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x光表面穿透深度之動力繞射效應
Thesis

x光表面穿透深度之動力繞射效應

高崇寶
Masters, National Tsing Hua University
1993

Abstract

動力繞射理論 掠角繞射 靜力繞射理論 穿透深度 dynamical diffraction theory grazing incidence kin ematical theory penetration depth
晶體表面的性質和其原子架構有相當密切的關連.因此要描述此一性質,必須對原子的位置有充分的了解.和晶體內部的原子數目比起來,表面的原子數目相當的少.因此,為了探索表面現象,實驗儀器必須能接收到來自表面微弱的信號且能濾掉來自晶體內部的信號.以往,科學家們利用粒子與晶體之強作用,以獲得較短的穿透深度,最明顯的例子為LEED.但這存在著根本的缺點:由於交互作用相當強,多次散射的效果使得實驗結果很難被解釋清楚.利用X光來探討表面現象則存在著相當大的優點:X光和晶體之間的作用相當微弱.但是,同時也有個大問題:X光由表面反射的量比起整個晶體反射的量實在太小了,只有1.0e-7個數量級.因此,一個相當強的光源是必須的.近年來,由於同步輻射的發展,使得這個問題能夠被解決.Eisenberg等人發現,當X光以掠角入射晶體,使得X光有相當小的穿透深度,表面的性質便能顯現出來.關於X光繞射的理論主要可分為二種方法:一為靜力繞射理論,另一為動力繞射理論.靜力理論於1914年即已被Darwin提出,對於一般的問題如繞射強度及晶體結構的決定,可以有相當好的解釋.但是當入射角趨近臨界角,此時必須考慮隨著布拉格繞射所產生的光學折射效應.Vineyard於1982年根據此問題提出DWBA,可是, Vineyard只考慮了入射角,因此出現了繞射強度最大值發生在入射角為零度處.到了1986年,Dosch根據光學上的交互定理,同時考慮入射角及出射角的作用,使得靜力繞射理論能使用在掠角的情形.動力繞射理論則實際地將Maxwell方程組應用於晶體.相較於靜力繞射理論的著重於晶體外部的波向量差,動力繞射理論則著眼於晶體內部的波向量.因此,動力繞射理論能更真實地描述繞射現象.本篇論文之目的便在利用動力繞射理論於X光的掠角繞射.首先在第二章先簡單地描述動力繞射理論。第三章則實際地運用此理論,同時考慮一些實際晶體具有的性質.第四章,則簡單地把Dosch所用的靜力繞射理論加以描述.第五章則著重於探討計算結果及比較二者理論所預測結果的的異同.

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