Рентгеновский трехкристальный спектрометр Советский патент 1984 года по МПК G01N23/20 

Изобретение относится к исследованию физических свойств веществ радиационными методами, а именно к рентгеновскому анализу с помощью рентгеновских спектрометров, используемых для исследования монокристаллов. Известен рентгеновский спектрометр, содержащий две платформы, на каждой из которых последовательно установлены источник рентгеновских лучей, кристаллмонохроматор, детектор, второй кристаллмонохроматор и второй детектор. Платформы скреплены веерообразно с возможностью поворота вокруг ячейки для исследуемого кристалла. Каждый из детекторов содержит два располоокенных навстречу друг другу входных окна, а кристалл-монохроматоры вь1полнены в виде монокристаллических пластин с прорезью. Такая конструкция спектрометра обеспечивает простоту юстировки 1. Иедостатком спектрометра является высокая стоимость, обусловленная использованием в нем кристаллов-монохроматоров, выполненных в виде монокристаллических пластин с прорезью, изготовление каждой из которых стоит 500 руб. Иаиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является рентгеновский трехкристальный спектрометр, содержащий источник рентгеновских лучей, три кристалла с держателями и устройствами поворота, поворотную платформу на которой размещены источник и первый кристалл, два детектора и две направляющие. Кроме того, спектрометр содержит третью направляющую с размещенным на ней первым детектором с устройством поворота. При этом второй детектор выполнен поворотным относительно оси поворота третьего кристалла, платформа - поворотной относительно оси поворота первого кристалла, а держатели второго и третьего кристаллов установлены на первых двух направляющих, параллельных третьей. Юстировка спектрометра на третий (исследуемый кристалл (кроме поворотов всех кристаллов вокруг своих осей) включает перемещение второго детектора на первую направляющую с последующим его поворотом так, чтобы отраженный от первого кристалла луч регистрировался детектором. Затем производят поворот платформы. При перемещении вдоль второй направляющей второго кристалла отраженный от первого кристалла луч проходит через его ось. Далее осуществляют перемещение и поворот второго детектора с тем, чтобы отраженный от второго кристалла луч попал во второй детектор. После этого производят перемещение третьего (исследуемого) кристалла по первой направляющей так, чтобы ось его вращения устанавливалась на отраженный луч от второго кристалла. Последний этап юсти ровки заключается в повороте и перемещении первого детектора по третьей направляющей. Такой спектрометр позволяет работать в широком диапазоне углов дифракции рентгеновских лучей 2. Недостатком известного спектрометра является сложность юстировки, включающей кроме поворотов также параллельные перемещения кристаллов и детекторов излучения, и поворот платформы. Целью изобретения является упрощение юстировки. Поставленная цель достигается тем, что рентгеновский трехкристальный спектрометр содержащий источник рентгеновских лучей, три кристалла с держателями и устройствами поворота, поворотную платформу с установленными на ней источником и первым кристаллом, два детектора и две направляющие, снабжен дополнительной поворотной платформой, на которой расположены третий кристалл и дополнительно введенный третий детектор, причем обе платформы установлены с возможностью поступательного перемещения на направляющих, закрепленных каждая одним концом на общей опорной оси, на которой размещен держатель второго кристалла, а также в спектрометр введены тяги, укрепленные одним концом на общей опорной оси, а другим концом соединенные с платформами. При этом первый и второй детекторы установлены на тягах. Благодаря такому выполнению юстировка спектрометра производится перемещением платформы вдоль направляющих и поворотом кристаллов. При этом исключаются повороты и перемещения детекторов, и перемещение одного из кристаллов, что упрощает юстировку. На фиг. 1 представлен рентгеновский трехкристальный спектрометр, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Спектрометр содержит кристаллы 1-3 с держателями и устройствами поворота, источник 4 рентгеновских лучей, детекторы 5-7 излучения. Источник 4 и кристалл 1 установлены на платформе 8, которая укреплена на направляющей 9 с возможностью поворота относительно нее. Кристалл 3 и детектор 7 установлены на платформе 10, выполненной поворотной относительно направляющей 11 и укрепленной на ней. Держатель кристалла 2 размещен на опорной оси 12, на которой также укреплены направляющие 9 и 11, выполненные с возможностью поворота вокруг нее. Для перемещения платформ 8 и 10 вдоль направляющих 9 и 11 предусмотрены устройства 13 и 14 перемещения. Детекторы 5 и 6 размещены на тягах 15 и 16, соединенных с опорной осью 12 с возможностью поворота вокруг нее и с платформами 8 и 10 с возможностью поворотов вокруг установленных на платформах осей поворотов кристаллов 1 и 2. Предусмотрено устройство измерения углов между базовыми направлениями Ai,.,A2,..Aj и AJJ на платформах и тягах спектрометра, где А - направление рент геновского луча на платформе 8, пересекающее ось поворотов кристалла 1; А - направление на тяге 15, пересекающее оси поворотов кристаллов 1 и 2; Аз - направление на тяге 16, пересекающее оси поворотов кристаллов 2 и 3; направление на платформе 10, пересекающее ось поворотов кристалла 3 и окно детектора 7. Рентгеновский спектрометр работает следующим образом. Кристаллы 1-3 закрепляют в держателях, совмещая контролируемые кр.исталлографические плоскости с геометрическими осями поворотов держателей. Перемещением платформы 8 вдоль направляющей 9 с помощью средства перемещения 13 устанавливают между базовыми направлениями At и Аг.угол 1, 180°-2 а. Поворотом платформы 10 вокруг опорной оси 12 устанавливают между базовыми направлениями AJ и А.J угол с1. 180°-2 Qi. Перемещением платформы 10 вдоль направляющей 11 с помощью средства перемещения 14 устанавливают между базовыми направлениями Аа, и А угол с(:, 180°-2ф,..гдеф1, Qi. ч Qi. - брэгговские углы отражения рентгеновского луча кристаллами 1-3 соответственно. Исходящий нз источника 4 рентгеновский луч направляют на кристалл 1. Поворотом кристалла 1 находят его отражающее положение, получая регистрируемый детектором 5 отраженный рентгеновский луч, падающий на кристалл 2. Поворотом кристалла 2 находят его отражающее положение, получая регистрируемый детектором б отраженный луч, падающий на кристалл 3. Поворотом кристалла 3 находят его отражающее положение, получая отраженный луч, регистрируемый детектором 7. Предлагаемый спектрометр позволяет производить исследование кристаллов в щироком диапазоне углов дифракции. Его конструктивные особенности исключают необходимость в индивидуальных юстировочных перемещениях каждого из кристаллов и детекторов, что приводит к значительному уменьшению затрат времени на юстировку прибора. Спектрометр конструктивно симметричен. При замене детектора 7 вторым источником рентгеновских лучей он может использоваться как двухлучевой рентгеновский спектрометр, что расширяет функциональные возможности прибора. Предлагаемый спектрометр позволяет осуществлять с помощью неразрушающих рентгеновских методов прецизионное измерение важнейших параметров монокристаллических слоев, таких как концентрация и распределение примеси, измерение параметра кристаллической решетки и т. п.

1. РЕНТГЕНОВСКИЙ ТРЕХКРИСТАЛЬНЫЙ СПЕКТРОМЕТР, содержащий источник рентгеновских лучей, три кристалла с держателями и устройствами поворота, поворотную платформу с установленным на ней источником и первым кристаллом, два детектора и две направляющие, отличающийся тем, что, с целью упрощения юстировки, спектрометр снабжен дополнительной поворотной платформой, на которой размещены третий кристалл и дополнительно введенный третий детектор, причем обе платформы установлены с возможностью поступательного перемещения на направляющих, закрепленных каждая одним концом на общей опорной оси, на которой размещен держатель второго кристалла, а также в спектрометр введены тяги, укрепленные одним концом на общей опорной оси, а другим концом соединенные с платформами. 2. Спектрометр по п. 1, отличающийся i тем, что первый и второй детекторы установлены на тягах. (Л

Фиг.2