Рентгеновский спектрометр для исследования структурного совершенства монокристаллов Советский патент 1982 года по МПК G01N23/207 

1

Изобретение относится к рентгеновской дифрактометрии и может использоваться для исследования монокристаллов с помощью рентгеновского излучения от мощных источников стационарного типа.

Известно использование в рентгеноструктурном анализе мощных источников„ рентгеновского излучения на основе рентгеновских трубок с вращающимся анодом l .

Такие источники имеют значительные габариты и вес, в силу чего они в дифрактометрической аппаратуре устанавливаются неподвижно. Вместе с тем при конструировании многокристальных рентгеновских спектрометров более выгодным, с точки зрения конструкции самого спектрометра, является использование поворотного источника, что позволяет легко перестраивать .спектрометр на работу с другими порядками отражения от кристалла-монохроматора, на который

падает первичный пучок источника, без значительной переюстировки и перемещений других элементов спектрометра. Однако используемые в таких спектрометрах источники являются маломощными, что значительно увеличивает время исследований и сужает функциональные возможности спектрометров из-за недостаточной интенсивности первичного рентгеновского пучка.

Известен рентгеновский спектрометр для исследования структурного совершенства монокристаллов, содержащий поворотный источник рентгеновского излучения, два поворотных кристалла-монохроматора, поворотный держатель исследуемого монокристалла, детекторы излучения, установленные друг за другом по ходу рентгеновского пучка .

Недостатком известного спектрометра является сложность его настpo iки при использовании мощных стационарных источников излучения и ограниченный круг решаемых при таком его использовании задач. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является рентгеновский спектрометр, содержащий два поворотных кристалла-монохроматора, поворотный держатель исследуемого монокристалла, установленные на отдельных поворотных плат формах с общей осью поворота, проходящей через фокус анода рентгенов кой трубки, по крайней мере один детектор излучения, связанный с держателем исследуемого монокристалла З. Такой спектрометр может использоваться со стационарными источниками излучения при фиксации положе ния одного поворотного кристалламонохрома тора . Однако для обеспече ния работы спектрометра со стационарным источником он должен иметь большие габариты, что связано с не необходимостью использования платфо больших размеров для поворотов вок руг фокуса трубки при настройке спектрометра на требуемый порядок отражения. Кроме того, в данном спектрометре затруднительна реализа ция некоторых рентгенооптических схем исследования монокристаллов. Цель изобретения заключается в том, чтобы уменьшить габариты спектрометра при использовании изл чения мощных стационарных источник и расширить его функциональные воз можности . Поставленная цель достигается тем, что в рентгеновском спектроме ре для исследования структурного совершенства монокристаллов, содер жащем два поворотных кристалламонохроматора, поворотный держател исследуемого монокристалла, причем один кристалл-монохроматор и держа тель исследуемого монокристалла установлены на поворотных платформах с общей осью поворота, не совпадающей с осями поворота этого кристалла-монохроматора и держател исследуемого монокристалла, по кра ней мере один детектор излучения, связанный с держателем исследуемог монокристалла, другой поворотный кристалл-монохроматор установлен на осях поворота платформ с крис4таллом-монохроматором и держателем исследуемого монокристалла. Кроме того, в спектрометр дополнительно введен третий кристалл-монохроматор, установленный на платформе с держателем исследуемого монокристалла с возможностью поворота вокруг оси, проходящей через его поверхность , и вокруг оси поворота держателя исследуемого монокристалла. На фиг. 1 показана схема трехкристального-спектрометра; на фиг.2часть четырехкристального спектрометра с третьим кристаллом-монохроматором. Рентгеновский спектрометр содержит стационарный источник рентгеновского излучения I, первый кристаллмонохроматор 2, установленный в поворотном держателе 3, второй кристалл-монохроматор , установленный в поворотном держателе 5, который расположен на поворотной платформе . Исследуемый монокристалл 7 установлен в поворотном держателе 8, который расположен на второй поворотной платформе 9. Оси поворотов платформ 6 и 9 совпадают с осью поворота держателя 3 первого кристалла-монохроматора 2. Дифрагированное исследуемым монокристаллом 7 излучение регистрируют детектором 10, который установлен с возможностью поворота относительно оси поворота держателя 8 исследуемого монокристалла 7. В спектрометр могут быть введены дополнительные детекторы для целей настройки кристаллов-монохроматоров 2 и . Каждый держатель 3, i и 8 предусматривает возможность юстировки кристалла за счет его перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях. В спектрометр может быть введен третий кристалл-монохроматор 11, который может быть установлен на держателе 8 параллельно исследуемому монокристаллу 7, причем при повороте последнего кристалл-монохроматор 11 совершает поворот вокруг оси поворота держателя 8 на фиксированном расстоянии от нее. Кроме того, третий кристалл-монохроматор 11 установлен и с возможностью поворота относительно собственной оси с помощью поворотного держателя 12. Спектрометр может работать в следующих режимах: в режиме трехкристального спектрометра при параллельном расположении кристаллов , в режиме трехкристального спектрометра с антипараллельным расположением кристаллов; в режиме трехкристального спектрометра со смешанным расположением кристаллов (как показано, например, на фиг. 1); в режиме двухкристального спектрометра при выводе второго кристалла-монохроматора 4 с траеь:тории рентгеновского пучка за счет поворота платформы 6 с параллельным и антипараллельным расположением кристаллов. При средних и больших брегговских углах спектрометр может перестраиваться на работу с кристаллом-анализатором, в качестве которого используют второй к(исталл-монохроматор , т.е. пучок от первого монохроматора 2 направляют непосредственно на исследуемый монокристалл 7, установленный в такое положение, чтобы дифрагированный им пучок мог попасть на кристалл k, с помощью которого производят развертку кривой дифракционного отражения от монокристалла 7, регистрируемую с помощью специального детектора.

В четырехкристальном варианте предлагаемый спектрометр позволяет дополнительно произвести прецизионное эталонное измерение периода решетки исследуемого монокристалла 7 одним из методов двухлучевой дифрак.тометрии. Кроме того, такой спектрометр может работать в трехкристальном и двухкристальном режимах при дифракции по Боррману.

Таким образом, предложенный спектрометр обладает большим набором функциональных возможностей и обеспечивает легкость управления им при работе с мощными источниками рентгеновского излучения стационарного типа при сохранении относительно небольших габаритов спектрометра.

Формула изобретения 1 . Рентгеновский спектрометр для исследования структурного совершенства монокристаллов, содержащий два поворотных кристалла-монохроматора, поворотный держатель исследуемого монокристалла,причем один кристаллмонохроматор и держатель исследуемого монокристалла установлены на поворотных платформах с общей осью поворота, не совпадающей с осями поворота этого, кристалла-монохроматора и держателя исследуемого монокристалла, по крайней мере один детектор излучения, связанный с держателем исследуемогб монркристалла.отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов спектрометра при использовании излучения мощных стационарных источников и расширения его функциональных возможностей, другой поворотный кристалл-монохроматор установлен на оси поворота платформ с кристаллом-монохроматором и держателем исследуемого монокристалла .

2. Спектрометр по п. 1, о т л ичающийся тем, что в него дополнительно введен третий кристаллмонохроматор, установленный на платформе с дерххателем исследуемого моно кристалла с возможностью поворота вокруг оси, проходящей через его поверхность, и вокруг оси поворота держателя исследуемого монокристалла

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Русаков ft.А. Рентгенография металлов. М., Атомиздат, 1977,

с. .

2.Ковальчук М.В. и др. Трехкристальный рентгеновский спектрометр для исследования структурного совершенства реальных кристаллов, ПТЭ. 1976, № 1, с. .

3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2860030/18-25,

кл. G 01 N 23/20, 1979 (прототип).