Рентгеновская трубка для спектрального анализа

Рентгеновская трубка для спектрального анализа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА, содержащая вакуумную оболочку, катод, фокусирующее устройство и анод - выпускное окно, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона возбуждаемых элементов при сохранении контрастности спектра, анод трубки выполнен из титаловой фольги толщиной J , которая выбирается из условия d 0,6-0,9 R(EQ) где R(EQ) - массовый пробег электронов с энергией Ед в материале анода, а величина EQ выбирается в интервале 40-100 кэВ.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИН (19) (Ю

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

К АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕПЬСТБУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3593157/18-25 (22) 20.05.83 (46) 07.10.84. Бюл. 11"- 37 (72) К.В.Анисович, Н.И.Комяк и С.А.Иванов (71).Ленинградское научно-производственное объединение "Буревестник" (53) 62 1, 386.2(088.8) (56) 1. Блохин М.А. Методы рентгеноспектральных исследований. М., Физ- . матгиз, 1959, с. 30-31.

2. Иванов С.А. Рентгеновские трубки для научных исследований, промьииленного контроля и технологии.

Обзоры по электронной технике, 1982, вып. I с. 30-39.

3; Накаливаемые катоды. Под ред.

Блинсона М.И., М.,"Советское радио", 1974, с. 260-268 (прототип).

3(51) Н 01 -1 35/08; G 01 N 23/22 (54) (57) РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА ДЛЯ

СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА, содержащая вакуумную оболочку, катод, фокусирующее устройство и анод — выпускное окно, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона возбуждаемых элементов при сохранении контрастности спектра, анод трубки выполнен из титановой фольги толщиной с1, которая выбирается из условия

=Оэ6-О 9 К(.Ео) где R(EO) — массовый пробег электронов с энергией Ео в материале анода, а величина Ео выбирается д в интервале 40-100 кэВ.

11}7733

Ф

Изобретение относится к рентгеновским трубкам, в честности, для спектрального анализа в широком диапазоне атомных номеров (Е) анализируемых элементов. 5

Известны трубки для возбуждения характеристического излучения элементов со средним и большим атомным номером (g ) 20 (1) .

Однако эти трубки не позволяют 1п эффективно возбуждать характеристическое излучение легких элементов из-за сильного ослабления длинноволновой компоненты спектра. трубки ее выходным окном, 15

Известны также трубки для возбуж. дения характеристического излучения легких элементов, в которых выпуск излучения осуществляется через тонкие (125-150 мкм) бериллиевые окна1 21.

Недостаток таких трубок состоит в том, что невозможно изготовить вакуумноплотные бериллиевые окна меньшей толщины, а следовательно, эффективно возбуждать флуоресценцию элементов с малыми атомными номерами(; < 15) .

Наиболее близкой к изобретению является рентгеновская трубка для спектрального анализа, содержащая вакуумную оболочку, катод, фокусирующее устройство и анод — выпускное окно (3) .

Такие трубки в принципе могут быть использованы для возбуждения характеристического излучения легких элементов, однако контраст линий по всему спектру иэ-за интенсивного фона тормозного излучения оказывается черезвычайно низким, что резко снижает чувствительность при определе- 49 нии элементов с Я ) 20.

Цель изобретения — расширение диапазона возбуждаемых элементов при сохранении контрастности спектра.

Поставленная цель достигается 45 тем, что в рентгеновской трубке для спектрального анализа, содержащей вакуумную оболочку, катод, фокусиру° ющее устройство и анод - выпускное окно, анод трубки выполнен из.тита- 50 новой фольги толщиной Й, которая выбирается из условия () = 0,6-0,9 Ц(Ео) ° цде К(Ев) — массовый пробег элек тронов с энергией Е> 55 в материале анода, а величина Ее выбирается! в интервале 40-100 кэВ, 2

На фиг.1 изображена схема предлагаемой трубки; на фиг.2 - энергетический спектр элеткронов, выпущенных из трубки через окно из титана; на фиг.3 — схема предлагаемой трубки с устройством для сепарации вылетающих электронов.

Рентгеновская трубка содержит катод 1 (источник электронов), вакуумную оболочку 2, фокусирующее устройство 3, анод — выпускное окно 4, магнит 5, рентгеновский пучок б и пучок электронов 7.

При попадании электронов с катода на анод фиг.1 происходит возбуждение характеристического излучения анода, одновременно часть электронов пучка проходит через анод.

Спектр моиоэнергетических электро- ° нов, падающих на анод, при .прохождении анода трансформируется1фиг.2)

Расширение диапазона анализируемых элементов достигается следующим образом.

Характеристическое излучение элементов образца cZ )20 эффективно возбуждается рентгеновским излучением трубки, а характеристическое

I излучение элементов с Z с (15-20) прошедшим электронным пучком. С уче том того, что эффективность возбуждения характеристического излучения электронами в среднем на два порядка выше, чем рентгеновским излучением, доля выпущенных из трубки электронов может составлять несколько процентов.

Однако, если в прошедшем пучке содержится большая доля высокоэнергетических электронов (Е ) 20 кэВ), то из-эа сильного фонового тормозного излучения, возбуждаемого этими электронами в образце, чувствительность анализа элементов с Е >20 низка.

Чувствительность можно повысить, увеличив в прошедшем пучке долю мед" ленных электронов, что может быть достигнуто подбором материала и толщины анода-окна и выбором диапазона энергии Е первичных электронов.

С уменьшением энергии падающих на анод электронов (фиг.2) доля медленных электронов, содержашихся в прошедшем пучке, увеличивается.Поэтому целесообразно выбирать значеwe Е возможно меньше. При Е<10 кэВ доля медленных электронов составляет

l)7733

Е/ -.

08 10

@цццПц Заказ 7266/38 Т 682 Подписное фщлцав ППП тент, г. лшород, ул.Проектная, 4 з I большую часть в общем спектре электронов, прошедших окно. Однако при

Е<40 кэВ общая доля электронов, выходящих из окна при реально достижимых толщинах окна, становится малой.

Поэтому Е следует выбирать в диапазоне 40-100 кэВ. Однако при очень малых Е возникает проблема обеспечения вакуумной плотности тонкого . анода-окна.

Для изготовления тонких (с малой весовой толщиной ) окон наиболее подходят материалы с малым атомным номером (бериллий, алюминий, титан).

Однако аноды из Be u A f из-эа малого 2 не обеспечивают достаточную интенсивность рентгеновского излучения, поэтому наиболее подходящим для анода-окна является титан.

Толщину анода-окна из Т следует выбрать в пределах (O,б-0,9) 8(Ep) так как при меньшей толщине в спектре выпущенного электронного пучка слишком большой оказывается доля быстрых электронов, а при. большей толщине слишком малы оказывается число выпущенных электронов.

Хотя подбор J и Е позволяет по-. о лучить требуемый спектр электронов при выходе иэ рентгеновской трубки, лучшее значение контрастности может быть достигнуто при дополнительной сепарации электронов (например, за счет магнитного сепаратора). !

Использование предлагаемой трубки позволяет эффективно возбуждать легкие элементы с gc15, что дает возможность проводить их анализ экс15 прессным путем и дешевым рентгейоспектральным методом (время анали, за 100 с, стоимость одного элементоопределения порядка 10 коп) . Поскольку современный автоматическийщ многоканальный спектрометр позволяет проводить в год более 100 000 анализов, экономический эффект от использования в нем предлагаемой трубки составит несколько десятков тысяч д5 рублей в год.