ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ СПЕКТРОМЕТР Советский патент 1973 года по МПК G01N23/223 

1

Известны рентгеновские спектрометры, В которых для уменьшения фонового излучения, а следовательно, повышения контрастности между рентгеновской трубкой л исследуемым объектам устанавлив ают рентгеновский фильтр, преобразующий непрерывный спектр рентгеновской трубки. Фильтр не пролускает ту часть спектра трубки, которая накладывается на исследуемый участок спектра флуоресценции объекта.

Недостаток известных флуоресцентных спектрометров состоит в том, что рентгеновские фильтры не имеют узких полос .поглощения; фильтр поглощает не только излучение трубки, дающее фон, но и широкий интервал спектра трубки, вызывающий флуоресценцию спектральных линий. Таки.ч образом, вместе с фоном 1падает и интенсивность спектральных лилий, что задерживает, увеличение контрастности. Из-за незначительного увеличения контрастности линий, а также существенного снижения их интенсивности рентгеновские спектрометры с фильтрацией (первичного излучения не нашли широкого .применения.

Цель изобретения - у.меньшение фона в районе аналитической линии во флуоресцентном рентгеновском спектрометре. Для достнжения этой цели между исследуемым объектом и рентгеиовской трубкой устанавливают кристалл-дифракционный фильтр, кристаллическая решетка которого ориентирована Но отношению к оси первичиого тучка иод углами Брэгга для длины волны аналитической линии.

Принцип действия кристаллического фильтра (Поясняется следующим образом.

Известно, что при прохождении рентгеновского излучения через кристаллическое тело коэффициент ослабления излучения обусловлен массовым коэффициентом ослабления, который определяется химическим составом тела и пе связан с его кристаллической структурой. Это наблюдаегся до тех пор, лока рентге говский луч не падает на кристалл иод углом Вульфа-Брэгга, ори котором 2d sin Q X (0 - угол (Надення, Я - длина падающей волны, d - мелшлоскостиое расстояние для кристалла). Когда луч шадает плод углом Вульфа - Брэгга, ослабление излучения резко возрастает за счет дифракционного отражения его от атомных ллоскостей кристалла, т. е. возникает явление так называемой «экстрннкцнн. Используя это явление, из мононаправленного пучка, содержащего волны различных длин, можно (Поочередно исклю чать за счет селективного поглощения ту илл иную волну, поворачивая кристалл относительно первичного пучка так, чтобы менялся угол -падения в.

Иа фИг. 1 представлена схема предложенного спектрометра, содержащая микрофок сный

источник 1 рентгеновского излучения, кристаллический филькр 2, исследуемый объект 3, кристалл-анализатор 4, детектор 5 рентгеновского излучения.

На фиг. 2 изображен участок спектра, регистрируемый детектором при повороте кристалла-а-нализатора: а - яри наличии кристаллдифракционного фильтра; б - гори ето отсутствии.

На фиг. 3 шоказаи фильтр, состоящий из кристалл-дифракционных фильтров А и обычных рентгеиовеких фильтров Б.

Излучение от микрофокусной рентгеновской трубки 1 (фиг. 1) Проходит через сферически или цилиндрически изо гаутый кристалл, расположенный так, чтобы угол между всеми падающими из точечного фокуса трубки рентгеновскими лучами и сферически изогнутыми плоскостями кристалла равнялся в.

Толщина «пластины кристалла выбирается такой, чтобы обеспечить достаточное .число атомных слоев для достижения ослабления за счет экстинкции. Поскольку ослабление вследствие поглощения существенно отличается от ослабления вследствие дифракции волны длин, для которых угол в ие является брэгговс-ким, практически не будут ослабляться в кристаллической пластине. Волна же длиной Х 2d sin 8 будет ослаблена. Меняя угол 0, вырезают тот или «ной участок спектра фонового излучения, поскольку последний образует1ся за счет рассеяния первичного излучения трубки на. исследуемом объекте. Если участок вырезаемого фонового излучения приходится на участок спектра, включающий аналитическую линию, то контрастность последней возрастет. Поскольку из первичного спектра вырезается только узкая полоса спектра, которая iK тому же не участвует в возбуждении флуоресценции самой линии, кристаллический фильтр пе снижает интенсивности аналитической линии (фиг. 2,а).

Для достижения большего ослабления используют комбинированный фильтр, состоящий (фиг. 3) из чередующихся кристалличес«и« А и обычных рентгеновских фильтров Б, Толщина фильтров А выбирается достаточной для наступления экстинкции. КаК видно из фиг. 3, излучение, проходя через верхний кристалл, разбивается на два луча равной интенсивности (прошедший и отраженный). Прошедший луч, проходя через фильтр Б, попадает на второй кристалл, в которам происходит снова разбиение луча на прошедший я отраженный с ослаблением прошедшего луча вдвое. Отраженный луч, выходя из стопки кристаллов, встречает на своем пути первый кристалл стопки, от которого отражается половина его энергии. Этот дважды отраженный луч дает свой вклад в проходящее излучение, снижая ослабление фона в интересующем нас интервале спектра. Для уменьшения эффекта двойного отражения в стопке наряду с кристаллическими фильтрами имеются обычные рентгеновские фильтры Б.

П редмет изобретения

1.Флуоресцентный рентгеновский спектрометр, содержащий острофокусную рентгеновскую трубку, селективный фильтр, помещенный между рентгеновской трубкой и исследуемым объектом, кристалл - анализатор и детектор рентгеновского излучения, отличающийся тем, что, с целью увеличения отношения сигнал-фон в области аналитической линии, фильтр выполнен в виде кристалла, кристаллическая решетка которого ориентирована по отношению к оси первичного пучка под углами Брэгга для длины волны аналитической линии.

2.Спектрометр по п. 1, отличающийся тем, что фильтр составлен из чередующихся кристаллов и обычных рентгеновских фильтров.

Фиг./

а

Фиг.2

Л

XZv

А 5 А 6 4

озиг.З