基本介紹
- 中文名：X射線干涉術
- 外文名：X-ray interferometry
- 領域：光學
- 研究對象：衍射後產生的干涉現象
- 首制時間：1965年
- 分類：三晶干涉儀、二晶干涉儀
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簡介
原理
X射線干涉儀是由稱作分束器（S）、鏡子（M）和分析器（A）的晶片所組成。入射的X射線通過分束器S被分解成兩束相干的X射線，然後通過鏡子M又相會合，在分析器A前面相互疊加形成原子尺度的駐波圖樣。分析器將原子尺度的駐波圖樣轉變成可分辨和觀察的X射線強度分布或干涉條紋（這種干涉條紋相當於原子尺度的駐波圖樣和分析器的原子平面的光學影像一起疊加成的（莫爾條紋）），這種強度分布或干涉條紋可以在出射束中用適當的探測裝置進行觀察和記錄。由於干涉儀的S、M和A所用的晶片本身總會存在一定的缺陷，並且也不可能完全對準，因此每台X射線干涉儀總會有它自己的本底干涉條紋。
如果改變A同S、M的相對取向或沿衍射平面的法線方向改變A同S、M的相對位置，就會改變A前面的駐波圖樣同A本身產生的駐波圖樣之間的關係，從而產生附加的干涉條紋。此外，如果在S和M或M和A之間任一光束的光程中插入一試樣，就會產生附加的光程差，從而改變A前面的駐波圖樣，因而也就產生附加的光程差。利用這些附加的干涉條紋進行各種研究或進行精密測量。
分類
常用的X射線干涉儀可分為兩類。
三晶干涉儀
三晶干涉儀1965年U.邦澤和M.哈特研製成功透射型X射線干涉儀。隨後，X射線干涉技術和理論得到迅速發展，先後出現了反射型(1966)和混合型(1968)等多種類型的干涉儀，其光學原理及衍射束強度分布均由X射線衍射動力學平面波理論及球面波理論得到解釋。下圖是最常用的LLL型干涉儀示意圖。
三晶LLL透射型X射線干涉儀分束器S、鏡面 M和分析器A三者同在一塊完整晶體上加工而成。當X射線入射到S，從衍射動力學理論可知，對於“厚”晶體，μt>10，μ和t分別為晶體的吸收係數和厚度，只有布洛赫波的波節與散射原子平面重合的一支偏振波能通過晶體，其透射波離開S時分成相干的直射束和衍射束。鏡面M的作用是使兩束分離的相干X射線重合，在分析器A前面產生駐波干涉條紋。分析器A的作用是把原子尺度的駐波干涉條紋放大為巨觀尺度的X射線疊柵條紋。如果S、M、A晶片嚴格相同並嚴格對準，那么在垂直於直射束或衍射束的觀察面上只看到均勻的X射線強度分布，但若干涉儀內某一組元點陣參量或取向發生微小變化，都會使疊柵條紋產生相應的變化。疊柵條紋垂直於兩倒易矢量之差，其間距與兩倒易矢量之差的絕對值成正比。
二晶干涉儀
如果幹涉儀的兩塊晶片由同一塊晶體加工而成，當兩組元同時滿足布喇格定律，並且，它們之間存在點陣參量或取向的微小差別，即會產生疊柵條紋。1951年，有人首先在電子顯微鏡上觀察到此現象。1965年日本的千川純一觀察到X射線的這種現象。下圖是二晶干涉儀的幾何示意圖。
二晶干涉儀的幾何示意圖X射線通過分束器S，相干的直射束和衍射束在出射面附近部分重疊，產生駐波干涉。通過分析器A觀察到放大的X射線疊柵條紋。
套用
X射線干涉術是一種高精度的檢測技術，在晶體缺陷研究方面，可用來觀察缺陷所引起的微小點陣參量失配(精確度達Δd/d=10)，晶體點陣中的微小角偏轉（精度達10弧度），精確測定位錯的伯格斯失量以及用作X射線相差顯微鏡；在晶體學基本參量測量方面,用來精確測定 X射線折射率、晶胞參量以及晶體結構因子等基本參量；在計量學方面，可與光學干涉儀配合用作X射線波長的精確測定以及測定晶體材料的阿伏伽德羅常數，這是探索建立質量自然基準中很有希望的一種方案。
