Коллимирующий монохроматор рентгеновского излучения

 

Ф. H. Чуховский, B. В. Суходольский, А. 5., Гильварг, К. Т. Габриелян и П. В. Пет ащЬнь,- .:.-„

° 1

Специальное конструкторское врц Ийстйтута. кристаллографии ии. А. В. Шуаиикоаа ааа (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54 ) КОЛЛИИИРУИЩИИ МОНОХРОМАТОР РЕНТГЕНОВСКОГО

ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к рентгеноструктурному анализу,а более конкретнок монохроматорам рентгеновского излучения.

Известны монохроматоры рентгеновс кого излучения, содержащие плоский монокристалл и щелевую диафрагму,установленную по ходу страженного от монокристалла рентгеновского пучка Pl).

Известен также коллимирующий монохроматор расходящегося рентгеновского пучка, вь1полненный в виде изогнутого монокристаллар установленного относительно фокуса источника таким образом, что от него отражается паIS раллельный пучок рентгеновских излучения 2).

Однако известные монохроматоры не обеспечивают высокой степени монохроматизации и коллимации рентгеновско20

ro излучения.

Наиболее близким техническим решением является устройство для монохроматизации рентгеновского излучения,,содержащее два последовательно растоложенных по ходу рентГеновских пучка плоских монокристаллов, используемое в трехкристальных рентгеновских спектрометрах (31.

Недостатками данного устройства являются: потеря интенсивности излучения в результате коллимации, причем, при последовательных отражениях от плоских кристаллов, интенсивность практически падает во столько раз, во сколько пучок становится близким к параллельному; высокие требования к точности и ориентировке атомных плоскостей кристаллов; высокие требования к взаимной юстировке используемых кристалл-монохроматоров.

Цель изобретения — повьппение интенсивности пучка.

Поставленная цель достигается тем, что в коллимирующем монохроматоре рентгеновского излучения, содержащем два последовательно расположенных ло ходу рентгеновского пучка монокристал 87328 ла, монокристаллы выбраны таким образом, что угловой диапазон дифракции первого монокристалла меньше углового диапазона дифракции второго монокристалла а<, причем второй монокристалл выполнен изогнутым и установлен таким образом, что l! 0= ; (70-3 4 ) - )где 2 - радиус изгиба кристалла 2;

10 =0 — расстояние от мнимого ис- 45

Р точника S .до кристалла 2 по центральному лучу рентгеновского пучка; 0 и . — направляющие косинусы падающего на -монокристалл 2 и отраженного от него центрального луча рентгеновского пучка, При этом от монокристалла 2 с ориентацией атомных плоскостей(Ф " M" 3") отражается строго параллельный пучок рентгеновс". .кого излучения, Существенно, что если выполняется условиеь„, 1 (6(Ь,1 (Ð! отражение происходит без потери интенсивности излучения, отраженного

50!

К - радиус изгиба второго монокрис,талла; 1.0 - расстояние от мнимого точечного источника рентгеновского излучения до второго монокристалла по центральному лучу отраженного первым монокристаллом пучка; Я"0 и f% !

5 направляющие косинусы падающего на второй монокристалл и отраженного от него центрального луча пучка рентгеновского излучения соответственно, На чертеже изображен коллимирую20 щий монохроматор„

Коллимация узкого пучка рентгеновских лучей осуществляется следующим образом.

На плоско-параллельный монокристалл

1 с асимметричным отражением падает пучок рентгеновского излучения от. источника S (острофокусна трубка,ширина фокуса 20 мк). В результате дифракционного отражения от кристалла 1 пучок попацает на изогнутый монокристалл 2. Отраженный от первого монокристалла 1 пучок имеет угловую и спектральную расходимости, соответствующие угловому диапазону дифракции 35 для данного дифракционного отражения ИИ 1 что эквивалентно наличию мнимого точечного источника S ° Второй изогнутый монокристалл 2 установлен таким образом, что

1 4 от кристалла 1. Дифракционное уширение отражаемого от монокристалла 2 рабочего пучка определяется выражением

0 $4Qa

Предлагаемый монохроматор также позволяет увеличить интенсивность рабочего пучка в узком угловом интервале, тем самым сокращая время эксперимента по сравнению с двух(трех) кристальными коллиматорами с плоскими монокристаллами.

Пример реализации. Для коллимации рентгеновского пучка использована схема. двухкристального рентгеновского спектрометра. Плоский монокристалл 1 кремния ориентирован так, что на нем происходит асимметричное отражение С и К*от плоскости (422) (лараметр асимметрии Q = 0,1). Угловая ширина пучка, отраженного от монокристалла 1, равна 4х!О рад ., что — 6 соответствует расстоянию о.р от

1 мнимого источника 3 до кристалла

2, равному 50 м, при расстоянии действительный источник 5 — кристалл 1, равном 49,8 см, и расстояния от монокристалла 1 до монокркстадла 2, равном 20 см (все расстояния берутся по центральному лучу). Отраженный от монокристалла 1 пучок падает на изогнутый по цилиндру монокристалл 2 с радиусом изгиба P = 2 30j5i00 =142 м, ориентированный таким образом, что центральному лучу Я соответствует симметричное брэгговское отражение h К 3

422. Монокристалл 2 представляет высоко совершенный монокристалл кремния.

В результате второго отражения угловой интервал рабочего пучка определяется дифракционным уширением

S = 4 В Ь, 0,2х10, т.е. на, порядок меньше, чем область отражения от монокристалла 1. При этом отражение от монокристалла 2 происходит беэ потери интенсивности, поскольку

В схеме двухкристального спектрометра с двумя последовательными симметричным (422) и асимметричным(422) отражениями от плоских монокристаллов параметр асимметрии b= 0,1, С К - излучение, трубка БСВ-19, напряжение 25хв, TQK 10 m A) получено, что при абсолютной коллимации пучка

"7

4 8 Зх10 отношение числа квантов, отраженньп: вторым монокристаллом

Ng ), к числу квантов, отраженииа

Формула изобретения

S u=l, /Ф

Ф

Составитель К. Кононов

"л.ага "и-" """"

Заказ 9056/17 Тираж 479 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ио делам изобретений и открытий

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

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

5 ных первым монокристаллом (Н„с ), ммя составляет г = N g / Й„= О, 10-0, 1 2 (при различных величинах входной щели спектрометра1. В предложенном колли" мирующем монохроматоре при тех же параметрах коллимации пучка зто отношение составляет величину

0,56-0,85 (P = 140-145 м).

Коллимирующий монохроматор рентгеновского излучения, содержащий два последовательно расположенных по ходу рентгеновского пучка монокристалла, отличающийся тем, что, с целью повышения интенсивности пучка, монокристаллы выбраны таким образом, что угловой диапазон дифракции первого монокристалла (0q) меньше углового диапазона дифракции второго монокристалла (bg ), причем второй монокристалл выполнен изогнутым

3281 б и установлен таким, образом, что k "о=Tо(Тр 7 ) и где К вЂ” радиус изгиба второго монокристалла; 4 — расстояние от мнимого точечного источника рентгеновского излучения до второго монокристалла по центральному лучу отраженного первым монокристаллом пучка; " о и ф - направляющие косинусы падающего на второй кристалл и отраженного от него центрального луча пучка рентгеновского излучения соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Хейкер Д. М, Рентгеновская дифрактометрия монокристаллов Л., "Машиностроение", 1973, с.40-43, 2. Патент США II 3982127;250-273, опублик. 1976.

20 3. Ковальчук М. В. и др. Трехкристальный рентгеновский спектрометр для исследования структорного совершенства реальных кристалл в — ПТЭ, 1976, 11- 1, с. 195 (прототип);