синхронне зворотно-поступальне переміщення кристала і фотопластини (щілини при цьому нерухомі).

Мал. 2, би. Топограми по Фуджівара «на просвіт» кристала сапфіра, отримані при відстані D = 100 мм і В — відповідно 50, 70, 100, 150 мм , що дозволяє отримувати різний дозвіл деталей блокової структури кристала. На топограмі 5 видно кордони блоків (поперечні темна і світла лінії) і сліди ковзання (тонкі зигзагоподібні темні лінії). Дві паралельні вертикальні темні лінії — сліди дифракційних характеристичних ліній К α і К β що міняють положення на кордонах блоків.

Мал. 3, а. Схема топографірованія кристалів «на віддзеркалення» по методу Берга і Барретта. Паралельний пучок монохроматичного рентгенівського випромінювання від лінійного джерела падає на поверхню кристала під брегговським кутом, і дифракційне зображення фіксується на фотоплівці, розташованій поблизу кристала паралельно його поверхні.

Мал. 1, а. Схема топографірованія кристала «на віддзеркалення» по методу Шульца. Пучок ретгеновських променів, що розходиться з «точкового» (діаметром 25 мкм ) фокусу, з безперервним спектром падає на кристал під кутами від J до J'', що задовольняють умові Лауе для лін хвиль від l до l''. Відбитий пучок дає його дифракційне зображення на фотоплівці.