Монохроматор рентгеновского излучения Советский патент 1980 года по МПК G21K1/06 

(54) MOHOJtPOMATOP РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ный п6 отйбшёнию к сйетё гам eifiSS itv. тавх плоскостей монокристаплического бяо ка таким образом, что ©у,.-) п где 0t, On - УГЛЫ папения и от йёй1Гй V Йботв етегв jriotroe мак симал ьному коэф4ициенту . отражения излучения данной длины волны, для и И отражаготпей поверхности многогранника, v и-1 , И -угол между системами отражающих плоскостей, соответству готдих . VI п отражающим поверхностям. . В Йстнёсти, мбйокрйсталле, содерJ-.-XV-.. .- - жйшем &займнвперпбндикулярные системы отражающих плоскостей, вырезан пря,м6й паралпелешйед, в противоположных 1Ярброна т« отороГО выполнены входное и быхбднье отверстия для рентгеновского излучения .Крьме того, монохроматор содержит второй аналогичный монокристаллический блок, направление фокусировки которого перпендакулярно направлению фокусировки первого блока, ; Это обеспечивает повышение степени фокусировки по сравнению с известными, а в случае использования второй системы кристаллс в позволяет получить точечный, а не ленточный, сфокусированный монохро матический пучок. На фиг. 1 показано циклическое распо псмсёнйё отражаюпшх поверхностей кристаллов 1, когда их чисЛо равно четырем, входное 2 и выходное3 окна, расположе ние атомных плоскостей 4, углы 5 асимметричностей отражений и ход лучей, по ясняющий сущность фокусировки в плоскости. Первичный широкий пучок 6, соцержапгай непрерывный и характеристический одектры, через входное окно 2 падает на первый кристалл. Из-за асимметричности отражений на всех гранях угол отражения скольжения меньше угла падения скольжения. После первого цикла правый 7 и левый 8 края пУчка 9 становятся очень близки друг другу и к фокусу 10, доказа ных в увеличенном масштабе 11 на фотопластинке 12. ,. На фиг. 2 пояснена сущности фокусирбвки в пространстве. Две идентичные фо струютоте системы 13 и 14 кристаллов п ставлены так, что их фокальные плоскост перпендикулярны друг другу. Кристаллическая система 14 съюстирована по отношению к системе 13 так, что фокусиро ванный пучок 15 дайкой длиныволны, вышедший из системы 13, может циркулировать в 14. На фиг. 2 показано, что 7 ервичный пучок 16 фокусируется сначала, вертикальной плоехости в системе 13, затем в горизонтальной плоскости в системе 14. Сфокусированный пучок 17 меет то же направление, что и первичный. Условия фокусировки рентгеновского излучения в устройстве циклически расположенных систем из любого OJ числа таутозональных отражающих атомных плоскостей (фнг. 1) следующие:, .Г -х.с) - расстояние от фокуса до точки отражения на о -ом кристалле; f1 - номер кристалла; П - номер текущего цикла; Г - обтай и параметр асимметричности отражения в цикле: - P,Ys.-nce; Г(-Л , m CH) ПГп,2.) f mh (Wo) 0 И ©n - исправленные углы ВульфаБрегга падения и отражения с учетом асимметричности, соответствующие максимальному коэффициенту отражения циркулируемого излучения с длиной волны Яо Ч -угол между отражающей поверхностью П -ого кристалла и ее отражающими атомными плоскостями; . - параметр асимметричности И -ого кристалла. Как видно из формул (1) и (2), точки отражения Хц стремятся к фсжусу при in 1 иМ-.±оо. Параметр фокусировки Г определяв;мый формулой (2), не только характери зует степень фокусировки на и -ом кртоталле, т.е. закон стремления точек отражения к фсйусу, а также определяет суммарное уменьшение поперечного сечения пучка за один цикл. Асимметричности всех кристаллов выбираются из условия: (mh) (то) где п-1 ,и С)ч.,И - угол между отражающими атомными плоскостями (и-1)-ым и И -ым кристаллами. В стстеме кристаллов одновременно с фокусировкой происходит монохроматизация. рентгеновского пучка. Цякличность позволяет иметь большое количество отражений, вызывающих увеличение степени монохроматичности цирКулирующего излучения. Поскольку фокусировка происходит в плоскости, то coBCKjnrtHocTb двух таких устройств в двух взаимноперпенщпсуля{ ных направлениях позволяет получить точечный пучок с бесконечно удаленным фо кусом. Сфсжусированные пучки (ленточный при использовании фокусировки в одной плоскости и игольчатый при использовании фокусировки в двух перпендикулярных , плоскостях) могут применяться в таких . областях физических исследований как рентгеновская интерферометрия, рёнтгенов топография, рентгеноспектральный и структурный анализы, голография микрообъвстов и т.д. Для ясспериментального доказательства фсжусировки в плоскости исследования проводились на бездислокационнот монокристалле германия (плотность диспо капий меньше 10 на 1 см ) с использованием излучения К кобальта. Отражаюшими атомными плоскостями были выбраны семейства (22О) в (440) (фигура 1 (4)) . Число кристаллов Ш 4. Сохраня дельность германия, из монокристалла был вырезан монолитный прямой параллелепипед, на третьем кристалле (п 3) которого прорезали продолгова- ое окно, .на первом кристалле ( И 1) выходное отверстие. Асимметричности всех кристаллов быгли выбрань из усэтовия по формуле (3), гдеЬ, h-X таким образом, чтобы длина волны шркулируемого излучения Хо совпадала с длиной волны, соответствующей максимуму интенсивности излучения К.кобальта, а коэффициенты отражений каждого кристалла -имели бы максимальные значения для АО Углы асимметричнрстей отражений крис таллов: Ч-( . 4. -58°1925. Параметры асимметричностей кристаллов:h Гг 10.5716; 2 Г4. 9,5420. Параметр фокусировки (т.е. параметр ч ч асимметричности одного цикла) равен 10. Ширина и высота входного oraia равны 7 мм и 1 мм. Выходное отверстие имеет диаметр 1 мм. После изготовления кристалла в нужном виде производится механическая обработка алмазными порошками, а для снятия поверхностных шероховатостей и дефектов. возншсаюпшх в результате итифовки, кристалл протравливают в травителе СР-4. Испытания проводятся следугохцим образом, (см. ход лучей на фиг. 1У. Пучок шириной в 6 мм и высотой в 1 мм че входное окно падает на первый кристалл. Правый край пучка отстоит от фокуса на И мм, а левый край - на 9 мм. После первого цикла ширина ниркуяирующегчэ рентгеновского пучка становится 0,6 мкм и удаление фокуса равно 0,3 мкм. Исследования и измерения показывают, что ниркулируемый пучок имеет следующие геометрическуюд Е , угловуюД© и спектральную Д ширины: Де 0,6 мкм; Л0 1,2 X X А. Суммарный коэф(|нциент отражения Яц. Ш1Я АО имеет значение: 0,4062. Сфокусированные пучки (ленточный при использований фокусировки в одной плоскости иигольчатыи при использований фокусировки в двух взаимно перпендику... лярных плоскостях) могут применяться в таких областях , как рентгеновская инте{ ферометрия, рентгеновская топография, рентгеноспектральный и рентгеноструктурный анализ, голография микрообъектов и др. Формула изобретения 1. Монохроматор рентгеновского излучения, содержащий несколько отражаюидах поверхностей в моншристаллическом блоке, отверстия для входа и выхода рентгеновского излучения, отличающийся тем, что, с пелью повышения CTenejffl фокусировки, в монокрнсталлическом блоке вырезан многогранник, ориентированный по отношению к системам отражающих плоскостей монокристаллического блока таким образом, что , , mo 0 -t-S Л1 где Lи--) и и-1,и п - угпъ падения и отражения, соответствуютоие максимальному коэффициенту отражения излучения, данной длины волны, для n-l и. от{ ажпющей поверхности многогранника; п-4, И угол между системами отражающих плочжосей, соответствующих ц- п отраающим поверхностям. 2. Монохроматор по п, 1, отлиающийся тем, что в могтокристпле, содержащем взаимноперпендикулярные истемы отражаюших плоскостей, рыре- . .77 зан прямой параллелеггапец, в птютшвойтопожных сторонах которого вьтолнены входное и выходное отверстия для рентгеновского излучения. 3, Мойохроматор по пп. 1-2, о т л ичаютцийся тем, что он содержит второй аналогичный монокрист ллический блок, направление фокусировки которого перпендикулярно направлению фокусировки первого блока. 6 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Хейкер Д. М., Зевин Л. С. Рентгеновская дифрактометрия, М,, 1963, с. 136-138. 2.Патент США N 2688094, кл. 250-51.5, опублик. 1954, 3. Патент США № 3160749, кл. 25О-51.5, опублик. 1964. 4. Патент ФРГ № 1216628, кл. 42 Н 2О/02, опублик. 1967.