DE19962503A1 - Fluoreszenzröntgenanalysator mit Wegumschaltvorrichtung - Google Patents

Abstract

Ein Fluoreszenzröntgenanalysator hat mindestens drei optische Detektionswege, auf denen sich der zu analysierende sekundäre Fluoreszenzröntgenstrahl selektiv bewegt, und weist einen Monochromator (6) auf, der durch eine erste Spindel (14) getragen wird, die eine Längsachse (O) hat, die in Berührung mit einer Lichtempfangsfläche des Monochromators (6) verläuft. Ein erster Detektor (8A) zum Messen der Intensität mindestens eines Abschnitts des durch den Monochromator (6) monochromatisierten sekundären Rötgenstrahls (7), während der Restabschnitt des sekundären Röntgenstrahls (7) durchgelassen wird, und ein Lichtempfangsschlitzteil (11) zum Durchlassen des durch den Monochromator (6) monochromatisierten sekundären Rötgenstrahls (7) werden durch eine zweite Spindel (17) nebeneinander in Umfangsrichtung getragen. Eine dritte Spindel (20) wird getrennt von der zweiten Spindel (17) zum Tragen eines zweiten Detektors (8B) zum Messen der Intensität des sekundären Röntgenstrahls (7) genutzt, der den ersten Detektor (8A) oder das Lichtempfangsschlitzteil (11) durchlaufen hat.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein einen sogenannten Ab­ tast-Fluoreszenzröntgenanalysator und insbesondere eine Weg­ umschaltvorrichtung, die in Verbindung mit dem Abtast-Fluo­ reszenzröntgenanalysator zum Auswählen eines von drei oder mehr optischen Detektionswegen zum Einsatz kommt, auf denen sich jeweilige zu analysierende Strahlen ausbreiten.

Bisher wurde der Fluoreszenzröntgenanalysator eines so­ genannten Wellenlängendivergenztyps gemäß Fig. 4 so gestal­ tet, daß er ein Probenstück 1 mit einem primären Röntgen­ strahl 3 bestrahlt, der aus einer Röntgenquelle 4 erzeugt wird, z. B. einer Röntgenröhre, um zu bewirken, daß das Pro­ benstück 1 einen Fluoreszenzröntgenstrahl (sekundären Rönt­ genstrahl) 5 erzeugt, der nach Durchlaufen eines Divergenz­ schlitzes 13 anschließend durch einen Monochromator 6 mono­ chromatisiert wird, um einen monochromatisierten Fluoreszenz­ röntgenstrahl 7 zu bilden, der abschließend durch einen De­ tektor 8 detektiert wird. Bei diese Typ von Fluoreszenzrönt­ genanalysator verwendet der Detektor 8 zwei Zähler, d. h. ein Gasdurchsatz-Proportionalzählrohr (im folgenden "F-PC") 8 zur Detektion der energiearmen Fluoreszenzröntgenstrahlen und ei­ nen Szintillationszähler (im folgenden "SC") 8B zur Detektion der energiereichen Fluoreszenzröntgenstrahlen. Ein Lichtemp­ fangsschlitz 11A ist vor dem SC 8B angeordnet, während das F- PC 8A einen (nicht gezeigten) Lichtempfangsschlitz hat, der vorn darin eingebaut ist.

Soll gemäß dem Stand der Technik der energiereiche Fluo­ reszenzröntgenstrahl 7 gemessen werden, kommt zum Variieren der Wellenlänge des auf den SC 8B einfallenden Fluoreszenz­ röntgenstrahls 7 eine (nicht gezeigte) Gestängeeinrichtung zum kontinuierlichen Zuordnen des Monochromators 6 zu sowohl dem Lichtempfangsschlitz 11A als auch dem SC 8B zum Einsatz, so daß Fluoreszenzröntgenstrahlen 5, die von verschiedenen im Probenstück 1 enthaltenden Elementen erzeugt werden, in Über­ einstimmung mit jeweiligen Wellenlängen monochromatisiert werden können, wobei ihre Intensität danach gemessen wird.

Trifft anders ausgedrückt der Fluoreszenzröntgenstrahl 5 auf den Monochromator 6 in einem Einfallswinkel θ auf, bilden eine Verlängerung 9 des Laufwegs des Fluoreszenzröntgen­ strahls 5 nach Durchlaufen des Divergenzschlitzes 13 und der durch den Monochromator 6 monochromatisierte Fluoreszenzrönt­ genstrahl 7 einen Beugungswinkel 2θ, der doppelt so groß wie der Einfallswinkel θ ist. Jedoch dient die genannte Gestänge­ einrichtung dazu, den Beugungswinkel 2θ zu variieren, um die Wellenlänge des monochromatisierten Fluoreszenzröntgenstrahls 7 zu variieren, so daß der monochromatisierte Fluoreszenz­ röntgenstrahl 7 in den SC 8B durch den Lichtempfangsschlitz 11A eintreten kann. Anders ausgedrückt ist die Gestängeein­ richtung so bedienbar, daß sie den Monochromator 6 um eine Schwenkachse O dreht, die senkrecht zur Ebene des Zeichnungs­ blatts von Fig. 4 liegt und über die Mitte einer Lichtemp­ fangsfläche des Monochromators 6 läuft, sowie synchron zur Drehung des Monochromators 6 sowohl den Lichtempfangsschlitz 11A als auch den SC 8B um die Schwenkachse O auf einem kreis­ förmigen Weg 12A über einen Winkel dreht, der gleich dem dop­ pelten Drehwinkel des Monochromators 6 ist.

Insbesondere wird eine (nicht gezeigte) θ-Spindel ge­ dreht, an der der Monochromator 6 angeordnet ist, wobei die Schwenkachse O die Lichtempfangsfläche des Monochromators 6 durchläuft und gleichachsig durch die θ-Spindel belegt ist, um zu bewirken, daß eine (nicht gezeigte) 2θ-Spindel, an der das F-PC 8A und sowohl der Lichtempfangsschlitz 11A als auch der SC 8B nebeneinander in einer Richtung angeordnet sind, die ihrer Drehrichtung entspricht, über einen Winkel gedreht wird, der gleich dem doppelten Drehwinkel der θ-Spindel ist.

Soll dagegen die Intensität des energiearmen Fluores­ zenzröntgenstrahls 7 gemessen werden, wird der Winkel, in dem der Monochromator 6 an der θ-Spindel angeordnet ist, auf ei­ nen vorbestimmten Winkel so gedreht, daß der durch den Mono­ chromator 6 monochromatisierte Fluoreszenzröntgenstrahl 7 in das F-PC 8A eintreten kann. (Dies gilt auch, wenn der Analy­ sator mehrere Monochromatoren aufweist und einer der Mono­ chromatoren selektiv genutzt wird.) Die Gestängeeinrichtung arbeitet ähnlich wie zuvor beschrieben.

Somit können in diesem Fluoreszenzröntgenanalysator des Stands der Technik ein Detektionsweg vom Monochromator 6 zum SC 8B über den Lichtempfangsschlitz 11A sowie ein Detektions­ weg vom Monochromator 6 zum F-PC 8A jeweils selektiv genutzt werden.

Beim Fluoreszenzröntgenanalysator des Stands der Technik wurde festgestellt, daß es aufgrund der Tatsache, daß der SC 8B an einer Stelle hinter dem Lichtempfangsschlitz 11A in der Position feststeht und an der 2θ-Spindel angeordnet ist, un­ möglich ist, den SC 8B an einer Stelle hinter dem F-PC 8A zu positionieren. Damit läßt sich ein dritter Detektionsweg auf keine Weise auswählen, was nötig wäre, wenn trotz Empfangs des Fluoreszenzröntgenstrahls 7 durch das F-PC 8A ein Ab­ schnitt des Fluoreszenzröntgenstrahls 7, der über das F-PC 8A hinaus durchgelaufen ist, ohne daß seine Intensität vollstän­ dig gemessen wurde, durch den SC 8B zu messen ist, so daß die Intensität des Fluoreszenzröntgenstrahls 7 insgesamt genau gemessen werden kann, indem man die Intensität des durch das F-PC 8A gemessenen Fluoreszenzröntgenstrahls 7 und die Inten­ sität des durch den SC 8B gemessenen Restabschnitts des Fluo­ reszenzröntgenstrahls 7 summiert.

Daher kam die Erfindung mit Blick darauf zustande, die dargestellten Probleme im wesentlichen zu beseitigen, die dem Fluoreszenzröntgenanalysator im Stand der Technik des zuvor diskutierten Typs eigen sind, und sie soll den Abtast-Fluo­ reszenzröntgenanalysator befähigen, einen von drei oder mehr optischen Detektionswegen auszuwählen, auf denen sich jewei­ lige zu analysierende Fluoreszenzröntgenstrahlen ausbreiten.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche ge­ löst.

Da erfindungsgemäß der zweite Detektor durch die dritte Spindel getragen wird, die sich von der zweiten Spindel un­ terscheidet und von ihr unabhängig ist, durch die der erste Detektor und das Lichtempfangsschlitzteil in der Form getra­ gen werden, daß sie nebeneinander in Umfangsrichtung angeord­ net sind, läßt sich einer von mindestens drei optischen De­ tektionswegen auswählen, d. h. ein erster optischer Detekti­ onsweg vom Monochromator zum zweiten Detektor durch das Lichtempfangsschlitzteil, ein zweiter optischer Detektionsweg vom Monochromator zum ersten Detektor und ein dritter opti­ scher Detektionsweg vom Monochromator zum zweiten Detektor durch den ersten Detektor. Da also eine für die Analyse opti­ male Kombination aus Lichtempfangsschlitzteil und Detektor ausgewählt werden kann, lassen sich Analysenempfindlichkeit, analytische Präzision und analytische Genauigkeit vorteilhaft erhöhen.

Gemäß den Merkmalen von Anspruch 2 und 3 kann der Aufbau vorteilhaft weiter vereinfacht sein.

Da gemäß den Merkmalen von Anspruch 8 beim optischen De­ tektionsweg vom Monochromator zum zweiten Detektor durch das Lichtempfangsschlitzteil die optischen Detektionswege mit den unterschiedlichen Lichtempfangsschlitzelementen jeweils aus­ gewählt werden können, läßt sich die Anzahl der auswählbaren optischen Detektionswege auf mindestens vier erhöhen.

Verständlicher wird die Erfindung anhand der nachfolgen­ den Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform im Zusam­ menhang mit den beigefügten Zeichnungen. Allerdings dienen die Ausführungsformen und Zeichnungen nur zur Veranschauli­ chung und Erläuterung und sind keinesfalls als Einschränkung des Schutzumfangs der Erfindung zu verstehen, wobei dieser Schutzumfang durch die beigefügten Ansprüche bestimmt ist. In den beigefügten Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszahlen durchweg gleiche Teile in den mehreren Ansichten. Es zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivansicht einer Wegumschaltvorrich­ tung, die in einem Fluoreszenzröntgenanalysator gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zum Einsatz kommt;

Fig. 2 eine Perspektivansicht eines Abschnitts der Weg­ umschaltvorrichtung im Blick in eine durch A in Fig. 1 be­ zeichnete Richtung;

Fig. 3 eine schematische Vorderansicht des erfindungsge­ mäßen Fluoreszenzröntgenanalysators; und

Fig. 4 eine schematische Vorderansicht des Fluoreszenz­ röntgenanalysators im Stand der Technik.

Anhand der beigefügten Zeichnungen, insbesondere Fig. 1 und 3, wird im eine Wegumschaltvorrichtung beschrieben, die im Fluoreszenzröntgenanalysator zum Auswählen eines von drei oder mehr optischen Detektionswegen zum Einsatz kommt. Wie Fig. 3 schematisch als Vorderansicht zeigt, verfügt der Fluo­ reszenzröntgenanalysator als Ausführung der Erfindung über einen Probentisch 2 zum Stützen eines zu analysierenden Pro­ benstücks 1 darauf, eine Röntgenquelle 4 zum Abstrahlen eines primären Röntgenstrahls 3 zum Probenstück 1 auf dem Proben­ tisch 2 und einen Monochromator 6 zum Monochromatisieren ei­ nes sekundären Röntgenstrahls 5, z. B. eines Fluoreszenzrönt­ genstrahls, der vom Probenstück 1 erzeugt wird.

Außerdem verfügt der Fluoreszenzröntgenanalysator über ein F-PC (einen ersten Detektor) 8A zum Messen der Intensität mindestens eines Abschnitts des sekundären Röntgenstrahls 7, der durch den Monochromator 6 monochromatisiert wurde, wäh­ rend es den Restabschnitt des sekundären Röntgenstrahls 7 durchlaufen läßt, ein Lichtempfangsschlitzteil 11, das der durch den Monochromator 6 monochromatisierte sekundäre Rönt­ genstrahl durchläuft, und einen SC (einen zweiten Detektor) 8B zum Messen der Intensität des sekundären Röntgenstrahls 7, der das F-PC 8A oder das Lichtempfangsschlitzteil 11 durch­ laufen hat. Das in der Praxis der Erfindung verwendete Licht­ empfangsschlitzteil 11 weist zwei Schlitzelemente 11A und 11B auf. Das Lichtempfangsschlitzelement 11A ist von einem Typ, der allgemein in jedem Fluoreszenzröntgenanalysator der Art genutzt wird, auf die sich die Erfindung bezieht, während das Lichtempfangsschlitzelement 11B von einem Typ ist, der einem energiearmen sekundären Röntgenstrahl 7 zugeordnet ist, wobei es ein geringeres Auflösungsvermögen als das Lichtempfangs­ schlitzelement 11A und eine kleinere Dämpfung als das Licht­ empfangsschlitzelement 11A hat.

Gemäß Fig. 1, die einen wichtigen Abschnitt des Fluores­ zenzröntgenanalysators darstellt, verfügt die im Fluoreszenz­ röntgenanalysator eingesetzte optische Wegumschaltvorrichtung über eine erste Spindel 14, an der der Monochromator 6 fest angeordnet ist, wobei ihre Längsachse O über eine Lichtemp­ fangsfläche (Unterseite) des Monochromators 6 läuft und diese berührt, sowie einen ersten Antriebsmechanismus 15 zum An­ treiben der ersten Spindel 14. Die erste Spindel 14 hat die Form einer Hohlspindel, deren Längsachse O mit einer später beschriebenen zweiten massiven Spindel 17 gleichachsig und zugleich von dieser belegt ist, und wird durch ein (nicht ge­ zeigtes) Lager zur Drehung um die Längsachse O unabhängig von der zweiten Spindel 17 und relativ zu ihr gestützt. Der Mono­ chromator 6 ist an einem von entgegengesetzten Enden der er­ sten Spindel 14 mit Hilfe eines allgemein U-förmigen Stütz­ teils 16 angeordnet, wobei die Lichtempfangsfläche des Mono­ chromators 6 die Längsachse O berührt.

Der erste Antriebsmechanismus 15 verfügt über einen Schrittmotor 15a, der eine Antriebswelle hat und direkt oder indirekt an einem (nicht gezeigten) Maschinensockel fest an­ geordnet ist, ein Schneckenrad 15b, das an der Antriebswelle des Schrittmotors 15a zur gemeinsamen Drehung mit ihr ange­ ordnet ist, und ein Schrägrad 15c, das an einer Endfläche des anderen der entgegengesetzten Enden der ersten Spindel 14 gleichachsig befestigt ist und im Antriebseingriff mit dem Schneckenrad 15b steht.

Außerdem verfügt die optische Wegumschaltvorrichtung über die zweite Spindel 17, die eine massive Spindel mit ei­ ner Längsachse ist, die gleichachsig zur Längsachse O der er­ sten Spindel 14 ausgerichtet ist und also mit ihr zusammen­ fällt, und die das F-PC 8A und die Lichtempfangsschlitzele­ mente 11A und 11B trägt, die nebeneinander in Umfangsrichtung bezüglich der Längsachse O angeordnet sind, sowie einen zwei­ ten Antriebsmechanismus 18 zum Drehen der zweiten Spindel 17. Insbesondere sind das F-PC 8A und die Lichtempfangsschlitz­ elemente 11A und 11B an einer allgemein sektorförmigen Trä­ gerplatte 19 fest angeordnet, die ihrerseits an einem der entgegengesetzten Enden der zweiten Spindel 17 fest angeord­ net ist, die sich durch die erste Spindel 14 über ein Lager auf eine Weise erstreckt, die parallel zu einem sich axial erstreckenden Körper des allgemein U-förmigen Stützteils 16 ist. Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist das andere der entge­ gengesetzten Enden der zweiten Spindel 17 durch einen Ab­ schnitt des Maschinensockels über ein geeignetes Lager dreh­ bar gestützt.

Der zweite Antriebsmechanismus 18 verfügt über einen Schrittmotor 18a, der eine Antriebswelle hat und direkt oder indirekt am (nicht gezeigten) Maschinensockel fest angeordnet ist, ein Schneckenrad 18b, das auf der Antriebswelle des Schrittmotors 18a zur gemeinsamen Drehung mit ihr angeordnet ist, und ein Schrägrad 18c, das an der zweiten Spindel 17 an einer Stelle auf einer Seite des Schrägrads 15c fest angeord­ net ist, die von der sektorförmigen Trägerplatte 19 entfernt ist, und im Antriebseingriff mit dem Schneckenrad 18b steht.

Ferner verfügt die optische Wegumschaltvorrichtung über eine dritte Spindel 20, deren Längsachse mit der Längsachse O der ersten Spindel 14 gleichachsig ist und somit mit ihr zu­ sammenfällt und die den SC 8B trägt, sowie einen dritten An­ triebsmechanismus 21 gemäß Fig. 2 zum Antreiben der dritten Spindel 20. Die dritte Spindel 20 hat die Form einer Hohl­ spindel mit einer Längsachse, die mit der Längsachse O zusam­ men mit der zweiten massiven Spindel 17 zusammenfällt, und ist auf der zweiten Spindel 17 über ein (nicht gezeigtes) La­ ger zur Drehung unabhängig von der zweiten Spindel 17 und re­ lativ zu ihr angeordnet. Der SC 8B ist an einem allgemein L- förmigen Arm 21g fest angeordnet, der seinerseits mit der dritten Spindel 20 so fest verbunden ist, daß er sich von ihr radial nach außen erstreckt.

Wie Fig. 2 deutlich zeigt, verfügt der dritte Antriebs­ mechanismus 21 über einen Schrittmotor 21a mit einer An­ triebswelle, ein Schneckenrad 21b, das an der Antriebswelle des Schrittmotors 21a zur gemeinsamen Drehung mit ihr ange­ ordnet ist, und ein Schrägrad 21c, das im Antriebseingriff mit dem Schneckenrad 21b steht. Das Schrägrad 21c hat einen Verbindungsstift 21e, der so mit ihm starr verbunden ist, daß er sich seitlich in Parallelrichtung zur Drehachse des Schrägrads 21c erstreckt und lose in einem Schlitz 21f aufge­ nommen ist, der im Arm 21g gebildet ist.

Der dritte Antriebsmechanismus 21 mit diesem Aufbau wird durch die zweite Spindel 17 auf eine im folgenden beschriebe­ ne Weise getragen. Wie Fig. 2 am besten zeigt, wird der Schrittmotor 21a mit seiner Antriebswelle, an der das Schneckenrad 21b fest angeordnet ist, fest durch die sektorförmige Trägerplatte 19 getragen, die ihrerseits an der zweiten Spin­ del 17 befestigt ist, und das Schrägrad 21c des dritten An­ triebsmechanismus 21 ist drehbar an einer Stützspindel 21d angeordnet, die an der sektorförmigen Trägerplatte 19 befe­ stigt ist, die starr mit der zweiten Spindel 17 ist. Somit wird leicht deutlich, daß nicht nur das Schrägrad 21c des dritten Antriebsmechanismus 21 um die Trägerspindel 21d ge­ dreht werden kann, die starr mit der sektorförmigen Träger­ platte 19 ist, wenn das Schneckenrad 21b durch den Schrittmo­ tor 21a angetrieben wird, sondern auch das Schrägrad 21c zu­ sammen mit dem Schneckenrad 21b und dem Schrittmotor 21a um die Längsachse O gedreht werden können, wenn die zweite Spin­ del 17 durch den Schrittmotor 18a über das Schneckenrad 18b angetrieben wird, das im Antriebseingriff mit dem Schrägrad 18c steht.

Der den SC 8B tragende L-förmige Arm 21g ist mit dem Schrägrad 21c über den Verbindungsstift 21e funktionell ge­ koppelt, der im Schlitz 21f in diesem Arm 21g lose aufgenom­ men ist. Folglich bilden das Schrägrad 21c und der Verbin­ dungsstift 21e zusammen einen Kurbelmechanismus, durch den sich der Arm 21g und damit die dritte Spindel 20 um die zwei­ te Spindel 17 drehen können, wenn das Schrägrad 21c um die Trägerspindel 21d und damit um die Längsachse O durch das Schneckenrad 21b bei Aktivierung des Schrittmotors 21a ge­ dreht wird. Zu beachten ist, daß der SC 8B, der durch den Arm 21g gemäß der vorstehenden Beschreibung getragen wird, an ei­ nem Ende des Arms 21g positioniert ist, das von der dritten Spindel 20 entfernt ist.

Der dritte Antriebsmechanismus 21 braucht nicht immer auf den beschriebenen Aufbau beschränkt zu sein, sondern kann ein Schrägrad aufweisen, das direkt und gleichachsig auf der dritten Spindel so angeordnet ist, daß ein solches Schrägrad im Eingriff mit dem Schneckenrad 21b angetrieben werden kann.

Wie Fig. 1 am besten zeigt, verfügt die optische Wegum­ schaltvorrichtung über eine Steuereinrichtung 22 zum Steuern des ersten und zweiten Antriebsmechanismus 15 und 18, damit die Wellenlänge des sekundären Röntgenstrahls 7, der auf das F-PC 8A oder eines der Lichtempfangsschlitzelemente 11A und 11B einfällt, variieren kann, und außerdem des dritten An­ triebsmechanismus 21 (Fig. 2), damit der sekundäre Röntgen­ strahl 7, der das F-PC 8A oder eines der Lichtempfangs­ schlitzelemente 11A und 11B durchlaufen hat, auf den SC 8B fallen kann. Insbesondere steuert die Steuereinrichtung 22 jeweilige Drehungen der Schrittmotoren 15a, 18a und 21a.

Im folgenden wird der Betrieb des Fluoreszenzröntgenana­ lysators der Erfindung beschrieben. Gemäß Fig. 3 verfügt der Fluoreszenzröntgenanalysator als Ausführung der Erfindung über einen ersten optischen Detektionsweg vom Monochromator zum SC 8B über das Lichtempfangsschlitzelement 11A, einen zweiten optischen Detektionsweg vom Monochromator 6 zum SC 8B über das Lichtempfangsschlitzelement 11B, einen dritten opti­ schen Detektionsweg vom Monochromator 6 zum SC 8B über das F- PC 8A und einen vierten optischen Detektionsweg vom Monochro­ mator 6 zum F-PC 8A. Durch die zuvor beschriebene optische Wegumschaltvorrichtung kann eine Auswahl eines Wegs vom er­ sten bis vierten optischen Detektionsweg erfolgen. Soll ins­ besondere die Intensität des sekundären Röntgenstrahls 7 mit einer ausreichend hohen Energie gemessen werden, muß der Steuereinrichtung 22 gemäß Fig. 2 ein externer Befehl durch eine (nicht gezeigte) Eingabeeinrichtung erteilt werden, um zu bestätigen, daß der erste optische Detektionsweg genutzt wird. Als Reaktion auf diesen Befehl führt die Steuereinrich­ tung 22 den nachfolgend dargestellten Steuerbetrieb durch.

Zunächst wird der Schrittmotor 21a des dritten Antriebs­ mechanismus 21 richtig angetrieben, um den SC 8B an einer Stelle hinter dem Lichtempfangsschlitzelement 11A gemäß Fig. 2 zu positionieren. Dieser Zustand wird beibehalten, sofern der Schrittmotor 21a nicht erneut angetrieben wird. Danach werden die Schrittmotoren 15a und 18a des ersten und zweiten Antriebsmechanismus 15 und 18 richtig angetrieben, um den Mo­ nochromator 6 und sowohl das Lichtempfangsschlitzelement 11A als auch den SC 8A jeweils in eine vorbestimmte Startposition zu bringen.

Ausgehend von diesem Zustand wird das auf dem Proben­ tisch 2 fixierte Probenstück 1 durch den primären Röntgen­ strahl 3 von der Röntgenquelle 4 bestrahlt, um das Proben­ stück 1 anzuregen. Als Ergebnis der Anregung erzeugt das Pro­ benstück 1 den sekundären Röntgenstrahl 5, der nach Durchlau­ fen des Divergenzschlitzes 13 durch den Monochromator 6 mono­ chromatisiert wird, so daß der SC 8B die Intensität des Fluo­ reszenzröntgenstrahls 7 messen kann, der monochromatisiert und anschließend durch das Lichtempfangsschlitzelement 11A geführt wurde. Auf diese Weise läßt sich der vom Probenstück 1 erzeugte Fluoreszenzröntgenstrahl in einem ausreichend ho­ hen Energiebereich analysieren. Damit hierbei die Wellenlänge des auf das Lichtempfangsschlitzelement 11A einfallenden se­ kundären Röntgenstrahls 7 variieren kann, werden jeweilige Antriebe der jeweiligen Schrittmotoren 15a und 18a (Fig. 1) des ersten und zweiten Antriebsmechanismus 15 und 18 gesteu­ ert.

Trifft anders ausgedrückt der sekundäre Röntgenstrahl 5 auf den Monochromator 6 in einem bestimmten Einfallswinkel θ auf, bilden eine Verlängerung 9 des Laufwegs des primären Röntgenstrahls 5 und der sekundäre Röntgenstrahl 7, der durch den Monochromator 6 monochromatisiert wurde, einen Beugungs­ winkel 2θ, der doppelt so groß wie der Einfallswinkel θ ist. Allerdings steuert die Steuereinrichtung 22 von Fig. 1 den ersten und zweiten Antriebsmechanismus 15 und 18, um die zu­ geordneten Schrittmotoren 15a und 18a richtig anzutreiben, damit der Monochromator 6 veranlaßt wird, um die Achse O ge­ dreht zu werden, die die Mitte der Lichtempfangsfläche des Monochromators 6 durchläuft und senkrecht zur Zeichnungsebene liegt, was von einer Drehung des Lichtempfangsschlitzelements 11A und des SC 8B auf dem kreisförmigen Weg 12A um die Achse O über einen Winkel begleitet wird, der doppelt so groß wie der Drehwinkel des Monochromators 6 ist, wodurch der Beu­ gungswinkel 2θ variiert werden kann, um die Wellenlänge des dann monochromatisierten sekundären Röntgenstrahls 7 zu än­ dern, wozu kommt, daß der monochromatisierte sekundäre Rönt­ genstrahl 7 weiterhin auf den SC 8B durch das Lichtempfangs­ schlitzelement 11A auftreffen kann.

Soll andererseits die Intensität des sekundären Röntgen­ strahls 7 mit einer geringen Energie gemessen werden, muß ein Weg vom zweiten bis vierten optischen Detektionsweg je nach Intensität des sekundären Röntgenstrahls 7 ausgewählt werden. Dazu muß ein externer Befehl als Darstellung der Auswahl ei­ nes Wegs vom zweiten bis vierten optischen Detektionsweg zur Steuereinrichtung 22 von Fig. 2 über eine (nicht gezeigte) Eingabeeinrichtung eingegeben werden. Als Reaktion auf den externen Befehl veranlaßt die Steuereinrichtung 22 den ord­ nungsgemäßen Antrieb des Schrittmotors 21a des dritten An­ triebsmechanismus 21, so daß bei Auswahl des zweiten opti­ schen Detektionswegs der SC 8B hinter dem Lichtempfangs­ schlitzelement 11B positioniert werden kann, bei Auswahl des dritten optischen Detektionswegs der SC 8B hinter dem F-PC 8A positioniert werden kann oder bei Auswahl des vierten opti­ schen Detektionswegs der SC 8B nicht hinter dem F-PC 8A posi­ tioniert wird. Sofern der Schrittmotor 21a nicht erneut ange­ trieben wird, kann danach der jeweilige für den ausgewählten optischen Detektionsweg zutreffende Zustand beibehalten wer­ den.

Danach werden die Schrittmotoren 15a und 18a des ersten und zweiten Antriebsmechanismus 15 und 18 von Fig. 1 richtig angetrieben, um folgendes in eine vorbestimmte Startposition zu bringen: den Monochromator 6 und sowohl das Lichtempfangs­ schlitzelement 11B als auch den SC 8B bei Auswahl des zweiten optischen Detektionswegs, den Monochromator und sowohl das F-PC 8A als auch den SC 8B bei Auswahl des dritten optischen Detektionswegs oder den Monochromator 6 und das F-PC 8A bei Auswahl des vierten optischen Detektionswegs.

Ausgehend von diesem Zustand wird das auf dem Proben­ tisch 2 befestigte Probenstück 1 durch den primären Röntgen­ strahl 3 von der Röntgenquelle 4 bestrahlt, um das Proben­ stück 1 anzuregen. Als Ergebnis der Anregung erzeugt das Pro­ benstück 1 den sekundären Röntgenstrahl 5, der nach Durchlau­ fen des Divergenzschlitzes 13 durch den Monochromator 6 mono­ chromatisiert wird, so daß der SC 8B die Intensität des Fluo­ reszenzröntgenstrahls 7 messen kann, der monochromatisiert und anschließend durch das Lichtempfangsschlitzelement 11B geführt wurde, wenn der zweite optische Detektionsweg ausge­ wählt wird; das F-PC 8A und der SC 8B können die Intensität des monochromatisierten Fluoreszenzröntgenstrahls 7 messen, wenn der dritte optische Detektionsweg ausgewählt wird; oder das F-PC 8A kann die Intensität des monochromatisierten Fluo­ reszenzröntgenstrahls 7 messen, wenn der vierte optische De­ tektionsweg ausgewählt wird. Zu beachten ist, daß ein Veran­ lassen des F-PC 8A und SC 8B, die Intensität des Fluoreszenz­ röntgenstrahls 7 zu messen, bedeutet, daß ein Restabschnitt des sekundären Röntgenstrahls 7, der trotz Empfangs durch das F-PC 8A wegen Unfähigkeit des F-PC 8A zu seiner Intensitäts­ messung durchgelassen wurde, durch den SC 8B gemessen wird, so daß die Intensität des sekundären Röntgenstrahls 7 genau gemessen werden kann, indem die jeweiligen Intensitäten des durch das F-PC SA und den SC 8B gemessenen sekundären Rönt­ genstrahls 7 summiert werden.

Durch die Messung unter Nutzung eines aus dem ersten bis vierten optischen Detektionsweg ausgewählten Wegs kann der vom Probenstück 1 erzeugte Fluoreszenzröntgenstrahl in einem gewünschten Energiebereich analysiert werden. Hierbei werden die jeweiligen Schrittmotoren 15a und 18a (Fig. 1) des ersten und zweiten Antriebsmechanismus 15 und 18 ähnlich wie bei Auswahl des ersten optischen Detektionswegs gesteuert, so daß die Wellenlänge des auf das Lichtempfangsschlitzelement 11B einfallenden sekundären Röntgenstrahls 7 bei Auswahl des zweiten optischen Detektionswegs variiert werden kann oder die Wellenlänge des auf das F-PC 8A einfallenden sekundären Röntgenstrahls 7 bei Auswahl des dritten oder vierten opti­ schen Detektionswegs variiert werden kann. Zu beachten ist aber, daß die Lichtempfangsschlitzelemente 11A und 11B und das F-PC 8A nicht auf dem gleichen kreisförmigen Weg 12A ge­ dreht zu werden brauchen und statt dessen z. B. das Lichtemp­ fangsschlitzelement 11B auf einem kreisförmigen Weg 12B ge­ dreht werden kann, der sich im Durchmesser vom kreisförmigen Weg 12A unterscheidet, aber gleichachsig mit ihm ist.

Da gemäß der optischen Wegumschaltvorrichtung der Erfin­ dung von Fig. 1 und der vorstehenden vollständigen Beschrei­ bung der SC 8B durch die dritte Spindel 20 getragen wird, die sich von der zweiten Spindel 17 unterscheidet und von ihr un­ abhängig ist, durch die das F-PC 8A und beide Lichtempfangs­ schlitzelemente 11A und 11B in der Form getragen werden, daß sie nebeneinander in Umfangsrichtung angeordnet sind, läßt sich ein Weg vom ersten bis vierten optischen Detektionsweg auswählen. Aufgrund der Verwendung des Kurbelmechanismus mit dem Schrägrad 21c und dem Verbindungsstift 21e sowie dem L-förmigen Arm 21g kann außerdem der dritte Antriebsmechanismus 21 in kompakter Größe zusammengebaut sein.

Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit ihren bevorzug­ ten Ausführungsformen anhand der nur zur Veranschaulichung dienenden beigefügten Zeichnungen vollständig beschrieben wurde, wird der Fachmann nach dem Studium der Beschreibung der Erfindung hierin leicht zahlreiche naheliegende Änderun­ gen und Abwandlungen erkennen. Beispielsweise kann der dritte Antriebsmechanismus 21 unabhängig von der zweiten Spindel am Maschinensockel angeordnet sein, und die Steuereinrichtung kann jede geeignete Gestaltung haben, sofern sie den dritten Antriebsmechanismus 21 so steuern kann, daß der sekundäre Röntgenstrahl 7, der den ersten Detektor oder den Lichtemp­ fangsschlitz durchlaufen hat, veranlaßt wird, auf den zweiten Detektor aufzutreffen.

Außerdem brauchen der erste und der zweite Detektor nicht immer auf das gezeigte und beschriebene F-PC 8A bzw. SC 8B beschränkt zu sein, sondern können ein abgedichtetes bzw. gekapseltes Proportionalzählrohr sein.

Zusätzlich braucht die Anzahl der Lichtempfangsschlitz­ teile nicht auf zwei, d. h. die gezeigten und beschriebenen Lichtempfangsschlitzelemente 11A und 11B, beschränkt zu sein, sondern kann eins oder drei oder mehr betragen.

Weiterhin kann der Analysator eine Gestaltung unter Ein­ satz mehrerer Monochromatoren haben, die in Abhängigkeit von der Wellenlänge (Energie) des zu messenden sekundären Rönt­ genstrahls jeweils selektiv genutzt werden können.

Claims (8)

1. Fluoreszenzröntgenanalysator mit:
einem Probensockel zum Stützen eines Probenstücks dar­ auf;
einer Röntgenquelle zum Abstrahlen eines primären Rönt­ genstrahls zum Probenstück auf dem Probensockel;
einem Monochromator zum Monochromatisieren eines vom Probenstück emittierten sekundären Röntgenstrahls;
einem ersten Detektor zum Messen einer Intensität minde­ stens eines Teils durch den Monochromator mono­ chromatisierten sekundären Röntgenstrahls, während der Restteil des sekundären Röntgenstrahls durchgelas­ sen wird;
einem Lichtempfangsschlitzteil, das so betreibbar ist, daß es den sekundären Röntgenstrahl durchläßt, der durch den Monochromator monochromatisiert wurde;
einem zweiten Detektor zum Messen einer Intensität des sekundären Röntgenstrahls, der durch den ersten Detektor oder das Lichtempfangsschlitzteil durchgelassen wurde;
einer ersten Spindel, die eine Längsachse hat und den Monochromator trägt, wobei ihre Längsachse in Berührung mit einer Lichtempfangsfläche des Monochromators ver­ läuft;
einem ersten Antriebsmechanismus zum Antreiben der er­ sten Spindel;
einer zweiten Spindel, die eine mit der Längsachse der ersten Spindel gleichachsige und gemeinsame Längsachse hat und den ersten Detektor sowie das Lichtempfangs­ schlitzteil nebeneinander trägt:
einem zweiten Antriebsmechanismus zum Antreiben der zweiten Spindel;
einer dritten Spindel, die eine mit der Längsachse der ersten Spindel gleichachsige und gemeinsame Längsachse hat und den zweiten Detektor trägt;
einem dritten Antriebsmechanismus zum Antreiben der dritten Spindel; und
einer Steuereinrichtung zum Steuern des ersten und zwei­ ten Antriebsmechanismus, um die Wellenlänge des auf den ersten Detektor oder das Lichtempfangsschlitzteil ein­ fallenden sekundären Röntgenstrahls zu variieren, und zum Steuern des dritten Antriebsmechanismus, um den se­ kundären Röntgenstrahl, der den ersten Detektor oder das Lichtempfangsschlitzteil durchlaufen hat, auf den zweiten Detektor zu lenken.

2. Fluoreszenzröntgenanalysator nach Anspruch 1, wobei der dritte Antriebsmechanismus an der zweiten Spindel ange­ ordnet ist.

3. Fluoreszenzröntgenanalysator nach Anspruch 2, wobei der dritte Antriebsmechanismus aufweist:
ein Kurbelteil, das um eine Achse drehbar ist, die rela­ tiv zur zweiten Spindel feststehend ist; und
einen Kipparm, bei dem eines seiner entgegengesetzten Enden an der dritten Spindel befestigt ist und der um die Längsachse der dritten Spindel durch das Kurbelteil gekippt werden kann, und
wobei der zweite Detektor an einer Stelle angeordnet ist, die von einem solchen der entgegengesetzten Enden des Kipparms beabstandet ist.

4. Fluoreszenzröntgenanalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Antriebsmechanismus aufweist: ei­ nen Schrittmotor mit einer Antriebswelle, ein Schnecken­ rad, das an der Antriebswelle des Schrittmotors zur ge­ meinsamen Drehung mit ihr angeordnet ist, und ein Schrägrad, das fest auf der ersten Spindel angeordnet ist und im Antriebseingriff mit dem Schneckenrad steht.

5. Fluoreszenzröntgenanalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der zweite Antriebsmechanismus aufweist: einen Schrittmotor mit einer Antriebswelle, ein Schneckenrad, das an der Antriebswelle des Schrittmotors zur gemeinsamen Drehung mit ihr angeordnet ist, und ein Schrägrad, das fest auf der zweiten Spindel angeordnet ist und im Antriebseingriff mit dem Schneckenrad steht.

6. Fluoreszenzröntgenanalysator nach Anspruch 3, wobei der Arm einen in ihm gebildeten Schlitz hat und wobei der dritte Antriebsmechanismus aufweist: einen Schritt­ motor mit einer Antriebswelle, ein Schneckenrad, das an der Antriebswelle des Schrittmotors zur gemeinsamen Dre­ hung mit ihr angeordnet ist, ein Schrägrad, das im An­ triebseingriff mit dem Schneckenrad steht, und wobei der Arm einen Schlitz hat, in dem ein Verbindungsstift lose aufgenommen ist, der am Schrägrad so befestigt ist, daß er vom Schrägrad seitlich nach außen vorsteht, und wobei das Kurbelteil durch das Schrägrad und den Verbindungs­ stift gebildet ist.

7. Fluoreszenzröntgenanalysator nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Detektor ein Gasdurchsatz- Proportionalzählrohr oder ein gekapselte Proportional­ zählrohr und der zweite Detektor ein Szintillationszäh­ ler oder ein gekapseltes Proportionalzählrohr ist.

8. Fluoreszenzröntgenanalysator nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Lichtempfangsschlitzteil mehrere Lichtempfangsschlitzelemente aufweist.