Устройство для рентгеноструктурных исследований кристаллов Советский патент 1990 года по МПК G01N23/20 

Фиг. г

Изобретение относится к приборам Щ1Я рентгеноструктурных исследований кристаллов, в частности к MHoroKpH

10

15

25

30

талымм приборам типа спектрометров дифрактометровь

Цель изобретения - повышение точости исследований.

На фиг,1 приведена функциональная хема устройства для рентгенострукурных исспедовахшй кристаллов} на иг,2 конструкция пьезодвигателя; а фиг, 3, 4 пьезоэлектрические биморфные пластины, вариалты выпол- - нения; на фиг,5 характер деформации биморфных пластин; на- фиг.6 - зависимость измеряемой эффективности рентгеновского излучения от углового положения исследуемого-кристалла.

Устройство для рентгеноструктурных 2о исследований монокристаллов содержит источник 1 монохроматического рентгеновского излучения, образованный излучателем 2 и кристаллом-монохромато- ром 3, гониометр, со-члененный с пье- зодвигателем 4, на . котором установлен держатель 5 исследуемого кристалла 6, счетчик 7 отраженного от кристалла 6 рентгеновского излучения, подключенный к его выходу интенси- метр 8 и устройство 9 управления пье- зодвигателем 4, Устройство может иметь фотографическую систему 10 регистрации рентгеновского излучения.

Пьезодвигатель 4 и устройство 9 управления им образуют управляемый .пьезопривод, В устройство 9 входят первый сумматор 11, к одному входу которого подключен выход интенсимет- ра 8, а другой вход является входом устройства 9, первый интегратор 12, включенный между выходом первого сумматора 11 и входами пропорционального звена 13 с насыщением и второго интегратора 14 с постоянной времени, превьппающей постоян,ную времени первого интегратора 12, Выходы пропорцио- нального звена 13 и второго интегратора 14 подключены к входам второго сумматор а, 15, выход которого подключен к пьезодвигателю 4,

Пьезодвигатель 4 (фиг.2) содержит основание 16 на котором жестко закреплено не менее трех биморфных пластин 17, например четыре пластины 17. На пластинах 17 жестко закреплен поворотный столик 18, на котором крепит .ся держатель 5 исследуемого кристалла 6, Плоскости биморфных пластин

35

40

45

5

10

15

25

30

2о

т0412.4

пересекаются по лиш-щ, совмещенной с осью гониометра (с осью поворота кристалла б)о Электрическое Соединение биморф1 ых пластин обеспечивает создание при их изгибах вращающего момента вокруг оси пьезодвигателя 4, Пластины 17 выполнены с достаточной продольной жесткостью для компенсации радиальных усилий, возникающих вследствие некоторого статистического разброса их характеристик.

В одном варианте (фиг.З) биморфная властина 17 содержит две одинаково поляризованные пьезоэлектрические пластины 19, электропроводящие слои 20 каждой из которых разделены изолирующим зазором 21 на две части. Пластины 19 соединены посредством адгезионного слоя 22. Такая биморфная пластина 17 состоит из двух секций, причем внешние части электропроводящих слоев 20 одной секции электрически соединены с частями внутренних электропроводящих слоев 20 другой секции и наоборот,

В другом варианте (фиг.4) биморф ная пластина 17 образована двумя пьезоэлектрическими пластинами 19, каждая из которых различно поляризована в своей верхней и нижней половине.

Характер деформации таких биморф ных пластин 17 приведен на фиг.З,

Устройство для рентгеноструктурных исследований кристаллов работает следующим образом.

Монохроматическое рентгеновское излучение от источника 1 падает на исследуемый кристалл 6, а отраженное от кристалла 6 излучение детектируется счетчиком 7, сигнал которого посту пает в интенсиметр 8. Сигнал интенси- метра поступает в систему обработки и регистрации (не показана), а также используется для управления пьезопри- водом,

Пьезопривод работает следующим образом,

Задагаций сигнал по. интенсивности рентгеновского излучения, соответствующий требуемому положению исследуемого кристалла, поступает на первый, сумматор 11 устройства 9 управления пьезодвигателем, где сравнивается с сигналом обратной связи, поступающим с интенсиметра 8. Полученная ошибка интегрируется первым интегратором 12, Сигнал с выхода первого интегратора 12 через пропорциональное звено 13

35

40

45

5

516

с насыщением н первый вход второго сумматора 15 поступает на пьезодвига- тедь 4, который повора швает держатель 5 с исследуег 1м кристаллом б, что вызывает изменение интенсивности отраженного рентгеновского ; излучения устраняя ошибку на входе первого интегратора. Величина насьщения пропор- ционального звена 13 выбирается такой чтобы система в переходном процессе не перешла через экстремум при угле Брегга,

Сигнал с выхода первого йнтеграто™ ра 12 также интегрируется вторым ин- тегратором 14 с постоянной времени, пр евьш1а ацей постоянную времени первого интегратора 12. Если сигнал с выхода первого интегратора 12 вызывает насыщение пропорционального звена 13 то нарастающий сигнал с выхода второго интегратора 14, поступая через второй ЬумЫатор 15 па пьезодвигатель 4, вызывает уменьшение ошибки на входе первого интегратора 12, Когда ошибка на входе первого интеграто- ра 12 становится равной нулю, сигнал на выходе первого интегратора 12 вы зывает дапьнейшее изменение сигнала на выходе второго интегратора 14, в результате чего на входе первого ин теграгора 12 появляется ошибка проти воположного знака. При этом с-игнал на выходе первого интегратора 12 начинает уменьшаться. Выбором парамет ров первого интегратора 12 и второ.го интегратора 14 обеспечивается устойчивая работа пьезопривода, В установившемся режиме ошибки на входе первого интегратора 12 и второго интег-. ратора 14 равны нулю.

Таким образом, одним устройством 9 реализуется двухканальная система стабилизации углового положения исследуемого кристапла 6, Быстрый канал осушествляет юстировку кристалла 6 в диапазоне до нескольких угловых се26

кунц с необходимой точностью. Медленная разъюстировка устройства в боль- - шом диапазоне компенсируется каншюм с большой постоянной времени,

Формула изобретения

Устройство для рентгеноструктурных исследований кристаллов, содержащее источник монохроматического рентгеновского излучения с излучателем и кри- cтaллo rмoнoxpoмaтopoм, гониометр с держателем исслещ емого кристалла, счетчик отраженного от исследуемого кристалла излучения, интенсиметр,под ключеннь й к выходу счетчика, пьезо-™ привод, состоящий из сочлененного с гониометром пьезодвигателя и устрой- CTBii управления, содержащего первый сумматор, один вход которого подключен к выходу интенсиметра, и первый интегратор, вход которого подклЕочен к выходу первого сумматора, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности исследований, пьезодсигатель выполпен в вице поворотного столика на менее чем на трех пьезоэлектрических бпморфных пластинах, линия пересеченим плоскостей ко- торь .х совмещена с осью гониометра, причем каждая пластина состоит из двух секций, центры, из гибкой деформации которых расположены по разные стороны от биморфной пластины, в устройство, управления пьезодвигателем введены пропорциональное зве)Ю с ограни- четгием, второй интегратор с постоянной времени, превышающей постоянную времени первого интегратора, и второй сумматор, к входам которого под- Ш1очепы выходы пропорционального звена с ограничением и второго интегратора, к входам которых подключен выход первого интегратора, а выход втрого интегр.атора под1спючен к пьезо- двигателю.

16

Изобретение относится к области приборов для рентгеноструктурных исследований кристаллов, в частности к многокристальным приборам типа спектрометров и дифрактометров. Цель изобретения - повышение точности исследований. Для этого пьезодвигатель 4 выполнен в виде поворотного столика не менее чем на трех биморфных пьезоэлектрических пластинах, каждая из которых разделена на две секции, центры изгибной деформации которых расположены по разные стороны от биморфной пластины. В устройство 9 управления пьезодвигателем 4 введены пропорциональное звено 13 с насыщением, второй интегратор 14 с постоянной времени, превышающей постоянную времени первого интегратора 12, и второй сумматор 15, что позволяет одним устройством реализовать двухканальную систему стабилизации углового положения исследуемого кристалла 6. 6 ил.

fej

20

аг.

Фиг. 5

f стабилизаиаа Фиг. 6