Источник монохроматического рентгеновского излучения Советский патент 1981 года по МПК G01N23/20 

Изобретение относится к источник рентгеновских лучей и может применяться в электронной спектроскопии рентгеноскопии. В электронной спектроскопии для получения спектров электронов применяется фотовозбуждение с помощью ультрамягкого рентгеновского излуче ния с энергией 1 кэВ. Разрешающая способность электронногоспектромет ра по энергии определяется главным образом шириной характеристической линии рентгеновского излучения, используемой для возбуждения спектра фотоэлектронов. Известны обычные рентгеновские трубки l. Основным недостатком ик является большая ширина линии .характеристического рентгеновского излучения 1,0-10 эВ, в то время как для разделения тонкой структуры на :энергетическом спектре фотоэлектронов необходимо иметь разрешающую -способность, а значит и ширину возбуждающей линии, не хуже 0,2 эВ. Поэтому данная трубка в качестве источника рентгеновского излучения в анали-тическом приборостроении не находит широкого применения. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому являегся источник монохроматического рентгеновского излучения, содержащий рентгеновскую трубку и изогнутый монокристалл-монохроматор, расположенные на сфере Роуланда С23 . Источником рентгеновского излучения в данном устройстве является простой рентгеновский анод. Выходящее из него рентгеновское излучение распространяется почти .изотропно в пространстве. На некотором расстояНИИ (обычно 300-400 мм) от анода установлен гнутый монокристалл-монохроматор Сед), ориентированный таким образом в пространстве, что рентгеновские лучи падают на него под углом Вульфа-Брэгга для нужной характеристической линии по отношению к выбранной низкоиндексной кристаллографической плоскости. Угол ВульфаБрэгга определяется из уравнения - 2ds п б п X , где 9 угол Вульфа-Брэгга, d - межплоскостное расстояние для выбранной кристаллографической плоскости; ;

X - длина волны рентгеновского

излучения;

п - порядок отражения (целое число) .

При выполнении этих условий данная характеристическая линия рентгеновского излучения отражается с коэффициентом отражения до 30% под вполне определенным утлом к нормали. Кристалл согнут таким обра.зом, что лучи, отраженные от различных точек монокристалла-монохроматора, фокусируются в одно пятно, причем источник , крйсталл-монохроматор и сфокусированное пятно лежат в одном сечении сферы (сферы Роуланда),

Применение монохроматора позволяет получить рентгеновское излучение, обладающее следующими свойствами; отсутствие тормозного спектра, энергетическая ширина характеристической линии снижается до 0,5 эВ, излучение получается линейно-поляризованное, рентгеновское излучение фокусируется в очень узкое пятно 2 .

Однако известный источник имеет существенный недостаток, выражающийся в том, что энергетическая ширина Характеристической линии рентгеновского излучения остается еще значительной, что не позволяет разделить линии тонкой структуры.

Цель изобретения - уменьшение ширины излучаемой характеристической линии.

Поставленная цель достигается тем, что в источнике монохроматического рентгеновского излучения, содержащем рентгеновскую трубку и изогнутый монокристалл-монохроматор, расположенные на сфере Роуланда, меяоду рентгеновской трубкой и кристаллом-монохроматором и (или) за монокристаллом-монохроматором по ходуе рентгеновского луча дополнительно введен один или несколько монокристаллов общей толщиной 0,1-0,7 мм каждый из которых выполнен таким образом, чтс нормаль к его поверхности составляет угол Вульфа-Брэгга с выбранной кристаллографической плоскостью для излучаемой источником характеристической линии, изогнут и ориентирован так, центр его кривизны совпадает с точкой выхода рент геновского излучения из анода рентгеновской трубки, если дополнительный монокристалл помещен между анодом и монокристаллом-монохроматором, или с точкой фокуса монохроматора, если дополнительный монокристалл помещен между монокристаллом-монохроматором и точкой фокуса рентгеновски лучей.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Источник монохроматического излучения содержит источник 1 рентгеновского излучения, которым является

анод рентгеновской трубки, и монокристалл-монохроматор 2. Кроме монокристалла-монохроматора на отражение 2, вводится один или несколько монокристаллов на прострел 3 и 4, толщиной 0,1-0,7 мм, изогнутые так, что представляют собой часть сферы. Эти монокристаллы можно ставить следующими способами:

1).между источником 1 и монокристаллом-монохроматором на отражение 2 - монокристалл 3;

2)между монокрксталлом-монохроматором на отражение 2 и точкой

фокуса рентгеновского источника 5 монокристалл 4 ,

3)и там и там (см.пп. 1 и 2). В первом случае центр кривизны

каждого монокристалла-монохроматора на прострел должен лежать в точке выхода рентгеновского излучения с поверхности анода, во втором - в токе фокуса рентгеновского источника.

Каждый монокристалл вырезается так, что нормаль к его поверхности (до сгибания) составляет угол Вульфа-Брэгга с выбранной кристаллографической плоскостью для данной характеристической линии.

Предлагаемый монохроматор работает следующим образом.

Как известно,, при падении рентгеновских лучей на поверхность монокристаллов по нормали (а значит под углом Вульфа-Брэгга к выбранной кристаллографической плоскости) ренгеновское излучение данной характеристической линии испытывает аномалное малое затухание. Например, коэффициент затухания может быть на два порядка меньше среднего для данного кристалла. Поэтому данное рентгеновCKjOe излучение определенной энергии может пройти в кристалле значительное расстояние (до 1 мм), потеряв интенсивность не более, чем на один порядок.

При использовании толщины монокристалла 0,1-0,7 мм затухание будет не более, чем в 5 раз. При этом все остальные энергии затухнут в 500 раз. Этот эффект аномального затухания называется эффектом Бормана На выходе из мбнокристалла рентгеновские лучи, испытавшие аномальное прохождение, могут иметь ширину энергетического распределения до 0,1 эВ. Причем чем толще монокристалл, тем хуже энергетическое распределение, но и больше потери в интенсивности.

Для работы монокристалла-монохроматора на прострел необходимо, чтобы в каждой точке 4го поверхности падающие лучи имели один угол к нормали. Это требование выполняется в случае концентрически расходящихся ив случае концентрически сходящихся рентгеновских лучей и