Способ контроля плотности поверхностного слоя твердых тел

(45) Дата опубликования описания 10,05.78 Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретений 3) УДК 548.73(088.8 открытий 72) Авторы изобретени В. Киселева, Ю, В. Милютин и А, Г. Турьянский(71) Заявит Ордена Ленина физи ОГО(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПЛОТНОСТИ ПОВЕРХНСЛОЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ том, чтори малых На фиг. 1 изобва для реализацтфиг, 2 - скамьятор; на фиг. 3фициента отражплотности контро щии вид устроистаемого способа; на кристалл-анализа- зависимость коэфмалом изменении поверхности. ражен о и предла четчика т- угловая ния при лируемой Изобретение относится к рентгенооптическим методам контроля плотности вещества,Известен способ контроля поверхностного слоя твердых тел, заключающийся в том, что коллимированный пучок рентгеновского излучения направляют на кристалл-монохроматор, регистрируют интенсивность монохроматизированного пучка, который затем направляют на исследуемую поверхность под углами полного внешнего отражения и регистрируют интенсивность отраженного пучка.Недостатком известного способа является недостаточная точность измерений, связанная с изменением облучаемой площади образца при изменении угла падения пучка на образец,Известен способ рентгенографирования образцов, при котором величина облучаемой поверхности образца остается постоянной, что достигается за счет изменения ширины щели в зависимости от угла падения пучка,Недостатком этого способа является значительное увеличение времени регистрации отраженного излучения, связанное с очень малой плотностью потока по поверхности образца падающего на малых углах излучения,Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ контроля плотности поверхностного слоя твердых тел, заключающийся в том, что исследуемую поий институт им. П. Н. Лебеде верхность слоя твердых тел, заключающийся в том, что исследуемую поверхность образца облу чают пучком монохроматического рентгеновского излучения под углами зеркального отражения, регистрируют отраженное излучение и по зависимости интенсивности отраженного излучения от угла падения пучка на исследуемую поверхность судят о плотности поверхностного слоя.Недостатком прототипа является невысокая точность измерений при малых углах, связанная с изменением площади облучаемой поверхности при различных углах, а также с неполным перекрытием пучка при очень малых углах.Цель изобретения заключается вбы повысить точность измерений пуглах.Поставленная цель достигается тем, что производят перемещение с постоянной скоростью исследуемой поверхности образца через сечение пучка при каждом фиксированном угле падения пучка на образец.3Генератор рентгеновского излучения 1 создает поток расходящихся лучей, часть котоф роо коллиматором 2 направляется на кристалл-мопохроматор 3, Из дублета рентгеновского излучения, отраженного монохроматором 3, щелями 4 и 5 выбирается наиболее интенсивная линия спектра. В зависимости от положения образца 6, который перемещается механизмом сканирования 7 в направлениях, указанных на чертеже стрелкой, рентгеновский пучок попадает либо непосредственно на кристалл-анализатор, либо предварительно отражаясь от поверхности образца 6.Регистрация интенсивностей прямого и отраженного пучков до отражения от кристалла-анализатора осуществляется счетчиком излучения 9, Для уменьшения влияния рассеянного излучения перед счетчиком 9 установлена ограничивающая щель 8.Кристалл-анализатор 10 установлен ассиметрично относительно оси вращения Огю д и жестко закреплен на скамье 12 счетчика излучения 11, регистрирующего отражения от кристалла-анализатора пучка (см, фиг. 2), Такая установка, во-первых, обеспечивает перекрытие большего диапазона углов отражения от контролируемой поверхности, во-вторых, позволяет максимально упростить отсчет углов и перемещение вокруг оси 01 ю-дНесмотря на то, что при вращении счетчика11 и кристалла-анализатора 10 углы поворота равны, в виду малости углового расстояния между прямым и отраженным пучками дифрагированные пучки не выходят за пределы чувствительной области детектора.Вращение кристалла-монохроматора 3, образца 6, сканирующего механизма 7, щели 8, счетчика 9, кристалла-анализатора 10, счетчика 11 осуществляется вокруг указанных на фиг. 1 осей Оз, Ою - ю, 01 ю,11 соответственно.В исходном положении счетчик 9 находитсямежду образцом и кристаллом-анализатором, причем щель 8 перекрывает прямой пучок, так что на счетчик могут попасть только отраженные пучки. С помощью механизма сканирования образец вводят в пучок, а затем вращая его вокруг оси Ою ю, добиваются появления на счетчике 9 отчетливого отраженного 6090794сигнала. После этого отводят счетчик 9 в сторону от прямого и отраженного пучков, а образец выводят в крайнее (нижнее по чертежу)положение. Вращением кристалла-анализато 5 ра вокруг оси 0, и определяют угловое положение максимума дифракционного пика прямого пучка грь а затем, вводя образец, отраженного пучка с. Очевидно, что угол наклонаповерхности относительно пучка в таком случае равен. Определив таким обра 2зом опорную угловую координату поверхности, повторно вводят между образцом и кристаллом-анализатором счетчик 9 в аналогич 15 ное указанному выше положение. Меняя уголнаклона контролируемой поверхности, осуществляют съемку угловой зависимости коэффициента отражения, по которой судят о плотности поверхностного слоя, причем при за 20 данном угловом положении при неполном перекрытии пучка с помощью механизма сканирования поверхность проводят через все сечение прямого рентгеновского пучка. Это позволяет за время сканирования равномерноосветить все участки поверхности и таким образом исключить влияние распределения интенсивности в профиле пучка на полученныйрезультат, а использование счетчика 9 исключает необходимость прецизионного качаниякристалла-анализатора при измерении коэффициента отражения,Формула изобретенияСпособ контроля плотности поверхностногослоя твердых тел, заключающийся в том, чтоисследуемую поверхность образца облучаютпучком монохром атич еского рентгеновскогоизлучения под углами зеркального отражения,регистрируют отраженное излучение и по за 4 О висимости интенсивности отраженного излучения от угла падения пучка на исследуемуюповерхность судят о плотности поверхностногослоя, отличающийся тем, что, с цельюповышения точности измерений при малых углах, производят перемещение с постояннойскоростью исследуемой поверхности образцачерез сечение пучка при каждом фиксированном угле падения пучка на образец,Подписи каз 689/14НП ипография, пр. Сапунова, 2 Изд.436 ТиГосударственного комитета Совета по делам изобретений и от 113035, Москва, К, Раушская аж 1122Министров СССРрытийнаб., д. 4/5