Investigation of quartz crystals with non-homogeneous distributions of impurity atoms by X-ray methods

Abstract

Lang- and section topography in transmission, plane wave topography in reflection, and precision lattice parameter determination are applied to the study of step like impurity atom distributions in quartz. The possibilities to describe the deformation fields connected with these distributions by means of the theory of elasticity, including also ansiotropic effects, are discussed. The applicability and the limits of the used X-ray methods for the measurement of these deformation fields are investigated theoretically and experimentally. All the methods used yield the same values of parameters (step hight and width) of the model of the deformation field within the ranges of their experimental accuracy. Using the anisotropical theory of elasticity the results of the lattice parameter determination can yield information about the anisotropy of the quasiplastic dilatation due to the defects. Lang- und Sectiontopografie in Transmission, Planwellentopografie in Reflexion und prazise Bestimmung von Gitterparametern werden zur Untersuchung von stufenartigen Fremdstoffverteilungen in Quarz angewendet. Die Moglichkeiten, die mit diesen Verteilungen verbundenen Deformationsfelder, einschlieslich der anisotropen Effekte, mit der Elastizitatstheorie zu beschreiben, werden diskutiert. Die Anwendbarkeit und die Grenzen der verwendeten rontgenografischen Methoden fur die Messung dieser Deformationsfelder werden theoretisch und experimentell untersucht. Im Rahmen ihrer experimentellen Genauigkeit liefern alle verwendeten Methoden die gleichen Werte von parametern (Stufenhohe und -breite) des Deformationsfeldes. Unter Verwendung der anisotropen Elastizitatstheorie kann man aus den Ergebnissen der Gitterparameterbestimmung Informationen uber die quasiplastische Dilatation durch die Defekte erhalten.