RU162939U1

RU162939U1 - DEVICE FOR DETERMINING OPTICAL CHARACTERISTICS BASED ON ANOMALOUS REFRACTION IN REFRACTION OPTICAL ELEMENTS

Info

Publication number: RU162939U1
Application number: RU2014147855/28U
Authority: RU
Inventors: Петр Александрович Ершов; Наталия Борисовна Климова; Иван Игоревич Лятун; Максим Валерьевич Поликарпов
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2016-06-27

Abstract

1. Устройство определения оптических характеристик, содержащее, расположенные последовательно на одной оптической оси, источник рентгеновского излучения, перестраиваемый монохроматор и координатно-чувствительный детектор, отличающееся тем, что перед координатно-чувствительным детектором расположен образец из исследуемого вещества, выполненный в виде фокусирующего элемента, а координатно-чувствительный детектор, выполнен обеспечивающим измерение диаметра сфокусированного линзой пучка.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что координатно-чувствительный детектор выполнен с возможностью перемещения вдоль оптической оси устройства.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что координатно-чувствительный детектор расположен на фиксированном расстоянии от фокусирующего элемента.4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фокусирующий элемент выполнен в виде двояковогнутой линзы.5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что двояковогнутая линза имеет диаметр 0,05-1 мм.1. The device for determining the optical characteristics, containing, located sequentially on the same optical axis, an x-ray source, a tunable monochromator and a coordinate-sensitive detector, characterized in that in front of the coordinate-sensitive detector is a sample of the test substance, made in the form of a focusing element, and coordinate-sensitive detector, designed to measure the diameter of the beam focused by the lens. 2. The device according to claim 1, characterized in that the coordinate-sensitive detector is arranged to move along the optical axis of the device. The device according to claim 1, characterized in that the coordinate-sensitive detector is located at a fixed distance from the focusing element. The device according to claim 1, characterized in that the focusing element is made in the form of a biconcave lens. The device according to claim 2, characterized in that the biconcave lens has a diameter of 0.05-1 mm

Description

Полезная модель относится к области рентгенотехники и может быть использовано для контроля химического состава и структуры вещества.The utility model relates to the field of X-ray technology and can be used to control the chemical composition and structure of a substance.

Известно устройство для определения характеристик объектов с рассеиванием (патент РФ №2262673, опубликован 10.12.2004) в оптическом диапазоне, который заключается в подаче излучения на поверхность исследуемого объекта и регистрации излучения на выходе приемного световода. На поверхности объекта в зоне входного окна приемного световода формируют область частичного затемнения, обеспечивающую изменяющееся в пространстве распределение плотности мощности рассеянного излучения, попадающего во входное окно приемного световода, и регистрируют его, по которому судят о характеристиках изучаемого объекта.A device is known for determining the characteristics of objects with dispersion (RF patent No. 2262673, published December 10, 2004) in the optical range, which consists in supplying radiation to the surface of the object under study and registering radiation at the output of the receiving fiber. A partial dimming region is formed on the surface of the object in the area of the input window of the receiving fiber, which provides a spatially varying distribution of the power density of the scattered radiation falling into the input window of the receiving fiber, and it is recorded by which the characteristics of the object under study are judged.

Недостатком устройства является невозможность его использования для большинства веществ, находящихся в конденсированном состоянии, и для которых не может быть обеспечено прохождение значительной части зондирующего излучения через исследуемый объект в силу его непрозрачности для оптического излучения.The disadvantage of this device is the impossibility of its use for most substances in a condensed state, and for which the passage of a significant part of the probe radiation through the object under study cannot be ensured due to its opacity for optical radiation.

Известны устройства для контроля за составом и характеристиками вещества, использующие информацию о значениях показателя преломления вещества при разных значениях энергии зондирующего излучения - рефрактометры (Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. - М.: Советская энциклопедия. 1988.). В частности, известен рентгеновский интерферометр (Патент Японии JP 3715955, приоритет 2002.07.25, опубликован 2004.02.26) предназначенный для исследования характеристик вещества, в котором имеется источник рентгеновского излучения, перестраиваемый монохроматор и координатно-чувствительный детектор, и происходит разделение пучка от источника рентгеновского излучения 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.Known devices for controlling the composition and characteristics of a substance using information on the values of the refractive index of a substance at different values of the energy of the probe radiation - refractometers (Physical Encyclopedia. In 5 volumes. - M .: Soviet Encyclopedia. 1988.). In particular, an X-ray interferometer is known (Japanese Patent JP 3715955, priority 2002.07.25, published 2004.02.26) for studying the characteristics of a substance in which there is an x-ray source, a tunable monochromator and a coordinate-sensitive detector, and the beam is separated from the x-ray source radiation using a diffraction grating, after which the beams are collected with the help of mirrors at one point where the interference pattern is observed, while the studied sample is placed in one of the beams Brazilian, and by the type of interference pattern determine the various characteristics of the substance of the test sample.

Недостатками известных устройств является сложность конструкции и анализа полученных результатов.The disadvantages of the known devices is the complexity of the design and analysis of the results.

Техническим результатом, на получение которого направлена полезная модель, является разработка устройства для контроля химического состава и характеристик веществ, находящихся в конденсированном состоянии, отличающегося простотой конструкции и интерпретации полученных результатов.The technical result, to which the utility model is directed, is the development of a device for monitoring the chemical composition and characteristics of substances in a condensed state, characterized by the simplicity of design and interpretation of the results.

Технический результат достигается в полезной модели, содержащей, расположенные последовательно на одной оптической оси, источник рентгеновского излучения, перестраиваемый монохроматор, обеспечивающий на выходе зондирующее рентгеновское излучение определенной энергии, образец из исследуемого вещества, выполненный в виде фокусирующего элемента, а также координатно-чувствительный детектор, обеспечивающий измерение диаметра сфокусированного линзой пучка.The technical result is achieved in a utility model, containing, located sequentially on the same optical axis, an X-ray source, a tunable monochromator that provides probing X-ray radiation of a certain energy at the output, a sample of the test substance, made in the form of a focusing element, and also a coordinate-sensitive detector, providing a measurement of the diameter of the beam focused by the lens.

Предпочтительно выполнение координатно-чувствительного детектора с возможностью перемещения вдоль оптической оси устройства с целью определения положения фокуса линзы для различных энергий зондирующего излучения.It is preferable to perform a coordinate-sensitive detector with the ability to move along the optical axis of the device in order to determine the position of the focus of the lens for different energies of the probe radiation.

Предпочтительно выполнение фокусирующего элемента в виде двояковогнутой линзы.Preferably, the focusing element is in the form of a biconcave lens.

Предпочтительно выполнение двояковогнутой линзы диаметром 0.05-1 мм.A biconcave lens with a diameter of 0.05-1 mm is preferred.

В одном из вариантов выполнения при фиксированном положении координатно-чувствительного детектора измеряется размер засвеченного пятна, которое пересчитывается в положение фокуса.In one embodiment, with a fixed position of the coordinate-sensitive detector, the size of the exposed spot is measured, which is converted to the focus position.

На фиг. 1 показана схема устройства, где 1 - источник рентгеновского излучения, 2 - перестраиваемый монохроматор, 3 - исследуемый образец в виде фокусирующего элемента, 4 - фокальное пятно сформированное линзой, 5 - координатно-чувствительный детектор для определения положения фокуса.In FIG. 1 shows a diagram of the device, where 1 is an x-ray source, 2 is a tunable monochromator, 3 is a test sample in the form of a focusing element, 4 is a focal spot formed by a lens, 5 is a coordinate-sensitive detector for determining the focus position.

Устройство работает следующим образом. Из полихроматического пучка излучаемого источником рентгеновского излучения 1 монохроматор 2 выделяет излучение определенной энергии. Это излучение проходит через образец 3, выполненный в виде двояковогнутой фокусирующей линзы, расположенной на оси зондирующего пучка и собирается этой линзой в фокальном пятне 4. Положение фокального пятна 4 определяется по минимальному размеру изображения источника, формируемого образцом и регистрируемого координатно-чувствительным детектором 5 при перемещении последнего вдоль оптической оси установки.The device operates as follows. From the polychromatic beam emitted by the x-ray source 1, the monochromator 2 emits radiation of a certain energy. This radiation passes through the sample 3, made in the form of a biconcave focusing lens located on the axis of the probe beam and is collected by this lens in the focal spot 4. The position of the focal spot 4 is determined by the minimum size of the source image generated by the sample and recorded by the coordinate-sensitive detector 5 when moving the latter along the optical axis of the installation.

При изменении энергии сканирующего излучения пучка исходящего из монохроматора 2 происходит изменение фокусного расстояния линзы 3, которое определяется значением показателя преломления вещества образца для определенной энергии зондирующего излучения. Эта зависимость в целом имеет монотонный характер, который нарушается в области энергий зондирующего излучения близких к энергиям связи электронов в оболочках атомов, входящих в состав образца, что соответствует известному эффекту аномальной дисперсии.When the energy of the scanning radiation of the beam emanating from the monochromator 2 changes, the focal length of the lens 3 changes, which is determined by the value of the refractive index of the sample substance for a certain energy of the probe radiation. This dependence as a whole has a monotonic character, which is violated in the region of probe radiation energies close to the binding energies of electrons in the shells of atoms that make up the sample, which corresponds to the well-known anomalous dispersion effect.

В другом варианте при фиксированном положении детектора 5 измеряется размер засвеченного пятна 4, из которого по известным формулам пересчитывается положение фокуса.In another embodiment, when the detector 5 is in a fixed position, the size of the spot 4 is measured, from which the focus position is recalculated using well-known formulas.

Таким образом, реализуется технический результат полезной модели.Thus, the technical result of the utility model is realized.

Claims

1. The device for determining the optical characteristics, containing, located sequentially on the same optical axis, an x-ray source, a tunable monochromator and a coordinate-sensitive detector, characterized in that in front of the coordinate-sensitive detector there is a sample of the studied substance made in the form of a focusing element, and coordinate-sensitive detector, designed to measure the diameter of the beam focused by the lens.

2. The device according to p. 1, characterized in that the coordinate-sensitive detector is arranged to move along the optical axis of the device.

3. The device according to claim 1, characterized in that the coordinate-sensitive detector is located at a fixed distance from the focusing element.

4. The device according to claim 1, characterized in that the focusing element is made in the form of a biconcave lens.

5. The device according to p. 2, characterized in that the biconcave lens has a diameter of 0.05-1 mm