Спосіб контролю якості кристалу

1 Спосіб контролю якості кристалу, який включає опромінення поверхні досліджуваного та еталонного кристалів монохроматичним рентгенівським променем та зняття кривих качання шляхом вимірювання інтенсивності відбитого рентгенівського променя при різних кутах повороту пучка відносно кристала та порівняння кривих качання, який відрізняється тим, що еталонний та досліджуваний кристали зішліфовують з утворенням площин з ідентичною кристалографічною орієнта цією, після чого полірують поверхні обох кристалів, знімають криві качання на різних стадіях зняття поверхневого шару та порівнюють кінетику зміни форми кривих качання обох кристалів 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що перед шліфуванням та поліруванням еталонного та досліджуваного кристалів їх блокують на одній підкладці 3 Спосіб за п 2, який відрізняється тим, що еталонний та досліджуваний кристали споліровують з утворенням неплоских поверхонь, а криві качання знімають на ділянках з різними товщинами видаленого поверхневого шару 4 Спосіб за п 3, який відрізняється тим, що сполірування здійснюють на м'якій полірувальній основі шляхом обертання підкладки з кристалами навколо осі, яка перпендикулярна площинам кристалів та проходить між ними Винахід відноситься до фізичного матеріалознавства і може бути використаний в процесах контролю якості монокристалів при виготовленні з них робочих елементів пристроїв нової техніки, зокрема, акустооптичних Відомий спосіб контролю якості кристалу, який включає виявлення мікродефектів в кристалах шляхом ХІМІЧНОГО травлення поверхні кристалу та оптичне дослідження форми, розмірів та концентрації фігур травлення [1] Недоліком описаного способу є трудомісткість, обумовлена необхідністю постадійного травлення, а також складністю вибору травника Крім цього, даним способом важко відрізнити дефекти монокристалу від дефектів, внесених при механічній обробці Найбільш близьким по технічній суті та результату, який досягається, є спосіб контролю кристалу, який включає травлення та наступне опромінення поверхні досліджуваного та еталонного кристалу, зняття кривих качання шляхом вимірювання інтенсивності відбитого рентгенівського променя при різних кутах повороту пучка відносно кристала та порівняння кривих качання [2] При пошаровому стравлюванні ширина рентгенівських ЛІНІЙ зменшується, що дає змогу оцінити товщину порушеного при механічній обробці шару Недоліком описаного способу є значна трудомісткість, обумовлена необхідністю багаторазового стравлювання поверхні кристалу Крім того, спосіб не забезпечує достатньої точності при ОЦІНЦІ товщини знятого травленням шару Задачею винаходу є створення способу контролю якості кристалу, який дозволив би зменшити трудомісткість процесу Поставлене задача вирішується таким чином, що у відомому способі контролю якості кристалу, який включає опромінення поверхні досліджуваного та еталонного кристалів монохроматичним рентгенівським променем та знаття кривих качання шляхом вимірювання інтенсивності відбитого рентгенівського променя при різних кутах повороту пучка відносно кристалу та порівняння кривих качання, згідно винаходу, еталонний та досліджуваний кристал зішліфовують з утворенням площин з ідентичною кристалографічною орієнтацією, після чого полірують поверхні обох кристалів, знімають криві качання на різних стадіях зняття поверхневого шару та порівнюють кінетику зміни кривих качання обох кристалів У варіантах способу кристали блокують на одній підкладці, зполіровують з утворенням неплоских поверхонь, а криві качання знімають на ділянках з різними товщинами вида СО Ю Ю СЧ (О леного поверхневого шару Зполіровування кристалів здійснюють на м'якій полірувальній основі шляхом обертанні підкладки з кристалами навколо ВІСІ, яка перпендикулярна площинам кристалів та проходить між ними Необхідною умовою виготовлення оптичних робочих елементів із монокристалів є досконалість самого кристалу, в тому числі мінімальна КІЛЬКІСТЬ дефектів в об'ємі, а також якість механічної обробки кристалу, від якої залежить як товщина порушеного шару, так і його структура Повністю позбутись порушеного механічною обробкою шару неможливо Глибина дефектної зони залежить також від кристалографічної орієнтації виготовленої грані Тому в запропонованому способі порівнюють криві качання еталону та досліджуваного кристалу при відбиваннях від однаково орієнтованих граней Еталонний та досліджуваний кристали мають однаковий ХІМІЧНИЙ склад та кристалічну структуру Закріплення кристалів на одній підкладці забезпечує ідентичність умов шліфування та полірування Оскільки глибина порушеного шару може становити від 0,5 до Юмкм, однією з проблем є підвищення точності визначення товщини знятого шару В даному способі це досягається за рахунок виготовлення граней з незначним відхиленням від площинності, а глибину знятого шару визначають штеренференційним методом за кільцями Ньютона, що дає змогу вимірювати товщину знятого шару з похибкою 0,05мкм При обертанні підкладки з кристалами, які контактують з м'яким полірувальником, навколо ВІСІ, яка перпендикулярна площині контакту та проходить між оброблюваними поверхнями, відбувається утворення випуклих поверхонь кристалів, у яких товщина знятого шару збільшується по мірі віддалення від осі обертання Еталонний та досліджуваний кристали при цьому обробляються в ідентичних умовах Знімаючи криві качання на різних ділянках оброблюваних поверхонь та порівнюючи як їх ширини кривих качання, так і інтегральний коефіцієнт відбивання, який визначають, замірявши інтегральну інтенсивність кривих качання та інтенсивність прямого пучка у відсутність дифракції, оцінюють якість досліджуваного кристалу у порівнянні з еталонним і таким чином здійснюють відбір кристалів, придатних для виготовлення з них оптичних елементів Для використання запропонованого способу достатньо однієї операції полірування на відміну від способу - прототипу, де необхідне пошарове зтравлювання або зполіровування поверхні кристалів Наводимо приклади здійснення запропонованого способу Приклад 1 Досліджують монокристал парателуриту (ТеОг), вирощений методом Чохральского, довжиною 80мм та діаметром поперечного перерізу 30мм, з якого виготовляють елемент розмірами ЮхЮхЗмм, більша площина якого відповідає кристалографічній орієнтації (110) (взірець №1) Еталонний взірець виготовлено з робочого елемента акустооптичного дефлектора, параметри якого задовольняють вимогам акустооптичної якості За ХІМІЧНИМ складом, розмірам та кристалографічній орієнтації еталонний взірець аналогічний досліджуваному Взірці наклеюють на металеву підкла 62553 дку, закріплену на шпінделі полірувального станка Обидва взірці приклеєні впритул один до одного таким чином, що вісь обертання шпінделя проходить через ЛІНІЮ стикання обох кристалів Полірувальною основою служить натуральна шкіра, на яку нанесено алмазну пасту АСМЗ/2 Приклад 2 Із кристалу парателуриту з діаметром поперечного перерізу 37мм та товщиною 90мм виготовляють елемент (взірець №2), за розмірами та кристалографічною орієнтацією аналогічний використаному в прикладі 1 і разом з еталонним елементом шліфують та полірують на м'якій основі до одержання поверхні з деяким відхиленням від площинності Аналогічно прикладу 1 знімають криві качання Приклад 3 Досліджують елемент, виготовлений з монокристалу парателуриту з діаметром поперечного перерізу 40мм та довжиною 95мм (взірець №3) Розміри та кристалографічна орієнтація елемента аналогічні досліджуваним в прикладах 1 та 2 Для порівняння досліджуваних кристалів з еталонним для кожної з кривих качання визначали відношення ширини піка Д6 в градусах до висоти піка (L) у відносних одиницях на серединах висоти ПІКІВ В таблиці наведені результати зняття кривих качання на різних ділянках взірців 1-3 та еталонного взірця Таблиця Відношення ширини піка Товщина № взірця знятого ша- до висоти на його середиру, мкм ні ДЄ/L 1 0,05 0,60 0,10 0,40 0,15 0,10 0,20 0,08 0,25 0,07 0,50 0,07 2 0,05 0,70 0,10 0,50 0,15 0,30 0,20 0,20 0,25 0,15 0,50 0,10 0,70 0,10 3 0,05 0,80 0,10 0,60 0,20 0,50 0,30 0,30 0,50 0,20 0,70 0,15 1,00 0,15 Еталонний 0,05 0,40 взірець 0,10 0,20 0,15 0,08 0,20 0,05 0,25 0,05 0,50 0,05 62553 Як видно з таблиці, по мірі видалення поверхневого шару величина A6/L зменшується до величини, сталої для даного взірця Товщина шару, починаючи з якої встановлюється постійне значення Л б ' Ц відповідає товщині порушеного шару, яка залежить не тільки від якості обробки, а також від якості кристалу в об'ємі Для взірців 1, 2, 3 та еталонного взірця ця величина становить 0,20, 0,20, 0,50 та 0,15мкм ВІДПОВІДНО ЦІ величини можуть використовуватись для порівняння якості кристалів та відбору заготовок для виготовлення робочих елементів Оскільки ДЛЯ КОЖНОГО З досліджуваних кристалів достатньо одного циклу обробки для оцінки Комп'ютерна верстка Т Чепелсва його якості, запропонований спосіб забезпечує зменшення трудомісткості в порівнянні із способом - прототипом, який передбачає серію операцій зняття поверхневого шару Джерела інформації 1 Методы контроля нарушенныхслоев при механической обработке монокристаллов Москва, "Энергия", 1978, с 16-19 2 В В Рогов Финишная алмазно-абразивная обработка неметаллических деталей Киев, "Наукова думка", 1985, с 202-205 Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119