к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Рентгеновские стоячие волны

Рентгеновские стоячие волны - стоячие волны, возникающие в достаточно толстых монокристаллич. пластинах при падении на них «жёсткого» рентг. излучения (с длиной волны8004-53.jpg ~ 5-20 нм) под углом Брэгга (при выполнении Брэгга - Вульфа условий)и осуществлении в них динамич. дифракции рентгеновских лучей. Метод Р. с. в.- перспективный метод исследования структуры вещества.

Если на кристалл под углом Брэгга падает плоская волна рентг. излучения8004-54.jpg , то в объёме кристалла возникают когерентная суперпозиция этой волны и дифрагиров. волны8004-55.jpg (Е0, Eh - векторы напряжённости электрич. поля падающей и дифрагиров. волн соответственно, k0,kh - их волновые векторы, r - радиус-вектор точки наблюдения, w - круговая частота, t - время, h - kh, - k0 - вектор обратной решётки, направленный перпендикулярно отражающим плоскостям, величина8004-56.jpg, d - межплоскостное расстояние, п - порядок отражения).

Интенсивность I(z) поля излучения в Р. с. в. не зависит от t и равна
8004-57.jpg

где z - координата вдоль вектора обратной решётки,8004-58.jpg - фаза комплексного отношения Еh0- Значения отношения8004-59.jpg и фазы8004-60.jpg зависят от конкретных условий, в частности от степени выполнения условия Брэгга - Вульфа и геометрии дифракции. При дифракции в геометрии Лауэ (вектор h параллелен поверхности кристалла) возникают две Р. с. в., для к-рых при точном выполнении условий Брэгга - Вульфа8004-61.jpg , а фазы8004-62.jpg равны нулю и8004-63.jpg. Соответственно в одной волне положения пучностей совпадают с положением атомных плоскостей (в первом порядке отражения), а во второй - пучности располагаются между атомными плоскостями.

При дифракции в геометрии Брэгга (вектор h перпендикулярен поверхности кристалла) в толстом кристалле, полностью поглощающем падающее излучение, существует одна Р. с. в. Условие8004-64.jpg выполняется в нек-рой области углов падения - в т. н. области полного дифракц. отражения (ПДО), причём фаза8004-65.jpg непрерывно меняет своё значение от нуля до8004-66.jpg при сканировании через эту область.

Возникновение в кристалле Р. с. в. приводит к существ. изменению всех процессов взаимодействия рентг. излучения с веществом, в первую очередь процессов неупругого рассеяния (фотоэлектрич. поглощения, комптоновского рассеяния, теплового диффузного рассеяния). Эти изменения в свою очередь приводят к аномальной угл. зависимости интенсивности вылетающих из кристалла рентг. фотоэлектронов, рентг. флуоресцентного излучения, диффузного излучения, угл. зависимости рентгено-эдс и др. процессов. Типичные кривые угл. зависимости коэф. рентг. отражения8004-67.jpg (кривая 1)и интенсивности поля излучения на атомных плоскостях (кривая 2)при дифракции в геометрии Брэгга приведены на рис. Кривая 2 описывается ф-лой (*) при z = 0, т. е. на поверхности кри-сталлич. пластины. В области полного дифракц. отражения, т. е. когда8004-68.jpg8004-69.jpg, изменение интенсивности обусловлено только монотонным изменением фазы8004-70.jpg от нуля до8004-71.jpg. При этом узлы и пучности Р. с. в. перемещаются на половину межплоскостного расстояния.

Рентг. излучение при взаимодействии с веществом выбивает электроны в осн. из внутр. оболочек атомов. Эти электроны сильно локализованы вблизи атомных ядер и реагируют на наличие поля излучения только вблизи ядра. Поэтому угл. зависимость поглощения веществом рентг. излучения приближённо описывается кривой 2. В точке, для к-рой8004-72.jpg , поглощение резко уменьшается, что является причиной аномального пропускания эффекта. Но наиб. ярко этот эффект проявляется в геометрии Лауэ, когда рентг. пучок падает под большим углом к поверхности кристалла, а коэф. экспоненциального затухания интенсивности уменьшается в десятки раз.

Возникновение Р. с. в. следует из общей динамич. теории дифракции рентг. лучей, разработанной П. П. Эвальдом (P. P. Ewald) и Ч. Дарвином (Ch. Darwin) в нач. 20 в., однако первым косвенным эксперим. доказательством их существования явилось наблюдение X. Борманом (H. Borrmann) в 1941 эффекта аномального пропускания. Наиб, прямое доказательство существования Р. с. в.- измерение выхода вторичных излучений. Первый такой эксперимент был выполнен в 1962 Б. В. Баттерманом (В. W. Battermann), к-рый измерял выход флуоресценции Ge8004-73.jpg при дифракции Мо8004-74.jpg-излучения в кристалле Ge в геометрии Брэгга. Однако ему не удалось получить кривую 2, впервые она была получена в 1970 В. Н. Шепелевым, М. В. Кругловым и В. П. Прониным при измерении фотоэлектронной эмиссии в монокристаллах Ge и Si.

8004-75.jpg

Метод Р. с. в. используется для исследования структуры тонких приповерхностных слоев монокристаллов, деформированных в результате внеш. воздействий (диффузии примесей, ионной имплантации, эпитаксиального наращивания плёнок разл. состава и т. д.). Этим методом изучают также структурное состояние примесных атомов в кристаллах и адсорбиров. слоев на его поверхности, определяют степень аморфизации приповерхностных слоев, измеряют разбухание кристаллич. структуры, приводящее к сдвигу атомных плоскостей по сравнению с исходным положением на малые доли ангстрема.

Ширина угл. области полного дифракц. отражения составляет величину порядка угл. секунды (~0,5*10-5 рад). Поэтому для эфф. развития метода разрабатывается прецизионная гониометрия, аппаратура (см. Рентгеновский гониометр), работающая в автоматич. режиме и управляемая ЭВМ. С помощью этой аппаратуры кристалл можно поворачивать в прямом и обратном направлениях через положение полного дифракц. отражения в течение неск. ч, причём положение кристалла сохраняется с точностью до сотых долей угл. секунды. Разрабатываются также новые эфф. счётчики вторичных излучений. Р. с. в. возникают также при динамич. дифракции др. типов излучений (электронов, нейтронов, ядерного гамма-излучения) с длиной волны ок. 10 нм.

Литература по рентгеновским стоячим волнам

  1. Ковальчук М. В., Кон В. Г., Рентгеновские стоячие волны - новый метод исследования структуры кристаллов, «УФН», 1986, т.149, с. 69.

В. Г. Кон

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, что низкочастотные электромагнитные волны частотой менее 100 КГц коренным образом отличаются от более высоких частот падением скорости электромагнитных волн пропорционально корню квадратному их частоты от 300 тысяч кмилометров в секунду при 100 кГц до примерно 7 тыс км/с при 50 Гц.

Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution