Кюветы нулевого фона

Кювета нулевого фона — пластина монокристаллического кремния, срезанная по такой кристаллографической плоскости, что сама подложка не даёт дифракционных пиков в рабочем угловом диапазоне порошкового дифрактометра. Пробу наносят тонким слоем прямо на полированную поверхность, и на дифрактограмме остаются только пики вещества и слабый ровный фон. Такие кюветы нужны для рентгенофазового анализа малых навесок, тонких слоёв и плохо окристаллизованных проб. Изготавливаем кремниевые кюветы ориентаций (911) и (510) под держатель вашего прибора; запросы — на 5052082@mail.ru.

Почему кремниевая подложка не даёт фона

В съёмке «θ–2θ» на порошковом дифрактометре в отражающем положении оказываются только те плоскости кристалла, которые параллельны поверхности образца. У стеклянной или пластмассовой кюветы аморфный материал даёт широкое гало, которое накладывается на слабые пики пробы. У монокристалла картина другая: он отражает только по своим разрешённым плоскостям и только под строго определёнными углами.

Если поверхность пластины параллельна плоскости, отражение от которой либо запрещено симметрией решётки, либо лежит за пределами достижимых углов, подложка ничего не отражает во всём диапазоне съёмки. Остаётся только небольшой ровный фон от рассеяния в воздухе и от самой пробы.

Ориентации кремниевых кювет

Кремний имеет решётку типа алмаза (параметр 5,431 Å). В ней разрешены отражения, у которых все индексы нечётные либо все чётные с суммой, кратной четырём. По этому правилу и по уравнению Вульфа — Брэгга рассчитано, какие отражения лежат вдоль нормали к пластине разных ориентаций.

Ориентация поверхности	Отражения вдоль нормали, медное излучение (Cu Kα1)	Назначение
(911)	нет во всём диапазоне	кювета нулевого фона
(510)	нет во всём диапазоне	кювета нулевого фона
(111)	(111) — 28,4°, (333) — 94,9°, (444) — 158,6° 2θ	эталонирование по отражениям hhh
(100)	(400) — 69,1° 2θ	не подходит как подложка без фона
(110)	(220) — 47,3°, (440) — 106,7° 2θ	не подходит как подложка без фона

Для обычных пластин (100), (111) и (110) — тех, что выпускают для микроэлектроники, — сильные собственные пики попадают в середину рабочего диапазона. Поэтому кювету нулевого фона нельзя заменить пластиной стандартной ориентации: нужен специальный срез.

Какую ориентацию выбрать под анод трубки

Отражение (911) у кремния разрешено, но его межплоскостное расстояние мало — 0,596 Å. При медном, кобальтовом, железном и хромовом излучении оно недостижимо ни при каком угле. При коротковолновом излучении положение другое:

Ориентация	Cu, Co, Fe, Cr	Mo Kα1	Ag Kα1
(911)	отражений нет	(911) — 73,0° 2θ	(911) — 56,0° 2θ
(510)	отражений нет	(10 2 0) — 83,5° 2θ	(10 2 0) — 63,4° 2θ

• Для приборов с медной, кобальтовой, железной и хромовой трубками подходят обе ориентации, (911) и (510).
• Для молибденового излучения в диапазоне до 80° 2θ без пиков работает (510); на кювете (911) появится острый пик около 73° 2θ.
• Для серебряного излучения обе ориентации дают собственный пик — диапазон съёмки нужно сверять с таблицей.

Значения рассчитаны для линии Kα1; пик Kα2 ложится рядом. Поэтому кювета (911) не универсальна: при молибденовой и серебряной трубках её проверяют по таблице.

Кремниевая кювета (111) для эталонирования

Пластина ориентации (111) делает обратное: даёт серию отражений (111), (333), (444) с точно известными положениями. Пробу запрессовывают в лунку на такой пластине, и отражения кремния служат реперами для поправки положения пиков пробы во всём угловом диапазоне. Такие кюветы тоже изготавливаем.

Где применяют кюветы нулевого фона

• Рентгенофазовый анализ малых навесок: пробу, которой не хватает на заполнение обычной кюветы, наносят тонким слоем на пластину.
• Аморфные и плохо окристаллизованные вещества: гало пробы не смешивается с гало стеклянной кюветы.
• Определение следовых фаз: слабые пики не тонут в фоне подложки.

Ограничения при работе

• Щелочные пробы и растворы щелочей травят кремний: поверхность теряет полировку, а продукты реакции дают свои пики. Для таких веществ кремниевая кювета не подходит.
• Полированную поверхность не царапают: на рисках пробы распределяются неравномерно.
• Слой пробы должен быть тонким и ровным. При толстом слое теряется смысл подложки без фона, а образец смещается по высоте, и пики сдвигаются.
• На кювете с лункой пучок должен попадать в центр и не задевать край лунки: край может дать ложный пик.

Исполнения и что указать в заявке

Кюветы изготавливаем из монокристаллического кремния. Тип проводимости и удельное сопротивление для этой задачи значения не имеют — важна только точность ориентации среза. Подробнее о самом материале — на странице кремний монокристаллический.

В заявке укажите:

• ориентацию: (911), (510) или (111);
• анод трубки — от него зависит выбор между (911) и (510);
• форму и размеры: круг или квадрат, диаметр или сторона, толщина — под держатель вашего дифрактометра;
• полировку: одна сторона или обе;
• нужна ли лунка, её диаметр и глубину;
• количество.

Вопросы и ответы

Чем кювета (911) отличается от (510)?

При медной, кобальтовой, железной и хромовой трубках — ничем: обе не дают пиков во всём диапазоне. При молибденовом излучении у (911) есть пик около 73° 2θ, а (510) чиста до 83° 2θ.

Подойдёт ли обычная кремниевая пластина (100)?

Нет. У неё есть сильное отражение (400) около 69° 2θ при медном излучении. Обозначения ориентаций разобраны на странице маркировка пластин монокристаллического кремния.

Важны ли марка кремния и легирование?

Нет. Тип проводимости и удельное сопротивление на дифрактограмму не влияют. Определяет результат только ориентация среза.

Можно ли сделать кювету под конкретный держатель?

Да. Пришлите размеры посадочного места или чертёж держателя.

Заказать кюветы нулевого фона

Изготовим кремниевые кюветы нулевого фона (911) и (510) и кюветы (111) для эталонирования по вашим размерам, от единичных штук. Документы и паспорт передаём с отгрузкой. Отправка транспортной компанией по России или самовывоз в Москве. Запросы — на 5052082@mail.ru.