Устройство для рентгенофлуоресцентного анализа Советский патент 1991 года по МПК G01N23/223 

Изобретение относится к приборам, помощью которых проводят исследоания с использованием ядерно-физиеских методов.

Целью изобретения является повышеие экспрессности перестройки на разые энергетические диапазоны.

На фиг.1 изображено предложенное стройство, общий вид; на фиг.2 - 0 борка в разрезе; на фиг.З - отдельные элементы сборки; на фиг. - держатель кристаллов, общий вид.

Устройство содержит рентгеновскую трубку 1, установленные по ходу излу- 55 чения прободержатель 2, коллиматор 3, сборку ) с кристаллами, защитный очран 5 и полупроводниковый детектор Ь, а сборка содержит корпус 7 с радиальными пазами 8, держатели 9 крис- „ таллов 10, кольцо 11 со спиральной канавкой, нарезанной на обращенной к прободержателю стороне, ручку 12, прокладку 13, гибкую стяжку , шайбу 15 и гайку 16. На прямоугольной направляющей держателя кристалла имеется цилиндрический выступ 17, который входит а спиральную канавку кольца, обеспечивая сопряжение между .держателем 9 и кольцом 11. Кристалл 10 закреплен в держателе при помощи уголков 18. Каждый кристалл снабжен ребром жесткости 1lj. Кристаллы закреплены в держателях, которые перемещаются вдоль радиально выполненных ., пазов корпуса кристаллодержателя одновременно и с одинаковой скоростью. Держатель кристалла выполнен в виде вилки с прямоугольной направляющей, к которой прикреплен цилиндрический выступ. Этот выступ входит в спиральную канавку, нарезанную на обращенной к прободержателю стороне цилиндрического кольца, заложенного в корпус кристаллодержателя. Вращение кольца приводит к перемещению выступов по канавке и, следовательно, к перемещению держателей с кристаллами вдоль радиальных пазов корпуса крис35

О

50

, 5

О

0

таллодержателя. Расстояние от цилиндрического выступа до задней стенки прямоугольной направляющей задано таким образом, что кристаллы образуют цилиндрическую поверхность строго определенного радиуса. Направляющая iперемещается вдоль радиального паза по посадке скольжения. Аналогично перемещается и цилиндрический выступ вдоль спиральной канавки. Сопряжение этих элементов устройства при посадке скольжения исключает искажение поверхности, образуемой кристаллами. Уплотняющая прокладка, заложенная в корпус со стороны, обращенной к прободержателю, исключает вертикальный люфт и связанное с ним искажение формы поверхности. С целью получения непрерывной цилиндрической поверхности кристаллы стыкуются друг с другом внахлест . Поперечный размер кристалла обеспечивает такую стыковку в рабочем диапазоне изменения радиуса сборки. У каждого кристалла боковая грань сточена под углом. Поэтому величина угла стачивания соответствует углу между соседними кристаллами, реализуемому при максимальном радиусе сборки. В результате отражающие поверхности состыкованных кристаллов обеспечивают построение необходимой для работы устройства поверхности в форме правильного многоугольника, являющегося в реальных условиях аппроксимацией цилиндрической поверхности, К каждому кристаллу прикреплены два уголка, вставленные своими штифтами в отверстия на концах вилки держателя. Кристаллы закреплены в держателе шарнирно, то есть вращаются вместе с уголками вокруг оси, проходящей через отверстия на концах вилки. По неотражающим (обратным) сторонам кристаллов пропущена гибкая стяжка, закрепленная на них эз счет силы уп-- ругого натяжения. Она обеспечивает наиболее плотный контакт (стыковку) между кристаллами независимо от рддиуса сборки. Кроме того, к неотражающей поверхности каждого кристалла прикреплено pebpo жесткости, позволяющее увеличить величину допустимой нагрузки на поверхность кристалла и предотвратить его разрушение вследствие механического давления гибкой стяжки. Для увеличения устойчивости крепления гибкой стяжки в каждом ребре жесткости сделана канавка, в которую она утоплено. В описываемом устройстве источник рентгеновского излучения и полупроводниковый детектор жестко закреплены, поэтому угол Брэгга 0 , а следовательно, и энергия настройки устройства зависят только от радиуса сборки. Амплитуда изменения радиуса сборки зависит от соотношения между минимальным и максимальным радиусами спиральной канавки. Это соотношение обеспечивает изменение радиуса сборки, необходимое для перестройки устройства в требуемом энергетическом диапазоне. Рентгеновское флюоресцентное излучение исследуемого элемента пробы, закрепленной в прободержателе 2,% возбуждается излучением рентгеновс- кой трубки 1 и совместно с излучением рентгеновской трубки, рассеянным этой пробой, падает под углом 0 на поверхность кристаллов 10. Кристаллы осуществляют предварительную селекцию по энергии излучения от пробы на основе Брэгговского отраже10

15

20

25

30

35

зом,.чтобы он оЬеспечивал нужный для настройки на этот диапазон угол Брэгга 6 . Для этого вращают кольцо 11 со спиральной канавкой при помощ ручки 12. При движении по спирали держатели У с кристаллами 10 переме щаются по радиальным пазам 8 корпус 7 одновременно и с одинаковой скоростью, что приводит к изменению ра диуса сборки кристаллов, л следовательно, и энергии настройки устройс ва. Стыковка кристаллов внахлест ис ключает появление просветов между н ми при увеличении радиуса и связанном с эти уменьшении ее светосилы. При этом кристаллы поворачиваются вокруг оси, проходящей через точки их крепления, плотно прижимаясь все время друг к другу под действием гибкой стяжки. Для осуществления пе рестройки на нужную энергию при непрерывной работе устройства в его кон струкцию введен указатель 20, про- градуированный в единицах энергии, базируемый на внешней стороне корпуса кристаллодержателя. % Для анализа на содержание ряда элементов создано устройство, которое содержит мощную рентгеновскую трубку ЬХЬ - / с золотым анодом, кристаллодержатель с кристаллами, Si (Li; детектор с площадью поверхности 30 мм2, а кристаллодержатель содержит корпус, изготовленный из оргстекла с радиальными пазами шириния и, таким образом, частично подав- ной 5 мм (36 шт), в который вложено

ляют регистрацию рассеянного пробой излучения рентгеновской трубки. Защитный экран 5 предназначен для защиты детектора 6 от прямого излучения пробы. Регистрация отраженного излучения осуществляется блоком детектирования с полупроводниковым кристаллом. Рентгеновская трубка 1 и детектор 6 жестко закреплены, а кристаллы в кристаллодержателе у всегда установлены между ними таким образом, что расстояние коллиматор - кристалл и кристалл - детектор равны друг другу. В этом случае радиус сборки определяет угол Брэг га 0 , а следовательно, длп данного типа кристалла и энергетический диапазон излучения, регистрируемый детектором Ь.

При перестройке устройства на другой энергетический диапазон изменяют радиус соорки кристаллов таким обра

5

0

5

0

5

зом,.чтобы он оЬеспечивал нужный для настройки на этот диапазон угол Брэгга 6 . Для этого вращают кольцо 11 со спиральной канавкой при помощи ручки 12. При движении по спирали держатели У с кристаллами 10 перемещаются по радиальным пазам 8 корпуса 7 одновременно и с одинаковой скоростью, что приводит к изменению радиуса сборки кристаллов, л следовательно, и энергии настройки устройства. Стыковка кристаллов внахлест исключает появление просветов между ними при увеличении радиуса и связанном с эти уменьшении ее светосилы. При этом кристаллы поворачиваются вокруг оси, проходящей через точки их крепления, плотно прижимаясь все время друг к другу под действием гибкой стяжки. Для осуществления перестройки на нужную энергию при непрерывной работе устройства в его конструкцию введен указатель 20, про- градуированный в единицах энергии, базируемый на внешней стороне корпуса кристаллодержателя. % Для анализа на содержание ряда элементов создано устройство, которое содержит мощную рентгеновскую трубку ЬХЬ - / с золотым анодом, кристаллодержатель с кристаллами, Si (Li; детектор с площадью поверхности 30 мм2, а кристаллодержатель содержит корпус, изготовленный из оргстекла с радиальными пазами шириной 5 мм (36 шт), в который вложено

0

5

0

5

фторопластовое кольцо со спиральной канавкой {глубина и ширина канавки 5 мм, шаг спирали 10 мм). Держатель кристалла, цилиндрический выступ и уголки, к которым приклеивается кристалл, изготовлены из оргстекла, а гибкая стяжка - из резиновой ленты. Кристаллы пирографита (36 шт) имеют следующие размеры: ширина 6 мм, длина 3 мм и толщина 0,3 мм. Одна боковая грань каждого кристалла сточена таким оораэом, что угол между ней и отражающей поверхностью кристалла составляет 10°. Ребро жесткости изготовлено из оргстекла (ширина 2 мм, длина 3 мм, толщины 2 мм) и приклеено к неотражающей поверхности кристалла. Графит обладает очень низким

коэффициентом трения, олагодаря чему 1i

не происходит ухудшение отра кающих

свойств кристалла, обусловленного движением одного из них по поверхности

другого. О данном устройстве расстояния коллиматор - кристалл и кристалл детектор равны 7 мм, а радиус сборки кристаллов изменяется в пределах от 13,5 мм до 33,5 мм. Это позволяет осуществлять перестройку устройства в энергетической области (,,3) кэВ, содержащей аналитические К линии элементов от титана до германия.

Испытания устройства показали, что процесс перестройки упростился и занимает не более 2D с, что позволяет повысить производительность в три раза. Устройство компактно, что позволяет обеспечить простую и надежную защиту от неиспользуемого излучения и создать безопасные условия труда при его эксплуатации.

Формула изобретения

Устройство для рентгенофлуорес- центного анализа, содержащее источник рентгеновского излучения, установленные по ходу излучения пробо

5

0

5

держатель, коллиматор, сборка с держателями кристаллов, размещенная на цилиндрическом основании, и полупроводниковый детектор, отличающееся тем, что, с целью повышения экспрессности перестройки на разные энергетические диапазоны, сборка выполнена в виде толстостенного цилиндра с радиальными пазами для размещения держателей кристаллов, на стороне основания, обращенной к про бодержателю, выполнена спиральная канавка с минимальным радиусом, не меньшим максимального радиуса сборки кристаллов, держатели кристаллов снабжены направляющей с выступом для установки в спиральной канавке, кристаллы изготовлены в виде прямоуголь- |Ных пластин с фаской на длинных гранях, установлены между собой внахлест из условия обеспечения непрерывной цилиндрической поверхности и поджаты гибкой стяжкой, при этом они укреплены в держателях шарнирно с возможностью вращения и снабжены ребром жесткости.

Изобретение относится к приборам, с помощью которых проводят иссле дования с использованием ядерно-физических методов. Цель изобретения - повышение экспрессности перестройки на разные энергетические диапазоны. Устройство содержит рентгеновскую трубку 1, прободержатель 2, коллин м .сЧ матор 3, сборку 4 с кристаллами 10, защитный экран 5 и полупроводниковый детектор 6, а сборка - корпус с радиальными пазами 8, держатели у кристаллов 10, кольцо 11 со спиральной канавкой, нарезанной на обращенной к прободержателю стороне, ручку 12, прижимную прокладку 13, гибкую стяжку, шайбу и гайку 16. Держатель кристалла имеет цилиндрический выступ 17 для его сопряжения с кольцом. Прямоугольные кристаллы с одной сточенной боковой гранью, шарнирно закрепленные в держателе, стыкуются внахлест и плотно прижимаются друг к другу с помощью гибкой стяжки, образуя непрерывную цилиндрическую отражающую поверхность независимо от ра9 DODUUUU1 /г

11 1$

Фт.1

15 IS

$

V

и

czЈ6«/si