Pflichtenheft: RTK-Steuerprogramm
Teil: Topographie-Gesamtvorgang

FUNKTION:

Topographie-Gesamtvorgang - old

Autor:           U.Sacklowski
Dokumentversion: v1.0 (25Jun99)

 Ziel der Zweikristall-R"ontgentopographie (Kristalle: Kollimator und Probe) ist das Erfassen der Realstruktur einer Probe . Hierf"ur wird in die an den Kristall-Gitterebenen einer Probe gebeugte  R"ontgenstrahlung eine Fotoplatte, ein Film oder ein 2D-Detektor als Aufnahmemedium gebracht.

Voraussetzung hierf"ur ist, da"s ausreichend R"ontgenstrahlung von der Probe reflektiert wird. Dies ist erf"ullt, wenn die reflektierte Strahlung der Braggbedingung gen"ugt.

Ablauf des Gesamtvorganges:

1. Eine manuelle Vorabeinstellung der Probe an Hand der mit der Probe gelieferten Daten. Erg"anzend wird nur die vom Programm gelieferte Z"ahlerfunktion ben"otigt. Ergebnis: Grobe Einstellung der Probe,  des Einfallwinkels der R"ontgenstrahlung und des kontrollierenden Detektors. Damit ist eine Vorabjustierung der Probe bis auf ca. 3 Grad genau vorgenommen worden.

2. Eine rechnergest"utzte Vorabeinstellung der Probe und des Kollimators auf  eine solche Weise, da"s eine maximale Reflexion von R"ontgenstrahlung erfolgt und damit die Me"szeit (mehrere Stunden) minimiert wird. Dies bedeutet:
- Anpassung der Kollimatorkr"ummung an die Kr"ummung der Probe
- Einstellen der Probe auf die Stelle des Bragg-Reflexes (Piks der Rockingkurve).

3. Nachfolgende Einstellung der Probe auf einen Bruchteil der Maximalintensit"at. Hierzu w"ahlt man oft  60% der reflektierten Maximalintensit"at an der linken Flanke der Rockingkurve. Hier verl"auft die Kurve sehr steil und es ist damit relativ leicht, programmtechnisch diesen Punkt  "uber die gesamte Me"szeit hinweg konstant zu halten. (60% ist nur ein Richtwert. Dar"uber hinaus wird vereinzelt auch die rechte Flanke benutzt.)

Dieser Ausgangspunkt ist der Arbeitspunkt. Er wird durch den Winkel (Beugung fein) und die Intensit"at der reflektierten R"ontgenstrahlung bestimmt.

4. Halten der Probe "uber die gesamte Me"szeit hinweg (mehrere Stunden bis zu maximal zwei Wochen) in einer Stellung, die trotz thermischer Einfl"u"se auf die Gesamtme"seinrichtung, die anfangs am Arbeitspunkt gemessene R"ontgenstrahlungs-Intensit"at h"alt. Eine evtl.  Nachregulierung erfolgt "uber den Motor "Beugung fein".

5. Ein nacheinander erfolgendes segmentweises Erfassen der Probenstruktur (Mehrfachbelichtung) bei "uberm"a"sigen oder unregelm"a"sigen Verformungen der Probe (nicht durch eine einmalige anf"angliche Kollimatorkr"ummung korrigierbar). Dies ist bei etwa 10% der Proben der Fall. Zwei F"alle sind hier zu unterscheiden:
a) Probe ist gleichm"a"sig, aber st"arker als die maximale Kollimatorkr"ummumg gekr"ummt. Ma"snahme: Kollimator wird maximal gekr"ummt und die Probe wird segmentweise (jeweils f"ur mehrere Stunden) belichtet.
b) Probe ist unregelm"a"sig gekr"ummt (Wellblech). Ma"snahme: Kollimator wird eben gestellt und die Probe wird segmentweise (jeweils f"ur mehrere Stunden) belichtet.

Zur Feststellung einer "uberm"a"sigen oder unregelm"a"sigen Verformung der Probe wird von dieser in unterschiedlichen Stellungen (Beugung fein) ein Bild gefertigt. Im allgemeinen gen"ugen drei Stellungen. Als Aufnahmemedium wird ein hoch empfindlicher, aber nur gering aufl"osender Film verwendet. Eine Belichtungszeit von wenigen (3 - 5) Minuten ist ausreichend.
Auf einer solchen Aufnahme zeigt sich bei "uberm"a"sigen oder unregelm"assiger Probenkr"ummung normalerweise ein schmaler und gekr"ummter heller Streifen.Durch Verstellen von Beugung fein und erneuter Aufnahme ist zu erreichen, das der jetzige Streifen dicht neben den urspr"unglichen gelangt. Ist dies der Fall, hat man die Beugung fein - Schrittweite f"ur die Mehrfachbelegung ermittelt.

Die Schaffung der Voraussetzungen und die fortlaufende Kontrolle wird u.a. durch Motoren und durch einen zus"atzlichen Detektor realisiert. Der Detektor mi"st st"andig die reflektierte R"ontgenstrahlungs-Intensit"at. Dabei absorbiert er nur einen sehr kleinen Teil der von der Probe reflektierten R"ontgenstrahlung und veranla"st im Bedarfsfall die Nachf"uhrung der Probe (etwa 500 Counts/Z"ahleinheit). Der Hauptteil der reflektierten Strahlung gelangt auf das Aufnahmemedium Fotoplatte, Film oder 2D-Detektor.

Ergebnis ist das Bild der Proben-Realstruktur. Es hat eine maximale Gr"o"se von 8 mm x 8 mm. Die Gr"o"se ist abh"angig vom Durchme"ser des vom Kollimator reflektierten R"ontgenstrahles und vom Einfallswinkel an der Probe. Einbezogen werden bis zu 10 exp. 5 - Proben-Netzebenen (Eindringtiefe etwa 20 Mikrometer). Das Bild wird anschlie"send auf Fotopapier vergr"o"sert.

FUNKTIONEN:

Folgende Funktionen sind f"ur den Topographie-Gesamtvorgang erforderlich:

Vorab: Eine "rein" manuelle Vorabeinstellung von Probe und Kollimator (nur unter Einschlu"s der Z"ahlerfunktion).
Anschlie"send:
- Probe und Kollimator manuell einstellen;
    Dialogbox: "Manuelle Justage"
- Bei "uberm"a"siger oder unregelm"a"siger Probenkr"ummung Ermittlung der Parameter f"ur die Mehrfachbelichtung.

Die Topographie selber gliedert sich in die beiden Teilfunktionen:
- Einstellen der Parameter f"ur die Topographie - old;
    Dialogbox: "Einstellungen Topographie - old"
- Start und Kontrolle der Topographie -old;
    Dialogbox: "Topographie -old"

Parallel zu allen Funktionen:
- Z"ahlerfenster anzeigen;
    Dialogbox: "Z"ahler: detektor"