DE2138267C3 - Analyzer for measuring X-rays in a desired energy range with a filter, a main and an additional secondary radiator, as well as detectors for detecting the radiation emanating from the secondary radiators - Google Patents

Analyzer for measuring X-rays in a desired energy range with a filter, a main and an additional secondary radiator, as well as detectors for detecting the radiation emanating from the secondary radiators

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DE2138267C3 DE19712138267 DE2138267A DE2138267C3 DE 2138267 C3 DE2138267 C3 DE 2138267C3 DE 19712138267 DE19712138267 DE 19712138267 DE 2138267 A DE2138267 A DE 2138267A DE 2138267 C3 DE2138267 C3 DE 2138267C3
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Description

45 der Streustrahlung durch den Detektor und eine45 of the scattered radiation through the detector and a

Absorption von Röntgenstrahlung mit oberhalb desAbsorption of X-rays with above the

gewünschten Energiebereichs liegender Energie im Filter und Umwandlung dieser Röntgenstrahlung indesired energy range of energy in the filter and conversion of this X-ray radiation into

Die Erfindung betrifft einen Analysator zum Mes- vom Detektor registrierte Fluoreszenzstrahlung desThe invention relates to an analyzer for measuring fluorescence radiation registered by the detector

ten von Röntgenstrahlung in einem gewünschten 5" Filtermaterials.th of X-rays in a desired 5 "filter material.

Energiebereich mit einem Haupt-Sekundärstrahler Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einenEnergy range with a main secondary radiator The invention is based on the object of providing a

mit die untere Grenze für den gewünschten Energie- Analysator der eingangs erwähnten Art so auszu-with the lower limit for the desired energy analyzer of the type mentioned at the beginning.

bereich festlegender Absorptionskantenenergie und bilden, daß er die Beseitigung störender, außerhalbarea defining absorption edge energy and form that he eliminates disruptive, outside

einem Zusatz-Sekundärstrahler, die beide nach einem des gewünschten Energiebereichs liegender Rönt-an additional secondary radiator, both of which are based on an X-ray located in the desired energy range

Filter mit die obere Grenze für den gewünschten 55 genstrahlung mit nur einer in einem gemeinsamenFilter with the upper limit for the desired 55 gene radiation with only one in a common

Energiebereich festlegender Absorptionskantenener- Strahlengang liegenden Filter-Sekundärsirahler-An-Absorption edges defining the energy range, the beam path, the filter, the secondary sir

gie im Strahlengang liegen, sowie mit einem die vom Ordnung ermöglicht.energy lie in the beam path, as well as with one that is made possible by order.

Haupt-Sekundärstrahler ausgehende Strahlung erfas- Die gestellte Aufgabe v/ird erfindungsgemäß datenden Haupt-Detektor und einem die vom Zusatz- durch gelöst, daß für den Haupt-Sekundärstrahler Sekundärstrahler ausgehende Strahlung erfassenden 60 und den Zusatz-Sekundärstrahler ein gemeinsames Zusatz-Detektor, wobei diese Detektoren so mitein- Filter vorgesehen ist und daß der Zusatz-Sekundärander verbunden sind, daß ein der Intensität der Rönt- strahler im Strahlengang nach dem Haupt-Sekundärgenstrahlung im gewünschten Energiebereich ent- strahler angeordnet ist und die gleiche Werkstoffzusprechendes Differenzsignal gebildet wird. sammensetzung aufweist wie das Filter.Main secondary radiator outgoing radiation is detected. The task set is based on the invention Main detector and one of the additional detached by that for the main secondary radiator Secondary radiator outgoing radiation detecting 60 and the additional secondary radiator a common Additional detector, these detectors being provided with a filter and that the additional secondary are connected that one of the intensity of the X-ray emitters in the beam path after the main secondary radiation The emitter is arranged in the desired energy range and the same material is spoken Difference signal is formed. has the same composition as the filter.

Ein Analysator dieser Art ist in der US-PS 65 Der erfindungsgemäß ausgebildete Analysator 832 beschrieben. Dieser bekannte Analysator zeigt im praktischen Betrieb eine erhöhte Empfindstellt ein zweikanaliges Röntgenstrahlspektrometer lichkeit und eine gesteigerte Meßgenauigkeit für die dar, bei dem in jedem Kanal eine andere einfallende Röntgenstrahlanalyse. Dabei ermöglicht er eineAn analyzer of this type is disclosed in US Pat. No. 65 The analyzer constructed in accordance with the invention 832. This known analyzer shows an increased sensitivity in practical operation a two-channel X-ray spectrometer and increased measurement accuracy for the with a different incident X-ray analysis in each channel. He enables one

quantitative Röntgenspektralanalyse auch von aus einer Vielzahl von Elementen zusammengesetzten Materialien, und außerdem erlaubt er die Verwendung von relativ leistungsschwachen Röntgenröhren, was insbesondere für tragbare Röntgenspektrometer von großem Vorteil ist.Quantitative X-ray spectral analysis also of composed of a large number of elements Materials, and it also allows the use of relatively inefficient X-ray tubes, which is particularly advantageous for portable X-ray spectrometers.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Analysators nach der Erfindung mit jeweils zweischichtiger Ausführung von Filter und Zusatz-Sckvindärstrahler is'An advantageous embodiment of the analyzer according to the invention, each with a two-layer design of filter and additional rear-view radiator is'

wünschten Energiebereich kennzeichnet (diese elektrische Schaltung ist nicht eingezeichnet),indicates the desired energy range (this electrical circuit is not shown),

Beim ersten AusfUbrungsbeispic! sind das Filter 1 und der Zusatz-Sekundilrstrahler 4 einschichtig ausgeführt, während sie bei einem zweiten Ausführungsbeispiel zweischichtig ausgeführt sind, Hierbei enthält die erste Schicht einen Werkstoff mit einer K-Absorptionskanle, di" mit der oberen Grenze de" gewünschten Energiebereiches zusammenfällt, wäh»At the first execution example! are the filter 1 and the additional secondary radiator 4 designed in one layer, while they are designed in two layers in a second embodiment, contains the first layer is a material with a K absorption channel, ie "with the upper limit de" desired energy range coincides, while »

dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang der io rend die zweite Schicht einen Werkstoff mit einer einfallenden Röntgenstrahlung im Filter auf eine L-Absorptionskante enthält, die zwischen der ererste Schicht aus einem Werkstoff mit einer der
oberen Grenze für den gewünschten EnergieberHch
characterized in that in the beam path of the io end the second layer contains a material with an incident X-ray radiation in the filter on an L-absorption edge, which between the first layer of a material with one of the
upper limit for the desired energy range

entsprechenden K-Absorptionskante eine zweitecorresponding K-absorption edge a second

wähnten K-Absorptionskantc und der K-Absorptionskante eines Stoffes liegt, dessen Ordnungszahl um Eins kleiner als die des Werkstoffes der erstenmentioned K-absorption edge and the K-absorption edge of a substance whose atomic number lies one smaller than that of the material of the first

Schicht aus einem Werkstoff mit einer zwischen der 15 Schicht ist, Beim Filter 1 ist die Schicht des die K-Absorptionskante für den Werkstoff der ersten K-Absorptionskante definierenden Werkstoffes alsLayer made of a material with a layer between the 15, When filter 1 is the layer of the K absorption edge for the material of the first K absorption edge defining material as

Schicht einerseits und der K-Absorptionskanle eines Werkstoffs mit um Eins kleinerer Ordnungszahl andererseits liegenden L-Absorptionskante folgt, wäh-Layer on the one hand and the K absorption channels of a material with an atomic number lower by one on the other lying L-absorption edge follows, while-

Filter 1, den Haupt-Sekundärstrahler 2 und den Haupt-Detektor 3 bzw. durch das Filter 1, den Zusatz-Sekundärstrahler 4 und den Zusatz-Delektor 5Filter 1, the main secondary radiator 2 and the main detector 3 or through the filter 1, the additional secondary radiator 4 and the additional delector 5

erste im Strahlengang angeordnet und beim Zusatz-Sekundärstrahler 4 als zweite.first arranged in the beam path and with the additional secondary radiator 4 as second.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig, I enthältThe embodiment according to FIG

rend im Zusatz-Sekundärstrahler diese beiden Schich- »» einen Hauptkanal 6 und einen hinter diesem im ten in umgekehrter Reihenfolge im Sirahlengang der Strahlengang liegenden Zusatzkana! 7, die durch das einfallenden Röntgenstrahlung lieber·.rend in the additional secondary radiator these two layers- »» one main channel 6 and one behind this in the th additional channels lying in reverse order in the Sirahlengang of the beam path! 7 through the incident X-rays prefer ·.

Im folgenden wird die Erfindung anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert; dabei zeigt 35 gebildet sind,In the following, the invention is explained in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing explained; showing 35 are formed,

F i g. 1 einen Längsschnitt eines Analysators zum Der Haupt-Sekundärstrahler 2 ist in Form vonF i g. 1 shows a longitudinal section of an analyzer for The main secondary radiator 2 is in the form of

einzelnen dünnen, dem Filter 1 parallelen Werkstoffschichten ausgeführt.individual thin layers of material parallel to the filter 1.

Im Hauptkanal 6 sind Schutzschirme 8 untergebracht, die einen direkten Einfall der Röntgenstrahlung in den Haupt-Detektor 3 nach Passieren des Filters 1 verhindern. Bei dem in F i g. 1 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel sind als Detektoren 3 und 5 Gaszähler oder Proportionalzähler oder auch Geiger-In the main channel 6 protective screens 8 are housed, which allow direct incidence of the X-ray radiation in the main detector 3 after passing through the filter 1. In the case of the FIG. 1 shown Exemplary embodiments are as detectors 3 and 5 gas meters or proportional meters or Geiger

Röntgenlinien chemischer Elemente und der Absorp- 35 Müller-Zähler, deren Drähte mit 9 bezeichnet sind, tionskanten für das Filter ' ei einem zweiten Aus- verwendet. Eingangsfenster 10 der Detektoren 3X-ray lines of chemical elements and the Absorp- 35 Müller counter, the wires of which are marked with 9, tion edges for the filter used for a second time. Entrance window 10 of the detectors 3

Messen von Röntgenstrahlung,Measuring x-rays,

F i g. 2 die Spektralcharakteristik für den Haupt-Sekundärstrahler bei einem Analysator nach einem ersten A,usführungsbeispiel,F i g. 2, the spectral characteristics for the main secondary radiator in an analyzer according to a first A, usführungsbeispiel,

F i g. 3 die Spektralcharakteristik für den Zusatz-Sekundärstrahler bei einem Analysator nach dem ersten Ausführungsbeispiel,F i g. 3 the spectral characteristics for the additional secondary radiator in the case of an analyzer according to the first exemplary embodiment,

F i g. 4 die gegenseitige Lage der charakteristischenF i g. 4 the mutual location of the characteristic

führungsbeispiel,leadership example,

F i g. 5 <}'·". Spektralcharakteristik für den Haupt-Sekundärstrahler bei einem Analysator nach dem zweiten Ausführungsbeispiel undF i g. 5 <} '· ". Spectral characteristic for the main secondary radiator in an analyzer according to the second exemplary embodiment and

F i g. 6 die Spektralcharakteristik für den 21usatz-Sekundärstrahler bei einem Analysator nach dem zweiten Ausführungsbeispiel.F i g. 6 the spectral characteristics for the additional secondary radiator in an analyzer according to the second embodiment.

Der in F i g. 1 dargestellte Analysator zum MessenThe in F i g. 1 shown analyzer for measuring

und 5 sind aus Beryllium ausgeführt.and 5 are made of beryllium.

Der Analysator ist in einem Gehäuse 11 untergebracht. The analyzer is accommodated in a housing 11.

Der dargestellte Analysator zum Messen von Röntgenstrahlung arbeitet wie folgt:The illustrated analyzer for measuring X-rays works as follows:

Die in Richtung des Pfeils A einfallende Röntgenstrahlung durchsetzt das Filter 1 (Fig. 1), das aus einem Werkstoff besteht, dessen Absorptionskanten-The X-ray radiation incident in the direction of arrow A passes through the filter 1 (Fig. 1), which consists of a material whose absorption edges

von Röntgenstrahlung in einem gewünschten Ener- 45 energie mit der oberen Grenze des gewünschtenof X-rays in a desired energy with the upper limit of the desired

giebereich enthält ein Filter 1, ein in der durch einen Energiebereiches zusammenfällt, wird durch das FiI-area contains a filter 1, one in which coincides with an energy area, is determined by the fiI-

Pfeil/4 bezeichneten Einfallrichtung der Röntgen- terl gefiltert, trifft auf den Haupt-Sekundärstrah-The direction of incidence indicated by the arrow / 4 is filtered, hits the main secondary beam

strahlung gesehen hinter dem Filter 1 liegenden kr 2 auf und ruft dort Fluoreszenzstrahlung hervor,Radiation seen behind the filter 1 lying kr 2 and causes fluorescence radiation there,

Haupt-Sekundärstrahler 2 und einen Haupt-Detek- die vom Haupt-Detektor 3 registriert wird. Die durchMain secondary radiator 2 and a main detector which is registered by the main detector 3. By

tor 3, der vom Haupt-Sekundärstrahler 2 ausgehende 50 den Haupt-Sekundärstrahler 2 tretende Strahlung ge-gate 3, the radiation emanating from the main secondary radiator 2 50 entering the main secondary radiator 2

Strahlung erfaßt. langt zum Zusatz-Sekundärstrahler 4 und ruft dortRadiation detected. reaches to the additional secondary radiator 4 and calls there

Außerdem enthält der Analysator im1 S1 rahlengang Fluoreszenzstrahlung hervor, die vom Zusatz-Detek-In addition, the analyzer contains fluorescence radiation in the 1 S 1 beam, which is generated by the additional detector

hinter dem Haupt-Sekundärstrahler 2 einen Zusatz- tor 5 registriert wird.behind the main secondary radiator 2 an additional gate 5 is registered.

Sekundärstrahler 4 und einen Zusatz-Detektor 5, der Das Filter 1 absorbiert in der Hauptsache dieSecondary radiator 4 and an additional detector 5, the filter 1 absorbs mainly the

vom Zusatz-Sekimdärstrahler 4 ausgehende Strah- 55 Stählung, deren Energie größer (jedoch um nichtRadiation emanating from the additional secondary radiator 4, the energy of which is greater (but not by

lung erfaßt. mehr als das 2- bis 3fache) als die Energie derlung recorded. more than 2 to 3 times) than the energy of

Das Filter 1 und der Zusatz-Sekundärsirahler 4 be- Absorptionskante des Filters 1 ist. Im Haupt-Sekunstelien aus einem Werkstoff, dessen Absorptions- därstrahler 2 erfolgt keine F'uoreszenzanregung kantenenergie mit der oberen Grenze des gewünsch- durch Strahlung, deren Energie kleiner als die Enerten Energiebereiches zusammenfaßt. Der Haupt- 60 gie der Absorptionskante des Haupt-Sekundärstrah-Sekundärstrahler 2 besteht aus einem Werkstoff, des- lers 2 ist. Nur im gewünschten Energiebereich, der sen Absorptionskantenenergie mit der unteren zwischen den Absorptiorskanten des Filters 1 und Grenze des gewünschten Energiebereiches zusam- des Haupt-Sekundärstrahlers 2 liegt, wird die Strahmenfällt. lung verhältnismäC;g wenig durch das Filter I ge-The filter 1 and the additional secondary sirahler 4 are the absorption edge of the filter 1. In the main secondary parts of a material whose absorption radiant heater 2 there is no fluorescence excitation of edge energy with the upper limit of the desired radiation, the energy of which is less than the energy range. The main part of the absorption edge of the main secondary jet secondary radiator 2 consists of a material which is 2. The stream will only fall in the desired energy range, the absorption edge energy of which lies with the lower one between the absorptive edges of the filter 1 and the limit of the desired energy range of the main secondary radiator 2. development in proportion ; g not much through the filter I

Der Zusutz-Detektor 5 ist elektrisch mit dem 65 schwächt, wobei eine Fluoreszenz des Haupt-Sekun-Haupt-Detektor 3 derart verbunden, daß am Ausgang därstrahlers 2 hervorgerufen wird, was zu einer aus-The additional detector 5 is electrically weak with the 65, whereby a fluorescence of the main second main detector 3 connected in such a way that därstrahlers 2 is caused at the output, which leads to an

des Analysators ein Differenzsignal entsteht, das die geprägten Anhebung der Spektral-Ansprechcharak-Intensität der gemessenen Röntgenstrahlung im ge- teristik (Iss Hauptkanals 6 im gewünschten Energie-the analyzer produces a difference signal that shows the marked increase in the spectral response intensity of the measured X-ray radiation in geography (Iss main channel 6 in the desired energy

bereich E1 und E2 führt (Fig.2), wo auf der Abszissenachse die Strahlungsenergie £ und auf der Ordinatenachse die Ansprechempfindlichkeit η der Strahlungsregistrierung aufgetragen ist.area E 1 and E 2 leads (Fig.2), where the radiation energy £ is plotted on the abscissa axis and the response sensitivity η of the radiation registration is plotted on the ordinate axis.

Das Vorliegen einer sehr kleinen Ansprechempfindlichkeil des Hauptkanals 6 außerhalb des gewünschten Energiebereichs ist bei dem dargestellten Analysator durch die folgenden drei Ursachen bedingt: The presence of a very small responsive wedge of the main channel 6 is outside the desired energy range in the case of the one shown Analyzer due to the following three causes:

erstens durch den teilweisen Durchgang der Strahlung mit einer über der oberen Grenze des gewünschten Encrgiebceichcs liegenden Energie durch das Filter 1 mit deren nachfolgender Umwandlung im Haupt-Sckundärstrahler 2 zu dessen Fluoreszenz, die vom Haupt-Detektor 3 registriert wird,firstly by the partial passage of the radiation with one above the upper limit of the desired Encrgiebceichcs lying energy through the filter 1 with its subsequent conversion in the main secondary radiator 2 to its Fluorescence that is registered by the main detector 3,

zweitens durch den teilweisen Durchgang der Strahlung mit einer unter der unteren Grenze des gewünschten Energiebereichs liegenden Energie durch das Filter 1 mit deren nachfolgender Streuung im Haupt-Sekundärstrahler 2 und Registrierung der Strahlung nach der Streuung durch den Haupt-Detektor 3 und drittens durch die im Filter 1 erfolgende Absorption der Strahlung mit einer über der oberen Grenze des gewünschten Energiebereiches liegenden Energie mit deren Umwandlung in eine Fluoreszenz des Filters 1. Letztere ruft im Hauptstrahler 2 in manchen Fällen Fluoreszenz hervor, die durch den Haupt-Detektor 3 registriert wird.second, through the partial transmission of radiation with one below the lower limit of the desired energy range through the filter 1 with the subsequent energy Scattering in the main secondary radiator 2 and registration of the radiation after the scattering by the main detector 3 and thirdly by the absorption occurring in the filter 1 the radiation with an energy above the upper limit of the desired energy range with its conversion into a fluorescence of the filter 1. The latter causes fluorescence in the main radiator 2 in some cases which is registered by the main detector 3.

Die ersten beiden dieser Ursachen liegen auch im Zusatzkanal 7 vor, der durch das Filter 1, den Zusatz-Sekundärstrahler 4 und den Zusatz-Detektor 5 gebildet ist. Deshalb hat auch der Zusatzkanal 7 eine geringfügige Ansprechempfindlichkeit außerhalb des gewünschten Energiebereiches.The first two of these causes are also present in the additional channel 7, the one through the filter 1, the additional secondary radiator 4 and the additional detector 5 is formed. Therefore, the additional channel 7 also has a slight sensitivity outside of the desired energy range.

Durch Wahl einer geeigneten Dicke für den Haupt-Sekundärstrahler 2 im Hauptkanal 6 und den Zusatz-Sekundärstrahler 4 im Zusatzkanal 7 läßt sich eine Gleichheit der Ansprechempfindüchkeit für den Hauptkanal 6 und den Zusatzkanal 7 außerhalb des gewünschten Energiebereiches sichern.By choosing a suitable thickness for the main secondary radiator 2 in the main channel 6 and the additional secondary radiator 4 in the additional channel 7 can be an equality of the sensitivity for the Secure the main channel 6 and the additional channel 7 outside the desired energy range.

F i g. 3 zeigt die Spektral-Ansprechcharakteristik des Zusatzkanals 7, wobei auf den Koordinatenachsen die gleichen Größen wie in F i g. 2 aufgetragen sind. Da die Energien der Absorptionskanten des Filters 1 und des Zusatz-Sekundärstrahlers 4 zusammenfallen, weist der Zusatzkanal 7 keine ausgeprägte Steigerung der Ansprechempfindlichkeit auf, wie dies für den Hauptkanal 6 (Fig.2) der Fall ist.F i g. 3 shows the spectral response characteristics of the additional channel 7, with on the coordinate axes the same sizes as in FIG. 2 are applied. Since the energies of the absorption edges of the filter 1 and the additional secondary radiator 4 coincide, the additional channel 7 has no pronounced Increase in response sensitivity, as is the case for the main channel 6 (Fig.2).

Natürlich können der Hauptkanal 6 und der Zusatzkanal 7 auch konstruktiv getrennt sein. Die Ergebnisse werden dadurch aber schlechter als bei dem oben beschriebenen Analysator.Of course, the main channel 6 and the additional channel 7 can also be structurally separate. The results but are worse than with the analyzer described above.

Bei der Beschreibung der Arbeitsweise des Analysators gemäß F i g. 1 wurde angenommen, daß das Filter 1 aus einem einzigen Werkstoff gefertigt ist. Das gleiche galt auch für den Zusatz-Sekundärstrahlcr4. When describing how the analyzer works according to FIG. 1 it was assumed that the filter 1 is made of a single material. The same was true for the additional secondary beam cr4.

Nun soll unter Berücksichtigung des vorstehend Gesagten die Arbeitsweise des Analysators nach dem zweiten Ausführungsbeispiel betrachtet werden, bei dem der Werkstoff, dessen Absorptionskantenenergie mit der oberen Grenze des gewünschten Energicbcreichcs zusammenfällt und aus dem das Filter 1 und der Zusatz-Sekundärstrahler 4 gefertigt sind, zweischichtig ausgeführt ist.Now, taking into account what has been said above, the mode of operation of the analyzer according to the second embodiment are considered, in which the material, its absorption edge energy coincides with the upper limit of the desired energy range and from which the filter 1 and the additional secondary radiator 4 are made, is designed in two layers.

Bei dem Analysator nach dem zweiten Ausführungsbeispiel gelingt es, die dritte Ursache für die geringe Ansprechempfindlichkeit des «-Analysators außerhalb des gewünschten Energiebereiches zu beseitigen. In the analyzer according to the second exemplary embodiment, the third cause of the low sensitivity of the «analyzer to be eliminated outside the desired energy range.

Dazu ein konkretes Beispiel:
; Als erste im Strahlengang liegende Schicht sei ίο beim Filter 1 Kupfer und als zweite Thulium gewählt: Als Material für ,den'HaupfcSekundärstfahleri' im Hauptkanal 6 sei Nickel gewählt.
Here is a specific example:
; The first layer in the beam path is ίο for filter 1 copper and the second thulium: Nickel is chosen as the material for the 'main secondary fahleri' in the main channel 6.

F i g. 4, wo auf der Abszissenachse die Energie E F i g. 4, where on the abscissa axis the energy E

und auf der Ordinatenachse der Absorptionsfaktor τand the absorption factor τ on the ordinate axis

*5 aufgetragen sind, zeigt die gegenseitige Lage der* 5 plotted shows the mutual position of the

K-Absorptionskanten für Kupfer (Cu) sowie derK absorption edges for copper (Cu) and the

L-Absorptionskante für Thulium (Tm).L-absorption edge for thulium (Tm).

Die in der Kupferschicht des Filters 1 entstehende Fluoreszenzstrahlung der CuK/rLinie hat eine Energie, die ausreicht, um eine Sekundärfluoreszenz des Haupt-Sekundärstrahlers 2 aus Nickel hervorzurufen. Aber im Strahlengang der CuK/rStrahlung befindet sich die Thuliumschicht, die mit ihrer L1n-KaHtC die Fluoreszenzlinie der ersten Cu-Schicht des Filters wirksam absorbiert. Nach dem Passieren des Haupt-Sekundärstrahlers 2 gelangt die Röntgenstrahlung zum Zusatz-Sekundärstrahler 4 im Zusatzkanal 7, der durch die gleichen Werkstoffe wie das Filter 1 gebildet ist. Hierbei ist die Thuliumschicht dem FiI-terl zugewandt, während die Kupferschicht als zweite im Strahlengang angeordnet ist.The fluorescence radiation of the CuK / r line produced in the copper layer of the filter 1 has an energy which is sufficient to cause secondary fluorescence of the main secondary radiator 2 made of nickel. But in the beam path of the CuK / r radiation is the thulium layer, which effectively absorbs the fluorescence line of the first Cu layer of the filter with its L 1n -KaHtC. After passing through the main secondary radiator 2, the X-ray radiation arrives at the additional secondary radiator 4 in the additional channel 7, which is formed by the same materials as the filter 1. Here, the thulium layer faces the filter, while the copper layer is arranged as the second layer in the beam path.

In der Thuliumschicht des Zusatz-Sekundärstrahlers 4 entsteht eine Fluoreszenz durch die teilweise das Filter 1 durchsetzende CuK^j-Linie. Durch geeignete Wahl der Dicke der Thuliumschicht des Zusatz-Sekundärstrahlers 4 läßt sich eine Registrierungsgleichheit für die CuKjj-Linie im Hauptkanal 6 und im Zusatzkanal 7 erreichen.In the thulium layer of the additional secondary radiator 4, a fluorescence is produced by the CuK ^ j line partially penetrating the filter 1. Through suitable Choice of the thickness of the thulium layer of the additional secondary radiator 4 can be a registration equality for the CuKjj line in the main channel 6 and in the additional channel 7.

Beim weiteren Durchgang der zu analysierenden Strahlung durch den Zusatz-Sekundärstrahler 4 erreicht sie die Kupferschicht. In dieser erfolgt eine Streuung der nicht zu analysierenden Strahlung mit einer unter der K-Absorptionskante des Kupfers liegenden Energie und eine Fluoreszenz der harten, nicht zu analysierenden Strahlung. Hierbei werden die Streuung und die Fluoreszenz durch die Dicke des Zusatz-Sekundärstrahlers 4 bestimmt, die so gewählt wird, daß diese Streuung und Fluoreszenz die gleichen Werte annehmen wie im Hauptkanal 6. Die Rückstrahlung (Fluoreszenz und Streuung) von der Kupferschicht des Zusatz-Sekundärstrahlers 4 durchsetzt dessen Thuliumschicht, wo sie teilweise geschwächt wird, und gelangt zum Zusatz-Detektor 5. Diese Schwächung der Rückstrahlung in der Thuliumschicht des Zusatz-Sekundärstrahlers 4 kann durch Erhöhung der Dicke der Kupferschicht des Zusatz-Sekundärstrahlers 4 kompensiert werden.Achieved when the radiation to be analyzed continues to pass through the additional secondary radiator 4 they the copper layer. In this there is also a scattering of the radiation that is not to be analyzed an energy lying below the K-absorption edge of copper and a fluorescence of the hard, radiation not to be analyzed. Here, the scattering and the fluorescence are due to the thickness of the additional secondary radiator 4 determined, which is chosen so that this scattering and fluorescence assume the same values as in the main channel 6. The reflection (fluorescence and scattering) from the copper layer of the additional secondary radiator 4 penetrates its thulium layer, where it is partially is weakened, and arrives at the additional detector 5. This weakening of the reflection in the Thulium layer of the additional secondary radiator 4 can by increasing the thickness of the copper layer of the Additional secondary radiator 4 can be compensated.

Nachstehend sei die Anwendung des Röntgenstrahlungsanalysators für die quantitative chemische Röntgenspektralanalyse betrachtet. Das zu ermittelnde chemische Element sei Zink. Es sei weiter angenommen, daß das zu analysierende Objekt außer Zink eine Reihe von anderen Elementen enthält, deren charakteristische Röntgenlinien neben der ZnKn-Linie liegen. Als solche Elemente seien Kupfer und Gallium betrachtet. Ferner sei vorausgesetzt, daß das Filter 1 aus Kupfer und Thulium, der Haupt-Sekundärstrahler 2 im Hauptkanal 6 aus Nickel und derThe application of the X-ray analyzer to quantitative chemical X-ray spectral analysis is considered below. The chemical element to be determined is zinc. It is further assumed that the object to be analyzed contains a number of other elements besides zinc, the characteristic X-ray lines of which lie next to the ZnK n line. Copper and gallium are considered to be such elements. It is also assumed that the filter 1 made of copper and thulium, the main secondary radiator 2 in the main channel 6 made of nickel and the

Zusatz-Sekundärstrahler 4 im Zusatzkanal 7 aus Thulium und Kupfer besteht.Additional secondary radiator 4 in the additional channel 7 consists of thulium and copper.

In Fig.5 ist die Spektral-Ansprechcharakteristik des Hauptkanals 6 mit dem zweischichtigen Filter 1 aus Kupfer und Thulium sowie die gegenseitige Lage S der charakteristischen Röntgenlinien für Kupfer, Zink und Gallium gezeigt, die durch eine leistungsschwache Röntgenröhre in dem zu analysierenden Objekt angeregt werden können. So kann bei einer Spannung an der Röntgenröhre von 2OkV und bei einem durch die Röntgenröhre fließenden Strom von 0,1 mA am Ausgang des Haupt-Detektors 3 im Hauptkanal 6 bei der Registrierung der Fluoreszenz von Feinzink eine Zählgeschwindigkeit von 25 000 Imp/s erreicht werden.In Fig.5 is the spectral response characteristic of the main channel 6 with the two-layer filter 1 made of copper and thulium and the mutual layer S of the characteristic X-ray lines for copper, zinc and gallium shown by an underperforming X-ray tube can be excited in the object to be analyzed. So can one Voltage at the X-ray tube of 2OkV and with a current flowing through the X-ray tube of 0.1 mA at the output of the main detector 3 in the main channel 6 when registering the fluorescence fine zinc can achieve a counting speed of 25,000 pulses / s.

Aus F i g. 5 ist ersichtlich, daß man am Ausgang des Haupt-Detektors 3 des Hauptkanals 6 praktisch nur die Zink-Linie erhält.From Fig. 5 it can be seen that one at the exit of the main detector 3 of the main channel 6 is practical only receives the zinc line.

F i g. 6 zeigt die Spektral-Ansprechcharakteristik des Zusatz-Kanals 7 mit dem zweischichtigen Zusatz- »0 Sekundärstrahlcr 4 aus Thulium und Kupfer.F i g. 6 shows the spectral-response characteristic of the auxiliary channel 7 with the double-layered supplementary "0 Sekundärstrahlcr 4 from thulium and copper.

Der Zusatz-Detektor 5, der die von dem Zusatz-The additional detector 5, the from the additional

Sekundärstrahler 4 einfallende Strahlung aufnimmt, ist mit dem Haupt-Detektor 3 derart verbunden, daß man am Ausgang des Analysatprs ein Differenzsignal erhält, das die Intensität der Röntgenstrahlung von Zink angibt. Aus dieser Strahlungsintensität ermittelt man die Zinkkonzentration in dem zu analysierenden Objekt. (In F i g. 5 und 6 sind auf den Koordinatenachsen die gleichen Größen wie in Fig.2 und 3 aufgetragen.)Secondary radiator 4 receives incident radiation is connected to the main detector 3 in such a way that a difference signal is obtained at the output of the analyzer, which shows the intensity of the X-ray radiation of Indicating zinc. The zinc concentration in the area to be analyzed is determined from this radiation intensity Object. (In FIGS. 5 and 6, the same values are on the coordinate axes as in FIGS. 2 and 3 applied.)

Der dargestellte Analysator zum Messen von Röntgenstrahlung in einem gewünschten Energiebereich ermöglicht eine quantitative Röntgenspektralanalyse von in ihrer Elementenzusammensetzung koiriplizierten Objekten. Die hohe Lichtstärke dieses Änalysators gestattet, zur Anregung der Röntgenfluoreszenz in dem zu analysierenden Objekt eine leistungsschwache Röntgenröhre zu benutzen, was die Möglichkeit bietet, das Röntgenspektrometer gut tragbar zu machen. Die von dem Analysator gewährleistete Empfindlichkeit bei der Analyse von hinsichtlich der Ordnungszahl benachbarten Elementen des periodischen Systems beträgt mindestens 10~2 %.The presented analyzer for measuring X-ray radiation in a desired energy range enables quantitative X-ray spectral analysis of objects co-duplicated in terms of their elemental composition. The high light intensity of this analyzer makes it possible to use a low-power X-ray tube to excite the X-ray fluorescence in the object to be analyzed, which offers the possibility of making the X-ray spectrometer easily portable. The sensitivity ensured by the analyzer in the analysis of elements of the periodic table which are adjacent in terms of atomic number is at least 10 ~ 2 %.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 709808/141 For this purpose 2 sheets of drawings 709808/141

Claims (2)

Röntgenstrahlung untersucht wird, Dabei wird inX-ray radiation is examined, it is in Patentansprüche: jedem der beiden Kanäle dieses Analysator durchClaims: each of the two channels of this analyzer through " ein Filter höherer Ordnungszahl und einen, zwei-"a filter with a higher atomic number and one, two- 1, Analysator zum Messen von Röntgenslrah- schichtig ausgebildeten, Sekundiirstraliler niedriger jung in einem gewünschten Energiebereich mit S Ordnungszahl ein zwischen den Absorptionskantcn Einern Haupt-Sekundärstrahlcr mit die untere derselben liegender Energiebereich selektiert, wüh-Grenze für den gewünschten Energiebereich fest- rend Röntgenstrahlung mit anderer Energie unterlegender Absorptionskantenenergic und einem drückt wird. Dabei unterscheiden sich die in den Zusatz-Sekundärstrahler, die beide nach einem beiden Kanälen einfallenden Röntgenstrahlungen in Filter mit die obere Grenze für den gewünschten j° ihrer energetischen Zusammensetzung voneinander, Energiebercich festlegender Absorptionskanten- und die spätere elektrisch!? Zusammensetzung der energie im Strahlengang liegen, sowie mit einem von diesen Röntgenstrahlungen ausgelösten elektridie vom Haupt-Sekundärstrahler ausgehende sehen Signale dient dazu, den Einfluß einer in den Strahlung erfassenden Haupt-Detektor und einem Strahlengang einzufügenden Probe für zwei verschiedie vom Zusatz-Sekundärstrahler ausgehende 15 dene Energiebereiche der darauf auftreffenden Rönt-Strahlung erfassenden Zusatz-Detektor, wobei -genstrahlung zu untersuchen. Aus der US-PS diese Detektoren so miteinander verbunden sind, 3176 130 ist weiter ein Analysator zum Messen von daß ein der Intensität der Röntgenstrahlung im Röntgenstrahlung in einem gewünschten Energiegewünschten Energiebereich entsprechendes Dif- bereich bekannt, bei dem in den Weg der hinsicht- 1, analyzer for measuring X-ray radiation layers formed, secondary radiation lower young in a desired energy range with an atomic number between the absorption edges A main secondary radiation with the lower energy range of the same selected, the limit for the desired energy range fixed X-rays with a different energy underlay Absorption edge energic and one is pressing. The differ in the Additional secondary radiators, both of which are incident on one of the two channels Filter with the upper limit for the desired j ° of their energetic composition from each other, Energy range defining absorption edge and the later electrical !? Composition of energy lie in the beam path, as well as with an electridy triggered by these X-rays from the main secondary radiator outgoing see signals serves to reduce the influence of one in the Radiation detecting main detector and a beam path to be inserted sample for two different 15 dene energy ranges of the X-ray radiation impinging on it emanating from the additional secondary radiator Detecting additional detector, whereby to investigate gene radiation. From the U.S. PS These detectors are so interconnected, 3176 130 is further an analyzer for measuring that a differential range corresponding to the intensity of the X-ray radiation in the X-ray radiation in a desired energy range is known, in which in the path of the ffferenzsignal gebildet wird, dadurch ge kenn- 30 lieh ihrer Energie in einem ausgewählten Energie-ffferenzsignal is formed, thereby characteristic 30 borrowed their energy in a selected energy zeichnet, daß für den Haupt-Sekundärstrah- bereich zu analysierenden Röntgenstrahlung zuindicates that the X-rays to be analyzed for the main secondary beam area are too ler (2) und den Zusatz-Sekundärstrahler (4) ein einem Strahlungsdetektor nacheinander ein Filter,ler (2) and the additional secondary radiator (4) in a radiation detector one after the other a filter, gemeinsames Filter (1) vorgesehen ist und daß das einen Werkstoff mit der oberen Grenze für dencommon filter (1) is provided and that the one material with the upper limit for the der Zusatz-Sekundärstrahler (4) im Strahlengang ausgewählten Energiebereich entsprechender Absorp-the additional secondary radiator (4) in the beam path selected energy range corresponding absorption nach dem Haupt-Sekundärstrahler (2) angeordnet »5 tionskante enthält, und ein durch einfallende Rönt-arranged after the main secondary radiator (2) »5 contains an ionizing edge, and an incident X-ray ist und die gleiche Werkstoffzusammensetzung genstrahlung anregbarer Sekundärstrahler aus einemis and the same material composition gene radiation excitable secondary radiator from one aufweist wie das Filter (1). Werkstoff mit der unteren Grenze für den ausge-like the filter (1). Material with the lower limit for the specified 2. Analysator nach Anspruch 1, mit jeweils wählten Energiebereich entsprechender Absorptionszweischichtiger Ausführung von Filter und Zu- kante eingefügt sind. Beim Arbeiten mit diesem besatz-Sekundärtrahler, dadurch gekennzeichnet, 30 kannten Analysator zeigt es sich, daß der Detektor daß im Strahlengang der einfallenden Röntgen- auch durch einfallende Röntgenstrahlung mit außer-2. Analyzer according to claim 1, with in each case selected energy range of corresponding absorption two-layer Execution of filter and leading edge are inserted. When working with this trimmed secondary emitter, characterized in that 30 known analyzer shows that the detector that in the beam path of the incident X-rays also by incident X-rays with extra- ' strahlung im Filter (1) auf eine erste Schicht aus halb des gewünschten Energiebereichs liegender einem Werkstoff mit einer der oberen Grenze Energie beeinflußt wird. Dies hat im wesentlichen für den gewünschten Energiebereich entsprechen- drei Gründe, nämlich einen teilweisen Durchgang den K-Absorptionskante eine zweite Schicht aus 35 von einfallender Röntgenstrahlung mit einer über der einem Werkstoff mit einer zwischen der K-Ab- oberen Grenze des gewünschten Energiebereichs Hesorptionskante für den Werkstoff der ersten genden Energie durch das Filter mit nachfolgender Schicht einerseits und der K-Absorptionskante Umwandlung dieser Strahlung in Sekundärstrahler in eines Werkstoffs mit um Eins kleinerer Ord- vom Detektor registrierte Fluoreszenzstrahlung, nungszahl andererseits liegenden L-Absorptions- 40 einen teilweisen Durchgang einfallender Röntgenkante folgt, während im Zusatz-Sekundärstrahler strahlung mit einer unter der unteren Grenze des ge-(4) diese beiden Schichten in umgekehrter Rei- wünschten Energiebereichs liegenden Eneigie durch henfolge im Strahlengang de, einfallenden Rönt- das Filter mit nachfolgender Streuung in dieser Röntgenstrahlung liegen, genstrahlung im Sekundärstrahler und Registrierung'Radiation in the filter (1) lying on a first layer from half of the desired energy range a material with an upper limit energy is affected. This essentially has There are three reasons for the desired energy range, namely a partial passage the K absorption edge is a second layer of 35 incident X-rays with one above the a material with a absorption edge between the K-Ab- upper limit of the desired energy range for the material of the first low energy through the filter with the following Layer on the one hand and the K-absorption edge conversion of this radiation into secondary radiators in a material with one order smaller - fluorescence radiation registered by the detector, On the other hand, L-absorption 40 a partial passage of the incident X-ray edge follows, while in the additional secondary radiator radiation with a below the lower limit of the (4) these two layers incline in the opposite direction to the desired energy range sequence in the beam path de, incident X-ray the filter with subsequent scattering in this X-ray radiation lying, gene radiation in the secondary radiator and registration
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