Отражение рентгеновского

Решение. Рассмотрим поле излучения преобразователя как поле расхождения лучей в двух плоскостях. В плоскости, перпендикулярной оси цилиндра, отражение происходит как от цилиндра бесконечной длины, а в плоскости, параллельной оси цилиндра, — как от плоского дефекта шириной Ьь. В результате формула для амплитуды сигнала в дальней зоне имеет вид

В случае падения плоской волны на прямой двугранный угол (рис. 18) происходит двукратное отражение волны от граней угла, приводящее к параллельному ее смещению. При падении на двугранный угол сферической волны от источника 0 отражение происходит от плоскости MN, отраженные волны как бы излучаются мнимым источником О', но только нижние волны становятся верхними, и наоборот. Если двугранный угол образуется поверхностями твердого тела, то при каждом отражении может происходить трансформация волн, как показано на рис. 13 и 14. Вследствие этого амплитуда волны, отраженной в сторону источника излучения, может существенно уменьшиться при определенных углах падения (рис. 19). Если волна падает под большим углом к одной из граней, то возникают поверхностные и головные (скольжения) волны, в результате чего отраженная волна ослабляется (на рис. 19 не показано).

волокна и закручена вокруг нее [10]. Типичная рентгенограмма этой структуры показана на рис. 17 (для пучка, состоящего примерно из 1000 волокон). Как видно, основное отражение происходит от базисных плоскостей (002) '[есть также более слабое кольцо от плоскостей (004)], что является результатом преимущественной ориентации этих плоскостей параллельно оси волокна. Угловое размытие дуги (примерно 10%) обусловлено небольшой разориентировкои зерен в волокне и отклонением отдельных волокон в держателе образца.

Пусть, например, отражение происходит от свободного конца. В этом случае С •= О и но формуле (6.7) получаем следующие формулы для коэффициентов отражения:

В первой серии опытов на конец стержня падал груз весом 108 г с высоты 305 мм. Чтобы распределить нагрузку по концу стержня, была предусмотрена тонкая стальная пластинка. Поверхность контакта стальной пластинки с концом стержня была смазана для сведения к минимуму сдерживающего влияния трения. Картины полос для стержня при ударе, приведенные на фиг. 12.1, были сфотографированы камерой «Фастакс» при скорости съемки 12 500 кадр/сек. Поскольку уретановый каучук, используемый для изготовления образцов, обладает, как это отмечалось в гл. 5, некоторой вязкоупругостью, можно было ожидать, что при прохождении вдоль стержня волна напряжений станет ослабевать. Подобное ослабление ясно видно на фиг. 12.2 по уменьшению порядка полос в зависимости от расстояния. На фиг. 12.3 показано, как изменяется форма импульса для пяти характерных моментов времени после удара. При нагрузке падающим грузом можно исследовать только фронт импульса, так как импульс имеет большую протяженность и отражение происходит

Рассмотрим применение этого закона еще на нескольких моделях. За отправную точку примем уже знакомый случай (будем называть его базовым): отражение происходит от системы параллельных атомных плоскостей, находящихся на расстоянии d друг, от друга (рис. 34).

При проведении радиоволнового контроля необходимо учитывать явления полного отражения и пропадания компонентов электрического поля при угле падения, близком к поляризующему углу (углу Брюстера). Полное отражение происходит в том случае, когда вторая среда является оптически более плотной (6ini>e2(i2) и при определенном угле 6кр оказывается, что в (4.21) sin8n>l. Чтобы избежать полного отражения, как следует из (4.21) —(4.24), угол падения надо выбирать из условия

Донная поверхность играет роль зеркала (рис. 2.31, б). Отраженные от него лучи можно рассматривать как излученные мнимым излучателем, зеркально-симметричным действительному (показан штриховыми линиями). Расстояние от него до приемника 2г. Именно по закону 1/2г убывает донный сигнал. Цилиндр в плоскости, перпендикулярной к оси, - маленький отражатель, лучи от которого расходятся как от сферы. В плоскости вдоль оси - отражение происходит как от зеркала. Отсюда закономерность 1/г3/2.

Свободная поверхность твердого тела. Отражение волны, распространяющейся в твердом теле, от его границ - частный случай задачи, рассмотренной выше, с плотностью р' =0. Обычно отражение происходит однократно,

Пучок отражается незеркально: он смещается вдоль границы (рис. 19). Отражение происходит как бы от мнимой границы (показана пунктиром) на расстоянии h от действительной. Набег фазы на пути 2kh I cos(3 равен изменению фазы при отражении. Смещение А тем больше, чем угол р ближе к критическому. Например, для преобразования на частоту 2 МГц с углом преломления 35° смещение составляет 5 мм, а для угла преломления 45° А = 0. При Р = Р™ А —> оо , что соответствует возникновению неоднородной (головной)волны.

Наряду с эффектом анизотропии в кристаллах со слабым отражением и поглощением, в которых свет проникает на известную глубину, может применяться так называемое внутреннее отражение. При этом отражение происходит на трещинах или включениях внутри материала.

В первой главе вводятся основные физические понятия и положения, используемые в рентгеновской оптике, а также сообщаются сведения из атомной физики, необходимые для описания оптических свойств материалов в MP-диапазоне. Рассматривается актуальный вопрос экспериментального определения оптических констант. В п. 1.4 обсуждаются результаты экспериментальных исследований рассеяния, сопровождающего отражение рентгеновского излучения реальной поверхностью зеркала. В п. 1.5, 1.6 анализируются возможности применения MP-излучения для ис-

1.1. ПОЛНОЕ ВНЕШНЕЕ ОТРАЖЕНИЕ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Отражение рентгеновского излучения от границы раздела описывают хорошо известными формулами Френеля, которые в случае падения излучения из вакуума имеют вид [9]

1.4. ВЛИЯНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА НА ОТРАЖЕНИЕ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Существенное количество допущений, сделанных Бекманом при выводе соотношений на основе приближения Кирхгофа, а также невозможность в рамках принятой модели учесть влияние приповерхностного слоя, формирующего отражение рентгеновского излучения, дают основания предполагать, что применение описанной модели рассеяния для области мягкого рентгеновского излучения ограничено определенными рамками. Проанализи-

Обратим внимание на тот факт, что о точки зрения исследования поверхности отражение рентгеновского излучения предоставляет экспериментатору уникальную возможность достаточно плавно изменять толщину анализируемого слоя поверхности в широких пределах. (В п. 1.6 мы поговорим об этом подробнее.)

В заключение назовем ряд экспериментальных работ, в которых методом полного внешнего отражения исследовались состояние и параметры приповерхностного слоя зеркала. Так, в работе [45] с помощью измерения Да-линии Си было обнаружено окисление поверхности напыленного в вакууме алюминия. В работе [64] исследованы пленки меди, никеля, германия и селена в процессе окисления на воздухе и последующего отжига в вакууме. Наличие поверхностного слоя на стекле и алюминии обнаружено авторами работы [49]. В работе [48] исследованы пленки германия и теллура различной толщины, в работе [56] — германия, золота и стекла. Результаты определения плотности пленок германия даны в работе [57]. Отметим также, что отражение рентгеновского излучения широко используется для исследования процесса диффузии в тонких пленках (см., например, работу [36]).

Так же как и в формулах (2.64), (2.66), интегральное рассеяние пропорционально углу скольжения 0О в первой степени, однако зависимость от радиуса корреляции в (2.69) обратная по отношению к формуле (2.66). Кроме того, в отличие от предыдущих случаев, интенсивность рассеяния на мелкомасштабных шероховатостях пропорциональна скачку диэлектрической проницаемости 1 — в+. Из сравнения (2.63) и (2.69) видно, что при уменьшении скачка 1 — е+ влияние шероховатостей на отражение рентгеновского пучка уменьшается.

1. Аркадьев В. А., Кумахов М. А. Многократное отражение рентгеновского излучения на изогнутой поверхности//Поверхность. — 1986. — № 10. — С. 25— 32.

В основе рентгеновской оптики скользящего падения лежит явление полного внешнего отражения (ПВО), открытое Комптоном в 1922 г. [50] и заключающееся в том, что эффективное отражение рентгеновского излучения от однородного зеркала возможно только при падении пучка под малыми скользящими углами, меньшими некоторого критического значения (см. гл. 1). Джентц [48] и затем Эренберг [34] показали, что с помощью вогнутых зеркал можно фокусировать рентгеновское излучение.

поверхностного слоя, формирующего отражение рентгеновского излучения данной энергии. Таким образом, значение о, определяемое по рассеянию рентгеновского излучения, может быть завышенным из-за вклада в рассеяние приповерхностного слоя зеркала, формирующего отражение (речь идет о сверхгладких поверхностях, поскольку для поверхностей, имеющих а > 3 нм, рассеянием на объемных неоднородностях можно пренебречь).