Рентгеновский спектрометр Советский патент 1986 года по МПК G01N23/20 

1

Изобретение относится к рентгеновской спектроскопии и может быть применено для исследования тонкой структуры рентгеновских спектральных линий.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности спектрометра ,

На чертеже изображен предлагаемы спектрометр.

Спектрометр содержит источник 1 рентгеновских лучей, коллимирующие щели 2, кристалл-анализатор 3, детектор 4, фокусирующую окру;«ность 5

Предложенный спектрометр работае следующим образом.

Спектрометр осуществлен на базе дифрактометра ДРОН-2,0. На гониометре дифрактометра используется специальная головка, которая дает возможность установить отражаюп ую поверхность ММ кристалла-анализатора 3 на расстоянии а от центра гониометра с точностью 2 мкм.

Кристалл-анализатор 3 изготовлен в виде прямоугольной призмы с осно- ваниями, параллельными атомным плоскостям (112), и с боковыми гранями, параллельными (111) и (1ТО). В призме параллельно плоскостям (iTO) выполнена прорезь такой глубины, чтобы оставалось общее основание для поддержания естественной связи межд образованными частями блока. Полученный кристалл-анализатор протравлен в травителе СР-4. В качестве кристалл-анализатора использован бездислокационньш монокристалл кремния. Отражающими плоскостями служат плоскости (1 То). Параметр b 8 мм, число отражений П 5, излучени СоК. регистрация ионизационная.

ОС

Рентгеновская трубка БСВ-22 с анодл

ным фокусом 0,4-0,8 мм работает в режиме 30 кВ, 10 мА. Скорость кача- йия кристалла 1/32 град/мин. Щели S и Sj имеют ширину 50 мкм,

В предложенном спектрометре ангш гично спектрометру Брэггов при любом нечетном числе отражений может осуществляться разновременная фокусировка.

Выбирается правая декартовая ciibreMa координат с началом О находящимся на оси, вокруг которой вращается кристалл-анализатор с щелью шириной t . Ось абсцисс совпада центральным лучом падающего

пучкг1 FO, Пусть точечный фокус F (или узкая щель при больших рахмерах фокуса F ) и отражающая поверхность монокристаллического блока находятся на расстоянии г и а. соответственно от начала координат- (ось

X

вращения). Все лучи определенной ,цлины волны Я ,, отраженные при качании кристалла-анализатора, соберут- ся в одной точке К, которая находится на окружности с центром О и радиусом г, .

Пусть пучок с угловой расходимостью 2 F падает на кристалл-анализа- тор, находящийся в положении , а центральный луч FO, направленный к оси вращения, падает на кристалл под углом максимального отражения 0 для исследуемой длины волны ; .

После нечетного числа п отражений

5

0

этот луч выходит из точки Eg под углом 29 относительно оси X. Чтобы луч, распространяющийся в направлении FA, можно было привести в положение максимального отражения, Необходимо повернуть кристалл-анализатор против хода часовой стрелки на угол 8 . Тогда луч FA, падающий на Щ в точке А, вьйадет из анализатора от точки 6 под углом 2 &+S. Коор- динаты ; и ij точки пересечения лучей, отраженных при положениях М М и ММ анапизатора, следующие; cos-2e- 2cose/cos .f а-Сп-1 ) (2е+ S/2);(1)

y rsin26+f2 cos e/cosS/2} a(n-) Kb/2 cos (2еч-К/2)(2)

Как видно из формул (1) и (2), в общем случае фокусировка для лучей одинаковой длины волны не сугдест- вует, поскольку координаты х и у точки К зависят от о , т.е. от положения кристалла. Для фокусировки необходимо, чтобы в выражениях для координат X и у вторые члены равнялись нулю, т.е.

х Г соз20; y rsin2e (3)

если

я- к//V

d- ..-.-,

0

0

n-J 2

Таки1 1 образом, как видно из формулы (3)5 полученной при условии (4), существует фокусировка отражен- Н1ЫХ лучей, а геометрическое место И х. фокусов для разных длин волн пред- ставляет собой окружность с радиусом h и центром О , так же, как и в методе Брэггов.

Формула (4) является общим случаем и содержит случай Брэггон: при П/ 1 - отражение только от одного кристалла, смещение которого от оси вращения .

Спектр дублета СоК,, полученный ионизационным (S 50 мкм, скорость счетчика 1/16 град/мин) методом, дает следующий результат для ширины линий (таблица) .

Так как разрешение спектрометра определяется формулой

-А

u7i|

экс

-/i-M

(5)

ист

то его значение определяется истинной шириной |л Л|цст поскольку маленкая неточность значения , приводит к большой неточности значения Р

Для сравнения предлагаемого спекрометра со спектрометром Брэггов,пр водится таблица для ширины линий, в которой для более полного сравнения приводятся также значения ширины ли НИИ, полученной на двукристальном спектрометре.

Как видно из таблицы, ширина линий дублета СоК,, полученная с помо щью предлагаемого спектрометра, значительно меньше, чем полученная на других спектрометрах.

Так как ширина линий л 7i и разрешающая сила связаны формулой (5), то предлагаемый спектрометр имеет гораздо большее разрешение, чем спектрометр Брэггов.

Предлагаемьш спектрометр при использовании трех последовательных

Составитель Т. Владимирова Редактор Л. Гратилло Техред Н.Бонкало Корректор Т. Колб

Заказ 2118/36 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

брэгговских отражений имеет большую разрешающую силу, чем брзгговский и двукристальный спектрометры.

Спектрометр и ЛК

10

Предлагаемый ()

Двукристальный

Брэггов

0,62)( 0,82х 1,221

0,77х 0,94х 1,078 0,80х 0,99х 0,942

15

20

25

30

35

Формула изобретения

Рентгеновский спектрометр, содержащий источник рентгеновского излучения, расположенные по ходу рентгеновского пучка входную щель, качающийся кристалл-анализатор, выходную щель и детектор, причем входная и выходная щели расположены на фокусирующей окружности, о т л и - чающийс я тем, что, с целью повьш1ения разрешающей способности, в качестве кристалла-анализатора используется монокристалльный блок с прорезью, образующей канал с параллельными отражающими поверхностями, нижняя из которых расположена на расстоянии а - b от центра фокусирующей окружности, где п - число брэгговских отражений в блоке; b - ширина прорези.

Изобретение относится к рентгеновской спектроскопии и может быть использовано для исследования тонкой структуры рентгеновских спектральных линий. Спектрометр содержит входную и выходную щели, расположенные на фокусирующей окружности, и покачивающийся кристалл-анализатор 3 для получения разновременной фокусировки. Кристалл-анализатор выполнен в виде монокристального блока с прорезью и расположен на расстоянии п-1 , а -у- Ъ, где п нечетное число брэгговских отражений; Ъ - ширина прорези, от центра окружности фокусировки. При многократных отражениях от параллельных стенок канала, образованного боковыми стенками прорези, ширина кривой дифракционного отражения уменьшается, что позволяет повысить разрешающую способность прибора. I ил. § а с f