9.2. Динамические эффекты при дифракции рентгеновских лучей и нейтронов

9.2.1. Методы рентгеновской дифракции

За исключением фактора поляризации, который появляется в (8.14), и неприменимости малоуглового приближения, динамические эффекты при дифракции рентгеновских лучей и нейтронов, казалось бы, точно такие же, как и при дифракции электронов, и в самом деле толщинные полосы наблюдались как для рентгеновских лучей, так и для нейтронов. Однако различие в свойствах излучений и условиях для экспериментального выполнения наблюдений вносят сложности, которые не встречаются при дифракции электронов. В случае дифракции электронов мы рассматриваем небольшие кристаллы, много меньшие размеров падающего пучка, который можно так хорошо сколлимировать, что его можно аппроксимировать плоской волной. Толщинные полосы, имеющие периодичность порядка сотен, а иногда нескольких тысяч А, наблюдаются с помощью электронного микроскопа. Углы дифракции настолько малы, что разницей в пути падающего и дифрагировавшего пучков часто можно пренебречь. Для рентгеновских лучей таких же возможностей для коллимирования пучка и формирования изображения методами микроскопии не существует. Периодичность толщинных полос достигает сотен микрометров, и поэтому ее можно зафиксировать непосредственно на фотопленке и затем увеличить оптическим путем, но образцы имеют размеры порядка нескольких миллиметров; для таких размеров практически трудно

Фиг. 9.8. Метод, используемый для получения рентгеновских проекционных топограмм. Образец в этом случае клиновидный кристалл, и фотопленка жестко связаны и движутся вместе вверх и вниз.

получить хорошо коллимированные пучки достаточной интенсивности. Разработаны две специальные схемы эксперимента. Для получения рентгеновских проекционных топограмм кристаллов с целью изучения дислокаций и других кристаллических дефектов можно использовать схему, предложенную Лангом [278]. Ее принцип продемонстрирован на фиг. 9.8. Ряд тонких щелей выделяют падающий на образец рентгеновский луч и луч, дифрагированный на данный угол. Образец и фотопленка жестко связаны между собой и во время съемки одновременно двигаются вверх и вниз Фотопленка регистрирует при этом изменение дифракционной интенсивности как функции положения образца, а для клиновидного кристалла она показывает толщинные полосы 1249]. Во втором измерении вдоль длины щелей, хотя пучок расходится от источника, он почти не меняет угол падения на отражающие плоскости. Следовательно, в этом направлении

Фиг. 9.9. Получение секционной топограммы, когда тонкий плоскоколлимированный рентгеновский луч пересекает клиновидный кристачл.

дифракционные условия постоянны. Разрешение топограммы зависит от размеров источника по отношению к расстояниям от источника до образца и до пленки.

Второй тип эксперимента — это схема, предложенная Като и Лангом [249 I для получения секционных топограмм. В этом случае тонкий, плоский, хорошо монохроматизированный рентгеновский луч пересекает клиновидный кристалл под большим углом к ребру, как показано на фиг. 9.9. Падающий луч входит в кристалл вдоль линии Луч, прошедший в прямом направлении, покидает кристалл вдоль линии но после дифракции на угол 20в обратно в направлении падения луч, покидающий кристалл в этом направлении, выходит из всего треугольника Аналогично выходит дифракционный луч из всего треугольника Следовательно, фотопленка, помещенная позади кристалла, покажет два треугольника интенсивности. Если бы мы рассматривали случай дифракции электронов, то можно было бы ожидать, что эти треугольники будут пересечены полосами равной толщины, параллельными ребру кристалла. Но в данном случае полосы имеют вид острых гипербол, как показано на секционной топограмме от ребра кристалла кремния (фиг. 9.10).