DE3217025A1 - Double-crystal spectrometer - Google Patents

Double-crystal spectrometer

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DE3217025A1
DE3217025A1 DE19823217025 DE3217025A DE3217025A1 DE 3217025 A1 DE3217025 A1 DE 3217025A1 DE 19823217025 DE19823217025 DE 19823217025 DE 3217025 A DE3217025 A DE 3217025A DE 3217025 A1 DE3217025 A1 DE 3217025A1
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Wolfgang Dr. Dipl.-Phys. 8046 Garching Engelhardt
Gerd Dr. Dipl.-Phys. 8000 München Fußmann
Uwe Dr. Dipl.-Phys. 8057 Eching Schummacher
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Abstract

The double-crystal spectrometer is used for measuring X-rays with temporal, spectral and preferably also spatial resolution with a strong interfering radiation background as occurs, for example, in the observation of thermonuclear plasmas in the form of neutrons and hard X-rays against which the spectrometer must be shielded. For this purpose, a mechanically simple design is specified which is based on the principle that the beam path between the two crystals must form a changing but always right-angle triangle with the directions parallel or perpendicular to the crystal plane, in all angular positions of the Bragg crystals which can be rotated in familiar manner by in each case the same angle. At least two of the three corner points of the triangle must be freely displaceable on or parallel to the directions of beam entry or emergence. <IMAGE>

Description

Doppel-Kristall-Spektrometer Double crystal spectrometer

Die Erfindung betrifft ein Doppel-Kristall-Spektrometer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das insbesondere zur Röntgenstrahlmessung bei starkem Störstrahlungshintergrund mit zeitlicher, räumlicher und spektraler Auslösung geeignet ist.The invention relates to a double crystal spectrometer according to the The preamble of claim 1, in particular for X-ray measurement in the case of strong Interfering radiation background with temporal, spatial and spectral triggering is suitable is.

Beispielsweise bei der Spektroskopie thermo-nuklearer Plasmen (im Temperaturbereich bis etwa 20 keV) tritt neben einer weichen Röntgenstrahlung, die ggf. über einen breiten Spektralbereich beobachtet oder gemessen werden sol-l, auch ein Untergrund von Störstrahlung in Form von Neutronen und/ oder hartef Röntgenstrahlung auf, der eliminiert werden muß. Es stellt sich das Problem, für ein über einen großen Spektralbereich verwendbares Spektrometer mit hohem Auflösungsvermögen einen mechanisch einfachen Aufbau zu finden, der eine gute Abschirmung des Spektrometers gegen direkt (z. B. durch die Eintrittsöffnung einer Schutzwand) oder durch Reflexionen auftreffende Störstrahlung gewährleistet und außerdem ohne Schwierigkeit an den zum Strahlungsschutz der Umgebung jeweils erforderlichen Baukonstruktionen,angeordnet werden kann, wo es außerhalb einer Hauptschutzwand leicht zugänglich sein soll.For example, in the spectroscopy of thermo-nuclear plasmas (im Temperature range up to about 20 keV) occurs in addition to a soft X-ray radiation, which if necessary, it should be observed or measured over a broad spectral range, too a background of interference radiation in the form of neutrons and / or hard X-rays that must be eliminated. The problem arises for one over one great Spectral range usable spectrometer with high resolution one mechanically easy to find structure that shields the spectrometer well against direct (e.g. through the entry opening of a protective wall) or through reflections Interfering radiation guaranteed and also without difficulty to the radiation protection the environment in each case required building structures, can be arranged where it should be easily accessible outside a main protective wall.

Zur Strahlungsmessung im Energiebereich bis etwa 4 keV, bei dem Probleme hinsichtlich Störstrahlung und/oder möglicher Auflösung auftreten können, ist bereits die Verwendung eines Monochromators mit zwei Kristallen bekannt, an denen der ankommende Röntgenstrahl gemäß der Braggschen Gleichung in eine zur Eintrittsrichtung parallel versetzte Austrittsrichtung abgelenkt wird ( Nuclear Instruments and Methods 152/1978, S. 43-51). Zur Änderung des Bragg-Winkels und folglich der zu messenden Wellenlänge durch Verdrehen beider Kristalle ohne Änderung der Austrittsrichtung und somit des Beobachtungsortes kann man hierbei den zweiten Kristall gleichzeitig mit der Drehung so längs der Strahlaustrittsrichtung verschieben, daß der Strahl stets durch das Zentrum der Kristalle geht. Es fehlt aber bisher an einem befriedigenden Mechanismus zur Bewegungssteuerung der Kristalle.For radiation measurement in the energy range up to about 4 keV, with which problems can occur with regard to interference radiation and / or possible resolution is already the use of a monochromator with two crystals known to which the incoming one X-ray beam according to Bragg's equation in a direction parallel to the entry direction offset exit direction is deflected (Nuclear Instruments and Methods 152/1978, Pp. 43-51). To change the Bragg angle and consequently the wavelength to be measured by twisting both crystals without changing the exit direction and thus the Here you can observe the second crystal at the same time as the rotation so along the Move the beam exit direction that the beam always goes through the center of the crystals. So far, however, there is no satisfactory one Mechanism to control the movement of the crystals.

Bei einem bekannten Spektrometer der eingangs genannten Art (Nuclear Instruments and Methods 152/1978, S. 109-111) besteht der Führungsmechanismus, der den Verschiebungsbetrag selbsttätig auf den Drehwinkel abstimmen soll, im wesentlichen aus einer festen Kurvenfläche, die bei Drehung des gesamten Systems ein mit dem einen Kristall fest verbundenes Gestänge führt. Abgesehen von mechanischen Schwierigkeiten bei der praktischen Realisierung dieses Systems hat es den Nachteil, daß bei der Winkelverdrehung der -Strahl auf den Kristallflächen wandert und sich zugleich auch der Strahlquerschnitt ändern kann.In a known spectrometer of the type mentioned at the beginning (Nuclear Instruments and Methods 152/1978, pp. 109-111) is the guiding mechanism that to automatically adjust the amount of displacement to the angle of rotation, essentially from a solid curve surface, which when the entire system rotates with the a crystal firmly connected rod leads. Apart from mechanical difficulties in the practical implementation of this system, it has the disadvantage that in the Angular twisting of the ray on the crystal faces moves and at the same time also the beam cross-section can change.

Eine andere bekannte Möglichkeit ist die Anordnung des einen Kristalls auf einer drehbaren Scheibe, an der der andere Kristall auf einem mit einer Mikrometerschraube verschiebbaren Schlitten montiert ist (Handbuch der Physik" von S. Flügge, 1957, S. 104-108).Another known possibility is the arrangement of one crystal on a rotatable disk, on which the other crystal on one with a micrometer screw sliding carriage is mounted (Handbuch der Physik "by S. Flügge, 1957, Pp. 104-108).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gut abschirmbares Spektrometer mit mechanisch einfachem Aufbau anzugeben, mit dem es möglich ist, relativ schnell einen großen Spektralbereich zu durchfahren, und dessen Führungsmechanismus den Strahl stets im Zentrum der Kristallfläche hält. Vorzugsweise soll außerdem auf einfache Weise eine kontinuierliche räumliche Auflösung (z. B. bezüglich unterschiedlicher Orte der Strahlungsquelle) möglich sein.The invention is based on the object of a spectrometer that can be shielded well specify with a mechanically simple structure with which it is possible relatively quickly to drive through a large spectral range, and its guiding mechanism the Always keeps the beam in the center of the crystal face. Preferably should also be on in a simple way, a continuous spatial resolution (e.g. with regard to different Locations of the radiation source).

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Spektrometer gelöst.This object is achieved by the spectrometer characterized in claim 1 solved.

Die Erfindung geht davon aus, daß zur Lösung der genannten Aufgabe bei allen Winkelstellungen der Strahlenweg zwischen den beiden Kristallen mit den zur Kristallebene parallelen bzw. senkrechten Richtungen ein sich änderndes, aber stets rechtwinkliges Dreieck bilden muß, dessen Kathetenschnittpunkt auf der Mittellinie zwischen den Ein- und Austrittsrichtungen des Strahls liegt. Mindestens zwei der drei Eckpunkte (Mittelpunkte der Kristallflächen und Kathetenschnittpunkt) müssen frei auf bzw. parallel zu den EinoderAustrittsrichtungen verschiebbar sein.The invention is based on the assumption that to solve the stated problem at all angular positions the beam path between the two crystals with the directions parallel or perpendicular to the crystal plane a changing, but must always form a right triangle whose cathetus intersection on the The center line between the entry and exit directions of the jet. At least two of the three corner points (centers of the crystal surfaces and cathetus intersection) must be freely movable on or parallel to the entry or exit directions.

In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, den Ort des einen Kristalls festzuhalten und neben dem anderen Kristall den Kathetenschnittpunkt verschiebbar zu lagern.In some cases it can be useful to locate one crystal to hold and next to the other crystal, the catheter intersection can be moved to store.

Dies gilt insbesondere für den auf der Strahleintrittsseite befindlichen Kristall, der bei ortsfestem Kristallmittelpunkt einfach um die Richtung des zwischen den beiden Kristallen verlaufenden Strahls gedreht werden kann, wenn das Spektrometer außer der spektralen auch eine räumliche Auflösung ermöglichen soll. Ferner ist es häufig zweckmäßig, den einen Kristall möglichst nahe und unter definierten Verhältnissen, also ortsfest an der Strahlungsquelle zu halten.This applies in particular to the one on the jet entry side Crystal, which with a stationary crystal center simply around the direction of the between The two crystals passing beam can be rotated when the spectrometer In addition to the spectral resolution, it is also intended to enable spatial resolution. Furthermore is it is often expedient to have one crystal as close as possible and under defined conditions, So to keep stationary at the radiation source.

In anderen Fällen kann es günstiger sein, wenn zum Ändern der Wellenlänge nur die beiden Kristalle verschoben werden, während der Kathetenschnittpunkt fest ist, z.B. im Hinblick auf einen möglichst kleinen, durch Abschirmungen begrenzten Verschiebungsbereich der Strahlenbahn zwischen den beiden Kristallen. Der Verschiebungsbereich bleibt in diesem Fall besonders dann relativ klein, wenn man den Bragg-Winkel symmetrisch zu/4 etwa zwischen 30° und 60° ändert.In other cases it may be more beneficial to change the wavelength only the two crystals are moved while the catheter intersection is fixed is limited by shielding, e.g. with regard to the smallest possible Shift range of the ray path between the two crystals. The range of displacement in this case remains relatively small, especially if the Bragg angle is symmetrical to / 4 changes approximately between 30 ° and 60 °.

Da bei dem hier beschriebenen System der Strahl zwangsläufig in der Kristallmitte gehalten werden kann und bei einer Winkelverstellung auch seinen Querschnitt nicht ändert, hat die Erfindung ferner den Vorteil einer optimalen Ausnutzung der verfügbaren Kristallfläche und folglich maximaler Strahlungsintensität bei der jeweils eingestellten Wellenlänge. Dementsprechend kommt man bei einem aus Intensitätsgründen (gewünschte Photonenzahl) vorgegebenen Strahlquerschnitt mit einem relativ kleinen homogenen Kristall aus, was deshalb wichtig ist, weil gewisse Kristallsorten mit zunehmender Größe sehr kostspielig werden.Since in the system described here, the beam is inevitably in the Crystal center can be held and with an angle adjustment also its cross-section does not change, the invention also has the advantage of optimal utilization of the available crystal surface and consequently maximum radiation intensity for each set wavelength. Accordingly, one comes for reasons of intensity (desired number of photons) predetermined beam cross-section with a relatively small homogeneous crystal, which is important because certain types of crystal with become very costly as they grow in size.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail with the aid of the drawing.

Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung der abgeschirmten Anordnung des Spektrometers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel an einer Betonwand etwa einer Plasma-Versuchsanlage; Figur 2 den Strahlverlauf und die Stellungen der beiden Kristalle für drei verschiedene Bragg-Winkel bei dem Ausführungsbeispiel des Spektrometers gemäß Figur 1; und Figur 3 ein Versuchsmodell für ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.The figures show: FIG. 1 a schematic representation of the shielded Arrangement of the spectrometer according to a first embodiment on a concrete wall for example a plasma test facility; Figure 2 shows the beam path and the positions of the two crystals for three different Bragg angles in the embodiment the spectrometer according to Figure 1; and FIG. 3 shows a test model for a second Embodiment of the invention.

Das hier beschriebene Spektrometer eignet sich z. B. für breitbandige Verunreinigungsmessungen während der Entladungsphasen (DD und DT) einer plasma-physikalischen Fusionsanlage nach Art des "Joint European Torus" (JET), die eine massive, mehr als 2 m dicke Betonwand 1 mit einer Öffnung 2 hat, durch die der Röntgenstrahl 3 eintritt. Außerhalb der Wand 1 zugänglich wird das Spektrometer in bzw. an den dar-gestellten Teilen einer Abschirmung 4 angeordnet, die nach außen durch eine weitere Wand 5 mit einer Öffnung 6 für den austretenden Strahl 7 begrenzt ist. Der Strahl 7 gelangt durch einen Kollimator 8 in einen Detektor 9, bei dem es sich zwecksmäßig um einen Proportional zähler handeln kann. Der Abstand zwischen den Wänden 1 und 5 kann beispielsweise 2 m betragen.The spectrometer described here is suitable for. B. for broadband Impurity measurements during the discharge phases (DD and DT) of a plasma-physical Fusion device like the "Joint European Torus" (JET), which is a massive, more as a 2 m thick concrete wall 1 with an opening 2 through which the X-ray beam 3 entry. Outside the wall 1, the spectrometer is accessible in or on the illustrated Parts of a shield 4 are arranged, which are extended to the outside by a further wall 5 with an opening 6 for the exiting jet 7 is limited. The beam 7 arrives through a collimator 8 into a detector 9, at which it is purposefully can be a proportional counter. The distance between the walls 1 and 5 can be 2 m, for example.

Die beiden Kristalle A, B des Spektrometers sind so angeordnet, daß der zu messende eintretende Strahl 3 vom Zentrum des Kristalls A zum Zentrum des Kristalls B und von diesem in die zur Eintrittsrichtung parallel versetzte Austrittsrichtung (Strahl 7) abgelenkt wird. Dies ist auch dann der Fall, wenn zur Änderung des Bragg-Winkels und folglich der Wellenlänge des gemessenen Strahls beide Kristalle um denselben Betrag gedreht und zugleich längs der Eintritts- bzw. Austrittsrichtungen um entsprechende Strecken in die bei A' bzw. B' angedeuteten Positionen verschoben werden. Neben der konstanten -Detektorposition hat das Doppel-Kristall-Prinzip den Vorteil einer einfachen Abschirmung des Detektors 9 gegen Vor allem in der aktiven Phase der Fusionsanlage durch die Öffnung 2 in das Spektrometer gelangende Neutronen und Störstrahlen.The two crystals A, B of the spectrometer are arranged so that the incoming ray 3 to be measured from the center of the crystal A to the center of the Crystal B and from this in the exit direction offset parallel to the entry direction (Beam 7) is deflected. This is also the case when changing the Bragg angle and consequently the wavelength of the measured beam both crystals around the same Rotated amount and at the same time along the entry and exit directions by appropriate Routes can be moved to the positions indicated at A 'or B'. Next to The double crystal principle has the advantage of a constant detector position simple shielding of the detector 9 against especially in the active phase of the fusion device Neutrons and interfering rays entering the spectrometer through opening 2.

Der Detektor kann von der zweckmäßig mit Paraffin ausgestatteten Auftreffstelle 10 der Neutronen durch Spezialbeton isoliert werden. Darüberhinaus ist bei der Winkelverstellung unter gleichzeitiger Verschiebung beider Kristalle darstellungsgemäß eine sehr weitgehende Abschirmung des Strahlenwegs zwischen den Kristallen A, B gegen Reflexionsstrahlen möglich, nämlich durch die beidseitig in die Bahn vorspringenden Teile der Abschirmung 4, die in der Mitte des Weges zwischen den beiden Kristallen nur einen schmalen Spalt freilassen und sich zu den möglichen Positionen der Kristalle hin trichterartig öffnen. Die erforderlichen Führungen der Kristalle können hierbei in zur Strahlebene (Zeichenebene in Fig. 1) parallele Ebenen versetzt werden.The detector can come from the point of impact, which is expediently equipped with paraffin 10 of the neutrons are isolated by special concrete. In addition, the angle adjustment with simultaneous displacement of both crystals, a very extensive one, as shown Shielding of the path of rays between crystals A, B against reflection rays possible, namely through the parts of the shield protruding into the web on both sides 4, which is only a narrow one in the middle of the path between the two crystals Leave gap free and funnel-like to the possible positions of the crystals to open. The necessary guides for the crystals can be used in this case to the jet plane (Drawing plane in Fig. 1) parallel planes are offset.

Das Verstellen von zwei getrennten Kristallen erfordert zwar hohe mechanische Präzision, erlaubt aber andererseits gewollte Ausrichtfehler zum Unterdrücken von Störstrahlen höherer Ordnung oder zum Kompensieren von Wärmeeffekten.Adjusting two separate crystals requires high mechanical precision, but on the other hand allows deliberate alignment errors to be suppressed of higher-order interference rays or to compensate for thermal effects.

Die Montage der Kristalle erfolgt so, wie dies schematisch in Figur 2 dargestellt ist. Mindestens einer, bei dem Beispiel gemäß Fig. 1 jedoch beide Kristalle A und B sind mit ihren Drehpunkten längs einer zu der Ein- oder Austrittsrichtung des Strahls parallelen Führung C bzw. D verschiebbar gelagert. Während der Kristall A mit einer zur Richtung seiner Ebene parallelen geraden Führung E verbunden ist, ist der Kristall B mit einer zu dieser Richtung, also der Kristallebene senkrechten geraden Führung F verbunden. Die Führungen E und F sind in ihrer jeweiligen Längsrichtung verschiebbar gelagert und so miteinander verbunden, daß sie stets senkrecht zueinander stehen. Unter diesen Bedingungen bilden über den gesamten Verstellbereich die Richtungen der Führungen E und F mit der jeweiligen Strahlrichtung zwischen den beiden Kristallen A, B stets ein rechtwinkliges Dreieck, dessen Gestalt sich zwar ständig ändert, dessen Kathetenschnittpunkt 0 aber stets auf der Mittellinie M zwischen den Kristallzentren liegt.The crystals are assembled as shown schematically in Figure 2 is shown. At least one, but both in the example according to FIG. 1 Crystals A and B are with their pivot points along one of the entry and exit directions of the beam parallel guide C or D mounted displaceably. During the crystal A is connected to a straight guide E parallel to the direction of its plane, is the crystal B with a direction perpendicular to this direction, i.e. the crystal plane straight guide F connected. The guides E and F are in their respective longitudinal directions slidably mounted and connected to each other so that they are always perpendicular to each other stand. Under these conditions, the directions form over the entire adjustment range of guides E and F with the respective beam direction between the two crystals A, B is always a right-angled triangle, the shape of which is constantly changing, but its cathetus intersection 0 is always on the center line M between the crystal centers lies.

Die verschiedenen Führungen können z. B. in Form von Schienen oder dergleichen oder als in Gleitlagern angeordnete Stangen (Fig. 3) realisiert sein.The various tours can be, for. B. in the form of rails or the like or as rods arranged in plain bearings (FIG. 3).

Es ist auch möglich, den Punkt 0 längs der Mittellinie M (oder in der entsprechenden Mittelebene parallel zu D) verschiebbar zu lagern wie bei dem weiter unten anhand von Figur 3 erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wenn man aber den Punkt 0 ortsfest hält und die aufeinander senkrecht stehenden Führungen E und F nur um diesen Punkt O (bzw. um eine durch 0 gehende Achse) drehbar lagert, bewegt sich der Schnittpunkt des Strahls R mit der Mittellinie M in einem interessierenden Bereich des Bragg-Winkels e von beispielsweise e1 = 30° bis e3 = 6ob nur auf dem relativ kleinen Weg, , der zusammen mit der gewünschten Strahlbreite die Mindestöffnung der Abschirmung 4 (Fig. 1) zwischen den Kristallen bestimmt. Bei 62 = 450 wird der Strahl R senkrecht zur Austrittsrichtung abgelenkt.It is also possible to mark point 0 along the center line M (or in the corresponding central plane parallel to D) to be displaceable as with the Exemplary embodiment of the invention explained below with reference to FIG. if but one keeps the point 0 stationary and the guides that are perpendicular to one another E and F can only be rotated around this point O (or around an axis passing through 0), the intersection of the ray R with the center line M moves in a point of interest Range of the Bragg angle e from, for example, e1 = 30 ° to e3 = 6ob only on the relatively small path, which together with the desired beam width is the minimum opening the shield 4 (Fig. 1) determined between the crystals. At 62 = 450 the Beam R deflected perpendicular to the exit direction.

Für eine symmetrische Änderung des Bragg-Winkels 6 zu beiden Seiten R gewünschten Anden Seiten von/4 (450), d.h. von einem gewünschten Anfangswinkel OO bis /2 - EO führen die Kristalle A und B eine Bewegung längs der Strecke 1 = d.cot 2 e aus, wenn 0 d der Abstand zwischen den durch die Kristall zentren gehenden Achsen der Führungen C und D ist. Die Kristalle gleiten dabei auf den Führungen E und F auf einer Länge zwischen d/(2 cos OO) und d/(2 sin iO), und der Schnittpunkt des Strahls mit der Mittelebene M bewegt sich dabei um d 1 ß - d/4 (cot 0o + tan 60 - 2) 2 sin 2 60 1) o o Eine räumliche Auflösung des Doppel-Kristall-Spektrometers wird dadurch erreicht, daß einer der Kristalle wie z.B.For a symmetrical change in the Bragg angle 6 on both sides R desired Andean sides of / 4 (450), i.e. from a desired starting angle OO to / 2 - EO lead the crystals A and B a movement along the distance 1 = d.cot 2 e off if 0 d is the distance between the centers passing through the crystal Axes of guides C and D is. The crystals slide on the guides E and F on a length between d / (2 cos OO) and d / (2 sin iO), and the point of intersection of the beam with the center plane M moves by d 1 ß - d / 4 (cot 0o + tan 60 - 2) 2 sin 2 60 1) o o A spatial resolution of the double crystal spectrometer is achieved in that one of the crystals, e.g.

A um die Achse des zwischen den Kristallen A, B verlaufenden Strahls R drehbar gelagert wird. Bei 0 4 liegen die Strahlungsquellen auf einer Geraden in der Ebene, welche die Zeichenebene von Fig. 2 längs der Führung C senkrecht schneidet, bei 6 /ist/4 dagegen auf Hyperbeln mit großer Öffnung. Die Änderbarkeit des Bragg-Winkels wird unter dieser Bedingung durch die zusätzliche Bewegung 5-freiheit ebenso wenig beeinträchtigt wie die konstante Austrittsrichtung. Bei Anwendung an einer abgeschirmten Fusionsplasma-Anlage können die räumlich verschiedenen Eintrittsrichtungen durch mehrere Eintrittsöffnungen in der Schutzwand gegeben sein.A around the axis of the ray passing between crystals A, B. R is rotatably mounted. At 0 4 the radiation sources are on a straight line in the plane which perpendicularly intersects the plane of the drawing in FIG. 2 along the guide C, at 6 / ist / 4 on the other hand on hyperbola with a large opening. The changeability of the Bragg angle Under this condition, the additional movement 5-freedom also does not impaired like the constant exit direction. When used on a shielded Fusion plasma systems can enter the different directions of entry there must be several entry openings in the protective wall.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Versuchsmodell, das in einem erheblich verkleinerten Maßstab realisiert wurde, sind der Kristall B und der Kathetenschnittpunkt O (Fig. 2) längs der Strahlaustrittsrichtung bzw. parallel hierzu in der Ebene der Mittellinie M (Fig. 2) verschiebbar gelagert.In the experimental model shown in Fig. 3, which in a considerably On a smaller scale, the crystal B and the cathetus intersection are O (Fig. 2) along the beam exit direction or parallel to it in the plane of Center line M (Fig. 2) mounted displaceably.

Dagegen ist das Zentrum des Kristalls A ortsfest, wodurch für eine gewünschte räumliche Auflösung ein Drehen des Kristalls A um den Strahl R (Fig. 2) erleichtert wird. Die oben erläuterten Führungen D, F und E sowie die erforder- liche weitere Führung G, die zum Verschieben des Punktes 0 erforderlich ist, bestehen bei dem dargestellten Modell aus Rundstangen.In contrast, the center of the crystal A is stationary, whereby for a desired spatial resolution rotating crystal A around ray R (Fig. 2) is facilitated. The above-mentioned tours D, F and E as well as the required liche further guidance G, which is required to move the point 0, exist in the model shown made of round bars.

Zur Verschiebung auf seine Führung D sitzt der Kristall B auf einem Lagerblock 11, durch den sich die die Führung D bildende Stange gleitend verschiebbar erstreckt. Der.To move on its guide D, the crystal B sits on one Bearing block 11 through which the rod forming the guide D is slidably displaceable extends. Of the.

Lagerblock 11 ist um eine in Figur 3 senkrechte Achse drehbar auf einem zweiten Lagerblock 12 montiert, welcher seinerseits gleitend verschiebbar auf der ortsfesten Führung D gelagert ist. Starr verbunden mit dem Lagerblock 12 ist ein drehbar montierter Träger 13, auf dem starr eine zu einer Lagerkonstruktion 20 für den Kristall A gehörende Stütze 14 und drehbar ein Lagerblock 15, durch den sich gleitend verschiebbar die stangenförmige Führung E erstreckt, angeordnet sind. Die Führungen E und F sind bei O starr miteinander verbunden, und zwar an einem Verbindungsteil 16, das drehbar auf einem auf der ortsfesten Führung G gleitend verschiebbar gelagerten Block 17 angeordnet ist. Der den Block 11 tragende Block 12 ist auf dem Träger 13 relativ zu diesem verschiebbar angeordnet.Bearing block 11 is rotatable about an axis perpendicular in FIG. 3 a second bearing block 12 is mounted, which in turn is slidable is mounted on the stationary guide D. Rigidly connected to the bearing block 12 is a rotatably mounted carrier 13, on which one rigidly to a bearing structure 20 for the crystal A belonging support 14 and rotatable a bearing block 15 through which slidably extending the rod-shaped guide E, are arranged. The guides E and F are rigidly connected to each other at O, namely on one Connecting part 16, which is rotatable on a sliding on the fixed guide G slidably mounted block 17 is arranged. The block supporting block 11 12 is arranged on the carrier 13 so as to be displaceable relative thereto.

Der drehbare Lagerblock 15 ist über einen Hebel 18 mit einem relativ zu der Stütze 14 längs einer Führungsstange 19 verschiebbaren Block 21 verbunden, der bei seiner Verschiebung über einen weiteren Hebel 22 einen Halter 25 des Kristalls A um eine Lagerachse 23 verschwenkt, die im offenen Ende eines U-förmigen Bügels 24 angeordnet ist.The rotatable bearing block 15 is via a lever 18 with a relative connected to the support 14 along a guide rod 19 movable block 21, which, when it is moved via a further lever 22, a holder 25 of the crystal A pivoted about a bearing axis 23 in the open end of a U-shaped bracket 24 is arranged.

Der Bügel 24 ist seinerseits in der Stütze 14 und in einer ebenfalls auf dem Träger 13 stehenden weiteren Stütze 26 der Lagerkonstruktion 20 so gelagert, daß er zur räumlichen Auflösung, d.h. zur Änderung der Strahleintrittsrichtung um die Achse des Strahls R (Fig. 2) drehbar ist.The bracket 24 is in turn in the support 14 and in one as well on the support 13 standing further support 26 of the bearing structure 20 so mounted, that it is used for spatial resolution, i.e. to change the beam entry direction the axis of the beam R (Fig. 2) is rotatable.

Wenn also bei der in Figur 3 dargestellten Konstruktion der Bragg-Winkel geändert werden soll und zu diesem Zweck beispielsweise durch Einwirken auf den Träger 13 das ge- samte System verdreht wird, verstellt sich durch die Bewegung des aus den Führungen E und F gebildeten rechtwinkligen Dreiecks der Kristall B um den gewünschten Winkelbetrag,. wobei die Blöcke 12 und 17 parallel zueinander auf den Führungen D bzw. G und die Führungen F und E in den Blöcken 11 bzw. 15 gleiten. Zugleich verschiebt der sich drehende Block 15 über den Hebel 18 den Block 12 um einen solchen Betrag, daß dieser über den weiteren Hebel 22 den Kristall A um seine Lagerachse 23 in eine Stellung schwenkt, in der er - bei senkrecht stehendem Bügel 24 -genau parallel zu dem Kristall B bleibt. Wenn der Kristall A durch Verdrehen des Bügels 24 in eine andere Strahleintrittsrichtung gelenkt wird, ändert sich dadurch nichts an der Richtung des Strahls R von A nach B und folglich an der Strahlaustrittsrichtung längs der Führung D.So if in the construction shown in Figure 3, the Bragg angle should be changed and for this purpose, for example by acting on the Carrier 13 the The entire system is twisted, it is misaligned the movement of the right triangle formed by the guides E and F Crystal B by the desired angle. with blocks 12 and 17 in parallel to each other on guides D and G and guides F and E in blocks 11 or 15 slide. At the same time, the rotating block 15 moves via the lever 18 the block 12 by such an amount that this over the further lever 22 to the Crystal A pivots about its bearing axis 23 into a position in which it - at perpendicular standing bracket 24 - exactly parallel to the crystal B remains. When the crystal A is steered by turning the bracket 24 in a different beam entry direction, thereby nothing changes in the direction of the ray R from A to B and consequently at the beam exit direction along the guide D.

Es versteht sich, daß man auch den anderen Kristall B um den Strahl R verdrehbar verlagern könnte.It goes without saying that one also has the other crystal B around the beam R could shift rotatably.

Wenn das hier beschriebene Spektrometer für Messungen im O O Bereich von 1 A bis 20 A verwendet werden soll, kommen al: Material füredie Kristalle A und lX z.B. 5 lulniniumoxid (NaA1llol7)ot-Quartz (SiO2) und tndiumantirno! (InSb) in Kombination mit Calcid (211)-, Ge (111)- und Si (lll)-Kristallen in Betracht, die im Gegensatz zu organischen Kristallen die nötige Resistenz gegen intensive Neutronen- und Röntgenstrahlung haben.If the spectrometer described here for measurements in the O O range from 1 A to 20 A should be used al: material for the crystals A and lX e.g. 5 lulninium oxide (NaA1llol7) ot-quartz (SiO2) and tndiumantirno! (InSb) in combination with Calcid (211) -, Ge (111) - and Si (III) -crystals into consideration, which, in contrast to organic crystals, has the necessary resistance to intense Have neutron and X-rays.

Claims (8)

Doppel-Kristall-Spektrometer Patentansprüche fm 0 Doppel-Kristall-Spektrometer insbesondere zur Messung weicher Röntgenstrahlung, mit zwei parallel zueinander angeordneten, um jeweils denselben Winkel bezüglich der Strahlaustrittsrichtung drehbaren Bragg-Kristallen, von denen einer bei der Drehung um einen dem Drehwinkel entsprechenden Betrag längs der Strahlaustrittsrichtung verschiebbar ist, mit einem Führungsmechanismus, der den Verschiebungsbetrag und den Drehwinkel selbsttätig aufeinander abstimmt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens einer der Kristalle (A, B) mit seinem Drehpunkt längs einer zur Ein- bzw. Austrittsrichtung des Strahls parallelen Führung (C, D) verschiebbar gelagert ist, daß der eine Kristall (A) mit einer zur Kristallebene parallelen geraden Führung (E) und der zweite Kristall (B) mit einer zur Kristallebene senkrechten geraden Führung (F) verbunden ist, und daß diese beiden Führungen (E, F) in ihrer jeweiligen Längsrichtung verschiebbar gelagert und so miteinander verbunden sind, daß sie stets senkrecht aufeinander stehen. Double crystal spectrometer patent claims fm 0 double crystal spectrometer especially for measuring soft X-rays, with two parallel to each other arranged at the same angle with respect to the beam exit direction rotatable Bragg crystals, one of which when rotating through an angle of rotation corresponding amount is displaceable along the beam exit direction, with a Guide mechanism that automatically adjusts the amount of displacement and the angle of rotation coordinate with each other, characterized that at least one of the crystals (A, B) with its pivot point along a to Entry or exit direction of the beam parallel guide (C, D) mounted displaceably is that the one crystal (A) with a straight guide parallel to the crystal plane (E) and the second crystal (B) with a straight line perpendicular to the crystal plane Guide (F) is connected, and that these two guides (E, F) in their respective Slidably mounted in the longitudinal direction and connected to one another so that they are always stand perpendicular to each other. 2. Spektrometer nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß beide Kristalle (A, B) längs je einer zur Strahlaustrittsrichtung parallelen Führung (C, D) verschiebbar gelagert sind.2. Spectrometer according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that both crystals (A, B) along one each to the direction of the beam exit parallel guide (C, D) are slidably mounted. 3. Spektrometer nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die beiden aufeinander senkrecht stehenden Führungen (E, F) auf einer zur Strahlaustrittsrichtung parallelen mittleren Führung (Linie M) verschiebbar gelagert sind.3. Spectrometer according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the two perpendicular guides (E, F) on a central guide (line M) parallel to the beam exit direction are stored. 4. Spektrometer nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die beiden aufeinander senkrecht stehenden Führungen (E, F) gleitend verschiebbar mit ihrem jeweiligen Kristall (A bzw. B) verbunden und an ihrer gemeinsamen Verbindung (Punkt 0) um eine Achse drehbar gelagert sind, welche senkrecht zu den Verschiebungsrichtungen stets in der Mitte zwischen den Ein- und Austrittsrichtungen liegt.4. Spectrometer according to claim 2 or 3, d a d u r c h g e k e n n shows that the two perpendicular guides (E, F) slidably connected to their respective crystal (A or B) and on their common connection (point 0) are rotatably mounted about an axis, which perpendicular to the directions of displacement, always in the middle between the inputs and Exit directions lies. 5. Spektrometer nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens einige der Führungen (D, E, F, G), aus Stangen gebildet sind, die sich durch je einen Lagerblock (12, 15, 11 bzw. 17) erstrecken, daß die Stangen, welche die zur Strahlaustrittsrichtung parallelen Führungen (D, G) bilden, ortsfest sind und verschiebbare Lagerblöcke (12, 17) tragen, während die die aufeinander senkrecht stehenden Führungen (E, F) bildenden Stangen in ihren Lagerblöcken (11, 15) verschiebbar sind, und daß die letztgenannten Lagerblöcke (11, 15) um zu den Verschiebungsrichtungen senkrechte Achsen drehbar gelagert sind.5. Spectrometer according to one of the preceding claims, d a d u r c h e k e k e n n n n n n e i n e t that at least some of the tours (D, E, F, G), are formed from rods that are each supported by a bearing block (12, 15, 11 or 17) extend that the rods that lead to the Beam exit direction Form parallel guides (D, G), are stationary and displaceable bearing blocks (12, 17), while the perpendicular guides (E, F) forming rods in their bearing blocks (11, 15) are displaceable, and that the the latter bearing blocks (11, 15) to be perpendicular to the directions of displacement Axes are rotatably mounted. 6. Spektrometer nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Lagerblock (11) einer der aufeinander senkrecht stehenden Führungen (F) drehbar auf dem Lagerblock (12) der einen zur Strahlaustrittsrichtung parallelen Führung (D) gelagert ist und den einen Kristall (B) trägt, und daß das Verbindungsteil (16) der aufeinander senkrecht stehenden Führungen (E, F) drehbar auf dem Lagerblock (17) der anderen zu der Austrittsrichtung parallelen Führung (G) gelagert ist.6. Spectrometer according to claim 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the bearing block (11) is one of the perpendicular guides (F) rotatable on the bearing block (12) of the one parallel to the beam exit direction Guide (D) is mounted and carries a crystal (B), and that the connecting part (16) of the perpendicular guides (E, F) rotatable on the bearing block (17) of the other guide (G) parallel to the exit direction is supported. 7. Spektrometer nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der drehbare Lagerblock (15) einer der aufeinander senkrecht stehenden Führungen (E) über einen durch Hebel (18, 22) gebildeten Mechanismus einen der Kristalle (A) so verdreht, daß er bei Verstellung des anderen Kristalls (B) um den entsprechenden Winkel verstellt wird.7. Spectrometer according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the rotatable bearing block (15) one of the one on top of the other vertical guides (E) via a mechanism formed by levers (18, 22) one of the crystals (A) twisted so that when the other crystal is adjusted (B) is adjusted by the corresponding angle. 8. Spektrometer nach Anspruch 7, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß ein an dem drehbaren Lagerblock (15) angelenkter Hebel (18) einen Block (21) längs der Achse des zwischen den beiden Kristallen (A, B) verlaufenden Strahls (R) verschiebt, und daß dieser Block (21) über einen weiteren Hebel (22) an einem Halter (25) des einen Kristalls (A) angreift, der um eine Lagerachse (23) schwenkbar ist, die ihrerseits um die Achse des zwischen den beiden Kristallen (A, B) verlaufenden Strahls (R) drehbar gelagert ist.8. Spectrometer according to claim 7, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that a lever (18) hinged to the rotatable bearing block (15) has a Block (21) along the axis between the two crystals (A, B) Beam (R) moves, and that this block (21) via another lever (22) on a holder (25) of the one crystal (A) engages, which around a bearing axis (23) is pivotable, which in turn around the axis of the between the two crystals (A, B) running beam (R) is rotatably mounted.
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