Способ определения температуры кристалла при импульсном нагреве

СОКИ СОВЕТСКИХОСЦЧЛЮМесиипРЕСПУБЛИК 3(50 ц 01 3 5 50 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ(46) 30,12.83. Бюл. Р 48 (72) М.Ф.Галяутдинов, Н,А.Саинов, И.Б.Хайбуллин и Е.И.Штырков (71) Казанский физико-технический институт Казанского филиала АН СССР(56) 1. Фабри Ш. Общее введение в фотометрию. М;Л., ОНТИ, 1934, с. 154.2 Рывкин С.М. и др. Тепловое излучение кремния под действием лазерного пучка. - Физика твердого тела, 1968, т. 10, вып. 4, с. 1022.(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ КРИСТАЛЛА ПРИ ИМПУЛЬСНОМНАГРЕВЕ путем регистрация изменениятемпературно-зависимого параметракристалла под действием импульсногонагрева и сравнения с зависимостьюизменения этого параметра при непрерывном нагреве, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повьпдения точности и быстродействияопределения, кристалл облучают пучком электронов с энергией 30-150 кэВи регистрируют изменение интенсивности одного из рефлексов электронно-дифракционной картины на отра.жение.Изобретение относится к измерению температур, а именно к измерениям температур кристаллических твердых тел при импульсном нагреве и может быть использовано для измерения температуры при лазерных методах обработки кристаллов.Известен способ определения температуры кристалла при импульсном нагреве путем измерения спектрального распределения интенсивности излучения нагретого тела 1 3.Наиболее близким к изЬбретению является способ определения температуры кристалла при импульсном нагреве путем регистрации изменения температуро-зависимого параметра кристалла под действием импульсного нагрева и сравнения с зависимостью изменения этого параметра при непрерывном нагреве 12 .В этом способе на кристалл воздействуют нагревающим импульсом излучения и во время действия на. - греваюцего импульса излучения снимают спектр теплового излучения этого образца. для этого тепловое излучение пропускают через спектрометр, настроенный на определенную длину волны, и регистрируют интенсивность излучения на этой длине волны с помощью высокочувствительного фотоприемника с временным разрешением 10 с.-9 Таким способом измеряется интенсивность теплового излучения на данной длине волны. После этого перестраивают спектрометр на новую длину волны, ттовторчо облучаю. образец идентичнт;тм импульсом из - лучения и вновь измеряют интенсивность теплового излучения на новой длине волны, Повторяя эту операцию несколько раз на разных длинах золп, получают кривую зависимости распределения интенсивности теплового излучения от длины волны спектр теплового излуче - ния). Знание спектра позволяет определить температуру образца при импульсном нагреве путем сравнения с кривой Планка для теплового излучения черного тела. при разных температурах. Недостатком известных способовявляется то, что процесс измерения температуры требует многократного воздействия на кристалл, чтосущественно удлиняет время измерения и увеличивает трудоемкость,Кроме того, из-за невозможностиобеспечить идентичность нагрева образца в условиях нестабильностиимпульса излучения от вспышки квспышке значительно ухудтается точность и воспроизнодимость измеряемой температуры, Цель изобретения - повышение точности и быстродействия способа.Поставленная цель достигается тем, что в способе определения температуры кристалла при импульсном нагреве путем регистрации изменения температурно-зависимого параметра кристалла под действием импульсного нагрева и сравнения с зависимостью изменения этого параметра при непрерывном нагреве 5 10 кристалл облучают пучком электронов с энергией 30 в 1 кэВ и регистрируют изменение интенсивности одного из рефлексов элект 15 ронно-дифракционной картины наотражение.На Фиг, 1 дана схема устройствадля реализации предлагаемого способа, на фиг, 2 приведен график зависимости интенсивности рефлексаб 20 от температуры для монокристалла кр":мния на Фиг. 3 - осциллограмма Ос.;аблетття титеси".нт;.т:.рефлекса б 20 г.ри имп уьсном:-, агре 75Устройство для реализации способа содержит колонну электрогра 4 а 1, электронную пушку 2, смотровое окно 3, отклоняюцие катушки 4,откидной экран 5, покрытый люмино 30 Фором, входную диарагму 6 системырегистрации 7, лазер 8, системусинхронизации 9, осциллограф 10.Способ реализуется следуюцимобразом.35 Иссттедуетый кристалл 11 помещаютв колонну электронографа 1 и устанавливают в положение зеркальногоотражения под малым углом относительно пучка быстрых электронов,40 исходяцих из электронной пушки 2,Энергия электронов выбираетсяв интервале 30-150 кэВ. Верхнийпредел соответствует энергии элект.ронов, при превышении которой уженаблюдается радиационное повреж" дение исследуемого крттсталтта, анижний - энергии необходимой дляполучения достаточно яркой электроннодифракционной картины.Электроны проникают вглубь кристалла на 100-150 Л, дифрагируют50 сна его периодической атомчой структуре и при выходе из кристалла интерферируют между собой. В результате на поверхности откидного эк 55 рана 5, покрытого люминофором, наФоне темного поля набгюдаются яркоосвещенные участки там, где выполнились условия Брэгга для интерферируюцих пучков ) - брэгговские60 максимумы (рефлексы ).Таким образом, на откидном экране 5 наблюдается картина дифракциибь",стрых электронов на отражение отповерхности исследуемого кристалла 11,1031293 10 И Составитель Н.АнаньеваКоляда Техред Т.фантаКорректор Л.Патай РЕдак 10566/9 Тираж 873 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и отк 113035, Москва, Ж, РаушскаяП та тий к дписное СР илнал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная,Вращением и наклоном исследуемого кристалла 11 относительно пучка электронов на откидном экране 5 получают по воэможности более яркую дифракционную картину. Затем откидной экран 5 откидывается, и с по мощью отклоняющих электронный пучок катушек 4 один иэ рефлексов заводит ся в диафрагму 6 системы регистрации 7. На выходе системы регистрации появляется сигналг наблюдается отклонение луча регистрирующего осциллограФа 10.Последующим термическим нагревом исследуемого кристалла 11 при помощи .специальной приставки для нагрева 15 попучавт тарировочный график зависимости интенсивности рефлекса от температуры кристалла.С помощью системы синхронизации 9 запуск осциллографа 10 производит" ся одновременно с действием нагреваю- щего импульса. П р и м е р. При нагреве моно- кристалла кремния импульсным излучением регистрировалась интенсивность рефлекса 620, Иэ осциллограмм на фиг. 3 следует, что интенсивность рефлекса 620 снизилась до м 65 от интенсивности рефлекса при комнатной температуре в одном случае импульсного нагрева (кривая 12) и до 42 (кривая 13) в другом случае.,(Кривая 14 соответствует нулевому уровню сигнала ).Из графика на фиг, 2 следует, что первому случаю нагрева соответствует температура кристалла 500 С; а второму - 800 С.Применение предлагаемого способа позволяет уменьшить время и трудоемкость процесса измерения температуры кристаллов при импульсном нагреве и повысить точность измерения по сравнению с известными способами.