RU155377U1 - Устройство для определения оптических характеристик по интерференционной картине - Google Patents

Abstract

1. Устройство для определения оптических характеристик вещества, содержащее координатно-чувствительный детектор, источник монохроматического когерентного рентгеновского излучения, отличающееся тем, что пучок рентгеновского излучения от источника перпендикулярен измерительной плоскости детектора, а между ними установлен образец, выполненный из исследуемого вещества, в положении, при котором рентгеновское излучение от источника собрано вблизи измерительной плоскости детектора, при этом образец выполнен со сквозным отверстием вдоль своей оптической оси соосной пучку рентгеновского излучения от источника, которое выполнено с поперечным размером меньшим, чем диаметр этого пучка.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источник монохроматического когерентного рентгеновского излучения выполнен перестраиваемым.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источник монохроматического когерентного рентгеновского излучения обеспечивает малую (порядка десятков микрорадиан) расходимость выходящего пучка.4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что образец выполнен в виде линзы.5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что линза из исследуемого вещества образована за счет формирования соосных углублений сферической или параболоидной формы с двух противоположных сторон образца, обращенных к источнику и детектору соответственно.6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что линза из исследуемого вещества образована за счет формирования углубления сферической или параболоидной формы с одной из сторон образца, обращенной к источнику или детектору.7. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что источник выполнен перестра�

Description

Изобретение относится к области рентгенотехники и может быть использовано для определения характеристик вещества.

Известен рентгеновский интерферометр (Патент Японии JP 3715955, приоритет 2002.07.25, опубликован 2004.02.26) предназначенный для исследования характеристик вещества, в котором разделение пучка от источника рентгеновского излучения осуществляется с помощью дифракционной решетки, после чего пучки собираются с помощью зеркал в одну точку, где наблюдается интерференционная картина, при этом в один из пучков помещают исследуемый образец, и по виду интерференционной картины определяют различные характеристики вещества исследуемого образца.

Недостатком известного устройства являются высокие требования к интенсивности источника рентгеновского излучения, поскольку для формирования интерференционной картины используются только дифрагированные после решетки лучи источника. Кроме того, устройство также требуют значительных затрат времени на предварительную настройку измерительной системы и образца, а следствием длительного цикла контроля каждого отдельного образца является увеличение ошибок, обусловленных дрейфом во времени параметров источника излучения и электронного канала обработки.

Техническим результатом, на получение которого направлена полезная модель, является улучшение эксплуатационных характеристик рентгеновского интерферометра за счет снижения требований к интенсивности источника рентгеновского излучения, сокращения времени необходимого для юстировки системы измерений, уменьшения числа управляющих элементов используемых в системе, а также за счет реализации возможности элементно-селективного исследования веществ сложного состава.

Технический результат достигается в полезной модели, содержащей, располагаемые на одной оптической оси, координатно-чувствительный детектор, перестраиваемый источник монохроматического когерентного рентгеновского излучения, устанавливаемый между ними по ходу пучка, образец, изготовленный из исследуемого вещества, и собирающий вблизи плоскости детектора рентгеновское излучение от источника, при этом образец выполнен со сквозным отверстием вдоль своей оптической оси соосной пучку, которое выполнено с поперечным размером меньшим, чем диаметр пучка.

Предпочтительно использовать источник рентгеновского излучения с энергией, перестраиваемой в диапазоне 3-25 кэВ.

Предпочтительно выполнение образца в виде фокусирующей линзы.

Предпочтительно выполнение линзы специальной формы, в которой с двух сторон образца, обращенных к источнику и детектору соответственно, или с одной из этих сторон, сформированы, соосные с пучком, углубления сферической или параболоидной формы, центры которых, или центр углубления и противоположная поверхность в случае только одного углубления, соединены соосным пучку сквозным отверстием с диаметром меньшим чем диаметр пучка.

В одном из вариантов исполнения полезной модели в качестве фокусирующей линзы может использоваться составная линза.

В другом варианте реализации полезной модели предпочтительно выполнение образца в форме круглого цилиндра с плоскопараллельными поверхностями, перпендикулярными оси цилиндра.

В одном из вариантов исполнения полезной модели в качестве образца может использоваться образец, выполненный в виде емкости необходимой формы, заполненной исследуемой жидкостью.

На фиг. 1. показана схема реализации полезной модели. 1 - источник рентгеновского излучения, 2 - координатно-чувствительный детектор, 3 - образец в виде фокусирующей линзы, 4 - сферические углубления в образце, 5 - сквозное отверстие в линзе, 6 - фокальная плоскость.

Полезная модель действует следующим образом. За счет формы образца и рефракции зондирующего излучения в материале образца обеспечивается схождение первоначально параллельных лучей зондирующего пучка в некоторой точке на оси системы, которая называется фокусом. Плоскость, перпендикулярная оси системы и проходящая через точку фокуса называется фокальной плоскостью. Положение фокуса определяется свойствами материала, из которого изготовлен исследуемый образец, его формой и энергией пучка зондирующего монохроматического излучения.

В связи с тем, что на оси исследуемого образца имеется сквозное отверстие, часть исходного пучка дифрагирует на отверстии и затем формирует интерференционную картину на детекторе.

Координатно-чувствительный детектор, установленный в области интерференции, фиксирует срез интерференционной картины плоскостью детектора. Площадь сфокусированного пятна излучения, в котором будет реализована интерференционная картина определяется химическими и структурными свойствами образца. В частности, при изменении энергии зондирующего пучка в области энергий связи электронов в атомах элементов, образующих вещество будет происходить эффекты аномального преломления, из-за чего площадь этого пятна излучения и, следовательно, интерференционной картины изменится скачком, вследствие изменения положения фокуса по оптической оси.

По изменению положения указанных параметров можно отслеживать различные особенности во взаимодействии атомов определенного элемента из состава исследуемого вещества с атомами других элементов, вызываемых действием электрического или магнитного поля. Для реализации таких селективно-чувствительных для определенного элемента измерений необходимо выбирать энергию зондирующего излучения таким образом, чтобы она соответствовала энергии связи электронов на одной из оболочек исследуемого элемента.

Claims (10)

1. Устройство для определения оптических характеристик вещества, содержащее координатно-чувствительный детектор, источник монохроматического когерентного рентгеновского излучения, отличающееся тем, что пучок рентгеновского излучения от источника перпендикулярен измерительной плоскости детектора, а между ними установлен образец, выполненный из исследуемого вещества, в положении, при котором рентгеновское излучение от источника собрано вблизи измерительной плоскости детектора, при этом образец выполнен со сквозным отверстием вдоль своей оптической оси соосной пучку рентгеновского излучения от источника, которое выполнено с поперечным размером меньшим, чем диаметр этого пучка.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источник монохроматического когерентного рентгеновского излучения выполнен перестраиваемым.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источник монохроматического когерентного рентгеновского излучения обеспечивает малую (порядка десятков микрорадиан) расходимость выходящего пучка.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что образец выполнен в виде линзы.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что линза из исследуемого вещества образована за счет формирования соосных углублений сферической или параболоидной формы с двух противоположных сторон образца, обращенных к источнику и детектору соответственно.

6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что линза из исследуемого вещества образована за счет формирования углубления сферической или параболоидной формы с одной из сторон образца, обращенной к источнику или детектору.

7. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что источник выполнен перестраиваемым в диапазоне 3-25 кэВ.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что образец выполнен в виде круглого цилиндра.

9. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что линза выполнена составной.

10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что образец выполнен в виде емкости необходимой формы, заполненной исследуемой жидкостью.

Images