[发明专利]一种SiC晶体单色器

说明书

技术领域

本发明涉及一种SiC晶体单色器，特别涉及高分辨X射线衍射仪的SiC晶体单色器。

背景技术

X射线衍射仪是提供材料结构分析的无损伤探测仪器，单色器是X射线衍射仪的关键部件。根据分析目的不同，X射线衍射仪的单色器大体上分为两类：一类是用于粉末样品结构分析的单色器，如：高取向热解石墨弯晶单色器。X射线先通过样品再通过石墨单色器，因此这种单色器又称为衍射束单色器。石墨单色器可以去掉连续X射线和X射线荧光背底及K_β辐射（一般实际使用时是用Ni滤波片去除连续X射线和X射线荧光背底及Cu的K_β辐射），而不能去掉Kα₂辐射，由计数器检测给出Kα的双线衍射峰。这类单色器的特点是衍射效率比较高，一般在24-30%范围。

另一类单色器作为高分辨X射线衍射仪的附件，一般用于单晶摇摆曲线或者薄膜的结晶质量、成分、厚度等分析。X射线先经过单色器，再通过样品，这类单色器又称为入射束单色器。上个世纪七十年代发展起来双晶衍射技术，初期制作的单色器包含两块晶体，使用一块平晶单色化X射线辐射，然后再通过待测的单晶样品，进行单晶样品摇摆曲线的测试。如果待测单晶样品与第一块平晶为同一种晶体（即它们有相同的Bragg角），在两块晶体合理放置的情况下，可以在与入射束平行的方向进行探测，获得高强度、高分辨的单晶摇摆曲线的分析结果。相反，如果待测单晶样品与第一块平晶属于不同种类的晶体且其d值相差很大，则由于波长色散效应，分辨率大大降低了，使得摇摆曲线宽化严重。在这种情况下，需要更换第一块平晶，光路重新校准后，才能进行高精度的测量，操作十分繁琐，因此限制了双晶单色器的应用。

1937年DuMond首先提出四晶单色器设计思想，1974年Beamont&Hart将四晶单色器应用于同步辐射研究。1983年美国Philips公司的Willem.J.Bartels提出沟道式四晶单色器（见美国专利：US4567605）。它是由两个U型结构的晶体构成，每个U形结构晶体的侧壁作为两个反射面（晶体表面为Ge(110)面，利用Ge(220)或者(440)晶面作为反射面），两个U形块晶体成镜像排列，使得从单色器出射的衍射束与入射束平行且共线，很好地解决了上述问题。但是使用四晶单色器会使X射线衍射强度降低得很厉害。为了提高单色器的衍射效率，1994年美国Philips公司的Paul Van Der Suis提出了不对称四晶单色器（见美国专利：US5009043）。采用晶体表面与晶体的衍射点阵晶面不平行的切割方式，大大地提高了X射线的衍射强度，但是单色器的分辨率有所降低。为了保持一定的衍射强度，又不会降低单色器的分辨率，2002年美国Philips公司的Vladimir A.Kogan发展了镜与Ge二晶或者四晶单色器集成的技术（见美国专利：US6359954），利用Gobel镜提供准平行光，作为Ge四晶单色器的入射束，大大地提高了单色器的衍射效率。

目前国外许多公司，如日本Rigaku公司的UltimaIV高分辨X射线衍射仪、荷兰PANalytical公司生产的X’Pert PRO高分辨X射线衍射仪以及德国Bruker AXS公司生产的D8Discover高分辨X射线衍射仪均采用Ge四晶单色器或者镜加Ge四晶单色器复合工作模式。

总之，Ge四晶单色器虽然分辨率很高，但是其衍射强度大大地降低了。因此为了提高其衍射强度，除了提高X光源的功率、使用镜提供准平行光、晶体采取不对称切割方式之外，还可以寻找衍射效率更高的晶体材料代替Ge单晶，来实现提高高分辨X射线衍射仪衍射强度的目的。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种高分辨X射线衍射仪晶体单色器，所述晶体单色器包含两个6H-SiC或者4H-SiC晶片，两个晶片呈平行排列构成一个二晶单色器；或者所述晶体单色器包含一个U形结构的6H-SiC或者4H-SiC晶片，所述U形结构的侧壁作为两个反射面，构成一个二晶单色器。

本发明还提供了一种高分辨X射线衍射仪晶体单色器，所述晶体单色器包含四个6H-SiC或者4H-SiC晶片，所述四个晶片两两平行排列，组成两个二晶单色器，所述两个二晶单色器呈镜像对称排列，构成一个四晶单色器；或者所述晶体单色器包含两块U形结构的6H-SiC或者4H-SiC晶体，所述两块U形结构的6H-SiC或者4H-SiC晶体呈镜像排列，构成一个四晶单色器。

进一步地，首选6H-SiC单晶的(0006)面或者4H-SiC单晶的(0004)面作为衍射面。