DE1572829C - Vorrichtung fur ein vollfokussierendes Röntgenspektrometer - Google Patents

Description

Ein Röntgenstrahlenspektrometer enthält im wesent- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine

liehen einen Analysator-Kristall, eine Röntgenstrah- Vorrichtung zu schaffen, die auch dieses additive

lenquelle, einen Detektor und einen Detektorspalt. Glied berücksichtigt und so eine stets optimale

Zur Spektrometerierung wird der Analysator-Kristall Spaltbreite für den Detektor ergibt. Die Erfindung

um einen bestimmten Winkel verdreht. Die Röntgen- 5 geht aus von einer Vorrichtung für ein vollfokussieren-

strahlenquelle, der Mittelpunkt des Analysator-Kri- des Röntgenspektrometer mit Analysator-Kristall,

stalls und der Fokussierungspünkt der von dem Ana- Röntgenstrahlenquelle, Detektor und Detektorspalt,

lysator-Kristall reflektierten monochromatischen bei der eine Drehung des Analysator-Kristalls <um

Strahlung liegen auf einem Rowlandkreis. Dieser den Winkel ft in eine Drehung eines Detektorarmes,

Rowlandkreis hat den Radius R. Die Netzebenen des io auf dem der Detektor und der Detektorspalt befestigt

Analysatör-Kristalls sind mit dem Krümmungsradius sind, um den Winkel 2 ft übertragen wird. Diese

1R gekrümmt. Der Abstand b, Quellpunkt der Rönt- Vorrichtung ist gemäß der Erfindung dadurch gekenn-

genstrahlen' und Analysator-Kristallmitte, wird von zeichnet, daß ein Analysator-Kristallträger bei seiner

dem Beugungswinkel ft der auf den Analysator-Kri- Drehung um den Winkel ft eine mit ihm fest verbun-

stall auf treffenden Strahlen und dem Radius R des 15 dene erste Drehscheibe mitdreht, daß diese Drehschei-

Rowlandkreises bestimmt. Er hat die Größe be mit einem Seilzug od. dgl. eine zweite Drehscheibe

a _ ο » · <i ^um ^^en Winkel ft dreht, deren Mittelpunkt auf dem

* = 2A-smi/, ■ Detektorarm liegt und vom Mittelpunkt der Dreh-

wobei der Winkel ft der Beugungswinkel ist. Bei einem scheibe einen konstanten Abstand hat und auf der

vollfokussierenden Röntgenspektrometer hat dann 20 zwei Zylinder, die den Detektorspalt bilden, in einem

auch der Abstand Analysator-Kristallmitte zum Fo- gegenseitigen Abstand ihrer Achsen von der Länge

kuspunkt den gleichen Wert b. des Analysatör-Kristalls radial gegenüberstehend be-

Wird der Analysator-Kristall um seinen Mittel- festigt sind und daß der Durchmesser der Zylinder

punkt gedreht, so muß der Abstand Quellpunkt—Ana- gleich dem Produkt aus Länge des Analysator-Kri-

lysator-Kristall verändert werden, und mit ihm ändert 25 stalls und dem Abstand der Mittelpunkte dividiert

sich in gleicher Weise der Abstand Analysator-Kristall- durch den Durchmesser des Fokussierungskreises

mitte zu Fokuspunkt. Soll sich der Eintrittspalt des des Spektrometers ist.

Detektors stets am Fokuspunkt befinden, müßte Die Zylinder können vom Mittelpunkt der Dreh-

dieser Detektor gemäß der Bewegung des Fokuspunk- scheibe wegstrebend mit Blendenbacken verlängert

tes mitbewegt werden. Dabei müßte der Detektorarm, 30 werden.

auf dem der Detektor befestigt ist, in seiner Länge Die Erfindung gewährleistet, daß bei einem vollverändert werden. Dies führt jedoch zu einem sowohl fokussierenden Linearspektrometer, bei dem der raummäßig als auch führungstechnisch aufwendigen Detektorarm nicht der mit dem Beugungswinkel ft Mechanismus, der sich an vorgegebenen Spektro- sich ändernden Entfernung des Fokussierungspunktes metern wegen des großen Platzbedarfes nur sehr 35 vom Analysator-Kristallmittelpunkt angepaßt wird, schwierig oder gar nicht realisieren läßt. trotzdem ein optimales Verhältnis zwischen in den

Verzichtet man hingegen auf eine Veränderung der Detektor einfallender Nutz- und Störstrahlung er-Stellung des Detektors in der Achsenrichtung des zielt wird. .
Detektorarmes, so kann der Fokuspunkt der mono- Die Erfindung wird an Hand der Figur näher erchromatischen Strahlung nur in einer bestimmten 4° läutert.

Stellung im Eintrittsspalt des Detektors liegen. Wählt Ein starrer, bei K und F drehbar gelagerter Arm KF,

man einen festen Detektorspalt so groß, daß er in an dem bei K der Analysator-Kristall LKM befestigt

jeder Reflexionsstellung die reflektierte Strahlung ist, wird längs einer festen Geraden F₁' F₂' geführt,

voll eintreten läßt, wird das Signal-Untergrundver- Somit erfährt der Analysator-Kristall LKM bei

hältnis der zu untersuchenden monochromatischen 45 Bewegung längs der Führungsgeraden K₁ K₂' eine

Strahlung empfindlich gestört, da im.allgemeinen die Drehung um den Winkel ft.

optimale Spaltbreite kleiner ist als die maximal er- Ein Detektorarm A wird mit Hilfe einer nicht

forderliche. Die optimale Spaltbreite des Detektor- näher erläuterten Mechanik nochmals um einen

spaltes bedeutet, daß lediglich Nutzstrahlung,\d. h. Winkel ft gedreht. Somit wird der Detektorarm A

monochromatische Strahlung in den Detektor selbst 5° gegenüber der Führung K₁ K₃' um den Winkel 2 ft

gelangt. Die Detektorspaltbreite muß also variabel gedreht. Auf dem Detektorarm A ist im Abstand AD

sein, wenn stets die optimale Spaltbreite eingestellt eine Drehscheibe D₂ befestigt. Mit der auf dieser

seinsoll. Drehscheibe D₄ angebrachten Vorrichtung wird der

Es ist eine Blendenvorrichtung bei einem Röntgen- Detektorspalt EH realisiert.

diffraktometer bekannt, die aus einer Aperturblende :55 Für die Drehung der Drehscheibe D₂ und die Dimit zwei Blendenbacken besteht. Dabei ist die Aper- mensionierung der den Detektorspalt EH begrenzenturblende um die Mittellinie zwischen den Blenden- den Zylinder Z₁ und Z₂ gelten folgende Überlegungen, backen so drehbar angeordnet, daß die Blendenebene Der Detektorspalt EH soll stets so groß sein, daß bei allen Beugungswinkeln stets parallel zur Ober- alle Nutzstrahlung, die von dem Analysator-Kristall fläche des drehbaren Präparates steht. Die Drehung 60 LKM auf den Punkt D' fokussiert wird, gerade hinder Aperturblende ist mit der Drehung des Präparates durchgelassen wird.-Es muß dabei gelten, daß der mechanisch gekoppelt. Die Blendenweite ergibt sich Winkel,der von den Strecken ED' und HD' eingeschlosbei dieser bekannten Anordnung als eine reine Sinus- sen wird, gleich dem Winkel ist, der von den Strecken funktion. , LD' und MD' eingeschlossen wird.

Die eingangs erläuterten Bedingungen bei einem 65 Wegen der Kleinheit der Winkel folgt daraus, daß

vollfokussierenden Linearspektrometer erfordern je- das Verhältnis der Strecken EH zu DD' gleich dem

doch für die Blendenweite eine Funktion, in der ein Verhältnis der Strecken LM- sin ft zu KD ist. Da die

additives Glied neben der Sinusfunktion vorkommt. Strecke DD' gleich der Strecke KD' minus der Strecke

KD ist, und da die Strecke KD' gleich 2 R · sin ft ist, gilt die Gleichung

EH = LM-sinft- .

Da die StreckeXM stets klein gegenüber der Strecke KD ist, kann diese Bedingung mit einem drehbaren Detektorspalt realisiert werden. Auf der Drehscheibe D₂ sind zwei Zylinder Z₁ und Z₂ radial gegenüberstehend befestigt. Die Zylinder haben den Durchmesser

Ihre Mittelpunkte sind auf der Drehscheibe D₂ auf einem Kreis mit dem Durchmesser LM montiert. Der Mittelpunkt der Drehscheibe D₂ befindet sich im Punkte D.

Befindet sich der Analysator-Kristall LKM an einer Stelle K₁' und hat dort der Beugungswinkel ft seinen kleinsten Wert, so soll das Röntgenspektrometer die monochromatische Röntgenstrahlung auf den Punkt D fokussieren. In allen anderen Stellungen ist die Strecke KD kleiner als die Strecke KD'.

Da die Zylinder Z₁ und Z₂ in der gezeigten Stellung die volle Öffnung des Detektors nicht abdecken, sind sie mit zusätzlichen seitlichen Blendenbacken B₁ und B₂ versehen. Diese Blendenbacken B₁ und B₂ streben von der Drehscheibe D₂ bzw. von deren Mittelpunkt D weg. Weitere feste Abschirmplatten sind vorgesehen, aber nicht dargestellt. Sie dienen dazu, die Streustrahlung, die von anderen Seiten zum Detektor gelangen können, abzuhalten.

Der Analysator-Kristall LKM ist auf einem Kristallträger T befestigt. Auf diesem Kristallträger T ist eine zweite.Drehscheibe D₁ befestigt. Sie hat den gleichen Durchmesser LM wie die Drehscheibe D₂. Ein Seilzug S od. dgl. läuft über den Umfang der beiden Drehscheiben D₁ und D₂ und überträgt die Relativdrehung von Kristallträger T zu Detektorarm A um ft auf die Drehscheibe D₂. Die Drehscheibe D₂ wird somit um den Mittelpunkt D um den Winkel ft gedreht. Mit ihr werden die Zylinder Z₁ und Z₂ bewegt. Die Detektorspaltbreite EH verändert ihre Ausdehnung gemäß der obengenannten Beziehung.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung für ein vollfokussierendes Röntgenspektrometer mit Analysator-Kristall, Röntgenstrahlenquelle, Detektor und Detektorspalt, bei der eine Drehung des Analysator-Kristalls um den Winkel ft in eine Drehung eines Detektorarmes, auf dem der Detektor und der Detektorspalt befestigt sind, um den Winkel 2 ft übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Analysator-Kristallträger (T) bei seiner Drehung um den Winkel ft eine mit ihm fest verbundene erste Drehscheibe (D₁) mitdreht, daß diese Drehscheibe (Zi₁) mit einem Seilzug (S) od. dgl. eine zweite Drehscheibe (D₂) um den Winkel ft dreht, deren Mittelpunkt (D) auf dem Detektorarm (A) liegt und vom Mittelpunkt (K) der Drehscheibe (D₁) einen konstanten Abstand (KD) hat und auf der zwei Zylinder (Z₁ und Z₂), die den Detektorspalt (EH) bilden, in einem gegenseitigen Abstand ihrer Achsen von der Länge (LM) des Analysator-Kristalls (LKM) radial gegenüberstehend befestigt sind und daß der Durchmesser (2 r) der Zylinder (Z₁ und Z₂) gleich dem Produkt aus Länge (LM) des Analysator-Kristalls und dem Abstand der Mittelpunkte (K, D) dividiert durch den Durchmesser des Fokussierungskreises des Spektrometers ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (Z₁ und Z₂) vom Mittelpunkt (D) der Drehscheibe (D₂) wegstrebend mit Blendenbacken (B₁ und B₂) verlängert sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen OQPf