Трехкристальный рентгеновский спектрометр

 

ТРЕХКРИСТАЛЬНЫЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ СПЕКТРОМЕТР, содержащий основание , две платформы для размещения контролируемого объекта, установленные с возможностью вращения относительно своей вертикальной оси симметрии , и двухлучевой интерферометр, именлций лазер фотоприемник с блоком обработки, установленные на неподвижном основании, два измерительных канала , каждый из которых содержит оптически связанные зеркало, уголковый отражатель, установленный на первой платформе, и концевой элемент, третий и четвертый уголковые отражатели, установленные на второй платформе, и светоделитель, отличающийс я тем, что, с целью упрощения конструкции, третий и четвертый уголковые отражатели установлены соответственно в одном и другом измерительных каналах и ориентированы зеркально-симметрично по отношению к первому и второму уголковым отражателям , два концевых элемента и св тоделитель установлены на основании, расположенном между двух платформ, (Л а светоделитель вштолнен в виде полупрозра ной пластинки, расположенной в ходе излученияобоих каналов интерферометра , и ориентирован перпенди-;улярно входным граням уголковых отражателей. 4iik а СП 4i) О)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО(ИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (19) (II) 4(51) С 01 В 9 02, 11/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

110 делАм изоБРетений и Отн ытий (21) 3588485/25-28 (22) 03.05.83 (46) 23.03.85. Бюп. 11 (72) А.Э.Броканс, Г.А.Рибовскис и У.Я.Эртелис (71) Физико-энергетический институт

АН Латвийской CCP (53) 531.715 (088.8) (56) 1."Приборы для научных исследований", 1964, ¹ 99, с. 118-119.

2."Приборы для научных исследований", 1971, № 10, с. 126 (прототип). (54) (57) ТРЕХКРИСТАЛЬНЬЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ СПЕКТРОИЕТР, содержащий основание, две платформы для размещения контролируемого объекта, установленные с возможностью вращения относительно своей вертикальной оси симметрии, и двухлучевой интерферометр, имеющий лазер, фотоприемник с блоком обработки, установленные на неподвижном основании, два измерительных канала, каждый из которых содержит оптически связанные зеркало, уголковый отражатель, установленный на первой платформе, и концевой элемент, третий и четвертый уголковые отражатели, установленные на второй платформе, и светоделитель, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью упрощения конструкции, третий и четвертый уголковые отражатели установлены соответственно в одном и другом измерительных каналах и ориентированы зеркально-симметрично по отношению " к первому и второму уголковым отражателям, два концевых элемента и светоделитель установлены на основании, расположенном между двух платформ, а светоделитель вьитолнен B виде полупрозраЧной пластинки, расположенной в ходе излучения обоих каналов интерферометра, и ориентирован перпендг-:улярно входным граням уголковых отражателей.

1 1146

Изобретение относится к измерительной технике и может использовать-. ся для измерения углов поворота двух объективов в трехкристальных рентгеновских спектроиетрах. S

Известен рентгеновский спектрометр, содержащий основание, платформу, установленную с возможностью вращения относительно вертикальной оси симметрии, и цвухлучевой интер- 10 ферометр, имеющий лазер, светоделитель, два зеркала, опорный элемент, установленные на неподвижном основании, и два уголковых отражателя, установленных на платформе f1) .

Недостатком спектрометра является ограниченная функциональная воэможность, заключающаяся в измерении углового поворота только одного 20 объекта (исследуемого кристалла).

Расширение возможностей — независимое измерение углов поворота двух кристаллов приводит к необходимости использования двух интерферометров, что, в свою очередь, приводит к ,усложнению устройства.и снижению точности измерения их взаимного положения.

Наиболее близким к изобретению является трехкристальный регнтгеновский спектрометр, содержащий основание, две платформы для размещения

I контролируемого объекта, установлен- ные с возможностью вращения относи- 35 тельно своей вертикальной оси симметрии, и двухлучевой интерферометр, имеющий лазер, фотоприемник с блоком обработки, установленные на неподвижном основании, два измеритель- 40 иых канала, каждый из которых содержит оптически связанные зеркало, уголковый отражатель, установленный на первой платформе, и концевой элемент, третий и четвертый уголковые 45 отражатели, установленные на второй платформе, и светоделитель t2j .

Недостатками известного спектрометра является сложная конструкция, обусловленная большим количеством 50 элементов, реализующих два измерительных и два опорных канала интерферометра и необходимость использования световодов для подведения сигнала к вращаемым оптическим эле- 55 ментам.

Цель изобретения — упрощение конструкции.

546 2

Поставленная цель достигается тем, что в трехкристальном рентгеновском спектрометре, содержащем основание, две платформы для размещения контролируемого объекта, установленные с возможностью вращения относительно своей вертикальной оси симметрии, и двухлучевой интерферометр, имеющий лазер, фотоприемник с блоком обработки, установленные иа неподвижном основании, два измерительных канала, каждый из которых содержит оптически связанные зеркало, уголковый отражатель, установленный на первой платформе, и концевой элемент, третий и четвертый уголковые отражатели, установленные на второй платформе, и светоделитель, третий и четвертый уголковые отражатели установлены соответственно в одном и другом измерительных каналах и ориентированы зеркально-симметрччно по отношению к первому и второму уголковым отражателям, два концевых элемента и -светоделитель установлены на основании расположенном между двух платформ, а светоделитель выполнен в виде полупрозрачной пластинки, расположенной в ходе излучения обоих каналов интерферометра, и ориентирован перпендикулярно входным граням уголковых отражателей.

На чертеже представлена схема. спектрометра.

Трехкристальный рентгеновский спектрометр содержит неподвижное основание 1, первую платформу 2, вторую платформу 3, установленные с возможностью вращения вокруг своей вертикальной оси симметрии, лазер 4, светоделитель 5 и два измерительных канала интерферометра, каждый иэкоторых имеет зеркало 6, первый и второй уголковые отражатели 7 и 8„ установленные на первой платформе, третий и четвертый уголковые отражатели 9 и 10, установленные на второй платформе, концевой элемент 11 и фотоприемник 12 с блоком обработки сигнала, являющийся общим для обоих каналов, третью платформу 13, кристаллы 14-15, устанавливаемые на поворотных осях спектрометра, оси

17-19 спектрометра, совмещенные с осями поворота первой, второй и третьей платформ 2, 3, 13 соответственно.

3 1146

Лазер 4, светоделитель 5, фотоприемник 12 с блоком обработки, а также зеркало 6 и концевой элемент

11 каждого измерительного канала установлены на основании. Третий и четвертый уголковые отражатели установлены зеркально-симметрично относительно первых двух уголковык отражателей, расположенных на первой платформе. Светоделитель 5 является 1р также светосоединителем обоих каналов.

Оптическая ось излучения лазера, нор мали к зеркалам 6, концевым элементам 11 и входным граням уголковык отражателей 7-10 совмещены с плос- 15 костью измерения, перпендикулярной осям 17-19 спектрометра.

Спектрометр работает следующим образом.

Три кристалла 14-16 трехкристаль- 2о ного снектрометра (TKC) образуют его основной рентгенооптический канал измерения для определения структурнык.свойств или электронной структуры исследуемого кристалла. Процесс 25 измерения на ТКС при определении структурных свойст монокристалла, например кристалла 15, заключается в определении интенсивности рассеянного рентгеновского излучения пос- gp ле последовательного отражения кристалломонохроматора 14, исследуемого

I кристалла 15 и кристалла-анализатора

16, в зависимости от угла поворота исследуемого кристалла по,отношению

35 к двум остальным кристаллам. Угол поворота кристалла определяется угломерным интерферометром. В зависимости от решаемой задачи повороты кристаллов 15 и 16, установленных на осях

17 и 18 спектрометра жестко связанньм с платформами 2 и 3, осуществляют в различной последовательности.

Мерой угла поворота кристаллов является смещение интерференциаль- М нык полос угломерного интерферометра по отноешнию к неподвижной отсчет.ной системе, например входному окну (щели) фотоприемника 12 с блоком обработки.

Двухлучевой интерферометр функционирует следующим образом.

Монохроматический параллельный световой пучок от лазера 4 направляют на светоделитель 5, представляющий 55 полупрозрачную плоскопараллельную пластинку, которая делит пучок на два — прошедший и отраженный. Разде546 . 4 ленные пучки имеют одинаковый угол ! наклона, к входной грани светоделителя, что обеспечивает симметричное построение обоих измерительных каналов интерферометра и идентичное их функционирование. Излучение после светоделителя попадает на зеркало 6, которое направляет его на уголковый отражатель 7(8), расположенный на первой платформе 2. Отраженный от него пучок выкодит параллельно падающему и пространственно разнесен с ним, он поступает на уголковый отражатель 9(10), расположенный на второй платформе 3, зеркально-симметрично первому. Пучок излучения, прошедший отражатель 9(10), направляют на концевой элемент 11, уст1ановленный нормально к направлению излучения пучка, прошедшего отражатель 9(10) .

Отразившись от концевого элемента, пучок идет в обратном направлении по тому же пути. Второй измерительный канал аналогичен первому. Пучки в обоих измерительных каналах интерферометра не меняют своего направления при наклонах уголковык отражателей 7-10, изменяя лишь длину оптического пути.

На светоделителе 5, который в .обратном ходе излучения является светосоединителем, пучки обоих каналов совмещаются, интерферируют .и поступают в фотоприемник 12 с блоком обработки, где происходит счет числа интерференционных полос.

При повороте .одной из платформ 2, 3 с парок уголковык отражателей изменяются длины оптических путей от ла- . зера до фотоприемника в каждом из двух каналов, что приводит к перемещению интерференционной картины.

Угол поворота ос платформы, например платформы 2, и связанного с ней исследуемого кристалла 15 определяет" ся из зависимости

1 — 1, оС = arcsin — — —— где Ь,,и Ь, — разность оптических путей обоих каналов; — величина расстояния

1 между вершинами каждой пары отражателей, установленных на первой 2 и второй 3 платформах.

В 11

Выражая разность оптического хода каналов в длинах волн h, угол поворота платформы, а следовательно и исследуемого кристалла 15, определяется из зависимости h сС arcsin

4L

Положйтельный эффект достигается н упрощении интерферометра трехкристельного рентгеновского спектрометPR °

В двухлучевом интерферометре лазерное излучение в каждом его плече последовательно отражается от двух подвижных отражателей, т.е. оба плеча являются измерительными по отно,шению к двум поворотным объектам—

46546 Ф кристаллам ТКС 15р 16. Это позволяет одним интерферометром с меньшим количеством оптических компонентов по сравнению с известной системой двух интерферометров измерять относительные повороты двух платформ с кристаллами в произвольной последовательности без изменения хода-лучей в оптической схеме в процессе измере1п ния.

Кроме того, установка неподвижного основания между двумя платформами позволяет так же упростить устройство за счет исключения гибких световодов. Симметричное расположение отражателей обеспечивает как упрощение интерферометра, так и сокращает влияние механических воздействий на результаты измерения.

ИНИИПИ Заказ 1351/31 Тираж 651 ПоИляеяоа

Фжллая ППП Пателт ° т.уат орол, ул.Проекткая, 4