Портативный многоканальный рентгеновский спектрометр Советский патент 1990 года по МПК G01N23/223 

Изобретение относится к рентгено- спектральным аппаратам для качественного и количественного анализа элементного состава веществ, в частности к портативным многоканальны кристалл-дифракционным рентгеновским спектрометрам, и может найти широкое применение в различных отраслях науки и техники: физике, химии, биологии, металлургии, геологии и т.д..

как для решения прикладных задач, так и для разработки фундаментальных проблем науки.

Целью изобретения является уменьшение габаритов спектрометра при одновременном увеличении числа спектрометрических каналов (за счет упро- щения их конструкции).

На фиг, 1 показан один из вариантов выполнения рентгенооптической

схемы спектрометра на фиг. 2 - аксонометрическая проекция спектро - йетрического канала.

Портативный многоканальный рент- ре конский спектрометр содержит кор- Ус 1, в котором расположены рент- |геновская трубка с прострельным ано- |дом 2, держатель анализируемого образца 3, спектрометрические каналы, размещенные радиальио относительно оптической оси спектрометра. Каждый спектрометрический канал включает входную щель. 4, неподвижное основание 5, на торцовой поверхности ко- торого расположены цилиндрические гнезда 6, в которых установлены держатель 7 с наклеенным на него фокусирующим кристалл-анализатором 8 и держатель 9 выходной щели 10. Держа- гели 7 и 9 выполнены идентично в вид 1щлиндрических опор 11 и 12 со щелевыми фиксаторами 13 и 14 и установле в цилиндрических гнездах 6 друг за пругом таким образом, что щелевые

фиксаторы 12 и 13 охватьшают боковые поверхности неподвижного основания 5 эбеспечивая точную установку кристалла-анализатора и выходной щели относительно плоскости фокусирующей |окружности (образующая цилиндрически Изогнутого кристалла и выходная щель перпендикулярны плоскости фокусирую- цей окружности). Винт 15 (фиг. 2) Удерживает наклеенный на держатель 7 Кристсшл-анапизатор К под заданным глом Вульфа-Нрэгга. : Торцовая поверхность основания 5 Образована двумя плоскостями, рас- |положенными друг к другу под углом 180 -26, где 8 - заданный расчетный гол Вульфа-Гфэгга. Обе цилиндрические рпоры одновременно установлены на т орцоБой поверхности таким образом, iiTo ось опоры держателя 7 кристалл- анализатора совмещена с центром К Кристалла-анализатора, а ось опоры держателя 8 выходной щели - с выход-: Иой щелью, причем расстояние между осями (1-25)sin б, R - радиус

фокусирующей окружности, S моза- ичность кристалла. Это обеспечивает точную установку центра кристалла- анализатора и выходной щели на фокусирующей окружности при любом угловом положении цилиндрических опор.

Портативный многоканальный рентгеновский спектрометр работает следующим образом о.

Первичное излучение от рентгеновской трубки 2 падает на поверхность анализируемого образца 3, возбуждая характеристическое рентгеновское излучение, которое проходит через вхоную щель 4 и попадает на фокусирующ кристалл-анализатор 8, наклеенный н держатель 7. Поворачивая держатель с кристаллом-анализатором в цилиндрическом гнезде 6 основания 5, с помощью винта 15 устанавливают кристалл-анализатор под заданным углом (угол Вульфа-Брэгга), обеспечивающим выделение из характеристического рентгеновского излучения образца 3 излучение определенной длины волны. Монохроматиз ированное таким образом рентгеновское излучение фокусируется на выходной щели 10 и регистриру- ется детектором. 16,установленным за выходной щелью 10. 1|(елевые фиксаторы 13 и 14 обеспечивают при поворотах кристалла-анализатора 8 и выходной щели 10 их точное угловое положение относительно плоскости окружности фокусировки. Направление падения монохроматизированного рентгеновского излучения от кристалла- анализатора 8 на выходную щель 10 определяется угловым положением торцовых плоскостей неподвижного основания 5, на которых последовательно установлены держатель 7 с кристаллом-анализатором 8 и держатель 9 с выходной щелью 10, равным 180°-29, где Q - заданньй угол Вульфа-Брэгга.

В рентгенооптических схемах по Иоганссону геометрическим условием фокусировки отраженного от кристалла-анализатора 8 рентгеновского излучения на выходной щели 10 является соотношение L 2Rsin0, где L - расстояние от центра кристалла 8; R - радиус круга фокусировки; & - заданный угол Вульфа-Брэгга. Учитывая, что используемые монокристаллы не являются по своей структуре идеальными, а обладают мозаичностью порядка 10 - 10 рад, приведенное геометрическое соотношение должно учитывать и влияние мозаичности. Экспериментально найдено, что оптимальным условием фокусировки является соотношение (1-2У)з1п9. Поэтому в предлагаемом спектрометре расстояние между осями держателя 7 кристаола- анализатора 8 и держателя 9 выходной щели 10, совпадающими соответственно с центром кристалла и выходной щелью 10, не превышает 2R(1-2o)sin9. Установкой элементов фокусировки на торцовой плоскости (а не на боковой) неподвижного основания достигается увеличение числа спектрометрических каналов, так как в данном техническом решении в отличие от известных многоканальных спектрометров, в которых габариты канала по шрфине определяются шириной элементов фокусировки плюс толщина неподвижного основания, толщина основания из габаритных размеров канала исключается. Формула изобретения

Портативный многоканальный рентгеновский спектрометр, содержащий корпус, расположенные в нем источник излучения, держатель образца, рентгеноспектральные каналы, установленные ралиально относительно оптической оси спектрометра и включающие каждый входную щель, неподвижное основание с расположенными на нем держателями кристалла-анализатора и вы

ходной щели, и детектор рентгеновского излучения, отличающий - с я тем, что, с целью уменьшения габаритов спектрометра при одновременном повьш ении числа спектрометрических каналов, держатели кристалла- анализатора и выходной щели выполнены в виде цилиндрических опор с щелевыми фиксаторами, установленных последовательно по ходу рентгеновских лучей в цилиндрических гнездах на торцовой плоскости неподвижного основания, выполненной с изломом под углом 180-29, где9 - угол Вульфа- Брэгга так, что ось опЬры держателя кристалла-анализатора совмещена с центром кристалла-анализатора, ось опоры выходной щели - с выходной щелью, а расстояние между осями не превьшает

2R(1-2(f)sin6,. .

где R - радиус фокусирующей окруж

ности; О - мозайчность кристалла,

/ X

Изобретение относится к рентгеноспектральным аппаратам качественного и количественного состава вещества. Целью изобретения является увеличение числа спектрометрических каналов за счет уменьшения габаритов каждого и упрощение конструкции устройства. Цель достигается путем установки держателей кристалла-анализатора и выходной щели в цилиндрических гнездах на торцовой поверхности неподвижного основания каждого канала, что уменьшает его габаритные размеры и позволяет разместить в том же объеме большее число спектрометрических каналов. При этом держатели выполнены в виде цилиндрических опор со щелевыми фиксаторами, что позволяет исключить сложные кинематические схемы перемещения конструктивных элементов канала. Неподвижное основание выполнено с изломом под углом (180°-2*220), где *220 - заданный угол Вульфа-Брэгга. Расстояние между осью опоры держателя кристалла-анализатора, совмещенной с центром крсталла, и осью опоры держателя выходной щели, совмещенной с осью выходной щели, не превышает 2R(1-2δ)SIN*220, где R - радиус фокусирующей окружности, *220 - мозаичность кристалла. 2 ил.

Фиг. 2