Рентгеновский спектрометр Советский патент 1982 года по МПК G01N23/207 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к конструкции обзорного рентгеновского спектрометра. Такие спектрометры могут быть использованы для рентгеновской диагностики высокотемпературйой плазмы, а также для излучения рентгеновского спектра быстроизменяющихся во времени процессов,

Известен фокусирующий спектрометр, содержащий коллимирующее устройство, выполненное в виде щели, вогнутый кристалл-анализатор и детектор излучения l.

Конструкция прибора позволяет исследователь только узкие спектральные диапазоны импульсных источников, Для получения требуемых спектральных диапазонов необходима неоднократная перестройка спектрометра от импульса к импульсу, что снижает достоверность информации ввиду низкой воспроизводимости параметров импульсных источников.

Известен спектрограф, содержащий коллимирующее устройство, выполненное в виде набора щелей, выпуклый кристалл-анализатор и детектирующее устройство, выполненное в виде фотопленки или нескольких детекторов 2.

Такой спектрометр является обзорным, но обладает- большой линейной дисперсией. Поэтому в качестве детектора для регистрации рентгеновского спектра используют фотопленку, что делает невозможным исследование процесса во времени. Существующие детекторы с врег/1енныг 1 разре1::ением имеют небольшое входное окно И не могут быть использованы для регистрации всего спектрального интервала, Применение нескольких детекторов с временным разрешением, ввиду их конструктивных особенностей, также не позволяет зарегистрировать весь спектральный интервал.

Наиболее близким техническим решением является рентгеновский спектрометр, содержащий расположенные по ходу исследуемого излучения щелевой коллиматор Соллера, кристалланализатор и детектор,

В этом смектрометре может быть использован детектор с хорошим временным разрешением, который позволяет исследовать быстроменяющиеся во времени процессы fЗ,

Однако конструкция спектрометра, который также не является обзорньом, существенно ограничивает его использование в импульсных установках, та как можно получить информацию об интересуемом спектральном интервале только за очень большое число вспыmej, что также понижает достоверность информации вследствие низкой воспроизводимости параметров плазмы и существенно повышает стоимость эксперимента.

Таким образом, с помощью известных рентгеновских спектрометров можно получить информацию о временных изменениях в источнике излучения в узком спектральном диапазоне, либо получить усредненную по времени набора, и поэтому, недостоверную ин,формацию о некоторых его параметрах

Целью изобретения является создание обзорного спектрометра с временным разрешением для обеспечения возможности исследования быстроизменяющихся во времени процессов в широком спектральном интервале.

Поставленная цель достигается тем, что в рентгеновском спектрометре , содержащем расположенные по ходу исследуемого излучения щелевой колляматор Соллера, кристалл-анализтор и детектор излучения, в качестве детектора использован координатно-чувствительный детектор, а кристалл-анализатор выполнен вогнутьм. Отношение радиуса изгиба кристаллаанализатора R к ширине коллиматора определяется из соотношения

И.

R

cos niin-ccs Pi

wax

где , и (--ff,- соответственно минимальный и максимальный углы падения излучения на кристалл. Предлагаемая конструкция спектрометра решает задачу получения образных рентгеновских спектров с временным разрешением путем уменьшения волновой дисперсии.

На чертеже схематически изображен один из вариантов предлагаемого спектрометра.

Спектрометр содержит коллиматор Соллера 1 шириной Е , кристалл-анализатор 2 с радиусом изгиба R и детектор 3 с временным разрешением. Стрелками обозначен ход рентгеновских лучей, показаны минимальный , и максимальный углы падения излу- чения на кристалл-анализатор 21

Спектрометр работает следующим образом.

Первичное излучение от источника, проходя коллиматор 1, попадает в виде параллельного пучка луча на кристалл-анализатор 2. После дифракции падающего излучения на кристалланализаторе 2 в детектор 3 попадает

определяемый

интервал длин волн, зависимостью

, . . -2 icto-

мсаГМ1и- R, i

w.)

соответственно макгдесимальная и минимальная длины волн

d межплоское расстояние используемого кристалл-анализатора;

R радиус изгиба кристалла;

и f - соответственно миwiiMнимальный и максимальный углы падения излучения на кристалл-анализатор .

Предлагаемый рентгеновский спектрометр позволяет одновременно регистрировать достаточно большой спектральный интервал. Например, при исполь зовании кристалл-анализаторов RAP и кварца радиусом изгиба 100 мм и коллиматора шириной 50 мм можно зарегистрировать интервалы длин волн от 2 до 25 Л, применяя координатно чувствительный детектор с временнЕЛМ разрешением и шириной входного окна не более 35 мм. Это обеспечивает обзорность при исследовании быстроменяющихся во времени процессов.

Формула изобретения

Рентгеновский спектрометр, содержащий расположенные по ходу исследуемого излучения щелевой коллиматор

0 Соллера, кристалл-анализатор и детектор, отличающийся тем,

(ЧТО, с целью обеспечения Возможности исследования быстроизменяющихся во времени процессов в широком спектральном диапазоне, в качестве детектора использован координатночувствительный детектор, а кристалланализатор выполнен вогнутым, причем отношение радиуса изгиба кристалла R к ширине коллиматора В определяется соотношением R -t cosV iM-cc Hvnan

где - fv«cj)( соответственно минимальный и максимальный углы падения излучения на кристалл-анализатоп,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 614367, кл. G 01 N 23/223, 1975.

2.Патент США № 2835820, кл. 250-53, опублик. 1962.

3. Bp iiTOB И.A., Гольденберг М.С. , Оболенский Е.А. и др. Вакуумный спектрометр для диагностики плазмы в диапазоне мягкого рентгеновского

и вакуумного ультрафиолетового излучения. - Аппаратура и методы рентгеновского анализа, Машиностроение, 1973, вып. 12, с. 3 (прототип).