Назначение
Установка для анализа состава монокристаллических пленок, заводской номер НГМК.430207.002 (далее - установка) предназначена для определения отклонения состава эпитаксиальной пленки от состава, задаваемого монокристаллической подложкой с заданным значением параметра решетки подложки.
Описание
Работа установки основана на том, что состав эпитаксиальной пленки (часть структуры, состоящей из подложки и эпитаксиальной пленки), изменяется согласно закону Вегарда. Согласно закону Вегарда имеется линейная зависимость параметра решетки от концентрации компонентов эпитаксиальных пленок, выраженной в атомных процентах. Достижение необходимого состава эпитаксиальных пленок определяется по результатам измерения и анализа величины рассогласования между параметрами решётки подложки и пленки. Состав пленки при измерениях на установке характеризуется относительной величиной рассогласования параметров по отношению к величине параметров решетки подложки.
При измерениях параметра решетки состава пленки на установке эта структурная характеристика устанавливается на основе измерений распределения интенсивности рентгеновских лучей, отраженных от анализируемого вещества, и последующего анализа профилей брэгговских отражений. Анализ профилей брэгговских отражений позволяет провести определение угловых позиций максимумов брэгговских отражений и, используя закон Брэгга, провести прямой расчет параметров кристаллической решетки эпитаксиальной пленки и подложки.
Установка представляет собой измерительную систему, состоящую из автоматизированного набора компонентов в комплектации, предназначенной для анализа состава монокристаллических пленок. Установка состоит из источника рентгеновского излучения (рентгеновской трубки), с высоковольтным источником питания ПУР 5/50, базовой платформы, приставки ПДП с Бартельс-монохроматором, модернизированного гониометра ГУР-8 и системы щелей для ограничения пучка, детектора, блока электроники и компьютера для управления установкой и последующей обработки данных и расчета параметров кристаллической решетки компонент структуры пленка-подложка. Контроль результатов измерений обеспечиваются поверкой стандартных образцов монокристаллической подложки гадолиний-галлиевого граната (ГГГ) с использованием ГСО ПРФ-4.
Общий вид установки показан на рисунке 1.
Знак поверки наносится на переднюю стенку установки рядом с наклейкой знака утверждения типа, как показано на рисунках 2, 3.
При работе установки обеспечиваются безопасные условия труда оператора. При максимальных значениях напряжения и тока на рентгеновской трубке мощность эквивалентной дозы рентгеновского излучения в любой доступной точке на расстоянии 10 см от поверхности установки не превышает 1мкЗв\ч. Установка оснащена системой безопасности, препятствующей проникновению оператора внутрь прибора при работающем источнике. Предусмотрено специальное пломбирование.
Программное обеспечение
Используется комплекс программ для управления измерениями и для расчетов величины рассогласования параметров кристаллических решеток эпитаксиального слоя и подложки. Управление установкой, юстировка, сбор первичных данных, их обработка и вычисление состава структуры (абсолютного и относительного рассогласования параметров решетки) анализируемых образцов осуществляются с помощью программного обеспечения:
Управление установкой осуществляют с помощью специализированного программного обеспечения «(ПО) RDPW» фирмы ИТЦ «Радикон». Расчет результатов производится в дополнительном ПО «Open Office Calc».
Уровень защиты ПО RDPW от непреднамеренных и преднамеренных изменений -«средний» в соответствии с Р 50.2.077-2014.
Уровень защиты ПО Open Office Calc от непреднамеренных и преднамеренных изменений -«низкий» в соответствии с Р 50.2.077-2014.
| Идентификационные данные (признаки) | Значения |
| Наименование ПО | специализированное ПО «(ПО) RDPW» | дополнительное ПО Open Office Calc |
| Идентификационное наименование ПО | RDPW | Open Office Calc |
| Номер версии | 4.3.0.68 | 4.1.1 |
| Цифровой идентификатор (контрольная сумма) (По ГОСТ Р 34.11.94) | a48954d7876b70f7b27cb0 b052b6c098 | 215048ae5bc6acebb8c14f4c 6ba6c19f |
| Алгоритм получения цифрового идентификатора | MD5 | MD5 |
Технические характеристики
Метрологические характеристики установки представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Метрологические характеристики установки
| Диапазон измерений составов эпитаксиальных структур относительно состава (параметра кристаллической решетки) подложки, % | от -0,06 до +0,06 |
| Диапазоны сканирования для регистрации отражённого излучения по шкале углов «20», градус: | от 10 до 65 от 100 до 169 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности определения относительной величины рассогласования параметров кристаллических решёток эпитаксиальных структур, % | ±0,02 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности определения параметров кристаллической решетки (размеров элементарной ячейки) в диапазоне от 0,01 до 0,20 нм, нм | ±0,0002 |
| Систематическая (аппаратурная) погрешность определения параметра кристаллической решетки, нм | ±0,00005 |
| Среднеквадратичное отклонение случайной составляющей (СКО) относительной величины рассогласования параметров кристаллической решётки, % | 0,007 |
| Среднеквадратичное отклонение случайной составляющей (СКО) погрешности определения параметра кристаллической решётки эпитаксиальных пленок, нм | 0,00008 |
| Среднеквадратичное отклонение случайной составляющей (СКО) погрешности определения параметров кристаллической решетки, нм | 0,00005 |
| Предельные значения среднеквадратических отклонений случайной составляющей (СКО) погрешности определения максимумов угловых позиций брэгговских отражений по шкале 20, градус: в диапазоне от 10 до 65 градусов в диапазоне от 100 до 169 градус | 0,005 0,006 |
Таблица 3 - Технические характеристики установки
| Дискретность угловых датчиков по J и 2J (на осях червяков), градусов | 0,0005 |
| Диапазон интенсивностей, регистрируемых детектором, имп/сек | от 1 до 500000 |
| Экспозиция в режиме счёта импульсов, с | от 0,1 до 500 |
| Время прогрева, мин, не более | 5 |
| Время непрерывной работы | не ограничено |
| Напряжение электрического питания, В | от 200 до 240 |
| Частота, Гц | (50±1) |
| Потребляемая мощность блока управления, Вт, не более | 170 |
| Масса блока управления, кг, не более | 14 |
| Масса сцинтилляционного детектора, кг, не более | 0,7 |
| Г абариты устройства ПДП в сборе с гониометром и трубкой на плите (ДХШ*В), мм, не более | 1110x845x813 |
| Г абариты блока управления, (ДхШхВ), мм, не более | 482x263x310 |
| Г абариты сцинтилляционного детектора, мм | 195x97x45 |
| Автоматическое перекрывание рентгеновского излучения заслонкой при открывании защитного кабинета | есть |
| Световая индикация наличия высокого напряжения | есть |
| Световая индикация открытия заслонки | есть |
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист Паспорта методом компьютерной графики и на переднюю стенку гониометра, наклейкой, с указанием модели установки заводского номера и даты выпуска, см. рисунок 2, 3.
Комплектность
Комплектность установки для анализа состава монокристаллических пленок зав. № НГМК.430207.002 указана в таблицах 4, 5.
Таблица 4 - Комплектность поставки
| Наименование изделия или составной части | Количество, шт. | Примечание |
| Источник излучения | 1 | |
| Модернизированный гониометр ГУР-8 | 1 | |
| Бартельс-монохроматор для использования источника с медным анодом | 1 | для CuKa1 |
| Система водяного охлаждения с датчиком протока воды | 1 | |
| Приставка-держатель пластин 5-осная | 1 | |
| Кронштейн детектора | 1 | |
| Кронштейн коллиматора и монохроматора | 1 | |
| Опора кожуха трубки | 1 | |
| Сцинтилляционный детектор SCSD-4.01 | 1 | |
| Блок управления | 1 | |
| Сетевой фильтр-разветвитель | 1 | |
| Программное обеспечение RDPW/DSO-2 и макросы | 1 | |
| Соединительные кабели | - | комплект |
| Наименование изделия или составной части | Количество, шт. | Примечание |
| Диафрагмы для Бартельс-монохроматора, мм: 0,05 | 2 | |
| 0,1 | 2 | |
| 0,5 | 2 | |
| 1,0 | 3 | |
| 3,0 | 2 | |
| Адаптер для Бартельс-монохроматора | 1 | |
| Прорезные кристаллы-монохроматоры | 2 | Ge(220) симм. |
| Комплект рабочей документации: -Руководство по эксплуатации НГМК.430207.002РЭ с | | |
| приложениями. | | |
| -Инструкция по использованию программного обеспечения | | |
| - Методика измерений рассогласования параметров | | |
| кристаллических решеток эпитаксиальных пленок | | |
| железо-иттриевого граната и подложек гадолиний- | | |
| галлиевого граната на установке для анализа состава | | |
| монокристаллических пленок зав. №НГМК.430207.002 | | |
| Комплект инструментов: | | |
| - разводной ключ | 1 | |
| - шестигранные ключи | - | комплект |
| Запасные части и вспомогательные принадлежности: | | |
| - держатель пластин - кольцевой держатель (шайба-переходник) | 2 1 | |
| - прижим для пластин | 3 | |
| - индекс | 1 | запасной |
| - плата расширения | 1 | |
| -персональный компьютер | 1 | |
Таблица 5 - Список средств метрологического контроля
| Наименование | Кол-во |
| Средства метрологического обеспечения: Комплект стандартных образцов дифракционных свойств, используемых при поверке и контроля определения межугловых позиций в различных диапазонах углов включает***: - СО для контроля угловых позиций и параметров решетки монокристаллических пластин -ГСО ПРФ4 (ПРФ3) - комплект СО для определения диапазона углов ПРМ-17(А1203), ПРМ-19 (ГГГ)) | 1 шт. 1 (один) комплект |
| Примечание:*** возможно использование других типов стандартных образцов дифракционных свойств утвержденного типа, обеспечивающих определение состава с теми же уровнями погрешности результатов измерений рассогласования параметров решетки. Дополнительные стандартные образцы и меры могут быть использованы для более полного метрологического обеспечения, например, с учетом атомного номера и межугловых позиций анализируемых веществ, длины волны используемого излучения и при дополнительных применениях. |
Поверка
осуществляется по документу МП 304-001-2017 «Установка для анализа состава монокристаллических плёнок, зав. № НГМК.430207.002. Методика поверки», утвержденному ФГУП «ВНИИМС» и АО «НИЦПВ» 14.03.2017 г.
Основные средства поверки:
- стандартный образец: ГСО 10828-2016 ПРФ-4 (ПРФ-3)
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемого СИ с требуемой точностью.
Знак поверки наносится на установку, как показано на рисунках 2, 3.
Сведения о методах измерений
«Методика измерений рассогласования параметров кристаллических решеток эпитаксиальных пленок железо-иттриевого граната и подложек гадолиний-галлиевого граната на установке для анализа состава монокристаллических пленок зав. № НГМК.430207.002.» № НГМК.012.144 номер в Федеральном реестре ФР.1.31.2016.25414
Нормативные документы
Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности СП 2.6.1.2612-10 Нормы радиационной безопасности НРБ-99/2009 Санитарные правила и нормативы СанПиН 2.6.1.2523-09
67650-17: Методика поверки МП 304-001-2017Скачать3.9 Мб