Новые подходы и возможности динамической дифрактометрии несовершенств многопараметрических систем

В. В. Лизунов, В. Б. Молодкин, С. В. Лизунова, Н. Г. Толмачев, Е. С. Скакунова, С. В. Дмитриев, Б. В. Шелудченко, С. М. Бровчук, Л. Н. Скапа, Р. В. Лехняк, В. В. Молодкин, Е. В. Фузик

Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина

Получена: 07.06.2014. Скачать: PDF

Работа посвящена обсуждению открытого авторами, неизвестного ранее явления усиления на несколько порядков величины проявления дефектов в статистической картине многократного рассеяния, возможностей использования этого явления, а также установленной авторами его дисперсионной природы. Отмечается, что в отличие от статистической кинематической теории (приближение однократного рассеяния), в которой дефекты проявляют своё влияние только на амплитуды рассеянных волн (амплитуды рассеяния), при многократном (динамическом) рассеянии дополнительно формируется принципиально новый механизм влияния искажений не на амплитуды, а на волновые вектора рассеянных волн. Обнаруженный механизм экспоненциально более эффективный за счёт влияния дефектов непосредственно на показатель экспоненты (на фазу волновой функции), а характер этого влияния дефектов оказывается управляемым условиями дифракции (длина волны, толщина объекта, геометрия и углы дифракции и др.). В случае наиболее простой и экспрессной интегральной дифрактометрии обсуждаются установленные ранее авторами два закона сохранения (т.е. независимости от характеристик искажений кристаллов) первого параметра кинематической теории интегральных интенсивностей, а именно, полной (брэгговской и диффузной) интегральной интенсивности рассеяния, и сохранения (т.е. независимость от условий дифракции) второго параметра кинематической теории интегральных интенсивностей, а именно, вклада диффузной составляющей в полную интегральную интенсивность. Демонстрируется, что эти законы оказываются справедливыми в случае кинематического рассеяния и существенно ограничивают чувствительность и информативность кинематической картины рассеяния. В тоже время обнаруженный дисперсионный механизм влияния дефектов на картину многократного рассеяния приводит к ориентационно-интерференционным эффектам в отражательной и поглощательной способностях кристаллов, что обуславливает нарушение этих законов сохранения при переходе к случаям многократного рассеяния и обеспечивает этим уникальные показатели чувствительности и информативности диагностики на основе измерений полной интегральной интенсивности динамической дифракции и её диффузной составляющей, а также их зависимостей от дифракционных условий. В результате открытое явление и целый ряд являющихся следствием из него эффектов, а также их дисперсионная природа позволили авторам статьи существенно расширить функциональные возможности диагностики и создать целый ряд методов нового поколения, которые не только на несколько порядков величины повысили чувствительность, но и позволили решить проблему однозначной диагностики многопараметрических систем путём комбинирования измерений картины многократного рассеяния в различных условиях дифракции.

Ключевые слова: динамическая дифрактометрия, дисперсионный механизм, многопараметрическая диагностика, микродефекты.

PACS: 07.85.Jy, 61.05.cc, 61.05.cf, 61.05.cp, 61.46.Hk, 61.72.Dd

Citation: V. V. Lizunov, V. B. Molodkin, S. V. Lizunova, N. G. Tolmachev, O. S. Skakunova, S. V. Dmitriev, B. V. Sheludchenko, S. M. Brovchuk, L. M. Skapa, R. V. Lekhnyak, V. V. Molodkin, and K. V. Fuzik, New Approaches and Possibilities of a Dynamical Diffractometry of Imperfections of Multiparameter Systems, Usp. Fiz. Met., 15, No. 2: 55—78 (2014) (in Russian), doi: 10.15407/ufm.15.02.055


Цитированная литература (36)  
  1. M. Von Laue, Rontgenstrahlinterferezen (Leipzig: Akademishe Verlagsges.: 1948).
  2. C. Hammond, The Basics of Crystallography and Diffraction. 2nd ed. (London: Oxford University Press: 2001).
  3. R. W. James, Solid State Phys. 15: 55 (1963). Crossref
  4. B. W. Batterman and H. Cole, Rev. Mod. Phys, 36: 681 (1964). Crossref
  5. M. A. Krivoglaz, X-Ray and Neutron Diffraction in Nonideal Crystals (Berlin: Springer: 1996). Crossref
  6. V. B. Molodkin, M. V. Kovalchuk, A. P. Shpak, S. I. Olikhovskii, Ye. M. Kyslovskyy, A. I. Nizkova, E. G. Len, T. P. Vladimirova, E. S. Skakunova, V. V. Molodkin, G. E. Ice, R. I. Barabash, and I. M. Karnaukhov, Diffuse Scattering and the Fundamental Properties of Materials (Eds. R. I. Barabash, G. E. Ice, and P. E. A. Turchi) (New Jersey: Momentum Press: 2009), p. 391.
  7. А. П. Шпак, М. В. Ковальчук, В. Б. Молодкин, А. И. Низкова, И. В. Гинько, С. И. Олиховский, Е. Н. Кисловский, Е. Г. Лень, А. А. Белоцкая, Е. В. Первак, В. В. Молодкин, Способ многопараметрической структурной диагностики монокристаллов с несколькими типами дефектов (Патент Украины № 36075. Зарегистрирован в Государственном реестре патентов Украины на изобретения 10.10.2008 г.).
  8. А. П. Шпак, М. В. Ковальчук, В. Б. Молодкин, В. Л. Носик, В. Ю. Сторижко, Л. А. Булавин, И. М. Карнаухов, Р. И. Барабаш, Дж. Е. Айс, А. И. Низкова, И. В. Гинько, С. И. Олиховский, Е. Н. Кисловский, В. А. Татаренко, Е. Г. Лень, А. А. Белоцкая, Е. В. Первак, В. В.Молодкин, Способ многопараметрической структурной диагностики монокристаллов с несколькими типами дефектов (Патент Украины № 89594. Зарегистрирован в Государственном реестре патентов Украины на изобретения 10.02.2010 г.).
  9. V. B. Molodkin, A. P. Shpak, M. V. Kovalchuk, V. F. Machulin, and V. L. Nosik, Phys.–Usp., 54, No. 7: 661 (2011). Crossref
  10. В. Б. Молодкин, Е. А. Тихонова, Физ. мет. металловед., 24, № 3: 385 (1967).
  11. В. Б. Молодкин, Металлофизика, 2, № 1: 3 (1980).
  12. V. B. Molodkin, Phys. Metals, 3: 615 (1981).
  13. V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, and M. E. Osinovskii, Phys. Metals, 5: 1 (1984).
  14. V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, and M. E. Osinovskii, Phys. Metals, 5: 847 (1985).
  15. V. V. Kochelab, V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, and M. E. Osinovskii, phys. status solidi (a), 108, No. 1: 67 (1988).
  16. Л. И. Даценко, В. Б. Молодкин, М. Е. Осиновский Динамическое рассеяние рентгеновских лучей реальными кристаллами (Киев: Наукова думка: 1988).
  17. V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, E. N. Kislovskii, E. G. Len, and E. V. Pervak, phys. status solidi (b), 227, No. 2: 429 (2001).
  18. S. I. Olikhovskii, V. B. Molodkin, E. N. Kislovskii, E. G. Len, and E. V. Pervak, phys. status solidi (b), 231, No. 1: 199 (2002).
  19. A. P. Shpak, V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, Ye. M. Kyslovskyy, O. V. Reshetnyk, T. P. Vladimirova, E. G. Len, A. I. Nizkova, V. M. Venger, and S. V. Dmitriev, phys. status solidi (a), 204, No. 8: 2651 (2007).
  20. V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, E. N. Kislovskii, I. M. Fodchuk, E. S. Skakunova, E. V. Pervak, and V. V. Molodkin, phys. status solidi (a), 204, No. 8: 2606 (2007).
  21. V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, M. E. Osinovskii, A. N. Gureev, L. I. Datsenko, A. I. Nizkova, and B. F. Zhuravlev, phys. status solidi (a), 87, No. 2 : 597 (1985).
  22. J. E. Thomas, T. O. Baldwin, P. H. Dederichs, Phys. Rev. B, 3: 1167 (1971). Crossref
  23. W. L. Bond, Acta Crystallogr., 13: 814 (1960). Crossref
  24. V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, E. G. Len, E. N. Kislovskii, V. P. Kladko, O. V. Reshetnyk, T. P. Vladimirova, and B. V. Sheludchenko, phys. status solidi (a), 206, No. 8: 1761 (2009).
  25. Е. А. Тихонова, Физ. твёрдого тела, 9, No. 2: 516 (1967).
  26. P. H. Dederichs, Phys. Rev. B, 1, No. 4: 1306 (1970). Crossref
  27. V. V. Nemoshkalenko, V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, M. V. Kovalshuk, Yu. M. Litvinov, E. N. Kislovskii, and A. I. Nizkova, Nucl. Instrum. Methods. Phys. Res. A, 308, No. 1: 294 (1991). Crossref
  28. V. B. Molodkin, S. I. Olikhovskii, E. N. Kislovskii, T. P. Vladimirova, E. S. Skakunova, R. F. Seredenko, and B. V. Sheludchenko, Phys. Rev. B, 78: 224109 (2008). Crossref
  29. В. А. Бушуев, Кристаллография, 39, № 6: 983 (1994).
  30. K. M. Pavlov and V. I. Punegov, Acta Crystallogr. A, 56, No. 3: 227 (2000). Crossref
  31. V. Holy and K. T. Gabrielyan, phys. status solidi (b), 140: 39 (1987).
  32. А. М. Поляков, Ф. Н. Чуховский, Д. И. Пискунов, ЖЭТФ, 99, № 3: 589 (1991).
  33. N. Kato, Acta Crystallogr., A36, No. 5: 763 (1980). Crossref
  34. В. Б. Молодкин, М. В. Ковальчук, И. М. Карнаухов, В. Ф. Мачулин, В. Е. Сторижко, Э. Х. Мухамеджанов, А. И. Низкова, С. В. Лизунова, Е. Н. Кисловский, С. И. Олиховский, Б. В. Шелудченко, С. В. Дмитриев, Е. С. Скакунова, В. В. Молодкин, В. В. Лизунов, В. А. Бушуев, Р. Н. Кютт, Б. С. Карамурзов, А. А. Дышеков, Т. И. Оранова, Ю. П. Хапачев, Основы динамической высокоразрешающей дифрактометрии функциональных материалов (Нальчик: Кабардино-Балкарский Университет: 2013).
  35. В. Б. Молодкин, М. В. Ковальчук, И. М. Карнаухов, В. Е. Сторижко, С. В. Лизунова, С. В. Дмитриев, А. И. Низкова, Е. Н. Кисловский, В. В. Молодкин, Е. В. Первак, А. А. Катасонов, В. В. Лизунов, Е. С. Скакунова, Б. С. Карамурзов, А. А. Дышеков, А. Н. Багов, Т. И. Оранова, Ю. П. Хапачев, Основы интегральной многопараметрической диффузнодинамической дифрактометрии (Нальчик: Кабардино-Балкарский Университет: 2013).
  36. В. В. Лизунов, В. Б. Молодкин, С. В. Лизунова, Н. Г. Толмачев, Е. С. Скакунова, С. В. Дмитриев, Б. В. Шелудченко, С. М. Бровчук, Л. Н. Скапа, Р. В. Лехняк, Металлофиз. новейшие технол., 36, № 7: 857.
Цитируется (2)
  1. V. V. Kurylyak and G. I. Khimicheva, Usp. Fiz. Met. 17, 375 (2016).
  2. V. V. Kurylyak and G. I. Khimicheva, Usp. Fiz. Met. 18, 155 (2017).