Рентгеновский спектрометр дляСиНХРОТРОННОгО иСТОчНиКА излучЕНия Советский патент 1981 года по МПК G01N23/207 

(54) РЕНТГЕНОВСКИЙ СПЕКТРОМЕТР ,ЦЛЯ СИНХРОТРОННОГО ИСТОЧНИКА ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к рентгеновской аппаратуре для исследования монокристаллов. Известен трехкрйстальный рентгеновский спектрометр, содержгадий рентгеновскую трубку, два кристгшла монохроматора, установленные в поворотных держателях, поворотный дер жатель исследуемого монокристалла, детекторы излучения, измерит ели углов поворотов 1 . Наиболее близким к предлагаемому является рентгеновская установка для ;исследования монокристаллов, содержащая кристалл-монохроматор, установленный в поворотном держателе,по воротный держатель исследуемого монокриста.пла, измерители углов поворота, детектор излучения, установлен ный на рычаге с возможностью поворота вокруг оси поворота держателя исследуемого .монокристалла с отношением углов поворота 2:1 2. Известные устройства не приспособ лены для работы с синхронным источни ком излучения, что выражается, в час ности, в невозможности их автоматической быстрой перестройки на любую заданную длину волны. Цель изобретения - повышение экспрессности перестройки спектрометра j на различные длины волн. Поставленная цель достигается тем, что в рентгеновском спектрометре для синхротронного источника излучения, содержащем кристалл-монохроматор,установленный в поворотном держателе, поворотный держатель исследуемого монокристалла, измерителя уг.пов поворота, детектор излучения, установленный на рычаге с возможностью...,поворота вокруг оси поворота держателя исследуемого монокристалла с отношением углов поворота 2:1, держатель кристсшла-монохроматора расположен на каретке, установленной на прямолинейных направ.пяющих с возможностью перемещения по ним, и в спектрометр введен механизм синхронного разворота держателя кристалла-монохроматора при движении каретки и поворота держателя исследуемого монокристалла с ,отношением углов поворота 1 : 2 . Механизм синхронного разворота держателя кристалла-минохроматора при движении каретки и поворота держателя исследуемого монокристалла включает зубчатую передачу и кулис38иый механизм, рычаг которого одним концом-жестко связан с одной из шестерен зубчатой передачи, ось которой проходит через ось поворота кристалл-а-монохроматора, а другой конец рычага свободно проходит через ось по ворота держателя исследуемого монокристалла. Кроме того, в спектрометр введен второй детектор, установленный на свободном конце рычага кулисного механизма. При этом в спектрометр- введен вто рой кристалл-монохроматор с поворотным держателем, установленный перед первым кристаллом-монохроматором. На чертеже приведена схема спектрометра для синхротронного излучения с вертикальной плоскостью дифракции Рентгеновский спектрометр содержит вал 1 вращения держателя с крис таллом-монохроматором 2 и вал 3 поворота держателя и исследуег«им MQH кристаллом 4, который расположен в опоре 5, связанной с неподвижным ос нованием .прибора (не показано). Вал 1 закреплен в опоре подвижной карет ки 6, установленной на направляющих 7, парашлельных падающему на криста монохроматор 2 пучку. Вал 3 установлен в механизме поворота 8 в небольшом угловом интервале, а каретка 6 .с валом 1 снабжен винтовым механизмом 9 для линейного перемещения по направляющим 7 вдоль направления падающего пучка. При ли нейном перемещении происходит однов ременный поворот вала 1 с кристалло монохроматором 2 на заданный угол. На каретке 6 коаксиально валу 1 укреплена цилиндрическая шестерня (или сектор) 10, жестко связанная срычагом 11, другой конец которого свободно проходит через вращающуюся опору 12, выполненную на вале 3. На свободном конце рычага 11 укреплен детектор излучения 13, служащий для юстировки спектрометра. Вал 1 поворота держателя с кристаллом-монохро матором 2 посредством зубчатых шестерен 14 кинематически связан с шее терней 10 рычага соотношением:Is 2. Для регистрации излучения дифрагированного исследуемым монокристаллом служит детектор 15, укрепленный 16, расположенном в неподвижной опоре соосно валу 3. Поворот этого счетчика осуществляется механизмом 17. В спектрометр введен второй кристалл-монохроматор 18 с поворотным держателем, который установлен перед кристаллом-монохроматором 2. Это поз воляет коллимировать и предварительно монохроматизировать падающий на кристалл-монохроматор 2 пучок. Спектрометр работает следующим образом. Из вакуумированног канала синхное окно белое; ротрона через специал излучение высокой инт нсивности падает последовательно а кристаллымонохроматоры 18 и 2. Отражаясь от них, пучок меняет сво направление, отклоняясь на угол 2€ от направлевертикальнойни я падакмдего пучка в исследуемый плоскости, и падает н монокристалл 4. В зав симости от угих лучей на ла падения рентгеновс кристаллы-монохромато ы от них отражается излучение той ли иной длины ктра. Изменяя волны непрерывного сп угол падения в соотве ствии с законом Брэгга (2dj,.g sin в пЛ), выбирают нужнуюдлину .волны из непрерывного спектра. В данном спектроме ре выбор нужной длины волны осуще твляется проскаретки 6 при тым линейным смещение одновременном разворо е кристалламонохроматора 2. При томугловое положение кристалла изменяется таким образом, чтобы дифраг ров анный им луч всегда (в любом п ложении) проходил через ось вращени второго ис. При смещении следуемого кристалла кристалла на (конечно ) расстояние х 50 см двойной брэггов кий угол 2 в Б изменяется от 10 до 1 , Проградуировав линейное смещен е кристалла в длинах волн, можно пр сто и с высокой точностью осуществить переход на но вливая микровую длину волны,устав етку с кристалметрическим винтом ка лом в нужное положени Для контроля отраж ния от кристаяла-монохроматора 2 и У1Я его юстиров ки служит детектор 13 Он расположен ага 11, ооедина свободном конце ры оворота крисненного с механизмом талла-монохроматора 2 так, что при g рьгааг 11,а его повороте на угол значит и счетчик 13, оворачивается на угол 2 Gg Предлагаемая конст рукция обеспечйвает установку спектрометра в отражанхцее положение автоматическим образ ом, так как смеш&кяе каретки 6 по направляющим вызывав поворот крис талла-монозфоматора 2 на нужный угол Qg , причем с помощья рычага 11 исследуемой кристалл ПС ворачивается на двойной угол 29g к оказывает в отражакнаем положении, ве7ектор 13 все время при любом полояенин крнсталламонохроматора 2 регистрирует пучок дифрагированный крисгаллом-монохроматором 2, а детектор 1.5 - пучок, дифрагированный монокристаллом 4. На оси исследуемо О кристалла предусмотрена устаноика резличных сменных приставок, позволяющих снимать кривыедифракционного отражения рентгеновских лучей, кривые интенсивности углового выхода электронов внешней фотоэмиссии, сопровождающей рентгеновскую дифракцию, кривые угловой зависимости величины фото ЭДС и р-п-переходе в условиях дифракции рентгеновых лучей; рентгеновские топограммы по различным рентгенооптическим схемам. Таким образом, предлагаекый спек рометр обеспечивает проведение дифракционных измерений на различных длинах волн непрерывного спектра синхротронного излучения. При этом, если в любом известном спектрометре для перехода от одной длины волны к другой нужно развернуть кристалл и счетчик на определенный угол, а з тем вывести кристалл в положении ма симального отражения, то в предлагаемом приборе все эти операции зам нены простым линейным смещением каретки с кристаллом. Все остальные процедуры (поворот кристалла и счет чика) осуществляются автоматически. Переход к новой длине волны выполня ется с высокой точностью, поскольку для смещения каретки используется микрометрический винт, а поворот кр талла осуществляется прецизионным ры чажным механизмом. Благодаря принципиальным особенностям и конструктивному решению узл первого кристалла, обеспечивающего монохроматизацию падающего излучени спектрометр при работе с вырокоинте сивными источниками белого излучени радиационно безопасен. Исследовател проводя измерения на этом приборе, практически не работает на открытом пучке (как это часто делается в обы ных спектрометрах). Ему достаточно повернуть ручку микрометрического винта, выведенную за пределы защитного колпака, зак1Х1ваю14его весь спе ктрометр целиком, и по индикаторной стрелке установить кристашл в отражашйцее положение. Спектральная разрешающая способность прибора существенно повышается введением дополнительного кристалламонохроматора, использующего многократную последовательную Брэгг-дифракцию, сразу после источника излучения. Это позволяет предварительно монохроматизировать и коллиьшровать падающее на кристалл-монохроматор рентгеновское излучение. Прибор предназначен для работы с синхротронным излучением и имеет вертикальную плоскость дифракции. Однако заложенный в нем конструктивный принцип может быть легко модифицирован применительно к использованию обычных источников излучения (трубок с вращающимся анодом, отпаянных и разборных рентгеновских трубок) с дифракцией в горизонтальной плоскости. Формула изобретения 1.Рентгеновский спектрометр для синхротронного источника излучения, содержащий кристалл-монохроматор, ус(тановленный в поворотном держателе, поворотный держатель исследуемого монокристалла, измерители углов поворота, детектор.излучения, установленный на рычаге с возможностью поворота вокруг оси поворота держателя исследуемого монокристалла с отношением углов поворота 2:1, отличающийся тем, что, с целью повышения экспрессности перестройки спектрометра на различные длины волн, держатель кристалла-монохроматора расположен на каретке, установленной на прямолинейных направляющих с возможностью перемещения по ним, и в спектрометр введен механизм синхронного разворота держателя кристалла-монохроматора при движении каретки и поворота держателя исследуемого монокристалла с отношением углов поворота 1: 2. 2.Спектрометр по п. 1, отличающи и ся тем, что механизм синхронного разворота держателя кристалла-монохроматора при движении каретки и поворота держателя исследуемого монокристалла включает зубчатую передачу и кулисный механизм, рычаг которого одним концом жестко связан с одной из шестерен зубчатой передачи, ось которой проходит через ось поворота кристалла-монохроматора, а другой конец рычага свободно проходит через ось поворота держателя исследуемо гр монокристалла. 3.Спектрометр по п.2, отличающийся тем, что в него введен второй детектор, установленный на свободном конце кулисного механизма. 4.Спектрометр по пп. 1-3, о т ли чающийся тем, что- в него введен второй кристалл-монохроматор с поворотным держателем, установленный перед первым кристаллом-монохроматором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Ковальчук М.В. и др. Трехкристальный рентге ювский спектрометр: для исследования структурного совершаенства реальных кристаллов.-ПТЭ, АН СССР,М., 1976, 1, с. 194-196. 2.Русаков А.А. Рентгенография металлов. М., Атомиздат, 1977, с. 213-215 (прототип).