ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Глубина проникновения рентгеновского излучения и интерференции на тонких пленках из "Зеркальная рентгеновская оптика " Уже из анализа влияния щероховатости поверхности на отражение понятно, что вопрос глубины проникновения излучения в отражатель представляет большой интерес. Оценка толщины слоя, формирующего отражение в рентгеновской области, весьма важна также для целого ряда прикладных задач, о которых пойдет речь в п. 1.6. [c.34] Обратим внимание на тот факт, что С точки зрения исследования поверхности отражение рентгеновского излучения предоставляет экспериментатору уникальную возможность достаточно плавно изменять толщину анализируемого слоя поверхности в широких пределах. [c.35] В качестве простейшего экспериментального метода определения глубины проникновения может быть предложен следующий начиная с маленьких значений постепенно увеличивают толщину наносимого слоя, записывая угловую зависимость коэффициента отражения. То значение й, при котором вид зависимости Я = = Я (0) перестанет изменяться, и характеризует толщину слоя, формирующего отражения. Таким методом Алиханов [3] впервые определил глубину проникновения излучения Мо, Ка в серебро. [c.35] Анализ формулы (1.61) показывает, что, если не учитывать поглощение, оказывается периодической функцией толщины слоя й. Поглощение слоя уменьшает амплитуду максимумов интерференции, приводит к дополнительному сдвигу фазы при отражении и как следствие вызывает смещение максимумов высоких порядков в направлении маленьких толщин. [c.36] С точки зрения использования метода полного внешнего отражения для исследования поверхности твердых тел существенными являются, о одной стороны, малая глубина слоя, Армирующего отражение, о другой — возможность регулирования толщины анализируемого слоя изменением угла падения рентгеновского излучения. [c.38] Возможность определения плотности приповерхностных слоев представляет особый интерес для развития тонкопленочных технологий, поскольку плотность напыленных пленок, как известно, оказывается меньше объемной. [c.38] Хорошо видно, что элементы тонкой структуры в области 100—104 эВ, принадлежащие чистому кремнию, наблюдаются у пленки ЗЮа толщиной до 5 нм. В образце с толщиной слоя ЗЮа 8,5 нм эта структура уже полностью отсутствует. Таким образом, толщина слоя 510а, формирующего отражение излучения о Я. = = 12,5 нм при угле падения 0 = 4°, составляет порядка 6—7 нм. Расчет по формуле (1.56) о использованием значений оптических постоянных б и у для 510а (34 ] дает значение глубины проникновения при энергии падающего излучения 100 эВ порядка 5 нм, что неплохо согласуется о экспериментально полученным значением. [c.39] Еще одна интересная возможность использования метода отражения рентгеновского излучения связана о чувствительностью тонкой структуры спектров отражения к структурным нарушениям в кристалле (например, к наличию радиационных дефектов). Как было показано в работе [34], тонкая структура в области 100—104 эВ в спектре 81 связана о наличием в монокристалле дальнего порядка. [c.39] На рио. 1.13 приведени полученные в [34] спектрн отражения для исходного монокристалла кремния (кривая /), облученного ионами фосфора (кривая 2), а также спектр облученного кремния после высокотемпературного отжига (кривая 5). Как видно, в спектре исходного 81 хорошо проявляется тонкая структура в области энергий 100—104 эВ. В спектре кристалла после облучения она отсутствует и вновь обнаруживается после высокотемпературного отжига. [c.40] 4 мы говорили о возможности влияния структурных неоднородностей на рассеяние рентгеновского излучения при отражении (подробнее см. работы [5, 281). Совмещая возможности регистрации индикатрисы рассеяния и спектров отражения, можно надеяться на детальное исследование структурных дефектов в приповерхностном слое и решение связанных о ним прикладных задач. [c.40] В заключение назовем ряд экспериментальных работ, в которых методом полного внешнего отражения исследовались состояние и параметры приповерхностного слоя зеркала. Так, в работе [45] о помощью измерения Ка-линии Си было обнаружено окисление поверхности напыленного в вакууме алюминия. В работе [64] исследованы пленки меди, никеля, германия и селена в процессе окисления на воздухе и последующего отжига в вакууме. Наличие поверхностного слоя на стекле и алюминии обнаружено авторами работы [49]. В работе [48] исследованы пленки германия и теллура различной толщины, в работе [56] — германия, золота и стекла. Результаты определения плотности пленок германия даны в работе [57]. Отметим также, что отражение рентгеновского излучения широко используется для исследования процесса диффузии в тонких пленках (см., например, работу [36]). [c.40] Хорошо известно, что разработка спектрометров-монохроматоров о высоким энергетическим разрешением (не хуже 0,01 нм) в мягкой и ультрамягкой рентгеновских областях осложняется тем, что ввиду большого поглощения прибор должен быть вакуумным. Кроме того, необходимо обеспечить возможность исследования отражения излучения, выходящего из монохроматора. По этой причине большинство описанных в литературе приборов для исследования отражения и рассеяния рентгеновского излучения работают на одной или нескольких характеристических линиях [31, 41, 68]. Проанализируем требования к установке для исследования отражения в зависимости от постановки задачи. [c.40] первый вид измерений может осуществляться прибором, не имеющим монохроматора, работающим на отдельных характеристических линиях. Требования к точности установки угла падения излучения на образец не очень высоки — порядка единицы угловых минут, поскольку в мягкой рентгеновской области скользящие углы падения составляют единицы градусов. [c.41] Второй вид измерений предполагает наличие монохроматора С высоким спектральным разрещением и возможностью работы на тормозном спектре, например вольфрамового анода о достаточно высокой мощностью на рентгеновской трубке (порядка 1 кВт) для получения интенсивного сплошного спектра. Требования к точности установки угла здесь того же порядка, что и в предыдущем случае. [c.41] При измерениях третьего типа для регистрации индикатрисы рассеянного излучения от образцов с высоким качеством поверхности отражателя необходима достаточно малая расходимость падающего на образец пучка — порядка 10—30 , а также возможность контролируемого перемещения детектора с узкой щелью С шагом в единицы угловых секунд. Это приводит к существенному увеличению габаритных размеров прибора и ужесточению требований к точности механизмов установки образца и детектора. [c.41] Вероятно, особо следует сказать еще об одном виде измерений, связанном с интенсивным развитием в последнее время многослойной рентгеновской оптики — об измерении коэффициента отражения и разрешающей способности диспергирующих элементов для мягкой и ультрамягкой рентгеновской области. Для измерения коэффициентов отражения многослойных систем должна быть обеспечена возможность установки углов падения в широком диапазоне скользящих углов — от 10° до практически нормального падения. Измерение разрешающей способности требует высокого спектрального разрешения монохроматора и достаточно малой угловой расходимости выходящего из монохроматора пучка. Если учесть, что параметры существующих сегодня многослойных систем, имеющих ширину на полувысоте кривой отражения, на /Са-линии С около 30, выходящий из монохроматора пучок должен иметь угловую расходимость не хуже единиц угловых минут. [c.41] Рассмотрим конструкцию прибора, реализующего возможность измерений первого и второго видов — измерений угловых и спектральных зависимостей коэффициента отражения. [c.42] Камера-приставка к спектрометру РСМ-500 [21 ] для исследования отражения и рассеяния устанавливается непосредственно на подвижную часть спектрометра и при сканировании перемещается, в связи с чем она сделана из легкого сплава. На рис. 1,14 показана схема камеры-приставки. [c.42] Вернуться к основной статье