Дифрактометры X’Pert Pro MRD

Общее описание

Комплексы X’Pert Pro MRD в основном используются для изучения малоуглового рассеяния жесткого рентгеновского излучения. Этот метод является одним из наиболее развитых и востребованных на практике способов неразрушающего контроля внутреннего строения кристаллов и поликристаллических веществ, многослойных структур, микрошероховатости поверхностей и др. физических объектов. Малая длина волны, сравнимая с межатомными расстояниями, обуславливает чувствительность метода к атомному строению материалов. Несмотря на низкую рассеивающую способность атомами излучения в этом спектральном диапазоне, интерференция рентгеновских лучей в большинстве случаев приводит к резонансному увеличению интенсивности рассеянного (отраженного) излучения, тем самым, обеспечивая исследователей надежной информацией о структурных и иных свойствах изучаемых объектов. Кроме того, из-за низкого поглощения и рассеяния излучения в воздухе, большинство экспериментов проводится без использования вакуумного оборудования, что существенно уменьшает время подготовки и проведения эксперимента.

В настоящее время в ИФМ РАН два прибора (PANalytical и Philips X’Pert PRO MRD) используются для аттестации МРЗ на финальных стадиях и при научных исследованиях. Установки позволяют производить исследования кристаллических материалов и искусственных многослойных систем методом дифракции рентгеновских лучей, в том числе – малоугловой. Источником рентгеновского излучения служит рентгеновская трубка (рабочие напряжение и ток до 30 кВ и 20 мА соответственно). Спектральная и угловая монохроматизация зондового пучка осуществляется с помощью четырехкристального асимметричного монохроматора Ge (220). Рабочая длина волны излучения Cu K_α1 λ = 0.154 нм. На выходе монохроматора установлены щели, ограничивающие пучок в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Угловая расходимость излучения в плоскости дисперсии исследуемых образцов составляет 12 угловых секунд. По центру расположен столик для крепления образца, который установлен на гониометре с 6-ю степенями свободы, позволяющем изучать локально по всей поверхности как плоские, так и изогнутые образцы. Слева находится газовый пропорциональный детектор. Перед детектором устанавливается держатель с коллиматором Соллера, ограничивающим вертикальную расходимость пучка и входная щель.

Philips X’Pert PRO MRD позволяют получать кривые зеркального отражения и диффузного рассеяния жесткого рентгеновского излучения и могут применяться для следующих видов анализа:

1. Определение параметров (периода, шероховатости межслоевых границ, плотностей материалов) многослойных периодических структур и пленок с d ~ 0.8-100 нм. В том числе — распределение величины периода по поверхности зеркала.
2. Характеризация поверхности сверхгладких (до нескольких Å) образцов, таких как подложки для многослойной рентгеновской оптики и микроскопии: определение среднеквадратичного отклонения, функции спектральной плотности, корреляционной длины.
3. Определение фазового состава (кристаллическая, аморфная структура) тонких пленок и массивных материалов.

 Технические характеристики

^* Минимальная расходимость регистрируемого детектором пучка определяется размером пучка на исследуемом образце (45 мкм), максимальная – наибольшей приемной щелью детектора (3 мм)

^** Определяется вертикальным коллиматором Соллера, установленным за щелями детектора

^*** Без съема держателя максимальная толщина образца составляет 10 мм

Внешний вид дифрактометра X’Pert Pro MRD

Внутреннее устройство дифрактометра X’Pert Pro MRD

1 – Столик для крепления образца, 

2 - Рентгеновская трубка, 

3 – Четырехкристальный монохроматор, 

4 – Щели на выходе монохроматора, 

5 – Газовый пропорциональный детектор, 

6 – Держатель с коллиматором Соллера, 

7 – Входная щель.

Схема дифрактометра X’Pert Pro MRD

Схема движений, обеспечиваемых гониометром