Многоканальный бездифракционный анализатор рентгеновского излучения Советский патент 1984 года по МПК G01N23/223 G01T1/36 

Изобретение относится к рентгеноспектральным приборам, предназначенным для. количественного анализа веществ и, ц частности, к многоканальным, бездифракционным рентгеновским анализаторам.

Известны многоканальные безднфра хщонные рентгеновские анализаторы, содержащие источник рентгеновского излучения, держатель с образцом и аналитические каналы, выполненные по схеме узкополосного детектора С13

Недостатком таких анализаторов является относительная малоканальность, т.е. максимальное число одновременно анализируекых элементов . мало, не более 4-х.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является многоканальный бездифракционный анализатор рентгеновского излучения, содержаний источник рентгеновского излучения, держатель с образцом аналитические каналы, расположенные симметрично относительно оптической оси анализатора и включающие каждый последовательно расположенные по ходу вторичных рентгеновских, лучей коллиматор с прямоугольными осиованиями, образованными фильтром и вторичным излучателем, и детектор рентгеновского излучения с прямоугольными окнами и толщиной чувствительной области h /Vp f ГД®,Р оптическая плотность .газа детектора, а JU --коэффициент линейнрго поглощения для среднего значения энергии регистрируемого излучения С 21. Недостатки данного анализатора заключаются в невысокой светосиле и сложности ксжструкции аналитического канала. ) . - Цель изобретения - увеличение светосилы анализатора при одновременном

упрощении его конструкции.

Указанная цель достигается тем,

что в многоканальном бездифракцион- ном анализаторе рентгеновского излучения, содержащем источник рентгеновского излучения, держатель образЦа, аналитические каналы, расположенные -симметрично относительно оптической оси анализатора и включающие каждый последовательно расположенные по ходу вторичного рентгеновского излучения фильтр, коллимауор, вторичный излучатель и детектор рентгеновского излучения с прямоугольными окнами и толщиной чувствительной области h,коллиматор выполнен в. виде призмы с трапецеидальными основаниями, параллельные боковые грани которой образованы меньшая фильтром, большая - вторичным излучателем, детектор каждого канала образован парой пропорциональных счетчиков, расположенных друг от друга на расстоянии h, входными окнами параллально друг другу- и прилегающими к вторичному излучателю по его длине, при этом выходное окно источника рентгеновского излучения диаметром d расположено от держателя.образца на расстоянии h,, заключенном в пределах - h .6. d, расстояние от оптической оси анализатора до детекторов R (3-5)h, а .длина L вторичного излучателя составляет (0,7-1,0) где п - число каналов.

На фиг. 1 схематично изображен один из возможных вариантов выполнения анализатора; на фиг. 2 - конструкция аналитического канала, разрез на фиг. 3 и 4 - вариант выбора расстояния R при оптимальных углах отбора флюоресценции csjz. и (и} дяя получения максимальной светосилы анализатора.

Анализатор работает следующим образом. .

Многоканальный анализатор (фиг. 1 и 2) содержит рентгеновскую трубку 1 с торцовым выходом, держатель образца с образцом 2, аналитические каналы, расположенные симметрично относительно оптической оси анализатора под углом отбора флюоресценции от образца oL. Кажда й аналитический канал включает последовательно расположенные по ходу вторичного рентгеновского излучения коллиматор 3, фильтр 4, вторичный излучатель 5 и детектор. При. з т ом коллиматор выполнен в виде Призмы высотой в с трапецеидальными основаниями, а ее параллельные боковые грани образованы меншая - фильтром, а большая - вторичным излучателем.

Детектор рентгеновского излучения в каждом канале образован парой пропорциональных счетчиков 6 и 7, толщина чувствительной области которых h I/up/ где р - плотность газа счетчиков, а и - коэффициент линейного поглощения для среднего значения энергии регистрируемого излучения. Счетчики расположены друг от друга на расстоянии в , h входными окнами параллельно друг другу и прилегающими па вторичному излучателю 5, длина которого L находится в интервале (0,7-l,0)23TR/n, где п - число аналитических каналов, а R - расстояние от оптической оси анализатора до детекторов, которое выбрано равным (3-5)h. При этих условиях обеспечивается максимальная светосила анализатора . , равная

(4).. (4). Со),,

или

(а(2У(-са})-а)

где Oi - телесный угол отбора флюоресценции рентгеновской трубки; теневой угол отбора образца в сторону рентгеновской тру ки; угол отбора флюоресценции образца каждым вторичным и лучателем; угол отбора флюоресценции вторичного излучателя детек тором; (фиг.3,4, где S0§p и Sp/pf - площадь освещенной зоныобразца и выходного окна трубхя соответственно. при этом h Однако при очень близком расположении трубки и образца (ближе d) про исходит сильное затенение апертуры д тектора, поэтому это расстояние целесообразно несколько увеличить, но he более, чем до d, т.е. Экспериментально получают, что дл h 6 d угол отбора флюоресценци образца :0t находится в пределах 4560. При Таком угле.отбора флюоресценции обеспечивается оптимальная освещенность .рентгеновским потоком о ределенного участка образца m 4h и связанный с этим участком отбор флюоресценции образца под угломV коллиматора, высота Ь которого равня ется h. Предложенный многоканальный анализатор (фиг. 1 и 2) работает следую щим образом. Первичное излучение рентгеновской трубки 1, попадая-на образец 2, закрепленный в держателе образца, во буждает флюоресцентное характеристическое рентгеновское излучение образ ца и проходит через коллиматор 3, на входе которого расположен рентгеновс . кий фильтр 4, а на выходе - вторичный .излучатель 5. Характеристическое рентгеновское излучение образца, проходя че.рез фильтр 4, изготовленный из материала с атомным номером Z-1, .. где Z - атомный номер материала анода рентгеновской трубки, возбуждает вторичный излучатель 5, изготовленный из материала- с атомным номером Z-2. Регистрация флюоресцентного рентгеновского излучения осуществляется в узкой полосе энергией, заключенной между краями поглощения фильтра и вторичного излучателя,, парой пропорциональных газонаполненных счетчиков 6 и 7. С целью упрощения конструкции анализатора детектор кгокдого канала образован парой пропорциональных счетчиков, охватывающих вторичный излучатель по его длине, равной (0,7l,0)2jrR/n. При этом эффективность канала предложенной конструкции увеличивается по сравнению с прототипом в 2 раза, так как в предложенном устройстве детектор отбирает излучение от вторичного излучателя, площадь которого увеличилась почти в 3 раза за счет зон, занимаемых ранее телом детектора.- Конструкция коллиматора и размер вторичного излучателя обеспечивает максимальный угол отбора флюоресценции в горизонтальной плоскости расходимости рентгеновского пучка и ограничивает пучок в вертикальной плоскости. В таком коллиматоре коллимирующую роль выполняют верхние и нижние стенки (основания), определяющие вертикальную расходимость, а боковые грани, определяющие горизонтс1льную расходу1мость, предохраняют соседние каналы от попадания излучения. Это позволяет использовать весь полезный угол горизонтальной расходимости. Таким образом, предложенная рентгено-оптическая схема многоканального бездифракциоинрго рентгеновского анализатора позволяет увеличить светосилу анализатора в 2 раза. Путем упрощения конструкции каждого аналитического канала можно увеличить число одновременно анализируемых элементов по сравнению с прототипом-анализатором КРАБ-2 при сохранении массы и Габаритов, а также упростить конструкцию аппарата в .целом, .

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ БЕЗДИФРАКЦИОННЫЙ АНАЛИЗАТОР РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий источникрентгеновского излучения, держатель образца, аналитические каналы, расположенные симметрично относительно оптической оси ангшизатора и включающие каждый последовательно расположенные по ходу вторичного рентгеновского излучения фильтр, коллиматор, вторичный излучатель и детектор рентгеновского излучения с прямоугольными окнами и толщиной чувствительной области h, отличающийся тем, что с целью повышения светосилы при одновременном упрощении конструкции анализатора,.коллиматор выполнен в виде призмы с трапецеидальными основаниями, параллельные боковые грани которой образованы меньшая - 4мльтром, большая - вторичным излучателем, детектор каждого канала образован парой пропорционгшьных счетчиков, расположенных друг от друга на расстоянии h, входными окнами параллельно друг другу и прилегаюпшми к втрричному излучателю по его длине, при этом выходное окно источника рентге- g : 5 новского излучения диаметром d рас ь положено от держателя образца на рас заключенном в пределах стоянии 1 . h, 4, d. расстояние от оптичес 2 кой оси анализатора до детекторов R