DE2149611B2 - Mehrkanal-roentgenspektrometer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mehrkanai-Röntgcnspektrometer mit in einem gemeinsamen Vakuumgefäß eingeschlossener Röntgenslrahlenquellc, Probe sowie mehreren ebenfalls eingeschlossenen, auf einer Grundplatte fächerförmig angeordneten und konstruktiv zu Paaren zusammengefaßten Spckiromctern, die zwischen Strahleneintritls- und -austrittsspalten angeordnete Analysatorkristalle aufweisen, und Detektoren für die Röntgenfluoreszenzstrahlung, wobei beide Eintrittsspalten eines Spektrometerpaares in einer Ebene liegen und die Analysatorkristalle sowie zwei Dctektorarme mit den Austrittsspalten jedes Spektrometerpaares so angeordnet sind, daß die Ablenkwinkel der Strahlen in beiden Spektrometern jedes Paares gegensinnig sind und die zwischen den ein- und austretenden Strahlen jedes Spektrometer aufgespannten Ebenen senkrecht zur Probenebene stehen.

Derartige Mehrkanal-Röntgenspektrometer werden benötigt, um Aufschluß über die chemische Zusammensetzung von Materialproben mit Hilfe der Röntgenfluoreszenzanalyse zu erhalten. Mehrkanal-Röntgenspektrometer werden verwendet, wenn die Analyse auf mehrere Sioffkomponenteii gleichzeitig erfolgen muß, weil beispielsweise von der ermittelten Zusammensetzung prozeßführende Größen für den laufenden Herstellungsprozeß des untersuchten Stoffes abgeleitet werden sollen. Der Einschluß des Strahlenganges der Spektrometer in ein Vakuumgefäß dient dazu, auch die für Stoffe niedrigerer Ordnungszahl charakteristischen langwelligen Röntgenstrahlen mit ausreichender Intensität zu erfassen.

Es sind Mehrkanal-Röntgenspektrometer bekannt, bei denen einzelne Spektrometer in zwei Reihen fächerförmig auf einer Grundplatte angeordnet sind. Aus der GB-PS 11 16 865 ist jedoch auch ein Mehrkanal-Röntgenspektrometer, wie es eingangs beschrieben wurde, bekannt. Die einzelnen Spektrometer des bekannten Gerätes sind nichtfokussierende Spektrometer, die im Eingangs- und Ausgangsstrahlengang als Kollimatoren sogenannte Soller-Spalte benutzen müssen. Wegen des Raumbedarfs dieser Soller-Spalte wird für ein Spektrometerpaar ein größerer Raumwinkel beansprucht als lur die Analyse clinch beide Analysaiorknstalle eines Paare*· wirklich ausec nutzt w::rden kann, wenn beide Spektrometer eines Paares die gleiche Probenfläche beobachten.

Der Erfindung liegt die Aulgabe zugrunde, eine möglichst große Ausbeute der von der Probe ausgehenden Sekundarslrahlung /u erzielen und den erfaßten Raumwinkel der Sekundärstrahlung auch zur Analvse auszunutzen. Bei einem eingangs beschriebenen Mehr kanal-Röntgenspektrometer wird die gestellte Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Spektrometer an sich bekannte fokussierende Spektrometer sind, und daß Halter für die beiden Analysatorkristalle des Spektrometerpaares in verschiedenen Entfernungen von den Eintriltsspalten hintereinander gestallelt auf einem auf der Grundplatte befestigten gemeinsamen Basisstück angeordnet sind, und daß einander entsprechende unveränderliche Abstände zwischen den Eintritts- bzw. Austrittsspalten und Drehachsen zur Winkeleinstellung der zugehörigen Analysatorkristalle (Spcktromeierarmlängen) von mehreren Spektrometerpaaren gleich sind und die Analysatorkristalle dieser Spektrometer gleicher Armlängen einen verschiedenen mittleren Biegeradius aufweisen.

Die hintereinander gestaffelte Anordnung der Kristallhalter bei jedem Spektrometerpaar gestattet eine optimale Ausnutzung des von den Eintrittsspalten eines Paares erfaßten Raumwinkels bei gleichzeitig minimalem Platzbedarf. Die Verwendung fokussierender Spektrometer erbringt eine große Ausbeute der von der Probe ausgehenden Sekundärstrahlung. Wenn dabei, wie es die Erfindung vorsieht, mehrere der Spektrometerpaare mit beim einzelnen Paar verschiedenen, unter den Paaren jedoch gleichen Armlängen ausgerüstet ist und dafür die mittleren Krümmungen der Analysatorkristalle variiert sind, so wird damit eine weitere Raumersparnis und eine Verminderung der Anzahl unterschiedlicher Bauteile erzielt.

Die Analysatorkristalle sind zweckmäßig in Form logarithmischer Spiralen gebogen.

Die Basisstücke der Spektrometerpaare liegen mit keilförmigen Füßen an entsprechenden Anschlägen der kreisringförmigen Grundplatte an und sind mit Laschen gehalten.

Der raumsparende Aufbau des Mehrkanal-Rönteen-

apekirometers gestattet es, alle Detektoren innerhalb a"s Vakuumgefäßes anzuordnen. Zweckmäßig sind die Detektoren, für die sowohl Durchflußzähliohre als auch Szintillationszähler in Frage kommen direkt an dem die \usgangsspalten tragenden Spektrometerarm befestigt.

Die Erfindung wird anhand von drei Figuren, die ein Ausführungsbeispiel darstellen, näher erläutert.

Fig 1 zeigt in schematischer Darstellung die Anordnung einer Anzahl von Spektrometerpaaren bezüglich der Probe und der Röntgenstrahlenquelle. Das Vakuumgefäß ist bei dieser Figur im Interesse einer besseren Übersichtlichkeit weggelassen, F i g 2 zeigt ein Spektrometerpaar, F i β 3 stellt einen Schnitt durch dieses Spektrometer-

A- '⁵

^P In F i g. 1 ist eine Probe 1 mit einer ebenen Oberfläche von einem ebenen Kreisringsegment 2 ui.igeben, das in einer Ebene liegt, die parallel zur Oberfläche der Probe •lus^erichtet ist. Mit einer festen und einer anschraubbaren* I asche weiden die Spckirometerpaare 4 mit ™ entsprechend ausgestalteten Füßen 5 befestigt. Aut die Probe trifft ein primärer Strahl 6. der vom Fenster einer Röntgenröhre 7 ausgeht. Röntgcnfluores/en/.strahlung 8 die*von der Probe 1 ausgeht, irill in Fiuiritisspalten 9 der Spektrometerpaare 4 ein. Nach ihrer Beugung an >5 Analysatorkrisiallen 10 treten die Sckundärstrahlen aus Austrittsspalien 11 aus und können von nicht dargestellten Detektoren erlabt werden.

In Fig 2 ist ein Spektrometerpaar 4 in einer Seitenansicht dargestellt. Das Spektrometerpaar hegt mit einem FuB 5 an einem entsprechenden Anschlag 3 des Kreisringsegmentes 2 an und ist mit einer Lasche 15 gesichert Die Eintritlsspalten 9 des Spektrometerpaare s 4 sind nach der nicht dargestellten Probe /u

gerichtet.

Der Fuß 5 ist Teil eines Basisstückes 16, das gleichzeitig die beiden feststehenden Arme zwischen den Eintrittsspalien 9 und den Analysaiorkristallen des Spektromeierpaares bildet. Das Basissiück 16 trägt je einen kreisförmigen Rand 17 und 18, die beide je eine Öffnung im Basisstüek 16 umgeben. An diesen Rändern sind mit zwei geschlitzten und mit Spannschrauben versehenen Augen 19 bzw. 20 die /wei. die Ausgangsspalten tragenden Deicktorarme 21 bzw. 22 des Spckiromcterpaares 4 drehbar befestigt. In die Öffnungen sind drehbar Kristallhalter 23 bzw. 24 eingelassen und mit Spannringen 33 gesichert. Die Kristallhalier sind ihrerseits mit Ansätzen versehen, an denen Hebel 25 bzw. 26 befestigt sind, mit denen die Krisiallhaher über Gewindebolzen 27, 28 drehbar sind. Ausgangsschlitze 29 und 30 sind ebenfalls über Gewindebolzen 31 und 32 quer zur Richtung der Ausgangsstrahlen verschieblich. Unmittelbar hinier den Ausgangsschlitzen können an die Spektrometerrme nicht dargestellte Detektoren montiert werden.

In F ι g. 3 ist das Basisstück 16 ohne den Detekiorarm 22 in einer Frontansicht dargestellt. Die Kintrittsspalten 9 sind an der Unterseite über dem 1 LiIi 5 /u erkennen. In einem Teilschnitl ist der Kristallhalier 24 sichtbar. außerdem der Ansatz des Kristallhalters 23. Die Grobeinstellung des Winkels i) — also des Kristalls — erfolgt mittels eines Hilfsieils 34, 35 mit Skala, das in den Kristallhalter 24 gesteckt und fixiert wird. Die Feineinstellung des Winkels ti wird über den in dieser Figur nicht dargestellten Hebel 25 vorgenommen Die Hebel 25 bzw. 26, die beide in der F i g. 2 /u erkennen sind, werden gegen die Rückstellkraft von zwei Federn 36 bzw. 37 bewegt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Mehrkanal-Röntgenspektrometer mit in einem gemeinsamen Vakuumgefäß eingeschlossener Röntgenstrahlenquelle. Probe sowie mehreren ebenfalls eingeschlossenen, auf einer Grundplatte fächerförmig angeordneten und konstruktiv zu Paaren zusammengefaßten Spektrometern. die zwischen Strahleneintritts- und -austrittsspalten angeordnete Analysatorkristalle aufweisen, und Detektoren für die Röntgenfluoreszenzstrahlung, wobei beide Eintrittsspalten eines Spektrometerpaares in einer Ebene liegen und die Analysatorkristalle sowie zwei Detektorarme mit den Austrittsspalten jedes Spek- '5 trometerpaares so angeordnet sind, daß die Ablenkwinkel der Strahlen in beiden Spektrometern jedes Paares gegensinnig sind und die zwischen den ein- und austretenden Strahlen jedes Spektrometer aufgespannten Ebenen senkrecht /ur Probenebene *> stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Spektrometer an sich bekannte haussierende Spektrometer sind, und daß Malier (23, 24) für die beiden Analysatorkristalle (10) des Spektrometerpaares (4) in verschiedenen Entfernungen von den *5 Eintrittsspalten (9) hintereinander gestaffelt auf einem auf der Grundplatte (2) befestigten gemeinsamen Basisstück (16) angeordnet sind, und daß einander entsprechende unveränderliche Abstände /wischen den Eintritts- b/w. Ausmtisspalicn und Drehachsen zur Winkeleinstellung der /Mgehörigen Analysatorkristallc (10) (Spektrometerarmlängen) von mehreren Spekromeierpaaren (4) gleich sind und die Analysatorkristalle (10)dks:r Spektrometer gleicher A . 'angcn einen verschiedenen minieren Biegeradius .jfw eisen.

2. Mehrkanal-Röntgenspektrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Analysatorkristallc (10) in Form logarithmischer Spiralen gebogen sind.

3. Mehrkanal-Röntgenspektrometer nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Basisstücke (16) der Spektrometerpaare (4) mit keilförmigen fußen (5) an entsprechenden Anschlägen der kreisringförmigen Grundplatte (2) anliegen und mit Laschen (15) gehalten sind.