DE3301899A1

DE3301899A1 - Verfahren und anordnung zur messung strahlungsabhaengiger eigenschaften eines koerpers

Info

Publication number: DE3301899A1
Application number: DE19833301899
Authority: DE
Inventors: Hans-Joest Dipl.-Phys. 7910 Neu-Ulm Herzog
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1983-01-21
Filing date: 1983-01-21
Publication date: 1984-07-26

Description

Beschreibung
"Verfahren und Anordnung zur Messung strahlungsabhängiger Eigenschaften eines Körpers" Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Messung strahlungsabhängiger Eigenschaften eines Körpers nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 9.
Die Erfindung ist insbesondere anwendbar fur Meßanordnungen, in denen Röntgenstrahlen benutzt werden, beispielsweise bei einer Röntgenabsorptionsmessung. Eine derartige Anordnung ist iri schematischer Form in FIG. 1 dargestellt. Die von einer Strahlungsquelle 1, z.B. einer Röntgenröhre, ausgesandte Strahlung gelangt iiber eine erste Blende 3, z.B. eine Lochblende auf einen Nlonoctlromater 4, der beispielsweise aus einem drehbaren -und unter einem bestimmten Braggwinkel eingestelltem Einkristall besteht. Die so erzeugte monochromatische Strahlung gelangt über eine zweite Blende 5 auf den zu untersuchenden Körper 6, der in Richtung des Doppelpfeiles 7 verschiebbar ist. Die von dem Körpers 6 abgeänderte Strahlung, der Meßstrahl 2, durchquert mindestens zwei voneinander beabstandete Blendensysteme 8,9 und gelangt auf einen Detektor 10, z.B. einen Szintilationszähler, der elektrisch mit einer Auswerteeinheit 11 verbunden ist. Hat der Körper 6 ortsabhängige Eigenschaften, z.B. ortsabhängige Sonzentrationsänderungen eines chemischen Elementes, so kann beispielsweise die -Messung mit Hilfe eines Meßtisches erfolgen-, der in Richtung des Doppelpfeiles 7 in Schritten hochgenau verschiebbar ist und auf dem der Körper 6 befestigt ist.
Insbesondere bei Röntgenstrahlung wird die räumliche Auflösung (Querschnittsform und räumliche Lage des Meßstrahls 2) bestimmt durch die Eigenschaften, z.B. Abstand in Richtung des Neßstrahles und Apertur, des Blendensystems 8, 9. Soll der Körper 6 sehr genau untersucht werden, z.B. bei verschiedenen Wellenlängen der Strahlung und/oder schrittweise an benachbarten Orten, die jeweils einen Abstand von ungefähr 50/um bis 100/um besitzen, so ergeben sich insbesondere bei Röntgens trahlung folgende Schwierigkeiten bei der Einstellung der Meßanordnung gemäß FIG. 1.
Für eine hohe räumliche Auflösung ist es erforderlich daß das vor dem Strahlungsdet ektor 10 befindliche Blenden- system 8, 9 aus mindestens zwei beabstandeten Einzelblenden besteht, deren jeweilige Öffnung (Apertur) möglichst klein ist, z.B. einen Durchmesser von 50/um besitzt. In einem derartigen Fall ist es sehr zeitaufwendig, insbesondere die zweite Einzelblende 9 derart anzuordnen, daß das Intensitätsmaximum des Meßstrahles 2 den Strahlungsdetektor 10 trifft, denn das Blendensystem 8,9 und der Strahlungsdetektor 10 müssen genau auf einer Linie liegen (Achse des Meßstrahls). Soll die Wellenlänge der Strahlung geändert werden, so ist es erforderlich, den Einkristall des Monochromators 4 zu drehen. Dabei ändert sich im allgemeinen die Richtung und der Ort des Meßstrahles 2, so daß eine erneute zeitaufwendige Justierung insbesondere des Blendensystems 8, 9 und/oder des Strahlungsdetektors 10 erforderlich ist. Die mit einer derartigen Anordnung durchgeführten Messungen sind in nachteiliger Weise zeit-und kostenaufwendig, so daß insbesondere Messungen (Kontrollen) im Rahmen einer industriellen Anwendung (Fertigung) unwirtschaftlich sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Anordnung dahingehend zu verbessern, daß in konstengünstiger Weise und mit einem möglichst geringen Zeitaufwand industriell anwendbare hochgenaue und hochauflösende Messungen, insbesondere Röntgenabsorptionsmessungen möglich werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 unii 9 angegebenen Merkmale.
Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind den UTnteransprüchen entnehmbar.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert unter Bezugnahme auf eine weitere Figur.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst der Strahlungsdetektor 10 derart justiert, daß das Intensitätsmaximum der Strahlung empfangen wird, die unmittelbar vom Monochromator 4 erzeugt wird. Auf der derart vorgegebenen Achse der Strahlung werden nun Blenden und/oder Blendensystem angeordnet, die beispielsweise den Querschnitt des auf den Strahlendetektor 10 fallenden Meßstrahles 2 verkleinern, so daß die Meßanordnung eine gewünschte räumliche Auflösung erhält. Dieser Vorgang erfolgt z.B. durch das Blendensystem 8,9, das die Öffnung (Apertur) des Strahlungsdetektors 10 bestimmt. Soll der Strahlungsdetektor 10 z.B. eine quadratische Apertur von 100/um x 100/um besitzen, so wird zunächst am Ort der Blende 9 eine Spaltblende 21 (FIG. 2) mit einer Spaltbreite von lOOpm so lange in einer Richtung 22, die im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Spaltes 24 und senkrecht zur Achse des Meßstrahls 2 ist, bewegt, bis der Strahlungsdetektor 10 ein Intensitätsmaximum anzeigt.
Wird nun eine Begrenzungsblende 20, die vorzugsweise als Spaltblende ausgebildet ist, so lange in der Richtung 23 (parallel zur Längsrichtung des Spaltes der Spaltblende 21) bewegt, bis der Strahlungsdetektor 10 erneut ein Intensitätsmaximum anzeigt, so entsteht eine Blende 9, die eine einst-ellbare Apertur hat und die bezüglich der Achse des Meßstrahles 2 genau ausgerichtet ist. Wird der beschriebene Vorgang wiederholt fur die Blende 8, so entsteht ein Blendensystem 8,9 das als Aperturblende wirkt für den Strahlungsdetektor 10. Wird nun vor der Blende 8 der zu untersuchende Körper 6, z.B. ein Teil einer Vorform zur Herstellung optischer Glasfa-sern, angeordnet und senkrecht zur Achse des Meßstrahles schrittweise bewegt, so ist eine Messung mit hoher räumlicher Auflösung möglich.
Bei einstelLbaren Spaltbreiten der verwendeten Spaltblenden ist eine einstellbare Apertur des Strahlungsdetektors möglich und damit eine Änderung-des räumlichen Auflösungsvermögens der Meßanordnung.
Hat der Körper eine kennzeichnende Achse, z.B. eine Rotationsachse, so ist es insbesondere für eine schnelle Messung zweckmäßig, diese Achse in einem bestimmten Winkel zur Achse des Meßstrahles anzuordnen.
Weiterhin ist es möglich, die Begrenzungsblende 20 als Loch- oder Irisblende auszubilden und diese innerhalb des justierten Spalts 24 der Spaltblende 21 zu bewegen und dadurch bezüglich der Achse des Meßstrahles 2 zu justieren.
Ist mindestens eine Spalt- und/oder Begrenzungsblende mit einem motorischen Antrieb, z.B. einem Stellmotor, verbunden, so ist es möglich, den beschriebenen Einstellvorgang selbsttätig durchzuführen nach Maßgabe der Strahlungsintensität, die am Strahlungsdetektor gemessen wird und in einer nachgeschalteten Auswerteeinheit 11 ausgewertet wird.
Insbesondere für Röntgenabsorptionsmessungen ist eine Strahlungsquelle, z.B. ein Synchrotron zweckmäßig, die ein kontinuierliches'Wellenlängenspektrum und eine große Strahlungsintensität besitzt.
Die Erfindung ist nicht auf Röntgenstrahlung beschränkt, sondern auch auf andere Wellen- oder Teilchenstrahlung anwendbar.
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Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Messung strahlungsabhängiger Eigenschaften eines Körpers, welches insbesondere Röntgenstrahlung verwendet, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) ein Strahlungsdetektor (10) wird zunächst derart ausgerichtet, daß das Intensitåtsmaximum eines Meßstrahles (2) erfaßt wird, der eine weitgehend beliebige Querschnittsform besitzt b) eine für die Messung erforderliche Apertur des Meßstrahles (2) und dessen Ort wird besimmt durch mindestens eine Kombination aus einer ersten Spaltblende (21), die im wesentlichen senkrecht zur Ausbreitllngsrichtung des Meßstrahles (2) bewegt wird, und einer Begrenzungs blende (20), welche die Länge des durch die erste Spaltblende (21) gebildeten Spaltes begrenzt und weLche in längsri.chtui0g des Spaltes zubewegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsblende (20) als zweite Spaltblende ausgebildet wird derart, daß sich die entstandenen Spalte im wesentlichen rehtwinklig kreuzen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Spaltblende mit einer einstellba-r veränderlichen Spaltbreite ausgebildet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekerlnzeichnet, daß der Körper (6) derart ausgerichtet wird, daß eine den Körper kennzeichnende Achse und die Längsrichtung von mindestens einem Spalt im wesentlichen parallel sind.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Körper- (6) zumindest aus einem Teil einer Vorform für einen Lichtwellenleiter besteht und daß an dem Körper eine Röntgenabsorptiorlsmessung ausgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5; dadurch gekennzeichnet, daß die Vorform derart ausgerichtet wird, daß deren Längsachse im wesentlichen zusammenfällt mit der Achse des Meßstrahles.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Vorform derart ausgerichtet wird, daß deren Längsachse im wesentlichen senkrecht steht auf der Achse des Meßstrahles.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Synchrotron zur Erzeugung der Röntgenstrahlung verwendet wird, deren Wellenlänge durch mindestens einen kontinuierlich einstellbaren Monochromator bestimmt wird.
9. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Meßstrahles (2) mindestens zwei voneinander beabstandete Blendensystem (8, 9) vorhanden sind, von denken mindestens eines eine bewegliche Spaltblende (20, 21) enthält.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Stellmotor vorhanden ist, der mindestens eine Spaltblende im wesentlichen senkrecht zur Richtung des Meßstrahles bewegt, und der nach Maßgabe eines Ausgangssignales des Strahlungsdetektors und/oder einer damit verbundenen Auswerteeinheit steuerbar ist.