Способ изготовления фокусирующего рентгеновское излучение кристалла

 

Изобретение относится к экспериментальной и технической физике и может быть использовано для получения сфокусированного рентгеновского излучения. Целью изобретения является обеспечение фокусировки различных длин волн. Монокристаллическую пластину изготавливают по радиусу кривизны R, затем выпрямляют. При этом выбранные кристаллографические плоскости (HKL) направлены под разными углами к поверхности пластины в диапазоне углов (θ-θ+L/R), где R - радиус кривизны, L - длина пластины. Фотоны параметрического рентгеновского излучения, генерированные электронами при прохождении через монокристалл, фокусируются в одной точке.

СОЮЗ COBETCHHX.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИК

РЕСПУБЛИН (lQI (И) А1 (50 4 С 21 К 1/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4284901/31-25 (22) 13.07.87 (46) 07.07.89. Еюл. М 25 (71) Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им.С.М.Кирова (72) 0.A. Воробьев, В.В. Каплин . и В.В,Мун (53) 543.422,8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1302933, кл. Н 05 Н 7/00,1981.

Рентгенотехника, Справочник, кн.2, М.: Машиностроение, 1980, с. 145. (54) CWCOb ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОКУСИРУЮЩЕГО РЕНТГЕНОВСКОГ ИЗЛУЧЕНИЕ КРИСТАЛЛА (57) Изобретение относится к экспериментальной и технической физике и может быть использовано для получения,сфокусированного рентгеновского излучения, Нелью изобретения является обеспечение фокусировки различных длин волн. Монокристаллическую пластину изготавливают по радиусу кривизны R, затем выпрямляют. При этом выбранные кристаллографические плоскости (hkl) направлены под разными углами к поверхности пластины в диапазоне углов (8 — 8 +L/R), где R — радиус кривизны, Š— длина пластины. Фотоны параметрического рентгеновского излучения, генерированные электронами при прохождении через монокристалл, фокусируются в одной точке.

1492384

Изобретение относится к экспериментальной и технической физике и может быть использовано в качестве источника сфокуСированного рентгенов5 ского излучения в рентгеноспектральных методах определения элементного состава вещества для локального определения концентрации примесных элементов н различных веществах 10 или сплавах.

Цель изобретения — обеспечение фокусировки различных длин волн.

На фиг. 1 изображена геометрия изготовления пластины; на фиг. 2 15 и 3 — схематическая реализация способа фокусировки, Пластину вырезают из кристаллического моноблока по дуге окружности радиуса R длиной 1.. Как видно из фиг, 1, радиус окружности К и длина пластины I. определяют допустимый диапазон углов 6 = 1./Р между кристаллографическими плоскостями (hkl) и поверхностью пластины соответствен- 25 но диапазон частот рентгеновского излучения ггпу? = 6(д(1.,R), Для частот рентгеновского излучения (Сд — 44+

+447) выбором участка дуги окружности достигBloT необходимого диапазона углов (9С,- 6,+ Ь/R) между кристал30 лографическими плоскостями и поверхностью пластины (фиг.1). Затем пластину выпрямляют.

Изготовление пластины по дуге окружности приводит к тому, что па- 35 раллельные плоскости (hkl) направлены под разными углами к поверхности пластины. Причем угол между отдельной плоскостью (hkl) и поверхностью пластины является функцией от ее по- 40 ложения по длине пластины и радиуса окружности R. При разгибании пластины нарушается параллельность плоскостей (hkl), но сохраняются углы между плоскостями (hkl) и поверх- 45 ностью пластины, Благодаря этому электроны пересекают кристаллографические плоскости под разными углами по длине кристалла и генерированные фотоны параметрического рентгенов- 50 ского излучения фокусируются в одной точке.

На торец выпрямленной пластины 1 (фиг,2) направляют пучок релятивистских электронов 2. Электроны при своем движении пересекают кристаллографические плоскости (hkl) под углами от 8а на входе до (9 + 1./R) на выходе из кристалла и I енерируloT фотоны параметрическогo рентгеHnRc кого излучения с частотами (И -ЬЗ,+

+ Ь<З) фокусируюшихся н заданной точЗ ке () . При этом из г еаметрии спосот ба расстояние 00- от точки входа электронов в кристалл да фокуса определяют из соотношения з1п2(6 +1./К)

00 =- 1... (1)

s in 2 (1./К)

Генерация рентгеновского излучения пройсходит по всей длине кристаллической пластины. Длину пластины которую целесообразно использовать в данном способе, можно оценитг по формуле, учитывающей многократное рассеяние

Е ? И

i. чанс q (h „, iî) ° (2)

Выбор 1. „ производят из условия, чтобы из-за многократного рассеяния не происходило выбывание пучка электронов при прохождении через пластину толщиной h. Здесь

L — радиационная длина, Š— энергия электронов, Š— 2 П эВ. Например, для пластины Si и Е = ГэВ величина I. „, — 1-5 см.

Излучаемые рентгеновские фотоны с частотами в диапазоне (сд — cD+ бгэ) испытывают поглощение в материале пластины, которое определяется линейным коэффициентом поглощения ((6Э ) . С учетом этого эффекта толщину пластины целесообразно ограничить как h P

Кроме того, толщина пластины должна удовлетворять условию максимально допустимого изгиба h < 10 К.

Из этих двух условий выбирают более жесткое для конкретного случая.

Рассмотренная на фиг, 2 схема реализации предлагаемого способа соответствует случаю падения на кристалл электронов больших энергий и не может быть использована для электронов малых энергий. Для электронов низких энергий величина I. o существенно меньше. Поэтому в данном случае реализация предлагаемого спосаба приведена на фиг. 3, на которой пучок электронов 2 направляют на поверхность кристаллической пластины

1 и отбирают в брэгговских направлениях сфокусированный пучок рентгеновского излучения, 492384

F. = 1 ГэВ и получают на расстоянии

00 = 6 см оТ точки влета электроt нов в кристалл сфокусиронанный пуФор мул аизобретени я (жюl

5uz 3

Составитель Т.Владимирова

Техред II.ÑåðäþêîBà Корректор О.Кравцова

Редактор С.Патрушева

Заказ 3882/52 Тираж 370 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

5 1

Пример. Используем в качесТВр кристалла — кремний с выбранными кристаллографическими плоскостями (100). Пусть необходимо получить сфокусированный пучок рентгеновского излучения в диапазоне частот 610 кэВ для определения в исследуемом образце концентрации примесных атомов Мп, Cn, Zn, энергии

2 5 ЮР Ъ0 возбуждения К вЂ” линий которых равны 6,54 кэВ, 7,71 кэВ: 9,7 кэВ соответственно. Тогда углы между плоскостями (100) и поверхностью пластины должны находиться в диапазоне (30 — 45 ). В монокристалле кремния

0 находят область требуемых углов и для длины пластины 1. = 3 см пластину вырезают по радиусу R L/sin 15

11,6 см. При этом толщина пластины Ь ъ 116 мкм. Затем пластину выпрямляют и направляют на ее торец пучок релятивистских электронов с энергией

5 чок рентгеновског о излучения с частотами в диапазоне (6-10) кэВ.

Способ изготовления фокусирующего рентгеновское излучение кристалла, заключающийся в том, что кристалл вырезают по дуге окружности радиуса К, отличающийся тем, что, с целью обеспечения фокусировки различных длин волн, кристалл вырезают так, что кристаллографические плоскости (hkl) составляют с поверхностью кристалла углы в диапазоне от 8о до 6 + 1./R, где

1. — длина кристалла, а затем кристалл выпрямляют.