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Blendenanordnung an einem Gerät zur Aufnahme von unter kleinen Winkeln
gestreuten Röntgenstrahlen ,Die Streuung von Röntgenstrahlen an Versuchskörpern
unter kleinen Winkeln wird zur Untersuchung von kolloiden Systemen und Makromolekülen
verwandt. In vielen Fällen ist es nicht möglich, dde der durch den Versuchskörper
gestreuten Röntgenstrahlen genügend genau zu ermitteln, weil die bekannten Einrichtungen
zur Aufnahme von unter kleinen Winkeln gestreuten Röntgenstrahlen mit Fehlerquellen
belastet sind, die der Genauigkeit der Messungen Grenzen setzen. Die wesentliche
Schwierigkeit entsteht dadurch, daß die zwecks feiner Ausblendung der Röntgenstrahlenbündel
verwandten Blenden in den bekannten Einrichtung@en selbst Streustrahlung aussenden,
die insbesondere unter kleinen Winkeln sehr intensiv wird und so die Untersuchung
großer Kolloide und Makromoleküle, dLie Röntgenstrahlen unter besonders kleinen
Winkeln streuen, überaus erschwert.
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Es ist bekannt, diese Störungen dadurch teilweise unschädlich zu machen,
daß man außer zwei zweiseitigen Blenden, die den Primärstrahl begrenzen, noch eine
weitere zweiseitige Blende verwendet, die man fdkusfern so nahe an ,den Primärstrahl
heranbringt, daß sie die von der fokusfernen Primärstrahl.blende herrührende Streustrahlung
abfängt. Eine derartige quer zur Primärstrahlrichtung stark gedehnte Blendenanordnung
ist im Schnitt quer zu den Blendenkanten in Fig. 1 dargestellt. Mit B1 bzw. B2 ist
die fokusnahe bzw. die fokusferne Primärstrahlblende bezeichnet, mit P die durch
diese Blenden gegebene Begrenzung des Primärstrahlenbündels. Die von der Primärstrahlenblende
B2 ausgehende Streustrahlung wird durch die .zweiseitige Blende B3 auf den Winkelbereich
a mit der Begrenzung S eingesetzt. Die vom Versuchskörper h ausgehende, zu untersuchende
Streustrahlung ist nur außerhalb des Bereiches a fehlerfrei zu ermitteln, innerhalb
dieses Bereiches bei intensitätsarmer Streuung durch den Versuchskörper V nur schlecht
oder gar nicht. Um zu kleinen Winkelbereichen a überzugehen, ist eine unverhältnismäßig
feine Ausblendung des Primärstrahles vorzunehmen; man erhält damit eine geringe
Pri:märstrahlenintensität und muß eine entsprechend große Registrierzeit (z. B.
Belichtungszeit für den fotografischen Film F) vorsehen. Außerdem wird eine genaue
Justierung der Streustrahlblende B3 mit zunehmender Feinheit .der Ausblendung immer
schwieriger.
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Die im folgenden beschriebene Blendenanordnung unterdrückt die von
den Blenden verursachte Streustrahlung und ist überdies in der Herstellung und Handhabung
besonders einfach. Sie ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die in ihr
enthaltenen Blenden die Blendenstreustrahlung auf der Seite des Röntgenstrahlenbündels,
auf der die Streuung .durch den Versuchskörper ermittelt wird, auf einen .innerhalb
des primären Röntgenstrahlenbündels liegenden Bereich begrenzen, indem mindestens
drei einseitige Blenden vorgesehen sind, deren Kanten in einer Ebene liegen, mindestens
zwei nebeneinanderliegende dieser Blenden das Röntgenstrahlenbündel fokusfern .auf
der Seite zu begrenzen, auf welcher die Streuung durch den Versuchskörper erfolgt,
und mindestens eine dieser Blenden das Röntgenstrahlenbündel fokusnah auf der entgegengesetzten
Seite begrenzt. Um die mechanische Widerstandsfestigkeit der Blendenanordnung zu
erhöhen und ihre Justierung zu vereinfachen, sind in weiterer Ausbildung der Erfindung
nebeneinanderliegende der das Röntgenstrahlenbündel fokusfern begrenzenden einseitigen
Blenden zu einem Blendenblock vereinigt; dieser Blendenblock ist so ausgerichtet,
daß seine Kantenfläche in einer Ebene mit den anderen Blenden liegt. Entsprechend
kann man die das Röntgenstrahlenbündel fokusnah begrenzenden einseitigen Blenden
zu mindestens einem Blendenblock zusammenfassen. Die Kantenfläche des fokusfernsten
Blendenblocks ist an ihrer fokusfernsten Begrenzung aus dem Strahlengang abgerundet,
um die Entstehung von Streustrahlung an dieser Begrenzung auszuschließen. Eine besonders
einfache erfindungsgemäße Blendenanordnung besteht im wesentlichen aus einem metallischen
Unterlagsrahmen, auf dessen einem Rand eine torartige starre Schlitzblende aufliegt,
deren Höhe die Breite des Eintrittsspaltes für das Röntgenstrahlenbündel bestimmt,
und einem parallel zu dieser
Schlitzblende gerichteten, auf der
Öffnung des Unterlagsrahmens aufliegenden balkenförmigen Blendenblock, der das Röntgenstrahlenbündel
auf der Seite begrenzt, auf welcher .die Streuung durch den Versuchskörper ermittelt
wird. Die Auflageflächen des Unterlagsrahmens für den- balkenförmigen Blendenblock
liegen, wie weiter unten beschrieben wird, vorteilhaft in der Größenordnung 0,01
mm tiefer als die Auflageflächen für die torartige starre Schlitzblende. Hierdurch
wird gewährleistet, daß die kompakte Auflagefläche des Unterlasrahmens im Bereich
der Schlitzblende keinesfalls,'ünter der Ebene liegen kann, die durch die auf der
Cffriüng des Unterlagsrahmens aufliegende Kantenfläche-,des balkenförmigen Blendenblocks
bestimmt ist. Bei der Anordnung eines Gerätes mit der erfindungsgemäßen Blendenanordnung
in Verbindung mit einem Joha.nssonJGuinier-Monochromator-wi.rd vortäülhaft die B'renriliniee
des Monochromators in die Blendenhantenebene- zwischen die fokusnahen und die fokusfernen
Blenden gelegt. Durch diese Maßnahme wird die Intensität des von der Blendenanordnung
.durchgelassenen Röntgenstrahlen, bündeln besonders groß.
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Fig.2 gibt schematisch eine erfindungsgemäße Blendenanordnung im Schnitt
quer zu den Blendenkanten wieder; Fig.3 stellt schematisch eine erfirndungsgemäße
Blen.denanordnung in Verbindung mit einem Monochromator nach johans.sön-Guinier
im gleichen Schnitt wie Fig. 2 dar; Fig.4 zeigt die Ausführung einer erfindungsgemäßen
Blendenanordnung; Fig. 5 gibt die Ausführung eines Unterlagsrahmens einer erfindungsgemäßen
Blendenanordnung wieder. Nach Fig. 2 wird das Primärstrahlbündel P fokusfern auf
der Seite, auf der die Streuung durch den Versuchskörper V ermittelt wird (Meßbereich
i1I auf dem fotografischen Film F in Pfeilrichtung), durch die Kanten K, und K1
zweier einseitiger Blenden F_, und Ei und folcusferii auf der gegenüberliegenden
Seite durch die Kante K2 einer einseitigen Blende E2 begrenzt. Die Kanten K, und
K1 der Blenden E, und Ei liegen mit der Kante K2 der Blende E2 in einer Ebene. Die
Kante K3 einer weiteren einseitigen Blende E3 begrenzt zusammen mit der Kante K2
der einseitigen Blende E2 das Primärstrahlbündel P auf der Seite, auf der die Streuung
durch den Versuchskörper V nicht ermittelt wird; die Einstellung der Blende E3 ist
daher ud'krifiisch. Die Primärstrahlung wird von der Einrichtung zur Registrierung
der durch den Versuchskörper l' gestreuten Strahlen, dem beispiel.sweisedargestellten
fotografischen Film F, in be-
kannter Weise durch einen Primärstrahlfämger
PF aufgefangen und absorbiert. Die von der Blende E3 ausgehende Streustrahlung wird
durch die fokusnähere Kante K1 der einander benachbarten Kanten K, und K1 der Blenden
E, und. Ei u,nd durch :die Kante K2 der Blende E2 auf den Winkelbereich ß begrenzt.
Die von der Blende E2 ausgehende Streustrahlung wird auf der Seite des Primärstrahlbündels,
auf der die Streuung durch den Versuchskörper V ermittelt wird (M eßbereich 11.I
in Pfeilrichtung), durch die Kanten Ko und K1 der Blenden Eo und Ei auf einen Winkelbereich
y begrenzt, der sich nicht mit dem Meßbereich 11 überschneidet. Diese Streustrahlungen
treten daher auf der Seite des Primärstrahles, auf dem die Streustrahlung durch
den Versuchskörper ermittelt wird, nicht aus dem Bereich des Primärstrahles heraus.
Die von .der Kantenfläche K1 der Blende Ei ausgehende Streustrahlung tritt ebenfalls
nicht in den Meßbereich.1I hinein, da sie die Blende E, nicht zu durchdringen vermag.
Der Meßbereich 111 ist daher frei von Blendenstreu.strahlung. Wird bei der Justierung
der Blenden Eo, Ei und E2 die Blende E2 zu weit in den Primärstrahl hineingeschoben,
so entsteht unterhalb des Meßbereiches M ein Halbschattengebiet, das durch Blendenstreustrahlung
ausgefüllt ist. Der Meßbereich ill wird hierdurch nicht eingeengt. Wird die Blende
E2 zu weit aus dem Primärstrahl herausgezogen, fällt die Streustrahlung dieser Blende
in den Meßbereich 1I. Eine Abweichung der Blendenkante K2 der Blende E2 von der
durch die Kanten K, und K1 definierten Blendenkantenebene in der Fig. 2 nach oben
ist also weniger störend als eine Abweichung nach unten. Dieser Sachverhalt vereinfacht
die Justierung wesentlich.
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Die in der B.lendenanordnung in Fig. 3 dargestellten Blenden tragen
bis auf einen Apostroph die gleichen Bezeichnungen wie die Blenden in Fig. 2, da
sie die gleiche Funktion wie die entsprechenden Blenden in Fig. 2 haben. Dabei sind
die Blenden Ea und Ei der Anordnung nach Fig. 2 in Fig. 3 zu einem Blendenblock
Ei' zusammengefaßt. Allein ihre geometrische Ausbildung und Anordnung ist der nach
Fig. 2 darin verschieden, daß der Primärstrahl P' an der Grenze ,des Meßbereiches
ilI' senkrecht auf den Film F' fällt. Diese Anordnung bietet, da im wesentlichen
nur rechte Winkel bei den herzustellenden Blendenblocks Ei' und E.,' auftreten,
fertigungstechnische Vorteile. Vor die Blendenanordnung ist zur Fokussierung und
'.#lonochromatisierung des Primärstrahles ein johansson-Guinier-Monochsomator C
gestellt, dessen Brennlinie L zwischen der fokusfernen Blende Ei und der fokusnahmen
Blende E; in der durch die Blendenkantenflächen K1 und K,' definierten Blendenkantenebene
liegt. Diese Anordnung ermöglicht, die Intensität des Prirnärstrahlbündels optimal
auszunutzen, denn ein Abweichen der Brennlinie L auf die Kantenflächen K1 und K;
der Blenden Ei und E,' oder darüber hinaus vermindert den Ouerschnitt dis auf den
Versuchskörper fallenden Strahlenbündels.
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In der Ausführung der Blendenanordnung nach Fig. 4 ist auf dem einen
Blendenblock E2' bildenden Rand eines Unterlagsrahmens U eine torartige starre Blende
E3' aufgestellt. Die innere Kante K3' dieses Tores begrenzt einseitig :das Pri.märstrahlbündel
P". Die Fläche K2' auf dem Rand des Unterlagsrahmens U, auf dem die Blende E3 "
aufgestellt ist, dient als B:lendenkante zur Begrenzung des Priinärstrahlbündels
auf der dem Meßbereich 11I" gegenüberliegenden Seite. Auf der Öffnung des Unterlagsrahinens
U liegt parallel zu -der torartigen Blende E3' der Blendenblock Ei", dessen
untere Kantenfläche K1" mit der Auflagefläche K2' der Blende E2" in einer Ebene
oder etwas tiefer liegt. Um dies für das kompakte Material dir Blendenkantenflächen
K2 " und K1" von E2 ' und Elf' zu erreichen, wird die Auflagefläche des '
Blendenblocks Ei in der Größenordnung 0,01 mm tiefer geschliffen als die Auflagefläche
der torartigen Blende E"". Die den Strahl begrenzende Kantenfläche K1' des Blendenblocks
Ei" ist zur Vermeidung jeglicher Streustrahlung an ihrer fokusfernen Begrenzung
aus dem Strahlengang abgerundet. In den Weg des Primärstrahles ist vor dem Film
F" ein Primärstrah:lfänger PF" aufgestellt, der .den Film im Bereich des Primärstrahles
abschattet.
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Der Abstand zwischen dem Primärstrahlfänger PF" und dem Film F" ist
so groß zu wählen, daß die durch die Luft gestreute Primärstrahlung nicht in den
für die
Streuung an Versuchskörpern unter kleinen Winkeln wesentlichen
hleßbereich M" unmittelbar oberhalb des Schattens des Pri.märstrahlfängers PF" fällt.
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In Fi,g. 5 ist eine besonders zweckmäßige Form des Unterlagsrahmens
U', der dem Unterlagsrahmen für eine Blendenanordnung nach Fig.4 entspricht, dargestellt.
Die das Primärstrahlbündel fokusnah begrenzenden einseitigen Blenden bestehen in
diesem Falle aus zwei Blendenblocks E2 ", deren Oberflächen K2 "' plan geschliffen
in einer Ebene liegen. Die Auflageflächen Al" für einen das Primärstrahlbündel fokusfern
begrenzenden Blendenblock (entsprehend Ei" nach Fig. 4) sind ebenfalls plan geschliffen
und liegen in einer Ebene mit den Flächen K2"' oder etwa um 0,01 mm tiefer. Die
nicht zu schleifenden Teile des Unterlagsrahmens :sind mit Aussparungen versehen,
die ein leichtes Heranführen von Schleifwerkzeugen ermöglichen. Bei der Ausführung
eines Unterlagsrahmens nach Fig.5 ist die Zahl und Größe der zu schleifenden Flächen
besonders klein. Überdies schließen seine Begrenzungsflächen ausschließlich rechte
Winkel ein; seine Herstellung ist daher besonders einfach.