Рентгеновский резонатор-монохроматор Советский патент 1988 года по МПК G01N23/20 

со со

о

СП

ел

Изобретение относится к рентгеновским резонатор-монохроматорам для получения монохроматизированных и кол- лимированных пучков рентгеновского , излучения и может применяться в рент- геноспектроскопии.

Цель изобретения - увеличение интенсивности излучения и одновременг- ное получение 1ескольких параллельных пучков с разной степенью монохромати- зации и коллимации на выходе резонатора.

На чертеже изображен резонатор- монохроматор.

Резонатор-монохроматор содержит кристаллы-монохроматоры 1 и 2, источник 3 рентгеновских лучей, падаюпшй луч 4, лучи 5 и 6, выходящие из резонатора после первого и второго цик- лов, детектор 7.

При каждом полном цикле луч смещается в плоскости дисперсии резонатора на постоянный шаг, величина а которого определяется геометрией резо- натора: ( )сов S, где Ъ, - ширина прорези первого кристалла; Ър - ширина прорези второго кристалла; 0 - угол Брэгга резонансной волны,

Для резонатора применяется гониометр, обеспечивающий вращение двух поворотных столиков вокруг одной вертикальной оси. Обе гониометрические головки смонтированы на общем конусообразном основании одна внутри другой и соединены с помощью хомутов с дифференциально-винтовыми передачами, уменьпшющими минимальный шаг пово

рота и увеличивающими точность юстировки рентгеновского резонатора на разные длины волн.

Резонатор работает следующим образом.

Рентгеновский луч 4 падает под уг лом дифракции бр, на отражающую поверхность 1.1 первого кристалла-мо- нохроматора. Отразившись, пучок падает на отражающую поверхность 2.1 второго кристалла-монохроматора. Совер- шив два последовательных отражения от поверхностей кристалла 2, луч падает на отражающую поверхность 1.2 кристалла-монохроматора 1, после чего рентгеновский луч выходит из ре- зонатора. При этих отражениях пучок монохроматизируется вокруг резонансной волны, которая определяется ориентировкой монокристаллов 1 и 2.

Q

5

0

5 0

5

0

5 Q 5

Для получения двухкратной циркуляции пучка длина отражающей поверхности должна быть увеличена и, кроме того, на линии выхода луча 5 из резонатора после первого цикла должна быть удалена часть блока 1.1, тем самым образовав свободный выход. Часть пучка по высоте, совершая один 1Ц1кл, выходит из резонатора, а остальная часть выходит после второго цикла.

Для обеспечения работы резонатора юстировка кристаллов-монохромато- ров производится в следующей последовательности. На столик внешнего, гониометра основанием вверх ставится кристалл 1. Грубым поворотом находится nojjoKeHHe кристалла 1, при котором имеет место отражение рентгеновских лучей от первого блока кристалла 1 . При этом детектор должен - находиться под двойным углом дифракции б). Затем с помощью дифференциально-винтовой передачи сообщаются малые повороты кристаллу 1 до вывода его на максимум линии из настраиваемого диапазона.

На столик внутреннего гониометра под кристаллом 1 ставится кристалл 2 с коротким основанием. При зтом детектор должен быть возвращен в нулевое положение и смещен на величину смещения а выходящего луча 5 по отношению к первичному лучу 4. Находится положение кристалла 2, при котором выходящий из резонатора пучок регистрируется детектором. После чего тонкой юстировкой с помощью дифференциально-винтовой передачи кристалл 2 точно юстируется на максимум интенсивности пучка. Для регистрации двухкратно проциркулировавшего пучка смещение детектора должно быть 2а.

Пример. Из бездислокационного монокристалла кремния изготовлен двухцикличный настраиваемый резонатор с пересекающейся траекторией с симметричными отражениями (440). Монокристаллы резонатора имеют П-образные формы, внутренние грани которых служат отражающими плоскостями. Построенный резонатор может настраиваться на длины волн из диапазона 1,57 А /,89 А, угол Брэгга которых находится в интервале 55 - .

ь

В частном случае для характеристической линии СоКо( длиной волны 0 1,788963 А угол Брэгга для отражения (440) равен Sg, 68,6998.

Пучки, сформированные в таком настраиваемом резонаторе, имеют высокую степень монохроматизации и коллимации. Пучок, совершающий один цикл, имеет спектральную ширину д/, 1,28 10 А и угловую расходимость Л fi 4,8.

Дважды проциркулировавший пучок имеет следующие параметры: ДЛ 8

г б

10 А и Дбг 3,7.

Резонатор с широким диапазоном настраиваемых длин волн можно использовать в качестве рентгеновского спектрометра с большим разрешением как в спектроскопии, так и в спектральном анализе. С этой целью исследован дуплет KO(. линии Со-а. Из распределения интенсивности в зависимости от дпины резонансной волны экспериментально полученные значения естественных ширин линий К и Kj( 2 соответственно равны: 0,64 X и 0,86 X.

Формула изобретения Рентгеновский резонатор-монохрома- тор, содержащий два моноблочных крис- талла-монохроматора с прорезями и поворотное устройство с гониометрической головкой для каждого кристалла-монохроматора с совмещенными осями поворота, отличающийся тем, что, с целью увеличения интенсивности излучения на выходе резонатора и одновременного получения нескольких параллельных пучков с разной степенью монохроматизации и коллимации, разность между 1 1ириной прорези первого кристалла Ь) и шириной прорези второго кристалла Ъ выбирается из соотношения Ъ, , где а - расZcos b

стояние между пучками j6 fi- угол Брэгга резонансной вол))ы.

Изобретение относится к рентгеновским резонаторам-монохроматорам для получения монохроматизированных и коллимированньгх пучков рентгеновского излучения и может применяться в DeнтгeнocпeктpaльнoмJ рентгеноструктурном анализах и в оптике рентгеновских лучей. Резонатор-монохроматор содержит два монокристалла и поворотное устройство с двумя гониометрическими головками с совмещенными осями поворота. Монокристаллы выполнены с прорезями, внутренние грани которых служат отражающими плоскостями. Разность между тириной прорези первого кристалла Ъ,( и тириной прорези второго кристалла bj равна a/2cos 6b где а - расстояние между пучками; 6б Угол Брэгга резонансной волны. Устройство позволяет увеличить интенсивность излучения из-за образования свободных входов и выходов излучения и получить одновременно несколько параллельных пучков с разной степенью монохроматизадии и коллима- ии. 1 ил. f « (Л

2.12.2