DE2345406B2 - Detektor-blende fuer die messung von roentgen-interferenzlinien - Google Patents
Detektor-blende fuer die messung von roentgen-interferenzlinienInfo
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Description
40
Die Erfindung bezieht sich auf eine Detektor-Blende für die Messung von Röntgen-Interferenzlinien und
IhnlichenStrahlungs-Verteilungskurven.
Für die Ermittlung solcher Verteilungen ist eine Blende erforderlich, deren Funktion es ist, die
Beobachtung der Meßgröße in einem abgegrenztem Bereich (Intervall) der unabhängigen Variablen in
Abhängigkeit von dieser Variablen zu gestatten. Diese Variable ist bei Beugungsuntersuchungen, z. B. der
Beugungswinkel Θ, bei der Aufnahme von Impulshöhen-Verteilungen ist sie eine elektrische Spannung, bei
anderen, z. B. statistischen Problemen kann sie auch die Zeit sein.
Für Röntgenbeugungsuntersuchungen weist die Blende — die Detektorblende bei den üblichen Zählrohrgoniometern
bzw. die Fotometerblende, wenn die Intensitätsverteilung durch Fotometrieren von Filmaufnahmen
gewonnen wird — in aller Regel eine rechteckige öffnung (Spaltblende) auf. Für die Einstellung
der Blende sind nach dem Stand der Technik zwei Gesichtspunkte maßgebend:
Einerseits soll die Blende so schmal sein, daß sie die zu messende Verteilung möglichst wenig verfälscht (verbreitert),
andererseits muß sie so weit geöffnet werden, daß noch hinreichend große Meßsignale durch die
Blendenöffnung hindurch in den Detektor gelangen.
Es ist bekannt, daß die Veränderungen von Verteiluneen.
wie sie z. B. durch Blenden hervorgerufen werden, Fix) = jf{x + y)-v{y)dy
beschrieben werden können. In ihr sind χ die unabhängige Variable und y die Integrationsvariabie, F
(x) ist die aus f (x) hervorgegangene verbreiterte Verteilung und v(yP die Verbreiterungsfunktion.
Sind z. B. f(x)die tatsächliche Verteilung im Bereich,
den die Blende überstreicht, und ν (χ) die Verbreiterungsfunktion
der Blende — im Fall der Spaltblende, z. B. eine Rechteckfunktion -, so ergibt sich F^ als die
gemessene Verteilung. Der hier eingeführte Begriff der »tatsächlichen Verteilung« ist also eine Kurzbezeichnung
für die gemessene Verteilung ohne den Blendeneinfluß (in guter Näherung die mit sehr schmaler
Spaltblende gemessene Verteilung). Auch die tatsächliche Verteilung enthält im allgemeinen noch Verbreiterungen
durch die Apparatur. Im Gegensatz dazu ist die »wahre« oder »physikalische« Verteilung allein durch
die Probe bedingt.
Die Faltungsbeziehung kann nicht nur angewendet werden, um F (x) durch »Faltung von f(x) mit v(x>
< zu er.nitteln, sondern es können auch" / (x) oder ν (χ) die
gesuchten Funktionen sein. In diesen Fällen muß F (x) »entfaltet« werden, und die Faltungsbeziehung geht in
eine Integralgleichung über.
Der dem Fachmann bekannte mathematische Lösungsweg führt z. B. über die Fourier-Reihenzerlegung
der gegebenen Funktionen und eine Fouriertransformation zu den Fourier-Koeffizienten der gesuchten, unter
dem Integral stehenden Funktion sowie durch Fourier-Synthese auch zur expliziten Lösung in Kurvenform.
Verteilungen werden zu verschiedensten Zwecken gemessen und unter unterschiedlichsten Gesichtspunkten
ausgewertet. Sehr häufig werden den Meßkurven nur bestimmte charakteristische Merkmale entnommen,
wie z. B. deren Lage, Breite, Unsymmetrie, Gesamtfläche (Integralintensität).
Bei Röntgenbeugungsuntersuchungen sind z. B. zur Bestimmung mechanischer Spannungen und für andere
metallkundliche Probleme in großem Umfang Linienlagen an unsymmetrischen Meßkurven zu ermitteln. Zum
Stand der Technik gehört, zunächst durch Entfaltung die wahre Verteilung zu berechnen und erst an ihr die
weitere Auswertung vorzunehmen. Für Linienlagenbestimmungen wird auch die näherungsweise Abtrennung
besonders störender unsymmetrischer Einflüsse, wie der Dublettverbreiterung, z. B. nach dem Verfahren von
Rachinger angewandt. Alle diese Verfahren — soweit sie ein Mindestmaß an Präzision erfüllen —
erfordern einen hohen Aufwand und sind nicht zur unmittelbaren und kontinuierlichen Bereitstellung der
gewünschten Auswertungsgröße geeignet. Allgemein erschweren komplizierte Verläufe die Bildung zuverlässiger
Maße für charakteristische Merkmale von Verteilungen.
Ein für die Erfindung wesentlicher Ausgangspunkt besteht in der Erkenntnis, daß die tatsächliche
Verteilung Besonderheiten aufweist, die für die Zielgröße unerheblich sind, die aber die Auswertung behindern
') Wenn es nur auf die Kurvenform von ν (y) ankommt, wird
nachfolgend ν (χ) geschrieben, da y lediglich als Intcjmilionsvariable
eingesetzt werden sollte.
und automatische Bestimmungen unmöglich machen können. Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe
gestellt, Merkmale für eine Blendenöffnung anzugeben, durch die die Auswertung der Meßkurve erleichtert
wird.
Wünschenswert kann eine symmetrisch ausgebildete Meßkurve sein, selbst wenn die tatsächliche Verteilung
unsymmetrisch ist. Dies gilt insbesondere für Linienlagenbestimmungen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Blendenöffnung mit den in Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen gelöst.
Es braucht hierzu nicht in jedem Fall von der tatsächlichen Verteilung der gerade zu untersuchenden
Probe ausgegangen zu werden. Bei gleichartigen Messungen wird es in aller Regel genügen, der
Bestimmung einer geeigneten Blende eine Standardverteilung zugrunde zu legen. Auch bei dem häufig
auftretenden Fall, daß ein in gleicher Weise wiederkehrender Einfluß auf die Ausbildung der Verteilung
berücksichtigt werden soll, genügt die Eenutzung einer
Standardverteilung zur Ermittlung der geeigneten Blendenform. Besonders im letztgenannten Fall ist die
theoretische Bestimmung einer Standardverteilung gangbar.
Der allgemeine Weg zur Auffindung geeigneter Formen für die Blendenöffnung stellt ein mathematisches
Entfaltungsproblem dar:
Zunächst müssen die tatsächliche Verteilung f (x) bestimmt und die gewünschte Meßkurveiiform F (x)
festgelegt werden. Für Fortbestehen dabei eine Reihe
von Einschränkungen, da die gesuchte Verbreitcrungsfunktion ν (χ) als Blendenöffnungsform realisierbar sein
soll. Das bedeutet z. B., daß v(x) > 0 für alle λ· sein muß.
Als Folge hiervon ist F (x) stets breiter als / (x) zu
wählen. Weiterhin darf sich ν (χ) größer 0 nur in einem hinreichend schmalen Bereich ergeben, da beliebig
breite Blenden im Meßgerät nicht unterbringbar sind. Zusätzlich besteht der Wunsch, einfache geometrische
Formen für die Blendenöffnungen zu erhalten. Zum Ausgleich kann meist zugelassen werden, daß die
gewünschte Verteilung F(x) nur angenähert erzielt wird oder daß nur Bereiche von ihr festgelegt werden,
während der nicht festgelegte Teil beliebig ausfallen darf.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Form der Blendenöffnung veränderbar. Eine derartige Blende
ist an die jeweilige Verteilungskurve anpaßbar. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Blende
aus mehreren parallelen Spaltblenden aufgebaut, deren Längen unabhängig voneinander einstellbar sind. Wenn
nicht zusätzliche konstruktive Forderungen die Blendenöffnung einschränken, wird eine spiegelbildlich zur
x-Achse ausgebildete Blendenöffnung bevorzugt.
Speziellere Lösungen für geeignete Blendenformen gibt es vor allem für den wichtigen Fall der Behandlung
unsymmetrischer tatsächlicher Verteilungen. Zur Symmetrisierung unsymmetrischer tatsächlicher Verteilungen
empfehlen sich im Rahmen des aufgezeigten allgemeinen Weges folgende spezielleren Ausführungsformen für die Form der Blendenöffnung:
1. insbesondere die tatsächliche unsymmetrische Verteilungskurve,
2. jede durch Entfaltung gewonnene Kurve, die die tatsächliche Verteilung von symmetrischen Verbreiterungen
befreit,
3. Annäherungen in Form geometrischer Vereinfachungen der vorgenannten Gruppen 1 und 2,
4. jede durch Faltung von Kurven nach 1 bis 3 mit
einer symmetrischen Funktion gewonnene Kurve.
Mit den unter Punkt 4 angegebenen Merkmalen gelingt es unter den früher genannten Einschränkungen, zusätzlich zur Symmetrisierung, auch die Form der Meßkurve in gewünschter Weise zu beeinflussen, z. B.
Mit den unter Punkt 4 angegebenen Merkmalen gelingt es unter den früher genannten Einschränkungen, zusätzlich zur Symmetrisierung, auch die Form der Meßkurve in gewünschter Weise zu beeinflussen, z. B.
eine Linearisierung der Meßkurvenflanken zu erreichen.
Unter Symmetrisierung wird außer der Erzeugung
symmetrischer Verteilungen auch das bloße Symmelrischer-Machen verstanden. Das Svmmetrisieren kann
auch dazu dienen, einen bestimmten unsymmetrischen Einfluß auszuschalten, um die restliche Unsymmetrie
studieren zu können. Die geeignete Blendenform kann in einem solchen Fall von der tatsächlichen Verteilung
einer Standardprobe abgeleitet werden, die die zu untersuchende Unsymmetrie nicht aufweist.
Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Blende besteht darin, gemessene Verteilungen für die
beabsichtigten Auswertungen geeigneter auszubilden.
Der Auswertungsaufwand kann dadurch entscheidend herabgesetzt und die Messung einer Automatisierung
zugänglich gemacht werden. Dies gilt in besonderm Maße für die Linienlagenbestimmung bei Röntgenbeugungsuntersuchungen.
Dort können die meist unsymmetrischen Meßkurven mit der erfindungsgemäßen Blende
symmetrisiert werden. Die symmetrische Meßkurve ist eine notwendige Voraussetzung für das korrekte
automp tische Nachführen von Blende und Detektor. Die Methode beruht auf laufenden Intensitätsvergleichen
von Messungen auf beiden Flanken der Interferenzlinien. Sind die Interferenzlinien unsymmetrisch, so
ergeben sich dabei unberechenbare systematische Fehler. Darüber hinaus sind bei der Symmetrisierung
der Dublettunsymmetrie Intensitätsgewinne und daraus folgende Erhöhungen der Meßgenauigkeit zu verzeichnen,
da zu der Hauptlinie (in F i g. 2a dem mittleren Kurventeil) beide Dublettkomponenten beitragen.
Besondere Vorteile bietet die erfindungsgemäße Blende bei tatsächlichen Verteilungen, die aus mehreren
diskreten symmetrischen oder unsymmetrischen Verteilungen bestehen und nach deren Überlagerung unsymmetrisch
sind. Der größte Teil der Röntgenbeugungsaufnahmen weist diese Unsymmetrie auf, da zur
Erzeugung von Interfcrenzlinien überwiegend die /C«-Strahlung des Anodenmaterials der Röntgenröhre
benutzt wird. Diese Strahlung enthält die benachbarten Spektrallinien oder »Dublettkomponenten« äi und «2.
Zur Symmetrisierung der tatsächlichen Verteilungen, die auf Grund diskreter Einzelverteilungen unsymmetrisch
sind, ist insbesondere eine Blende mit mehreren in Registrierrichtung hintereinander angeordneten Teilöffnungen
geeignet. Bevorzugt wird eine Blende, deren Teilöffnungen in Registrierrichtung gegeneinander
verschiebbar sind. Eine derartige Blende bietet den Vorteil, daß sie an die Abstände der Einzelverteilungen
anpaßbar ist.
Nachfolgend wir die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt jeweils
in schematischer Darstellung
F i g. 1 unter anderem eine unsymmetrische tatsächliche Verteilungskurve,
F i g. 2 zwei verschiedene symmetrische Meßkurven, Fig. 3 unterschiedliche Ausführungsformen der
erfindungsgemäßen Blendenöffnung.
Der in Fig. 1 gezeigte Typ der unsymmetrischen Verteilungskurve wird bei Röntgenbeugungsaufnahmen
mit herkömmlichen Blenden gewonnen. Dieser Typ wird durch den Dublettcharakter der in aller Regel
benutzten Röntgenstrahlung verursacht. Die Kurve besteht aus zwei an sich symmetrischen Kurven λι und
<X2, die nach Überlagerung eine unsymmetrische Verteilungskurve darstellen. Eine derartige Kurve ist
schwer präzise auswertbar. Symmetrische Meßkurven sind für die meisten Auswertungen wesentlich geeigneter.
Mit der erfindungsgemäßen Blende nach Fig. 3c wird eine symmetrische Verteilungskurve gewonnen,
wie sie in Fig. 2a dargestellt ist. Eine insbesondere für die automatische Linienlagenbestimmung noch geeignetere
Meßkurve mit linearisierten Flanken zeigt F i g. 2b. Sie läßt sich mit der Blende gemäß F i g. 3d
oder 3e erzielen. Die Symmetrie dieser gemessenen Verteilungskurven wird durch die besonders geformte
Blendenöffnung bewirkt.
Erfindungsgemäß ist eine solche Blende 1 so ausgebildet, daß sich in der Registrierrichtung χ die
Form der Blendenöffnung 2 während der Messung mit der tatsächlichen Verteilungskurve 3 überlagert (faltet)
und dadurch zu einer Verteilungskurve führt, die die gewünschten Verläufe aufweist, bei den gegebenen
Beispielen also symmetrische Verläufe 4 bzw. symmetrische Verläufe mit linearisierten Flanken 5.
Im folgenden wird im einzelnen auf die in F i g. 3 gezeigten unterschiedlichen Ausführungsformen der
Blende 1 eingegangen. Fig.3a zeigt eine Blende 1, deren Blendenöffnung 2 spiegelbildlich zur Registrierachse
χ und proportional zur ermittelten Verbreiterungsfunktion,
die die gewünschte Meßkurve liefert, geformt ist. Gemäß Fig.3b besteht die Blende 1 aus
einzelnen parallelen Spaltblenden 6, die senkrecht zur Registrierrichtung χ im Sinne einer Veränderung der
Blendenöffnung 7 unabhängig voneinander verschiebbar sind.
Die in Fig. 3c bis 3f gezeigten Ausführungsformen sind speziell zur Symmetrisierung von Verteilungen, die
durch den Dubletteinfluß charakterisiert sind, geeignet. Gemäß F i g. 3c weist die Blende zwei hintereinander
angeordnete rechteckige Blendenöffnungen 8 und 9 auf. Die Breiten der Rechtecke sind unterschiedlich,
wodurch die höhere «i-Komponente bei der Registrierung
stärker verbreitert wird. Das bietet die Möglichkeit, eine größere Linienbreite der %2-Komponenten bei
der Symmetrisierung mit zu berücksichtigen. Im übrigen
s muß der Abstand der zur Registrierachse χ senkrechten
Mittellinien der beiden Teilflächen dem Dublettabstand und das Verhältnis der Teilflächen dem Verhältnis der
Integralintensitäten der Dublettkomponenten entsprechen.
ίο Bei der in F i g. 3d gezeigten Ausführungsform wird
von einer Spaltblende mit einer Breite gleich dem doppelten Dublettabstand ausgegangen. In diese Blende
ist ein Blech 10 so einschiebbar angeordnet, daß die bereits unter F i g. 3c diskutierten Bedingungen erfüllt
is sind.
Bei der in Fig.3e gezeigtenT-förmigen Blendenöffnung
wird eine Veränderung des Abstandes der Mittellinien, der bei Fig.3d konstant ist, durch das
Hineinschieben von zwei Blenden 11 von links und rechts ermöglicht, ohne daß dadurch das Flächenverhältnis
der Teilöffnungen geändert werden muß.
Bei der in Fig.3f skizzierten Ausführungsform sind
die beiden verschiedenen Blendenöffnungen 12 und 13 jeweils auf einer Seite der Registrierachse Af hinterein-
2s ander angeordnet. Gegenüber der Ausführungsform
gemäß F i g. 3c erlaubt diese Anordnung eine ungehinderte Verschiebung der beiden Blendenöffnungen 12
und 13 entsprechend dem jeweiligen Dublettabstand aufeinander zu.
In die Fig. 1 ist eine Funktion f(x)miteingezeichnet,
die aus der tatsächlichen Verteilung durch Befreiung von symmetrischen Anteilen mittels Entfaltung zu
erzielen ist. Diese Funktion f (x) besteht aus zwei schmalen, unterschiedlich hohen Rechtecken, die schon
als Blendenform einsetzbar wären, aber nur eine geringe Intensität durchlassen. In Kenntnis dieser durch
Entfaltung erhaltenen Funktion (Blendenform) können wiederum durch Faltung mit verschiedenen anderen
symmetrischen Funktionen, z. B. Rechteckfunktionen, zweckmäßigere Ausbildungsformen gewonnen werden.
Derartige Lösungen sind in Fig. 3c bis 3f aufgezeigt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
! 9
Claims (7)
1. Detektor-Blende für die Messung von Röntgen-Interferenzlinien und ähnlichen Strahlungs-Verteilungskurven,
dadurch gekennzeichnet, da3 zur Erleichterung der Auswertung die Form der
Blendenöffnung (2; 7; 8; 9; 12; 13) der tatsächlichen Verteilungskurve (3) derart angepaßt ist, daß eine
vorgegebene, vorzugsweise symmetrische Meßkurve entsteht
2. Blende nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Blendenöffnung einer
Standardverteilungskurve angepaßt ist.
3. Blende nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Blendenöffnung
(2) veränderbar ist.
4. Blende nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie (1) aus mehreren parallelen Spaltblenden
(6) aufgebaut ist, deren Längen unabhängig voneinander einstellbar sind.
5. Blende nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenöffnung
aus mehreren in Registrierrichtung hintereinander angeordneten Teilöffnungen (8,9) besteht.
6. Blende nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilöffnungen (8,9) in Registrierrichtung
gegeneinander verschiebbar sind.
7. Blende nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Teilöffnungen (12,13) vorhanden sind
und der Abstand der zur Registrierrichtung senkrecht verlaufenden Mittellinien der beiden Teilöffnungen
(12,13) auf den Abstand des /C\-Dubletts bei
Röntgenbeugungsaufnahmen einstellbar ist.
35 mathematisch durch die sogenannte »Faltungsbeziehung«
+ ■/
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732345406 DE2345406C3 (de) | 1973-09-08 | Detektor-Blende für die Messung von Röntgen-Interierenzlinien |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732345406 DE2345406C3 (de) | 1973-09-08 | Detektor-Blende für die Messung von Röntgen-Interierenzlinien |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2345406A1 DE2345406A1 (de) | 1975-07-10 |
DE2345406B2 true DE2345406B2 (de) | 1976-02-26 |
DE2345406C3 DE2345406C3 (de) | 1976-10-14 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2345406A1 (de) | 1975-07-10 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |