РЕНТГЕНОВСКИЙ СПЕКТРОПОЛЯРИМЕТР Российский патент 2008 года по МПК G01T1/32 

Изобретение относится к физике электромагнитного излучения и может найти применение для измерения рентгеновского излучения при исследованиях высокотемпературной плазмы, взаимодействии высокоэнергичных частиц с веществом, в медицине, в рентгеноструктурном анализе, в радиографии, рентгеновской микроскопии, производстве микросхем.

Известен поляриметр, состоящий из диафрагмы, призмы Волластона и детектора. В поляриметре происходит разделение падающего электромагнитного излучения на две взаимно перпендикулярные составляющие и регистрация этого излучения (см. Физическая энциклопедия, М., Научное изд. «Большая Российская Энциклопедия», 1994, т.4, с.76).

Недостатком известного технического решения является поглощение падающего рентгеновского излучения при прохождении его через призму поляриметра, в результате известный поляриметр невозможно использовать для анализа рентгеновского излучения.

Ближайшим техническим решением является рентгеновский спектрограф, состоящий из детектора и кристалла, который отражает от своей поверхности одну из компонент поляризации рентгеновского излучения (см. Rev.Sci.Instrum, v.72, №2, р.1416, 2001, Baronova E.O., Stepanenko M.M., Pereira N.R. "Cauchois-Johansson X-ray spectrograph for 1.5-400 keV energy range"). Детектор, в качестве которого может быть, например, рентгеновская пленка, фиксирует отраженное от кристалла рентгеновское излучение. В рентгеновском спектрографе полное выделение одной из компонент поляризации происходит при падении рентгеновского излучения под углом Брюстера θ_Б=45° к отражающей атомной плоскости кристалла для излучения с длиной волны λ=2dsinθ_Б, где d - межплоскостное расстояние кристалла.

Недостатком известного технического решения является получение спектра только одной компоненты поляризации рентгеновского излучения.

Техническим результатом изобретения рентгеновского спектрополяриметра является расширение функциональных возможностей, а именно получение одновременно двух компонент поляризации рентгеновского излучения.

Технический результат достигается тем, что предложен рентгеновский спектрополяриметр, содержащий кристалл для выделения компоненты поляризации рентгеновского излучения и детектор для регистрации рентгеновского излучения, при этом угол между измеряемым рентгеновским излучением и линией пересечения отражающих атомных поверхностей кристалла с двумя системами идентичных отражающих атомных плоскостей, расположенных под углом 120°, составляет 54,7°, а детекторы регистрации отраженного рентгеновского излучения расположены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через точку падения измеряемого рентгеновского излучения на кристалл.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема рентгеновского спектрополяриметра.

На чертеже показан источник рентгеновского излучения 1, часть корпуса рентгеновского спектрополяриметра 2 с входным окном 3 для ввода измеряемого излучения. Окно закрыто фильтром 4 из бериллия, который пропускает измеряемое рентгеновское излучение и поглощает видимый свет. В корпусе рентгеновского спектрополяриметра закреплен кристалл 5, который имеет отражающие атомные плоскости кристалла, расположенные под углом 120° друг к другу. Прошедший через окно и падающий на кристалл луч рентгеновского излучения отражается от этих атомных плоскостей кристалла. В корпусе рентгеновского спектрополяриметра под углом 90° к лучу измеряемого рентгеновского излучения расположены два детектора рентгеновского излучения 6 и 7. Детекторы рентгеновского излучения располагают под углом 90° друг к другу, которые регистрируют отраженные от кристалла взаимно перпендикулярно поляризованные компоненты.

Рентгеновский спектрополяриметр работает следующим образом. Измеряемое рентгеновское излучение от рентгеновского источника 1 проходит через окно 3 с фильтром 4, при этом фильтр поглощает видимый свет. Прошедшее через окно и фильтр рентгеновское излучение попадает на кристалл 5 под углом 54.7° к его поверхности. Из отраженного от кристалла 5 рентгеновского излучения детекторами 6 и 7 регистрируют взаимно перпендикулярные компоненты падающего рентгеновского луча. Кристалл выполнен, например, из кварца. Предварительно поверхность кристалла обрабатывают, например шлифуют, параллельно линии пересечения отражающих атомных плоскостей кристалла и симметрично относительно этих отражающих плоскостей. При попадании измеряемого рентгеновского излучения на кристалл, в котором имеются две идентичные системы отражающих атомных плоскостей, расположенных под углом 120° друг к другу, этот рентгеновский луч падает под 45° к двум системам атомных плоскостей и отражается от каждой из них под 90° по отношению к своему первоначальному падению. Угол между двумя отраженными лучами также составляет 90°, причем оба отраженных луча по законам отражения от кристаллической решетки являются полностью поляризованными, каждый из отраженных лучей содержит рентгеновское излучение только одной поляризации, а оба луча содержат в себе взаимно перпендикулярные плоскости поляризации падающего на них рентгеновского излучения.

Далее оба отраженных луча рентгеновского излучения попадают на детекторы 6 и 7, где их регистрируют, например, с помощью рентгеновской пленки или кремниевого детектора. В результате определяют степень поляризации регистрируемого рентгеновского излучения.

Таким образом в рентгеновском спектрополяриметре с помощью одного кристалла выделяют из измеряемого рентгеновского излучения две его взаимно перпендикулярные поляризованные компоненты и получают спектры этих компонент рентгеновского излучения.

Рентгеновский спектрополяриметр позволяет регистрировать одновременно две взаимно перпендикулярно поляризованные компоненты рентгеновского излучения, дает возможность получить с помощью одного кристалла сразу две перпендикулярно поляризованные компоненты рентгеновского излучения, что приводит к получению большей информации о регистрируемом рентгеновском излучении.

Предложенное изобретение относится к физике электромагнитного излучения и может найти применение для измерения рентгеновского излучения при исследованиях высокотемпературной плазмы, взаимодействии высокоэнергичных частиц с веществом, в медицине, в рентгеноструктурном анализе, в радиографии, рентгеновской микроскопии, производстве микросхем. Техническим результатом изобретения рентгеновского спектрополяриметра является расширение функциональных возможностей, а именно получение одновременно двух компонент поляризации рентгеновского излучения. Предложенный рентгеновский спектрополяриметр содержит кристалл для выделения компоненты поляризации рентгеновского излучения и детектор для регистрации рентгеновского излучения, при этом угол между измеряемым рентгеновским излучением и линией пересечения отражающих атомных поверхностей кристалла с двумя системами идентичных отражающих атомных плоскостей, расположенных под углом 120°, составляет 54,7°, а детекторы регистрации отраженного рентгеновского излучения расположены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через точку падения измеряемого рентгеновского излучения на кристалл. 1 ил.

Рентгеновский спектрополяриметр, содержащий кристалл для выделения компоненты поляризации рентгеновского излучения и детектор для регистрации рентгеновского излучения, отличающийся тем, что угол между измеряемым рентгеновским излучением и линией пересечения отражающих атомных поверхностей кристалла с двумя системами идентичных отражающих атомных плоскостей, расположенных под углом 120°, составляет 54,7°, а детекторы регистрации отраженного рентгеновского излучения расположены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через точку падения измеряемого рентгеновского излучения на кристалл.