Коллимирующий монохроматор рентгеновского излучения Советский патент 1981 года по МПК G21K1/06 

(54) КОШ1ИМИРУЩИЙ МОНОХРОМАТОР РЕНТГЕНОВСКОГО Изобретение относится к рентгенсГструктурному анализу,а более конкретн к монохроматорам рентгеновского излу чения . Известны монохроматоры рентгеновс кого излучения, содержащие плоский монокристалл и щелевую диафрагму,установленную по ходу отраженного от монокристалла рентгеновского пучка ul Известен также коллимирующий моно хроматор расходящегося рентгеновского пучка, выполненный в виде- изогнутого монокристалла, установленного относительно фокуса источника таким образом, что от него отражается параллельный пучок рентгеновских излучения Г21. Однако известные монохроматоры не обеспечивают высокой степени монохро матизации и коллимации рентгеновского изпучения. Наиболее близким техническим решением является устройство для монохроматизации рентгеновского излучения ИЗЛУЧЕНИЯ (Содержащее два последовательно расюложенных по ходу рентгеновских пучка плоских монокристаллов, используемое в трехкристальных рентгеновских спектрометрах Сз. Недостатками данного устройства являются: потеря интенсивности излучения в результате коллимации, причем, при последовательных отражениях от плоских кристаллов, интенсивность практически падает во столько раз, во сколько пучок становится близким к параллельному; высокие требования к точности и ориентировке атомных плоскостей кристаллов; высокие требования к взаимной юстировке используемых кристалл-монохроматоров. Цель изобретения - повьшение интенсивности пучка. Поставленная цель достигается тем, что в коллимирующем монохроматоре рентгеновского излучения, содержащем два последовательно расположенных по ходу рентгеновского пучка монокристалла, монокристаллы выбраны таким образом, что угловой диапазон дифракции первого монокристалла u.-t меньше углового диапазона дифракции второго монокристалла и , причем второй монокристалл выполнен изогнутым и установлен таким образом, что (V3) R - адиус изгиба в.торого монокрис.талла; i - расстояние от мнимого точечного источника рентгеновского излучения до второго монокристалла по центральному лучу отраженного пер вым монокристаллом пучка; f и направляющие косинусы падающего на второй монокристалл и отраженного от него центрального луча пучка рентгеновского излучения соответственно. На чертеже изображен коллимируюпщй монохроматор. Коллимация узкого пучка рентгенов ких лучей осуществляется следующим образом. На плоско-параллельный монокриста i с асимметричным отражением падает пучок рентгеновского излучения от. и точника S (острофокусная; трубка,ширина фокуса - 20 мк) . В результате дифракционного отражения от кристал ла 1 пучок попадает на изогнутый мо кристалл 2, Отраженный от первого монокристалла пучок имеет угловую и спектральную расходимости,, соотве ствующие угловому диапазону дифракц для данного дифракционного отражени f г , что эквивалентно наличи мнимого точечного источника . Вт ,рой изогнутый монокристалл 2 установлен таким образом, что Я|Ьо То 1Го-Г)1 где В - радиус изгиба кристалла 2; . -j расстояние от мнимого и точника S .до кристалла 2 по цент ральному лучу рентгеновского пучка; То и j-Vi - направляющие косинусы падающего на монокристалл 2 и отраженного от него центрального луча рентгеновского пучка. При этом от монокристалла 2 с ориентацией атомных Плоскостей ( 2) отражается строго параллельный пучок рентгеновс кого излучения. Существенно,что если выполняется условиел,, Ч & , отражение происходит без потери интенсивности излучения, отраженного от кристалла 1, Дифракционное уширение отражаемого от монокристалла 2 рабочего пучка определяется выражением)Предлагаемый монохроматор также позволяет увеличить интенсивность рабочего пучка в узком угловом интервале, тем самым сокращая время эксперимента по сравнению с двух(трех) кристальными коллиматорами с плоскими монокристаллами., Пример реализации. Для коллимации рентгеновского пучка использована схема, двухкристального рентгеновского спектрометра. Плоский монокристалл 1 кремния ориентирован так, что на нем происходит асимметричное отражение Су и плоскости (422) (лараметр асимметрии Ь 0,1). Угло- ва.й ширина пучка, отраженного от монокристалла 1, равна 4x10 рад., что |Соответствует расстоянию oLo от мнимого источника S до кристалла 2, равному 50 м, -при расстоянии дейст)зительный источник S - кристалл 1, равном 49,8 см, и расстояния от монокристалла 1 до монокристалла 2, равном 20 см (все расстояния берутся по центральному лучу). Отраженный от монокристалла 1 пучок падает на изогнутый по цилиндру монокристалл 2 с радиусом изгиба Р 2 , 42 м, ориентированный таким образом, что центральному лучу Э соответствует симметричное брэгговское отражение 422. Монокристалл 2 представляет высоко совершенный монокристалл кремния. В резух1ьтатв второго отражения угловой интервал рабочего пучка определяется дифракционным уширёнием S 4 0,2xlOt т.е, на. порядок меньше, чем область отражения от монокристалла 1. При этом отражение от монокристалла 2 происходит без потери интенсивности, поскольку В двухкристального спектрометра с двумя последовательными симметричным (422) и асимметричным (422) отражениями от плоских монокристаллов параметр асимметрии Ь 0,1, излучение, трубка БСВ-19, напряжение 25хв, ток 10 m А) получено, 55 Р абсолютной коллимации пучка 4 3x10 отношение числа квантов, отраженньпс вторым монокристаллом Мл -Л-)| к числу к вантов, отражен. - -/ч -ИШЧ ных первым монокристаллом N , составляет г 0,10-0,1 2 (при различных величинах входной щели спектрометра). В предложенном коллимирующем монохроматоре при тех же параметрах коллимации пучка это отношение составляет величину Р 0,56-0,85 Р 1АО-145 м). Формула изобретения Коллимирующий монохроматор рентгеновского излучения, содержащий два последовательно расположенных по ход рентгеновского пучка монокристалла, отличающийся тем, что, с целью повьшения интенсивности пучка, монокристаллы выбраны таким обра зом, что угловой диапазон дифракции первого Монокристалла (&,() меньше углового диапазона дифракции второго монокристалла (Aj ) i причем второй монокристалл выполнен изогнутым и установлен таким.образом, что . R/ о-Го(Го-Ть) где R - радиус изгиба второго монокристалла , Ьд - расстояние от мнимого точечного источника рентгеновского излучения до второго монокристалла по центральному лучу отраженного первыммонокристаллом пучка; Т о Т} 3 правляющие косинусы падающего на второй кристалл и отраженного от него центрального луча пучка рентгеновского излучения соответственно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Хейкер Д. М, Рентгеновская дифрактометрия монокристаллов Л., Машиностроение, 1973 с.40-43, 2.Патент США 3982127,250-273, опублик. 1976. 3.Ковальчук М. В, и др. Трехкристальный рентгеновский спектрометр для исследования структорного совершенства реальных кристаллов - ПТЭ,. 1976, № 1, с. 195 (прототип).