Способ контроля качества обработки поверхности

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 00 00 С СИ фигЛ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРпо делАм изоБРетений и ОткРытий(71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологическии институт кабельной промышленности (53) 621.386 (088.8)(56) 1, Авторское свидетельство СССР647521, кл. 6 01 В 15/00, 1977.2. Авторское свидетельство СССР744224, кл. 6 01 В 15/04, 1978 (прототип). (54) (57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ монокрис,ЯО 1087853 А зд) б 01 М 23/20; б 01 В 15/04 талл ических образцов, включающий облучение контролируемой поверхности моно- хроматическим рентгеновским пучком, опре. деление наличия дифрагированного пучка, поворот образца в рабочее положение, соответствующее отсутствию дифракции, и последующую регистрацию зеркально отраженного излучения, по параметрам которого судят о качестве обработки, отличаюиийся тем, что, с целью. повышения надежности способа, наличие дифрагированного пучка определяют путем регистрации спектра комптоновских квантов коллимированным детектором с анализатором.Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к рентгенооптическим способам контроля качества обработки, и в основном предназначено дляпроверки монокристаллических образцов сплоской или цилиндрической поверхностью,Известен способ контроля качества обработки поверхности с помощью зеркаль.ного отражения рентгеновских лучей прималых углах скольжения, 11.Недостаток указанного способа - ошибки при контроле монокристаллических образцов вследствие дифракции падающегоизлучения на кристаллической структуре.Наиболее близким по технической сушности к изобретению является способ контроля качества обработки поверхности монокристаллов, включающий облучение контролируемой поверхности монохроматическимрентгеновским пучком, определение наличиядифрагированного пучка, поворот образцав рабочее положение, соответствующее отсутствию дифракции, и последующую регистрацию зеркально отраженного излучения, по параметрам которого судят о качестве обработки 12,Недостаток известного способа - снижение надежности контроля массивных образцов при р 1 1 р - линейный коэффи.циент ослабления излучения; 1 - толщинаобразца), обусловленное тем, что основнымпараметром, по величине которого определяется правильность установки образца, является интенсивность дифракционно рассеянного излучения. Направления распространения дифракционно рассеянного излучениямогут быть различны и зависят от взаимнойориентации падающего пучка и кристаллографических плоскостей. В частности, возможны положения, при которых дифракционно рассеянное излучение попадает вглубьобразца. Вероятность отклонения внутрьопределяется формой внешней поверхностии составляет не менее 50 О/о при контроле вогнутых цилиндрических поверхностей. Прир 41 распространяющееся через образецдифрагированное излучение сильно ослабляется и его непосредственная регистрациязатруднена или вообще невозможна, Этоприводит .к ошибочному определению рабочего положения образца и, как следствие,к ошибкам контроля качества обработки поверхности.Цель изобретения - повышение надежности способа.Поставленная цель достигается тем, чтосогласно способу контроля качества обработки поверхности монокристаллическихобразцов, включающему облучение контролируемой поверхности монохром атическимрентгеновским пучком, определение наличиядифрагированного пучка, поворот образцав рабочее положение, соответствуюшее отсутствию дифракции, и последующую регистрацию зеркально отраженного излучения, 1 О ьЛ =Л(1 сов 9 ),15 20 25 30 35 40 45 50 55 по параметрам которого судят о качестве обработки, наличие дифрагированного пучка определяют путем регистрации спектра комптоновских квантов коллимированным детектором с анализатором.Сущность способа заключается в следуюшем. При комптоновском рассеянии рентгеновского излучения происходит изменение длины волны, зависящее от угла рассеяния по закону где ьЯ=Я-Л - разница между длинами волнпадающего излучения и рассеянного под углом 0;3 - комптоновская длина волныэлектрона.В случае неправильной установки образца возникает дифрагированное излучение имеюшее ту же длину волны, что и первичное, но отличающееся от первичного по направлению, поэтому при фиксированном положении детектируюшего устройства углы рассеяния регистрируемых комптоновских квантов прямого и дифрагированного пучков и соответствующие значения д 3 или изменения энергии ЬЕ оказываются различными. Это приводит к появлению на комптоновском спектре дополнительных ликов, что позволяет судить о правильности установки образца. Кроме того, выход части интегрального потока комптоновских квантов через облучаемую поверхность наблюдается при любых направлениях падаюшего и дифрагированного пучков, что обеспечивает наличие достаточного для регистрации сигнала ггри различной толшине образцов,г 1 а фиг. 1 изображено устройство для осуществления способа, общий вид; на фиг. 2 и 3 - спектры рассеянного излучения до и после установки образца в рабочее положение.Устройство содержит генератор 1,создаю. щий расходящийся лоток полихроматического рентгеновского излучения, ограничивающую шель 2, с помощью которой часть потока излучения направляется на кристаллмонохроматор 3. Монохроматизированный пучок окончательно формируется коллиматор 4 и направляется на контролируемую поверхность образца 5.Отраженное образцом 5 излучение проходит через ограничивающую щель 6 и регистрируется детектором 7. Излучение, рассеянное в образце 5 или полупрозрачной пластине 8, ограничивается по углу коллиматором .9 и регистрируется полупроводниковым детектором 10. Полупрозрачная для рентгеновского излучения пластина 8 выполнена из органического материала и является преобразователем падающего на нее излучения в комптоновское. Детектор108785 З НИИПИ Заказ 2648/39 Тираж 823 Подписное илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 10 выполнен из Я (1.1) или бе, обеспечивает измерение интенсивности и энергетической дисперсии. рассеянных квантов.Вращение кристалла-монохроматора 3 осушествляется вокруг оси Оз, а детекторов 7 и 10 со щелью 6 и коллиматором 9 и образца 5 - вокруг оси О,. Направление падающего и отраженного пучков показано на фиг. 1 сплошной линией, направление рассеянного излучения, регистрируемого детектором 10 - пунктирной линией. Способ осуществляется следующим образом. В исходном положении детектор 7 с ограничивающей щелью 6 и детектор 1 О с коллиматором 9 развернуты на заданные углы Г и 9. Типичные значения т при Л -О,1 нм 0,5 - 1,5. Для исключения случайного наложения комптоновских пиков угол 9 выбирают не менее й -агсз 1 п(З/2 д), где д - наибольшее межплоскостное расстояние в исследуемом образце, Относительно направления падаюшего пучка полупрозрачная пластина 8 установлена параллельно поверхности образца на минимальном расстоянии, обеспечивающем полное пропускание падающего и отраженного пучков. Вращением образца 5 вокруг оси О,о добиваются получения максимального сигнала на детекторе 7, что соответствует установке контролируемой поверхности под заданный угол наклона. После этого угловое положение образца фиксируют и с помощью полупроводникового детектора 10, подключенного к многоканальному амплитудному анализатору (не показан), регистрируют спектр рассеянного излучения, проходящего через коллиматор 9. На полученном спектре должны присутствовать пик упруго рассеянного излучения с энергией Ео и пик, обусловленный комптоновским рассеянием прямого пучка в интервале от Е,/(1 + 2 РЯ С ) до Е, где Ь - постоянная Планка; 1) - частота падающего излучения; Я и - комптоновская длина волны электрона; с - скорость света. Наличие в указанном интервале энергий только одного комптоновского пика свидетельствует о правильности установки образца.В этом случае с помощью детектора 7 из О меряют интенсивность отраженного излучения, синхронизируют механизмы вращения образца и детектора 7 и переводят их в новое угловое положение и снова измеряют спектр рассеянного излучения. При появлении в начальном или в одном из последующих угловых положений двух или более комптоновских пиков осуществляют ступенчатые повороты образца вокруг нормали к поверхности при фиксированном угле скольжения, добиваясь исчезновения на регистрируемых о спектрах дополнительных комптоновскихпиков. После этого проводят измерения в аналогичной указанной выше последовательности. Полученные результаты измерения коэффициента отражения сравнивают с расчетными данными или с данными для эта лонных образцов и по результатам сравнения определяют качество обработки поверхности.Применение способа позволяет повыситьнадежность контроля качества обработки поверхности кристаллов. Наибольший эф- ЗО фект от применения способа достигается приконтроле массивных образцов, непрозрачных для используемого излучения.По сравнению с известным предлагаемый способ обеспечивает двукратное сниже.ние вероятности ошибок контроля, обусловленных неправильной установкой образца.