РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНЫЙ АНАЛИЗАТОР Российский патент 1994 года по МПК G01N23/223 

Изобретение относится к рентгенофлуоресцентному анализу и может быть использовано при изучении поверхностного распределения содержаний элементов и толщин излучателей.

Известен бездифракционный рентгенофлуоресцентный локальный анализатор [1] со сменными селективными фильтрами перед пропорциональным детектором и диафрагмой в виде цилиндрического отверстия, направляющего узкий пучок первичного излучения на локальный участок исследуемого объекта.

Ближайшим аналогом является анализатор [2] , в котором для повышения светосилы установки и снижения предела обнаружения источником первичного излучения служит острофокусная рентгеновская трубка. Анализатор также содержит цилиндрическую диафрагму и детектор рентгеновского излучения. Образец установлен на держателе, выполненном неподвижным.

Недостатком данного анализатора и других является получение информации о содержании элементов (или толщине слоя) только в отдельной точке образца при трудоемкой и длительной процедуре нахождения этих величин во множестве точек.

Целью изобретения является повышение производительности анализа путем осуществления одновременного локального анализа в совокупности точек.

Цель достигается тем, что в устройство, включающее острофокусную рентгеновскую трубку, диафрагму, детектор рентгеновского излучения и прободержатель, диафрагма пучка первичного излучения выполнена щелевой, дополнительно введена щелевая диафрагма пучка флуоресцентного излучения, оси диафрагм перпендикулярны друг другу, причем ось диафрагмы первичного пучка нормальна к оси первичного пучка и параллельна плоскости окна рентгеновской трубки и рабочей плоскости прободержателя, а в качестве детектора рентгеновского излучения использован по крайней мере один позиционно-чувствительный детектор, снабженный селективным фильтром, нить которого перпендикулярна оси диафрагмы пучка флуоресцентного излучения, а прободержатель выполнен с возможностью перемещения в рабочей плоскости в направлении, перпендикулярном проекции щелевой диафрагмы пучка первичного излучения на рабочую плоскость прободержателя.

На чертеже представлена схема локального анализатора.

Анализатор содержит рентгеновскую трубку 1, по ходу лучей установлена щелевая диафрагма 2 первичного излучения, проекция 3 которой находится на рабочей поверхности 4 прободержателя. Источник 5-6 флуоресцентного излучения, расположенного на рабочей поверхности 4 образца, возникает под действием этого первичного излучения. Перпендикулярно проекции 3, а следовательно, и щели первичной диафрагмы 2 установлена вторая щелевая диафрагма 7, которая перекрыта селективными фильтрами 8-10. За щелевой диафрагмой 7 расположены позиционно-чувствительные детекторы 11-13. Щелевая диафрагма 7 расположена так, что излучение некоторой точки 5 проекции 5-6, пройдя через селективные фильтры 8-10, попадает в окна соответствующих им детекторов 11-13 в точках 14-16, а излучение некоторой точки 6, пройдя через те же фильтры, попадает в окна тех же детекторов в точках 17-19. Сигналы от множества точек источника флуоресцентного излучения, зафиксированные детектором, поступают в ЭВМ 20 для пересчета их интенсивностей и содержания элементов и толщины излучаемого объекта в каждой из этих точек, а после пересчета полученные сведения о распределении элементов и толщин вдоль проекции первичной щелевой диафрагмы (при неподвижном прободержателе) или о их распределении по поверхности объекта (при перемещении прободержателя) поступают на экран дисплея 21 или выводятся на цифропечать.

Устройство работает следующим образом.

Первичное излучение острофокусной рентгеновской трубки 1, прошедшее через щелевую диафрагму 2, возбуждает рентгеновскую флуоресценцию узкого протяженного линейного участка 3 на рабочей поверхности прободержателя 4. Флуоресцентное излучение локальной области 5 (или 6) этого участка проходит через щелевую диафрагму 7 вторичного излучения, перекрытую в различных ее частях селективными фильтрами 8-10, и попадает в позиционно-чувствительные детекторы 11-13 соответственно в точках 14-16 (для излучения локальной области 5) и в точках 17-19 (для излучения локальной области 6). Селективные фильтры 8-10 расположены так, чтобы полностью перекрывать все излучение флуоресцирующего участка 3, попадающее через щелевую диафрагму 7 соответственно в детекторы 11-13. Интенсивности флуоресцентного излучения отдельных элементов в какой-либо локальной области участка 3 зависят от содержания этих элементов (а для ненасыщенного слоя излучателя также от толщины рассматриваемой области) и поставляют информацию, необходимую для определения состава и толщины данной локальной области. Так интенсивности аналитических линий элементов, зарегистрированные в точках 14-16 позиционно-чувствительных детекторов 11-13, позволяют найти содержание элементов и толщину слоя в локальной области 5 исследуемого объекта. Интенсивности флуоресценции тех же элементов, зарегистрированные в других точках детекторов, позволяют определить элементный состав и толщину слоя в соответствующих им локальных областях вдоль протяженного флуоресцирующего источника 3. Расчет содержаний и толщин для каждой локальной области осуществляется с помощью ЭВМ 20, на экране дисплея 21 которой изображается профиль содержаний и толщин вдоль источника 3. Перемещение рабочей поверхности прободержателя позволяет получить и отразить на дисплее 21 плоскую картину распределения содержаний элементов и толщин по поверхности изучаемого объекта 4.

Повышение производительности нахождения распределения элементов и толщин по поверхности объектов достигается одновременным получением информации о содержании элементов и толщинах во множестве точек профиля и осуществлением анализа одновременно на несколько элементов. (56) 1. Глинский Е. Е. , Котельников В. В. Энергодисперсионный локальный анализ сталей. - Аппаратура и методы рентгеновского анализа. Л. , 1977, вып. 18, с. 213-216.

2. Закасовский Г. В. и Федорова П. М. Бездифракционный рентгенофлуоресцентный локальный анализатор. - Аппаратура и методы рентгеновского анализа. Л. , 1975, вып. 17, с. 91-95.

Использование: в области анализа веществ рентгенофлуоресцентными методами для экспрессного определения поверхностного распределения элементов и толщины объектов. Сущность изобретения: анализатор содержит рентгеновскую трубку 1, по ходу лучей установлена щель 2, проекция 3 которой находится на рабочей поверхности 4 прободержателя. Под действием первичного излучения возникает источник флуоресцентного излучения 5-6, перпендикулярно проекции 3 установлена щель 7 с селективными фильтрами 8 - 10, щель расположена между проекциями 3 и позиционно-чувствительными детекторами так, что излучение от точек 5 и 6 попадает в окна детекторов 11 - 13 в точках 14 - 16 для точки 5 и 17 - 19 - для точки 6, сигналы обрабатываются в ЭВМ. 1 ил.

РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНЫЙ АНАЛИЗАТОР, включающий острофокусную рентгеновскую трубку, диафрагму, детектор рентгеновского излучения и прободержатель, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности анализа, диафрагма пучка первичного излучения выполнена щелевой, дополнительно введена щелевая диафрагма пучка флуоресцентного излучения, оси диафрагм перпендикулярны друг другу, причем ось диафрагмы первичного пучка нормальна к оси первичного пучка и параллельна плоскости окна рентгеновской трубки и рабочей плоскости прободержателя, а в качестве детектора рентгеновского излучения использован по крайней мере один позиционно-чувствительный детектор, снабженный селективным фильтром, нить которого перпендикулярна оси диафрагмы пучка флуоресцентного излучения, а прободержатель выполнен с возможностью перемещения в рабочей плоскости в направлении, перпендикулярном проекции щелевой диафрагмы пучка первичного излучения на рабочую плоскость прободержателя.