Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по физике
На правах рукописи
Трушин Владимир Николаевич
УПРАВЛЕНИЕ ПАРАМЕТРАМИ РЕНТГЕНОВСКИХ ДИФРАКЦИОННЫХ МАКСИМУМОВ ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА КРИСТАЛЛЫ ТЕПЛОВЫМ И ПОСТОЯННЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОЛЕМ
01.04.07 - физика конденсированного состояния 01.04.01 - приборы и методы экспериментальной физики
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук
Нижний Новгород 2009
Работа выполнена в Нижегородском государственном университете им. Н.И.
обачевского.
Научный консультант: доктор физико-математических наук, профессор Чупрунов Евгений Владимирович
Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, Дроздов Юрий Николаевич доктор физико-математических наук, профессор Бушуев Владимир Алексеевич доктор физико-математических наук профессор Павлов Дмитрий Алексеевич
Ведущая организация: Новгородский Государственный университет им.
Ярослава Мудрого
Защита состоится 11 ноября 2009г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.166.01 при ГОУ ВПО Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского по адресу: 603950, Нижний Новгород, пр.
Гагарина, 23.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского.
Автореферат разослан 2009 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических наук, профессор А.И. Машин.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования Хорошо известно, что интенсивность рентгеновских дифракционных максимумов массивных идеальных кристаллов сильно отличается от интенсивности дифракционных максимумов искаженных кристаллов [1].
Это дает возможность с помощью определенных воздействий на дифрагирующий кристалл изменять рентгенодифракционные параметры кристаллов и на основе анализа этих изменения судить о структурных несовершенствах данного кристалла. Кроме того, исследование изменений рентгенодифракционных параметров кристаллов под действием внешних воздействий является перспективным направлением в создании устройств рентгеновской оптики.
В настоящее время созданы целые направления, связанные с управлением пучками рентгеновского излучения: брэгг-френелевские линзы [2, 3], многослойные интерференционные зеркала и зонные дифракционные пластинки [4-7], рентгеновские капиллярные фокусирующие системы [8], кристаллические и многослойные монохроматоры [9]. Исследуется также возможность создания фокусирующих оптических систем на основе деформируемых кристаллов и периодических структур с переменным периодом [10, 11]. Для фокусировки рентгеновского излучения обычно используют изогнутые кристаллы, являющиеся основным элементом почти любой рентгенооптической схемы. Для придания заданной формы поверхности кристалла используют различные способы его изгиба, например упругой деформации [12, 13], термопластического изгиба [14, 15] и др. На результат фокусировки рентгеновского излучения изогнутыми кристаллами, помимо геометрических искажений и структурных несовершенств, влияет отклонение локальной кривизны изгиба от заданной, что в значительной степени влияет на параметры рентгенооптических систем. В этом случае актуальным является развитие методов адаптивной рентгеновской оптики, позволяющих корректировать сходимость рентгеновских пучков путем управления профилем изгиба кристалла или (и) локальным изменением параметров его решетки. К числу таких задач относится разработка способов и создание элементов для управления рентгеновскими пучками. Решение данной задачи открывает новые возможности для развития управляемой рентгеновской оптики, например, можно было бы модулировать рентгеновское излучение, т.е. получать эффекты, аналогичные оптическим [16], в рентгеновском диапазоне волн.
Привлекательной является идея внешнего управления дифракционной средой. Это позволяет непрерывно изменять параметры дифракционного максимума и возвращать среду в исходное состояние за счет обратимого воздействия. Реализация идеи управления параметрами среды существенно затруднена целым рядом причин, в частности необходимо отобрать такие типы воздействий и такие среды, которые приводили бы к заметным эффектам на дифракционной картине.
В качестве внешних воздействий, обратимо изменяющие структуру кристаллов, могут быть поверхностные акустические волны [17,18], наложение внешнего электрического поля [A1 - A3], облучение кристалла лазерным пучком [A3 - A9] и др.
Общая цель диссертационной работы заключается в исследовании и развитии экспериментальных подходов к управлению рентгеновским излучением с помощью воздействия на кристаллы тепловыми и электрическими полями.
Для достижения этой цели возникла необходимость решения следующих задач:
1. Исследовать влияние внешних неоднородных воздействий на характеристики рентгеновских дифракционных максимумов кристаллов. На основе проведенных исследований разработать способы управления интенсивностью рентгеновского излучения;
2. На основе анализа зависимостей влияния электрического поля и лазерного излучения на интенсивность дифракции рентгеновских лучей в реальных кристаллах попытаться найти подходы к использованию полученных результатов для контроля качества кристаллов;
3. Исследовать возможность термоиндуцированного управления угловым рассогласованием рентгеновских дифракционных максимумов кристаллов. Разработать способы корректировки сходимости рентгеновских пучков;
4. Исследовать возможность формирования пространственной структуры рентгеновских дифракционных пучков (рентгеновских изображений) тепловым воздействием света на дифрагирующий кристалл;
5. Исследовать влияние теплового воздействия света на дисперсионные свойства кристаллов, разработать способы управления их дисперсионными свойствами.
6. Разработать принципы построения элементов адаптивной рентгеновской оптики. Разработать способы корректировки профиля изгиба поверхности дифракционных элементов с использованием тепловых и электрических полей.
В качестве основных методов исследования нами применены методы рентгеновской дифрактометрии, эллипсометрии, рентгеновской топографии и компьютерного моделирования.
Научная новизна работы заключается в том, что в ней развит новый подход к управлению рентгеновским излучением на основе влияния электрического поля, лазерного излучения и теплового воздействия света на параметры дифракционных максимумов кристаллов. Разработаны новые способы модуляции интенсивности рентгеновского излучения, изменения дисперсионных свойств кристаллов, формирования пространственной структуры рентгеновских пучков и их сходимости.
В диссертационной работе впервые изучены и решены следующие вопросы:
1. Получены значительные обратимые изменения интенсивности дифракционных рентгеновских максимумов (I/Io до 500%) при непосредственном приложении модулирующего электрического поля к электродам на гранях кристалла.
2. Получены и описаны обратимые изменения интенсивности рентгеновских дифракционных максимумов при облучении массивных монокристаллов лазерным излучением малой мощности.
3. Разработаны способы модуляции рентгеновского излучения путем воздействия на кристалл электрического поля и лазерного излучения.
4. Предложен новый подход к методам контроля совершенства кристаллов, который основан на закономерностях влияния лазерного излучения и электрического поля на дифракцию рентгеновских лучей в кристаллах с разной плотностью дислокаций.
5. Показана возможность и разработан новый способ корректировки сходимости рентгеновских пучков путем управления искажением решетки кристалла с помощью теплового воздействия света на его поверхность.
6. Разработан способ формирования пространственной структуры рентгеновских дифракционных пучков, отраженных от поверхности кристаллов, (рентгеновских изображений) при освещении поверхности пространственно модулированным по интенсивности световым пучком, позволяющим, в частности, локализовано воздействовать на биологическую ткань.
7. Показана возможность увеличения разрешающей способности рентгеновских изображений при дифракции рентгеновских лучей на кристаллах, имеющих колончатую структуру поверхности.
8. Показано, что путем управления профилем светоиндуцированной тепловой деформации кристалла можно изменять его ширину кривой дифракционного отражения. Разработаны методы управления шириной кривой дифракционного отражения кристалл-монохроматоров, профиль тепловой деформации, на поверхности которых создается с помощью полупроводниковых ИК лазеров и оптического излучения видимого диапазона.
9. Разработаны оригинальные способы корректировки профиля изгиба поверхности дифракционных элементов, осуществляемые локальными изменениями радиусов кривизны модульной подложки.
Практическое значение работы Результаты проведенных исследований могут быть использованы:
для получения рентгеновских пучков переменной интенсивности с целью передачи информации сквозь экраны, сделанные из материалов, непроницаемых для других видов электромагнитных волн;
в методах интегральной диагностики совершенства кристаллов;
в системах рентгеновской фокусирующей оптики для корректировки сходимости рентгеновских пучков;
в рентгеновской спектроскопии и дифрактометрии для управления дисперсионными свойствами кристаллов;
в радиологии для формирования пространственно неоднородного распределения интенсивности в рентгеновском пучке с целью локализованного и дозированного воздействия на биологическую ткань.
Основные положения выносимые на защиту 1. Электрорентгеновский эффект, заключающийся в значительном (до 500%) обратимом изменении интенсивности дифракционных рентгеновских максимумов при воздействии на кристаллы дигидрофосфата калия (KDP) и дигидрофосфата аммония (ADP) электрического поля. Новый способ управления интенсивностью рентгеновского излучения путем воздействия на кристалл электрическим полем.
2. Эффект модуляции дифрагированнго рентгеновского излучения при воздействии на кристаллы KDP и ADP промодулированным лазерным излучением малой мощности (~ 10 мВт). Новый способ управления интенсивностью рентгеновским излучения путем воздействия на дифрагирующий кристалл лазерным излучением малой мощности.
3. Метод контроля качества кристаллов, основанный на анализе зависимостей влияния теплового воздействия лазерного излучения на интенсивность дифрагированных рентгеновских лучей в реальных кристаллах.
4. Новый способ корректировки сходимости рентгеновских пучков путем управления тепловым воздействием светового пучка на поверхность кристалла.
5. Способ формирования пространственной структуры дифрагированного кристаллом рентгеновского пучка при освещении поверхности кристалла пространственно модулированным по интенсивности световым пучком. Метод управления шириной кривой дифракционного отражения кристаллов.
ичный вклад автора Автором выполнены описанные в работе методические разработки и их техническая реализация. Рентгенодифракционные измерения проведены самим автором. Оптические измерения проведены совместно с Жолудевым А. А. Приведенные в работе результаты моделирования, получены совместно с Маркеловым А.С.
Апробация работы Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях: XII Европейской кристаллографической конференции (Москва, 1989 г.), IV Всесоюзном совещании по когерентному взаимодействию излучения с веществом (Юрмала 1989 г.), Всероссийских научных чтениях, посвященных памяти академика Н.В. Белова (Н - Новгород 1992 г., Н - Новгород 1997 г., Н - Новгород 2000 г., Н - Новгород 2003 г., Н - Новгород 2004 г., Н - Новгород 2005 г., Н - Новгород 2008 г.), Итоговой конференции ГИФТИ (Горький, 1988 г.), Всесоюзной конференции по структуре и свойствам кристаллических и аморфных материалов. (Н.Новгород, 1996 г), Национальной конференции по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов. (Дубна, 1997 г), XVIII European Crystallographic Meeting ECM-18, (Прага, 1998 ), Международной научнотехнической конференции по конверсии, приборостроению и медицинской техники (Владимир, 1999 г.), Национальной конференции по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов (Москва, 1999 г.), Совещаниях, по рентгеновской оптике (Н. Новгород 2001 г., Н.Новгород, 2002 г., Н.Новгород, 2003 г.
Н.Новгород, 2004 г.), XV Международном совещании Рентгенография и кристаллохимия минералов (Санкт-Петербург, 2003 г.), IV Национальной конференции по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов (Москва, 2003 г.), Международной конференции Single crystals and their application in the century (Александров, 2004 г.), Совещаниях по нанофизике и наноэлектроника (Н.Новгород, 2005 г., Н.Новгород, 2006 г, Н.Новгород, 2007, Н.Новгород, 2008, Н.Новгород, 2009), V Национальной конференции по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов (Москва, 2005 г.), третьем международном научном семинаре по современным методам анализа дифракционных данных (топография, дифрактометрия, электронная микроскопия) (Великий Новгород, 2006 г), третьей международной конференции по физике кристаллов Кристаллофизика 21-го века (г.
Черноголовка 2006), VI Национальной конференции по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов (Москва, 2007 г.) Публикации Основное содержание диссертации отражено в 71 работах, из них статьи в центральных научных журналах, 38 публикации в материалах симпозиумов, конференций и семинаров. По материалам работы получено два авторских свидетельства на изобретение, два патента на изобретение.
Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы. Она содержит 285 страницы, включая 99 рисунков и 11 таблиц.
Список цитированной литературы насчитывает 187 наименований.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении оценивается актуальность темы, научная новизна, практическая значимость работы, сформулирована цель диссертационной работы и положения, выносимые на защиту.
Первая глава посвящена исследованию воздействия электрического поля на дифракционные свойства кристаллов. Проведен анализ литературы по дифракции рентгеновских лучей при обратимых изменениях их структуры. Приведен перечень исследованных кристаллов с описанием основных характеристик, обсуждены вопросы методики проведения измерений по изучению влияния электрического поля на дифракционные параметры кристаллов.
Представлены результаты исследования влияния электрического поля на интенсивность рассеяния рентгеновских лучей в кристаллах группы KDP.
(KH2PO4) В процессе эксперимента было установлено, что величина I/Iо = (I - I0)/I0 (где I0 - начальная интенсивность дифракционного максимума (ДМ), I - интенсивность ДМ при воздействии на кристалл электрическим полем) для данных кристаллов зависит от положения области дифракции относительно его граней. Так, наибольшая величина I/Io наблюдается в области дифракции, прилегающей к области бипирамиды кристалла. Вдали от граней бипирамиды эффект либо отсутствует, либо имеет, как правило, незначительную величину (менее 0,01).
В работе приведены зависимости относительного изменения интенсивностей ДМ кристаллов KDP и ADP (NH4H2PO4) от напряженности электрического поля Е, подаваемого на кристалл. Для кристалла ADP значение величины I/Iо более чем в три раза выше значения для KDP.
Рост величины I/Iо ДМ (с увеличением приложенного напряжения) сопровождается увеличением его ширины и смещением по углу . Это означает, что в данном случае пьезоэлектрическая деформация в кристалле имеет неоднородный характер, определяемый неоднородностью распределения ростовых дефектов кристалла и неоднородностью электрического поля в этой области кристалла. В области грани призмы кристалла наблюдается только смещение максимума (без его уширения).
В итоге распределение интенсивности вдоль максимума зависит от характера распределения микронапряжений в кристалле, дающих разброс значений межплоскостных расстояний do d и приводящих к размытию интегральной ширины линии [19]:
d (2) 2 сtd0 (1) d max где - брэгговский угол Величина и характер наблюдаемых изменений интенсивности в значительной степени определялась направленностью поля по отношению к граням кристалла, при этом величина I/Iо может принимать как положительные, так и отрицательные значения. Для всех исследованных кристаллов, на графиках зависимостей I/Iо от Е наблюдались линейные участки для электрических полей обеих полярностей Важным для выявления природы эффекта является вопрос о зависимости величины I/Iо от выбранной отражающей плоскости кристалла. В связи с этим нами проведены исследования зависимости I/Iо при одной и той же напряженности электрического поля для разных ДМ кристаллов KDP и ADP.
При анализе полученных зависимостей, отмечаются их некоторые особенности. Для рефлексов, соответствующих узлу обратной решетки (hk0), максимальная величина относительного изменения интенсивности I/Iо при использованных значениях напряженности поля отвечает рефлексам (0k0), и эта величина убывает при увеличении угла между узловыми рядами (0k0) и (h00). Для максимумов (h00) при данном направлении приложенного поля в исследованном интервале напряжений изменения интенсивности обнаружить не удалось. Кроме того, для рефлексов, расположенных на одном узловом ряде обратной решетки, I/Iо убывает с уменьшением интенсивности ДМ и увеличения температуры кристалла.
Зависимость I/Iо от температуры для дифракционного максимума (060) кристалла ADP приведена на рис.1.
400 I/Iо,% 321tT t,C tC 0 20 40 60 80 1-1Рис.1. Зависимость относительного изменения интенсивности ДМ (060) кристалла ADP от температуры, при приложении к нему электрического поля E = 5 кВ/см.
Изменение интенсивности ДМ в кристалле при его нагреве зависит, по крайней мере, от трех факторов. Первый из них (приводящий к увеличению интенсивности) связан с уменьшением вклада динамических эффектов в процесс рассеяния рентгеновских лучей (РЛ) совершенными кристаллами и определяется неоднородными тепловыми деформациями которые вызваны неоднородностью распределения ростовых дефектов, в особенности дефектов, наблюдаемых в области отвечающих поверхностям раздела между кристаллографическими пирамидами роста <101> и <100>, образовавших в результате срастания слоев при образовании регенерационной пирамиды [20].
В результате распределение температурных деформаций в кристалле будет являться функцией распределения величин компонентов тензора упругости, отвечающих соответственно распределению ростовых дефектов кристалла.
Второй фактор, приводящий к уменьшению интенсивности, связан с фактором Дебая-Валлера, определяющим снижение интенсивности с увеличением амплитуды тепловых колебаний атомов или статических смещений и величины Sin/ [21].
В схеме дифракции по Лауэ при t > 1 (- линейный коэффициент ослабления РЛ, t - толщина кристалла) третьим важным фактором является эффект Бормана, заключающегося в том, что интенсивность выходящих пучков (и прямого, и дифрагированного) становится заметной только при выполнении условий аномального прохождения. Любые искажения решетки, связанные со смещением атомов перпендикулярно этим плоскостям (в данном случае вызванные неоднородностью тепловых деформаций), должны уменьшать эффект аномального прохождения, т.е.
уменьшать интенсивность прошедшего (прямого или дифрагированного) излучения.
Различное положение точки минимума величины I/I0 для разных образцов связано, по-видимому, с остаточными неоднородными деформациями кристаллов, возникающими в процессе их роста. Для наиболее совершенных кристаллов минимальное значение I/I0 наблюдается в точке Е = 0, при этом температура Т0 может характеризовать степень совершенства данного кристалла.
Приведенные зависимости являются типичными для большого числа исследованных нами образцов кристаллов KDP и ADP, выращенных из растворов исходного вещества разной степени чистота (лосч, хч). Однако сравнительный анализ показывает, что на образцах кристаллов ADP, как правило, наблюдаются большие значения I/I0 при тех же значениях напряженности электрического поля, чем на приблизительно таких же по размерам кристаллах KDP.
Все описываемые явления полностью обратимы при многократном воздействии на кристалл. Характерное время релаксации заведомо меньше постоянной времени прибора (0.1 с).
Во второй главе описаны исследования влияния теплового воздействия лазерного излучения на параметры ДМ кристаллов, проведен анализ литературы. Описана методика проведения исследований.
Представлены результаты исследований обратимых изменений характеристик ДМ при воздействии на кристалл лазерного излучения малой мощности.
Приведенные в главе экспериментальные данные показывают, что интегральная интенсивность ДМ при тепловом лазерном воздействии может увеличиваться более чем в 10 раз. Этот свидетельствует о высокой эффективности воздействия лазерным излучением на кристалл, что может быть использовано в качестве способов управления интенсивностью электромагнитного излучения рентгеновского диапазона.
В работе приводится данные по относительному изменения интегральной интенсивности K = I/I0 дифракционных ДМ (hk0) кристалла KDP в зависимости от мощности лазерного излучения Р, при воздействии его в область падения первичного рентгеновского пучка.
Для разных образцов кристаллов KDP и ADP зависимости I/Io от Р качественно совпадают, различаясь лишь конкретными числовыми значениями. При этом на кристаллах ADP (при одних и тех же мощностях лазерного излучения) значения I/Io, как правило, больше, чем на таких же по размерам и габитусу кристаллах KDP. Изменения интенсивности при лазерном воздействии обнаружены практически для всех наблюдаемых отражений, однако наибольшая величина характерна для рефлексов с малым значением брэгговского угла.
Установлено, что интенсивность ДМ зависит как от мощности лазерного излучения, так и от взаимного расположения следов рентгеновского и лазерного пучков на поверхности кристалла.
При смещении лазерного пучка из области дифракции по поверхности кристалла при неизменной мощности излучения характер зависимости интенсивности ДМ от смещения лазерного пучка существенно зависит от геометрической схемы дифракции.
При схеме Брэгга (ДМ (h00) и (00l)) величина интенсивности максимальна при совпадении центров первичного рентгеновского и лазерного пятен и монотонно убывает при смещении лазерного пучка в любую сторону от поверхности кристалла, приближаясь к величине Iо - интенсивности ДМ без лазерного воздействия.
При съемке по схеме Лауэ (ДМ (0К0)), зависимость качественно иная.
В работе приведена зависимость интегральной интенсивности отражения (060) кристалла KDP (толщина кристалла 3.2 мм) от смещения лазерного пучка в направлении [010] (вдоль направления вектора обратной решетки).
При этом лазерное пятно проходит через область облучения рентгеновским пучком.
Из графика видно, что кривая несимметрична относительно центра рентгеновского облучения. Причем при некотором смещении лазерного пучка его воздействие приводит к уменьшению интенсивности.
Приведены результаты влияния структурных дефектов на дифракцию РЛ в кристаллах группы KDP в условиях температурного градиента, создаваемого лазерным излучением. Было замечено, что чувствительность кристаллов к внешним воздействиям существенно зависит от их реальной структуры. Мы попытались установить связь величины этого эффекта с наличием в кристалле различного типа дефектов. Эксперимент проводился на образцах кристаллов KDP, как по схеме Лауэ, так и по схеме Брэгга.
В случае схемы Лауэ нами исследована зависимость изменения интегральной интенсивности ДМ 600 кристалла KDP (Z - срез) при сканировании кристалла рентгеновским пучком, диаметром 1мм в направлении [100] В схеме Брэгга исследовали кристалл KDP естественной огранки. Кристалл смещали относительно первичного пучка в направлении от одной грани бипирамиды к другой и проводили такие же измерения.
Смещения, как и в схеме Лауэ, контролировали по часовому индикатору.
Для установления связи величины I/I0 с дислокационной структурой кристалла (в направлении сканирования) измеряли изменение полуширины ДМ и распределение плотности дислокаций (l) Плотность дислокаций определялась методами избирательного травления и методом рентгеновской топографии. Из экспериментальных данных было видно, что величина изменений интенсивности IL/I0 ДМ коррелирует с дефектностью разных областей кристалла. Области с минимальной дефектностью дают максимальное значение I/I0. Нами также исследовалось влияние изменения дефектного состояния кристаллов квасцов (KAl(SO4) и нитрата натрия (NaNO3) на величину изменения интенсивности рентгеновских максимумов в неоднородных тепловых полях.
Исследование влияния мощности лазерного излучения Р на интенсивность ДМ кристаллов группы KDP показывают, что вид кривой зависимости I/I0 от Р разный для разных кристаллов одного вещества. Чем выше дефектность, тем меньше I/I0. Кроме того, зависимость величины I/I0 от Р линейна до некоторого значения Р0, которое различно для разных образцов и зависит от степени совершенства кристаллов. Таким образом, зная зависимости I от Р для данного кристалла (и определенного рефлекса) и величину I/I0 при конкретной использованной мощности лазерного излучения, можно судить о дефектности данного кристалла или данной области в кристалле. Описанный метод интегральной диагностики совершенства кристаллов не может дать полную информацию о дефектности кристалла (как и любой другой метод), но может использоваться как дополнение к существующим методам.
Интересно проследить за сопутствующими изменениями оптических свойств кристаллов. В этой связи исследуется связь теплового воздействия света с локальными термоиндуцированными изменениями оптических свойств кристаллов KDP, легированных медью и нелегированных кристаллов ниобата лития (LiNbO3). Описана методика рентгенооптических измерений, приведены экспериментальные зависимости кинетики изменений двулучепреломления и дифракционных параметров кристалла LiNbO3:Cu в процессе воздействия лазерного излучения на кристалл.
В третьей главе рассмотрена корректировка параметров рентгеновских максимумов кристаллов кальцита (CaCO3) с блочной структурой. При светоиндуцированном увеличении температуры левой части поверхности образца, совпадающей с одним из двух блоков кристалла, кривая качания (КК) в целом смещается в сторону уменьшения углов и одновременно наблюдается уменьшение расстояния между её максимумами.
При температуре освещаемой области 49C оба максимума КК сливаются.
Изменение геометрии температурного воздействия светового пучка на дифрагирующий кристалл может привести к увеличению угла между брегговскими отражениями. Например, при облучении правой части поверхности образца, при сохранении границы света и тени на поверхности образца наблюдалось увеличение рассогласования брэгговских отражений (относительно исходного рассогласования). Во всех случаях интегральная интенсивность дифракционного максимума остается постоянной, при освещении изменяется лишь форма пиков и расстояние между ними.
Отсюда следует, что определенным светоиндуцированным тепловым воздействием на специально подобранный кристалл можно управлять угловым рассогласованием брэгговских отражений и корректировать расходимость рентгеновских пучков. Процесс управления рассогласованием брэгговских отражений упрощается, если в качестве дифракционного элемента использовать отдельные, ориентированные определенным образом кристаллы.
На рис.2 показано семейство кривых качания ДМ (228) при светоиндуцированном изменении температуры правого образца (схема 2а).
Начальная разориентировка кривых качания от левого (левая кривая) и правого образцов составляла 160 угловых секунд. При светоиндуцированном повышении температуры поверхности правого образца соответствующая ему правая КК смещается в сторону меньших углов и при температуре 53C сливается с левой кривой качания. При дальнейшем увеличении температуры кривые расходятся.
Температура, при которой происходит слияние максимумов КК от двух образцов, зависит от начальной разориентировки их кристаллических областей, а также от величины КТР в направлении вектора обратной решетки H. Время установления стационарного распределения температуры в кристалле порядка нескольких секунд и зависит от многих факторов. К наиболее значимым факторам относится теплопроводность, граничные условия, толщина кристалла. В условиях проведения эксперимента на кристалле KDP толщиной 2 мм время установки стационарного распределения температуры составило 10 - 15 секунд I, отн.ед.
a b 120804050 150 250 3, угл.сек.
Рис. 2. Изменение углов рассогласования ДМ кальцита (228) при светоиндуцированном нагреве правой части образца. (a) - Схема освещения системы двух разориентированных кристалла. (b) - Кривые качания 1,2,3,4,5,6,7,8, снятые при светоиндуцированном нагреве поверхности правого образца до температур 20, 22, 31, 44, 53, 58, 69 и 77 C, соответственно.
Рассогласование в положении ДМ может быть вызвано вариациями параметров решетки на поверхности кристаллов, блочностью их структуры, а также присутствием в спектре излучения разных длин волн, например, K1, 2 линий характеристического спектра рентгеновского излучения.
В работе исследуется влияние неоднородного теплового воздействия светового пучка на угловое смещение ДМ (064) кристалла KDP, соответствующим двум Cu K1,2 линиям спектра характеристического рентгеновского излучения, сформированных кристалл-монохроматором Ge(511). Локальный нагрев поверхности кристалла, (пластина размером 35356 мм3) со стороны области дифракции, осуществлялся световым пучком от проекционной лампы. Показаны топограммы поверхности кристалла, снятые при светоиндуцированном нагреве 2 - области поверхности кристалла, до температур 22, 28 и 30 С (под 1 и 2 - областями здесь понимается как части поверхности кристалла соответствующие положениям дифракционного пучка от 1 и 2 линий спектра).
На рис.3a показана температурная зависимость углового смещения двух ДМ (064) кристалла KDP, соответствующих K1,2 линиям дифракционного спектра рентгеновского излучения. Исходная разница в угловых положениях максимумов на кривой 1 в соответствии с формулой Брэгга определяется 1, 2 = 1 - 2= /tg, (2) где 1 и 2 углы Брэгга для линий K 1 и K 2, - средняя длина волны дублета, - угол Брэгга. Разницу в температурах T между положениями областей дифракционных спектров на поверхности кристалла, при которой возможно их угловое совмещение определяется формулой:
ctg T , (3) где - угловое рассогласование между дифракционными спектрами излучения, - значение коэффициента теплового расширения в направлении вектора обратной решетки На рис.3b показана зависимость относительного углового положения 1 и 2 максимумов, от температуры нагрева 2 - области поверхности кристалла.
Рис. 3. Температурная зависимость углового смещения кривых 1 и 2 ДМ (064) кристалла KDP, соответствующих K1, K2 линиям дифракционного спектра рентгеновского излучения. (a) - кривые 1,2,3,4,5 снятые при изменении температуры части поверхности кристалла соответствующей положению 2 - области, при температурах 22, 27, 28, 30 и 34С, соответственно. (b) - зависимость относительного углового положения 1 и 2 пиков, от температуры нагрева 2 - области поверхности кристалла.
Приведенные экспериментальные данные показывают, что светоиндуцированным тепловым воздействием на кристалл можно управлять угловым положением дифракционных спектров рентгеновского излучения, например, совмещать их. Результаты этих исследований могут быть использованы для уменьшения аберраций рентгенооптических систем, в частности хроматических аберраций.
Техническая сторона данного метода привлекательна тем, что его можно автоматизировать, используя при этом, например, мультимедийный проектор, который позволит позиционировать положение светового пучка на поверхности дифракционного элемента.
К недостаткам данного метода можно отнести тот факт, что в качестве дифракционных элементов могут быть использованы не все кристаллы, а только те, которые имеют достаточно высокий коэффициент теплового расширения и низкую теплопроводность.
В данной главе представлены также результаты компьютерного моделирования корректировки параметров рентгеновских ДМ кристаллов.
В четвертой главе приведен краткий анализ литературных данных по формированию пространственно неоднородных пучков переменной интенсивности. В соответствии с темой исследований описана методика эксперимента. Представлены экспериментальные результаты по исследованию изменений параметров ДМ кристаллов при создании на их поверхности пространственно-неоднородных температурных полей.
На примере ряда кристаллов показана возможность формирования пространственной структуры рентгеновских дифракционных пучков (рентгеновских изображений) полученных от поверхности кристалла при освещении их пространственно модулированным по интенсивности световым пучком.
На рис.4 показаны КДО 1, 2 полученные от черненной поверхности Z среза кристалла KDP (226), снятые в исходном состоянии (кривая 1) и при освещении светом от проекционной лампы (кривая 2). Освещение осуществлялось через транспарант в виде буквы УSФ. Изменение температуры области освещения по отношению к неосвещенной области составляла 2,5С. В данных условиях освещения от поверхности кристалла (по Брэггу) снимались топограммы.
На рис.4.a,b,c,d приведены топограммы части поверхности кристалла, снятые в различных точках кривой качания (положения точек указано стрелками). Контраст топограмм зависит от положения рабочей точки на КДО. Топограмма (a) соответствовала угловому положению освещаемой области, (b) - области сдвинутой на границу света и тени, (c) и (d) областям вне освещения.
Приведены данные моделирования формирования контраста рентгеновских изображений (РИ) в зависимости от параметров ДМ кристалла и условий создания на его поверхности температурного поля деформаций. Предложена методика расчета разрешающей способности (РС) РИ.
РС РИ определяется многими факторами, к числу наиболее значимых можно отнести теплопроводность, термоупругие параметры и совершенство кристаллической структуры кристалла. РС можно также повысить, если изменить схему освещения области дифракции кристалла. Если освещение осуществлять с внутренней поверхности образца, используя, например световолоконную оптику, то разрешение рентгеновских изображений увеличится, поскольку влияние толщины слоя поглощающего покрытия на разрешение по температуре будет уменьшено.
I, отн.ед.
250mm c 200b 150100d a 500 20 40 60 , угл.сек.
Рис.4. КДО 1,2 полученные от черненой поверхности Z среза кристалла KDP (226), снятые в исходном состоянии (кривая 1), и при освещении светом части поверхности (кривая 2) через транспарант в виде буквы УSФ На рис.a,b,c,d приведены топограммы участка поверхности кристалла, полученные в разных точках на кривой КДО (2) (положения точек указано стрелками).
РС РИ зависит от толщины кристаллов. Если уменьшить толщину кристалла и решить проблему с его деформацией, РС РИ можно повысить в несколько раз, что подтверждается расчетными данными. При изменении толщины кристалла от 2 до 1 мм РС увеличивается в 2,6 раза. Форма кривой распределения температуры на поверхности кристалла в области теплового воздействии в этом случае приближается к П - образной, соответствующей форме теплового потока. В этом случае коэффициент передачи изображения увеличивается, т.е. улучшается передача исходной формы оптического изображения.
С использованием кристаллов KDP нами экспериментально определена РС данного метода формирования РИ, которая составила около 2,5 пар линий на миллиметр для полуширины КДО 15 угловых секунд, что согласуется с рассчитанной разрешающей способностью для этого случая ~ 3.1 пар линий на миллиметр. Расчетным путем нами также показано, что РС можно увеличить, уменьшив полуширину КДО. Например, при ширине кривой равной 5 угловых секунд, РС метода может достигать около 7 - линий на миллиметр. Однако с уменьшением полуширины кривой область дифракционного отражения уменьшается, что ограничивает использование данного метода.
Некоторого увеличения РС РИ можно достичь за счет увеличения плотности теплового (светового) потока, однако передаточная характеристика в этом случае будет невысокой. К тому же в том и другом случае возрастает влияние температурных градиентов, ухудшающих функциональное соответствие между тепловым потоком и РИ.
Для определения возможных способов улучшения характеристик РИ (контраста, разрешающей способности и коэффициента передачи изображений) полученных путем теплового воздействия света на дифрагирующий кристалл нами было проведено моделирование формирования РИ, включающее в себя расчет поля температур, расчет теоретической КДО и расчет РИ для заданной рабочей точки на теоретической КДО. По приведенной в главе методике рассчитывалось температурное поле на глубине 5 мкм от поверхности кристалла. Расчет выполнялся для образца размерами 40 40 мм2 в виде двухслойной структуры из поглощающего покрытия толщиной 5 мкм с коэффициентом теплопроводности = 0,3 Вт/мК. На рабочей поверхности образца (поглощающего покрытия) задавалась область теплового воздействия в виде буквы УSФ с определенным значением теплового потока. На противоположной поверхности образца было задано условие поддержания постоянства температуры (295K). Решалось стационарное уравнение теплопроводности.
Расчет был выполнен для трех значений коэффициентов теплопроводности образцов (1.25, 4.6 и 7.5 Вт/мК), которые соответствовали коэффициентам теплопроводности кристаллов KDP, LiNbO3 и SiO2, трех значений теплового потока Q (0,1; 0,2 и 0,3 Вт/см2) и трех толщин кристаллов h (2, 1 и 0,5 мм).
В главе представлены серии расчетных рентгеновских изображений.
Во всех случаях положение рабочей точки на результирующей КДО соответствовало области теплового воздействия, в которой температура была близкой к максимальной.
Характеристики РИ можно улучшить за счет использования кристалла с большим значением КТР или увеличения плотности теплового потока.
Данное предположение подтверждается расчетными данными и экспериментально, однако, при больших плотностях теплового потока значительное влияние оказывает градиент температур. В этом случае необходим более строгий подход к решению данной задачи.
Механизм формирования РИ в рассматриваемых случаях может быть объяснён различием между интенсивностью лучей, дифрагированных от рассогласованных по углам областей поверхности кристалла.
Рассогласование вызвано неоднородными температурными деформациями, распределение которых функционально связано с пространственной структурой проецируемого на поверхность кристалла оптического изображения. Действие фактора рассогласования брэгговских отражений на локальное искажение кристаллической решётки заключается в том, что из-за углового расхождения брэгговских отражений искаженные области кристалла будут находиться в разных точках на КДО. При установке всей поверхности кристалла на брэгговский максимум, искаженный участок кристалла оказывается частично или полностью вне отражения.
Другой фактор, влияющий на контраст рентгеновских изображений, определяется динамическими эффектами, проявление которых зависит от степени совершенства образца, величины и направления температурного градиента и вызванного им градиента деформации кристалла. Так, увеличение интенсивности рентгеновского максимума вблизи границы света и тени может быть качественно объяснено следующим образом. Кристалл LiNbO3, использованный в эксперименте, имел высокую степень совершенства (ширина кривой качания около 7 угловых секунд), поэтому в этом случае проявляются динамические эффекты рассеяния рентгеновского излучения. Неоднородная тепловая деформация изменяет условия динамической дифракции РЛ в кристалле, что приводит к увеличению интенсивности дифракционного максимума [1] и вызывает локонтуривание границ изображения.
В работе исследуется возможность повышения РС РИ посредством изменения геометрии структуры поверхности кристалла. При моделировании поверхность модельного кристалла разбивается на ячейки, пространство между которыми углубляется, в результате поверхность кристалла представляет собой сетку из колончатых структур (КС), которую можно получить травлением, с использованием методов фото и рентгенолитографии. Поверхность такой структуры можно представить в виде матрицы светоприёмника, состоящего из пикселей-колонок, на которые проецируется оптическое изображение, формирующее в них тепловое поле (ТП), структура которого функционально связанно с оптическим изображением. В результате образуется неоднородный тепловой поток Q, направленный от поверхности КС к ее основанию. Для обеспечения стационарности ТП на поверхности КС, температура ее основания поддерживается постоянной с помощью термостата. По аналогии с тем, что при попадании квантов света на пиксель матрицы с зарядовой связью (ПЗС - матрицы) в нём образуется заряд, величина которого пропорциональна числу упавших квантов, в случае КС повышается температура пикселя-колонки, изменяющая параметры решетки кристалла. Считываемая информация с поверхности такой матрицы содержится в дифрагированном пучке, в виде пространственно модулированного по интенсивности рентгеновского излучения.
Увеличение РС РИ сформированной с помощью КС связана с тем, что воздушная среда обладают малым коэффициентом теплопроводности (КТ) ср (примерно 0,025 Вт/мК) по сравнению с кристаллом, поэтому уменьшает теплообмен между элементами КС (лпикселями-колонками), тем самым уменьшает влияние теплопроводности кристалла на формирование РИ. К тому же ср можно уменьшить, помещая КС в вакуум, что дополнительно улучшит функциональное соответствие между оптическим изображением и картой температурного поля, а следовательно и РИ В этой связи представляет интерес по исследованию влияния высоты элементов КС на контраст и разрешающую способность РИ. Для этого проводился расчет температурного поля в элементах КС при облучении их тепловым потоком, достаточным для нагрева элементов ее поверхности до температуры 305К. Расчет выполнялся для слоя КС на глубине 10 мкм от ее поверхности с КТ кр равный 1,256 Вт/мК (соответствующему кристаллу KDP). Ширина элементов КС 20 мкм, длина 1 мм, высота изменялась.
Температура нижней части КС (основания), представляющая собой сплошную среду высотой 2 миллиметра, задавалась постоянной (295К).
Область теплового воздействия на поверхности КС имела вид двух полос, формы и размеры которых соответствовали форме и размеру элементов КС.
Расчет выполнялся для КТ среды ср равным 0,0125 Вт/мК.
Приведенные расчетные данные указывают на возможность увеличения контраста и разрешающей способности РИ при использовании КС в качестве дифракционной среды. Это достигается за счет увеличения минимальной температуры (Тмин) между освещаемыми и не освещаемыми световым (тепловым) потоком элементами КС структур, а также локализацией температуры в области воздействия. Поскольку теплообмен между элементами КС происходит через основание КС и пространства между колонками, можно уменьшить за счет увеличения высоты КС и уменьшения высоты ее основания h0, а также помещая КС в разреженную среду, т.е. среду с меньшей теплопроводностью, чем воздух.
Разрешение оптических систем оценивают с помощью частотно- контрастной характеристики (ЧКХ), описывающей способность таких систем передавать глубину модуляцию яркости объекта (контраст).
На рис.5a,b приведена ЧКХ рентгеновских изображений, рассчитанная для сплошной (a) и колончатой структуры (b), где по вертикали отложены значения функции передачи контраста, т.е. относительное значение контраста изображения, которое снижаются от 1 до 0 по мере увеличения пространственной частоты, т.е. количества пар линий на миллиметр.
Приведенные зависимости хорошо аппроксимируется экспоненциальной функцией, по которой возможно количественно оценить разрешение таких структур.
На основании расчетных данных показано, что разрешающая способность РИ при использовании колончатых структур определяется геометрическими параметрами колонок, и теоретически (при коэффициенте контраста 0,2) может составлять более 30 линий на миллиметр.
Контраст а b 0.0.0.0.0 20 40 60 80 100 120 1Пар линий на мм Рис.5. Частотно-контрастная характеристика рентгеновских изображений, рассчитанная для сплошной (a) и колончатой структуры (b). Толщина основания h0 = 2мм, высота столбика hопт = 80мкм, поток 150000 Вт/м2, ср = 0.025 Вт/мК).
В пятой главе исследуется возможность управление дисперсионными свойствами кристаллов с помощь теплового воздействия света на их поверхность. Данная задача, прежде всего, связана с их практическим использованием в рентгеновских спектрометрах, в тех случаях, когда необходимо в процессе эксперимента изменять их спектральное разрешение, например для достижения необходимого компромисса между разрешающей способностью рентгенооптической системы и ее светосилой.
Для исследования дифракционных параметров кристаллических структур в жестком диапазоне длин волн, как правило, используют монохроматоры из совершенных кристаллов. Спектральное разрешение рентгенооптической схемы n, -m определяется дисперсией рабочего пучка D и полушириной двухкристальной кривой отражения [22]:
D = / (tgm - tg0) (4) 2 = (m 0 D2)1/2, (5) где m,0 2Ch Sin( )/ Sin( ) Здесь / - дисперсия длины волны, m,0 - угол Брэгга для монохроматора и образца, m,0 - полуширина кривых отражения монохроматора и образца, С - поляризационный фактор, h - Фурье компонента поляризуемости, - угол между отражающей плоскостью и плоскостью образца.
При топографических исследованиях рабочая площадь (площадь под рентгеновским пучком) отражающей поверхности исследуемого кристалла определяется брэгговской дифракционной зоной отражения, которая в свою очередь определяется полушириной кривой , рассчитанной по формуле (5) и диапазоном варьирования параметров решетки внутри рабочей области.
На примере кристаллов KDP и TGS (NH2CH2COOH)3H2SOисследуется возможность управления полушириной КДО кристаллов, поверхность которых нагревалась тепловым воздействием света через оптоволокно. Для поглощения лазерного излучения кристаллом, его поверхность чернилась. Запись кривых качания проводилась на двухкристальном спектрометре по схеме (n -m), излучение - CuK1.
Показано, что ширину КДО кристалла, можно изменять в пределах сотен угловых секунд. Применение оптоволоконной оптики в этом случае оправдано тем, что источник освещения можно выносить за пределы рентгенооптической схемы прибора.
В работе приведены изображения брэгговских топограмм рассчитанных для образца с теплопроводностью = 1,25 Вт/мК, в условиях создания на его поверхности температурного поля в виде S.
Из которых видно, что площади рассчитанных изображений увеличиваются с увеличением полуширины КДО. Полуширина КДО в свою очередь зависит от диапазона варьирования параметров решетки кристалла в его рабочей области и связанна c распределением температурного поля внутри неё по формуле:
2 dij (1 + tij ) sin (ij) = , (6) где индексы ij задают координаты точки поверхности кристалла, ij - брэгговский угол для определенных кристаллографических индексов (hkl), dij - межплоскостное расстояние для плоскостей (hkl) при комнатной температуре, - компонента тензора теплового расширения кристалла в направлении вектора обратной решетки с индексами (hkl), tij - приращение температуры поверхности кристалла относительно комнатной, - длина волны РЛ.
Управлять полушириной КДО КМ возможно также с помощью полупроводниковых ИК лазеров. Для этого можно использовать лазеры излучающие, например, на длине волны 0,98 мкм [23]. Преимуществом использования таких лазеров является их малые габаритные размеры, достаточная для этих целей мощность излучения. Диаграмма направленности с шириной 60 и более градусов позволяет располагать их в непосредственной близости от КМ.
Приведены зависимости параметров КДО кристалла KDP от температуры поверхности кристалла, измеренной в точке соответствующей центру воздействия лазерного пучка. Изменение ширины и формы кривых, вызванных тепловым воздействием лазерного пучка на дифрагирующую часть поверхности кристалла, определяется варьированием параметров решетки кристалла внутри рабочей области, а также положением этой области к изгибаемым частям кристалла, изгиб которого вызван неоднородным нагревом.
Таким образом, управляемым изменением ширины КДО КМ возможно изменять его дисперсионные свойства и управлять областью дифракционного отражения от исследуемого кристалла. Это может быть использовано при рентгеновском контроле степени совершенства выращиваемых кристаллов, в рентгеновской топографии для исследования дефектной структуры поверхности кристаллов, а также для увеличения светосилы спектрометров.
Проведенные измерения показали, что полуширина дифракционных максимумов при изменении интенсивности неоднородного светового пучка на поверхности кристаллов может изменяться от нескольких угловых секунд до нескольких угловых минут.
Приведены данные моделирования термоиндуцированного управления дисперсионными свойствами кристаллов. Входными данными для расчета служили: коэффициент теплового расширения кристалла, длина волны рентгеновского излучения, распределение температуры в дифрагирующем слое образца, экспериментальная КДО от области кристалла площадью мм2 аппроксимировалась кривой Гаусса.
В программе используется распределение температуры в виде сетки 200200 ячеек (областей). Для каждой области строится кривая Гаусса с полушириной, определенной из экспериментальной КДО. Результирующая кривая является суммой КДО от всех областей. Проведено моделирование КДО кристалла KDP для случаев различного профиля распределения температур в области дифракции. Расчетные КДО качественно согласуются с экспериментальными данными.
В шестой главе исследуется возможность корректировки профиля изгиба дифракционных элементов, осуществляемой локальным изменением радиусов кривизны модульного образца (МО). Приводятся данные моделирования изгиба двух типов МО, в одной из которых активными элементами (АЭ) являлись терморасширяющие элементы, во второй - пьезоэлементы. В первом случае изгиб МО управляются изменением её температуры в целом или её варьированием вдоль МО со стороны АЭ. Во втором случае изгиб МО управляется электрическим полем за счет управляемых пьезодеформаций АЭ. В зависимости от параметров АЭ и воздействия на них, форма поверхности МО может принимать параболический, эллиптический, гиперболический вид.
Для проведения экспериментов в качестве образцов использовали кристаллы KDP и кремния (Si). В монокристаллической пластине XY-среза кристалла KDP (толщиной 2 мм) вытравливались пазы в виде полос глубиной 1мм, шириной 2 мм. Полосы травления заполнялись наполнителем, состоящим из смеси эпоксидной смолы и порошка меди (КТР~4010-6 K-1). При изменении температуры приставки, кривизна поверхности образца изменялась за счет разности тепловых расширений кристалла KDP и наполнителя.
С увеличением температуры нагрева кристалла полуширина КК уменьшилась с ~140 до ~30 угловых секунд. Значению полуширины угловых секунд соответствует кривая с нулевой кривизной поверхности образца, о чем свидетельствует снятая по Брэггу топограмма. Дальнейшее увеличение температуры кристалла приводило к увеличению полуширины КК вызванное противоположным изгибом кристалла.
I, отн.ед.
60a b c 4000 200 100 200 300 400 5, угл.сек.
Рис. 6. (a) - Кривые качания 1,2,3,4,5,6, полученные при однородном нагреве кристалла KDP до температур 25,31,37,43,49 и 55C, соответственно. (b, c) - Топограммы поверхности кристалла снятые при температурах 25 и 49C, соответственно.
Управляемый изгиб кристаллов можно также осуществлять с помощью управляемого изгиба подложек, на поверхности которых они закрепляются.
Основание подложки изготавливалось из титана (КТР = 8,6 10-6K-1) толщиной 2 мм, в которой фрезерованием сделаны пазы глубиной 1.2 мм и шириной 2 мм. В пазы впрессовывались ТЭ, в качестве материала которых использовались медные пластинки (КТР = 16.5 10-6K-1) В качестве кристаллов использовали два монокристаллических образца Si размерами 55 мм2, толщиной 0.5 мм с ориентацией поверхности <110>, полученные распиливанием одной пластины. Образцы закреплялись на подложке с помощью эпоксидной смолы с угловым рассогласованием между ними 1 угловых секунд. Изгиб подложки с кристаллом изменялся с изменением их температуры и контролировался по угловому смещению ДМ образцов.
Рассмотрим деформацию МО в стационарных температурных полях.
Предположим, что МО нагревается однородно. В МО возникает неоднородное поле деформаций, неоднородность которого связана с различными значениями коэффициента теплового расширения (КТР) коэффициента упругой жёсткости материалов, составляющих МО.
В случае нагреваемого МО в качестве ТЭ использовалась материалы, у которых коэффициенты теплового расширения ij основания МО и ТЭ различны. Помимо температурных деформаций, равных ijT, в системе возникают линейные упругие деформации Sijklkl, обусловленные границей ТЭ - основание. Суммарное поле деформаций примет вид [24]:
ij = ijT+ Sijklkl, i,j,k,l =1..3, (7) где T=TЦ273 K - изменение температуры МО относительно 0С, ij - компоненты тензора упругих деформаций, Sijkl - компоненты тензора упругой податливости, ij - тензор коэффициентов теплового расширения.
Выразим из (7) упругие механические напряжения через T:
Cijkl ( klT ), (8) ij kl где Cijkl - компоненты тензора коэффициентов жёсткости.
Распределение температуры определяется из стационарного уравнения теплопроводности.
T div (i ) =0, (9) xi где xi - координата точки в МО, i - коэффициенты теплопроводности.
При этом конфигурация температурного поля зависит от градиента температур на гранях МО.
T kT, (10) n где k - коэффициент конвективного теплообмена, равный 0.5, n - нормаль к поверхности.
Трёхмерные поля деформаций, возникающие в кристаллах, можно найти из стационарного уравнения равновесия [25].
ij 0, i,j=1..3, (11) x j где ij - матрица напряжений, определяемая по формуле (8).
Для получения профиля деформаций необходимо найти функцию трёхмерных смещений Ui.. Деформации ij выражаются через компоненты вектора смещений Ui [24]:
1 Ui U j ij (12) 2 xj xi Для каждой грани АЭ и МО должны так же выполняться граничные условия равновесия на связанных границах:
ij |l ij |r (13) s0 s U |l U |r (14) j s0 j sгде s - рассматриваемая грань, l и r соответственно левый и правый граничащие между собой модули подложки. Внешняя граница МО предполагается свободной.
Объединив уравнения (11) и (8) с учётом замены (12) и граничных условий (18), (13), (14) для каждого модуля МО в систему уравнений, можно найти Ui - смещение каждой точки подложки как трёхмерную функцию координат.
Полное смещение U элемента образца представим в виде:
i U = Ui +Ti+ij xj (15) i где Ti - смещение тела как целого, ij - тензор вращения, определяющий поворот тела как целого и выражающийся как:
1 Ui U j ij (16) 2 x xi j Координаты точки МО при наличии термодеформаций запишутся в виде:
Xi = xi + U, (17) i Аппроксимировав профиль деформации центрального сечения образца с соответствующей кривой U, можно найти локальный радиус кривизны в j точке x0i по формуле [26]:
с [1 (dU / dxi )2 ]j R(x0i) (18) 2 с d U / dxij Управление профилем МО можно осуществлять при помощи пьезоэлектрических деформаций АЭ, пьезомодули которых в направлении изгиба превышают пьезомодули основания. Изменять форму профиля деформаций можно путём варьирования линейных размеров АЭ и величины подаваемого на них электрического поля.
При моделировании полей деформаций, возникающих в системе с активными пьезоэлементами (ПЭ), при приложении к ПЭ электрического поля, мы учитывали два механизма деформаций. Первый механизм возникает вследствие обратного пьезоэффекта в ПЭ. Второй механизм - линейные упругие деформации МО. Блоки ПЭ, как и в случае термодеформаций, в области границы их соединения с основанием не имеют возможности свободно деформироваться. Выражение для суммарного поля деформаций в системе с активными пьезоэлементами можно записать в виде:
ij = Ek dkij + Sijklkl, i,j,k,l =1..3 (19) где dkij - тензор пьезоэлектрических модулей ПЭ или основания МО, Ei - компоненты напряжённости электрического поля. Выразим упругие напряжения ij через компоненты поля Em:
ij=Сijkl (kl - dmkl Em), m=1..3 (20) Чтобы получить профили деформаций необходимо найти функцию трёхмерных смещений Ui точек МО. Для этого решается система уравнений (20) и (11), с учётом замены (12) и граничных условий (13), (14), определяющих положение АЭ в МО.
Рассмотрим случай нагреваемого МО. При моделировании в качестве материалов МО использовали KDP (основание МО) и эпоксидную смолу (ТЭ) имеющую КТР равный 6010-61/K. С помощью трёхмерного моделирования были найдены смещения точек образца как функции координат и получена его форма после неоднородной упругой деформации.
Профили МО, отличные от параболического, можно получить, изменяя геометрические параметры ТЭ. При задании распределения высот ТЭ по гиперболическому и эллиптическому законам были получены на определённых интервалах x1[-x,x] или x1[0,x], x~0.5l (l - длина МО) соответствующие гиперболические и эллиптические профили следующих типов:
xa U (x1) b 1 c ; U (x1) b (21) 2 1 cxaРасчетный профиль поверхности кристалла KDP, который имел параболический вид. Параметры и расположение вставок в расчетах соответствовали параметрам и расположению вставок экспериментально исследуемого образца. Полученное значение радиуса кривизны поверхности образца R = 98 м при T = 49С с точностью 10% соответствовало значению радиуса кривизны, рассчитанному по уширению кривой качания.
Рассчитаны профили поверхности модульных образцов нагретых до температур 10, 30, 60, соответственно, распределение высоты вставок в образцах изменяется по гиперболическому и эллиптическому законам.
Ширина ТЭ бралась равной 0.2 см, при размерах образца 321 см3.
Показано, что данные профили (на определенном участке) хорошо описываются гиперболическими и эллиптическими функциями. При одинаковой температуре МО наибольшее изменение кривизны наблюдается у структуры с гиперболическим профилем. Если поместить в рассматриваемые нами МО вставки одинаковой высоты, то профиль поверхности после однородного нагрева, как показало моделирование, становится параболическим. Приведены зависимости радиусов кривизны поверхностей МО от их температуры.
Проведены расчеты профилей поверхностей МО, где в качестве активных элементов применялись пьезоэлементы. МО представляла собой кристалл KDP с размещенными в ней образцами цирконата-титаната свинца (ЦТС) Pb(Ti0,48Zr0,52)O3. Ориентация вставок выбирается таким образом, чтобы ось Z их кристаллографической системы координат совпадала с осью X системы координат основания. На каждую вставку подается электрическое поле, вызывающее деформацию растяжения направленную вдоль основания МО. При получении заданного профиля поверхности МО, изначально на вставки подается напряжение, величина которого является функцией координат вставок, т.е. функцией, которой должен соответствовать искомый профиль. Напряженность электрического поля от вставки к вставке изменялось в соответствии с заданной функцией, например гиперболической или эллиптической. Расчетные кривые хорошо аппроксимируются эллипсами и гиперболами, соответственно.
xE Emax (22) x 1 1 x E E max (23) x 0 Приведены графики зависимости радиусов кривизны гиперболической и эллиптической поверхностей от значения Emax в уравнениях (22), (23).
Из характера приведенных зависимостей видно, что наибольшая кривизна наблюдается у поверхностей гиперболического вида, а наибольший диапазон изменения радиуса кривизны в зависимости от напряжений на ПЭ у эллиптической поверхности.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 1. Исследовано влияние постоянного электрического поля и лазерного излучения малой мощности (~10 мВт) на характеристики рентгеновских дифракционных максимумов (РДМ) ряда кристаллов. На основе проведенных исследований разработаны способы управления интенсивностью рентгеновского излучения.
2. Исследована зависимость влияния лазерного излучения малой мощности на интенсивность рассеяния рентгеновских лучей в реальных кристаллах. Установлено, что величина относительного изменения интегральной интенсивности РДМ зависит от степени совершенства области дифракции и является ее интегральной характеристикой. Разработан новый метод контроля качества кристаллов.
3. Предложен способ корректировки углового положения ДМ кристаллов путем теплового воздействия света на их поверхность. Диапазон изменения углов ДМ зависит от термоупругих свойств кристаллов. Для кристалла кальцита ДО (228) смещение максимума составило ~ 4 угл. сек./град.
4. Исследовано изменение пространственной структуры рентгеновских дифракционных пучков при освещении поверхности кристаллов пространственно модулированным световым пучком. Образуемый на пленке контраст рентгеновских изображений зависит от распределения светоиндуцированного температурного поля в дифрагирующей области кристалла, от положения рабочей точки на кривой дифракционного отражения и функционально связан с оптическим изображением, формируемым на поверхности кристалла. Разработан метод получения рентгеновских изображений.
5. Проведен расчет разрешающей способности полученных рентгеновских изображений, которая составила ~3 пары линий на мм.
Оценена экспериментальная разрешающая способность рассматриваемого метода формирования изображений, которая составила ~2,5 пары линий на мм, что согласуется с рассчитанной разрешающей способностью.
6. Показана возможность увеличения разрешающей способности рентгеновских изображений с использованием колончатых структур.
Разрешающая способность рентгеновских изображений в этом случае определяется геометрическими параметрами колонок, и теоретически может составлять более 30 п.л/мм.
7. Исследована зависимость изменения полуширины дифракционных максимумов кристаллов дигидрофосфата калия (KDP) и триглицинсульфата (TGS) от величины светоиндуцированного изменения температуры их поверхности. Для кристаллов KDP получено изменение полуширины 4,угл. сек./град., в интервале температур 20C - 52C.
8. Экспериментально показана возможность создания дифракционных элементов с управляемыми профилями кривизны их поверхности, которые можно использовать для корректировки сходимости рентгеновских пучков.
Показано изменение полуширины кривой дифракционного отражения от ~140 угловых секунд до ~30 угловых секунд.
Цитированная литература 1. Джеймс, Р. Оптические принципы дифракции рентгеновских лучей / Р.
Джеймс - М.: Изд-во Ин. лит., 1950. - 572 с.
2. Аристов, В.В. / В.В.Аристов [и др.] // Письма в ЖЭТФ. - 1986. - Т.44, В.4.
Ц С. 207.
3. Аристов, В.В. Экспериментальное обнаружение фокусировки рентгеновских лучей при брэгговской дифракции на совершенном кристалле с зонной структурой Френеля / В.В. Аристов, Ю.А. Басов, А.А. Снигирев // Письма в ЖТФ. - 1987. - Т.13, вып. 2. - С. 114Ц118.
4. Мишетт, А. Оптика мягкого рентгеновского излучения: Пер. с англ. / А.
Мишетт - М.: Мир, 1989. - 351 с.
5. Snigirev, А.A / A.A. Snigirev [et al.] // Nature. - 1996. - V.384. - P. 49Ц51.
6. Аристов, В.В. Рентгеновская оптика / В.В. Аристов, А.И. Ерко - М.:
Наука, - 1991. - 150 c.
7. Асадчиков, В.Е. / В.Е. Асадчиков [и др.] // Кристаллография. - 1999.Ц T.
44. - c. 592.
8. Kumakhov, M.F. / M.F. Kumakhov // Proc. SPIE. - 2000. - 4155. - 2.
9. Рентгеновская зеркальная оптика / А.В. Виноградов [и др.] - Ленинград:
Машиностроение, 1989. - 463 с.
10. Андреев, А.В. Фокусировка пучков при отражении от кристаллов и многослойных периодических структур с переменным периодом. / А.В.
Андреев // Письма в ЖЭТФ. - 2001. - Т.74, вып. 1. - С. 8Ц11.
11. Андреев, А.В. Фокусировка рентгеновского излучения с помощью деформированных кристаллов. / А.В.Андреев, А.А. Коновко. // Поверхность.
Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2003. - №1. - С. 28Ц32.
12. Stedman, M. // Workshop on X-ray Instrumentetion fo Synchrotron Radiation Research / M. Stedman, H. Winikc, G. Brown // Stanford Linear Accelerator Center. SSRL Report No.78/04 - 1978.Ц P.VII142.
13. Rushnir, V.I. / V.I. Rushnir, E.V. Suvorov, K. Mukhin // Solid State Phys. - 1980. - V.22. - P. 2135Ц2143.
14. Ахсахалян, А.Д. / А.Д. Ахсахалян [и др.] // Сб. трудов Всероссийского cовещания Рентгеновская оптика, Н.Новгород, ИФМ РАН. - 1998. - C.
189.
15. Ахсахалян, А.А. / А.А. Ахсахалян [и др.] // Материалы совещания Рентгеновская оптика, 2001 г, Н.Новгород, ИФМ РАН. - 2001. - С. 170.
16. Пространственные модуляторы света / А.А. Васильев [и др.]. - М.: Радио и связь, 1987. - 320 с.
17. Roshchupkin D.V. Surface Acoustic Wave Interaction with Regular Domain Structures in the LiNbO3 Crystals / D.V. Roshchupkin [и др.] // Ferroelectrics Letters. - 1995. ЦV.19. ЦP. 139-144.
18 А. Е. Благов. Динамическое изменение параметра решетки кристалла с помощью ультразвука в рентгенодифракционных экспериментах / А.Е.
Благов [и др.] // Кристаллография. - 2006. - Т. 51, вып. 5. - С. 701Ц706.
19. Иверонова, В.И. Теория рассеяния рентгеновских лучей. / В.И.
Иверонова, Г.П. Ревкевич. - М.: Изд-во МГУ, 1978. - 278 с.
20. Фишман, Ю.М. Рентгенотопографическое исследование дислокаций, возникающих в кристалле KDP при росте их из раствора / Ю.М. Фишман // Кристаллография. - 1972. - Т. 17, вып. З. - С. 607Ц611.
21. Кривоглаз, М.А. Теория рассеяния рентгеновских лучей и медленных нейтронов искаженными кристаллами / М.А. Кривоглаз - М.: Наука, 1967. - 336 с.
22. Шульпина, И.Л. Рентгенодифракционное исследование изменений реальной структуры монокристаллов CdTe в результате лазерного облучения. / И.Л. Шульпина, В.В. Ратников, О.В. Матвеев // Физика твердого тела. - 2001. - Т. 43, вып. 3. - С. 559Ц562.
23. Звонков, Н.Б. Полупроводниковые лазеры на длину волны 0,98 мкм с выходом излучения через подложку / Н.Б. Звонков [и др.] // Квантовая электроника. - 1998. - 25, №7. - C. 622Ц624 Сиротин, Ю.И. Основы кристаллофизики. / Ю.И. Сиротин, М.П.
Шаскольская. - М.: Наука, 1979. - 639 с.
25. Ландау, Л.Д. Теоретическая физика. Т. VII. Теория упругости. / Л.Д.
андау, Е.М. Лившиц. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 264 с.
26. Корн, Г. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). Определения, теоремы, формулы. 6-изд., стер. / Г. Корн, Т.
Корн. - СПб.: Лань, 2003. - 832 c.
Список авторских публикаций по теме диссертации [A1] Трушин, В.Н.. Электрорентгеновский эффект в кристалле дигидрофосфата калия / В.Н. Трушин, Е.В. Чупрунов, А.Ф. Хохлов // Письма в ЖТФ. - 1988. - Т. 14, вып. 4. - С. 307Ц310.
[A2] Особенности дифракции рентгеновских лучей на кристаллах группы KDP в электрическом поле / В.Н. Трушини [и др.] // Докл. А.Н. - 1993.
Ц Т. 331, вып. 3. - С. 308Ц310.
[A3] А. c. 1533495 СССР. Способ модуляции рентгеновского излучения. / В.Н. Трушин, Е.В. Чупрунов, А.Ф. Хохлов (СССР). - № 4283157;
приоритет изобретения 13.07.87; зарегистрировано 01.09.89.
[A4] Влияние лазерного излучения и электрического поля на дифракцию рентгеновских лучей в кристаллах KDP и ADP / В.Н. Трушин [и др.] // Тезисы докладов XII Европейской конференции. - М., 1989. - С. 239.
[A5] Особенности влияния импульсного освещения на дифракцию рентгеновских лучей и фоторефрактивные свойства LiNbO3:Cu / В.Н.
Трушин [и др.] // Кристаллография. - 1993. ЦТ. 38, вып. 3. - С. 140Ц 144.
[A6] Особенности дифракции рентгеновских лучей на кристаллах группы KDP при воздействии лазерного излучения малой мощности / В.Н.
Трушин [и др.] // Кристаллография. - 1993. - Т. 38, вып. 4. - С. 213Ц18.
[A7] А. с. 1625199 СССР. Способ модуляции рентгеновского излучения. / В.Н. Трушин, Е.В. Чупрунов, А.Ф. Хохлов (СССР). - № 4711409;
приоритет изобретения 29.06.89; зарегистрировано 01.10.90.
[A8] Влияние лазерного излучения на дифракцию рентгеновских лучей в кристаллах / В.Н. Трушин, Е.В. Чупрунов, А.Ф. Хохлов // Письма в ЖТФ. - 1988. - Т. 14, вып. 19. - С. 1749Ц1751.
[A9] Быстрые изменения двулучепреломления и условий дифракции рентгеновских лучей в LiNbO3 / В.Н. Трушин [и др.] // Письма в ЖТФ.
Ц 1991. - Т.17, вып. 9. - С. 90Ц93.
[A10] Физические свойства кристаллов, связанные с неоднородными внешними воздействиями / В.Н.Трушин [и др.] // Вестник ННГУ. Сер.
физика твердого тела. - 1994. - вып. 1. - С. 36Ц42.
[A11] Формирование рентгеновских изображений воздействием оптического изображения на дифрагирующий кристалл / В.Н.Трушин [и др.] // Письма в ЖТФ. - 1995. - Т. 21, вып. 9. - С. 72Ц75.
[A12] Формирование рентгеновских изображений с использованием кристаллов LiNbO3 / В.Н.Трушин [и др.] // Структура и свойства кристаллических и аморфных материалов. Тезисы докладов конференции, Нижний Новгород, 12-14 марта 1996 г. - Н.Новгород, 1996. - С. 152Ц153.
[A13] Влияние неоднородного поля температур на фоторефрактивные свойства кристаллов LiNbO3:Cu / В.Н.Трушин [и др.] // Структура и свойства кристаллических и аморфных материалов. Тезисы докладов конференции, Нижний Новгород, 12Ц14 марта 1996 г. - Н.Новгород, 1996. - С. 153Ц154.
[A14] Влияние лазерного излучения на изменение рентгенодифракционных параметров кристаллов LiNbO3, SBN, KDP и SiC / В.Н.Трушин [и др.] // Национальная конференция по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов. Сборник докладов конференции, Дубна, 25 - 29 мая 19г. - М., 1997. - Т.1. - С. 293Ц298.
[A15] Формирование рентгеновских изображений воздействием лазерного излучения на кристаллы LiNbO3, ZnO2 и SBN / В.Н.Трушин [и др.] // Научные чтения им. академика Н.В. Белова. Тезисы докладов конференции, Нижний Новгород, 15Ц16 декабря 1997 г. - Н.Новгород, 1997. - С. 96Ц97.
[A16] Влияние неоднородного температурного поля на оптические свойства кристаллов LiNbO3 и KDP / В.Н.Трушин [и др.] // Научные чтения им.
академика Н.В. Белова. Тезисы докладов конференции, Нижний Новгород, 15 - 16 декабря 1997 г. - Н.Новгород, 1997. - С. 98Ц100.
[A17] Формирование рентгеновских изображений воздействием оптического изображения на дифрагирующий кристалл ниобата лития / В.Н.Трушин [и др.] // ЖТФ. - 1997, Т.67, вып. 9. - С. 76Ц79.
[A18] Формирование рентгеновских изображений воздействием оптического изображения на дифрагирующий кристалл ниобата лития / В.Н.Трушин [и др.] // Вестник ННГУ. Сер. физика твердого тела. - Н.Новгород, 1998. - вып. 1. - С. 106Ц110.
[A19] Пат. 2278432, Россия, МПК51, G21K 1/106. Способ управления потоком рентгеновского излучения и система для его осуществления / В.Н. Трушин, А.А. Жолудев, Е.В. Чупрунов. - №2004110425/06;
заявлено 06.0.4.2004; опубл. 20.10.2005, Бюл. № 17 - 7 с.
[A20] Investigation of external in inhomogeneity effects on the X-ray and optical parameters of LiNbO3 AND SBN crystals / V.N. Trushin [et. al.] // Eighteenth European Crystallographic Meeting ECM-18, Praha, August 15Ц 20 1998. - P.199Ц200.
[A21] Investigation of external in inhomogeneity effects on the X-ray and optical parameters of LiNbO3 AND SBN crystals / V.N. Trushin [et. al.] // Materials Structure. - 1999. - Vol.6, N 2. - P.143Ц145.
[A22] Использование пространственной модуляции рентгеновских пучков для локализованного воздействия на биологическую ткань / В.Н.Трушин [и др.] // Материалы международной научно-технической конференции Конверсия приборостроение медицинская техника, Владимир, 6Ц8 октября 1999 г. - Владимир, 1999. - С.76Ц78.
[A23] Повышение контраста и информативности изображений дефектов в кристаллах / В.Н.Трушин [и др.] // Национальная конференция по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов. Тезисы докладов конференции, Москва, ИК РАН, 23 - 27 мая 1999 г. - М., 1999. - С.
254.
[A24] Изменение качества кристаллов NaNO3 и его определение рентгеновскими методами / В.Н.Трушин [и др.] // Научные чтения им.
академика Н.В. Белова. Тезисы докладов конференции, Нижний Новгород, 14 - 15 декабря 2000 г. - Н.Новгород, 1997 - С. 97Ц98.
[A25] Влияние температурного градиента на контраст и информативность изображений дефектов поверхности кристаллов / В.Н.Трушин [и др.]// Материалы совещания Рентгеновская оптика 2001, Нижний Новгород, 19 - 22 февраля 2001г. - Н.Новгород, 2001. - С. 217Ц220.
[A26] Использование обратимых изменений интенсивности рентгеновских дифракционных максимумов водорастворимых кристаллов при лазерном нагреве для определения их качества / В.Н.Трушин [и др.] // Материалы совещания Рентгеновская оптика 2001, Нижний Новгород, 19 - 22 февраля 2001 г. - Н.Новгород, 2001. - С. 211Ц216.
[A27] Качество кристаллов квасцов и нитрата натрия, определяемое по изменению рентгеновской дифракции в неоднородных тепловых полях /Е.Л. Ким, В.Н. Портнов, В.Н. Трушин // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтронные исслед., - 2001. - Т. 10. - С. 79Ц82.
[A28] Использование обратимых изменений интенсивности рентгеновских дифракционных максимумов при лазерном нагреве для определения качества кристаллов KDP / В.Н.Трушин [и др.] // Поверхность.
Рентген., синхротр. и нейтронные исслед. - 2002. - Т.1, - С. 73Ц76.
[A29] Влияние температурного градиента на контраст изображения дефектов в кристаллах / В.Н. Трушин [и др.] // XIX Научные чтения им.
академика Н.В. Белова. Тезисы докладов конференции, Нижний Новгород, 14 - 15 декабря 2000 г. - Н.Новгород, 2000. - С. 99.
[A30] Применение нейронных сетей для исследования кинетики термоиндуцированных изменений рентгенодифракционных параметров кристаллов / В.Н. Трушин [и др.] // XIX Научные чтения им. академика Н.В. Белова. Тезисы докладов конференции, Нижний Новгород, 14 - 15 декабря 2000 г. - Н.Новгород, 2000. - С. 100Ц101.
[A31] Кинетика термоиндуцирванных изменений смещений дифракционных максимумов в кристаллах CaCO3 и LiNbO3. / В.Н. Трушин [и др.]// Материалы совещания Рентгеновская оптика 2002, Нижний Новгород, 18 - 21 марта 2002 г. - Н.Новгород, 2002. - С.276Ц278.
[A32] Измерение коэффициента теплового расширения рентгенодифракционным методом. / О.П. Смелова, В.Н. Трушин, М.А. Фаддеев // Научные чтения им. академика Н.В. Белова. Тезисы докладов конференции, Нижний Новгород, 19 - 20 декабря 2005 г. - Н.Новгород, 2005. - С. 83Ц84.
[A33] Определение областей равного градиента деформации с использованием топографического метода / В.Н. Трушин [и др.] // Материалы совещания Рентгеновская оптика 2003, Нижний Новгород, 11 - 14 марта 2003 г. - Н.Новгород, 2003. - С. 296Ц298.
[A34] Термоиндуцированное изменение параметров рентгеновских дифракционных максимумов в кристаллах CaCO3 имеющих блочную структуру / Трушин В.Н. [и др.] // Материалы совещания Рентгеновская оптика 2003, Нижний Новгород, 11Ц14 марта 2003 г. - Н.Новгород, 2003. - С. 266Ц269.
[A35] Исследование влияния неоднородного теплового воздействия светового пучка на параметры дифракционного максимума кристалла кальцита / В.Н. Трушин, А.А. Жолудев, А.С. Маркелов // Материалы XV Международного совещания Рентгенография и кристаллохимия минералов, Санкт-Петербург, 15 - 19 сентября 2003 г. - СПб., 2003. - С. 368Ц369.
[A36] Термоиндуцированная корректировка параметров рентгеновских дифракционных максимумов кристаллов / В.Н. Трушин [и др.] // IV Национальная конференция по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов. Тезисы докладов, Москва, ИК РАН, 17 - 22 ноября 2003 г.
Ц М., 2003. - С. 473.
[A37] Влияние теплового воздействия светового пучка на дисперсионные свойства кристаллов / В.Н. Трушин [и др.] // Научные чтения им.
академика Н.В. Белова. Тезисы докладов конференции. Н.Новгород, - 19 декабря 2003 г. - Н.Новгород, 2003. - С. 67Ц68.
[A38] Термоиндуцированная корректировка параметров рентгеновских дифракционных максимумов кристаллов / В.Н. Трушин [и др.] // ЖТФ.
Ц 2004. - Т. 74, вып. 7. - С. 121Ц122.
[A39] Термоиндуцированная корректировка волнового фронта рентгеновских дифракционных пучков / В.Н.Трушин [и др.] // Материалы совещания Рентгеновская оптика 2004, Нижний Новгород, 2 - 6 мая 2004 г. - С.
299Ц303.
[A40] Термоиндуцированное изменение параметров рентгеновских дифракционных максимумов кристаллов кальцита с блочной структурой / В.Н. Трушин [и др.] // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтронные исслед. - 2005. - №.2. - С. 84Ц86.
[A41] X-ray optical system of interactive management of a X-ray radiation / V.N.
Trushin [et. al.] // Single crystals and their application in the 20 century, VNIISIMS, Alexandrov, Russia, 8 - 11 June 2004. - P. 86Ц89.
[A42] Термоиндуцированное управление угловым рассогласованием рентгеновских дифракционных максимумов в кристалле кальцита / В.Н. Трушин [и др.] // Вестник ННГУ. Сер. физика твердого тела. - 2004. - вып. 1(7). - С. 126Ц132.
[A43] Термоиндуцированное управление параметрами рентгеновских дифракционных максимумов кристаллов KDP / В.Н. Трушин [и др.] // Материалы совещания Нанофизика и Наноэлектроника, Нижний Новгород, 25 - 29 марта 2005 г. - Н.Новгород, 2005. - С.481Ц482.
[A44] Термоиндуцированная корректировка волнового фронта рентгеновских дифракционных пучков / В.Н.Трушин [и др.] // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтронные исслед. - 2005. - №8. - С. 39Ц43.
[A45] Экспериментальные методы термоиндуцированного управления параметрами рентгеновских дифракционных максимумов кристаллов / В.Н. Трушин [и др.] // Нано- и микросистемная техника. - 2005. - №7.
Ц С. 2Ц8.
[A46] Экспериментальные основы методов термоиндуцированного управления параметрами рентгеновских дифракционных максимумов кристаллов / В.Н. Трушин, А.С. Маркелов, Е.В. Чупрунов // XXIV Научные чтения им. академика Н.В. Белова. Тезисы докладов конференции, Нижний Новгород, 19 - 20 декабря 2005 г. - Н.Новгород, 2005. - С. 34Ц35.
[A47] Управление дифракционными спектрами рентгеновского излучения и формирование пространственной структуры рентгеновских дифракционных пучков / В.Н. Трушин [и др.] // Материалы совещания Нанофизика и Наноэлектроника, Нижний Новгород 13 - 17 марта 2006 г. - Н.Новгород, 2006. - С. 44Ц46.
[A48] Корректировка параметров дифракционных максимумов кристаллов тепловым воздействием и формирование рентгеновских изображений / В.Н. Трушин [и др.] // РСНЭ-НАНО-2005. Тезисы докладов, Москва, ИК РАН, 14 - 19 ноября, 2005 г. - М., 2005. - С. 419.
[A49] Управление дифракционными спектрами рентгеновского излучения и формирование пространственной структуры рентгеновских пучков / В.Н. Трушин [и др.] // Материалы совещания Нанофизика и Наноэлектроника, Нижний Новгород, 13 - 17 марта 2006 г. - Н.Новгород, 2006. - С. 44Ц46.
[A50] Термоиндуцированное управление дифракционными спектрами рентгеновского излучения / В.Н. Трушин [и др.] // Письма в ЖТФ. - 2006. - Т. 32, вып. 11. - С. 28Ц31.
[A51] Экспериментальные методы термоиндуцированного управления параметрами рентгеновских дифракционных максимумов кристаллов /В.Н. Трушин [и др.] // Материалы третьего международного научного семинара по современным методам анализа дифракционных данных (топография, дифрактометрия, электронная микроскопия), Великий Новгород, 22 - 25 мая 2006 г. - С. 267Ц270.
[A52] Формирование рентгеновских изображений с помощью теплового воздействия света на поверхность дифрагирующего кристалла / В.Н.
Трушин [и др.] // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтронные исследования. - 2007. - №.2. - С. 44Ц48.
[A53] Пат. 2182023 Россия, Способ формирования рентгеновского изображения для диагностики и дозированного воздействия на биологическую ткань и система для его осуществления / В.Н. Трушин, А.А. Жолудев, заявлено 20.07.2001; опубл. 10.05.2002, Бюл. № 13 - 7 с.
[A54] Управление смещениями угловых положений дифракционных спектров и изменение дисперсионных свойств кристаллов / В.Н.
Трушин [и др.] // Вестник ННГУ. Сер. физика твердого тела. - 2006. - вып. 1 (9) - С. 48Ц55.
[A55] Определение разрешающей способности рентгеновских изображений формируемых с помощью теплового воздействия света на поверхность дифрагирующего кристалла / А.С. Маркелов, В.Н. Трушин, Е.Л. Ким // Вестник ННГУ. Сер. физика твердого тела. - 2006. - вып. 1(9). - С. 40Ц 45.
[A56] Моделирование пространственной структуры рентгеновских пучков в условиях корректировки теплового потока падающего на кристалл / В.Н. Трушин [и др.] // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтронные исслед. - 2007. - №5. - С. 1Ц5.
[A57] Трушин, В.Н. Управление рентгеновским излучением с использованием воздействия электрических и тепловых полей на дифрагирующий кристалл. / Трушин В.Н., Маркелов А.С, Чупрунов Е.В. // Материалы электронной техники. - 2007. - №1. - С. 76Ц80.
[A58] Зависимость теплового фактора дифрагирующего кристалла KDP от угла Брэгговского отражения / А.В. Марков, В.Н. Трушин, М.А.
Фаддеев // Вестник ННГУ, сер. физика твердого тела. - вып. 1 (9) - 2006. - С. 172Ц178.
[A59] Управление интенсивностью дифракционных максимумов пьезоэлектрических кристаллов путем формирования в них искусственных неоднородных структур / В.Н. Трушин [и др.] // Материалы XI международного симпозиума Нанофизика и Наноэлектроника, Нижний Новгород, 10 - 14 марта 2007. - Н.Новгород, 2007. - С. 375Ц376.
[A60] Корректировка сходимости рентгеновских пучков путем управления профилем фокусирующих дифракционных элементов // Материалы XI международного симпозиума / В.Н. Трушин [и др.] Нанофизика и Наноэлектроника, Нижний Новгород, 10 - 14 марта 2007 г. - Н.Новгород, 2007. - С. 374Ц375.
[A61] Моделирование неоднородных полей пьезодеформаций в модулях, составленных из кристаллов группы KDP / В.Н. Трушин [и др.] // Вестник ННГУ. Сер. физика твердого тела. - 2007. - вып. 5. - С. 31Ц34.
[A62] Корректировка профиля изгиба поверхности фокусирующих элементов / В.Н. Трушин [и др.] // Национальная конференция по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов. Тезисы докладов, Москва, ИК РАН, 12 - 17 ноября 2007 г. - М., 2007. - C. 628.
[A63] Расчет изменений профилей кривизны модульных образцов при воздействии на них тепловыми и электрическими полями// В.Н.
Трушин [и др.] // Вестник ННГУ. Сер. физика твердого тела. - 2008. - вып. 3. - С. 31Ц34.
[A64] Качество кристаллов KDP, выращенных новым скоростным методом на точечной затравке / В.Н. Трушин [и др.] // Неорганические материалы. - 2008. - Т. 44, вып. 7 - С. 1Ц6.
[A65] Изменение интенсивности дифракционного рентгеновского излучения от кристаллa ADP при воздействии на него электрическим полем/ В.Н.
Трушин [и др.] // Материалы нано-, микро-, оптоэлектроники:
физические свойства и применение. Сб. трудов 7-й Всероссийской молодежной научной школы Саранск, 7-10 октября 2008г. Изд-во МУ, с 75.
[A66] Формирование рентгеновских изображений при дифракции рентгеновских лучей от поверхности кристаллов, имеющих колончатую структуру/ В.Н. Трушин [и др.] // Материалы нано-, микро-, оптоэлектроники: физические свойства и применение. Сб.
трудов 7-й Всероссийской молодежной научной школы Саранск, 7-октября 2008г. Изд-во МУ, с 92.
[A67] Исследование возможности повышения разрешающей способности рентгеновских изображений/ В.Н. Трушин [и др.] // Сб. трудов третьей Всероссийской школы молодых ученых "Микро-, нанотехнологии и их применение" ИПТМ, Черноголовка, 18 - 19 ноября 2008г, с.58-59.
[A68] Особенности изменений параметров рентгеновских дифракционных максимумов кристаллов ADP при воздействии на них постоянным электрическим полем различной полярности/ В.Н. Трушин [и др.] // Сб. трудов третьей Всероссийской школы молодых ученых "Микро-, нанотехнологии и их применение" ИПТМ, Черноголовка, 18 - ноября 2008г, с.60-61.
[A69] Некоторые возможности решения задач управления параметрами рентгеновских пучков с использованием теплового воздействия света на кристалл/ В.Н. Трушин [и др.] // Научные чтения им. Академика Н.В. Белова. Тезисы докладов конференции. Н.Новгород, 16-декабря 2008г., С.14.
[A70] Особенности формирования контраста рентгеновских изображений при дифракции рентгеновских лучей от поверхности кристаллов, имеющих колончатую структуру/ Маркелов А.С., Трушин В.Н., Чупрунов Е.В.//Нано-и микросистемная техника. 2009. №.1, стр.1618.
[A71] Трушин В.Н., Маркелов А.С, Чупрунов Е.В. Формирований рентгеновских изображений при дифракции рентгеновских лучей от поверхности кристаллов, имеющих колончатую структуру// Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтронные исслед. 2009. №.7, стр.46-51.
Подписано в печать 2009 г.
Формат 60 84 1/16.
Тираж 100 экз. Заказ № Типография Нижегородского государственного университета 603950. Н.Новгород, пр. Гагарина 23, корп.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по физике