Часть 3 (1125039), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Аномально проходящие лучи наоборот создадут яркийконтраст. Таким образом по виду розетки может быть восстановлена розеткалокальных разориентаций и определен знак вектора Бюргерса.Рис.3.14. Изображение винтовой дислокации,перпендикулярнойповерхностиобразца.Отражение (220). Излучение CuKα, μt=20 [19].Рассмотрим, наконец, еще одинмеханизм образования дифракционного изображения дислокаций, характерныйдля случая аномального прохождения рентгеновских лучей.
На рис.3.14приведено изображение винтовой дислокации, ось которой перпендикулярнаповерхности кристалла [17-19]. Ясно, что искажения отражающих плоскостей вобъеме кристалла здесь отсутствуют (gb)=0 и, следовательно, наблюдаемыйконтраст в виде двухлепестковой розетки может быть обусловлен толькорелаксацией поля напряжений на поверхности кристалла. Как было показано вработах [45,51], этот тип изображения определяется разницей наклонаотражающих плоскостей вблизи входной и выходной поверхности кристалла иносит название амплитудного контраста.3.3.3. МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯБЛИЖНЕГО ПОЛЯ ДИСЛОКАЦИЙПерейдем теперь к рассмотрению процессов, которые происходятпри рассеянии рентгеновского излучения в ближнем поле дислокации.
Как ужеотмечалось выше, в этой области не применимы понятия геометрическойоптики о траекториях и фазах, становится несущественен вид упругого поля, ина первый план выступает фазовый сдвиг, приобретаемый блоховскимиволнами в ближайшем поле дислокации [40,42,47,48]. В областях, где полесмещений меняется достаточно резко, будут рождаться новые волновые поля,интерференция которых со старым волновым полем приводит к возникновениюновых дифракционных эффектов - фокусировке, внутреннего отражения,каналирования, перекачке энергии рентгеновских блоховских волн. Оказалось,что эти эффекты играют определяющую роль в формировании изображенияближнего поля дислокаций.Прямое изображение дислокаций - фокальное пятнодислокационной линзы.
Несколько лет назад [53-55] было обнаружено новоедифракционное явление - динамическая фокусировка рентгеновских лучей.Было показано, что плоская рентгеновская волна может быть сфокусированапри дифракции на совершенном кристалле в узкий луч, если ее определенным93образом промодулировать по амплитуде и фазе. Первоначально необходимаямодуляция была осуществлена путем дифракции узкого рентгеновского пучкана кристаллической пластине определенной толщины [53], затем былоустановлено, что аналогичные условия возникают при прохождении блоховскихволн через дефект упаковки [56-61]. В этом случае возникают две блоховскиеволны, соответствующие двум листам дисперсионной поверхности, причемволна с нормальным коэффициентом поглощения фокусируется в центретреугольника Бормана, в то время как аномально проходящая волна расходитсяпо всему треугольнику Бормана. Очевидно, что аналогичный эффект должениметь место и в ближнем поле дислокации, так как оно в первом приближениипредставляет собой сдвиг решетки, подобный сдвигу на дефекте.Рассмотрим наиболее простой случай, когда ось дислокациипараллельна вектору отражения.
На рис.3.15 показаны схема образованияпрямого изображения и распределение волнового поля в плоскости рассеяния,полученные путем численного решения на ЭВМ уравнений Такаги для этогослучая. На расчетной картинке хорошо видно возникновение эффектафокусировки при пересечении волнового поля с осью дислокации. Ближнееполе в этом случае работает как одномерная линза. Соответствующиеэкспериментальные топограммы приведены на рис.3.9. Как и в случае дефектаупаковки, светлая тень на топограмме будет соответствовать однородномуослаблению изображения щели, а "прямое" изображение - наряду скинематическими эффектами, фокусировке нового волнового поля [41-43].Рис.3.15. Возникновение фокусировки в ближнем поле дислокации. а)-схемаобразования сходящихся и расходящихся волн; б)-расчет волнового поля на ЭВМвнутри треугольника Бормана.Если при малых значениях дифракционной мощности упругого полядислокации "прямое" изображение, как правило, лишено какой бы то ни быловнутренней структуры, то с увеличением мощности (gb) на экспериментальныхтопограммах начинает проявляться структура "прямого" изображения.
Нарис.3.16 приведена типичная для этого случая секционная топограмма.Изображение дислокации здесь имеет вид многолепесткового закрученноговихря, причем при изменении знака вектора дифракции или вектора Бюргерса94изменяется направление вращения вихря. В случае малого поглощенияизображение состоит из двух систем вихрей, закрученных в противоположныестороны. С увеличением поглощения одна из систем довольно быстро исчезает.На рис.3.15 показаны изображения дислокаций, рассчитанные на ЭВМ для двухзначений коэффициента поглощения, и соответствующее распределениеволнового поля в плоскости рассеяния.
Из анализа расчетных картин видно, чтоизображение возникает в результате отражения блоховских волн в областипервичного пучка с ближним полем дислокации и последующей интерференцииотраженных волн со старым волновым полем внутри треугольника Бормана.Так как дополнительная разность фаз для траекторий, идущих вблизинаправления первичного пучка, практически близка к нулю (см.рис.3.11),отраженные в этой области блоховские волны приобретают дополнительнуюразность фаз, пространственное распределение которой отражает характерупругого поля искажений вблизи дислокаций.
Поэтому сформированное врезультате интерференции отраженных и прошедших волн на выходнойповерхности изображение является своеобразной голограммой на блоховскихволнах. Естественно, что по такой голограмме может быть восстановлено исамо упругое поле, на котором происходило рассеяние блоховских волн.Рис.3.16. а) - Секционное изображение винтовой дислокации, ось которой параллельнавектору отражения (606). Излучение MoKα, μt=0,58, (gb)=24; б)- Рассчитанные наЭВМ изображения дислокаций для случая (gb)=24,μt=0.5; то же для μt=5.0; в) распределение волнового поля в треугольнике Бормана вблизи дислокации.Эффекты каналирования и внутреннего отражения блоховскихволн в изображении дислокаций. Теоретическими [60,61], а затем иэкспериментальными исследованиями, было установлено, что дефектыупаковки в ряде случаев могут проявлять свойства зеркала и даже волноводадля рентгеновских блоховских волн.
Выше уже отмечалось, что ближнее поледислокаций в некоторых случаях проявляет себя так же, как и дефект упаковки.Естественно поэтому ожидать, что ближнее поле дислокаций может внекоторых случаях служить своеобразными зеркалами или даже волноводамидля блоховских волн. В качестве примера рассмотрим случай тонкогокристалла, причем ось дислокации перпендикулярна входной поверхностикристалла и расположена на вертикальной оси треугольника Бормана.
На95рис.3.17 показаны экспериментальная топограмма и соответствующий расчетволнового поля и секционной топограммы на ЭВМ. Приведенные результатыубедительно подтверждают, что ближнее поле дислокации в данном случаеработает как волновод. При этом, как видно из экспериментальной топограммы,поле в соседних с дислокацией участках в плоскости рассеяния заметноослабляется. Это указывает на то, что основная часть энергии волнового поляконцентрируется в канале волновода на оси дислокации.Рис.3.17.
а)- Рассчитанное на ЭВМ изображение дислокации, перпендикулярнойповерхности образца; б) - распределение волнового поля в плоскости рассеяния; в) Секционное изображение 60-градусной дислокации, перпендикулярной поверхностиобразца. Ось дислокации [110], вектор Бюргерса [011], вектор дифракции [224].Излучение MoKα, μt=0,5. Дислокация расположена в середине треугольника Бормана[62].Если ось дислокации сместить из середины треугольника Бормана,то волновое поле, распространяющееся в плоскости рассеяния, отразится отобласти ближнего поля дислокации и начнет интерферировать со старым полем.На рис.3.17 приведены экспериментальная топограмма и рассчитанная на ЭВМкартина волнового поля в плоскости рассеяния.
В пространстве за дислокациейпо ходу первичного пучка наблюдается ослабление интенсивности, связанное стем, что часть волнового поля отражается в области ближнего поля дислокации,как в зеркале. На экспериментальной и рассчитанной картинах хорошо видныдополнительные осцилляции поля в плоскости рассеяния, вызванныеотраженными экстинкционными контурами.
Таким образом, рассмотренныйпример показывает, что ближнее поле дислокации в данном случае являетсясвоеобразным полупрозрачным зеркалом, частично отражающим блоховскиеволны, распространяющиеся в треугольнике Бормана.Рассмотрим, наконец, еще один случай, когда отражение блоховскихволн определяет структуру дифракционного изображения дислокаций.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
