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Vorrichtung zur Herstellung von Strukturaufnahmen mittels Röntgenstrahlen
Die Erfindung bezieht sich auf die Ermittlung der Gitterstruktur von Kristallen
mittels Röntgenstrahlen und betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Strukturaufnahmen.-Wenn
ein Prüfkristallkörper oder eine Kristallpulvermenge von einem Röntgenstrahlenbündel
getroffen wird, so werden an jeder Kristallfläche, für welche die bekannte Braggsche
Gleichung erfüllt ist, Röntgenstrahlen reflektiert. Da das Strahlenbündel eine gewisse
Breite hat, wird die zur Aufnahme des Spektralbildes dienende photographische Schicht
in jedem Punkte von verschieden gerichteten Strahlen getroffen. Hierdurch wird das
Bild mehr oder weniger verschleiert und diffus. Mit einer Vorrichtung nach der Erfindung
ist dieser Nachteil beseitigt. Sie ermöglicht es, die Wirksamkeit der reflektierten
Strahlen zu vergrößern. Es sind bereits Vorrichtungen zur Ermittlung der Gitterstruktur
von Kristallen mittels Röntgenstrahlen bekannt, bei welchen der Prüfkörper in einem
Röntgenstrahlenbündel um eine Achse drehbar ist und dicht vor der photographischen
Schicht eine die reflektierten Röntgenstrahlen begrenzende Blende angeordnet ist.
Bei einer derartigen Vorrichtung wird nun gemäß der Erfindung dafür gesorgt, daß
der Spalt dieser Blende die Richtung der Drehachse aufweist und die Blende zusammen
mit dem Prüfling relativ zur photographischen Schicht drehbar ist. Auf die photographische
Schicht wird nur ein schmales, vom Prüfkörper reflektiertes Röntgenstrahlenbündel
zur Einwirkung gebracht, wobei die Richtung des Bündels relativ zum drehbar angeordneten
Prüfkörper unverändert gehalten ist. Auf diese Weise kann man das reflektierte Strahlenbündel
einer photographischen Schicht abtasten lassen und auf dieser Schicht Schwärzungslinieny
entstehen lassen, aus denen man die Raumgitterstruktur des Kristallstoffes bestimmen
kann.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, eine außerordentlich
große Strahleninteneität anzuwenden und dadurch die erforderliche Dauer für eine
Aufnahme sehr erheblich zu beschränken. Die Erfindung macht es möglich, Kristallstrukturaufnahmen
mit breitem Strahlenbündel, also großer Energie und kurzer Belichtungszeit, herzustellen
und doch eine große Bildschärfe zu erhalten. Zu diesem Zwecke läßt man gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung das wirksame reflektierte Strahlenbündel
unter einem kleinen Winkel (z. B. ungefähr 200 oder noch geringer) mit
der
im Bereiche der Röntgenstrahlen ebenen Oberfläche des Prüfkörpers austreten. wirkt
dann ein großer Teil der Oberfläche des Prüfkörpers zum Entstehen des Bildes die
Richtungsverschiedenheit der wirksamWe't reflektierten Strahlen ist aber sehr gering
uii< die Bildschärfe deshalb groß. Eine weite Verbesserung der Erfindung besteht
darin, daß zur gleichzeitigen Aufnahme von zwei Bildern zwei annähernd diametral
einander gegenüberliegende Schlitze vorgesehen sind.
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Ferner wird die Erfindung dadurch weiter ausgestaltet, daß der Blendkörper
biegsam oder gegliedert ist und mittels einer seitlich vom S tr ahl enaustritts
fens ter angeordneten Führungs- oder Rolleinrichtung vor dem Strahlenaustritt-sfenster
in eine nicht absorbierende Lage gebracht wird. Hierdurch wird verhindert, daß die
Blende den Eintritt der primären Röntgenstrahlen behindert. Weitere Ausgestaltungen
und Verbesserungen bilden die Gegenstände der Ansprüche 5 bis 8.
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In der Zeichnung sind die Ausführungsbeispiele einer Einrichtung
nach der Erfindung schematisch angegeben. Fig. I und 2 stellen Schnitte durch eine
Aufnahmekammer dar. Fig. 3 ist ein Teil eines besonders beschaffenen Biendkörpers.
In den Fig. I und 2 ist I die Zylinderwand der Aufnahmekammer, welche die Befestigungsunterlage
für den (deutlichlçeitshalber nicht eingezeichneten,) photographischen Film bildet.
Um die Achse des Zylinders drehbar gelagert befindet sich in der Kammer die Zwischenwand
2, die als Träger des Prüfkörpers 3 dient. An den beiden Enden ist die Wand 2 mit
vorstehenden Rändern versehen, in denen sich ein axialer Schlitz 4 befindet. An
diesen Rändern ist ein biegsames Band aus einem die Röntgenstrahlen in hinreichendem
Maße absorbierendem blaterial befestigt.
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In Fig. I sind diese Bänder mit 5 und 6 bezeichnet. Sie können an
ihren beiden Seiten in Rillen gelagert sein, so daß sie auch bei der Drehung des
Trägers 2 entsprechend der Form der Kammerwand gekrümmt gehalten werden. Die freien
Enden der Bänder sind an Rollen 7 bzw. 8 befestigt. Die Rolle7 wird von einer Federeinrichtung
rechtsum, die Rolle 8 linlesum gedreht. An dem Träger 2 kann eine Einrichtung, z
.B. ein durch die Stirnwand der zylinderförmigen Kammer hindurch reichender Zapfen,
befestigt sein, mittels dessen der Träger um die Zylinderachse gedreht werden kann.
Wird der Träger nach rechts gedreht, so rollt sich das Band 5. auf die Rolle 7 auf,
während sich das Band 6 von Rolle 8 abrollt. Bei umgekehrter Drehrichtung rollt
sich das Band 6 auf, und das Band 5 rollt sich ab. Zwischen den Rollen 7 und 8 ist
eine Öffnung in der Zylinderwand vorgesehen, durch die ein Röntgenstrahlenbündel
in die Kammer geworfen werden kann. gine röntgenstrahlendurchlässige Deckplattd
9 hindert den Eintritt von sichtbarem Licht. i tb photographische Film, der sich
zwischen w r Zylinderwand I und den Bändern 5 und 6 befindet, bleibt durch die Bänder
und den als Querwand ausgeführten Träger 2 der Einwirkung des größten Teiles der
Röntgenstrahlen entzogen. Durch die Schlitze 4 kann ein unter einem sehr kleinen
Winkel mit der im Bereiche der Röntgenstrahlen ebenen Vorderfläche des Prüfkörpers
austretendes reflektiertes Strahlenbündel auf den Film auftreffen.
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Wird nun der Träger 2 mit regelinäßiger Geschwindigkeit gedreht,
so tasten die reflektierten Strahlen den ganzen Film ab, und es entsteht auf diesem
das spektral zerlegte Reflexionsbild. Zum Drehen des Trägers kann eine mechanische
Einrichtung, z. B. ein elektrischer Motor oder ein Uhrwerk, verwendet werden.
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Um den Einfluß einer zeitlichen linderung der an der Röntgenröhre
liegenden Spannung oder einer Betriebsstörung zu beseitigen, kann man den Film auch
während einer einzigen Aufnahme mehrere Male abtasten lassen oder dem Träger eine
oszillatorische Bewegung geben, deren Schwingungszeit klein in bezug auf die erforderliche
Belichtungszeit ist.
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Hierdurch wird es auch möglich, die Bei ichtungszeit beliebig zu
wähien. Bei einmaligem langsamem Drehen muß dieDrebgeschwindigkeit der gewählten
Belichtungszeit angepaßt sein, und man erhält ein unvollständiges Bild, wenn das
Belichtungsverfahren an einem willkürlichen Zeitpunkt beendet wird. Die Breite b
des primären Röntgenbündels kann bei Anwendung des beschriebenen Verfahrens außerordentlich
groß sein. Die reflektierte Strahlung wird von einer großen Oberfläche gesammelt
und hat somit eine große Energie.
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Trotzdem wird, da durch die Schlitze 4 nur Strahlen mit sehr wenig
verschiedenen Richtungen hindurchtreten können, das erhaltene Spektralbild wenig
diffus.
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Der Antrieb kann auch an die Rollen 7 und 8 angreifen. In diesem
Falle braucht die Rollenrichtung keine Spannfeder zu haben.
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Dabei kann, um eine schwingende Bewegung des Trägers möglich zu machen,
eine Wechselvorrichtung vorgesehen sein in der für das Wechseln der Bewegungsrichtung
von Schreibmaschinenfarbbändern gebräuchlichen Art, welche den Antrieb eventuell
automatisch von der einen Rolle auf die andere umschaltet, wenn die Endstellung
erreicht ist.
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Die Ausführung nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach
Fig. I dadurch, daß die Bänder 10 und II nicht in Führungsrillen liegen, sondern
sich geradlinig von den Befestigungspunkten
an dem Träger 2 nach
dem Strahleneintrittsfenster erstrecken. Ferner sind sie nicht aufgerollt, sondern
über Führungs rollen oder feststehende glatte Füh; rungsstälbe 12 und I3 zurückgebogen.
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Durch letzteres entsteht der Vorteil, daß der tote Winkel zwischen
dem eintretenden Strahlenbündel und der Grenze des Drehbereiches kleiner bleiben
kann. Die Enden der Bänder können auf an der Außenseite der Kammer befindliche Rollen
aufgewickelt werden. Sie können auch, wie in Fig. 2 angegeben, um die Außenseite
der Kammerwand herumgelegt und miteinander verbunden werden. Zweckmäßig wird für
die Verbindung ein elastisches Zwiaschenstück verwendet, welches die Längenunterschiede
bei den verschiedenen Stellungen des Trägers (annähernd wo01, des Kammerdurchmessers)
ausgleicht.
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Auch kann zu diesem Zwecke eine Spannrollenvorrichtung benutzt werden,
so daß die Blende aus nur einem Band bestehen kann, dessen beide Enden an den Enden
des Trägers befestigt sind. Das Ganze wird zweckmäßig in eine e Hülle eingeschlossen,
um den Film vor dem Eintritt von Tageslicht zu schützen und eine Beschädigung des
Bandes zu verhüten.
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Bei der Ausführung nach Fig. 1 besteht der Blendkörper aus zwei Teilen,
bei der Ausführung nach Fig. 2 kann er aus einem langen biegsamen Band bestehen.
Wird ein aus mehreren Einzelgliedern zusammensetzter Blendkörper verwendet, so kann
dieser als ring-oder halbringförmiger Körper ausgebildet werden, wenn man diese
Einzelglieder bei Drehung der Blende dem Strahleneintrittsfenster ausweichen läßt.
Dies kann z. B. durch Drehen der Glieder um eine zur Drehachse des Prüfkörpers senkrechte
Achse oder durch Verschieben derselben in Richtung dieser Drehachse erfolgen.
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Die ebenfalls ganz schematisch gehaltene Fig. 3 bezieht sich auf
die zuletzt erwähnte Möglichkeit. Es sind mit 14 einige sich zweckmäßig teilweise
überdeckende Glieder des Blendkörpers angegeben. Bei dieser Darstellung ist der
in Wirklichkeit gekrümmte Blendenkörper als flaches Band gedacht, das sich von links
nach rechts oder umgekehrt bewegt. Die Glieder 14 sind an Stäbchen I5 befestigt
und durch diese vertikal in Führungsschienen I6 aufgehan.gen. Die Aufnahmekammer
ist bei dieser Ausführung so angeordnet, daß die Drehachse des Trägers für den Prüfkörper
vertikal steht und die Röntgenstrahlen durch ein mit I7 im Querschnitt angedeutetes
Rohr horizontal eintreten.
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Das Rohr 17 enthält mehrere einander parallele, durch strahlenundurchlässigen
Stoff getrennte Kanäle, zum Zwecke, nur möglichst parallel verlaufende Röntgenstrahlen
durchzulassen.
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Oberhalb dieses Rohres sind die Führungsschienen 16 ausgebogen. Wenn
die Stäbchen 1 5 über die Führungsschienen I6 bewegt werden, werden die Blendenglieder
über das Rohr 17 hinweggehoben, und hinter diesem Rohr treten sie wieder in die
Reihe zurück.