Мессбауэровский спектрометр с регистрацией электронов

Мессбауэровский спектрометр с регистрацией электронов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

МЕССБАУЭРОВСКИЙ СПЕКТРОМЕТР С РЕГИСТРАЦИЕЙ ЭЛЕКТРОНОВ, содержащий блок допплеровской модуляции, источник излучения, устройство для выделения энергетических групп электронов , имеющее входное окно, эллипсоидальное электростатическое зеркало , в первом фокусе которого находится исследуемый образец, детектор электронов, находящийся во втором фокусе указанного зеркала, защитный экран и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены соединенные параллельно дополнительные детекторы электронов , расположенные вплотную друг к другу по всей поверхности зеркала, выполненного в виде двух эллипсоидальных металлических сеток со стороны , противоположной образцу, источник напряжения, включенный между эллипсоидальной металлической сеткой, ближайшей к дополнительным детекторам , и другой эллипсоидальной металлической сеткой и исследуемым образ- § цом, имеющими одинаковый электриче (Л ский потенциал, линия задержки и схема совпадений, у которой один вход подключен к детектору, второй через линию задержки к дополнительным , детекторам, а выход подключен к 5 регистрирующему прибору.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3501455/18-25 (22) 18, 10 ° 82 (46) 15,02 ° 84. Бюл, 9 б (72) О,A.Ãîðäååâ, С.М.Иркаев, В.В.Куприянов, В,A.Ñåìåíêèí и М.М.Соколов (53) 539. 172. 3:539, 142, 3 (088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 505946, кл, G 01 N 23/00, 1974.

2. Domke М.,KyveIos В,, KaindI G, An UHV-Spectrometer for Mossbauer

Spectroscopy. Hyperfine Jnteraction s, 1981, 1 44, р. 11 37-1142 (прототип) . (54) (57) МЕССБАУЭРОВСКИЙ СПЕКТРОМЕТР

С РЕГИСТРАЦИЕЙ ЭЛЕКТРОНОВ, содержащий блок допплеровской модуляции, источник излучения, устройство для выделения энергетических групп электронов, имеющее входное окно, эллипсоидальное электростатическое зеркало, в первом фокусе которого находится исследуемый образец, детектор

3(51) G 01 Т 1/36) G 01 N 23/227)

G 01 N 23/00 электронов, находящийся во втором фокусе указанного зеркала, защитный экран и регистрирующий прибор, отличающий с ятем,что,с целью повышения точности измерения, -в него введены соединенные параллель но дополнительные детекторы электронов, расположенные вплотную друг к другу по всей поверхности зеркала„ выполненного в виде двух эллипсоидальных металлических сеток со стороны, противоположной образцу, источ ник напряжения, включенный между эллипсоидальной металлической сеткой ближайшей к дополнительным детекторам, и другой эллипсоидальной металлической сеткой и исследуемам образ— цом,имеющими одинаковый электрический потенциал, линия задержки и схема совпадений, у которой один вход подключен к детектору, второй через линию задержки к дополнитель— ным.детекторам, а выход подключен к регистрирующему прибору.

1073718

Изобретение относится к измерениям спектрального распределения корпускулярных излучений и может быть использовано для анализа веществ, содержащих ядра, резонансно поглощающие гамма-кванты, а именно для анали- 5 за свойств поверхностных слоев материалов.

Известен мессбауэровский спектрометр с регистрацией электронов, образовавшихся в результате процессов 1(j внутренней конверсии при снятии возбуждения с ядер, резонансно поглотивших гамма-кванты (1J, Недостаток укаэанного спектрометра заключается в том, что он не позволяет получить достоверную информацию о физико-химическом состоянии и свойствах поверхностного слоя исследуемого материала, вследствие наложения информации от более глубоких слоев по отношению к изучаемому.

Наиболее близким к изобретению является мессбауэровский спектрометр с регистрацией электронов, содержащий систему допплеровской модуляции энергии гамма-квантов, источник излучения, устройство для выделения энергетических групп электронов, имеющее элипсоидальное электростатическое зеркало и детектор электронов, схему регистрации и накопления данных,g2) .

В данном мессбауэровском спектрометре с регистрацией электронов устройство для выделения энергетических групп электронов выделяет электроны, испускаемые в процессе снятия возбуждения путем внутренней конверсии с ядер, резонансно поглотивших гаммакванты. Регистрацией электроиов в заданном энергетическом диапазоне 40 осуществляется накопление мессбауэровского спектра. При исследовании поверхностного слоя, глубина которого определяется длиной пробега Ожеэлектронов с внешних атомных оболочек, наряду с этими электронами регистрируются электроны, вышедшие из более глубоких слоев, но потерявшие часть энергии на своем пути. Измеренный таким образом спектр не может дать верного представления об иссле дуемом поверхностном слое. Отделить электроны, вышедшие из более глубоких слоев и зарегистрированные в заданном энергетическом диапазоне, в известном мессбауэровском спектрометре не представляется .возможным, Цель изобретения — повышение.точ ности измерений, Поставленная цель достигается тем, что в мессбауэровский спектрометр с регистрацией электронов, содержащий блок доплеровской модуляции, источник излучения, устройство для выделения энергетических групп элект- 65 ронов, имеющее входное окно, эллипсоидальное электростатическое зеркало, в первом фокусе которого находи тс я исследуемый образ ец, детектор электронов, находящийся во втором фокусе укаэанного зеркала, защитный экран и регистрирующий прибор, введены соединенные параллельно дополнительные детекторы электронов, расположенные вплотную друг к другу по всей поверхности зеркала, выполненного в виде двух эллипсоидальных металлических сеток со стороны, противоположной образцу, источник напряжения, включенный между эллипсоидальной металлической сеткой, ближайшей к дополнительным детекторам, и другой эллипсоидальной металлической сеткой и исследуемым образцом, имеющими одинаковый электрический потенциал, линия задержки и схема совпадений, у которой один вход подключен к детектору, второй — через линию задержки к дополнительным детекторам, а выход подключен к регистрирующему прибору.

На чертеже представлена схема предлагаемого мессбауэровскогo спектрометра с регистрацией электронов.

Мессбауэровский спектрометр с регистрацией электронов содержит блок допплеровской модуляцйи 1, источник излучения 2, устройство для выделения энергетических групп электронов

3, представляющее собой вакуумную камеру с входным окном 4, вйутри которой размещены исследуемый образец 5, эллипсоидальные металлические сетки 6 и 7, защитный экран 8, детектор электронов 9, .за эллипсоидальной ме,таллической сеткой 7 расположены соединенные параллельно дополнительные детекторы .электронов 10, общий выход которых подключен через линию задержки 11 к одному из входов схемы совпадений 12, второй вход схемы совпадений подключен к ре гистрирующему детектору электронов 9, а выход — к регистрирующему прибору 13, источник напряжения 14, включенный между эллипсоидальной металлической сеткой 7 и эллипсоидальной металлической сеткой б и исследуемым образцом 5, имеющими одинаковый электрический потенциал, Образец 5 и детектор 9 расположены в разных фокусах эллипсоидальной металлической сетки 7, Мессбауэровский спектрометр с регистрацией электронов работает следующим образом, Блок допплеровской модуляции 1 задает движение источнику излучения 2, гамма-кванты проходят через входное окно 4 устройства для выделения энергетических групп электронов 3 и попадают на исследуемый образец 5. .Если процесс снятия возбуждения с ядер, 1073718

ВНИ ИПИ Зак аз 324/45

Тираж 711 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проеткная,4 резонансно поглотивших гамма-кванты, происходит путем внутренней конвер- сии, то этот процесс сопровождается испусканием каскада Оже-электронов и характеристического рентгеновского излучения, Каскад заканчивается испусканием Оже-электронов с внешних атомных оболочек . Все электроны, вылетевшие из исследуемого образца 5, разделяются по энергиям путем подбора потенциала на зллипсоидальной металлической сетке 7 (эллипсоидальная металлическая сетка 6 и исследуемый образец 5 имеют нулевой потенциал), на две группы: с энергией

E < E (начальной кинетической энер- 15 гии Оже-электронов с внешних атомных оболочек) и с энергией Е > Е, Траектории электронов с энергией Е< при данной конфигурации поля таковы, что они попадают на детектор элект- .gg ронов 9, расположенный во втором фокусе эллипсоидальной металлической сетки 7. Электроны с энергией EZ > Е, преодолев тормозящее поле в пространстве между эллипсоидальными металли; 25 ческими сетками 6 и 7, регистрируются дополнительными детекторами электронов 10. Импульсы с детекторов электронов 10 через линию задержки

11 поступают на один из входов схемы З(, совпадений 12, а импульсы с детекто- ра электронов 9 — на второй вход схемы совпадений 12, Импульсы с выхода схемы совпадений 12 подаются на регистрирующий прибор. Поскольку время пролета электронов с энергией

Е< и Е различно„ то время задержки рассчитывается исходя из геометрических размеров устройства для выделения энергетических групп электронов 3 и энергии электронов.

Так как время задержки Сигналов с дополнительных детекторов электронов 10 определяется временем пролета электронов с энергией меньшей или равной энергии Оже-электронов с внешних атомных оболочек до детектора электронов 9, то совпадение сигналов может произойти только в случаях, когда электроны, зарегистрированные детектором электронов 9 и дополнительными детекторами электронов 10, принадлежат одному атому и порождены одним каскадом снятия.возбуждения. В то время длина пробега Ожеэлектронов с внешних атомных оболочек определяет глубину исследуемого слоя и в случае металлического железа составляет 20 A и меньше, т.е, исключается наложение информации от более глубоких слоев.

Таким образом, предлагаемый мес- сбауэровский спектрометр с регистрацией электронов выгодно отличается от известных, так как он позволяет повысить точность измерений при анализе поверхностных слоев материалов, исключить наложение информации от более глубоких слоев по отношению к и ссл едуемому.