Рентгеновский спектрометр Советский патент 1983 года по МПК G01N23/22 

1

л

i4 / Изобретение относится к аналитическому приборостроению а именно к конструкции рентгеновских спектрометров, которые могут быть применены для изучения характеристики источников рентгеновского излучения, для диагностики высокотемпературной плазмы, при исследовании быстроменяющихся во времени процессов. Известен обзорный рентгеновский спектрометр, содержащий апертурное устройство, выполненное в виде набора апертурных диафрагм, выпуклый диспергирующий элемент и детектор излучения, выполненный в виде фотопленки или набора ионизационных детекторовОднако такой спектрометр обеспечивает одновременную регистрацию ши рокого спектрального диапазона, но формирует сильно расходящийся пучок рентгеновских с линейной дисперсией, резко возрастающей с увели чением расстояния от поверхности диспергирующего элемента. Это требу ет для регистрации всего спектрального диапазона детекторов с большими входными окнами, и исследование быстропротекающих во времени процес сов затруднено, так как существующи детекторы с временным разрешением имеют малое входное окно. Энергети;Ческое разрешение спектрометров это типа определяется размерами источника излучения, собственным разреше нием диспергирующего элемента и раз решением детектора, которое ухудшс ется вследствие косого падения излучения на окно детектора. Ширина исследуемого диапазона при использовании данного спектрометра не зависит от расстояния до источника из лучения. Известен рентгеновский спектрометр, содержащий апертурную диафраг му, вогнутый дипергирующий элемент и детектор излучения ячеистого типа 2. Недостатком спектрометра является то, что хотя он является обзорны имеет большую линейную дисперсию, что делает невозможным исследование процесса во времени существующими детекторами с временным разрешением из-за малого окна. Разрешение спект рометра определяется размером источ ника, используемым диспергирующим элементом и детектором. Различные углы падения излучения на окно детектора ухудшают его энергетическое разрешение, Рентгенооптическая схем прибора обеспечивает одновременную регистрацию широкого спектрального диапазона только в том случае, если источник излучения расположен внутр круга фокусировки близко к дисперги рующему элементу. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является рентгеновский спектрометр, содержащий диспергирующий элемент в виде монокристалла, криста-плографические плоскости которого Изогнуты по параболическому цилиндру, и детектор излучения C3J, Однако такой спектрометр хотя и обеспечивает формирование параллельного пучка лучей заданной ширины с дисперсией, изменяющейся перпендикулярно направлению излучения, но не позволяет работать с протяженными источниками. Целью изобретения является обеспечение возможности изучения протяженного источника рентгеновского излучения. Поставленная цель достигается тем, что в рентгеновский спектрометр, содержащий диспергирующий элемент в виде монокристалла, кристаллографические плоскости которого изогнуты по параболическому цилиндру, и детектор излучения, введен второй монокристалл с кристаллографическими плоскостями, изогнутыми по параболическому цилиндру, фокус и оптическая ось которого совпадают с фокусом и оптической осью первого монокристалла, а на пути первичного потока рентгеновского излучения установлена апертурная диафрагма. На чертеже схематически изображен предлагаемый спектрометр. Спектрометр содержит апертурную диафрагму 1, диспергирующий эле-, мент 2 и координатно чувствительный детектор 3 с временным разрешением. Диспергирующий элемент 2 выполнен в виде двух монокристаллов, кристаллографические плоскости 4 которых изогнуты по параболическим цилиндрам, рабочие поверхности обращены друг к другу, имеют общий фокус F и оптическую ось. Спектрометр работает следующим образом. Первичное излучение от источника, проходя апертурную диафрагму 1, падает на рабочую поверхность диспергирующего элемента и дифрагирует на кристаллографических плоскостях 4 в диапазоне углов « окно координатно чувствительного детектора 3 падает параллельный пучок лучей с дисперсией, перпендикулярной направлению излучения. Дисперсия вдоль окна детектора определяется следующим выражением: где -- линейная дисперсия по осиординат;d - межплоскостное расстояние кристалла, используемого

в качестве диспергирующего элемента; а -2- ., где р - параметр параболы,

а - текущая координата, Кг-- коэффигхиент, определяющий увеличение диспергирующего элемента 2; Н - ширина пучка, падающего на

диспергирующий элемент; h - ширина пучка, дифрагированного на диспергирующем элементе. . Коэффициент К определяется параметрами Р используемых параболических цилиндров и может иметь различные значения.

Верхняя граница исследуемого спектра (Дгпо() определяется минимально возможным радиусом изгиба кристаллографических плоскостей диспергирующего элемента 2, а нижняя ( ) определяется длиной ветки параболы.

Предлагаемое изобретение реализует такую рентгенооптическую схему спектрометра, в которой на входное

окно детектора падает параллельный поток излучения нормальной поверхности окна. Это обеспечивает наилучшие условия регистрации излучения детектором, т.е. обеспечивает минимальную реализацию энергетического и пространственного разрешения де-тектора. Следовательно, и энергетическое разрешение спектрометра значительно улучшается..

0

Выполнение диспергирующего элемента в виде двух ветвей параболического цилиндра с различными параметрами Р дает возможность получать на выходе параллельный пучок лучей задан5ной ширины,, что особенно вгикно при исследовании быстро протекгиощих процессов, так как существующие детекторы с временным разрешением имеют малое входное окно. При этом рентге0новский спектрометр обеспечивает необходимую обзорность спектра, независящую от расстояния до источника излучения.

РЕНТГЕНОВСКИЙ СПЕКТРОМЕТР, ::одержащий диспергирующий элемент в виде монокристалла, кристаллографические плоскости которого изогнуты по параболическому цилиндру, и детектор излучения, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью обеспечения возможности изучения протяженного источника -рентгеновского излучеНИН, в него введен второй монокристалл с кристаллографическими плоскостями, изогнутыми по параболическому цилиндру, фокус и оптическая ось которого совпадает с фокусом и оптической осью первого мЪнокристалла, а на пути первичного потока рентгеновского излучения установлена апертурнаядиафрагма.