RU2582310C1 - Универсальная рентгеновская трубка для энергодисперсионных рентгеновских спектрометров - Google Patents
Универсальная рентгеновская трубка для энергодисперсионных рентгеновских спектрометров Download PDFInfo
- Publication number
- RU2582310C1 RU2582310C1 RU2014153961/28A RU2014153961A RU2582310C1 RU 2582310 C1 RU2582310 C1 RU 2582310C1 RU 2014153961/28 A RU2014153961/28 A RU 2014153961/28A RU 2014153961 A RU2014153961 A RU 2014153961A RU 2582310 C1 RU2582310 C1 RU 2582310C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- ray
- scandium
- energy
- layer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Использование: для исследования элементного состава материалов. Сущность изобретения заключается в том, что универсальная рентгеновская трубка для энергодисперсионных рентгеновских спектрометров включает корпус, катод, фокусирующий электрод, анод с рабочей поверхностью, перпендикулярной направлению катод-анод, выходное бериллиевое окно, расположенное на боковой поверхности корпуса, и коллиматор, обеспечивающие выход излучения под углом от 5 до 8 градусов к поверхности анода, при этом анод выполнен двухслойным, поверхностный слой которого имеет толщину 3±1 мкм и выполнен из скандия, а его внутренний слой выполнен из родия и имеет толщину не менее 10 мкм. Технический результат: повышение контрастности и чувствительности при определении элементов, аналитические линии K-спектров которых расположены в диапазоне энергий от 2.3 до 3.5 кэВ (S-K). 2 ил.
Description
Изобретение относится к области аналитической химии и технической физики, а также к различным областям науки и техники, где для исследования элементного состава материалов используется рентгеноспектральная энергодисперсионная аппаратура.
Как известно, в энергодисперсионной рентгеноспектральной аппаратуре в качестве источника возбуждения рентгеновских спектров обычно используются рентгеновские трубки мощностью до 10-50 Вт с родиевым анодом. Преимущества рентгеновских трубок с таким анодом, являющихся аналогами предлагаемого изобретения, заключаются в высокой эффективности возбуждения их тормозным и характеристическим излучением широкого круга химических элементов. Основным недостатком аналогов является наличие в их спектре излучения L-серии родия, расположенное в диапазоне энергий 2.37-3.44 кэВ, существенно снижающее чувствительность определения элементов от серы до калия. В частности, линии родия L1, Lα1 и Lγ1 на энергодисперсионном спектрометре не разрешаются с аналитическими линиями серы, хлора и калия соответственно.
К другой группе аналогов можно отнести рентгеновские трубки со сменяемыми подвижными анодами, к типичным представителям которых можно отнести патент СССР 183843 [1]. Недостатком этой группы аналогов является существенное усложнение конструкции трубок.
Прототипом предлагаемого изобретения является рентгеновская трубка с многослойным анодом, описанная в патенте EP 0127230 B1 [2]. Подробное описание работы такой трубки приведено в статье [3]. В качестве основного анода, наиболее удаленного от поверхности, облучаемой электронами, используется элемент с максимальным атомным номером Z (до урана включительно). Следующие слои, по мере приближения к поверхности анода, изготовлены из элементов с уменьшающимися атомными номерами, вплоть до поверхностного слоя, состоящего из титана (Z=22) или скандия (Z=21). Авторы показали, что такая трубка позволяет, меняя анодное напряжение, оптимизировать условия определения тех или иных групп элементов.
Основным недостатком прототипа, существенным, в частности, для трубки с массивным родиевым анодом и тонким слоем скандия или титана на нем, является возбуждение L-серии родия тормозным и характеристическим излучением поверхностного слоя. Это приводит к снижению контрастности и чувствительности при определении элементов, аналитические линии K-спектров которых расположены в диапазоне энергий от 2.3 до 3.5 кэВ (S-K).
Техническим результатом изобретения является повышение контрастности и чувствительности при определении элементов, аналитические линии K-спектров которых расположены в диапазоне энергий от 2.3 до 3.5 кэВ (S-K).
Для преодоления указанных трудностей и достижения поставленных целей предложена универсальная рентгеновская трубка, в которой на анод из родия или палладия нанесен слой скандия толщиной (d) 3±1 мкм. При анодном напряжении 7-8 кВ и падении электронного пучка перпендикулярно поверхности анода электронами возбуждается только скандий, поскольку электроны полностью поглощаются поверхностным слоем скандия. Окно рентгеновской трубки располагается на боковой поверхности корпуса трубки, обеспечивая выход излучения под углом к поверхности анода α порядка 5-8° (аналогично выходу излучения рентгеновских трубок для структурного анализа). Такая конструкция трубки при анодном напряжении порядка 7-8 кВ обеспечивает спектр первичного излучения, содержащий только характеристические линии скандия и соответствующий используемому анодному напряжению непрерывный спектр. Возбуждаемые тормозным спектром и характеристическим излучением скандия линии L-серии родиевого анода не выходят из трубки, так как они поглощаются слоем скандия, толщина которого L в направлении выхода излучения составляет около 30 мкм (L=d/sin(α)).
При анодном напряжении свыше 25-30 кВ пучок электронов пробивает слой скандия и возбуждает излучение массивного родиевого анода.
В универсальной трубке в качестве поверхностного слоя место скандия может быть использован титан.
Выявленные отличительные признаки в предложенном решении, а также их взаимосвязь не обнаружены в известных в науке и технике решениях на дату подачи заявки, следовательно, заявленное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".
На фиг. 1 приведена принципиальная схема универсальной рентгеновской трубки.
Рентгеновская трубка, приведенная на фиг. 1, включает корпус трубки (1), катод трубки (2), фокусирующий электрод (3), анод (4), выходное бериллиевое окно (5) и коллиматор (6); поверхностный слой (7) анода имеет толщину 3±1 мкм и выполнен из скандия, а его внутренний слой (8) выполнен из родия и имеет толщину не менее 10 мкм.
Работа заявленной рентгеновской трубки осуществляется следующим образом.
Катод рентгеновской трубки (2) эмитирует электроны, которые фокусируются на аноде (4) с помощью фокусирующего электрода (3). При анодном напряжении до 7-8 кВ глубина проникновения электронов в скандий не превышает 1 мкм, т.е. электронному возбуждению подвергается только скандий. Возникающее в поверхностном слое скандия (5) тормозное и характеристическое излучение скандия, распространяясь вглубь анода, возбуждает характеристическое излучение L-серии родия, которое ввиду малого угла выхода используемого излучения практически полностью поглощается в слое скандия. Так, например, при угле выхода излучения α=6°, типичном для рентгеновских трубок для структурного анализа, и толщине слоя скандия 3 мкм пропускание наиболее интенсивной линии родия La1 с энергией 2.697 кэВ, почти совпадающей с энергией аналитической линии хлора, составляет около 2%. Таким образом, достигается практически полное исключение линий L-серии родия из возбуждающего излучения.
В качестве примера на фиг. 2 приведены рассчитанные спектры 0.01% водного раствора NaCl (11(E)) и чистой воды (10(E)), полученные с предлагаемой трубкой при анодном напряжении 7 кВ и токе 1 мА. В спектре воды присутствуют только рассеянный тормозной спектр и характеристические линии скандия. Линии L-серии родия в районе 2.7-3-х кэВ отсутствуют. В спектре NaCl на месте линий родия видны Kα линия хлора и почти не разрешенная от нее Kβ линия. Статистический предел обнаружения хлора в воде за 100 с составил 5×10-5%. Аналогичный эксперимент для кремния позволил получить статистический предел обнаружения 2×10-4%.
Приведенный пример подчеркивает эффективность принятого технического решения.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение контрастности и чувствительности при определении элементов, аналитические линии K-спектров которых расположены в диапазоне энергий от 2.3 до 3.5 кэВ (S-K).
Источники информации
1. АС 183843 СССР. МПК H01j. Рентгеновская трубка / Аб Э.А., Андрианова Г.М., Плотников Р.И., Хуцишвили Л.А. №8111955/28-25; заявл. 29.12.1962; опубл. 03.07.1970, бюл. №22.
2. EP №0127230 A1. X-ray tube comprising two successive of anode material / Diemer W.H., Kikkert J.N., Wagemans H.F.M. Priority: 25.05.1983. NL 8301839; publication 05.12.1984. Bui. 84/49.
3. J.N. Kikkert and J.J. Koning Evaluation of the New Generation of Dual-Anode X-ray Tube // Advances in X-ray analyzes. V. 28. P. 107-112, 1984.
Claims (1)
- Универсальная рентгеновская трубка для энергодисперсионных рентгеновских спектрометров, включающая корпус, катод, фокусирующий электрод, анод с рабочей поверхностью, перпендикулярной направлению катод-анод, выходное бериллиевое окно, расположенное на боковой поверхности корпуса, и коллиматор, обеспечивающие выход излучения под углом от 5 до 8 градусов к поверхности анода, отличающаяся тем, что анод выполнен двухслойным, поверхностный слой которого имеет толщину 3±1 мкм и выполнен из скандия, а его внутренний слой выполнен из родия и имеет толщину не менее 10 мкм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014153961/28A RU2582310C1 (ru) | 2014-12-26 | 2014-12-26 | Универсальная рентгеновская трубка для энергодисперсионных рентгеновских спектрометров |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014153961/28A RU2582310C1 (ru) | 2014-12-26 | 2014-12-26 | Универсальная рентгеновская трубка для энергодисперсионных рентгеновских спектрометров |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2582310C1 true RU2582310C1 (ru) | 2016-04-20 |
Family
ID=56195316
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014153961/28A RU2582310C1 (ru) | 2014-12-26 | 2014-12-26 | Универсальная рентгеновская трубка для энергодисперсионных рентгеновских спектрометров |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2582310C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0127230A1 (en) * | 1983-05-25 | 1984-12-05 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | X-ray tube comprising two successive layers of anode material |
US4969173A (en) * | 1986-12-23 | 1990-11-06 | U.S. Philips Corporation | X-ray tube comprising an annular focus |
US6252936B1 (en) * | 1992-01-27 | 2001-06-26 | U.S. Philips Corporation | X-ray tube with improved temperature control |
RU2303828C2 (ru) * | 2005-10-19 | 2007-07-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Комбинат "Электрохимприбор" | Рентгеновская трубка |
RU121077U1 (ru) * | 2012-05-25 | 2012-10-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное казенное учреждение ("Войсковая часть 68240") | Портативный рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный анализатор |
RU125708U1 (ru) * | 2012-05-25 | 2013-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное казенное учреждение "Войсковая часть 68240" | Портативный рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный анализатор |
-
2014
- 2014-12-26 RU RU2014153961/28A patent/RU2582310C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0127230A1 (en) * | 1983-05-25 | 1984-12-05 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | X-ray tube comprising two successive layers of anode material |
US4969173A (en) * | 1986-12-23 | 1990-11-06 | U.S. Philips Corporation | X-ray tube comprising an annular focus |
US6252936B1 (en) * | 1992-01-27 | 2001-06-26 | U.S. Philips Corporation | X-ray tube with improved temperature control |
RU2303828C2 (ru) * | 2005-10-19 | 2007-07-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Комбинат "Электрохимприбор" | Рентгеновская трубка |
RU121077U1 (ru) * | 2012-05-25 | 2012-10-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное казенное учреждение ("Войсковая часть 68240") | Портативный рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный анализатор |
RU125708U1 (ru) * | 2012-05-25 | 2013-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное казенное учреждение "Войсковая часть 68240" | Портативный рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный анализатор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kumakhov | Capillary optics and their use in x‐ray analysis | |
Cvejanovic et al. | Studies of the threshold electron impact ionization of helium | |
JP5100063B2 (ja) | X線分析装置 | |
US9291583B2 (en) | Trace element X-ray flourescence analyser using dual focusing X-ray monochromators | |
TWI399780B (zh) | 包含場發射陰極之x射線源 | |
Coates | The production of X-rays by swiftly moving mercury ions | |
RU2490748C2 (ru) | Генератор рентгеновского излучения, а также его применение в устройстве для рентгеновского обследования или рентгеновского контроля | |
AU2012203317B2 (en) | X-Ray tube and x-ray fluorescence analyser utilizing selective excitation radiation | |
RU2582310C1 (ru) | Универсальная рентгеновская трубка для энергодисперсионных рентгеновских спектрометров | |
Domesle et al. | Photoionization and fragmentation of H 3 O+ under XUV irradiation | |
Esaulov | Low energy ion scattering and recoiling spectroscopy in surface science | |
Kudryavtsev et al. | Electron energy spectra in helium observed in a microplasma collisional electron spectroscopy detector | |
Ahlberg et al. | Experimental comparison of photon‐and particle‐induced X‐ray emission analysis of air particulate matter | |
Tabrizchi et al. | Design, construction and calibration of a laser ionization time-of-flight mass spectrometer | |
Kopylov et al. | A method to register hidden photons with the aid of a multi-cathode counter | |
CN113728247B (zh) | 基于辐射的测厚仪 | |
RU2257638C1 (ru) | Рентгеновская трубка (варианты) | |
Sato et al. | Dynamics of colliding ablation plumes | |
Varfolomeev et al. | Influence of the medium density on bremsstrahlung in electron-photon showers in the energy range 1011− 1013 eV | |
Dassanayake et al. | Inelastic Transmission Of Electrons Through A Single Macro‐Glass Capillary And Secondary Electron Emission | |
RU160376U1 (ru) | Детектор - монитор для контроля интенсивности и положения пучка рентгеновских фотонов лазеров на свободных электронах | |
DE19805290C2 (de) | Monochromatische Röntgenstrahlenquelle | |
RU2003127683A (ru) | Способ получения пучков быстрых электронов, ионов, атомов, а также уф и рентгеновского излучения, озона и/или других химически активных молекул в плотных газах | |
Takahashi et al. | Low Voltage Soft X-ray Emission Analysis from 100V for Depth Chemical Information from a few nm to several hundred nm | |
Stoddard | Direct and Fluorescence Excitation of the K Level in Thick Targets of Gold |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171227 |