Устройство для рентгенотопографических исследований монокристаллов

 

Сущность изобретения: устройство содержит коллиматор 2, выполнежны ив виде двух зеркал полного внешнего отражения, установленных симметрично относительно рентгенооптической оси устройства и развернутых относительно этой оси на критический угол ПВО, держатель исследуемого монокристалла 4, телевизионный детектор 5 рентгеновского излучения. При этом пластины коллиматора 2 установлены неподвижно , а между ними симметрично по обе стороны от оптической оси коллиматора размещены дополнительные пластины 3, поглощающие рентгеновское излучение, толщиной до 100 мкм. Длина и местоположение пластин коллиматора 2 и дополнительных пластин определены из соотношений, приведенных в формуле изобретения для плоских и параболических зеркал ПВО. 3 ил. « Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (11) (si)s G 01 N 23/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И. ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР t i 0 . 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 .(21) 4779242/25 (22) 08!01.90 (46) 07.07.92, Бюл. М 25 (71) Ленинградское научно-производственное обьединение "Буревестник" (72) В.П.Ингал, Е;А.Белявская, В.Ю.Косарев и М.Е,Ошеров (53) 621.386(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 611142, кл. G 01 N 23/20, 1976.

Авторское свидетельство СССР

N. 1158909, кл. G 01 N 23/20, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕНТГЕНОТОПОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ МОНОКРИСТАЛЛОВ (57) Сущность изобретения: устройство содержит коллиматор 2, выполненный в виде двух зеркал полного внешнего отражения, установленных симметрично относительно рентгенооптической оси устройства и развернутых относительно этой оси на критический угол ПВО, держатель исследуемого монокристалла 4, телевизионный детектор 5 рентгеновского излучения. При этом пластины коллиматора 2 установлены неподвижно, а между ними симметрично по обе стороны от оптической оси коллиматора размещены дополнительные пластины 3, поглощающие рентгеновское излучение, толщиной до 100 мкм. Длина и местоположе- . ние пластин коллиматора 2 и дополнительных пластин определены из соотношений, приведенных в формуле изобретения для плоских и параболических зеркал ПВО.

1746268

10 которые установлены неподвижно, телевизионный тракт.с видиоконтрольным ус- 15

20 установлены подвижно с возможностью юстировки их угловых положений и плоско- 40 параллельного перемещения перпендикупозволяет увеличить ширину области засветки исследуемого монокристалла, Однако эта схема с подвижными плоскими 45 лагаемое одновременное изменение угла наклона плоских зеркал п80 к оптической. 5Q

Изобретение относится к рентгеноструктурному анализу, а также к устройствам для рентгенотопографических исследований со средствами для визуализации топографических иэображений.

Известно устройство для ретгенотопографических исследований монокристаллов, содержащее источник рентгеновского излучения, держатель исследуемого монокристалла, щелевой коллиматор первичного пучка, рентгеновидикон, средства перемещения источника рентгеновского излучения относительно держателя и видикона, тройством, подключенным к выходу видикона.

В этом устройстве невысок коэффициент использования излучения источника, так как щелевой коллиматор вырезает очень узкий пучок, угловая ширина которого не превышает угловой области дифракции излучения исследуемого монокристалла, а для некоторых типов рентгеновидиконов интенсивность первичного пучка недостаточная для качественной визуализации. Это снижает .эффективность топографических исследований.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для рентгенотопографических исследований, содержащее источник рентгеновского излучения, расположенные симметрично относительно рентгенооптической оси устройства два зеркала полного внешнего отражения, держатель исследуемого кристалла и телевизионный детектор рентгеновского излучения. В этом устройстве зеркала выполнены плоскими и лярно оптической оси устройства. Это зеркалами ABO создает на выходе коллиматора пучок рентгеновских лучей очень большой расходимости, Кроме того, предоси устройства с целью увеличения интенсивности излучения путем наложения на исследуемом кристалле излучения от прямого пучка и от отраженных пучков от зеркал

ПВО к желаемому эффекту не приводит. Напротив, это приводит к увеличению фона и появлению дополнительных авив- и P -отражений.

Целью изобретения является улучшение соотношения сигнал/фон, следствием

30 которого явялется улучшение качества получаемых рентгенотопографических изображений. .Поетавленная цель достигается тем, что в устройстве для рентгенографических исследований, содержащем источник излучения, коллиматор, выполненный в виде двух зеркал полного внешнего отражения ПВО, установленных симметрично относительно оптической оси устройства и развернутых на критический угол, держатель исследуемого монокристалла, телевизионный детектор рентгеновского излучения, пластины коллиматора установлены неподвижно, а между ними по обе стороны от оптической оси коллиматора установлены дополнительные пластины, из материала, поглощающего рентгеновское излучение, толщиной до

100 мкм, причем длину и местоположение пластин коллиматора и дополнительных пластин определяют иэ соотношений: для плоских зеркал Lq.n.- —.

La

2 где д.n, — длина дополнительной пластины;

Ls — длина зеркала ПВО, F -L«Х< F

tg 2 анво tg 2 апво где Хн.к. — координата начала зеркала ПВО;

F — длина фокуса, Хн.д.н, Хн.к, + —, з

2 где Хн.д.n. — координата начала дополнительной пластины; (.з — задают, для параболических зеркал

Y н=2Р(Хн+ — ) = 4Х q а пво, г Р г г

Ун2Хн апво; Р=2Хн сРпво где Хн — задается конструктивно;

Хн — координата начала зеркала;

Р— параметр параболы, < 16апв.о Хн ..

Х

Ув

8<ЖВО Хн где Ун —. координата начала зеркала;

Хк,У» — координаты конца параболического зеркала.

F, %Фдн 1

Хндн Хк

1746268

Х 16ЗВО Хн

Хндн

Р,,2 + 8 ч1во Х„

Нэ фиг,1 изображена блок-схема устройства для рентгенотопографических исследований монокристалла; на фиг.2-ход рентгеновских лучей в щелевом коллиматоре ПВО (плоское зеркало); на фиг.3 — ход рентгеновских лучей в щелевом холлиматоре ПВО (параболическое зеркало).

Устройство для рентгенотопографических исследований монокристаллов содержит источник (рентгеновскую трубку) 1 рентгеновского излучения, зеркала ПВО 2 с дополнительными поглощающими пластинами 3, исследуемый монокристалл 4 с держателем, передающую телевизионную трубку- рентгеновидикон 5, телевизионный канал 6 и видеоконтрольное устройство (ВКУ) 7. Зеркала llBO 2 с пластинами 3 собраны в единый блок коллиматора, кото. рый может юстироваться относительно оптической оси. Источник 1, держателЬ кристалла с кристаллом 4 установлены неподвижно относительно плиты (не показана), на которой собрана вся установка

-, (модифицированная установка рентгеновская топографическая УРТ-1), видикон 5 обладает возможностью вращаться в горизонтальной плоскости относительно вертикальной оси, проходящей через центр держателя.

Устройство работает следующим образом.

Пучок рентгеновского излучения, ограниченный поглощающими пластинами 3, падает на исследуемый монокристалл 4, находящийся в о-сажающем положении; Кроме этого, первичное излучение источника 1 падает под углами, меньшими ПВО, на поверхность зеркал 2, отражается от них и падает на исследуемый кристалл, создавая область дополнительной засветки. Расходимость как центрального пучка, так и дополнительных боковых ограничивается дополнительными поглощающими рентгеновское излучение пластинами 43.

Получение топограмм со всей поверх- 5 ности исследуемого монокристалла осуществляется при сканировании кристалла 4 совместно с видиконом 5 относительно неподвижных источника 1, зеркал 2 и пластин

3. Полученное изображение наблюдается сталл 4.

15 область дополнительной засветки. Расхо20 димость как центрального пучка, так и до25

35

50 д — угол расходимости формируемого пучка, его задают, ХндлУндп — координаты начала дополнительной пластины, на экране ВКУ 7 через телевйэионный канал 6.

На фиг.2 изображен ход рентгеновских лучей в щелевом коллиматоре ПВО с пло5 - скими зеркалами, где показаны фокус рентгеновской трубки 1, установленные под критическим углом ПВО апар к оптической оси плоские зеркала 2, дополнительные поглощающие пластины 3, исследуемый криПучок рентгеновского излучения, ограниченный поглощающими пластинами 3, падает на исследуемый монокристалл 4, находящийся в отражающем положении. Кро; ме этого, первичное излучение источника 1 падает под углами, меньшими ПВО, на поверхность зеркал 2, отражается от них и падает на исследуемый кристалл, создавая полнительных боковых, ограничивается поглощающими рентгеновское излучение пластинами 3. Максимально полное использование площади фокуса источника 1 рентгеновского излучения будет происходить при выполнении условий, указанных в формуле изобретения.

На фиг.3 изображен ход рентгеновских лучей в щелевом коллиматоре ПВО с параболическими зеркалами; где показаны фокус источника 1 рентгеновского излучения, установленные симметрично по отношению к оптической оси системы параболические зеркала 2, дополнительные поглощающие пластины 3, исследуемый кристалл 4.

Пучок рентгеновского излучения, ограниченный поглощающими пластинами 3, падает на исследуемый кристалл 4, находящийся в отражающем положении. Кроме этого, первичное излучение источника 1 падает под углами, меньшими ПВО на поверхность зеркал 2, отражается от них и падает на исследуемый монокристалл, создавая область дополнительной засветки, Расходимость как центрального пучка, так и дополнительных боковых ограничивается поглощающими рентгеновское излучение пластинами 3. Максимально полное использование площади фокуса источника рентгеновского излучения будет происходить при выполнении условий, указанных в формуле изобретения.

Изобретение обеспечивает существенное повышение соотношения сигнал/фон путем соответствующей формуле изобретения установки колл иматоров и дополнительных поглощающих пластин, которые ограничивают расходимость пучка и, следовательно, уменьшают долю белого спектра . в дифрагированном пучке. !746268

Формула изобретения

Устройство для рентгенотопографиче. ских исследований монокристаллов, содержащее источник рентгеновского излучения, коллиматор, выполненный в виде двух зер- 5 кал полного внешнего отражения, установленных симметрично относительно оптической оси устройства и развернутых относительной этой оси на критической угол ар.в.o. IlollHoro внешнего отражения, де- 10 ржатель исследуемого монокристалла и видеоконтрольное устройство, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения отношения сигнал-шум, пластины коллиматора установлены неподвижно и между ними 15 симметрично по обе стороны от оптической оси коллиматора размещены дополнительные пластины из материала, непрозрачного для рентгеновского излучения, толщиной не более 100 мкм, причем длина и местополо- 20 жение пластин коллиматора и дополнительных пластин определены соотношениями: для плоских зеркал 1 д.п=Ь/2:

Г, . 25

tg 2 Впво " " tg 2 Спво 2

x «.-x + —, 1-в, 2 где 1.з — длина зеркала;

F — длина фокуса рентгеновской трубки: (.дл — длина дополнительной пластины;

Хн» вЂ” координата начала зеркала, Хндф — координата начала дополнительной пластины, для параболических зеркал

Р-2Х. пво:

УЯХн срво;

16 QriBO Хн д2 и

8 a)leo Хн .

Унда Е/2; (F/2 + Ук где Хн, Ун — координата начала коллиматора;

Х», У» — координата конца коллиматора; д — угол расходимости формируемого пучка;

P — параметр параболы;

Хндп, Ундп — координата начала дополнительной пластины. е

1746268

Составитель Т. Владимирова

Редактор Н, Лазаренко . Техред М.Моргентал Корректор H. Kopon

Заказ 2390 Тираж Подписное

ВНИИПй Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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