Введение
Глава 1. Экспериментальные исследования с применением рентгеновской дифрактометрии при воздействиях на кристаллическую решетку ультразвуком и электрическим полем. Многоволновая дифракция и ее применение для исследования дефектной структуры кристаллов 24
1.1. Исследования рентгеноакустических взаимодействий 24
Теоретические исследования рентгеноакустических взаимодействий 29
Эффект усиления и переброски. Управление интенсивностью . 31
Рентгеноакустические исследования в области высоких частот ультразвука 36
Визуализация акустических деформаций. Стробоскопическая топография 43
Рентгеноакустический резонанс 45
1.2. Исследование дефектной структуры и пьезоэлектрических характеристик кристаллов в условиях внешних электрических полей с применением рентгенодифракционных методов 50
1.3. Методы исследования дефектной структуры кристаллов в условиях больших ультразвуковых амплитуд 56
1.4. Особенности рассеяния рентгеновских лучей в условиях многоволновой дифракции 62
Теоретические исследования динамической многоволновой дифракции 62
Экспериментальное наблюдение и применение многоволновой дифракции 64
1.5. Выводы к главе 1 73
Глава 2. Развитие аппаратурно-методических подходов для исследования конденсированных сред в условиях динамических воздействий методами рентгеновской дифрактометрии 76
2.1. Используемые в работе рентгеновские дифрактометры 76
Рентгеновский дифрактометр ТРС 77
Рентгеновский дифрактометр SmartLab 79
2.2. Особенности 2х-кристальных рентгенооптических схем. Следствия динамической теории. Расчет кривых дифракционного отражения 83
Расчеты 2-х кристальной кривой дифракционного отражения с учетом аппаратной функции 83
Расчет кривых дифракционного отражения при вибрационных механических нагрузках (однородная деформация) 90
Геометрическая оптика Лауэ-дифракции. Теоретический анализ и моделирования экспериментов в случае неоднородной Лауэ дифракции на примере кристалла Si 95
2.3. Особенности рентгеноакустических взаимодействий в разных диапазонах частот акустических волн. Выбор диапазона частот ультразвука с точки зрения классических подходов дифракции - от коротких волн, формирующих сверхрешетки, до длинноволнового ультразвука - динамического аналога статической рентгеновской оптики 108
2.4. Модернизация спектрометра ТРС для изучения внешних воздействий (ультразвуковые волны в кристаллах, электрическое поле): кристаллодержатели для подачи электрического сигнала на образцы, система возбуждения ультразвука 112
2.5. Особенности распространения ультразвука в анизотропных средах 119
Распространение ультразвука в кристаллах 121
Расчеты характеристик распространения и выбор материалов для электроакустических преобразователей и рентгенооптических элементов составных рентгеноакустических резонаторов 128
2.6. Резонаторы: изгибный резонатор, продольный резонатор, составной и монолитный резонаторы 133
Возбуждение длинноволновых колебаний в кристаллах 133
Основы поиска оптимальных параметров рентгеноакустического резонатора 145
Выбор рабочих параметров пьезоэлектрического кристалла-преобразователя и составного рентгеноакустического кристалла 147
2.7. Электромеханические и рентгеновские исследования резонаторов. Распределение деформации, сопоставление расчетов и дифракционных экспериментов, дифракция, топография 150
Электроакустический метод измерения 150
Измерения АЧХ пьезоэлектрических преобразователей, колеблющихся без нагрузки и в системе составного резонатора:
пьезоэлектрический резонатор - рентгенооптический кристалл 153
Рентгенодифракционный метод исследования резонаторов 158
Численное моделирование рентгеноакустических резонаторов 167
2.8. Выводы к главе 1 170
Глава 3. Немеханическое отклонение рентгеновского пучка. Разработка рентгеноакустического дифрактометра для изучения динамики дефектной структуры кристаллических материалов. Исследование поведения различных кристаллов при высоких деформационных нагрузках . 173
3.1. Дифракционные эффекты в условиях воздействия длинноволнового ультразвука. Интегральное уширение КДО. Мгновенное смещение КДО в условиях однородной ультразвуковой деформации. Изменение формы КДО в условиях неоднородной деформации 173
3.2. Угловое – пространственное сканирование рентгеновского пучка. Схема анализатор – монохроматор (Лауэ и Брэгг).
Измерение КДО – описание метода. Калибровка рентгенооптических кристаллов монохроматоров.
Экспериментальные результаты по измерению КДО. Сравнение механической и ультразвуковой угловой перестройки . 185
Рентгеноакустический анализатор 186
Рентгеноакустический монохроматор 188
Измерения кривых дифракционного отражения 190
Методика пересчета фазовых координат в угловые секунды 203
Проведение сравнительных испытаний и полученные результаты 205
Измерение кривых дифракционного отражения с разрешением по времени 213
3.3. Изучения динамики дефектной структуры в кристаллах Si, TeO2 и LiF с помощью рентгеноакустического метода 216
Воздействие ультразвука на кристаллическую и дефектную структуру 216
Исследование кристаллов кремния в условиях ультразвукового воздействия 220
Исследование кристалла кварца в условиях ультразвукового воздействия 222
Исследование кристалла фторида лития в условиях ультразвукового воздействия 223
Исследование кристалла парателлурита в условиях ультразвукового воздействия 225
3.4. Выводы к главе 3 228
Глава 4. Ультразвуковая перестройка длины волны рентгеновского пучка – перестраиваемая монохроматизация рентгеновского пучка. Динамическое управление угловой расходимостью рентгеновского пучка, фокусировка, коллимация и дефокусировка, перестройка фокусного расстояния 232
4.1. Управление длиной волны на основе рентгеноакустических взаимодействий 232
Механическая запись спектра рентгеновской трубки 233
Схема управления длиной волны с применением двухкристальной схемы 236
Схема управления длиной волны на основе однокристального коллиматора 242
Оценки по перестройки схемы. Зависимости диапазона перестройки от длины волны 248
4.2. Динамическая фокусировка рентгеновского излучения 251
Амплитудное управление градиентом деформации кристаллической решетки 256
Частотное управление градиентом деформации кристаллической решетки. 258
4.3. Выводы к главе 4 262
Глава 5. Методы изучения вещества с применением высокочувствительных и фазочувствительных методов на основе двух-трехкристальной, двухлучевой и многолучевой дифракции, в том числе в условиях возбуждения ультразвука 264
5.1. Особенности многоволновой дифракции и ее использование
для изучения дефектной структуры. Сравнение
чувствительности многоволновой и двухволновой дифракции 264
Поиск пар для многоволновой дифракции 266
Особенности многоволновой дифракции в кристалле ТеО2 271
Теория и компьютерное моделирование 281
Сравнение экспериментальных результатов с теорией 287
Исследование дефектной структуры кристалла парателлурита 289
5.2. Квазимноговолновая дифракция. Особенности реализации и настройки схемы. Относительные и абсолютные измерения распределения параметра кристаллической решетки. 295
Результаты расчета многоволновых отражений 297
Экспериментальная реализация многоволновой дифракции 298
Проведение измерений вариации и абсолютных значений параметра кристаллической решетки в тригональных кристаллах семейства лангасита в зависимости от особенностей условий
роста кристаллов 305
Экспериментальные результаты 306
Измерения температурных зависимостей параметра кристаллической решетки лангатата 314
Проведение измерений вариации параметра кристаллической решетки в тетрагональных кристаллах парателлурита 315
Определение предельного пространственного разрешения методики измерения параметра кристаллической решетки на основе квазимноговолновой рентгеновской дифракции 318
5.3. Трехкристальная рентгеновская дифрактометрия для измерения абсолютного значения и относительного изменения параметра кристаллической решетки 322
Метод с использованием кристалла-анализатора 322
Измерение относительной вариации параметра решетки в кристалле парателлурита с использованием анализатора 324
Дополнения на основе двухкристальной дифрактометрии 327
5.4. Воздействие ультразвука на многоволновую дифракцию 330
Методики эксперимента 330
Экспериментальные результаты 332
5.5. Выводы к 5 главе 338
Глава 6. Воздействие электрического поля на кристаллическую и дефектную структуру 34
6.1. Исследуемые кристаллы 341
Структура и свойства кристаллов семейства лантан-галлиевых силикатов 341
Исследуемый образец ЛГТ 344
Структура и свойства кристаллов парателлурита 345
Исследуемый образец TeO2 348
6.2. Квазимноговолновая и трехкристальная дифракция в условиях Воздействия на кристаллическую структуру ЛГТ электрического поля 349
Подготовка экспериментальной схемы для проведения измерений с применением квазимноговолновой дифракции 350
Проведение измерений с применением трехкристальной дифрактометрии 355
Результаты измерения пьезомодуля кристалла лангатата квазимноговолновым и трехкристальным методами 356
6.3. Исследование влияния внешнего электрического поля на кристаллы TeO2 362
Поведение кристалла TeO2 при воздействии электрическим полем 362
Определение типа разориентации в кристалле парателлурита, возникающей под действием электрического поля 370
6.4. Заключение к главе 6 380
Основные результаты и выводы 383
Список литературы 386
