射線形貌學是根據晶體中衍射襯度變化和消像規律，來檢查晶體材料及器件表面和內部微觀結構缺陷的一種方法。
基本介紹
- 中文名：射線形貌學
- 外文名：X-ray topography
- 其他名稱：X射線形貌術
射線形貌學又稱X射線貌相學,它具有非破壞性檢驗、樣品製備方便、實驗重複性好、能決定缺陷的性質等優點，廣泛用於晶體材料完整性的研究。隨著科學技術的發展和近完整晶體材料的大量使用，自50年代後期，X射線形貌技術和X 射線衍射動力學理論的研究都有很大的發展，逐步成為材料科學中一種重要的檢驗手段和一門分支學科。
X射線衍射動力學理論指出，當X射線入射到完整晶體內，其入射波與衍射波相互作用，產生初級消光。只有滿足布格定律的晶體部分參與衍射，衍射角 的寬約10弧度。一般的實驗條件,入射束的發散度約為10弧度。所以，動力學衍射束只利用了入射束中很小一部分能量。如果晶體記憶體在缺陷，正常的晶體點陣排列受到破壞，在缺陷周圍區域的點陣面間距或局部陣面取向會發生變化，使得動力學衍射條件被破壞，初級消光現象就不再存在，而出現了運動學衍射區。對低吸收情況，如果點陣排列的變化緩慢，入射束經過運動學衍射區會給出額外的衍射。因此，缺陷區域的衍射積分強度比完整晶體動力學衍射強度高。這樣，在均勻的動力學衍射背景上形成了對應於缺陷的直接像。
形貌圖中衍射襯度主要反映晶體內的取向襯度和消光襯度。取向襯度是由於晶體記憶體在點陣取向差以致晶體某些區域不滿足布格條件，而在形貌圖上出現襯度的變化。取向襯度可以由 X射線衍射幾何和布格衍射條件來解釋。消光襯度是由於晶體內點陣排列畸變引起衍射條件的變化而產生衍射襯度的改變。消光襯度可由X射線衍射動力學理論導出。
X射線形貌術主要的實驗方法有5種。 反射形貌術 1931年W.貝格報導了研究衍射斑點精細結構的兩種方法，拍攝了岩鹽解理面的反射形貌像。1945年經C.S.巴瑞特改進，成功地拍攝了金屬的形貌圖。反射形貌術是套用標識 X射線在樣品特定的陣面產生反射而獲得樣品表面形貌圖的方法。圖1[貝格-巴瑞特反射形貌術實驗布置幾何示意圖]是其實驗布置幾何示意圖。一般情況，採用小掠射角以使衍射束展寬。這種方法入射束與反射束位於衍射面的同側,屬布格衍射幾何,由受X射線束穿透深度的限制,只有樣品表層下一定厚度的陣面參與衍射。其形貌圖衍襯可套用 X射線衍射運動學理論（見衍射動力學理論）來解釋。
