Способ контроля степени совершенства металлических монокристаллов

,80871692 511 Д Н 01 Ь 21/бб ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 20 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Физико-технический институт низких температур АН Украинской ССР.монокристаллов по лауэграммам высокого разрешения. Кристаллография, 1968,т. 13, вып. 2, с. 302-306,Ультразвуковые методы исследованиядислокаций. Сб. статей под ред.М,ГЛеркчлова. М., "Ин,литература",1963, с. 267-303,.(54)(57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СТЕПЕНИ СОВЕРШЕНСТВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МОНОКРИСТАЛЛОВ, основанный на. пропускании через охлажденный дб температуры жидкого гелия образец ультразвука и регистрации пиков поглощения, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности, ультразвук пропускают в направлении открытой поверхности Фер- ми при помещении образца в магнитное поле 5-15 кЭ, направленное перпенди-. кулярно направлению распространения ультразвука, пики поглощения регистрируют при изменении угла между направлением распространения ультразвука и магнитным полем в пределах + 1 ф по числу пар пиков и по их форме судят о совершенстве металлического, монокристалла. С."87 1692 3Изобретение относится к техникеконтроля качества материалов и можетбыть. использовано для контроля совершенства металлических монокристаллов.5Известен способ контроля степенисовершенства металлических монокристаллов, основанный на просвечиванииобразца остросфокусированным пучкомрентгеновских лучей и анализе лауэ Ограмм, полученных на пленке,Недостатком этого способа являетсяего непригодность для исследованиямассивных образцов,Известен также способ контроля степени совершенства металлическихмонокристаллов, основанный на пропускании через охлажденный до температурыжидкого гелия образец ультразвука ирегистрации пиков поглощения.Недостатком этог о способа являетсянизкая точность и пригодность толькодля качественного определения степенисовершенства металлических монокристаллов,Целью изобретения является повышение точности способа.Цель достигается тем, что в способе контроля степени совершенстваметаллических монокристаллов, основанном на пропускании через охлажденный до температуры жидкого гелия образец ультразвука и регистрации пиковпоглощения, ультразвук пропускают внаправлении открытой поверхности Ферми при помещении образца в магнитноеполе 5-15 кЭ, направленное перпендикулярно направлению распространенияультразвука, пики поглощения регистрируют при изменении угла между направлением распространения ультразвуока и магнитным полем в пределах + 1и по числу пар пиков и по их формесудят о совершенстве металлическогомонокристалла. На фиг.1 приведена зависимость поглощения от изменения угла между направлением распространения ультразвука и магнитным полем для почти совершенного монокристалла; на фиг.2 - та же зависимость для менее совершенного монокристалла.Образец вместе с закрепленными на нем пьезодатчиками поворачивают с помощью устройства наклона.При этом в металлах с открытой по- . верхностью Ферми возбуждается новый тип электромагнитных волн - спиральные циклотронные волны, которые резонансным образом взаимодействуют с вызвавшим их ультразвуком. Это взаимодействие проявляется резкими пиками поглощения ультразвука на зависимости Ы (у), где о - коэффициентпоглощения ультразвука; М - угол отклонения между векторамии Н отперпендикулярности (р - волновой вектор звука, М - вектор напряженностимагнитного поля). При этом, если кристаллическая решетка образца близка к совершенной, то н а угловой зависимости Ы И) наблюдается одна пара15 пиков поглощения, расположенных посимметрично относительно направлений открытости, Если образец имеетмозаичную структуру, т,е. состоит изблоков, которые взаимно разориентиро 20 ваны на определенные углы, то на угловой зависимости Ы (%) будет наблюдаться столько пар пиков поглощения,сколько блоков попадет в областьзвукового пучка. Это объясняется сле 25 дующим: каждый фрагмент мозаики, являющийся почти совершенным монокристаллом, имеет свое направление открытости поверхности Ферми, и как толькэто направление открытости будет соЗо ответствовать резонансному углу 1,этот блок даст вклад в поглощениезвука на угловой зависимости с(р) ввиде отдельной пары пиков, расположенных в соответствующем угловом интервале на зависимости с(М), Таким образом, серия пиков на зависимости ы.И),отстоящих друг от друга на некоторыеуглы, будет свидетельствовать о том,что образец имеет мозаичную структу 4 О фру фрагменты которой взаимно разориентированы на те же углы.Угловое разрешение предлагаемогоспособа определяется шириной резонансной линии в пике поглощения и45составляет несколько десятков угловыхсекунд, т.е, не хуже, чем при рентгенографии металлов,Линейное разрешение определяетсяразмерами резонансных сильно вытянутых вдоль направления открытостиэлектронных орбит и, следовательно,зависит от величины и направлениямагнитного поля относительно осейкРисталла. В полях 10 кЭ оно составляет доли миллиметра. Использование предлагаемого способа ультразвукового контроля качества монокристаллов металлов позволит обесСоставительедактор А.Письман Техред И.Попович Коррек Луговая ираж 643 ударственногоизобретений и ква, Ж, Ра акаэ 4146/3ВНИИПИ Го Подпися митета СССРпо дела13035, М ткрытская д. 4 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная 8716 печить по сравнению с существующими способами следующие преимущества;значительно, на несколькопорядков расширить пределы толщины исследуемых образцов - на два порядка для легких металлов и на четыре-пять порядков для металлов с большим атомным но "- меров;количественно .определять углы взаимной раэориентации фрагментбв мозаи О ки и их ориентацию относительно осей кристалла вплоть, до углов, начиная с которых кристаллы принято считать .совершенными (несколько десятков секунд);15 возможность контролировать весь образец сразу по всей его площади, поскольку ультразвуковое излучение нет необходимости фокусировать в уз- О кий пучок, этим в десятки раз уменьшается время работы с одним образцом (время исследования образца предлагаемым способом, включая подготовку 92 4криогенной системы, составляет около одного часа);улучшение условий труда, связанное с тем, что устраняется необходимость работать с вредными для человека рентгеновскими лучами;воэможность исследования динамики мозаичной структуры в процессе различных методов выращивания монокристаллов и при разных режимах кристал- . лизации, в процессе некоторых внешних воздействий на кристалл, например, при,одноосном или всестороннемсжатии;предлагаемый способ можно испольэовать для контроля степени совершенства кристаллической решетки затравок при производстве чистых металлов, для контроля изделий этого производства, для контроля степени совершенства монокристаллов, применяемых в научных исследованиях и для решения прикладных задач, где требуются металлические монокристаллы с заданной степенью совершенства.