Фокусирующий монохроматор

Изобретение относится к области рентгеноструктурного анализа. Устройство выполнено в виде прямоугольной пластины из металла с параллельными ребрами жесткости, расположенными по ширине пластины, на торцах которых расположены отражающие пластины из монокристалла. Техническим результатом изобретения является возможность получения более коротких фокусных расстояний и снижение стоимости устройства. 1 ил.

 

Изобретение относится к области рентгеноструктурного анализа, проводимого с помощью синхротронного излучения. Применение синхротронного излучения (СИ) для исследования атомной структуры монокристаллов и поликристаллических материалов позволяет сократить время получения дифракционной картины на несколько порядков, увеличить угловое разрешение, уменьшить спектральный интервал, снизить фон, настроиться на требуемую длину волны, применить методы расшифровки структуры, основанные на аномальном рассеянии.

При исследовании атомной структуры пучок СИ необходимо сфокусировать на образце размером 0,3-0,6 мм, собрав расходящийся в горизонтальной плоскости пучок в возможно большем интервале углов для получения максимальной интенсивности.

Для реализации фокусировки может быть использован двухкристальный монохроматор с фиксированным расположением монохроматического пучка и сагиттальным изгибом второго кристалла /1/. Конструкция держателя в монохроматоре /1/ позволяет изменять сагиттальный изгиб пластины монохроматора при изменении длины волны СИ.

Радиус изгиба уменьшается с уменьшением длины волны (угла Брэгга θ) и уменьшением расстояния монохроматор - образец в соответствии с зависимостью:

где Р₁ - расстояние источник излучения - монохроматор,

Р₂ - расстояние монохроматор - образец.

При необходимости использовать короткие длины волн (малые θ) и при ограниченной длине фокусирующего канала (Р₂) требования к изгибу кристалла увеличиваются до радиуса порядка 0,3 м. При такой величине радиуса одновременно возникает изгиб в меридиональной плоскости, перпендикулярной плоскости первичного изгиба, что недопустимо из-за узкой ширины кривой отражения монокристалла кремния (несколько угловых секунд).

Для устранения изгиба в меридиональной плоскости используются кристаллы с ребрами жесткости.

Известен фокусирующий монохроматор с изменяемым радиусом кривизны, выполненный в виде прямоугольной пластины из бездислокационного монокристалла кремния в ориентации (111) с ребрами жесткости, расположенными параллельно по ширине пластины /2/.

Недостатком известного монохроматора является невозможность получения фокусных расстояний, соответствующих радиусу порядка 1,2 м, а также высокая стоимость и сложность изготовления пластины с ребрами жесткости из монокристалла кремния.

Заявленное изобретение направлено на создание фокусирующего монохроматора с изменяемым радиусом кривизны, позволяющего получать более короткие фокусные расстояния и, тем самым, обладающего более широким диапазоном фокусных расстояний, а также на снижение стоимости монохроматора и улучшение технологичности его изготовления.

Решение поставленной задачи с достижением указанного результата обеспечивается тем, что в фокусирующем монохроматоре с изменяемым радиусом кривизны, выполненном в виде прямоугольной пластины с ребрами жесткости, расположенными параллельно по ширине пластины, пластина с ребрами жесткости выполнена из металла, а на торцах ребер жесткости расположены отражающие пластины из монокристалла.

Изобретение поясняется чертежом, где изображен фокусирующий монохроматор.

Монохроматор состоит из металлической пластины 1 прямоугольной формы с ребрами жесткости 2. На торцах ребер жесткости расположены отражающие пластины 3 из монокристалла. Пластина с ребрами жесткости может быть выполнена, например, из титана. Ребра жесткости могут быть сформированы методом электроэрозионной обработки. Отражающие пластины могут быть выполнены, например, из кремния с одинаковой ориентацией кристаллографических плоскостей и приклеены к торцам ребер жесткости, например, эпоксидной смолой.

Монохроматор работает следующим образом.

К металлической пластине 1 прикладывают изгибающее усилие таким образом, чтобы отражающие пластины 3 были расположены по сектору цилиндрической поверхности, ось которой расположена в одной плоскости с направлением падающего синхротронного излучения. Расходящийся пучок синхротронного излучения падает на поверхность отражающих пластин 3 из монокристалла под углом Брэгга и, отражаясь от цилиндрической поверхности, образованной пластинами 3, фокусируется в точке, определяемой радиусом кривизны изогнутой пластины 1. Изменяя изгибающее усилие, приложенное к пластине 1, меняют радиус кривизны цилиндрической поверхности и, тем самым, положение точки фокуса.

Поскольку пластина 1 изготовлена из металла, допускающего более сильный изгиб, чем кремний, без потери упругих свойств, имеется возможность получить более короткие фокусные расстояния.

Источники информации:

1. Э.Г. Арутюнян и др. Станция белковой кристаллографии на источнике синхротронного излучения “Сибирь-2”, Поверхность, 1999, №12, с.88-94.

2. D.W. Batterman et al. Sagittal Focusing of Sinchrotron radiation, Nuclear Instruments and Methods, 208 1983, p.327-331.

Фокусирующий монохроматор с изменяемым радиусом кривизны, выполненный в виде прямоугольной пластины с ребрами жесткости, расположенными параллельно по ширине пластины, отличающийся тем, что пластина с ребрами жесткости выполнена из металла, а на торцах ребер жесткости расположены отражающие пластины из монокристалла.