Способ ориентирования монокристаллической мишени

(19) (11) 151) 4 Н 05 Н 6 00 Я(; Я 3 Б М 3 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ дВЛЗ 01:)А К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(46) 30,09.87, Бюл, У 36 (7 1) Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им. С, М, Кирова(56) Авторское свидетельство СССР У 976509, кл. Н 05 Н 7/00, 1981,Авторское свидетельство СССР У 270 132, кл. Н 05 Н 7/00, 1967,(54) СПОСОБ ОРИЕНТИРОВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ МИШЕНИ(57) Изобретение может быть использовано для определения кристаллографических направлений монокристаллов,Цель изобретения - повышение точности ориентирования монокристаллическоймишени; Монокристаллическую мишень(М) ориентируют так, чтобы ось пучкаэлектронов совпадала с нормалью к поповерхности М. Пучок электронов, направляемых на М, формируют с угловойрасходимостью д У, удовлетворяющейвыражению Ь = А/2 И Е)где А= ГА с,с - скорость света;- постояннаяПланка, МэВА; Е - кинетическая энергия электронов, МэВ; й - минимальноемежплоскостное расстояние для всехглавных кристаллографических плосО окостей, А , например й У = 0,02При этом угловые распределения прошедших через М электронов регистрируют, Одновременно проводят М относительно какой-либо оси, Шаг поворота М определяется шагом т =А/4(д Ах Е ) ", т.е. интервал углов, в котором необходимо снять ориентированнуюОзависимость, составляет 2-4Количество угловых распределений составляет 100- 120. Использование способапозволяет повысить точность ориентации в 2-10 раз. 1 ил, 1 З 41 З 1Изобретение относится к технической и экспериментальной физике и может быть использовано для определения кристаллографических направлениймонокристаллов в различных ядернофизических экспериментах по изучениювзаимодействия заряженных частиц смонокристаллами,Цель изобретения - повышение точности ориентирования монокристаллической мишени.На чертеже показан способ ориентирования монокристаллической мишени,.Известно, что угловое распределение прошедших через монокристаллэлектронов в режиме плоскостного каналирования представляет собой набормаксимумов интенсивности, состоящийиз нечетного числа максимумов, расположенных на расстоянии = 2друг от друга вдоль линии, перпендикулярной проекции данной кристаллографической плоскости, При этом25вРэггя=1 с Ик ) = (с 1 к) егде А=сопз=1 Г ЪС=З, 14 1,973 10МэВ,Ь - постоянная Планка;с - скорость света; 30Й - минимальное межплоскостноерасстояние для всех главныхкристаллографических плоскосотей, А;Е- кинетическая энергия электронов, МэВ,Угловой размер всех максимумов одинаковый и равен угловому размеру падающего на мишень пучка, Количество максимумов и расстояние между 40 ними (2 Т) определяются типом монокристалла и энергией электронов, Известно также, что при наличии разориентации электронного пучка относительно кристаллографической плос кости на Угол У1/419 гг, в Угловом распределении наблюдается асимметрия, в число максимумов можетбыть как четным, так и нечетным.При углах разориентацииь 1/4 Трзггд 50 угловое распределение симметрично относительно центрального максимума, а положение самого максимума с точ 1ностью до Ч,= - щсовпадает с55 этой кристаллографической плоскостью. При наличии большой разориентации электронного пучка относительно какой-либо кристаллографической плоскости 1 ) Ури угловое распределение прошедших через мишень электронов представляет собой практическиодин широкий максимум, Такая закономерность в поведении угловых распределений наблюдается согласно теоретическим оценкам в широком диапазонепервичного пучка электронов,С увеличением энергий электроновуменьшается значение критическогоугла и угла Брэгга, а следовательно,уменьшается угловое расстояние междумаксимумами в угловых распределениях. Уменьшается также и необходимаяугловая расходимость первичного пучка частиц. Поэтому реальный диапазонэнергии определяется в основном техническими параметрами установки,которая должна формировать пучокэлектронов с угловой расходимостью1/2 В 99 ГгА, ПОВОРаЧИВатЬ МИШЕНЬвокруг какой-либо оси с шагом ьу(6 1/4 19 ир 9 гги РегистРиРовать Угловые распределения прошедших черезмишень электронов с угловым разрешением У1/2 1 р 9 , Реально этотдиапазон энергий составляет 0,515 МэВ.Толщина монокристаллической мише-.ни для этого диапазона определяетсявозможностью получения дискретногоанизотропного углового распределенияпрошедшего через мишень пучка электронов и составляет величину 0,520 мкм, Гониометрическое устройствопозволяет изменять угол наклона сТОЧНОСТЬЮ 6 Р1/4 УИрэггд . СИСТЕМарегистрации имеет угловое разрешениеживне меньше У /2 и позволяет досбр 9 ггятаточно быстро фиксировать угловыераспределения,Способ ориентирования осуществляется следующим образом,Монокристаллическую мишень, например, кремния, толщиной 2 мкм,устанавливают в двухосевом гониометре с точностью й Ча 0,005 и ориентируют с помощью оптического метода(например, по положению отраженногоот зеркальной поверхности мишени лазерного луча) так, что ось пучкачастиц совпадает с нормалью к поверхности мишени, Такую ориентациюмишени принимают за условный нуль,На чертеже условный нуль СООтветствует точке А ( т" = О, 8 = О). Энергияпучка электронов 1,5 Г 1 эВ, угловаярасходимость пучка й 1= 0,02 . Уг- о1341ловые распределения прошедших черезмишень электронов регистрируются нафототехнической пленке ФТ(размерзерен ч 10 мкм), установленной за мишенью на расстоянии 2000 мм, Поворачивая мишень относительно какойлибо оси, последовательно регистрируют угловые распределения при углахповорота Р = О, 0,02, 0,04, 0,06 10от точки А до точки М, Присреднем токе электронного пучка1 мкА для регистрации одного углового распределения достаточно времени экспозиции 0,5 с, 15Вследствие того, что монокристаллические мишени обычно изготавливаютося с точностью ориентации 1-2 , интервал углов, в котором необходимоснять ориентационную зависимость, составляет 2-4 (точки А, М)Приэтом количество угловых распределений в ориентационной зависимости составляет 100-200, общее время экспозиции 50-100 с, Из полученного набора картин угловых распределений выбирают одинаковые неизотропные симметричные распределения, соответствующие плоскостному режиму прохожденияэлектронов через мишень, соответ- Оственно точки Б, В, Г, Д, Е, Этираспределения в соответствующем угловом масштабе дают местонахождениеплоскостей, направление их следов,по которым строится система проекций,Полученная система проекций сравнивается со стандартными. Остальныеугловые распределения, представляющие собой один широкий размытый максимум и соответствующие движениюэлектронов вдали от кристаллбграфических плоскостей, интереса не представляют и в дальнейшем анализе неиспользуются,Проводя через центры симметрии(центральные максимумы) угловых распределений прямые, перпендикулярныелиниям, вдоль которых расположенымаксимумы в отдельных угловых распределениях, получают систему проекций.Из вида угловых распределений количества максимумов в них видно, что/плоскости 11, 44 - равнозначны,но отличны от других равнозначных 7314плоскостей 22, 33, 55 . Сопоставлением построенной системы проекцийсо стандартными системами проекцийдля кремния установлено, что построенная проекция соответствует направлению (111) и начальная ориентация,т,е, условный нульось пучка электронов) составляет с кристаллографической осью (111) углы О - 9 , 0,2и , - , 1,2, Общее время такогоориентирования не превышает 2-3 ч,Точность ориентирования, т,е. точность, с которой находят положениячплоскостеи , 1 Р е У чопределяется углом наклона оси пучкаэлектронов относительно криствллографической плоскости, при которомнарушается симметрия углового распределения прошедших электронов,Этот угол равен Ур /2,Таким образом, точность ориентации повышается в 2-10 раз по сравнению с известным способом,Формула изобретенияСпособ ориентирования монокристаллической мишени относительно пучка заряженных частиц, заключающийся в том, что на мишень направляют пучок заряженных частиц, поворачивают мишень относительно оси пучка, измеряют ориентационную зависимость угловых распределений, прошедших через мишень электронов, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности ориентирования, пучок электронов, направляемых на мишень, формируют с угловой расходимостью а , удовлетворяющей выражению4 УА/2(й Гк ) фа мишень поворачивают с шагом У= А/4(ЙЕ) ю где Г - кинетическая энергия электронов, МэВ;Й - минимальное межплоскостноерасстояние для всех главныхкристаллграфических плоскостей, А;.А=9 Ьс=3,141,973 10МэВА;с - скорость света;Ъ - постоянная Планка.1341731 Составитель Е. Громовактор И, Касарда Техред И,Попович Корректор В.Гири акаэ 4 одписное нного комитета СССтений и открытий Раушская на Проиэводственно-иолиграфиче/57 ВНИИПИ по 13035, Тира осударств лам иэобр сква, Жпредприятие, г, Ужгород, ул. Проектная