Способ определения радиуса изгиба монокристалла и устройство для его осуществления

,801362 П 1 Н 05 Н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОБРЕТЕНИЕЛЬСТ,ВУ ИОАН(46) 30.07.88. Б (21) 4055835/24- (22) 14 .04.86 (71) Научно-исследо тут ядерной Физики техническом институ ЮЛ а21 ательский ри Томско е им. С.М поли иро ва("4) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИУСА ИЗГИБА МОНОКРИСТАЛЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ(57) Изобретение может быть испольвано в экспериментах с отклонениемпучков релятивистских заряженных частиц, изогнутых монокрнсталлическимимишенями. Цель изобретения - повышение достоверности измерений за счетопределения измерений радиуса изгибапо длине монокристалла (М) 2 При эо А ВТОРСНОМУ СВИ движении релятивистских заряженных частиц (Ч) в плоскостном канале (ЪК 1) Ч пересекают под углом 0 = 45 кристаллографические плоскости (Ь К 1). При этом под углом 2 690 к пучку каналирующих Ч испускаются фотоны (Ф) параметрического рентгеновского излучения (РИ), которые фокусируются в центре окружности радиуса К, частью которой является изогнутый М 2. Интенсивность РИ регистрируется в детекторе (Л) 3 РИ.Детектор 3 с коллиматором 4 сканирует по углу Ы . При наличии изменения радиуса изгиба М 2 Фотоны фокусируются в точке О, а интенсивность РИ в Д 3 спадает до нуля а во всех точках области изменения радиуса изгиба М 2 за исключением точки В, излучение от которой проходит через коллиматор 4, По минимуму сче- С 8 та ДЗ определяют протяженность облас" ти изменения радиусу изгиба М 2. Перемещая. Д 3 вдоль радиуса, измеряют величину перемещения (ОО) и радиус изгиба М 2, 2 с.п. ф-лы, 5 ил,Изобретение относится к экспериментальной и технической физике и может быть использовано в различныхядерно-физических экспериментах с ис"пользованием изогнутых монокристал"лов, в частности в экспериментах сотклонением пучков релятивистских заряженных частиц изогнутыми монокристалическими мишенями,Целью изобретения является повышение достоверности измерений эа счетопределений измерений радиуса изгибапо длине монокристалла.На фиг. схематично иллюстрируется реализация предлагаемого способа;на фиг,2 и 3 приведены зависимостираспределения числа фотонов Ивдольмонокристапла или, что эквивалентно,от угла ориентации коллиматора Иф щд(Ы); на фиг,4 - случай, когда мо-нокристалл имеет локальное изменениерадиуса кривизны; на фиг.5 - устройтво для реализации способа определеия радиуса изгиба монокристалла,Иэвестнд, что Ври падении релятивистских заряженных частиц под угломрадк какой либо низкоиндекснойкристаллографической плоскости подуглом 2 В к пучку заряженных частициспускаются фотоны параметрическогорентгеновского излучения. Прячем уг"ловое распределение наблюдаемого параметрического излучения ограниченощсв пределах Д 6 6 - с- а энергияФопределяется законом Брэгга77 и 1 и- а 81 пв где,й " постоянная решетка;- 1,2,3, - порядок дифракцииВыход параметрического рентгеновс.кого излучениясоставляет О- фотонов/на протон,Способ осуществляют следующим образом.Пучок релятивистских заряженныхчастиц 1 направляется на изогнутыйпо радиусу кривизны К монокристалл2 под углом меньше критического углаканалирования к выбранной кристаллографической плоскости (Ы). При дви"женин релятивистских заряженных час"тиц в плоскостном канале (1 И) частицы пересекают под углом 6 = 45кристаллографические плоскости (ЪМ,в результате чего под углом 0 = о 0 к пучку каналирующих части испускаются фотоны параметрического рентгеновского излучения, В результате изгиба монокристалла рентгеновские фотоны фокусируются в центре окружности радиуса К, частью дуги которой является изогнутый монокристалл. В точО ке 0 детектором / 3 рентгеновского излучения регистрируют интенсивность параметрического рентгеновского иэлчения от полностью проканалировавших частиц при сканировании коллима.тором 4 вдоль крис-.алла.Снижают зависимость гкоФличества рентгеновских фото 1 ов при сканировании коллиматора 4 по углуЫ, где - угол поворота коллиматопа2 О относительно направления, перпендикулярного направлению влета частиц вкристалл. При отсутствии изменения радиусаизгиба монокристалла данной зависимо"25 сти соответствует прямая, приведеннаяна фиг.2, где Ь - длина монокристалла.Наличие изменения радиуса изгибамонокристалла приводит к тому, что ЗО рентгеновские фотоны, испущенные изобласти кристалла с радиусом кривизны К , отличным от К, фокусируются вточке 0, отличной от точки О,(фиг.4) . Здесь ЬЬ - область измененияьрадиуса,изгиба монокристалла; ВследГствие этого интенсивность параметрического рентгеновского излучения, регистрируемая детектором 3, спадаетдо нуля во всех точках области изме О кения радиуса изгиба.эа исключениемточки В, лежащей на середине областиизменения радиуса изгиба, излучениеот которой проходит через коллиматор4Вид зависимости БВ(Ы), соответствующий рассматриваемому случаю,приведен на фиг.3, По минимуму счетадетектора 3 определяют протяженностьДЬ области изменения радиуса изгиба.Перемещая детектор вдоль прямой ОВ,находят точку фокусировки О, в кота"рой наблюдается максимум интенсивности параметрическогачрентгеновскогоизлучения. Измерив величину перемещения ОО 1, определяют радиус изгиба 55 монокристалла К из соотношения, по"лученного согласно геометриифиг, 4)1 Ь 2 . к(к-оо+ ф .1. Способ определения радиуса нэ" гиба монокристалла, включающий облучение монокристалла пучком реляти" нистских положительно заряженных частиц под углом меньше критического уг" ла каналирования, .регистрацию частиц, захваченных в режим каналирования, и частиц, проканалировавших по всей длине монокристалла, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше" ния достоверности измерений эа счет определения изменений радиуса изгиба по длине кристалла, измеряют распределение интенсивности параметрического резонансного излучения по длине кристалла с помощью детектора, рас" положенного в центре окружности ради" уса КМ 1, с частью дуги которой совпадает внутренняя граница изогнутого монокристалла, регистрируют минимум интенсивности параметрического рентгеновского излучения, затем, перемещая детектор в радиальном направлении к кристаллу, находят точку максимума интенсивности параметрического рентгеновского излучения и по величине этого перемещения с 1 И,определяют раУстройство для реализации предлагаемого снособа работает следующимобразом.Поверхностно-барьерный детектор 55регистрирует частицы, захваченные врежим плоскостного каналирования. Цетектор 6 заряженных частицустановленный эа кристаллом н направлениивылета кацалированных частиц, регист Орирует частицы, лрокацалировавшие повсей длине изогнутого кристалла. Детектор 3 рентгеновского излучениярегистрирует интенсивность параметрического излучения, проходящего через 15коллиматор длиной 1 2 Е и шириной щели а при сканиронании и перемещенииотносительно кристалла. Детекторы 3,5 и б включены я схемы совпадений 7и 8 в результате чего производится 20измерение интенсивности параметрического рентгеновского излучения толькоот полностью проканалированших частиц,Точность определения изменениярадиуса изгиба о"Р. определяется шцриной щели коллиматора а, с которойсвязана погрешность в определении области изменения радиуса кривизны З 1., ЗОи погрешностью оИ в определении радиуса К.П р и м е р. Пучок протонов энер"гией Е =00 ГэВ импульсного протонного ускорителя с длительностью импуль- З 5са 20 мс и величиной тока 10 " частиц/за сброс направляется под угломменьше критического угла каналиронания к плоскости (100) моиокристалла кремния. Монокристалл кремния иэогнут по радиусу кривизны К = 100 смРентгеновское излучение интенсивно".стью 5 1 О фотонов/с от набора плоскостей (110), расположенных под углом 45 . к плоскости (00), фокусируется в точке 0 и регистрируется детектором рентгенонского излучения,Пусть при сканиронании вдоль кристалла получена зависимость М ,= д(оО (фиг. 2). Иэ этого следует, что иэ- -50менения радиуса кривизны не сущест-вует.Рассматриваютслучайкогда присканировании вдоль кристалла получена зависимость И,1,= ц(Ы), подобнаяприведенной ца фиг.З. Причем интенсивность рентгеновского излучения минимальна в интервале углов 0,01 рад 4сЫ 0,02 радОтсюда цаходят, что протяженностьобласти изменения радиуса кривизны1. = О мм. В области изменения радиуса кривизны находят координатыточки В, излучение от которой прохо"дит через коллиматор, Ы = 0,015 рад.Перемещая детектор рентгеновского иэ.лучеция вдоль прямой ОВ, находят точ.ку фокусировки 0 по максимуму интен-,сивности параметрического рентгеновского излучения. Пусть перемещение001= 80 см, тогда радиус кривизныК , определенный по формуле (1), ра"нен 20 см.Погрешность сИ в определении ра"диуса кривизны В при ширине коллиматора а = 1 мм и погрешности К щ10 мм ранна 1,2 см.Таким образом, реализация предла"гаемого способа позволяет определятьнеличицу изменения радиуса изгиба,что сонершенно невозможно в известном способе. При этом существенноупрощается устройство для реализациипредлагаемого способа в связи с отсутствием необходимости использованиякоординатно - чувствительного детектора,Формула изобретения 1Б 36 диус изгиба монокристалла Км 1 на данном участке его длины иэ соотношенияВ Р 2+ Ьф/43 егде МЬ " область изменения радиуса, изгиба, М .2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее поверхностно" барьерный детектор, совмещенный с областью взлета пучка частиц в моно- кристалл, располагаемого так, чтобы угол между осью канала транспортиров" ки пучка заряженных частиц и выбран-,: ной крйсталлографической плоскостью,23 В 76параллельной поверхности изгиба моно.кристалла, был меньше критическогоугла каналирования, и установленный 5 эа монокрнст.ллом детектора частицо т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повьппения точности определениярадиуса изгиба, в центре окружности,с частью дуги которой .совпадает 10 внутренняя граница изогнутого моиокристалла, размещен детектор рентгеновского излучения, снабженный тубусным коллиматором и механизмом перемещения относительно кристалла, при 15 этом выходы всех детекторов соедине"ны с входами схемы совпадения,1 162387 КатиноваКорректор, М ставите И.Дидык Тех ктор Т; Иванов мчик аж 832твенного комитета СССРретений и открытийЖ-Э 5, Раушская габ.,3846 Ти НИИПИ Государ по делам изо 13035, Москва