Флуоресцентный рентгеновский анализатор с рентгеновским зондом Советский патент 1982 года по МПК G01N23/22 

Изобретение относится к устройствам для рентгеновского анализа, в частности к флуоресцентным рентгеновским аналиторам с рентгеновским зондом. По основному авт. св. № 894503 известен флуоресцентный рентгеновский анализатор с рентгеновским зондом, содержащий микрофокусный источник рентгеновско го излучения, держатель образца, средства локализации излучения на . образце и детектор. Средства локализа1ши излучения в нем выполнены в виде матрицы параллельных капилляров, сформированной из группы капилляров различных диамет ров и снабженной средствами возвратнопоступательного перемещения перпендикулярно рентгено -оптической оси зонда, при этом в каждой группе капилляров их диаметр постоянный. Достоинством известного Технического решения является возможность осушествл ния анализа в широком диапазоне (от мий ро- до макродиапазонов), т. е. широкие функциональные возмо}Ы1ОСти анализатоpatl. Однако учитывая, что длина капилляров в каждой группе остается постоянной, а их диаметр является переменным для каждой отдельной группы, переход при анализе от микро- до макродиапазонов вызывает изменение освещенности образца, а это, согласно теореме Анисовича о зависимости скорости счета от освещенности образца (а не от мощности источника рентгеновского излучения), приводит к уменьшению светосилы флуоресцентного рентгеновского анализатора.там, где длины капилляров в группе для заданного диапазона (т. е. расстояние от фокуса источника рентгеновского излучения до поверхности образца) оказывается по сравнению с другими группами капилляров другого диаметра, избыточной. Таким образом, в известном анализаторе его светосила будет максимальной только для одного диапазона, а.для всех других будет худшей. cjLrtbi анализатора за счет увеличения осве щенности образна во всем диапазоне анализа, Указанная цель достигается тем, что в флуоресцентном рентгеновском анализаторе с рентгеновским зондом капилляры в группах с различным диаметром выполнены различной длины, постоянной для каждой группы, анализатор снабжен средствами для изменения расстояния между , держателем образна и выходной поверхнос тью каждой группы капилляров, функционально связанными со средствами возврат но-поступательного перемещения матрицы капилляров, а длина капилляра в каждой группе капилляров определяется выражением- - длина капилляра данной ( i -ой) группы капилляров; li - расстояние между выходной поверхностью, i-ой группы капилляров и базовой плоскостью дер жателя образца (совпадающей с его поверхностью) ; d - диаметр отверстия капилляров л-ой группы; (3 -fc заданный диаметр рентгеновского зонда; - численный коэффициент пропорциональности (параметр), выбираемый в зависимости от диаметра фокусного пятна источника рентгеновского излучения, толщины стенок между капиллярами данной группы и расстоянием от фокусного пятна до вход ной поверхности матрицы параллельных капилляров. Учитьшая, что угол отбора вторичного рентгеновского излучения изменяется при перемещении держателя образца оси рент- геновского зонда, детектор рентгеновског излучения может быть снабжен средствами для изменения этого угла, которые при необходимости могут быть функционально связанными со средствами для изменения расстояния между держателем образца и выходной поверхностью матрицы параллель ных капилляров. На чертеже изображен один из возможных вариантов осуществления устройства. Источник 1 излучения выполнен в виде микрофокусной рентгеновской трубки с прострельным анодом. Вблизи выходного матрица параллельных капилляров, сформированная из четырех групп 3 , 3 , 3 и З капилляров различного диаметра. При этом внутри каждой группы диаметр капилляров постоянный, а соотношение между размерами их диаметров для различных групп составляет соответственно 1:2:5:10. Матрица параллельных капилляров сориентирована в направлении ре.нтгено- оптической оси 4 зонда, перпендикулярной держателю 5 образца, и снабжена механизмом 6 для ее возвратно-поступательного перемещения перпендикулярно этой оси. Детектор 7 рентгеновского излучения, выполненный в виде полупроводникового детектора, сориентирован соответственно заданному углу отбора вторичного рентгеновского излучения от образца и подключен к измерительно-вычислительному блоку 8 для анализа флуоресцентного излучения образца, зарегистрированного детектором. Для проведения элементного анализа вдоль линии на поверхности образца по всей его поверхности держатель 5 образца снабжен средствами для плоского механического переметения образца по двум координатам, необходимая точность установки рентгеновского зонда относительно поверхности образца достигается применением оптического или рентгеновского абсорбционного микроскопов (йе показаны). Держатель 5 образца снабжен механизмом 9 для его перемещения вдоль рентгено-оптической оси зонда, связанным функ1шонально с механизмом 6 для возвратно-поступательного перемещения мат рииы перпендикулярно этой же оси. Детектор 7 снабжен механизмом Ю для его перемещения параллельно перемещению держателя 5 образца, функционально связанным с механизмом 9. Анализатор работает следующим образом. При включении источника 1 рентгеновского .излучения возбуждается .рентгеновское излучение, исходящее из фокусного пятна 2 пррстрельного анода, в виде щироко расходящегося пучка. Локальность анализа в предлагаемой конструкции достигается за счет коллимирования этого излучения отдельным капилляром из выбранной группы 3, 3 , 3 и 3 капилляров матрицы и определяется как диаметром этого капилляра, так и расстоянием от базовой поверхности держателя 5 образца

до выходной поверхности данной группы капилляров.

Выбранная из условий заданной локальности группа капилляров матрицы вводится в поток первичного рентгеновского излуче ния с помощью механизма 6, одновременно с механизма 8 держатель 5 образца подводится к выходной поверхности этой группы на такое расстояние, чтобы обеспечить максимальную освещенность образца зондом, сформированным. капилляром данной группы с учетрм ее высоты. В случае, если угол отбора вторичного излучения выходит за пределы заданных значений, с помощью механизма 1О детек тор устанавливается в такое положение, при котором угол отбора остается в пределах, заданных углов. Выбор угла отбора вторичного излучения в данном случае задается с помощью сигнала управления от механизма 9, определяющего степень перемещения держателя 5 образца.

Рентгеновсжий зонд, сформированный одним из капилляров данной группы капилляров матрицы и имеющий диаметр, определенный указанными вьгще условия ми (диаметр капилляра, его длина и рас- стояние образца от данной группы капилляров), достигает поверхности исследуемого объекта в держателе 5 образца и возбуждает флуоресцентное рентгеновское излучение исследуемой зоны области, которое регистрируется полупроводниковым детектором 7 рентгеновского излучения.

Детектор 7 и нзмерительно-вычислйгель ный блок 8 анализирует спектр флуоресцентного рентгеновского излучения. Дан-г ные анализа вьгаодятся на дисплей или иной регистратор в виде процентного содержания отдельных элементов в исследуемом микро- или макрообъеме образца.

Нарсздно хозяйственное значение предлагаемого изобретения подтверждается экономическим эффектом, который состав,ляет 547,6 тыс. руб. на один аппарат.

...

Фор м у л а из об р е т е ни я -Флуоресцентный рентгеновский анали, затор с рентгеновским зондом по авт.

св. № 894503, о тличающийс я тем, что, с целью повьпиения его светосилы, капилляры в группах с различным диаметром выполнены различной длины, постоянной для каждой группы, анализатор снабжен средствами для изменения расстояния между держателем образш и выходной поверхностью каждой группы капилляров, функционально связанными со средствами возвратно-поступательного перемещения матрицы капилляров, а длина капилляра в каждой группе определяется выражением

где - длина капилляра данной (i -ой)

группы капилляров; - расстояние между выходной поверхностью -ой группы капилляров и базовой плоскостью держателя образца; d - диаметр отверстия капилляров

i-ой группы;

- диаметр рентгеновского зонда; | - численный коэффициент nponoi диональности, выбираемый в зависмости от диаметра фокусного пятна источника рентгеновского излучения, толщины стено между капиллярами данной группы и расстоянием от фокусного пятна до входной поверхности матрицы параллельных капилляров.

2. Анализатор по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, .что детектор рентгеновского излучения снабжен средствами для изменения угла отбора вторичного рент геновского излучения, функционально связанными со средствами для изменения расстояния между держателем образца и выходной, поверхностью матрицы параллельных капилляров;

Источники информации, принятые во внимание при экспетизе 1. Авторское свидетельство СССР № 894503, кл. GOlN 23/22, 27. (прототип).