Источник монохроматического рентгеновского излучения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОУСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик о >864080 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву. (22) Заявлено 07.0879 (21) 2807109/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51)М. Кл.

G 01 и 23/20

Государственный комитет

СССР но девам изобретений н открытий

Опубликовано 150981. Бюллетень Н9 34 (53) УДК 621. 386. 2 (088. 8) Дата опубликования описания 150981

Г: ---=

М.Л.Александров, Р.Н.Галль и С.И.Шевченко

Т

1

Ордена Трудового Красного Знамени специаль ое ( конструкторское бюро аналитического прибор троенйя научно-технического объединения AH СССР -2 (72) Авторы изобретвиия (71) Заявитель (54) ИСТОЧНИК МОНОХРОМАТИЧЕСКОГО РЕНТГЕНОВСКОГО

ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к источникам рентгеновских лучей и может применяться в электронной спектроскопии, рентгеноскопии.

В электронной спектроскопии для получения спектров электронов применяется фотовозбуждение с помощью ультрамягкого рентгеновского излучения с энергией 1 кэВ. Разрешающая способность электронного спектрометра по энергии определяется главным образом шириной характеристической линии рентгеновского излучения, используемой для возбуждения спектра фотоэлектронов.

Известны обычные рентгеновские трубки (1) . Основным недостатком их является большая ширина линии .характеристического рентгеновского излучения 1,0-10 эВ, в то время как для разделения тонкой структуры на

:энергетическом спектре фотоэлектронов необходимо иметь разрешающую

-способность, а значит и ширину возбуждающей линии., не хуже 0,2 эВ.

Поэтому данная трубка в качестве источника рентгеновского излучения в аналитическом приборостроении не находит широкого применения.

Наиболее бЛИзким техническим решением к предлагаемому является источник монОхроматического рентгеновского излучения, содержащий рентгеновскую трубку и изогнутый монокристалл-монохроматор, расположенные на сфере Роуланда 2).

Источником рентгеновского излучения в данном устройстве является простой рентгеновский анод. Выходящее из него рентгеновское излучение распространяется почти .изотропно в пространстве. На некотором расстоянии (обычно 300-400 мм) от анода установлен гнутый монокристалл-монохроматор (СД), ориентированный таким образом в пространстве, что рентгеновские лучи падают на него под уг2О лом Вульфа-Брэгга для нужной характеристической линии по отношению к выбранной низкоиндексной кристаллографической плоскости. Угол Вульфа25

Брэгга определяется из уравнения

2оз(п6 = n ) где 9 - угол Вульфа-Брэгга, d — межплоскостное расстояние для выбранной кристаллогра30 фической плоскости;

864080 — длина волны рентгеновского излучения; и - порядок отражения (целое число) .

При выполнении этих условий данная характеристическая линия рентгеновского излучения отражается с коэффициентом отражения до 30% под вполне определенным углом к нормали.

Кристалл согнут таким образом, что лучи, отраженные от различных точек монокристалла-монохроматора, фокусируются в одно пятно, причем источник, кристалл-монохроматор и сфокусированное пятно лежат в одном сечении сферы (сферы Роуланда).

Применение монохроматора позволяет получить рентгеновское излучение, обладающее следующими свойствами: отсутствие тормозного спектра, энергетическая ширина характеристической линии снижается до 0,5 эВ, излучение получается линейно-поляризованное, рентгеновское излучение фокусируется в очень узкое пятно PJ .

Однако известный источник имеет существенный недостаток, выражающийся в том, что энергетическая ширина характеристической линии рентгеновского излучения остается еще значительной, что не позволяет разделить линии тонкой структуры.

Цель изобретения — умеыъшение ширины излучаемой характеристической линии.

Поставленная цель достигается тем, что н источнике монохроматического рентгеновского излучения, содержащем рентгеновскую трубку и изогнутый монокристалл-монохроматор, расположенные на сфере Роуланда, между рентгеновской трубкой и кристаллом-монохроматором и (или) за монокристаллом-монохроматором по ходу, рентгеновского луча дополнительно введен один или несколько монокристаллов общей толщиной 0,1-0,7 мм каждый из которых выполнен таким образом, что нормаль к его поверхности составляет угол Вульфа-Брэгга с выбранной кристаллографической плоскостью для излучаемой источником характеристической линни, изогнут и ориентиронан так, что центр его кривизны совпадает с точкой выхода рент. геновского излучения из анода рентгеновской трубки, если дополнительный монокристалл помещен между анодом и монокристаллом-монохроматором, или с точкой фокуса монохроматора, если дополнительный монокристалл помещен между монокристаллом-монохроматором и точкой фокуса рентгеновских лучей °

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Источник монохроматического излучения содержит источник 1 рентгеновского излучения, которым является анод рентгеновской трубки, и монокристалл-монохроматор 2 ° Кроме монокристалла-монохроматора "на отраже- . ние" 2, вводится один или несколько монокристаллов "на прострел" 3 и 4, толщиной 0,1-0,7 мм, изогнутые так, что представляют собой часть сферы.

Эти монокристаллы можно ставить следующими способами:

1).между источником 1 и монокристаллом-монохроматором "на отражение" 2 — монокристалл 3;

2) между монокрг сталлом-монохроглатором "на отражение" 2 и точкой фокуса рентгеновского источника 5 монокристалл 4;

3) и там и там (см.пп. 1 и 2).

В первом случае центр кривизны каждого монокристалла-монохроматора

"на прострел" должен лежать в точке выхода рентгеновского излучения с поверхности анода, во втором — в точке фокуса рентгенонского источника.

Каждый монокристалл вырезается так, что нормаль к его поверхности (до сгибания) составляет угол Вульфа-Брэгга с выбранной кристаллографической плоскостью для данной характеристической линии.

Предлагаемый монохроматор работает следующим образом.

Как известно,, при падении рентгеновских лучей на поверхность монокристаллов по нормали (а значит под углом Вульфа-Брэгга к выбранной кристаллографической плоскости) рентгеновское излучение данной характеристической линии испытывает аномальное малое затухание. Например, коэффициент затухания может быть на два порядка меньше среднего для данного кристалла. Поэтому данное рентгенонское излучение определенной энергии может пройти в кристалле значительное расстояние (до 1 мм), потерян интенсивность не более, чем на один порядок.

При использовании толщины монокристалла 0,1-0,7 мм затухание будет не более, чем в 5 раэ. При этом все остальные энергии затухнут в

500 раз. Этот эффект аномального затухания называется эффектом Бормана.

На выходе из монокристалла рентгеновские лучи, испытавшие аномальное прохождение, могут иметь ширину энергетического распределения до

0,1 эВ. Причем чем толще монокристалл, тем хуже энергетическое распределение, но и больше потери н интенсивности, Для работы монокристалла-монохроматора "на прострел" необходимо, чтобы н каждой точке hro поверхности падающие лучи имели один угол к нормали. Это требование выполняется в случае концентрически расходящихся и в случае концентрически сходящихся рентгеновских лучей и

8640В0

ФоРмУла изобретения

ВНИИПИ Эаказ 7763/61 Тираж 910 Подписное филиал ППП "Патент, г. Ужгор д, в и о о ул. Проектная, 4 только для гнутого криталла, центр кривизны которого совпадает с центром, из которого исходчт или в который сходятся рентгеновские лучи.

Поэтому один или несколько гнутых по сфере монокристаллов-монохроматоров на пр острел" могут быть поставлены на пути рентгеновских лучей:

1) между рентгеновским анодом и монокристаллом-монохроматором "на от ажение", так как в рентгеновском отра аноде источником рентгеновск уч яв ляется маленькое пятно на поверхчи ности а и анода то рентгеновские лу

100на достаточном расстоянии (300 мм) являются концентрическими;

2) между монокристаллом-монохроматором "на отражение" и точкой фокуса рентгеновского источника, так как в этом случае рентгеновские лучи сходятся в в очень маленькое пятно, то на достаточном расстоянии от этого 2О пятна рентгеновские лучи можно считать концентрически сходящимися, и п е лапоэтому оправдано применение пр д гаемого изобретения;

3) и там и там.

Размеры дополнительных монокристаллов {их ширина) должны н быть достаы для полного захвата дущего точны и минимальрентгеновского излучения, ные размеры зависят от места располо 3О жения монокристаллов.

Таким образом, за счет р и именения монокристалла-монохроматор, р а абоможно снизить тающего н а "прос трел, мож ширину энергетического распределения до о О 1 эВ.

Предлагаемое устройств ство позволяет сов мещать интенсивность и звестного ое источника, и узкое энергетическ ого так как рас пределение предлагаемого, так на "про- 4{) мон окристалл-монохроматор н и ставиться стрел ел" может быть съемным и сниматься в п о р цессе эксперимента, а при его постановке интенсивность снижается не более, чем на порядок.

Источник монохроматического рентгеновского излучения, содержащий

P ентгеновскую трубку и изогнутый монокристалл-монохроматор, расположе нные на сфере Роуланда, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения ширины излучаемой характеристической линии, между рентгеновской т убкой и кристаллом-монохроматором тру к и (или) за монокристаллом-монохро аM тором по ходу рентгеновского луча дополнительно введен один или.не» сколько монокристаллов общей толщиной 0,1-0,7 мм, каждый иэ которых выполнен таким образом, что нормаль к его поверхности составляет угол

Вульфа-Брэгга с выбранной кристаллоафической плоскостью для излучаей мой источником характеристическо линии, изогнут и ориентирован так, что центр его кривизны совпадает с точкой выхода рентгеновского излучения из анода рентгеновской трубки, если дополнительный монокристалл помещен между анодом и монокристаллом-монохроматором, или с точкой фокуса монохроматора, если дополнительный монокристалл помещен между точкой фокуса рентгеновских лучей и монокристаллом-монохроматором.

Источники информации, при ринятые во внимание при экспертизе

1. Зигбан К., Нордлинг К., Элек ти и н

Р онная спектроскопия. М., М р

1971, с. 57.

2. Блохин М.A. Методы рентгеноспектральных исследований. М., Госиздат физико-математической литера туры, 1959, с. 158 (прототип).