NL8903044A - Roentgen analyse apparaat met een instelbaar spleetdiafragma. - Google Patents

Description

De uitvinding heeft betrekking op een röntgen analyse apparaat met een röntgenbron, een instelbare divergentiespleet, een hoekinstelmechanisme voor rotatie van een object om een θ-as en een röntgendetector.

Een dergelijk röntgen analyse apparaat is bekend uit US 4.535.469. In een aldaar beschreven apparaat wordt een ingangsspleet gevormd door een roteerbaar spleetdiafragma waarbij de rotatie van het diafragma is gekoppeld met een θ-as rotatie voor een te onderzoeken object. Hiermede wordt beoogd de afmeting van een aangestraald objectoppervlak bij veranderende θ-stand constant te houden. Een dergelijke instelbare divergentiespleet levert een substantiële verbetering maar dit gaat veelal gepaard met een verhoogde strooistraling opgewekt aan begrenzingen van het diafragma.

Verder wordt de spleetinrichting bij relatief kleine waarden voor de Θ-hoek te onnauwkeurig.

De uitvinding beoogt deze bezwaren te ondervangen en daartoe heeft een röntgen analyse apparaat van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding tot kenmerk, dat de instelbare divergentiespleet twee op cylindermantels, roteerbaar om assen parallel met de θ-as van de goniometer gelegen röntgenstralen absorberende lamellen bevat.

Door de opbouw met twee roteerbare lamellen kan ook voor relatief kleine θ-waarden een nauwkeurige instelling worden gerealiseerd en kan tevens de strooistraling beduidend worden gereduceerd.

In een voorkeursuitvoering vormen de lamellen onderling gelijke segmenten van cylinders waarvan de assen zijn gelegen op een afstand die, gemeten van een stralingsvector tussen een centrum van de stralingsbron en een centraal punt van een te bestralen object, substantieel gelijk is aan de cylinderstraal. In het bijzonder zijn beide lamellen met onderling gelijke hoeksnelheid roteerbaar. Bij voorkeur is daarbij een buiten de door de stralingsvector en de gediffracteerde stralingsvector omsloten hoek gelegen eerste lamel met een bolle zijde naar de bron gekeerd en een daarbinnen gelegen tweede lamel met de holle zijde naar de bron gekeerd. Hierdoor wordt strooistraling van de begrenzing van eerstgenoemde lamel voor een groot deel door de tweede lamel ingevangen. Strooistraling van de tweede lamel verloopt goeddeels buiten een detectie-opening van het apparaat en levert dus geen signaalverstoring op.

Voor een optimale aanpassing aan een te bestralen oppervlak kan het gunstig zijn beide rotaties onderling onafhankelijk aan te sturen. Hierdoor is ook asymmetrische aanstraling van het object mogelijk en kan voor afstandverschil gemeten over het oppervlak van het object tot de stralingsbron worden gecorrigeerd. De rotaties zijn gecorreleerd met de θ-rotatie, maar zijn daar bij voorkeur niet mechanisch mee gekoppeld.

In een verdere voorkeursuitvoering is de opbouw zodanig dat de hoeksnelheid voor de lamellen verschillend is van de θ-hoek instelling en kan door keuze van de straal van de lamellen worden gerealiseerd dat bij relatief kleine θ-waarden een preparaatkanteling van a® een lamelrotatie van bijvoorbeeld 10 cP vraagt. Deze geometrie kan worden gerealiseerd doordat juist in die oriëntatie de spleet op een minimaal kleine breedte is ingesteld en rotatie van de lamellen voor de afschermende lamelbegrenzingen resulteert in voornamelijk een translatie in de stralingsvectorrichting.

Indien ook de mogelijkheid van een gehele afsluiting is gewenstr kunnen de lamellen onderling radiaal overlappend zijn uitgevoerd. Ook kan daartoe een van de lamellen van een uitsparing en de samenwerkende lamel van een passende verhoging zijn voorzien. De rotatie van beide lamellen moet in het laatste geval voor een laatste traject synchroon verlopen.

In een verdere voorkeursuitvoering wordt het diafragma gevormd door twee lamellen waarvan een eerste is gelagerd om een, ten opzichte van een behuizing, vaste as en een tweede om een daarmede verend gekoppelde tweede as. Hierdoor kan een goede parallelliteit van beide assen en een nauwkeurige afstand ten opzichte van elkaar worden gewaarborgd.

Bij voorkeur worden beide lamellen afzonderlijk met een gecodeerde motor aangedreven en vindt een mogelijke koppeling tussen beide aandrijvingen plaats via codering. De aandrijfmotoren zijn bijvoorbeeld stappenmotoren of van encoders voorziene D.C. motoren, en zijn dus niet mechanisch gekoppeld ook al is dat wel mogelijk. Op overeenkomstige wijze kunnen de aandrijvingen gecodeerd zijn gekoppeld met een aandrijfmotor voor het object dus met de θ-hoek instelling en eventueel met een aandrijving voor een instelbare uitgangsspleet. Juist door de mogelijkheid van een verbeterde strooistraleninvang in de ingangsspleet zal een uitgangsspleet hier evenwel gemakkelijker gemist kunnen worden. Waar een uitgangsspleet als stralenschild fungeert kan die eenvoudiger zijn uitgevoerd en bijvoorbeeld met een enkele aandrijfmotor zijn uitgerust.

Aan de hand van de tekening zijn in het onderstaande enkele voorkeursuitvoeringen volgens de uitvinding nader beschreven. In de tekening toont figuur 1 een schematische weergave van een röntgen analyse apparaat volgens de uitvinding, figuur 2 een voorbeeld van de stralengang via een instelbare ingangsspleet daarvoor en figuur 3 een schetsmatige weergave van de opbouw van een instelbaar spleetdiafragma.

Een röntgen analyse apparaat als weergegeven in figuur 1 toont een röntgenbron 1, een op een goniometer 3 geplaatst object 5 en een, hier van een detectoringangsspleet 7 voorziene, röntgendetector 9. Met behulp van de goniometer is het object roteerbaar om een θ-as 6. De röntgenbron 1 is bijvoorbeeld een röntgenbuis, het object een te analyseren preparaat of een monochromator kristal, terwijl de röntgendetector kan worden gevormd door een scintillatie detector, een gasionisatie detector, een combinatie daarvan of een eventueel meerkanaals plaatsgevoelige halfgeleider detector.

Tussen de röntgenbron 1 en het object 5 bevindt zich een instelbare divergentiespleet 11 die hier volgens de uitvinding is opgebouwd uit een, om een as 12 roteerbare lamel 13 en een, om een as 14 roteerbare lamel 15. De assen 12 en 14 zijn onderling parallel en parallel met de θ-as 6 georiënteerd en zijn dus loodrecht gericht op een stralingsvector 20 en parallel met een aan te stralen oppervlak van het object. De lamellen 13 en 15 vormen gedeelten van cylinders, die zich bijvoorbeeld met een straal van ongeveer 5 mm en een lengte van ongeveer 10 mm, over bijvoorbeeld 120° tot 180° om de assen 12 en 14 uitstrekken. De lamellen bestaan bij voorkeur uit relatief sterk röntgenstralen absorberend materiaal, zoals messing, chroom, wolfraam en dergelijke. Van een door de röntgenbron 1 uit te zenden röntgenbundel 18 wordt in de geschetste stand voor het diafragma, zie ook figuur 2, een gedeelte 19 doorgelaten. De röntgenbundel is hier uitgaande van een focus of stralingsvoorwerp 22 op een anode 24 van de röntgenbuis, substantieel symmetrisch om de stralingsvector 20 die een centrum van het focus verbindt met een centrum van het object. De bundel kan evenwel ook veel meer van die symmetrie afwijken. Het focus en daarmede de röntgenbundel is in praktische gevallen lijnvormig met een lengteas hier dwars op het vlak van tekening.

In figuur 2 is met streeplijnen een stralenbundel aangegeven voor een kleinere invalshoek Θ waarbij het diafragma voor aanstraling van een gelijk oppervlak, hier juist het gehele aangestraalde oppervlak van het object verder is dichtgedaaid waardoor een bundel 19' met een geringere opening wordt doorgelaten.

Voor aandrijving van de diafragmalamellen zijn hier schematisch aandrijfmotoren 30 en 32 aangegeven, die elk met een encoder 34, respectievelijk 36, zijn uitgerust of als stappenmotoren zijn uitgevoerd. Een overeenkomstige aandrijfmotor 38 met een encoder 40 voor aandrijving van de θ-as is eveneens aangegeven. In een besturingsmechanisme 42 kunnen de drie motoren via de encoders worden gekoppeld en kan zowel de motorstand als de aansturing van elk van de motoren worden geregeld. Een dergelijke besturing kan voor elk van de motoren onafhankelijk of wel direct gekoppeld worden doorgevoerd. In een vereenvoudigde vorm kunnen motoren bijvoorbeeld mechanisch zijn gekoppeld. Het regelsysteem 42 heeft dan meer de functie van meetsysteem voor registratie van de stand van de motoren. Zo is in een minder star systeem bijvoorbeeld de θ-hoek aandrijfmotor slechts via codering gekoppeld met een eerste motor van het diafragma systeem en is een tweede motor daarvan mechanisch met de eerste diafragma motor gekoppeld. Een meer flexibel systeem koppelt alle drie de motoren enkel via de codering. Waar hier sprake is van mechanisch gekoppelde motoren kan ook met een enkele motor voor meerdere aandrijvingen worden gewerkt. Indien de koppeling slechts via codering wordt gerealiseerd is het praktisch met afzonderlijke motoren te werken.

In de geschetste uitvoering zijn de lamellen onderling gelijk. Er kan evenwel ook gewerkt worden met onderling ongelijke lamellen, bijvoorbeeld met een onderling verschillende straal waardoor asymmetrie in de stralengang, bijvoorbeeld door afstandsverschil tussen voor- en achterkant van het object, gezien in de stralengang, kan worden gecompenseerd.

Een uitvoeringsvorm van een diafragma systeem als geschetst in figuur 3 toont een voorbeeld van de opbouw van een instelbaar spleetdiafragma met duidelijkheidshalve in losse onderdelen aangegeven een eerste lamel 13 en een tweede lamel 15. Beide lamellen vormen manteldelen - tot bijvoorbeeld iets minder dan 180° - van cylinders die via bussen 50 en koppelstukken 52 roteerbaar zijn om assen 12 respectievelijk 14. De lamellen zijn met behulp van de koppelstukken 52 monteerbaar in een diafragmahuis 55 zodanig dat de rotatieas 12 van de lamel 13 samenvalt met het centrum van openingen 56 en het huis en de rotatieas 14 van de lamel 15 samenvalt met het centrum van openingen 58 in het huis waarbij de lamel 13 met een holle zijde en de lamel 15 met een bolle zijde naar een invallende röntgenbundel 19 is gekeerd.

Axiaal met de rotatieas 12 is, via een koppelstuk 60 een veerelement 62 en een drager 64, een eerste aandrijfmotor 30 gekoppeld en axiaal met de rotatieas 14 is, via een koppelstuk 66 een veerelement 68 en een drager 70, een tweede aandrijfmotor 32 gekoppeld, De as 14 van de lamel 15 is star met het diafragmahuis 55 gekoppeld, de as 12 van de lamel 13 is via verende ophangingen 72 met het huis gekoppeld waardoor deze instelbaar op een streng bepaalde afstand parallel met lamel 15 monteerbaar is. Overeenkomstig kan ook lamel 13 vast en lamel 15 verend zijn gemonteerd. Het huis 55 de veerelementen 62 en 68 en de dragers 64 en 70 zijn star in het analyse apparaat monteerbaar, in praktische gevallen zijn al deze elementen star met het huis 55 verbonden en worden gezamenlijk in de goniometer behuizing van het apparaat gemonteerd. De motoren als zodanig en daarmede aandrijfassen voor de lamellen daarvan zijn aldus via verende ophangingen 74 en 76 met het huis gekoppeld waardoor niet parallelliteit met de θ-as en slijtage bij de rotatie is vermeden.

Claims (10)

1. Röntgen analyse apparaat met een röntgenbron, een instelbare divergentiespleet, een hoekinstelmechanisme voor rotatie van een object om een θ-as en een röntgendetector, met het kenmerk, dat de instelbare divergentiespleet is uitgerust met twee roteerbaar op cylindermantels om assen parallel met de θ-as van de goniometer gelegen röntgenstralen absorberende lamellen.

2. Röntgen analyse apparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de lamellen segmenten vormen van cylinders waarvan de assen zijn gelegen op een afstand substantieel gelijk aan de cylinderstraal van een stralingsvector tussen een centrum van de stralingsbron en een centraal punt van een te bestralen object.

3. Röntgen analyse apparaat volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de lamellen met onderling gelijke hoeksnelheid roteerbaar zijn.

4. Röntgen analyse apparaat volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een buiten een door de stralingsvector en de gediffracteerde stralingsvector omsloten hoek gelegen eerste lamel met een bolle zijde naar de bron is toegekeerd en een daarbinnen gelegen tweede lamel met een holle zijde naar de bron is toegekeerd.

5. Röntgen analyse apparaat volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat beide rotaties onafhankelijk van elkaar instelbaar zijn.

6. Röntgen analyse apparaat volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het lamellen diafragma door keuze van de straal van de lamellen bij relatief kleine θ-waarden tussen de hoeksnelheid voor preparaat rotatie en voor lamel rotatie een versnelling tot ongeveer een factor 10 instelbaar is.

7. Röntgen analyse apparaat volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat één van de lamellen van een axiaal verlopende ril en de andere lamel van een daarmede voor algehele afsluiting samenwerkende axiaal verlopende gleuf is voorzien en de lamel rotatie over een sluitend traject synchroon verloopt.

8. Röntgen analyse apparaat volgens één der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat van het lamellen diafragma een as van een eerste lamel star in een lamellen behuizing is gemonteerd en een as van een tweede lamel daarin verend ten opzichte van de eerste as is gemonteerd.

9- Röntgen analyse apparaat volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat lamellen aandrijfmotoren verend aan een lamellen behuizing zijn gemonteerd.

10. Röntgen analyse apparaat volgens conclusie 8 of 9 met het kenmerk dat verende koppelelementen zijn uitgerust met een spleetveer systeem.