Монохроматор рентгеновского излучения

Монохроматор рентгеновского излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

MOHOXPONATOpPEHTfEHOBCKOТО . ИЗЛУЧЕНИЯ, выполненный в виде монокрйсталг ческого блока, содержащего , по крайней мере три последовательно отражающих поверхности о тличающийс я тем, что, с целью повышения степени монохроматизации излучения вблизи фиксированной длины волны отражающие поверхности вырезаны таким образом что нормали к ним лежат в разных плоскостях.

СОКИ СОВЕТСНИХ

СОЩ4АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1УБЛИК.К511 С 21 К 1/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0THPIR34I (21) 3322473/18=25 : ,, (22) 2 9. 07.81 (46) 15.04.83. Бюл. N 14 (72) С.А.Кшевецкий и В.П.Шафранюк (71) Черновицкий ордена Трудового

Красного Знамени государственный университет (53) . 535.853. 34 (088.8) (56) 1. Йинскер 3.Г. Динамическое ..рассеяние рентгеновских лучей в идеальных кристаллах. И., "Наука", 1974, с. 237"246.

2. Авторское свидетельство- СССР

Р 714506, кл. G 21вК 1/06, 1980 (про" тотип) .

„.Я0„„1012350 А

I (54) (57) МОНОХРОИАТОР РЕНТ1 EHOBCKO

ГО. ИЗЛУЧЕНИЯ, выполненный в виде монокристаллического блока, содержаще-го, по крайней мере, три последовательно отракающих поверхности о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения степени монохроматизации излучения вблизи фиксированной длины волны, отражающие поверхности вырезаны таким образом что нормали к ним лежат. в разных плоскостях.

1012350

Изобретение относится к устройствам для управления излучением или частицами (например, фокусировка) с использованием дифракции, отражения и преломления, а именно к устройствам для получения монохроматических пучков рентгеновского излучения фиксированной длины волны, и может применяться в рентгеноспектральном и рентгеноструктурном анализах.

Известны двухкристальные монохроматоры - спектрометры с использованием ртражений по Брэггу в обоих кристаллах, установленных раздельно таким образом, чтобы путь луча был компланарным 1 .

Наиболее близким к предлагаемому является монохроматор рентгеновского излучения, выполненный в виде монокристаллического блока, содержащего несколько отражающих поверхностей, Данный монохроматор выполнен в виде системы двух аналогичных прямых параллелепипедов, вырезанных из монокристаллических блоков и ориентированных по отношению к системам отражающих плоскостей таким образом, что пт Ь о

ВО 1 + e rl = О п 1! и о где Q 1, 0 — углы падения и отражения, соответствующие максимальному коэффициенту отражения излучения данной длины волны, для и-1 и и отражающей поверхности многогранника, n - угол между системами отражающих плоскостей, соответствующих и-1 и и отражающим поверхностям 2 J,.

Недостатком такого монохроматора является малая степень монохроматизации, поскольку отклонение пути луча от компланарной траектории приводит к изменению длины волны. вблизи которой происходит монохроматизация.

Целью изобретения является достижение высокой степени монохроматизации рентгеновского излучения вблизи фиксированной длины волны, Указанная цель достигается тем, что в монохроматоре рентгеновского излучения, выполненном в виде монокристаллического .блока, содержащего, по крайней .мере, три последовательно отражающих поверхности, отражающие поверхности вырезаны таким образом, что нормали к ним лежат в разных плоскостях.

На фиг, 1 показана геометрическая схема монохроматора, на фиг. 2 — зависимость интенсивности монохрома5 тизированного С К -излучения от

О 1 температуры монохроматора, На Фиг, 1 отражающие плоскости (111), (113), (115), (131) монохроматора вырезаны в одном монолитном

10 монокристаллическом блоке таким образом, что расстояние между фокальными точками Р Р, Р Р и Р Р равно 1 см, на фиг. 2 кружками отмечена интенсивность монохроматизирован15 ного пучка, измеренная сцинтилляционным счетчиком в зависимости от температуры через каждые 5 К, а сплошной линией обозначен профиль

CpKg линии, 1

На Фиг. 1 стрелками показан некомпланарный путь луча в монохроматоре при последовательном отражении от плоскостей (111), (113), (115) и (131, в фокальных точках P„, Р2, Р> и Р соответственно для монокристалла 31 и СоК -излучения, Полихроматический расходящийся рентгеновский пучок от рентгеновской трубки или канала синхротрона отражается в фокальной точке

30 P от плоскостей (111). Спектральны интервал d A отраженного в точке Р пучка хотя и уменьшается, но остается при этом еще достаточно большим и связан с угловой расходимостью перви ного пучка d 8 соотношением d Л =2690,„

ЪМ со О, из которого следует, что при расходимости первичного пучка д 8 1 о спектральный интервал отраженного пучка составляет d"Ë 0,1 A. Последняя

4р величина на три порядка превышает естественную ширину спектральной СоК линии.

=5,5-10 А, 45 Однако в Фокальных точках Р2, РЗ и Р, отразятся только те лучи, которые как по направлению, так и по длине волны одновременно удовлетворяют закон Вульфа-Брэгга в пределах дина5р мической кривой отражения. Поскольку нормали к отражающим плоскостям не принадлежат одной плоскости, то угловая расходимость выходящего из монохроматора пучка во всех направлени55 ях является малой и не превышает полуширины кривой отражения для наиболее сильного рефлекса (111) °

Кристаллографические индексы (hk1) отражающих плоскостей подби3 10123 раются таким образом, чтобы закон

Вульфа-брэгга одновременно выполнялся для всех отражающих плоско-. стей при некотором фиксированном значении волны Лр. В этом случае узлы обратной решетки соответствующие кристаллографическим плоскостям долж-. ны лежать на сфере Эвальда. Поскольку радиус сферы Эвальда обратно пропорционален длине волны, а лежащие 10 на ней узлы обратной решетки не принадлежат одной плоскости и тем са-, мым фиксируют радиус этой сферы то отсюда следует, что последовательное отражение по. некомпланарному пу- IS ти в одном моноблоке возможно только для Фиксированной длины волны Ло.

IloýTîìó такой монохроматор является хроматическим прибором.

Угловая расходимость пучка, вы-. m ходящего иэ такого монохроматора является малой во всех направлениях и не превосходит угловой ширины кри.вой отражения.

Спектральный интервал монохромати- 2з зированного излучений также является достаточно узким, как в случае трех- . кристального спектрометра со скрещенными кристаллами.

Рассмотрим, как определяется дли" на волны ilI0 монохроматизированного излучения с учетом преломления.

Последовательное отражение от нескольких отражающих плоскостей в одном моноблоке возможно только в том случае, когда соответствующие узлы обратной решетки fh, k 1, P;) одновременно лежат на сфере Эвальда рви диуса — с центром в точке Лоренца

Ла

"о(хо ГО zo) ° т е. реализуется случай многоволновой случайной дифракции. Здесь и - показатель пре" ломления рентгеновских лучей. Посколь-. ку все точки на сфере равно удалены от ее центра, то для кубических кристаллов можно записать 0 4 уо, i для определения которых достаточно использовать любые три независимые уравнения.

Таким образом, зная решение системы (3), из выражения (1 ) легко найти длину волны и, при которой возможны одновременйые отражения рентгеновского пучка от различных кристаллографических плоскостей в одном монокрйсталлическом блоке.

Согласно изобретению изготовлен опытный образец из монокристаллического слитка Si> выращенного методом

Чохральского в направлении (11 I g. П

Первоначально иэ слитка вырезан куб с огранкой !00 размерами 28 28х х28 мм . Отражающие плоскости выреза" ны согласно фиг. 1, которые в последствии шлифовались абразивными порошками М10, И5 и алмазной пастой ACM

1-0. После механической обработки отражающих плоскостей монохроматор был подвергнут химической полировке для снятия повреждения слоя.

Экспериментальная проверка монохроматора проводилась на рентгеновс" кой установке ДРОН-2,0. Трубка ВСВ-19 (Со). Монохроматор помещался íà гониометрическую головку для соответствующей его ориентации и термостатировался в диапазоне температур 240430 К с точностью +0,5 К. Интенсивность монохроматизированного СоКв 1 излучения измерялась сцинтилляцион ным счетчиком. Наблюдаемая на фиг. 2 зависимость интенсивности монохроматизированного излучения от температуры монохроматора объясняется двумя причинами: куполообразным распределением интенсивности СоК -линии от.длины волны, выделение мЪнохромато". ром узкой спектральной полосы вблизи волны Л р, фиксированной уравнением (1 ). Максимум кривой, соответствующей Л р . =1,78890 А, достигается при температуре 328-2К, что дает возможность определить из уравнения (1 1 параметр решетки, так как где i - 1,2,....,М-1,М - количест во узлов на сфере Эвальда. Поставляя выражение (! ) в (2 ), получим систему N-1 линейных неоднородных уравнений относительно наиэвестных хе, 2 Гю (ani2

1 о+ "р+2о g 7

:Таким образом, с помощью предлагаемого монохроматора можно получить

5 10 12350 6 монохроматизированные пучки рентгенов- для синхротронного излучения рентгеноского излучения заданной длины волны вского диапазона длин волн, а получа1

3, которая по своим свойствам прибли- емые с его помощью пучки в таких о6,жается к модели плоской волны. ластях, как рентгеноструктурный ана Предлагаемый монохроматор может s лиз, рентгеновская топография и мноиспользоваться в качестве рентгеновс- говолновая дифракция рентгеновских кого спектрометра, эталона длин волн. лучей, рентгеновская метрология, I с.

К

Составитель Т. Владимирова

Редактор М.Петрова Техред М.йоштура Корректор А.Ильин

Заказ 2779/65 Тираж 425 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4