166083. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés egykristályok röntgendiffrakciós topográfiai vizsgálatára

166083 3 4 szinkronban el kell mozgatni, hogy az egykristály különböző pontjain diffraktált sugárzásokat detektálhassunk. Az említett berendezések hátránya, hogy precíziós beállító- és mozgatóberendezés szükséges az egykristálynak és a detektornak reprodukálható szinkron mozgatásához és a vizsgált pont koordinátáinak azonosításához. Az ilyen komplikált vizsgálati mód következménye, hogy a vizsgálat lassú folyamat. Továbbá hátrány, hogy a vizsgálat alatt a vizsgált egykristály tulajdonságait nem lehet befolyásolni. Célunk a találmánnyal az említett hátrányok kiküszöbölése, az egykristályok szerkezeti hibái keletkezésének dinamikus megfigyelésére és topogramok gyors készítésére alkalmas eljárás, továbbá olyan berendezés kialakításával, amelyben a topogramkészítés folyamán a berendezés részeit nem szükséges mechanikusan mozgatni. A feladat találmány szerinti megoldásában az egykristály keresztmetszetének vizsgált része minden pontjából előre megadott irányban diffraktált sugárzást egyidőben pontonként elkülönítjük. Az eljárás foganatosítására alkalmas berendezés kollimátora kétdimenziós mátrixként, egymással párhuzamos kapillárisokból van kialakítva. A berendezésnek célszerűen az egykristály és a röntgensugárforrás között elrendezett további kollimátora is van. Ennek kollimációs iránya úgy van megválasztva, hogy a rajta áthaladó röntgensugarak diffrakció után a regisztráló kollimátorán áthaladjanak. A találmány szerinti eljárás lehetővé teszi az egykristály keresztmetszete minden vizsgált pontjáról egyidőben, előre meghatározott szögben diffraktált sugárzás egyidejű vizsgálatát. A találmány szerinti berendezéssel a röntgensugár-forrás és a detektor közötti távolság 2— 10 mm-re csökkenthető, ami a topogramkészítési időt jelentősen lerövidíti. Az egykristályt a vizsgálat alatt nem szükséges mozgatni. Az eljárással, ill. berendezéssel megfigyelhetők például félvezető elemek előállítása folyamán az egykristályban keletkező és kifejlődő szerkezeti hibák kifejlődésének dinamikája (pnátmenet, integrált áramkör stb.). Az alábbiakban kiviteli példára vonatkozó rajz alapján részletesen ismertetjük a találmány lényegét. A rajzon: 1. ábra a berendezés elvi vázlata, 2. ábra az 1. ábra „A" részlete. Az egykristályok röntgendiffrakciós topográfiai vizsgálatára alkalmas — találmány szerinti — berendezésnek 1 röntgensugár-forrása (1. ábra), a röntgensugár útjában elhelyezett 2 kollimátora, a 2 kollimátor után elrendezett, a vizsgálandó 3 egykristály tartására alkalmasan kiképzett befogója és 6 topogramregisztráló 5 detektora előtt elrendezett 4 kollimátora van, amely kollimátor kollimációs iránya a kollimátor előtt elhelyezett vizsgálandó 3 egykristály krisztallográfiai tengelyéhez képest előre megadott szöget (Bragg-féle szög 0) zár be. A 4 kollimátor kétdimenziós mátrixként, egymással párhuzamos 7 kapillárisokból (2. ábra) van kialakítva (a kapillárisok átmérője kb. 20 ^m). A 4 kollimátor tetszőleges más formájú párhuzamos 7 kapillárisokból kialakított kétdimenziós mátrix is lehet. A vizsgálandó 3 egykristály pl. planparallel szilíciumlapka, ismert krisztallográfiai adatokkal (szingonia, rácsperiódus, kristálysíkok és metszetfelületek egymáshoz képest mért helyzete). A röntgensugár-forrásból kilépő sugárnyaláb útjába helyezett 2 kollimátor a másik 4 kollimátorhoz hasonló felépítésű, párhuzamos 8 kapillárisokból áll. Kollimációs iránya úgy van megválasztva, hogy a rajta áthaladó röntgensugarak diffrakció után a másik 4 kollimátoron is áthaladjanak. A 2 kollimátor felépítése nem szükségszerűen egyezik a 4 kollimátor felépítésével, attól eltérő is lehet. A berendezés a 2 kollimátor nélkül is üzemeltethető, a 2 kollimátor elhagyása csupán a topogram kontrasztjának csökkenését vonja maga után. Az 1 röntgensugár-forrás nagyfeszültségű elektronsugárcső, az elektronsugárcső 10 ernyőjére felvitt berillium 9 anóddal, 11 katóddal, 12 eltérítőrendszerrel és 13 betapogatóegységgel. Az 5 detektor egy röntgenérzékeny 14 felvevőcső anódja, amely felvevőcsőnek 15 katódja, 16 eltérítőrendszere és 17 letapogatóegysége van. A 6 topogramregisztráló egy elektromosan a 14 felvevőcsővel összekötött képcső. Detektorként alkalmazható bármely olyan detektor (például fotografikus film), amely alkalmas a pontok helyének és a pontokhoz tartozó sugárintenzitásnak egyértelmű leképezésére. A film egyúttal topogramregisztráló is. Az 1 röntgensugár-forrás, a 2,4 kollimátorok, az 5 detektor és a vizsgálandó 3 egykristály a berendezés állványán (nincs ábrázolva) van rögzítve. A 3 egykristály pozíciója állítható. Az említett elemek a topogramkészítés alatt rögzített helyzetben vannak. A találmány szerinti berendezés működése az alábbi: Az elektronsugárcső 9 anódja földelt. 11 katódjára kapcsolt 10—40 kV negatív feszültség a 9 anódon 18 röntgensugárzást vált ki, amely széles kúp alakú nyalábként lép ki az elektronsugárcsőből. A 2 kollimátoron a nyalábból csak a 19 irányban haladó röntgensugár jut át, amely 19 irány a vizsgált 3 egykristály választott síkjával 0 Bragg-féle szöget zár be. A 3 egykristály maga is szelektálja a röntgensugarakat beesési szög szerint — a 2 kollimátor nélkül is —, így azonban a jel/zaj viszony leromlik. A monokromatikus röntgensugár törése következtében a 3 egykristályból 20 sugárnyaláb a 0 Bragg-féle szöggel meghatározott irányban lép ki. Ezenkívül kisebb intenzitású szórt sugárzás is kilép a 3 egykristályból. A 3 egykristályból 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 C0 2