Способ изготовления кристаллов-анализаторов упруго изогнутых по окружности Советский патент 1991 года по МПК G01N23/22 

Изобретение относится к рентгенотехнике, в частности к способам изготовления кристаллов-анализаторов и криеталлов-мо- нохроматоров для рентгеноспектрального и рентгеноструктурного анализа.

Целью изобретения является упрощение способа изготовления кристаллов-анализаторов при одновременном увеличении их светосилы.

На фиг. 1 показано устройство, с помощью которого осуществляется способ; на фиг. 2 - графическая интерпретация закона изгиба пластины кристалла -анализатора по предлагаемому способу.

На фиг. 2 обозначены: О - центр окружности радиуса R; О А ОА1 00 О В R,

П р и м е р. Из кварца (1340) вырезали пластину размерами: длина I 60 мм, ширина h 28 мм, толщина b 0,3 мм, радиус р 2R 300 мм (R 150 мм - радиус фокусирующей окружности спектрометра СРС-5, в котором использован кристалл-анализатор).

Отражающие плоскости располагали параллельно касательной, проведенной к середине длины пластины. При изгибе такой пластины до окружности г; - 150 мм отражающие плоскости располагались по дуге окружности радиуса 500 мм, т.е. реализовался

О

о

Ч ОС

с

изгиб кристалла-анализатора по Иоганс- сону.

Затем пластину вырезали по шаблону так, что ее ширина менялась по закону h

(cos a- cosoo), где

) COS v/o hpiakc 28 MM, OQ 1 1,46°.

Вырезанную по такой форме пластину изгибали, прикладывая к ее концам силы, действующие вдоль прямой линии, соединяющей эти концы и направленные навстречу друг другу, Это осуществляли с помощью устройства w3iM6a (фиг, 1), которое содержит неподвижный I и подвижный 2 упоры, между которыми по е-щаяи пластину 3. Подвижный упор 2 установлен с возможностью свободного Г ерем8щсн15я вдоль направляющих 4, жестко закрепленных в неподвижном упоре 1. Неподвижный упор 1 с помощью винтов (не показаны) прикреплен к основанию 5 устройства изгиба. В вертикальной части основания 5 расположен дифференциальный винт б, соединенный с подвижным упором.

Перемещая с помощью дифференциального винта 6 подвижный упор 2 вдоль направляющих 4, изгибали пластину 3 до радиуса R 150 мм (радиус фокусирующей окружности спектрометра, в котором ис- пользуегея кристалл-анализатор).

Покажем, что рассмотренная пластина изо нута по окрухсности. Рассмотрим (фиг. 2} момент в произвольном сечении пласти- Hbi, например з гочке В, порожденный действующими силами Р, приложенными к ее концам.

Вследствие симметрии картины относительно 00 рассмотрим момент, возникающим от действия силы Р на участке А10:1

М PR(cosa- cosa о),, .(1

где , cfc; 360 i

00-ww

Уравнение окружности в полярных координатах Rfci) const. Радиус изгиба балки под действием сил Р

R lvrfsi Р)

Подставим (1) в (2): G

R(a) .

(3)

Р R (cos a - cos cfo ) Очевидно, что для обеспечения изгиба пластины по окружности, т.е. выполнения условия R(a}- const, достаточно, чтобы жесткость пластин G менялась по закону G( a К( cosa - cosa 0), где К const.

г - с i - г h b

b ы fc 12 для прямоугольного сечения.

(4)

Поскольку Е const, то для выполнения условия R(a}- const, достаточно обеспечить

(а) K(cos« - cosa 0),...(5)

где К const.

Следовательно, можно менять либо ширину h кристалла, либо толщину Ь, либо одновременно h и Ь.

Из технологических соображений целесообразно обеспечить выполнений соотно- шения (5) путем реализации b const, а ширина при этом должна меняться по закону

h Khmakc(CDSa - COSCto)... .(б)

Очевидно, что при о 0 h НМакс и исходя из (6) получаем

к Jт

(7)

Подставляя (4) в (3) и используя (6) и (7), окончательно получаем

Ё Ь Ьмакс ( cos CC - cos CCp )

R(( 1 - cos «о ) 12 PR (cosa - cos «о )

Е Ь Нмакс

v const

12 Р R ( 1 - cos ОсУ Затем фиксируют пластину в изогнутом

5 положении, например, путем приклеивания подвижного упора 2 и направляющих 4 по контуру. Контроль за изгибом осуществляют любыми известными оптическими методами либо непосредственно на спектрометре пу0 тем измерения полуширины линии флуоресценции некоторого элемента.

Критерий правильности изгиба - минимальная величина полуширины.

Затем кристалл-анализатор, представля5 ющий собой жестко соединенную совокупность элементов 1-4 отделяют от основания 5 и используют в таком виде в различной рентгеноспектральной или рентгенострук- турной аппаратуре.

0 Точность обработки пластин следующая. Длину выдерживают с погрешностью 0,01 мм, толщину - с погрешностью 1 мк, а ширину - с погрешностью 0,1 мм.

Легко видеть, что непостоянство жест5 кости по длине из-за погрешности ширины меньше, чем из-за погрешности толщины. Требование обеспечения погрешности толщины 1 мк является общим для всех способов. Вырезание пластины переменной

0 ширины по закону (6) с погрешностью 0,1 мм не является сложной или трудоемкой работой, трудоемкость вырезания пластины по ширине составляет 2-3% от трудоемкости изготовления прямоугольной пластины. На

5 таком кристалле-анализаторе было реализовано разрешение лучше 1 угл.мин для линии Zn Ka.

Ранее использовавшиеся аналогичные кристаллы-анализаторы обеспечивали разрешение 11 угл.мич Площадь кристаллаанализатора составляет 65% от площади прямоугольного кристалла-анализатора таких же размеров. Использование кристаллов- анализаторов, изготовленных в соответствии со способом, принятым за прототип, практически невозможно из-за геометрических условий спектрометра СРС-5.

Формула изобретения 1, Способ изготовления кристаллов- анализаторов, упруго изогнутых по окружности радиуса R из равнотолщинных пластин вырезанных по окружности р R, заключающийся втом, что пластину изгибают путем приложения к ней сил и фиксируют в изогнутом положении, отличающийся тем, что, с целью упрощения изготовления кристаллов-анализаторов при одновременном увеличении их светосилы, пластину вырезают, симметрично с двух сторон изменяя ее ширину h в соответствии с соотношением

-Гозао 0 -005

где Ьмакс - ширина пластины на середине длины;

Оо - центральный угол, образованный двумя радиусами, исходящими из центра

окружности радиуса R и соединяющими один из концов с центром пластины;

а- текущее значение угла ( Оо), отсчитываемое от радиуса, соединяющего центр пластины с центром окружности радиуса R, и изгибают, прикладывая к концам пластины силы, действующие вдоль прямой линии, соединяющей концы пластины и направленные навстречу друг другу.

2. Способ поп. 1,отличающийся

тем, что, с целью обеспечения изгиба плоскопараллельных пластин в требуемом направлении, одновременно с приложением сил к концам пластины, создают первоначальный прогиб путем приложения и снятия

силы, действующей нормально к поверхности пластины.

Изобретение относится к рентгенотехнике, в частности к способам изготовления кристаллов-анализаторов и кристалл ов-моно- хроматоров, используемых в рентгеноспект- ральном и рентгеноструктурном анализах. Цель изобретения -упрощение изготовления кристаллов-анализаторов при одновременном увеличении их светосилы. Для решения этой задачи пластину кристалла-анализатора вырезают, изменяя ее ширину по 3aKOHyh(a) hMaKc/1-cosa)(cosa-cosOo), где Ьмакс - ширина пластины на середине длины, Оо - центральный угол, образованный двумя радиусами, исходящими из центра окружности радиуса R и соединяющими один из концов и середину пластины, а- текущее значение угла (0 а «о), отсчитываемое от радиуса, соединяющего середину пластины и центр окружности радиуса R, и изгибают, прикладывая к концам пластины силы, действующие вдоль прямой линии, соединяющей концы пластины, и направленные навстречу друг другу. Для обеспечения изгиба плоскопараллельных пластин в требуемом направлении одновременно с приложением сил к концам пластины создают первоначальный прогиб путем приложения и снятия силы, действующей нормально к поверхности пластины кристалла-анализатора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил,

f в