Способ ориентирования монокристаллической мишени

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯк двтоесномь свидетельствь и 976509(51)М. Кд. Н 05 Н 7100 Ьаударатееииый комитет СССР ио долом изобретений и открытийЕ. И. Розум, С. А, Воробьев и Пак Сен-Де,1Научно-исследовательский институт ядерной физики, элтуоЪикя и автоматики при Томском ордена Октябрьской Революции и орлена - .- Труцового Красного Знамени политехнический институт им, С.М. Кирова(54) СПОСОБ ОРИЕНТИРОВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ МИШЕНИИзобретение относится к технической и экспериментальной физике и может быть использовано для определения кристаллографических направлений относительно геометрической формы кристалла в различных ядерно-физических экспериментах по изучению взаимодействия заряженных частиц с монокристаллами Известны способы ориентирования мишени, заключаюшиеся в том, что на монокристаллическую мишень направляют лучок заряженных частиц, а за мишенью на рентгеновской пленке, детектором заряженных частиц или на фотопластинке регистрируют прошедшие частицы, образующие, в зависимости от ориентации мишени различные угловые распредельния Г 1 .Недостатками данного способа явля-. ются: зависимость контрастйости снимка получаемого углового распределения, а следовательно, и точности ориентации от времени экспозиции, чувствительносги и зернистости применяемой планки;трудоемкость денситометрического анализа при регистрации заряженных частица пленке или фотопластинке; большиевременные затраты на снятие несколькихэлектронограмм или протонограмм,Наиболее близким по технической сущзости является способ ориентированияюнокристаллической мишени, то естьопределение пространственного положения кристаллографических направленийотносительно формы кристалла с извесъым типом решетки по электромагнитному излучению каналируюших черезнего легких заряженных частиц. На ориентируемую мишень направляют пучокзаряженных частиц, удовлетворяющийусловию захвата в режим каналировання,а именнос угловой расходимостьюду срри - О 307122 3 угде Ч - критический угол каналирования частиц с энергией Е и зарядом9 4наблюдаемых плоскостей соответствуютточкам пересечения последних Г 2 3Недостатком данного способа являетсянеобходимость последовательного многократного измерения ориентационных зависимостей, что связано с большимивременными затратами, а также длительной работой ускорителя только для целиориентирования мишени.Цель изобретения - уменьшение времени на ориентирование монокристаллическихмишеней.Указанная цель достигается тем, чтосогласно способу ориентирования монскристаллической мишени, по которому на1мишень направляют пучок заряженныхчастиц с угловой расходимостью, удовлетворяющей условия каналирования, вращают мишень относительно оси, перпендикулярной оси пучка, и измеряют замишенью ориентационные зависимостивыхода электромагнитного излучения,каналирующих частиц, дополнительно определяют пространственные положенияплоскостей поляризации для каждогомаксимума выхода электромагнитногоизлучения, а ориентацию мишени определяют по одной ориентационной зависимости выхода излучения и пространственного положения упомянутых плоскостейполяризации.Ориентационная зависимости и направления результирующих векторов поляризации квантов излучения в максимумахориентационной зависимости, соответствующих излучению при каналированиизаряженных частиц вдоль определенныхглавных кристаллографических плоскоотей, характеризуют расположение направлений кристалла относительно условного "нуля", то есть относительно нормали к поверхности кристалла,Известно, что кванты излучения приплоскостном каналировании легких заряженных частиц в монокристаллах поляризованы а результирующий вектор поляризации, иначе говоря - плоскость поляризации, перпендикулярна кристаллогра,фической плоскости мишени,Способ осуществляется следующим образом. Й ч; = сот 151 "- Е(6)М 3/2 соо 5 Ф.: Г(6) 30Ку/У = сопэ 1 = Е(6),Зная величины максимумов данных ориентационных зависимостей, угловые расстояния между ними и учитывая тот факт, что, каждый максимум в ориентационных зависимостях соответствует движению заряженных частиц через кристалл в режиме плоскостного каналирования, то есть такой ориентации кристалла, когда ось пучка частиц совпадает с какой-либо главной его кристаллографической плоскостью, можно графически построить систему проекции низкоиндексных плоскостей, Обычно за условный "ноль", 45 то есть Ч =О, 6 =О выбирают положение кристалла, когда его герметическая поверхность перпендикулярна оси пучка частиц. Сопоставляя полученную систему проекций плоскостей со стандартными 50 проекциями для различных типов решеток и различных кристаллографических направлений, определяют главные направления и углы наклона их 6(Ъ,М,0)4(ЭК 1) к нормали, к поверхности кристалла, то 55 есть разориентации относительно условного "нуля", Проекции направлений или осей в построенной системе проекций 3 97650 в кристалле с эффективным зарядом и межплоскостным расстоянием д, вращают ьашень относительно какой-либо оси, перпендикулярной оси пучка частиц, и снимают ориентационную зависимость 5 выхода электромагнитного излучения, испускаемого каналируюшими частицами за кристаллом М =Ф (Ч ), Здесь Муколичество зарегистрированных квантов излучения, ч" - угол наклона кристалла О к оси пучка в плоскости, перпендикулярной оси вращения и проходящей через ось пучка. При этом угол наклона кристалла к оси пучка в плоскости, проходящей через ось вращения и ось пучка 6, 15 остается постоянным, Вид этой ориентационной зависимости й= У ( Ч) опреде-. ляется типом решетки кристалла и положением главных кристаллографических направлений относительно пучка заряженных частиц. Затем изменяют угол наклона 6 и вновь измеряют ориентационную зависимость выхода электромагнитного излучения М/6=Е(Ч), Для полной определенности необходимо измерить также ориентационные зависимости при вращении кристалла вокруг оси, перпендикулярной первой, то есть зависимости Пучок заряженных частиц с угловой расходимостью, удовлетворяющей условию каналирования, направляют на ориентированный кристалл-мишень с известным типом решетки по нормали к его поверхности, Затем, вращая мишень с помощью гониометра относительно какой-либо оси,5 0765 перпендикулярной оси пучка частиц, измеряют с помошью детектора квантов излучения ориентационную зависимость выхода из кристалла этого излучения и одновременно с помощью поляриметра определяют направление векторов поляризации этих квантов в максимумах ориентационных зависимостей, Энергию заряженных частиц выбирают с тем расчетом, чтобы энергия излучаемых квантов лежа О ла в области чувствительности соответствующих поляриметров и детекторов излучения, в рентгеновской или-области.15Зная углы между максимумами в ориентационной зависимости выхода излучения и определив по напавлениям векторов поляризации излучения положениякристаллографических плоскостей, каналирование вдоль которых заряженныхчастиц и является причиной ориентационных максимумов, можно построить графически систему проекций кристаллографических направлений. Далее, сопоставляя полученную систему проекций состандартными проекциями для различныхнаправлений данного типа решетки, определяют полученное главное направление(ось) и угол наклона его к поверхности Зйкристалла.П р и м е р , Пучок электронов сэнергией Е 0=900 МэВ и угловой расходимостью дЧ=0,3 мрад от синхротрона"Сириус" направляют на монокристаллалмаза, установленный в гониометре,позволяющем врашать кристалл вокруггоризонтальной и вертикальной осей,перпендикулярных оси пучка электронов.Условие каналирования выполняется,так какдля любого низкоиндексного направления алмаза ),0,4 мрад.Энергия электронов соответствует излучению ими у-квантов. Пучок излучаемыхг-квантов с энергией (4-20) МэВ проходит через дейтериевую мишень, служащую частью поляриметра. и регистрируется ионизационной камерой, Врашаякристалл горизонтально или вокруг вертикальной оси, перпендикулярной осипучка электронов, снимают ориентационную зависимость выхода излучения йч==ХЯ)/9:сопь 1 или М=ЕВ)Ч=сопМ, Одповременно определяют положение ллоокости, содержащей результирующий век 55тор поляризации у-квантов в каждоммаксимуме ориентационной зависимости,используя тот факт, что у-кванты, проходя через дейтериевую мишень, образуют 09 4фотонейтроны, направление вылета которых из дейтериевой мишени строго соотвествует плоскости поляризации у-квантов, фотонейтроны регистрируются нейтронными счетчиками СНМ1 с парафиновым замедлителем, установленнымвокруг дейтериевой мишени в плоскости,перпендикулярной пучку. у-квантов.На фиг. 1 показана ориентационнаязависимость выхода у -квантов й(Ч)/8==СопМ ; на фиг. 2 - построенная в угловых координатах по измеренной ориентационной зависимости и найденным плоскостям поляризации система проекций направлений,Ориентационная зависимость содержитпять максимумов 1-5, каждый из которых соответствует излучению при каналировании электронов вдбль какой-либокристаллографической плоскости, то естьсовпадению оси пучка элехтронов с этойплоскостью кристалла, На фиг, 2 польжение этих максимумов соответствуетположению точек 6-10 на прямой 11,определявшей изменение угла Ч при 9 ==сопе =О, Точки пересечения проекцийплоскостей, которые, как известно, должны быть перпендикулярны найденнымположениям плоскостей 12-16 поляризации в каждом максимуме излучениясоответствуют проекциям направлений,то есть кристаллографических осей 1720. Сопоставив полученную системупроекций со стандартными для данноготипа решетки, можно заключить, чтоточка 17, например, соответствует оси(111кристалла Из полученной системы проекций можно однозначно заключить, что, например, ось 111) разориентирована относительно нормали к поверхности на Вв вертикальной и Чв горизонтальной плоскости; также можноопределить и разориентацию других осей.Такое ориентирование вполне конкретно и требует измерения всего лишь однойориентированной зависимости с одновременным определением плоскости поляризации квантов, тогда как в известном составе необходимо измеритьпоследовательно друг за другом минимум три такие ориентационные зависиИспользование предлагаемого способа ориентации монокристаллических мишеней по сравнению с известными способами обеспечйтсокращение временных затрат, необходимых на ориентирование, а, следовательно, сократит и затраты,976509 7связанные с работой и обслуживанием ускорителей при ориентировании мишей ней в различных экспериментах,формула изобретенияОСпособ ориентирования монокристаллической мишени, заключаюшийся в том что на мишень направляют пучок заряженных частиц с угловой расходимостью, удовлетворяющей условию каналирования, вращают мишень вокруг оси, перпендикулярной оси пучка, и измеряют,за мишенью ориентационные зависимости выхода электромагнитного излучения каналируюших частиц, о т л и - чаюшийсятем, что,сцелью уменьшения времени на ориентирование,дополнительно определяют пространственные положения плоскостей поляризациидля каждого максимума выхода электромагнитного узлучения, а ориентациюмишени определяют по одной ориентационной зависимости выхода излучения ипространственного положения упомянутых плоскостей поляризации. 1 О Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССРЛо 5946 Д 5, кл. Н 05 Н 7/00, 1976.132. О. 1.цс 1 еу, К. Ьсйи 1 ййегэ, Мей Ьодэ оГ сг 1 эСа 1 а 11 дцвепС Гог ргодцсй 1 оп оЕ соЬегеп ЪгеаээгаЬ 1 цпо.976509 ирак 862 ударственного комитет изобретений и открытква, Ж.35, Раушская н одписноеСССР Заказ 9016/79 ВНИИХИ по де 113035, М