DE3303146A1

DE3303146A1 - Zielbestimmungsvorrichtung fuer roentgenstrahler

Info

Publication number: DE3303146A1
Application number: DE19833303146
Authority: DE
Inventors: Yoshinori Kyoto Hosokawa
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 1982-02-02
Filing date: 1983-01-31
Publication date: 1983-08-18
Also published as: US4521905A; DE3303146C2; JPS58133239A

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Zielbestimmung für auf ein zu bestrahlendes Objekt abgegebene Röntgenstrahlung.

Eine herkömmliche Zielbestimmungsvorrichtung für Röntgenstrahlung enthält, wie der Fig. 1 auf der anliegenden Zeichnung zu entnehmen ist, einen Projektor 5 zur Abgabe eines sichtbaren Strahls c in Richtung einer Sichtstrahlachse P₁, der unter Einhaltung eines fixierten Abstands L zwischen dieser Achse P₁ und einer Röntgenstrahlachse P, deren Verlauf ein aus einem Röntgenstrahier 1 in ein gewünschtes Zielgebiet auf einem zu bestrahlenden Objekt 3 abgegebener Röntgenstrahl a folgt, bewegbar ist. Im Betriebszustand wird zuerst der sichtbare Strahl c auf das gewünschte Zielgebiet auf dem Objekt 3 gerichtet, danach der Röntgenstrahier 1 so weit verschoben, bis dessen Röntgenstrahlachse P die zuvor durch die Sichtstrahlachse P₁ belegte Position einnimmt, und dann wird das Objekt 3 im Bereich des Zielgebiets mit Röntgenstrahlen a bestrahlt.

Diese bekannte Zielbestimmungsvorrichtung erfordert eine zeitraubende und umständliche Bedienung, weil jeder Wechsel des Zielgebietes eine Wiederholung des erläuterten Wechsels der beiden Strahlachsen P₁ und P erfordert, und hat ferner zum Bei· spiel bei Anwendung auf dem Gebiet der Metall- bzw. Mineralanalyse mittels Röntgenstrahlen den schwerwiegenden Nachteil, daß im Verlauf der beim Positionswechsel zwischen dem Sichtstrahlprojektor und dem Röntgenstrahier verstreichenden Zeit bei gewissen Elementen, die in diversen das Objekt 3 bildenden Metallen bzw. Mineralien enthalten sind, säkulare Veränderungen durch Oxidation o. dgl. auftreten.

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Bei einer anderen bekannten Zielbestimmungsvorrichtung (siehe Fig. 2 der anliegenden Zeichnung) für Röntgenstrahlung ist der den sichtbaren Strahl c abgebende Projektor 5 so neben dem Röntgenstrahier 1 angeordnet und ausgerichtet, 5aß die Achse P. des sichtbaren Strahls c die Röntgenstrahlachse P auf der Oberfläche des zu bestrahlenden Objekts 3 schneidet. Weil in diesem Fall das gewünschte Zielgebiet auf dem Objekt 3 durch den Schnittpunkt der beiden Strahlachsen P₁ und P definiert ist/ können beide Strahl-Arten c und a gleichzeitig angewendet und ausgenutzt werden. Jeder Zielgebiet-Wechsel auf dem Objekt kann schnell und einfach durchgeführt werden.

Dennoch hat auch die bekannte Vorrichtungsart nach Fig. 2 zumindest den grundlegenden Nachteil, daß damit einwandfreie Ergebnisse im wesentlichen nur bei solchen Objekten erzielt werden können, die eine ideal ebene Oberflächenstruktur haben. Wenn aber die Oberfläche des Objekts 3 im Zielbereich rauh ist wie in der vergrößerten Ausschnittdarstellung von Fig. 2, werden zwangsläufig vom sichtbaren Strahl c und vom Röntgenstrahl a zwei unterschiedliche Oberflächenpunkte getroffen. Das bedeutet: Der Röntgenstrahl a und der sichtbare Strahl c als Zielbestimmungsstrahl können zwar gleichzeitig abgegeben werden, ihr den gewünschten Zielpunkt definierender Schnittpunkt stimmt aber nicht mit dem vom Röntgenstrahl a getroffenen Oberflächengebiet auf dem Objekt 3 überein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem gewürdigten Stand der Technik verbesserte Zielbestimmungsvorrichtung für Röntgenstrahlen zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist kurz gefaßt im Patentanspruch 1 angegeben.

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In dem Unteranspruch ist eine Weiterbildung der Erfindung gekennzeichnet.

Der Grundgedanke der Erfindung geht dahin, einen aus einem
seitlich von einem Röntgenstrahier angeordneten Projektor abgegebenen sichtbaren Strahl mittels eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Spiegels so in Richtung auf das mit dem Röntgenstrahl zu bestrahlende Oberflächengebiet auf einem' Objekt umzulenken, daß die Sichtstrahl-Achse mit der Achse des aus dem Röntgenstrahier kommenden Röntgenstrahl genau oder nahezu

identisch ist, beide Strahlen präzise im selben Punkt auf das zu bestrahlende Objekt auftreffen und unter jederzeit möglicher Beobachtung des Sichtstrahl-Auftreffpunktes eine einfache und schnelle Röntgenstrahl-Zielbestimmung bei Vermeidung säkularer Veränderungen am Objekt möglich ist, auch wenn das Objekt eine rauhe Oberfläche hat.

Die erfindungsgemäße Zielbestimmungsvorrichtung ermöglicht
nicht nur die gleichzeitige Ausnutzung des sichtbaren Strahls und der Röntgenstrahlen, sie bietet auch die Sicherheit, daß der von den Röntgenstrahlen getroffene Objektbereich mit dem 2Q optisch gewählten und beobachteten Zielgebiet identisch ist.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachstehend unter Bezug auf eine Zeichnung, die auch den oben gewürdigten Stand der Technik umfaßt, beispielhaft" näher erläutert. Es
zeigen: ,

Fig. 1 und 2 schematische Darstellungen zum oben erläuterten Stand der Technik, und

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Zielbestimmungsvorrichtung für Röntgenstrahlen.

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Aus einem zum Beispiel durch eine Röntgenröhre gebildeten Röntgenstrahier 1 des Ausführungsbeispiels in Fig. 3 abgegebene Röntgenstrahlen a werden durch einen in der Strahlrichtung angeordneten Kollimator 2 zu einem parallelen Röntgenstrahlenbündel mit der Achse P gebündelt und treffen in dieser Form auf ein Objekt 3, das beispielsweise der Gruppe der Metalle und/oder Mineralien angehört und darauf durch Abgabe einer für in dem Objekt enthaltene Elemente typischen Fluoreszenz-Röntgenstrahlung reagiert, welche von einem Detektor (Energiedispersionstyp) für Fluoreszenz-Röntgenstrahlung aufgenommen und unter Berücksichtigung des jeweils vorhandenen Strahlungsenergiepegels für eine gleichzeitige Analyse der Art und Konzentration jedes in dem Objekt bzw. in der Probe 3 enthaltenen Elements ausgenutzt werden kann.

Zwar könnte als Detektor 4 auch ein für die qualitative und quantitative Analyse geeigneter Fluoreszenzröntgenstrahlungsempfänger des Wellenlängendispersionstyps benutzt werden; erfindungsgemäß wird aber ein Detektor 4 für Fluoreszenz-Röntgenstrahlung des Energiedispersionstyps bevorzugt, weil er die gleichzeitige Analyse mehrerer Elemente erlaubt und selbst dann noch die Ermittlung der Zusammensetzung der Probe 3 mit genügender Genauigkeit ermöglicht, wenn das Zielgebiet des proportional zur Durchmesser-Querschnittsfläche des Kollimators 2 stark gebündelten Röntgenstrahl a relativ klein ist. Das ist ein Vorteil bei der Analyse mehrerer Elemente innerhalb eines kleinen Materialabschnitts.

Ein Projektor 5 der erfindungsgemäßen Zielbestimmungsvorrichtung gibt einen sichtbaren Strahl c wie beispielsweise einen sichtbaren Laserstrahl oder moduliertes bzw. monochromatisches Licht in Richtung auf einen Spiegel 6 ab, der für

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die Röntgenstrahlen a durchlässig ist, im Verlauf der Röntgenstrahlachse P zwischen dem Röntgenstrahier 1 und dem Kollimator 2 angeordnet ist, zumindest auf einer Seite eine sichtbare Strahlen reflektierende Spiegeloberfläche hat und relativ zu der Achse P so schräg gestellt ist, daß der aus dem Projektor 5 auf eine von dem Röntgenstrahl a durchsetzte Stelle Q auf der Spiegeloberfläche gerichtete sichtbare Strahl c umgelenkt wird und im Verlauf einer mit der Röntgenstrahlachse P exakt oder nahezu identischen Sichtstrahlachse P₀ auf das selbe Zielgebiet der Probe 3 wie der Röntgenstrahl a trifft.

Die den sichtbaren Strahl c reflektierende Spiegelfläche auf dem Spiegel 6 ist vorzugsweise eine Folie bzw. ein Film, die bzw. der ein oder mehrere Metalle mit niedriger Ordnungszahl wie Aluminium, Beryllium o. dgl. enthält und einen hohen Transmissionsfaktor für Röntgenstrahlen hat.

Zur visuellen überwachung des gleichzeitig vom Röntgenstrahl a und vom sichtbaren Strahl c getroffenen Zielgebiets auf der Probe 3 dient ein Instrument 7 wie Mikroskop, Fernrohr o. dgl., durch das der Sichtstrahl-Auftreffpunkt auf der Probe 3 beobachtet wird. Auf der Grundlage des Beobachtungsergebnisses durch das als Monitor dienende Instrument 7 kann der Röntgenstrahl a genau in jedes gewünschte Zielgebiet auf der Probe 3 gesteuert werden. Die von dem getroffenen Zielgebiet abgegebene Fluoreszenz-Röntgenstrahlung kann ununterbrochen ausgewertet werden.

Ein den Röntgenstrahlen führenden Innenraum des Gerätes umschließendes Gehäuse 8 besteht unter Berücksichtigung von Festigkeitsforderungen und Kosten vorzugsweise aus etwa 20mm dickem Eisenmaterial, kann aber auch aus etwa 2mm dickem Bleimaterial gefertigt sein.

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Abweichend von dem für Metall- und Mineralanalysen vorgesehenen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es auch möglich, die erfindungsgemäße Zielbestimmungsvorrichtung bei der Untersuchung gasförmiger, flüssiger oder breiförmiger Proben zu verwenden. In solchen Fällen muß lediglich die gasförmige oder flüssige Probe in einer aus Polyester, Beryllium o. dgl. hergestellten Zelle eingeschlossen sein. Bei der Untersuchung einer brei- oder pastenförmigen Probe ist es andererseits nur notwendig, den Röntgenstrahl a nach unten zu richten und die breiförmige Probe in die Röntgenstrahlachse zu plazieren.

Die erfindungsgemäße Zielbestimmungsvorrichtung für Röntgenstrahlen eignet sich außer für Fluoreszenz-Röntgenstrahlanalysegeräte, wie vorstehend erläutert, auch zur Verwendung in einem Röntgenstrahl-Diffraktometer, in Röntgenstrahl-Absorptionsanalyeegeräten, in medizinischen Röntgenanlagen und ähnlichen Geräten.

Claims

3303U6 TER MEER-MULLER-STEINMEISTER PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dlpl.-Infl. H. Steinmeister Ä Artur-LadebecK-Strasse S1 D-8OOO MÜNCHEN 22 D-4800 BIELEFELD 1 Case: HO-112 31. Januar 1983 Mü/Gdt. . HORIBA, Ltd. 2 Miyanohigashi-machi, Kissyoin, Minami-ku, Kyoto, Japan Z ielbestinunungsvor richtung für Röntgenstrahier Priorität: 2. Februar 1982, Japan, Ser. No. 57-15900 PATENTANSPRÜCHE

1.) Vorrichtung zur Zielbestimmung für aus einem Röntgenstrahier auf ein zu bestrahlendes Objekt abgegebene Röntgenstrahlung, mit einem Projektor zur Abgabe eines sichtbaren Strahls,
gekennzeichnet durch

- einen für Röntgenstrahlung durchlässigen aber den sichtbaren Strahl (c) reflektierenden und zwischen dem Röntgenstrahier (1) und dem zu bestrahlenden Objekt (3) angeordneten Spiegel (6), welcher eine den sichtbaren Strahl reflektierende Oberfläche aufweist, die relativ zur Achse (P) der abgegebenen Röntgenstrahlen (a) so schräg einstellbar ist, daß der in die von den Röntgenstrahlen durchsetzte Stelle (Q) der reflektierenden

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Oberfläche des Spiegels fallende sichtbare Strahl (c) nach erfolgter Ablenkung einer Achse (P_Q) folgt, die genau oder nahezu identisch mit der Röntcfenstrahlachse (P) ist, und

ein Instrument (7) zur Überwachung des Auftreffgebiets des sichtbaren Strahls (c) auf dem zu bestrahlenden Objekt (3).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (5, 6, 7) der Zielbestimmungsvorrichtung mit einem Fluoreszenz-Röntgenstrahlung ausnutzenden Analysegerät o. dgl. verbunden sind.

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