Способ определения ориентировки плоских неоднородностей показателя преломления в прозрачных монокристаллах

(.72) Е.Д.Кравцов, А.В.Скропышев, В.Н.Войцеховский и А.В.Уркинеев (71) Ленинградский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени горный институт им.Г.В.Плеханова(56) 1, Болдырев А.К. Кристаллография, М., "Гостехиздат", 1934,с.87-92.2. Доладугина В.С., Березина Е.Е, Исследования однородностей корунда с помощью поляризационно-полевой установки, - В кн,: "Рост кристаллов", т. 5, М., "Наука", 1965, с. 39 1-401 (прототип).(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРИЕНТИРОВКИ ПЛОСКИХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ В ПРОЗРАЧНЬИ МОНО- КРИСТАЛЛАХ, включающий просвечивание монокристалла параллельным пучком поляризованного излучения и визуальное определение ориентировки неоднородностей по дифракцнонной картине,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью определения ориентировкипри произвольном расположении неоднородностей, просвечивают монокрнсталл через одну нару граней, дефокусируют изображение кристалла до получения видимых неоднородностей,совмещают плоскость поляризации излучения с плоскостью, проходящей через оптическую ось кристалла, поворачивают кристалл до получения максимально контрастной картины неоднородностей, измеряют угол поворотакристалла, изменяют исходную установку кристалла, просвечивают егочерез другую пару граней и повторяют перечисленные операции и по направлениям лучей в кристалле и положению граней и ребер кристалла, нанесенным на гномостереографическуюпроекцию, определяют ориентировкунеоднородностейИзобретение относится к оптическим измерениям и служит для определения пространственной ориентировки дефектов, связанных с неоднородностью показателя преломления, относительно элементов симметрии в моно- кристаллах оптического сырья, а также для определения кристаллографических индексов пирамид нарастания и изучения внутренней морфологии прозрачных монокристаллов. 10 Известен способ определения кристаллографических координатгранейкристалла с помощью теодолитного от 15ражательного гониометра Я .Способ заключается в оснащениикристалла удаленным источником света,поворотах кристалла, закрепленногона двуосном угломере, вокругдвух20взаимно перпендикулярных осдй до получения отражения от грани, котороефиксируется в зрительную трубу, измерении углов поворота кристалла отисходного положения и нанесении изме"ренных углов на гномостереографическую проекцию кристалла, по которой иопределяются пространственные углы(кристаллографические координаты)измеренных граней,Недостатками способа являются неЗОвозможность проводить кристаллографические измерения на кристаллах,не имеющих природные зеркально глад"кие грани, а также невозможность изуче.ния внутренних неоднородностей и 35внутренней морфологии монокристалловНаиболее близким по техническойсущности к изобретению является способ определения ориентировки плоскихнеоднородностей показателя преломле Ония в прозрачных монокристаллах,включающий просвечивание монокристалла параллельным пучком поляризованного излучения и визуальное определениеориентировки неоднородностей по дифракциониой картине 2 .Недостатком известного способа является невозможность выполнения кристаллографических измерений для опре-деления ориентировки неоднородностей 50показателя преломления во всех случаяхкогда ориентировка их не совпадает с главными направлениями в крис,талле - вдоль или поперек оптическойоси. 55Цель изобретения - обеспечениеопределения ориентировки при произвольном расположении неодйородностей.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения ориентировки плоских неоднородностей показателя преломления в прозрачных монокристаллах, включающему просвечивание монокристалла параллельным пучком поляризованного излучения н визуальное определение ориентировки неоднородностей по дифракционной картине,.просвечивают монокристалл через одну пару граней, дефокусируют изображение кристалла до получения видимых неоднородностей, совмещают плоскость поляризации излучения с плоскостью, проходящей через оптическую ось кристалла, поворачивают кристалл до получения максимально контрастной картины неоднородностей, измеряют угол поворота кристалла, измеряют исходную установку кристалла, просвечивают его через другую пару граней и повторяют перечисленные операции и по направлениям лучей в кристалле и положению граней и ребер кристалла, нанесенным на гномостереографическую проекцию, определяют ориентировку неОднородностей.На чертеже показана схема устройства для реализации способа.Устройство содержит источник света 1, конденсатор 2, диафрагму 3, светофильтр 4, дополнительную выпуклую линзу 5, поляризационную призму 6, многоосный угломер 7, на котором с помощью мастики (воска) 8 закрепля-. ют исследуемый кристалл 9, объектив (линзу) 10 и экран 11.Свет лампы 1 фокусируют конденсатором 2 на центр отверстия диафрагмы 3, которая таким образом выполняет роль точечного источника света. За диафрагмой устанавливают объемный светофильтр 4, который позволяет вырать интересующую область спектра, вояковыпуклая линза 5, установленнаявозможностью продольного (относиельно луча) перемещения, служит для управления расхождением пучка света и позволяет интенсивчо расходящийся луч, выходящий из диафрагмы (сферический угол,10-20 ), преобразоватьо в слабо расходящийся (1-5 ), параллельный или слабо сходящийся, За линзой 5 помещена поляризационная призма 6, установленная с возможностью вращения вокруг оси, совпадающей с лучом, Плоско поляризованный свет, создаваемьп призмой, необходим для082 4мостереографическую проекцию. На про"екцию наносят также положение оптической оси кристаллаЭкран 11 устанавливают на пути лучаза кристаллом на расстоянии 0,5-3 мв зависимости от желаемой степениувеличения дифракционной картины впределах 2-20 раз. Перемещением объектива 10 вдоль луча сначала добиваются фокусировки изображения кристаллана экране (определяется по четкомуизображению пылинок или царапин, имеющихся на гранях), а затем сбиваютфокусировку небольшим перемещениемобъектива в ту или другую сторону.Необходимость "сбивания" фокусировкцопределяется тем, что неоднородностипоказателя преломления кристалла обусловливают появление на экране дифракционной картины итменно в условиях дефокусации, причем максимальная контрастность дифракционной картины получается нри вполне определенной степени дефокусации, зависящей в своюочередь от контрастности оптическихнеоднородностей в кристалле. Чем,меньше контрастность оптических неоднородностей, тем требуется большаядефокусация для их,наблюдения.Перемещая объектив 1 О, например,удаляя его от кристалла, отыскиваютположение, при котором неоднородностипоказателя преломпения (свили) становятся видимыми на экране 11 наиболеедетально и контрастно, и оставляютего в этом положении. Поворотом поля-"ризационной призмы б плоскость поляризации луча совмещают с плоскостью,проходящей через оптическую ось кристалла, чем устраняют раздвоенностьизображения неоднородностей эа счетполного погашения необыкновенноголуча. Далее отыскивают положение крис.таяла, нри котором луч света внутриего будет параллелен плоским неоднородностям показателя преломления(свилям),Для этого внутренние круги столикафедорова 7 вместе с кристаллом 9плавно переворачивают вокруг горизон,тальной или вертикальной, ос й, наблюдая задеятельностью. и контрастностьюдифракционной картины на экране 1.В произвольном положении криСталла,когда плоскости свилей не совпадаютс направлением луча вкристалле, наэкране или вообще не видно каких-либонеоднородностей, или слабо видны не 3 1140 устранения раздвоенности дифракцион-ной картины при исследовании интен сивно двупреломпяющих монокристаллов, таких как исландский шлат. Для этого вращением призмы плоскость поляризации луча совмещают с плоскостью, проходящей через одну из главных осей кристаллаИсследуемый кристалл 9, имекщвй оцну или несколько приблизительно параллельных отполированных 1 О граней, созданных искусственно, закрепляют впомощью мастики 8 в точке пересечения осей многоосного угломе" ра 7. В качестве угломера удобно использовать известный столик Федорова, 15 который имеет пять поворотных осей, снабженных отсчетными лимбами, Для увеличения максимального размера образцов, доступного для исследования, со столика Федорова удаляют централь О ную шайбу, обычно служащую для закрепления шлифов, Столик Федорова в устройстве устанавливают вертикально, чтобы горизонтальный луч проходил сквозь круговое отверстие в основании.Предлагаемый способ осуществляютследующим образом.Кристалл с произвольной, но известнои ориентировкой граней относи- ЗО )тельно элемента симметрии монокристалла (например, образец исландскогошпата в форме ромбоэдра,выколотогопо плоскостям спяйиости 01, устанавливают в первое исходное положение (ИП), однозначно фиксированное35по отношению к просвечивающему лучу.При этом одна пара отполированных граней кристалла перпендикулярна лучу, четыре ребра вертикальны, авыход тройной кристаллографической ,оси (тупая вершина спайного ромбоэдра) направлен вправо - вверх - навстречу лучу.Перед установкой кристалла в ИПотсчеты на лимбах двух рабочих осей,О . Перпендикулярности входной граникристалла просвечивающему лучу доби 50ваются путем соответствующего смятиямастики 8, а вертикальности реберповоротом внутреннего круга столикаФедорова вокруг горизонтальной оси,совпадающей с лучом.55Грани н ребра кристалла пронумеровывают и их положение, соответствующее первой установке, наносят на гноЗаказ 259/Зб Тираж 748 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д,4/5 Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 четкие светотени, а поворот кристалла на 2"Зф практически не изменяет характера дифракционной картины. В положении, когда плоскости свилей совпадают с направлением луча, на экра не появляется очень детальная и от- . носительно контрастная дифракционная картина, на которой можно различать слои, толщиной в десятые и сотые доли миллиметра. Поворот кристалла даже 10 на угол 0,2-0,5 вызывает существенОное изменение дифракционной картины, уменьшает ее детальность и. контрастность. По этим признакам и устанавливают момент параллельности луча 15 и свилей. В этом положении снимают отсчет с лимба, характеризующий поворот кристалла от ИП вокруг соответствующей оси. С учетом коэффициента преломления обыкновенного луча изме ренный угол поворота кристалла пересчитывают на угол поворота луча в кристалле, таким образом определяют одно направление, лежащее в плоскости свилей, Это направление нано сят на гномостереографическую проекцию кристалла.Для получения второго направления, лежащего в плоскости оптических неоднородностей (свилей), повторя- ЗО ют все перечисленные операции, предварительно изменив исходную установку кристалла таким образом, чтобы просвечивающий луч проходил сквозьдругую пару отполированных граней.Аналогичными измерениями, выполненными при второй установке кристалла,определяют второе направление лучав кристалле, не совпадающее с первым,но также лежащее в плоскости свилей.Второе направление луча наносят нагномостереографическую проекцию кристалла, на которой по двум направлени"ям строят плоскость и определяют еекристаллографические. координаты.Использование изобретения позволяет получать количественную информацию о кристаллографической ориентировке неоднородностей показателя преломления в прозрачных монокристаллахс точностью, достаточной для надежного определения кристаллографическихиндексов пирамид роста. Задача этане может быть решена с использованием каких-либо известных техническихсредств, в том числе и устройствапрототипа,Изобретение расширяет возможностинауки минералогии и кристаллографиив исследовании монокристаллов, даетисследователям новый способ и инструмент изучения внутренней морфологиимонокристаллов без их разрушения,дает возможность выполнять кристаллографические исследования на образцах,не имеющих природной огранки.