Острофокусный источник рентгеновского излучения

Острофокусный источник рентгеновского излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: при анализе поверхности твердых тел методами рентгеновской фото электронной спектроскопии, в рентгеновской микроскопии. Сущность изобретения источник содержит катод, анод, тон ко пленочную мишень и направляющий рентгеновское излучение трубчатый капиллярный элемент. Анод выполнен в виде проволоки с гладкой поверхностью, на которую по всему периметру нанесена мишень, катод выполнен в виде петли, а трубчатый капиллярный элемент надет на конец проволоки вплотную к мишени так, чтобы его ось совпадала с осью проволоки. Рентгеновские фотоны полностью отражаются от внутренней поверхности капилляра и фокусируются на объекте, который расположен на оси капилляра. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (II) (51)5 Н 01 J 35/00

ГОСУДАРСТВЕН.1ЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОП И САНИ Е И ЗОБ РЕТЕ Н ИЯ ";,",:;;;;", „;, ;"".,".- „", К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (21) 4903035/25 (22) 18.01.91. (46) 23.12.92. Бюл. N. 47 (71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им.

А,Н.Севченко Белорусского государственного университета им. В.И.Ленина (72) О.Б.Баженова, Т.В.Бэйдюк, Ю.И.Дудчик и Ф.Ф.Комаров (56) Заявка EllB N. 0110734, кл. H 01 J 35/14, 1984, Заявка Eris N. 0244504. кл. Н 01 J 35/00, 1988. (54) ОСТРОФОКУСНЫЙ ИСТОЧНИК РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Использование: при анализе поверхности

Изобретение относится к рентгенотехнике и может быть использовано при анэлизе поверхности твердых тел методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и в рентгеновской микроскопии.

Известна рентгеновская трубка с остронаправленным пучком излучения, содержащая анод с прямоугольным отверстием, стенки которого служат анодной мишенью, и катод.

Недостатком укаэанной трубки является то, что она дает расходящийся пучок рентгеновского излучения, и для его фокусировки на объекте необходимы дополнительные устройства.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является источник рентгеновских лучей, содержащий катод, анод, тонкопленочную мишень прострельного типа и направляющий рентгеновское излучетвердых тел методами рентгеновской фото электронной спектроскопии, в рентгено-. вской микроскопии. Сущность изобретения: источник содержит катод, анод, тонкопленочную мишень и направляющий рентгеноеское излучение трубчатый капиллярный элемент. Анод выполнен в виде проволоки с гладкой поверхностью, на которую по всему периметру нанесена мишень, катод выполнен в виде петли,"э" трубчатый капиллярный элемент надет)(а конец проволоки вплотную к мишени так, чтобы его ось совпадала с осью проволоки. Рентгеновские фотоны полностью отражаются от вйутренней йоверхности капилляра и фокусируются ма объекте, который расположен на оси капилляра. 3 ил.

we трубчатый капиллярный элемент, к которому плотно прижата мишень.

Недостатком известного источника является то, что он ме позволяет сфокусировать излучение 4a площадь меньшую, чем площадь внутреннего поперечного сечения капилляра.

Цель изобретения — повышение остроты фокусировки.

Поставленная цель достигается тем, что анод выполнен из проволоки постоянного радиуса с гладкой поверхностью, мишень нанесена на проволоку по всему ее периметру, катод выполнен в виде петли, охватывающей анод в перпендикулярной оси проволоки плоскости, трубчатый капиллярный элемент надет на конец проволоки вплотную к мишени при условии совмещения его оси с осью проволоки, причем внутренний радиус Ry. капилляра и его длина I выбраны из условий 1 < <йк/0 кк и попада1783593 ния фотонов характеристического рентгеновского излучения атомов мишени с волновым вектором в плоскости, проходящей через ось проволоки, на внутреннюю поверхность капилляра в диапазоне углов (Экм < О < Окк, длина отрезка проволоки в капилляре выбрана большей пробега фотонов характеристического излучения атомов мишени и проволоки в материале проволоки, но меньшей длины капилляра на величину, превышающую (RK - Яп)/ Окк, и проволока выполнена из материала с критическим углом полного внешнего отражения рентгеновских фотонов, не меньшим Qw, где Икм и Икк — соответственно критические углы полного внешнего отражения фотонов характеристического рентгеновского излучения атомов мишени от поверхности мишени и внутренней поверхности капилляра; Rn — радиус проволоки.

На фиг. 1 позициями 4-7 показаны траектории рентгеновских лучей, выходящих из мишени 2, облучаемой электронным пучком

1, и траектории лучей, отраженных внутренней поверхностью капилляра 3; на фиг. Я кривой 1 показана угловая зависимость выхода рентгеновского излучения из мишени вблизи малых углов скольжения О, а кривой

2 — угловая зависимость коэффициента отражения рентгеновского излучения от внутренней поверхности капилляра; на фиг. 3 показан острофокусный источник рентгеновского излучения.

Источник содержит катод 1 в виде петли, анод 2 в виде проволоки, мишень 3, . нанесенную на проволоку по всему периметру, капилляр 4. Траектории лучей, формирующие фокусное пятно, показаны позицией 5. Пунктиром показано еще одно возможное положение проволоки и соответствующие этому положению траектории рентгеновских лучей, Основные функции, выполняемые каждым из структурных компонентов источника, заключены в следующем. Катод в виде петли и анод в виде проволоки обеспечивают попадание электронов на мишень, нане сенную на проволоку по всему ее йерйметру.

Мишень с гладкой поверхностью служит для генерации рентгеновского излучения в направлении углов 0 Окм . Трубчатый капиллярный элемент отражает излучение, попадающее на его внутреннюю поверхность под углами 0<9<<, и направляют его.так, что оно собирается в фокусе. Он эффективно поглощает излучение, попадающее на его внутреннюю поверхность под углами О > акк . Конец. проволоки, который находится в капилляре, поглощает рен55

Ф о р мул а изобретен и я

Острофокусный источник рентгеновского излучения, содержащий катод, анод с тонкопленочной мишенью и направляющий рентгеновское излучение трубчатый капиллярный элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения остроты фокусировтгеновское излучение, возбуждаемое электронами в проволоке, в направлении углов

О<8км.

Острофокусный источник рентгеновско5 ro излучения работает следующим образом.

На мишень 1 (фиг,1) направляют пучок электронов 2 с энергией, например, 15 кэВ.

Мишень выполнена из алюминия, слой которого нанесен на проволоку постоянного

10 радиуса Вд. Поверхность проволоки выполнена гладкой; Толщина мишени выбрана равной 0,1 мкм. Радиус проволоки Вп выбран равным 100 мкм. Проволока изготовлена из золота. Угол Икм для фотонов I4.

15 -линии атомов алюминия составляет 0,019 рад.

Фотоны характеристического рентгеновского излучения, вышедшие из мишени под углом О 9<к, где 8кк — критический

20 угол полного внешнего отражения фотонов от внутренней поверхности капилляра, эффективно отражаются стенками капилляра и формируют фокусное пятно. Необходимо выполнение требования Окк Яку . Кри25 тический угол полного внешнего отражения фотонов К -линии атомов алюминия стеклянной поверхностью равен 0,02 рад, Внутренний радиус капилляра Як выбран равным 105 мкм.

Длина капилляра выбрана равной

3000 мкм.

Фокусное пятно источника расположено на оси капилляра на расстоянии, равном

5510 мкм от конца проволоки.

Диаметр фокусного пятна по порядку велйчины совпадает со значением 5 мкм.

Повышение остроты фокусировки излучения достигается за счет использования для формирования фокусного пятна пучков

40 фотонов с расходимостью, значительно меньшей критического угла полного внешнего отражения.

Предлагаемый источник может найти применение в системах для рентгеновской

45 фотоэлектронной спектроскопии поверхности твердого тела, рентгеновской микроскопии, системах локального флуоресцентного ревтгеноспектрального анализа, т.е. в устройствах, где необходима фокусировка рен50 тгеновского излучения на площадь микронных размеров.

1783593

Г- г ки, анод выполнен из проволоки постоянного радиуса с гладкой поверхностью, мишень нанесена на проволоку по всему ее периметру, катод выполнен в виде петли, охватывающей анод в перпендйкулярной оси проволоки плоскости, трубчатый капиллярный элемент надет на конец проволоки вплотную к мишени при условии совмещения его оси с осью проволоки, причем внутренний радиус Як капилляра и его длина выбраны из условий 1 Вк/О кк и попадания фотонов характеристического рентгеновского излучения атомов мишени с волновым вектором в плоскости, проходящей через ось проволоки, на внутреннюю поверхность капилляра в диапазоне углов Икм +0+9

5 материале проволоки, но меньшей длины капилляра на величину, превышающую(йкRn) / Якк, и проволока выполнена из материала с критическим углом полного внешнего отражения рентгеновских фотонов не

10 меньшим Икм, где Okv и(Экк — соответственно критические углы полного внешнего отражения фотонов характеристического рентгеновского излучения атомов мишени от поверхности мишейй и внутрейней поверхности капилляра, а Яп — радиус проволоки

1783593

Составитель Ю.Дудчик

Техред М.Моргентал

Корректор М.Ткач

Редактор Г.Бельская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4520 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5