Главная Вакуумные трубки



1. \г

560nse

Номер канала

Рис. 60. Гамма-спектр полупроводникового кремния:

/ - NaJ (Tl); 2 - Ge (Li)

нейтронов отдельными участками анализируемого объекта. Преимущества нейтронной радиографии - легкость интерпретации изображений и способность выявлять малые изменения толщины и материала. Радиографический анализ материала осуществляется потоками нейтронов различных энергий. Эти потоки нейтронов получают из ядерных реакторов, нейтронных генераторов и радиоактивных источников нейтронов. Обычно для детектирования нейтронов используют рентгеновские фотопленки, которые помещаются непосредственно в поток нейтронов или как в авторадиографии - совместно с радиоактивной фольгой, усиливающей изображение.

Для нейтронной радиографии используют нейтронные генераторы с реакцией Т {d, л) Не* и энергией нейтронов около 14 МэВ и реакцией D [d, п) Не и энергией нейтронов около 2,5 МэВ, которые имеют высокий выход и относительно низкую стоимость. Такие ускорители допускают продолжительную

14. Определение содержания элементов в различных материалах

Исследуемый материал

Определяемые элементы

Кремний

Арсенид галлия

Химически чистые реактивы

Дистиллированная вода

Вольфрам

Никель

Золото Иттрий

Сульфид цинка Цирконий Двуокись тория

Си, As, Sb, Na, Au, P, La, Ce, Ga

Cu, Hg, Cd, Zn, Co, Au, Se, Те, Mn

Cu, Mn, Zn, Na, Ac, Sb, Cl

Cu, Na, Cl, Zn

Al, Na, K, Re, Si, Ni

Cu, As, Sb, Bi, Zn, Mg, Al, Mn,

Ti, Sn

Na, Eu, Dv, Tb, Ce, Nd, Gd Cu, Cl, Al,"Na, Mn, Sr Cd, Cu, Mn, Cr, Zn, Co, P Cd, Cu, Mn, Cr, Zn, Co


работу С потоком до 10" нейтр./с и более при использований различных (в том числе вращающихся) мишеней.

Для исследования потока тепловых нейтронов мишень-нейтронного генератора на 14 МэВ окружают слоем тяжелой воды толщиной 55 мм, остальное окружение -обыч ной водой [1511. При полном выходе быстрых нейтроной 10" нейтр./с в замедлителе, состоящем из комбинации легкое

15. Тип нейтронов для использования в радиографии

Диапазон энергии. эВ

Характерные особеиноч;!

Тепловые 0,01-0,3

Надтепло вые

Быстрые

0,3-10*

Холодные Ниже 0,01 Диапазон энергии характеризуется высоким поперечным сечением реакций, уменьшением прозрачности большинства материалов н увеличением эффективности детектированнж Способность хорошо различать разные материалы, наиболее пригодные для радиографии

При использовании нейтронов с резонансной энергией можно достигнуть наилучшего распознавания отдельных материалов. Преимуществом также являются большее пропускание и меньшее рассеивание в образцах из материалов, содержащих водород или> обогащенное ядерное горючее 10*-2-10 Этот диапазон привлекателен тем, что доступны «точечные» источники быстрых нейтронов; он пока еще .мало изучен. Используя; нейтроны этого диапазона с нанменьше!! энергией, можно осуществить многие контрольные работы, доступные в настоящее время только при использовании тепловых нейтронов (но с применением телевизионной техники)

и тяжелой воды, максимальный поток тепловых нейтронов-(по измерению) составляет 2,4 • Ю нейтр./(см* • с). Дальнейшие увеличения потока можно получить при использовании урана, если расположить его вокруг мишени генератора. Такой материал увеличивает количество нейтронов перед замедлителем благодаря делению и реакции {п, 2п). Другое преи.мущество этой установки заключается в уменьшении утечки рентгеновского и у-излучения из ускорителя в нейтронный радиографический пучок. В табл. 15 приведены типы нейтронов и их характерные особенности.

В последнее время для анализа полупроводниковых материалов широко применяют метод активационной авторадиографии. Активацнониая авторадиография представляет Собой исследования, когда радиоактивный изотоп не



вводится извне и не участвует в изучаемом процессе, а в результате ядерных реакций образуется в исследуемом материале, который затем отбирают после завершения анализа.

Метод активационной авторадиографии по сравнению о методом введения радиоактивного изотопа для исследования излучаемого процесса имеет следующие преимущества.

1. Применяется в тех случаях, когда исследуемый элемент не имеет набора изотопов с достаточно большим siepиодом полураспада. 2. Свойства стабильных и радиоактивных атомов не одинаковы, что не дает воз\южностн вводить радиоактивный изотоп в исследуемый образец. 3. Правила техники радиационной безопасности не позволяют применять радиоактивные материалы. 4, Когда подготовительные операции (резка, шлифовка, полировка) выполняются в обычных условиях, и только после облучения, например нейтронами, создается наведенная активность, необходимая для авторадиографии.

К основным недостаткам метода активационной авторадиографии следует отнести то, что при активации исследуемого элемента активируются и другие элементы образца, цоэтому яктивационную авторадиографию можно применять, когда разница активностей достаточна для разделения на фотопластинке. Так как селективность в фотопластинке достигается в активационной авторадиографии в основном за счет соотношения активности и мало зависит от энергии излучения исследуемых изотопов, поэтому необходимо, чтобы составляющие образец изотопы отличались или по ;ечению захвата относительно активирующих частиц, или по периоду полураспада. Метод активационной авторадиографии особенно перспективен в таких областях, где необходимы тонкие методы контроля технологического процесса (микроэлектроники, тонкие пленки). Хотя активацион-ный анализ является высокочувствительным методом для определения примесей в полупроводниковых материалах, однако из-за неоднородности материалов обычно возникают трудности с интерпретацией результатов [148, 149]. Комбинирование методов активационного анализа и активационной авторадиографии позволяет определять не только общин уровень примесей меди и серы, но и их распределение в кремнии высокой чистоты [149]. Распределение серы идентифицировалось по кривым распада S, которые получены при фотометрировании авторадиограмм.

Возможность применения активационного анализа и авторадиографии для определения распределения и концентрации примесей в пластинках монокристалла кремния рас-

смотрена в работе [148].Образцы в виде пластинок толщино{ 0,2мм и диаметром 25-33 мм вместе с эталонами облучали-в ядерном реакторе в течение 7 сут потоком нейтронов плотностью 2 • 10* нейтр./см. С обеих сторон образцов снимали авторадиограммы.

Сравнивая у-спектры и соответствующие авторадиограммы,, снятые при различном времени остывания, определяют распределеине примесей. Разное распределение указывает на наличие примесей на поверхности образца, одинаковое - на распределение их по всему объему образца. Из этого можно сделать выводы о причинах возникновения примесей и возможных путях их устранения. Нейтронный ак-тивационный анализ в комбинации с активационной авторадиографией является ценным методом для определения примесей в полупроводниковом кремнии [148, 149]. Этим-методом можно исследовать растворимости примесей в по.-лупроводниках [130],

Применение активационного анализа и активационной авто-радиографии для определения концентрации галлня, фосфора и мышьяка в кремнии рассмотрено в работе[142]. Исследовались образцы после 4 сут облучения потоком нейтронов с плотностью 2 • 10* нейтр./см-. При этом выяснилось, что диффузия фосфора происходит почти рав.чомерно, а диффузия мышьяка - неравномерно.

Применение активационной авторадиографии для ис-. следования новых способов легирования полупроводниковых материалов рассмотре?ю в работе [173]. Изучалась диффузия золота в кремнии при различных условиях, влияние эффекта дислокации на распределение золота в кремнии,, подготовка поверхности на растворимость золота в кремнии, а также влияние эпитаксиальных слоев на распределение золота. Для этого использовались образцы толщиной 250 мкм и площадью 1-4 см. В этой работе исследовалось также влияние диффузионных покрытий фосфора на растворимость золота в кремнии.

Влияние чистоты поверхности кремния на распределение фосфора с помощью активационной авторадиографии исследовано в работе [175]. Установлено,.что методом авторадиографии можно обнаружить фосфор там, где электрические измерения не дают результатов. Таким образом, применение потоков нейтронов для различных исследований в полупроводниковой технике позволило решить многие задачи, которые невозможно решить другими методами.



Список литературы

1. Алимарии и. П., Яковлев Ю. В. Ядерно-физические методы анализа Атом, энергия,- 1969.-Вып. 2.-С. 127-132.

2. Аллен В. Всеволновый счетчик нейтронов : Физика быстрых нейтронов / Под ред. Дж. Мариона, Дж. Фауляра.- М. : Госатомиздат, 1963.- Т. 1.- С. 253-268.

3. Антонова М. М. Свойства гидридов металлов : Сппав.- К • Наук, думка, 1975.- 98 с. v. .

4. А. с. 244520 СССР, МКП0/Н05 h 5/02. Способ повышения КПД генератора нейтронов.

5 А. с. 457406 СССР, МКИ Q 21 Q 4/02. Импульсный генератор

6. А. с. 580725 СССР, МКИ G 21 G 4/02. Импульсный генератор нейтронов.

7. А. с. 766048 СССР, МКИ Н05 h 5/02. Импульсная нейтронная трубка.

8. Бабад-Захряпин А. А., Кузнецов Г. Д. Текстурированные высокотемпературные покрытия.-М. : Атомиздат, 1980.-131 с.

9. Балицкий А. В. Технология изготовления вакуумной аппаратуры.-М. : Энергия, 1974.- 312 с.

10. Бекурц К., Внртц К. Нейтронная физика: Пер. с англ.- М. • Атомиздат, 1968.- 256 с.

11. Беспалов Д. Ф., Бессарабский Ю. Г., Минц А. 3. Генерация микросекундных нейтронных импул-ьсов с помощью газонаполненной нейтронной трубки типа УНГ Скважинные генераторы нейтронов - М., 1973.-С. 100-110.

12. Беспалов Д. Ф., Васин В. С, Овсянников С. Б. Малогабаритные импульсные нейтронные трубки НТ-16 и НТ-19 Скважинные! генераторы нейтронов.-М., 1973.-С. 81-87.

13. Беспалов Д. Ф., Дыдычкин В. Н. Малогабаритный прибор ти-, па ИГН-6М Скважинные генераторы нейтронов.-М., 1973.- С. 38-51.

14. Беспалов Д. Ф., Минц А. 3., Школьников А. С. Малогабарит-!

ная нейтронная трубка типа УНГ-1 Ядер, геофизика.-1968.- Вып. 1,-С. 134-138.

15. Бессарабский Ю. Г., Овсянников С. Б., Стасова Н. Н. Низковольтные генераторынейтронного излучения Зарубеж. электрон, техника.- 1975.- Вып. 22.- С. 23-42,

16. Бессарабский Ю. Г., Овсянников С. Б., Суховеев С. П. Ис-, следование профиля ионного пучка с помощью коллектора из тритида титана ПТЭ,- 1977.- Кя 3.- С. 232-234.

17. Бессарабский Ю. Г., Овсянников С. Б., Суховеев С. П. Распределение плотности в импульсном пучке дейтронов, отбираемых с границы плазмы, задаваемой сеткой ПТЭ.- 1981.-№ 5- С 154-155.

18. Берри Р., Холл П., Гаррис М. Тонкопленочная технология.-М. : Энергия, 1972.- 621 с.

19. Бойко В. А., Крохин О. Л., Склизков Г. В. Исследование па- раметров и динамики лазерной плазмы при острой фокусировке излучения на твердую мишень Тр. Физ. ин-та АН СССР.- 1974.- Т. 76.-С. 186-228.

20. Болтакс Б. И. Диффузия и точечные дефекты в полупроводнн-хах.-Л. : Наука. Ленингр. отд-ние, 1972,- 384 с.

21. Вавилов В. С, Водопьянов Л. К-, Курдиаии Н. И. Оптиче-хкае свойства сурьмянисто10 индия, облученного медленными нейтро-

нами Радиационная физика неметаллических кристаллов.- К. Наук, думка, 1976.- С. 206-212.

22. Власов Н. А. Нейтроны.-М. : Наука, 1971.- 551 с.

23. Влияние свойств нейтронно-легированного кремния на характеристики детекторов ядерных излучений / Л. И. Барабаш, С. В. Берд-ниченко, Г. П. Воевода и др. Прикл. ядер, спектроскопия.- 1984.- Вып. 13.-С. 212-215.

24. Водопьянов Л. К., Курдиани Н. И. Ядерное легирование № оптические свойства сурьмянистого индия Физика твердого тела.- 1966.-Т. 8, вып. 1.-С. 72-76.

25. Вопросы разработки малогабаритной ускорительной нейтронной трубки для элементного анализа горной породы / Д. Ф. Беспалов,. И. И. Вергун, Р. П. Плешакова и др. Ускорители,- М. : Атомиздат, 1980,-Вып. 19.-С. 85-90.

26. Воронков Л. Н., Дыдычкин В. Н., Старинский А. А. Скважин-ный генератор нейтронов ГНК-32 Нефт. хоз-во.- 1977.-Вып. 7.- . С. 32-33.

27. Воротников П. Е. Неразрушающий контроль состояния и характеристик тритиевых мишеней Приборы и техника эксперимента :; (ПТЭ).- 1975.-№ 2.-С. 43-45.

28. Габовнч М. Д. Физика и техника плазменных источников, ионов.- М. : Атомиздат, 1972.- 304 с.

29. Галушка А. П., Конозенко И. Д. О влиянии реакторного излучения на свойства монокристаллов CdS Атом, энергия.- 1962.- Вып. 3.- С. 277-280.

30. Гамбарян Р. Г., Штань А. С. Нейтронно-резонансный анализ Атом, энергия.- 1968.-Т. 25.-С. 111-113.

31. Гамбарян Р. Г., Гурков В. А., Штань А. С. Повышение селективности определения содержания иридия и золота методом нейт-ронно-резонаисного активацнонного анализа Радиацион. техника.- 1970.-Вып. 5.-С. 129-134.

32. Генераторы нейтронов. Методы измерения потока быстрых нейтронов. ГОСТ 22751-77.-М. : Изд-во Стандартов, 1978.- 24 с.

33. Гидриды металлов / Под ред. В. Мю.-лера, Д. Блэкледжа,. Дж. Любовица : Пер. с англ.-М. : Атомиздат, 1973,- 325 с.

34. Горловой Г. Д., Степаненко В. А. Тритиевые излучатели.- М. : Атомиздат, 1965,- 145 с.

35. Готт Ю. В. Взаимодействие частиц с веществом в плазменных исследованиях.-М. : Атомиздат, 1978.- 252 с.

36. Гулько В. М., Книжник Е.И., Тоцкий Ю. И. Тритиевая мишень с подпиткой Нейтрон, физика.- 1981.- Вып. 4,- С, 130-133..

37. Гулько В. М., Кононов А. В. Генератор нейтронов с лазерным ионным источником,- К., 1983.- 28 с-(Препринт/ Ин-т ядер, исслед.; № 34).

38. Данилин Б. С. Вакуумное напыление тонких пленок.- М. г Энергия, 1967.- 321 с.

39. Данилин Б. С. Вакуумная техника в производстве ннтегральнык схем.- М. : Энергия, 1972.- 149 с.

40. Девидсон Р. Теория заряженной плазмы.- М. : Мир, 1978.- 215 с.

41. Джемилев Р. А. Скважинный импульсный генератор нейтронов НГС-1 Геофиз. аппаратура.- 1971.-Вып. 46.-С. 58-63.

42. Долголенко А. П., Шаховцов В. Л. Создание р-п-перехода в р-кремн1Й под действием а-частиц Радиационная физика немстал.н-ческих кристаллов.-Минск, 1970.-С, 191-194.

43. Зимин В. С. Стеклодувное дело и стеклянная аппаратура для. физико-химического эксперимента.-М. : Химия, 1974.- 328 с.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 [20] 21 22


0.0179