EP2339332A2 - Röntgenoptischer Aufbau mit zwei fokussierenden Elementen - Google Patents

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EP2339332A2
EP2339332A2 EP10193792A EP10193792A EP2339332A2 EP 2339332 A2 EP2339332 A2 EP 2339332A2 EP 10193792 A EP10193792 A EP 10193792A EP 10193792 A EP10193792 A EP 10193792A EP 2339332 A2 EP2339332 A2 EP 2339332A2
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EP
European Patent Office
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ray
diaphragm
sample
ray optical
beam path
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EP10193792A
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EP2339332A3 (de
EP2339332B1 (de
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Christoph Ollinger
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Bruker AXS GmbH
Original Assignee
Bruker AXS GmbH
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Publication of EP2339332A3 publication Critical patent/EP2339332A3/de
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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/06—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diffraction, refraction or reflection, e.g. monochromators
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K2201/00—Arrangements for handling radiation or particles
    • G21K2201/06—Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements
    • G21K2201/064—Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements having a curved surface

Definitions

  • X-ray diffractometry can be used for a variety of analytical tasks, using different measurement geometries, e.g. Bragg-Brentano or parallel beam geometry.
  • various X-ray optical elements are required in the beam path for this purpose.
  • US 6,807,251 B2 is an X-ray diffractometer with a parabolic mirror for use of the diffractometer in the parallel beam geometry, as well as a slot plate with two slots known; One of the slots is used to limit the X-ray beam in the Bragg Brentano geometry known.
  • the mirror and the slotted plate are rigidly connected.
  • a rotatable path selection disc with a further slot is arranged behind the diaphragm / mirror unit and can select by rotation the X-ray beam required for the corresponding geometry (parallel or divergent).
  • An X-ray diffractometer in which the X-radiation for different tasks can be performed in sections on different beam paths, one of which runs straight from the sample through a diaphragm system with adjustable and / or replaceable diaphragm to the X-ray detector, while the other beam path is bent and first from the sample position to a dispersive or reflective X-ray optical element, and from there to the X-ray detector.
  • a shutter By means of a shutter, the bent beam path relative to the detector can be hidden.
  • the iris and the dispersive or reflective X-ray optical elements are rigidly aligned with each other and can be pivoted together relative to the sample.
  • Diffractometers are often designed to measure not only samples in reflection geometry (such as powder samples), but also samples in transmission geometry (such as films or capillaries).
  • reflection geometry such as powder samples
  • transmission geometry such as films or capillaries
  • the X-ray optical structure as indicated schematically in the aforementioned brochure of Bruker AXS GmbH on page 13 or 14, must be manually rebuilt.
  • the object of the present invention in contrast, is to propose an X-ray optical construction in which a change between reflection and transmission geometry is facilitated, in particular where conversion and adjustment work are minimized or superfluous.
  • the second focusing element splits the X-ray light emanating from the intermediate focus into two beam paths.
  • beam path can be selected, which is necessary for the illumination of the position of the sample for the respective measurement method.
  • the respectively unused beam path is shaded by the aperture system.
  • an inventive X-ray optical structure corresponds to the distance between the position of the Sample and the intermediate focus the radius R of the arc.
  • the first beam path can be used very well for reflection measurements; The X-ray light is already well focused at the detector so that good intensity and resolution of the measurement are achieved.
  • a focus aperture is arranged in the beam path of the X-ray light, which has a distance to the position of the sample corresponding to the radius R of the circular arc.
  • the focus aperture is hereby arranged between the first focusing element and the sample position. This embodiment is mainly used when the intermediate focus is not on the circular arc with radius R to the position of the sample, but for example further away from the sample position.
  • the focus aperture improves the intensity and resolution of the measurement, especially for the first beam path in reflection measurements.
  • the X-ray light emitted directly by the intermediate focus or transmitted by the focus aperture is reflected by the sample in a further development of these embodiments and focused onto the circular arc. In this way reflection measurements can be carried out on the sample.
  • the X-ray light emanating from the second focusing element is focused by the position of the sample onto the circular arc.
  • transmission measurements can be made with that with a transmissive sample, such as polymer films.
  • the illumination of the sample can be optimized with the X-ray light emanating from the second focusing element.
  • the circular arc on which the detector is movable at least 50 °, preferably at least 100 °, especially preferably at least 140 °.
  • the circular arc on which the detector is movable at least 50 °, preferably at least 100 °, especially preferably at least 140 °.
  • a motor is provided, with which a switchover between the first beam path and the second beam path can take place.
  • the motor is at least a part of the diaphragm system moved; Usually, the two beam paths associated with end stops are provided.
  • the motorization simplifies the switching process.
  • the engine can also be operated by computer. Alternatively, a manual switching of the diaphragm system may be provided.
  • the aperture width of the diaphragm system is variable for at least one of the two beam paths.
  • each of which a separate device for shading the X-ray light is provided for each of the two beam paths. This allows each of the beam paths to be shaded independently of the other. Such a structure is also relatively easy to implement, and the switching of the beam paths can be uncomplicated respectively.
  • a separate fixed diaphragm is provided for each of the two beam paths. Again, this is an easy-to-implement construction; when switching the beam paths, the respective apertures are always in the correct position.
  • the diaphragm system comprises a slotted diaphragm block rotatable about an axis which runs perpendicular to the circular arc plane, through which the second beam path is blocked by the body of the diaphragm block in a first rotational position, wherein the first beam path in the Area of the slot of the diaphragm block extends, and in a second rotational position of the diaphragm block, the first beam path is blocked by the body of the diaphragm block, wherein the second beam path passes the body of the diaphragm block.
  • an aperture block can be switched quickly between the two beam paths; other moving parts are not required.
  • the rotation of the diaphragm block can be done in a small space.
  • the aperture block for the first beam path acts as a diaphragm; by a variation of the rotation angle and the aperture width can be adjusted with a suitable design.
  • the rotation of the block can be done in a structurally simple manner by means of a motor.
  • the diaphragm system comprises a slotted diaphragm which is displaceable between two sliding positions.
  • one of the beam paths is blocked by the body of the diaphragm in each of the two sliding position and the other of the beam paths extends in the region of the slot of the diaphragm.
  • this embodiment can be switched over a simple displacement of the slotted aperture between the beam paths.
  • X-ray optical structure 1 is in Fig. 1 shown schematically.
  • X-ray light emanates from an X-ray source 2 with a source focus 2a and impinges on a first focusing element 4, which first focuses the X-ray light onto an intermediate focus 5 .
  • This is preferably positioned on a circular arc 7 with radius R, on which a detector 6 is arranged to be movable.
  • a portion of the X-ray emitted by the intermediate focus 5 strikes in the form of a first beam path 10 ' directly on the position of the sample 3, where it is reflected by the sample and focused on the circular arc 7.
  • Another part of the X-ray light emanating from the intermediate focus 5 initially strikes a second focusing element 8 and is focused from there in the form of a second beam path 10 "through the position of the sample 3 onto the circular arc 7.
  • a switchable diaphragm system 9 shadows one of the two beam paths 10 'or 10 "depending on the method of measurement Fig. 1
  • the shading by the diaphragm system 9 is chosen such that the second beam path 10 "is shaded so that the transmission 11" does not take place through the sample.
  • FIG Fig. 2 A rotatable, slotted diaphragm block 9a as an exemplary embodiment of the diaphragm system 9 is shown in FIG Fig. 2 shown schematically.
  • the diaphragm block 9a is located in a first rotational position with respect to a rotational axis 12 , in which the X-ray light emitted directly from the intermediate focus 5 extends in the region of the slit of the diaphragm block 9a.
  • the effective iris width can be varied to some extent by rotation of the iris block.
  • the second rotational position of the rotatable, slotted diaphragm block 9a is in Fig. 3 shown schematically.
  • the diaphragm block 9a is opposite Fig. 2 pivoted about the axis of rotation 12; for pivoting, a motor 13 is used.
  • the body of the diaphragm block 9a now shadows the beam path 10 'of the X-ray light emitted directly by the intermediate focus 5.
  • the X-ray light passing over the second focusing element 8 can pass the body of the diaphragm block 9a past the position of the sample 3 (not shown here).
  • FIG Fig. 4 An alternative embodiment of the diaphragm system 9 is shown in FIG Fig. 4 shown schematically.
  • the diaphragm system is designed as a slidable, slotted diaphragm 9b .
  • the X-ray light emanating directly from the intermediate focus 5 extends in the region of the slot of the diaphragm 9b.
  • the part of the X-ray light which initially strikes the second focusing element 8 is shadowed by the body of the diaphragm 9b.
  • Fig. 6 Another embodiment is in Fig. 6 shown.
  • a fixed diaphragm 9c', 9c" and a shading device 9d ', 9d " are respectively arranged Fig. 6
  • the first beam path 10 ' extends from the intermediate focus 5, first through the aperture 9c' and then past the opened shader 9d 'in the direction of the position of the sample 3 (Not shown).
  • the second beam path 10 extendends from the intermediate focus 5 initially through the aperture 9c", then hits the second focusing element 8 and is then shaded by the shader 9d ".
  • Fig. 7 shows the embodiment Fig. 6
  • the first beam path 10 ' extends from the intermediate focus 5 through the diaphragm 9c' and is shadowed by the shader 9d '.
  • the second beam path 10 "extends through the diaphragm 9c from the intermediate focus 5". , then hits the second focusing element 8 and then passes the shader 9d "in the direction of the position of the sample 3 (not shown).
  • both shaders 9d ', 9d the respective beam path 10', 10" block.

Landscapes

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Abstract

Ein röntgenoptischer Aufbau (1), umfassend €¢ eine Position für eine Röntgenquelle (2), €¢ eine Position für eine Probe (3), €¢ ein erstes fokussierendes Element (4), mit dem Röntgenlicht von der Position der Röntgenquelle (2) über einen Zwischenfokus (5) auf die Position der Probe (3) gerichtet wird, und €¢ einen Röntgendetektor (6), der auf einem Kreisbogen (7) mit Radius R um die Position der Probe (3) bewegbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau weiterhin umfasst: €¢ ein zweites fokussierendes Element (8), mit welchem ein Teil des vom Zwischenfokus (5) ausgehenden Röntgenlichts auf die Position der Probe (3) gerichtet wird, und €¢ ein Blendensystem (9), mit welchem zwischen einer Beleuchtung der Position der Probe (3) —‹ ausschließlich vom Zwischenfokus (5) direkt ( = erster Strahlengang (10')) oder —‹ ausschließlich über das zweite fokussierende Element (8) (= zweiter Strahlengang (10")) ausgewählt werden kann. Durch die Erfindung wird ein Aufbau vorgeschlagen, bei dem ein Wechseln zwischen Reflexions- und Transmissionsgeometrie erleichtert ist, insbesondere wobei Umbau- und Justagearbeiten minimiert oder überflüssig sind.

Description

    Hintergrund der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft einen Röntgenoptischen Aufbau, welcher
    • eine Position für eine Röntgenquelle,
    • eine Position für eine Probe,
    • ein erstes fokussierendes Element, mit dem Röntgenlicht von der Position der Röntgenquelle über einen Zwischenfokus auf die Position der Probe gerichtet wird, und
    • einen Röntgendetektor, der auf einem Kreisbogen mit Radius R um die Position der Probe bewegbar ist,
    umfasst.
  • Ein solcher Röntgenoptischer Aufbau ist aus US 6,807,251 B2 und der Broschüre Bruker AXS Gmbh; Karlsruhe, Deutschland, "Diffraction Solutions D8 Advance", 2002, bekannt.
  • Röntgendiffraktometrie kann für vielfältige analytische Aufgabenstellungen verwendet werden, wobei verschiedene Messgeometrien zum Einsatz kommen, z.B. Bragg-Brentano oder Parallelstrahl-Geometrie. Hierfür werden jedoch verschiedene röntgenoptische Elemente im Strahlengang benötigt. Um ein schnelles Wechseln zwischen den verschiedenen Messgeometrien zu ermöglichen, ist es wünschenswert, die hierfür nötigen Umbaumaßnahmen so gering wie möglich zu halten.
  • Aus US 6,807,251 B2 ist ein Röntgendiffraktometer mit einem Parabolspiegel zur Verwendung des Diffraktometers in der Parallelstrahlgeometrie, sowie eine Schlitzplatte mit zwei Schlitzenbekannt; einer der Schlitze dient zur Begrenzung des Röntgenstrahls in der Bragg Brentano-Geometrie bekannt. Der Spiegel und die Schlitzplatte sind starr miteinander verbunden. Eine drehbare Pfadselektionsscheibe mit einem weiteren Schlitz ist hinter der Blenden/Spiegeleinheit angeordnet und kann durch Rotation den für die entsprechende Geometrie benötigten Röntgenstrahl (parallel oder divergent) auswählen.
  • Aus DE 101 41 958 A1 ist ein Röntgendiffraktometer bekannt, bei dem die Röntgenstrahlung für verschiedene Aufgabenstellungen abschnittsweise auf unterschiedlichen Strahlpfaden geführt werden kann, von denen der eine geradlinig von der Probe durch ein Blendensystem mit einstellbaren und/oder austauschbaren Blenden zum Röntgen-Detektor verläuft, während der andere Strahlpfad geknickt verläuft und zwar zunächst von der Probenposition zu einem dispersiven oder reflektierenden röntgenoptischen Element, und von dort zum Röntgendetektor. Mittels einer Verschlussblende kann der abgeknickte Strahlpfad gegenüber dem Detektor ausgeblendet werden. Die Blende und das dispersive oder reflektierende röntgenoptische Element sind starr zueinander justiert und können zusammen gegenüber der Probe verschwenkt werden.
  • Mit Diffraktometern sollen oftmals nicht nur Proben in Reflexionsgeometrie (wie etwa Pulverproben) gemessen werden, sondern auch Proben in Transmissionsgeometrie (wie etwa Folien oder Kapillaren). Dazu muss bei handelsüblichen Röntgendiffraktometern der röntgenoptische Aufbau, wie etwa in der erwähnten Broschüre der Bruker AXS GmbH auf Seite 13 bzw. 14 schematisch angedeutet, manuell umgebaut werden.
  • Der Umbau röntgenoptischer Elemente erweist sich in der Praxis als nachteilig, da die umgebauten Röntgenoptischen Elemente jedesmal neu justiert werden müssen. Dies ist ein extrem zeitaufwändiger Vorgang, der zudem noch von fachkundigem Personal durchgeführt werden muss.
  • Zudem müssen meist einige röntgenoptische Komponenten, wie etwa Fokuskristalle oder Halterungen, ausgetauscht werden, was eine sorgfältige Lagerung der momentan nicht benötigten röntgenoptischen Komponenten erfordert. Während des Umbaus und der Lagerung besteht somit eine erhöhte Gefahr der Beschädigung oder gar des eines Abhandenkommens der teuren röntgenoptischen Komponenten.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, einen röntgenoptischen Aufbau vorzuschlagen, bei dem ein Wechseln zwischen Reflexions- und Transmissionsgeometrie erleichtert ist, insbesondere wobei Umbau- und Justagearbeiten minimiert oder überflüssig sind..
    • Kurze Beschreibung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß auf ebenso überraschend einfache wie wirkungsvolle Weise durch einen röntgenoptischen Aufbau der eingangs genannten Art gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Aufbau weiterhin umfasst:
    • ein zweites fokussierendes Element, mit welchem ein Teil des vom Zwischenfokus ausgehenden Röntgenlichts auf die Position der Probe gerichtet wird, und
    • ein Blendensystem, mit welchem zwischen einer Beleuchtung der Position der Probe
      • ○ ausschließlich vom Zwischenfokus direkt (= erster Strahlengang) oder
      • ○ ausschließlich über das zweite fokussierende Element (= zweiter Strahlengang)
      ausgewählt werden kann.
  • Durch das zweite fokussierende Element wird das vom Zwischenfokus ausgehende Röntgenlicht in zwei Strahlengänge aufgespalten. Durch das Blendensystem kann derjenige Strahlengang ausgewählt werden, der für die Beleuchtung der Position der Probe für die jeweilige Messmethode notwendig ist. Dabei wird der jeweils nicht benötigte Strahlengang vom Blendensystem abgeschattet. Dadurch kann zwischen Transmissions- und Reflexionsmessung auf einfache Weise umgeschaltet werden, ohne dass ein zeitintensiver Umbau nötig ist. Zudem lässt sich die Umschaltung derart einfach gestalten, dass kein Fachpersonal mehr zugegen sein muss.
    • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Röntgenoptischen Aufbaus entspricht der Abstand zwischen der Position der Probe und dem Zwischenfokus dem Radius R des Kreisbogens. Bei dieser Ausführungsform kann der erste Strahlengang sehr gut für Reflexionsmessungen eingesetzt werden; das Röntgenlicht ist am Detektor bereits gut fokussiert, so dass gute Intensität und Auflösung der Messung erreicht werden.
  • Bei einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen röntgenoptischen Aufbaus ist im Strahlengang des Röntgenlichts eine Fokusblende angeordnet, die einen Abstand zur Position der Probe entsprechend dem Radius R des Kreisbogens aufweist. Die Fokusblende ist hierbei zwischen erstem fokussierenden Element und Probenposition angeordnet. Diese Ausführungsform wird vor allem eingesetzt, wenn der Zwischenfokus nicht auf dem Kreisbogen mit Radius R um die Position der Probe liegt, sondern beispielsweise weiter weg von der Probenposition. Durch die Fokusblende wird insbesondere für den ersten Strahlengang bei Reflexionsmessungen die Intensität und Auflösung der Messung verbessert.
  • Das vom Zwischenfokus direkt ausgehende oder von der Fokusblende durchgelassene Röntgenlicht wird bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsformen von der Probe reflektiert und auf den Kreisbogen fokussiert. Auf diese Weise lassen sich Reflexionsmessungen an der Probe durchführen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Röntgenoptischer Aufbaus wird das vom zweiten fokussierenden Element ausgehende Röntgenlicht durch die Position der Probe auf den Kreisbogen fokussiert. Auf diese Weise lassen sich Transmissionsmessungen mit der mit einer durchlässigen Probe, wie etwa Polymerfolien, durchführen. Alternativ läßt sich mit dem vom zweiten fokussierenden Element ausgehenden Röntgenlicht die Ausleuchtung der Probe optimieren.
  • Bevorzugt wird auch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen röntgenoptischen Aufbaus, bei welcher der Kreisbogen, auf dem der Detektor verfahrbar ist, wenigstens 50°, vorzugsweise wenigstens 100°, besonders bevorzugt wenigstens 140° umfasst. Mit einem vom Detektor überfahrbaren Bereich von 50° können übliche Messaufgaben aus dem Bereich der Pharmazie abgedeckt werden. Größere überfahrbare Bereiche machen den röntgenoptischen Aufbau universeller einsetzbar.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen röntgenoptischen Aufbaus ist das erste und/oder zweite fokussierende Element als Johansson-Monochromator oder Multischicht-Gradienten-Spiegel (=Göbelspiegel) ausgebildet. Diese Art von Monochromatoren bzw. Röntgenspiegeln haben sich in der Praxis als vorteilhaft erwiesen.
  • Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Röntgenoptischen Aufbaus, bei der ein Motor vorgesehen ist, mit welchem eine Umschaltung zwischen dem ersten Strahlengang und dem zweiten Strahlengang erfolgen kann. Mit dem Motor wird zumindest ein Teil des Blendensystems verfahren; üblicherweise sind den beiden Strahlengängen zugeordnete Endanschläge vorgesehen. Die Motorisierung vereinfacht den Umschaltprozess. Der Motor kann auch computergesteuert betrieben werden. Alternativ kann auch ein manuelles Umschalten des Blendensystems vorgesehen sein.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Röntgenoptischen Aufbaus ist die Blendenweite des Blendensystems für mindestens einen der beiden Strahlengänge variabel. Dadurch kann der Röntgenstrahl, insbesondere bezüglich der Gesamtintensität, an die Anforderungen eines konkreten Experiments angepasst werden.
  • Besonders vorteilhaft ist auch eine Ausführungsform der Erfindung, bei der für jeden der beiden Strahlengänge jeweils eine eigene Vorrichtung zum Abschatten des Röntgenlichts vorgesehen ist. Damit lässt sich jeder der Strahlengänge unabhängig vom anderen abschatten. Ein solcher Aufbau ist auch vergleichsweise einfach zu realisieren, und die Umschaltung der Strahlengänge kann unkompliziert erfolgen.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen röntgenoptischen Aufbaus ist für jeden der beiden Strahlengänge jeweils eine eigene feste Blende vorgesehen. Auch dies ist ein einfach zu realisierender Aufbau; bei Umschaltung der Strahlengänge sind die jeweiligen Blenden stets in der korrekten Position.
  • Bei einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Röntgenoptischen Aufbaus umfasst das Blendensystem einen um eine Achse, welche senkrecht zur Kreisbogenebene verläuft, rotierbaren, geschlitzten Blendenblock, durch welchen in einer ersten Drehstellung der zweite Strahlengang vom Körper des Blendenblocks blockiert wird, wobei der erste Strahlengang im Bereich des Schlitzes des Blendenblocks verläuft, und in einer zweiten Drehstellung des Blendenblocks wird der erste Strahlengang vom Körper des Blendenblocks blockiert, wobei der zweite Strahlengang am Körper des Blendenblocks vorbei verläuft. Mit einem solchen Blendenblock kann zwischen den beiden Strahlengängen schnell umgeschaltet werden; weitere bewegliche Teile sind nicht erforderlich. Die Drehung des Blendenblocks kann auf geringem Raum erfolgen. Zudem wirkt der Blendenblock für den ersten Strahlengang als Blende; durch eine Variation des Drehwinkels kann bei geeigneter Ausbildung auch die Blendenweite verstellt werden. Die Drehung des Blockes kann auf baulich einfache Weise mit Hilfe eines Motors erfolgen.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung umfasst das Blendensystem eine geschlitzte Blende, welche zwischen zwei Schiebestellungen verschiebbar ist. Dabei wird in jeder der beiden Schiebestellung einer der Strahlengänge vom Körper der Blende blockiert und der jeweils andere der Strahlengänge verläuft im Bereich des Schlitzes der Blende. In dieser Ausführungsform kann über eine einfache Verschiebung der geschlitzten Blende zwischen den Strahlengängen umgeschaltet werden.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
    • Zeichnungen und detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen röntgenoptischen Aufbaus;
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung eines rotierbaren, geschlitzten Blendenblocks für einen erfindungsgemäßen röntgenoptischen Aufbau in einer ersten Drehstellung;
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung des geschlitzten Blendenblocks von Fig. 2 in der zweiten Drehstellung;
    Fig. 4
    eine schematische Darstellung einer verschiebbaren, geschlitzten Blende für einen erfindungsgemäßen röntgenoptischen Aufbau in einer ersten Schiebestellung;
    Fig. 5
    eine schematische Darstellung des verschiebbaren, geschlitzten Blendenblocks von Fig. 4 in einer zweiten Schiebestellung;
    Fig. 6
    eine schematische Darstellung eines aus jeweils einer Blende und jeweils einer Vorrichtung zur Abschattung pro Strahlengang bestehendem Blendensystems für einen erfindungsgemäßen röntgenoptischen Aufbau;
    Fig. 7
    wie Fig. 6, jedoch mit einer anderen Einstellung der Vorrichtungen zur Abschattung.
  • Ein erfindungsgemäßer Röntgenoptischer Aufbau 1 ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Röntgenlicht geht von einer Röntgenquelle 2 mit einem Quellfokus 2a aus und trifft auf ein erstes fokussierendes Element 4, welches das Röntgenlicht zunächst auf einen Zwischenfokus 5 fokussiert. Dieser ist bevorzugt auf einem Kreisbogen 7 mit Radius R positioniert, auf welchem auch ein Detektor 6 verfahrbar angeordnet ist.
  • Ein Teil des vom Zwischenfokus 5 ausgehenden Röntgenlichts trifft in Form eines ersten Strahlengangs 10' direkt auf die Position der Probe 3, wo es von der Probe reflektiert und auf den Kreisbogen 7 fokussiert wird.
    Ein anderer Teil des vom Zwischenfokus 5 ausgehenden Röntgenlichts trifft zunächst auf ein zweites fokussierendes Element 8 und wird von dort in Form eines zweiten Strahlengangs 10" durch die Position der Probe 3 auf den Kreisbogen 7 fokussiert.
    Ein umschaltbares Blendensystem 9 schattet dabei je nach Messmethode einen der beiden Strahlengänge 10' oder 10" ab. In Fig. 1 ist beispielhaft die Abschattung durch das Blendensystem 9 so gewählt, dass der zweite Strahlengang 10" abgeschattet wird, so dass die Transmission 11" durch die Probe nicht stattfindet.
  • Ein rotierbarer, geschlitzter Blendenblock 9a als Ausführungsbeispiel des Blendensystems 9 ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Der Blendenblock 9a befindet sich dabei in einer ersten Drehstellung bezüglich einer Drehachse 12, bei der das direkt vom Zwischenfokus 5 ausgehende Röntgenlicht im Bereich des Schlitzes des Blendenblocks 9a verläuft. Man beachte, dass die effektive Blendenweite durch Rotation des Blendenblocks in gewissem Umfang variiert werden kann. Der Teil des Röntgenlichts, der zunächst auf das zweite fokussierende Element 8 trifft, wird dabei vom Körper des Blendenblocks 9a abgeschattet. Zur Position der Probe 3 (hier nicht gezeigt) gelangt folglich nur das dem ersten Strahlengang 10' folgende Röntgenlicht.
  • Die zweite Drehstellung des rotierbaren, geschlitzten Blendenblocks 9a ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Dabei ist der Blendenblock 9a gegenüber Fig. 2 um die Drehachse 12 verschwenkt; zur Verschwenkung wird ein Motor 13 eingesetzt. Dadurch schattet der Körper des Blendenblocks 9a nunmehr den Strahlengang 10' des vom Zwischenfokus 5 direkt ausgehenden Röntgenlichts ab. Das über das zweite fokussierende Element 8 verlaufende Röntgenlicht kann dagegen an dem Körper des Blendenblocks 9a vorbei zur Position der Probe 3 (hier nicht gezeigt) gelangen.
  • Ein alternatives Ausführungsbeispiel des Blendensystems 9 ist in Fig. 4 schematisch dargestellt. Dabei ist das Blendensystem als verschiebbare, geschlitzte Blende 9b ausgeführt. In der ersten Schiebestellung von Fig. 4 verläuft das direkt vom Zwischenfokus 5 ausgehende Röntgenlicht im Bereich des Schlitzes der Blende 9b. Der Teil des Röntgenlichts, der zunächst auf das zweite fokussierende Element 8 trifft, wird dabei vom Körper der Blende 9b abgeschattet.
  • In einer zweiten Schiebestellung, schematisch dargestellt in Fig. 5 ., schattet der Körper der Blende 9b nunmehr den Strahlengang 10' des vom Zwischenfokus 5 direkt ausgehenden Röntgenlichts ab. Der Teil des Röntgenlichts, der zunächst auf das zweite fokussierende Element 8 trifft, also dem zweiten Strahlengang 10" zugehört, verläuft in dieser Schiebestellung im Bereich des Schlitzes der Blende 9b.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 6 gezeigt. Hier ist in jedem der beiden Strahlengänge 10', 10" jeweils eine feste Blende 9c', 9c" und ein Abschatter 9d', 9d" angeordnet. In der in Fig. 6 gezeigten Einstellung verläuft der erste Strahlengang 10' vom Zwischenfokus 5 aus zunächst durch die Blende 9c' und dann am geöffneten Abschatter 9d' vorbei in Richtung der Position der Probe 3 (nicht gezeigt). Der zweite Strahlengang 10" verläuft vom Zwischenfokus 5 aus zunächst durch die Blende 9c", trifft dann auf das zweite fokussierende Element 8 und wird danach durch den Abschatter 9d" abgeschattet.
  • Fig. 7 zeigt das Ausführungsbeispiel aus Fig. 6 mit umgekehrt geschalteten Abschattern 9d' und 9d". Hierbei verläuft nunmehr der erste Strahlengang 10' vom Zwischenfokus 5 aus durch die Blende 9c' und wird vom Abschatter 9d' abgeschattet. Der zweite Strahlengang 10" verläuft vom Zwischenfokus 5 aus durch die Blende 9c", trifft dann auf das zweite fokussierende Element 8 und läuft dann am Abschatter 9d" vorbei in Richtung der Position der Probe 3 (nicht gezeigt). Zusätzlich zu den in Fig. 6 und Fig. 7 gezeigten Betriebsstellungen können auch zum Beispiel beide Abschatter 9d', 9d" den jeweiligen Strahlengang 10', 10" blockieren.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Röntgenoptischer Aufbau
    2
    Röntgenquelle
    2a
    Quellfokus
    3
    Position der Probe
    4
    Erstes fokussierendes Element
    5
    Zwischenfokus
    6
    Röntgendetektor
    7
    Kreisbogen mit Radius R
    8
    Zweites fokussierendes Element
    9
    Blendensystem
    9a
    Rotierbarer, geschlitzter Blendenblock
    9b
    Verschiebbare, geschlitzte Blende
    9c'
    Feste Blende für den ersten Strahlengang
    9c"
    Feste Blende für den zweiten Strahlengang
    9d'
    Abschatter für den ersten Strahlengang
    9d"
    Abschatter für den zweiten Strahlengang
    10'
    Erster Strahlengang
    10"
    Zweiter Strahlengang
    11'
    Reflexion von der Probe
    11"
    Transmission durch die Probe
    12
    Drehachse des rotierbaren, geschlitzten Blendenblocks
    13
    Motor

Claims (13)

  1. Röntgenoptischer Aufbau (1), umfassend
    • eine Position für eine Röntgenquelle (2),
    • eine Position für eine Probe (3),
    • ein erstes fokussierendes Element (4), mit dem Röntgenlicht von der Position der Röntgenquelle (2) über einen Zwischenfokus (5) auf die Position der Probe (3) gerichtet wird, und
    • einen Röntgendetektor (6), der auf einem Kreisbogen (7) mit Radius R um die Position der Probe (3) bewegbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Aufbau weiterhin umfasst:
    • ein zweites fokussierendes Element (8), mit welchem ein Teil des vom Zwischenfokus (5) ausgehenden Röntgenlichts auf die Position der Probe (3) gerichtet wird, und
    • ein Blendensystem (9), mit welchem zwischen einer Beleuchtung der Position der Probe (3)
    ○ ausschließlich vom Zwischenfokus (5) direkt ( = erster Strahlengang (10')) oder
    ○ ausschließlich über das zweite fokussierende Element (8) (= zweiter Strahlengang (10"))
    ausgewählt werden kann.
  2. Röntgenoptischer Aufbau (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Position der Probe (3) und dem Zwischenfokus (5) dem Radius R des Kreisbogens (7) entspricht.
  3. Röntgenoptischer Aufbau (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang des Röntgenlichts eine Fokusblende angeordnet ist, die einen Abstand zur Position der Probe (3) entsprechend dem Radius R des Kreisbogens (7) aufweist.
  4. Röntgenoptischer Aufbau (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Zwischenfokus (5) direkt ausgehende oder von der Fokusblende durchgelassene Röntgenlicht von der Probe reflektiert und auf den Kreisbogen (7) fokussiert wird.
  5. Röntgenoptischer Aufbau (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das vom zweiten fokussierenden Element (8) ausgehende Röntgenlicht durch die Position der Probe (3) auf den Kreisbogen (7) fokussiert wird.
  6. Röntgenoptischer Aufbau (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreisbogen (7), auf dem der Detektor (6) verfahrbar ist, wenigstens 50°, vorzugsweise wenigstens 100°, besonders bevorzugt wenigstens 140° umfasst.
  7. Röntgenoptischer Aufbau (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite fokussierende Element (4, 8) als Johansson-Monochromator oder Göbelspiegel ausgebildet ist.
  8. Röntgenoptischer Aufbau (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Motor (13) vorgesehen ist, mit welchem eine Umschaltung zwischen dem ersten Strahlengang (10') und dem zweiten Strahlengang (10") erfolgen kann.
  9. Röntgenoptischer Aufbau (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenweite des Blendensystems (9) für mindestens einen der beiden Strahlengänge (10', 10") variabel ist.
  10. Röntgenoptischer Aufbau (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden der beiden Strahlengänge (10', 10") jeweils eine eigene Vorrichtung zum Abschatten (9d', 9d") des Röntgenlichts vorgesehen ist.
  11. Röntgenoptischer Aufbau (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden der beiden Strahlengänge (10', 10") jeweils eine eigene feste Blende (9c', 9c") vorgesehen ist.
  12. Röntgenoptischer Aufbau (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blendensystem (9) einen um eine Achse (12), welche senkrecht zur Kreisbogenebene verläuft, rotierbaren, geschlitzten Blendenblock (9a) umfasst,
    dass in einer ersten Drehstellung der zweite Strahlengang (10") vom Körper des Blendenblocks (9a) blockiert wird, wobei der erste Strahlengang (10') im Bereich des Schlitzes des Blendenblocks (9a) verläuft, und
    dass in einer zweiten Drehstellung der erste Strahlengang (10') vom Körper des Blendenblocks (9a) blockiert wird, wobei der zweite Strahlengang (10") am Körper des Blendenblocks (9a) vorbei verläuft.
  13. Röntgenoptischer Aufbau (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Blendensystem (9) eine geschlitzte Blende (9b) umfasst, dass die Blende (9b) zwischen zwei Schiebestellungen verschiebbar ist, und dass in jeder der beiden Schiebestellung einer der Strahlengänge (10', 10") vom Körper der Blende (9b) blockiert wird und der jeweils andere der Strahlengänge (10', 10") im Bereich des Schlitzes der Blende (9b) verläuft.
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