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薄膜样品在基底上以二维形式存在,通常在平行厚度方向或者面内方向具有---的各向---。因此,一般我们讨论材料的性能和特点时一般有两个方向,一个是沿厚度方向,另一个是面内方向(晶面垂直于宏观平面生长的方向)。我们对薄膜的表征包含晶格常数,晶格畸变,晶体取向以及晶粒尺寸等。此外,xrd摇摆曲线检测分析,薄膜分析通常包括薄膜特有的结晶相、亚稳相、外延薄膜中的畸变/弛豫等。
除上述外,x射线反射率的方法可以被用来表征薄膜的各种特征,例如厚度,密度,粗糙度等。该方法适用于晶态、非晶态以及多层膜的表征。
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根据弹性力学的理论,应变εφψ可表示为:式中e及v分别是材料的弹性模量及泊松比:如果x射线沿po方向入射,则εφψ还可表示为垂直于该方向(hkl)晶面间距改变量,根据布拉格方程,这个应变为:式中d0及2θ0分别是材料无应力状态下(hkl)晶面间距及衍射角。两个公式都表示应变εφψ,其中前者代表了宏观应力与应变之间关系,后者则是晶面间距的变化。
二者将宏观应力(应变)与晶体学晶面间距变化结合在一起,从而建立了x射线应力测试的理论基础。由于x射线穿透表面的---很浅,在测试厚度范围内可简化为平面应力问题来处理,此时σz=txz=tyz =0,可对公式进行简化:令前面两个公式相等,简化后得到:令方位角φ分别为0°、90°及45°时,xrd摇摆曲线检测实验室,对上式简化,并对sin2ψ求偏导式中k称为x射线弹性常数或x射线应力常数,陕西xrd摇摆曲线检测,简称应力常数
这就是平面应力测试的基本公式,利用应力分量σx、σy和txy,实际上已完整地描述了材料表面的应力状态
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残余应力及其产生
1. 类内应力
在较大的材料区域(很多个晶粒范围)内几乎是均匀的。与第ⅰ类内应力相关的内力在横贯整个物体的每个截面上处于平衡。与相关的内力矩相对于每个轴同样抵消。当存在的物体的内力平衡和内力矩平衡遭到破坏时会产生宏观的尺寸变化。
2.第二类内应力
在材料的较小范围(一个晶粒或晶粒内的区域)内近乎均匀。与相联系的内力或内力矩在足够多的晶粒中是平衡的。当这种平衡遭到破坏时也会出现尺寸变化。
3.第三类内应力
在的材料区域(几个原子间距)内也是不均匀的。与相关的内力或内力矩在小范围(一个晶粒的足够大的部分)是平衡的。当这种平衡破坏时,不会产生尺寸的变化。
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