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XRD Omega掃描儀

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  • 鉑悅儀器(上海)有限公司 北京辦事處
  • 2016-11-25 09:20:12
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【簡單介紹】

單晶及取向性材料的生長和應(yīng)用過程中相對于外表面或其它幾何特征的表征方法。晶體取向測試和單晶質(zhì)量評估越來越受到研究員的重視。
X射線衍射法是檢測材料晶體結(jié)構(gòu)的主要手段,但是常規(guī)X射線衍射法和儀器由于探頭只能接收到晶體法線在衍射平面內(nèi)的晶體眼射線,因此衍射圖上只出現(xiàn)一個晶面的強衍射峰,或者一個衍射峰也不出現(xiàn)。想要得到完整晶格取向圖譜往往需要添加織

【詳細說明】

Omega掃描 一種用于確定晶體取向(晶向)的測量技術(shù)
單晶及取向性材料的生長和應(yīng)用過程中相對于外表面或其它幾何特征的表征方法。晶體取向測試和單晶質(zhì)量評估越來越受到研究員的重視。
X射線衍射法是檢測材料晶體結(jié)構(gòu)的主要手段,但是常規(guī)X射線衍射法和儀器由于探頭只能接收到晶體法線在衍射平面內(nèi)的晶體眼射線,因此衍射圖上只出現(xiàn)一個晶面的強衍射峰,或者一個衍射峰也不出現(xiàn)。想要得到完整晶格取向圖譜往往需要添加織構(gòu)分析附件或者三位旋轉(zhuǎn)臺,手工設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度,重復定向測量。此過程復雜,并且不易操作。
通過將不同的Omega掃描方法[1-4]進行對比,F(xiàn)reiberg 的Omega掃描方法可以在很短的時間內(nèi)僅使用一個自動測量步驟,得到完整的晶格取向譜圖。因此,它特別適用于科學研究和工業(yè)應(yīng)用。

Omega掃描方法的原理如圖1.所示, 在測量過程中晶體繞軸線旋轉(zhuǎn),該系統(tǒng)的參考軸旋轉(zhuǎn)速度恒定。X射線光管以及接收反射光束的探測器處于設(shè)置位置。X射線光束被傾斜于旋轉(zhuǎn)軸的晶格面反射兩次,這些反射發(fā)生于傾斜的幾何晶面間。反射光束的角度可以由垂直于旋轉(zhuǎn)軸線(Omega circle)與晶體平面的夾角得出。初級光束的入射角選擇相應(yīng)的范圍,并且檢測器前的掩模要定位準確,以便獲得足夠多數(shù)目晶格面的反射光束。確保至少兩晶格平面的反射光束必須能被探測。這樣對稱軸及其附近旋轉(zhuǎn)軸的晶體取向,會隨著角度的變換,對稱或相同的反射信號信息將會被采集(圖2),整個測量只需要幾秒鐘時間。取向測量是測量宏觀表面和內(nèi)部晶體點陣坐標系的相互幾何關(guān)系??梢岳孟嚓P(guān)晶系坐標計算晶格取向的反射角度,此外,還要測量omega方位任何點陣方向上投影的方位角(各晶面對應(yīng)的衍射角度)。
這種方法測試是在晶體物象已知,各晶面族對應(yīng)的衍射角度能查出。而衍射角度偏差幾度,甚至是10度,或者更多。在特殊情況下(立方晶體),它也適用于晶體的任意方向。
 

晶格取向也可以被稱為轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸線。晶體表面被放置在測量臺上,調(diào)整旋轉(zhuǎn)軸和定位測量裝置。晶體物象的衍射角可以根據(jù)初步測量結(jié)果進行調(diào)整,測量臺上與晶體表面之間的位置關(guān)系可以通過額外的光學工具來獲得。方位角基準也可以通過光學機械的測量來實現(xiàn)。

XRD Omega掃描儀行業(yè)應(yīng)用:

設(shè)備和應(yīng)用
如果同類材料進行測量需要一個或者幾個主要晶體取向,可以選擇不同類型的反射口罩來達到測試目的,僅需要簡單更換。有時,為了擴大接收的角度范圍可以配備兩個探測器。為了應(yīng)用更普遍,該裝置的X射線管和探測器系統(tǒng)可以進行功能參數(shù)設(shè)置。
圖3是桌面衍射儀,我們可以將晶體表面放置在測量臺上研究,它可以適用于大量不同種類和取向的晶體。例如晶圓缺口的不同方位角可以通過調(diào)節(jié)狹縫大小測量。

圖3 Omega掃描測量桌面衍射儀

另一種類型的裝置是為尺寸較大的晶體設(shè)計,并且配備有可以用于調(diào)節(jié)不同形狀的晶體晶柱裝置(圖4)。為了應(yīng)用于不同的測量材料和晶體取向,X射線管和檢測器可根據(jù)相應(yīng)的角度進行移動。這也可以用于常規(guī)衍射物測量。所以omega掃描測量可與搖擺曲線掃描晶體質(zhì)量的方法進行組合。因此,在初級束準直器上配有一個信道切晶體準直儀,兩種模式都可以簡單地更換。
此類型衍射儀也可配備用于在轉(zhuǎn)盤臺面上映射的x-y桌,它可以確定施加的朝向以及用于搖擺曲線測量。

圖4 omega和theta掃描測試,可以進行原位mapping掃描

XRD Omega掃描儀技術(shù)參數(shù):

X-ray source:Standard X-ray tube, Cu anode
Detector:Scintillation counter (single or double)
Sample holder:Precise turntable (accuracy 0.01°), mounting plate and tools for sample adjustment
Crystal collimator :Primary Ge or Si channel-cut collimator, measurable minimal broadening: < 10 arc sec
Mapping :x-y table, lateral resolution 0.1 mm
Dimensions:H 1950 mm × D 820 mm × W 1200 mm
Weight:650 kg
Power supply:208-240 V, 16 A single phase, 50-60 Hz
Water cooling:Flow – 4l/min, max. pressure 8 bar, T ≤ 30° C

    
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