Фокусирующий рентгеновский монохроматор

 

ОПИСАНЙЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>771?34

Ф

>

< 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 041278 (21)2691673/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15,10.80. Бюллетень № 38, Дата опубликования описания 25. 10. 80 (51)М. Кл.

G 21 К 1/06

Государственный комитет

СССР во делам изобретений и открытий (53) УДК 548. .732(088.8} (72) Авторы изобретения

A.Н.Межевич, И.С.Мезенцев, Ю.Г.Мясников, A.A.XàíîíêèH, В.И.Шаензон и E.Ê.Øåôôåð

Одесский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. И.И.Мечникова и Научнопроизводственное объединение "Буревестник" (71) Заявители (54 ) ФОКУСИРУЮЩИЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ NOHOXPONATOP

Изобретение относится к рентгеновским монохроматорам и может использоваться для анализа спектраль-: ного состава рентгеновского излучения.

Известны рентгеновские монохроматоры, содержащие монокристаллическую пластину, держатель этой пластины в виде двух поворотных оснований с упорами и средства для поворота оснований с целью придания пластине требуемого радиуса изгиба jl ) .

Также известны ре тгеновские монохроматоры, в которых могокристаллическая пластина изгибается в держателе между двух обжимающих пластин, что позволяет получить максимально возможный радиус изгиба при работе с хрупкими монокристаллами (2 j.

Эти монохроматоры обладают тем недостатком, что при работе на разных длинах волн их необходимо перемешать вместе с детектором излучения для того, чтобы получить на последнем сфокусированный пучок.

Кроме того, эти монохроматоры характеризуются недостаточной светосилой.

Известны рентгеновские монохроматоры, содержащие ряд осесимметрично расположенных изогнутых монокристаллических пластин, которые уста5 новлены на средствах их линейного перемещения по прямолинейным направляющим, сходящимся в фокусе источника (31.

Недостатком этого устройства также является непостоян тво расстоя-. ния между источнико I и детектором, что усложняет использование устройства в широком диапазоне длин волн из-эа ограниченности хода детекто15 Ра

Наиболее близким техническим .решением является рентгеновский монохроматор, содержащий основание, монокристаллическую пластину, держатель пластины, упор для фиксации положения средней образующей монокристаллической пластины, механизм изгиба монокристаллической пластины в держателе (4), 25 Недостатком известного монохроматора также является переменное расстояние между источником и детектором, что усложняет средства анализа рентгеновского излучения изэа необходимости перемещения моно771734 хроматора и (или) детектора по слож ной кривой.

Целью изобретения является расширение аналитических возможностей монохроматора за счет стабилизации положения фокуса.

Поставленная цель достигается тем, что в фокусирующий рентгеновский монохроматор, содержащий основание, монокристаллическую пластину, держатель пластины с упором для фиксации положения ее центральной образующей, механизм изгиба пластины в держателе, введен механизм линейного перемещения держателя с монокристаллической пластиной вдоль радиуса изгиба последней, проходящего через центральную образующую пластины.

При этом держатель пластины выполнен в виде двух поворотных ceгментов, соединенных распорным микровинтом, а механизм изгиба пластины и механизм линейного перемещения выполнены в виде червячно-планетарновинтовой передачи, состоящей из планетарной шестерни, ведомой шестерни, червячной и винтовой пары, причем распорный микровинт соединен через гибкий вал с червяком червячной пары.

Кроме того, в симметричном варианте монохроматор содержит набор монокристаллических пластин в держателях, основание выполнено кольцевым, и на нем установлены держатели и спаренные механизмы изгиба пластин в держателях и линейного перемещения последних в радиальных направлениях относительно кольцевого основания, выполненные в виде спаренных червячно-планетарно-винтовых перецач с общей планетарной шестерней для каждой пары.

На фиг. 1 показаны спаренные фокусирующие рентгеновские монохроматоры, соединенные общим механизмом изгиба и линейного перемещения; на фиг. 2 — вид кольцевого монохроматора, обеспечивающего точечную фокусировку; на фиг. 3 — держатель монокристаллической пластины; на фиг. 4 — геометрия отражения рентгеновских лучей при сохранении постоянства расстояния источник — фокус монохроматора.

Фокусирующий рентгеновский монохроматор в точечном варианте исполнения содержит основание 1, планетарную шестерню 2, ведомые шестерни 3, червяки червячных пар 4, червячные колеса 5, винты б возвратнопоступательного перемещения держателей 7 монокристаллических пластин, 8, подшипники червячно-винтовых пар

9, цилиндрические направляющие 10 движения держателей 7, крышку планетарного редуктора 11, опоры червячно-винтовых передач 12, гибкие валы

40 а5

60 13, оси 14 червяков и шестеренок планетарной передачи, экран 15 для экранирования детектора 16 от прямого пучка.

Собственно держатель 7 образован двумя поворотными вокруг общей оси сегментами 17, на которых установлены упоры 18 для размещения в них монокристаллических пластин 8. Сег-. менты соединены распорным микровинтом 19, приводимым в действие через гибкий вал 13 червяком 4. Весь червячно-планетарно-винтовой механизм каждой пары держателей 7 приводится в действие через рукоятки привода

20. Для обеспечения максимального изгиба монокристаллические пластины

8 установлены в обжимающих стальных пластинах 21. С целью фиксации наложения центральной образующей изогнутой пластины в держателе 7 установлен упор 22 (фиг. 3).

Монокристаллические пластины 7 устройства связаны между собой механизмом, позволяющим одновременно изгибать их и осуществлять радиальное перемещение в соответствии с длиной волны рентгеновского излучения, фокусируемого в точку так, что расстояние источник-фокус монохроматора остается постоянным при различных радиусах изгиба кристаллов и различных диаметрах апертурного отверстия тубуса устройства (фиг. 1 и 2).

Отражающие поверхности диспергирующих элементов расположены по окружности апертурного отверстия т ак, что являются касательными к овоидальной поверхности. При этом ось тубуса, совпадающая с большей из осей овоида, остается постоянной.

Поскольку средние образующие изогнутых монокристаллических пластин

7 фиксированы на своих осях изгиба, то, исходя из осевой симметрии предлагаемого рентгенооптического монохроматора, эти образующие касаются окружности с центром на оптической оси монохроматора. Эта окружность, по существу, является апертурным отверстием предлагаемого оптического прибора и представляет собой центральное сечение овоида.

Рассмотрим геометрические параметры, которым должен соответствовать механизм, позволяющий одновременно изгибать монокристаллические пластины и осуществлять их радиальное перемещение (фиг. 4а и 4б). Если обозначить постоянную прибора через L, то можно записать, что D„ =

=I ° tge где 9 - угол Вульфа-Брегга, или что расстояние между центральной образующей пластины и осью, соединяющей источник и фокус монохроматора, равно 1/2L- с96. Тогда, учитывая связь синуса и тангенса, а также исходя из уравнения Вульта-Врегга, 771734

Формула изобретения

50 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CIIIA Р 2543630, кл. 250-77, опублик. 1951.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2067230/25, кл. 6 01 и 23/22, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2636390/25, кл. ь 01 и 23/22, 1978.

4. Патент CMA Р 3200248, можно получить для определения диаметра апертурного отверстия следующее выражение: где Л вЂ” длина волны;

n — порядок дифракции;

d — межплоскостное расстояние.

Учитывая, что фокусное расстояние каждого из изогнутых кристаллов F=R sine, где R — радиус изгиба кристалла, равный удвоенному радиусу (r) фокальной окружности, а также, .что F= о,в можно записать слеб.!2 дующее аналитйческое выражение для радиуса изгиба кристалла через постоянную прибора:

Указанный выше механизм одновременного изгибания диспергирующих элементов и их радиального перемещения рассчитан таким образом, чтобы удовлетворялись одновременно аналитические выражения (1) и (2).

В рассматриваемом монохроматоре таким механизмом является червячнопланетарно-винтовая передача.

Монохроматор работает следующим образом.

С целью монохроматизации первич:-:ого пучка и прецизионной настройки монохроматора на избранную длину волны рентгеновского излучения рукоятку 20 привода редуктора устанавливают в положение, соответствующее фокусировке необходимой длины волны излучения по условиям (1) и (2). При повороте рукоятки 20, сидящей на одной оси 14 с шестеренкой планетарной передачи 3, через планетарную шестерню 2 приводятся в движение остальные шестеренки 3, червячные пары образованные червяками

4 и колесами 5, винтовые пары, образованные червячными колесами 5 и винтами 6, обеспечивающие радиальное перемещение держателей 7 и череа гибкие валы 13 вращение распорных микровинтов 19, поворачивающих сегменты 17 вокруг общей оси, изгибая тем самым пакет из монокристаллических пластин 8 и обжимных пластин 21.

Испытания устройства, произведенные на щелочно-галоидных кристаллах при различных длинах волн рентгеновского излучения и постоянной прибора I =100 мм, показали высокую степень монохроматизации и пригодность!

О

45 монохроматора для рентгеноспектрального анализа рентгеновского излучения. Работа монохроматора обеспечивает выявление наперед заданных элементов.

1. Фокусирующий рентгеновский монохроматор, содержащий основание, монокристаллическую пластину, держатель пластины с упором для фиксации положения ее центральной образующей, механизм изгиба пластины в держателе, отличающийся тем, что, с целью расширения аналитических возможностей монохроматора за счет стабилизации положения фокуса, в него введен механизм линейного перемещения держателя с монокристаллической пластиной вдоль радиуса изгиба последней, проходящего через центральную образующую пластины.

2. Монохроматор по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что держатель пластины выполнен в виде двух поворотных сегментов, соединенных распорным микровинтом, а механизм изгиба пластины и механизм линейного перемещения выполнены в виде червячно-планетарно-винтовой передачи, состоящей иэ планетарной шестерни, ведомой шестерни, червячной и. винтовой пары, причем распорный микровинт соединен через гибкий вал с червяком червячной пары.

3. Монохроматор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что он содержит набор монокристаллических пластин в держателях, основание выполнено кольцевым, и на нем установлены держатели и спаренные механизмы изгиба пластин в держателях и линейного перемещения последних в радиальных направлениях относительно кольцевого основания, выполненные в виде спаренных червячно-планетарно-винтовых передач с общей планетарной шестерней для каждой пары. кл. 250-51.5, опублик. 1965 (прототип).

771734

Составитель К .К ононов

Редактор Е.Абрамова Техред A,À÷ Корректор М.Коста

Заказ 6707 64 Тираж 505 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4