CS228786B1

CS228786B1 - Method of crystalographic orientation of optically monoaxial voluminous monocrystals

Info

Publication number: CS228786B1
Application number: CS801382A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Ing Laichter; Pavel Ing Tuma
Original assignee: Vladimir Ing Laichter; Tuma Pavel
Priority date: 1982-11-10
Filing date: 1982-11-10
Publication date: 1984-05-14

Description

Vynélez se týká způsobu krystalografického orientování opticky jednoosých objemových monokrystalů pro následné zpracování těčhto krystalů na součástkové aplikace.The invention relates to a method for crystallographic orientation of optically uniaxial bulk single crystals for subsequent processing of these crystals into component applications.

Je známo, že nejrozšířenějěí a obecný způsob orientování, to je určování krystalografických os, je Laueho metoda ne základě rentgenové difrakce. Přes svou univerzálnost je rentgenové orientování zdlouhavé a náročné nejen na pracovní čas, ale i ne přístrojové vybavení, fotometeriál a elektrickou energii. Mimoto u opticky jednoosých monokrystalů se střední krystalovou symetrií, které mají poměrně složitou krystalovou strukturu, jsou snímky pořízené Laueho metodou nepřehledné a obtížně interpretovatelné. často vykazují pseudosymetrie a jejich jednoznačné vyhodnocení je z hlediska požadavků na odbornost a čas néročné. Vzhledem k tomu, že při orientování rentgenovým zářením se používají dlouhodobé expozice při velkých intenzitách, je nutné dbát zvýšené bezpečnosti práce.It is known that the most widespread and general way of orientation, that is to say the crystallographic axes, is the Laue method not based on X-ray diffraction. Despite its versatility, X-ray orientation is tedious and labor-intensive, but not instrumentation, photometric and electrical. Moreover, in the case of optically uniaxial single-crystal single crystals with medium crystal symmetry, which have a relatively complex crystal structure, images taken by the Laue method are confusing and difficult to interpret. they often exhibit pseudosymmetries and their unambiguous evaluation in terms of expertise and time is undemanding. Due to the fact that long-term exposures at high intensities are used in X-ray orientation, it is necessary to ensure increased work safety.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje podle vynálezu způsob krystelograflckého orientování opticky jednoosých objemových monokrystalů s osou růstu kolmou na optickou osu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se krystal nastaví do rovnoběžného světelného svazku mezi zkřížené polaroidy osou růstu souose s tímto svazkem a otáčením krystalu kolem této osy se nastaví jedna ze čtyř poloh zhéěení krystalu, přičemž krystalografické osa totožné s optickou osou se pak určí jako směr kolmý ne osu růstu a ležící v té polarizační rovině, která má definovaný vztah k vnějšímu habitu krystalu.According to the invention, the above-mentioned drawbacks are overcome by a method of crystallographic orientation of optically uniaxial volume single crystals with a growth axis perpendicular to the optical axis. SUMMARY OF THE INVENTION The object of the invention is to set the crystal in a parallel light beam between the crossed polaroids by the axis of growth coaxial with the beam and rotate the crystal about this axis to set one of the four crystal rotational positions, the crystallographic axis identical to the optical axis perpendicular to the axis of growth and lying in the polarization plane that has a defined relationship to the outer habit of the crystal.

Jelikož orientování v polarizovaném světle je úlohe s dvojím řeěením e orientování z habitu v případě jednoosých monokrystalů s osou růstu kolmou na optickou osu má obecně rovněž dvojí řešení, představuje způsob orientování podle vynálezu kombinaci dvojznačných úloh s jednoznačným řešením.Since orientation in polarized light is a dual solution task e orientation from habit in the case of uniaxial monocrystals with a growth axis perpendicular to the optical axis generally also has a dual solution, the orientation method according to the invention represents a combination of ambiguous tasks with an unambiguous solution.

22Θ7Θ622Θ7Θ6

Výhodou způsobu krystalografického orientování opticky jednoosých objemových monokrystalů podle vynélezu je, že celý pracovní postup vyžaduje pouze jednoduSe upravený polarizační mikroskop, případně podobné optické zařízení, s fixačním přípravkem pro justeci krystalu a pro jeho následné přenesení v orientované poloze k delšímu zpracování. Tím odpadá nákladné přístrojové vybavení, které vyžaduje dosavadní rentgenové metoda.An advantage of the method of crystallographic orientation of optically uniaxial volume single crystals according to the invention is that the entire process requires only a simple polarizing microscope or a similar optical device with a fixative for adjusting the crystal and then transferring it in an oriented position for longer processing. This eliminates the costly equipment required by the current X-ray method.

Významnou výhodou je odstranění rizikovosti prací související s rentgenovým zářením, přičemž navíc dochází k úspoře fotamateriálu a elektrické energie. Vzhledem k tomu, že celý pracovní postup je velmi rychlý, jednoduchý bez zvléštních nároků na odbornost obsluhy a přitom zcela spolehlivý, dosahuje se úspory pracovního času a odborné kapacity.An important advantage is the elimination of the risk of work associated with X-rays, while also saving photomaterials and electricity. Because the entire workflow is very fast, simple, without special demands on the operator's expertise and at the same time completely reliable, it saves working time and professional capacity.

Způsob krystalografického orientování opticky jednoosých objemových monokrystalů s osou růstu kolmou na optickou osu bude následovně blíže popsán v příkladovém provedení s pomocí připojených vyobrazení, kde obr. 1 znázorňuje označení význačných krystalografických směrů v trigonélních krystalech, obr. 2a znázorňuje habitus vrchní kuželové čésti krystalu tenteličněnu lithného ve směru osy X β obr. 2b znázorňuje habitus válcové části stejného krystalu, obr. 3a a obr. 3b znázorňují dvě možnosti rozmístění růstových ívů vzhledem k ose g krystalu tantaličnanu lithného, taženého ve směru osy ž·The method of crystallographic orientation of optically uniaxial volume single crystals with a growth axis perpendicular to the optical axis will be described in greater detail below with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows significant crystallographic directions in trigonal crystals. Fig. 2b shows the habit of the cylindrical part of the same crystal, Fig. 3a and Fig. 3b show two possibilities of the placement of growth iva with respect to the g axis of the lithium tantalate crystal, drawn in the z-axis direction.

Způsob krystalografického orientování opticky jednoosých objemových monokrystalů podle vynélezu bude znázorněn na příkladu trigonélního krystalu tantaličnanu lithného. Pro popis jeho orientace se užívá ortogonální systém os X, Y, £, který je ne obr. 1 zakreslen v hexegonélní soustavě s osami ap &%> £3 ⁸ £1 kde £ je hlavní trigonélní osa totožná a optickou osou a s osou Z ortogonálního systému.The method of crystallographic orientation of optically uniaxial bulk single crystals of the invention will be illustrated by the example of a trigonal gel of tantalum lithium. To describe its orientation, the orthogonal system of the X, Y, £ axes is used, which is depicted in Figure 1 in a hexagonal system with the axes ap &%> £ 3 ⁸ £ 1 where £ is the main trigonal axis with the optical axis and the Z axis. system.

Krystal tantaličnanu lithného, tažený ve směru osy 2, se umístí do rovnoběžného svazku světla mezi zkřížené polaroidy s osou růstu rovnoběžně se svazkem světle. K tomu účelu se použije polarizační mikroskop v uspořádání ne průchod e s vyřazenou zvětšovací optikou.The lithium tantalate crystal, drawn in the direction of the axis 2, is placed in a parallel beam of light between crossed polaroids with an axis of growth parallel to the beam of light. For this purpose, a polarizing microscope is used in a non-passage arrangement with the magnifying optics disabled.

K fixaci krystalu se použije přípravek umožňující jeho justaci a přenos v orientované poloze. Otáčením krystalu kolem oay růstu se nastaví libovolné ze čtyř poloh zhášení; tím jsou určeny dva navzájem kolmá směry, z nichž jeden je hledaná osa £.A fixture is used to fix the crystal to allow its adjustment and transfer in the oriented position. By rotating the crystal around the o and y growth, any of the four quench positions is adjusted; this determines two directions perpendicular to each other, one of which is the axis to be sought.

Způsob, jakým lze nesprávný způsob vyloučit, vychází z habitu krystalu. Objemový monokrystal tantaličnanu lithného tažený metodou Czochralakého mé tvar válce, ukončeného dvěma kužely. Povrch válcové části i kuželů bývá hladký s více, či méně patrnými růstovými rysy.The way in which the wrong method can be excluded is based on the crystal habit. Volumetric single crystal of lithium tantalate drawn by Czochralak's method of my cylinder shape, terminated by two cones. The surface of the cylindrical part and cones tends to be smooth with more or less noticeable growth features.

Z nich jsou pro potřebu daného orientování nejdůležltějěí růstové švy, které jsou projevem snahy krystalu o vývin přirozených krystalových tvarů. Vyskytují ae na povrchových přítokách kuželové i válcové čésti, přičemž pro určitý směr tažení je jejich počet a rozložení charakteristické. V případě tažení ve směru g je rozložení na povrchu vrchní kuželové čésti krystalu,znázorněno na obr. 2a a na válcové čésti na obr. 2b. Hlavní švy procházejí kuželovou 1 válcovou částí krystalu a jsou označeny na obr. 2a, 2b a déle 3a, 3b jako g, vedlejší švy, označené, n^ obr. 2a a déle 3a, 3b jako gg ee vyskytují pouze na jeho kuželové části.Of these, growth seams are the most important for a given orientation, which are a manifestation of the crystal's effort to develop natural crystal shapes. They occur both on surface inflows of conical and cylindrical parts, their number and distribution being characteristic for a certain direction of drawing. In the case of drawing in the g direction, the distribution on the surface of the top conical crystal portion shown in Fig. 2a and on the cylindrical portion in Fig. 2b. The main seams extend through the conical 1 cylindrical portion of the crystal and are designated as g in FIGS. 2a, 2b and 3a, 3b longer, the side seams designated as ng in FIGS.

Ose £ je od roviny procházející hlavními švy odkloněna přibližně o 33° buá v kladném či záporném smyslu. Úloha určení osy g pouze z habitu je tedy dvojznačné a navíc nepřesné, avěak lze ji využít k nutnému vyloučení nesprávného směru dvojznačného řešení nalezeného pozorováním při otáčení v polarizovaném světle.The axis θ is offset from the plane passing through the main seams by approximately 33 ° in either the positive or negative sense. Thus, the task of determining the g-axis only from habit is ambiguous and, moreover, inaccurate, but it can be used to necessarily eliminate the wrong direction of the ambiguous solution found by observation when rotating in polarized light.

Spojení obou metod, to je orientování v polarizovaném světle a známého vztahu habitu krystalu vůči ose g, vede k jednoznačnému určení krystalografického ortogonálního systému.The combination of both methods, that is, orientation in polarized light and the known relationship between the crystal habit and the g-axis, leads to a clear determination of the crystallographic orthogonal system.

Po výše popsaném nastavení krystalu tantaličnanu lithného v polarizační· mikroskopu či podobném optickém zařízení do jedné ze čtyř libovolných poloh zhášení se tato poloha porovná s rozmístěním hlavních růstových švů. Osa g je pek určena směrem kolmým ne svazek světla a ležícím v té polarizační rovině, které má od roviny procházející hlavními švy odchylku rovnou přibližně úhlu 33°.After adjusting the lithium tantallate crystal as described above in a polarizing microscope or similar optical device to one of four arbitrary quenching positions, this position is compared with the placement of the main growth seams. The axis g is determined in a direction perpendicular to the beam of light and lying in the polarization plane which has a deviation of approximately 33 ° from the plane passing through the main seams.

Schéma určení osy Z při kladné odchylce je znázorněno na obr. 3β, a při záporné odchylce na obr. 3b. Symboly Pl a P£ na obr. 3a a 3b znázorňují polarizační roviny obou zkří ženýeh polaroidů a alfa je úhel přibližně 33°. Takto neorientovaný krystal tantaličnanu lithného je připraven k fixaci a přenosu k dalšímu zpracování, to je řezání pro součástkovou aplikaci.The scheme for determining the Z axis at positive deviation is shown in Figure 3β, and at negative deviation in Figure 3b. 3a and 3b show the polarization planes of both crossed polaroids, and alpha is an angle of approximately 33 °. The non-oriented lithium tantalate crystal is ready for fixation and transfer for further processing, i.e., cutting for component application.

Podobným způsobem jako va výěe popsaném příkladovém provedení se postupuje i u jiných opticky jednoosých monokrystalů s osou růstu kolmou na optickou osu, pokud to definovaný vztah optické osy k habitu krystalu dovolí.In a similar manner to the example described above, other optically uniaxial single crystals with a growth axis perpendicular to the optical axis are used if the defined relationship of the optical axis to the habit of the crystal permits.

Claims

A method of crystallographic orientation of optically uniaxial volume single crystals with a growth axis perpendicular to the optical axis, characterized in that the crystal is aligned to a parallel light beam between crossed polaroids coaxial with the beam and rotating the crystal about this axis wherein the crystallographic axis identical to the optical axis is then determined as a direction perpendicular to the growth axis and lying in the polarization plane which has a defined relationship to the outer habit of the crystal.