SK68395A3 - Device for x-ray beam-forming - Google Patents
Device for x-ray beam-forming Download PDFInfo
- Publication number
- SK68395A3 SK68395A3 SK68395A SK68395A SK68395A3 SK 68395 A3 SK68395 A3 SK 68395A3 SK 68395 A SK68395 A SK 68395A SK 68395 A SK68395 A SK 68395A SK 68395 A3 SK68395 A3 SK 68395A3
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- diffractors
- forming
- successive
- reflector
- asymmetric
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
-
- 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
- G21K2201/062—Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements the element being a crystal
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
ZARIADENIE ΝΑ FORMOVANIE RONTGENOVÉHO LÚČADEVICE FORΑ FORMING X - RAY BAY
Oblasť technikyTechnical field
Vynález sa týka zariadenia na formovanie rontgenového lúča, najmä u prístrojov pre difraktometriu.The invention relates to an apparatus for forming an X-ray beam, in particular in diffractometry instruments.
Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Doposiaľ sa v rôznych oblastiach rontgenovej difraktometrie využívajú pre dosiahnutie vysokej uhlovej rozlišovacej schopnosti kryštálové monochromátory alebo monochrokolimátory, ktoré na svojom výstupe značne znížia uhlovú divergenciu a rozptyl vlnových dĺžok rontgenového žiarenia prichádzajúceho z rontgenového generátora. K tomuto zníženiu dochádza na základe difrakcie v jednej, zvyčajne horizontálnej rovine. Uhlové nastavenie pre danú vlnovú dĺžku podľa použitej rontgenky a pre daný kryštál (najčastejšie kremík a germánium) určuje v prvom priblížení Braggov zákon. Takto sformovaný lúč dopadá na vzorku upevnenú v presnom goniometri, umožňujúcom merať s vysokým uhlovým rozlíšením difrakčné krivky, charakterizujúce štruktúru vzorky.So far, crystal monochromators or monochrocolimulators have been used in various regions of X-ray diffractometry to achieve high angular resolution, which at their output greatly reduce the angular divergence and wavelength scattering of the X-ray radiation coming from the X-ray generator. This reduction is due to diffraction in one, usually horizontal plane. The angular adjustment for a given wavelength according to the X-ray used and for a given crystal (most often silicon and germanium) is determined by the first approximation of Bragg's law. The beam thus formed impinges on a specimen mounted in a precise goniometer, allowing the measurement of the diffraction curves characterizing the structure of the specimen with high angular resolution.
Už takzvané nedisperzné usporiadanie vzorky a monochromátora s jednou, či už symetrickou alebo asymetrickou difrakciou, významne zlepší uvedené parametre rontgenového lúča z rontgenového generátora. Toto usporiadanie zachováva vysokú intenzitu rontgenového lúča, no jeho značnou nevýhodou je potreba äaľšieho monochromátora a zdĺhavého prejustovania pri prechode na inú difrakciu.The so-called non-dispersive arrangement of the sample and the monochromator with one, either symmetric or asymmetric diffraction, significantly improves said X-ray beam parameters from the X-ray generator. This arrangement maintains the high intensity of the X-ray beam, but its considerable disadvantage is the need for an additional monochromator and a lengthy repositioning when switching to another diffraction.
Ešte výraznejšie zníženie uhlovej divergencie a rozptylu vlnových dĺžok umožňujú postupné monochrokolimátory s dvoma, tromi, alebo štyrmi následnými difrakciami, pričom sa využíva aj disperzné usporiadanie.Even more pronounced reductions in angular divergence and wavelength scattering are made possible by successive monochro-collimators with two, three, or four successive diffractions, using a dispersion arrangement.
V súčasnosti špičkové vysokoroz.lišovacie difraktometre využívajú pre monochromatizáciu a kolimáciu tri alebo štyri symetrické alebo asymetrické difrakcie v koplanárnom usporiadaní.Currently, high-resolution high-resolution diffractometers utilize three or four symmetric or asymmetric diffraction in a coplanar arrangement for monochromatization and collimation.
-2Monochrokolimátor s tromi difrakciami využíva dva nezávislé goniometre. Na prvom je kanálovitý monolitický blok s dvoma difrakciami v nedisperznom usporiadaní, na druhom je kryštál s treťou difrakciou nastavený disperzne. Monochrokolimátor so štyrmi difrakciami využíva taktiež dva goniometre. Na každom je monolitický blok s dvoma difraktor-mi v nedisperznom usporiadaní, pričom navzájom sú tieto dva bloky usporiadané disperzne. Výhodou tohto monochrokolimátora je aj to, že z neho vystupujúci rontgenový lúč pokračuje v smere lúča dopadajúceho na monochrokolimátor z rontgenového generátora. Nevýhodou u týchto monochrokolimátorov je potreba dvoch goniometrov a z toho plynúce nároky na. veľkosť zariadenia, na presnosť a zdĺhavosť justáže oboch goniometrov, ako aj na mechanickú a teplotnú stabilitu,vzhľadom na potrebu velmi presného nastavenia vzájomnej uhlovej polohy jednotlivých difraktujúcich rovín.The monochrocolimulator with three diffraction uses two independent goniometers. The first is a channel-like monolithic block with two diffractions in a non-dispersive arrangement, the second is a crystal with a third diffraction set dispersely. The monochro-collimator with four diffraction uses also two goniometers. Each has a monolithic block with two diffractors in a non-dispersive arrangement, the two blocks being dispersed with each other. An advantage of this monochro-collimator is also that the X-ray beam emerging therefrom continues in the direction of the beam impinging on the monochro-collimator from the X-ray generator. The disadvantage of these monochro-collimators is the need for two goniometers and the resulting demands for. the size of the device, the accuracy and length of adjustment of both trigonometers, as well as the mechanical and thermal stability, due to the need for very precise adjustment of the relative angular position of the individual diffracting planes.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Uvedené nedostatky v prevažnej miere odstraňuje zariadenie na formovanie rontgenového lúča,vstupujúceho doň a vystupujúceho z neho najmä v súhlasnom smere, ktorého podstata spočíva v tom, že tento monochrokolimátor je kompaktný. Obsahuje minimálne tri difraktory t tvorené stenami kryštalického materiálu vodiacich kanálov. Usporiadanie je také, že po sebe nasledujúce difrakčné kužeľové plochy symetrických difraktorov, alebo deformované kuželové plochy asymetrických difraktorov majú spoločnú aspoň jednu tvoriacu priamku. Pritom dvojice následných tvoriacich priamok zvierajú medzi sebou pre každý difraktor vrcholový uhol jeho kuželovej plochy. Variantne je možné na stenách kryštalického materiálu vo vodiacich kanáloch medzi difraktormi vytvoriť minimálne jeden reflektor. Reflexné kuželové plochy tohoto reflektora majú so susednými difraktormi, prípadne reflektormi spoločnú aspoň jednu tvoriacu priamku. Pritom dvojice následných tvoriacich priamok zvierajú medzi sebou pre každý reflektor vrcholový uhol jeho kuželovej plochy.The aforementioned drawbacks are largely eliminated by the apparatus for forming the X-ray beam entering and exiting the X-ray beam, in particular in a co-ordinated direction, the essence of which is that the monochro-collimator is compact. It comprises at least three diffractors t formed by the walls of the crystalline guide channel material. The arrangement is such that successive diffractive conical faces of symmetric diffractors, or deformed conical faces of asymmetric diffractors, have at least one forming line in common. Here, the pairs of successive lines form an apex angle of its conical surface for each diffractor. Alternatively, at least one reflector can be formed on the walls of the crystalline material in the guide channels between the diffractors. The reflective conical surfaces of this reflector have at least one forming line with adjacent diffractors or reflectors in common. In this case, the pairs of successive lines form an apex angle of each conical surface of each conical surface.
-3Monochrokolimátor je monolitický/ vytvorený z jedného kryštálu. Zladenie vrcholových uhlov difrakčných kuželových plôch po sebe nasledujúcich symetrických difraktorov alebo asymetrických difraktorov, prípadne medzi sy.metrickým difraktorom a asymetrickým difraktorom je možné zabezpečiť i pevným spojom dvoch zhodných kryštalických materiálov alebo odlišných kryštalických ma* z teriálov. Spoj je vytvorený na skosených čelách týchto spájaných materiálov.The monochrome collimator is monolithic / formed from a single crystal. The alignment of the apex angles of the successive symmetrical or asymmetric diffractors, respectively between the symmetric diffractor and the asymmetric diffractor, can also be ensured by a solid connection of two identical crystalline materials or different crystalline materials. The joint is formed on the bevelled faces of these joining materials.
Hlavnou výhodou monochrokolimátora podľa vynálezu je to, ža v dôsledku vyhotovenia v jednom kompaktnom bloku odpadá potreba dvoch goniometrov na nastavenie vzájomnej polohy dvoch oddelených blokov, čo umožňuje aj jeho miniaturizáciu. To má za následok vyššiu mechanickú a termomechanicku stabilitu zariadenia, vyššiu presnosť merania a zároveň aj jednoduchšiu manipuláciu so zariadením a skrátenie času potrebného na prípravu merania. Pri použití asymetrických difraktorov umožňuje kompresiu aj expanziu lúča v jednom smere, pri zníženej strate intenzity.The main advantage of the monochro-collimator according to the invention is that, due to the design in one compact block, there is no need for two goniometers to adjust the relative position of the two separate blocks, which also allows its miniaturization. This results in higher mechanical and thermomechanical stability of the device, higher measurement accuracy, and at the same time easier handling of the device and shortening of the time needed for preparation of the measurement. When using asymmetric diffractors, both compression and beam expansion in one direction are possible, with reduced intensity loss.
Prehľad obrázkov na výkreseOverview of the figures in the drawing
Vynález je bližšie vysvetlený na priložených obrázkoch výkresu, s ktorých:The invention is explained in more detail in the accompanying drawings, in which:
obr. 1 znázorňuje monolitický monochrokolimátor vyhotovený z jedného kryštálu s vytvorenými štyrmi symetrickými difraktormi obr. 2 znázorňuje monolitický monochrokolimátor, taktiež vyhotovený z jedného kryštálu s vytvorenými štyrmi symetrickými difraktormi a jedným reflektorom obr. 3 znázorňuje kompaktný monochrokolimátor zhotovený spojením dvoch odlišných kryštalických materiálov s vytvorenými dvomi symetrickými difraktormi a jedným asymetrickým difraktoromFig. 1 shows a monolithic monochro-collimator made of one crystal with four symmetrical diffractors formed; FIG. 2 shows a monolithic monochro collimator, also made of a single crystal with four symmetrical diffractors formed and one reflector of FIG. 3 shows a compact monochro collimator made by combining two different crystalline materials with two symmetric diffractors and one asymmetric diffractor formed
-4Príklady uskutočnenia vynálezuEXAMPLES OF THE INVENTION
Zariadenie na formovanie rontgenového lúča,nazývané tiež monochrokolimátor je v rontgenovom difraktometri umiestnené buä na goniometri alebo priamo v rontgenke prístroja. Je príkladne podlá obr.l vyhotovené pre vlnovú dĺžkuA-=0,178892 nm. Vychádzajúc z Braggovho zákona možno vybrať pre danú vlnovú dĺžku vhodnú kombináciu mriežkového parametra, difrakčných vektorov a vonkajších normál aktívných povrchov difrak'torov pre požadovanú uhlovú divergenciu a vlnovú disperziu výstupného lúča monochrokolimátora.An X-ray beam forming device, also called a monochro-collimator, is placed in the X-ray diffractometer either on the goniometer or directly in the X-ray machine. It is exemplified according to FIG. 1 for a wavelength λ = 0.178892 nm. Starting from Bragg's law, a suitable combination of lattice parameter, diffraction vectors and external norms of the active surfaces of the diffractors for the desired angular divergence and the wave dispersion of the output beam of the monochrocolimizer can be selected for a given wavelength.
Ako kryštalický materiál je použitý monokryštál germánia (a=0,565745 nm) a využívajú sa následné difrakcie typu(220) a (440).A single crystal of germanium (? = 0.565745 nm) is used as the crystalline material, and successive diffractions of type (220) and (440) are used.
Vzhľadom k tomu, že vonkajšie normály rovín sú sI=(-Q,788: -0,616:0,000), sll=(0,788:0,616:0,000), sIII=(0,999:0,040:0,013), sIV=(-0,999:-0,040:-0,013), vyrežú sa podlá týchto parametrov do monokryštálu 11 presné vodiace kanály £, ktoré sa povrchovo opracujú na vysokú rovinnosť a bezdefektnosť.Since the outer normal of the planes are sI = (- Q, 788: -0.616: 0.000), sll = (0.788: 0.616: 0.000), sIII = (0.999: 0.040: 0.013), sIV = (- 0.999: - According to these parameters, precision guide channels 6 are cut into the single crystal 11, which are surface-treated to a high flatness and defect-freeness.
Z generátora privedený primárny lúč _2 o šírke cca lmm, s vysokou uhlovou divergenciou a disferziou vlnových dĺžok dopadá v kanáli £ na stenu monokryštálu 11 v mieste vstupného difraktora 51 a po viacnásobnej difrakcií na áalších difrakciách 51 vystupuje v smere primárneho lúča 2. ako sekundárny lúč _3 s výrazne zníženou uhlovou divergenciou a disperziou (rozptylom) vlnových dĺžok v rozsahu čiary . Takto sformovaný sekundárny lúč £ dopadá na meranú vzorku (napr.polovodičové substráty, heteroštruktúry, multivrstvy, polykryštalické vrstvy) upevnenú v goniometri difrakčného prístroja.A primary beam 2 of about 1mm width, with a high angle divergence and a wavelength dispersion, is fed from the generator into the monocrystal wall 11 in the channel 8 at the inlet diffractor 51 and after multiple diffraction at further diffractions 51 3 with significantly reduced angular divergence and dispersion (wavelength) of wavelengths within the line. The secondary beam thus formed impinges on the measured sample (e.g., semiconductor substrates, heterostructures, multilayers, polycrystalline layers) mounted in the goniometer of the diffraction apparatus.
U príkladu znázorneného na obr.2 je ako kryštalický materiál použitý monokryštál kremíka 12 . Vodiace kanály 4. sú vytvorené tak, že napríklad po druhej difrakcií na difraktore 52 v prechodovom kanáli £ postupujúci lúč 21 zviera,pri dopade na stenu monokryštálu kremíka 12, s ňou uhol menší ako kritickýIn the example shown in Fig. 2, a single crystal of silicon 12 is used as the crystalline material. The guide channels 4 are formed such that, for example, after the second diffraction on the diffractor 52 in the passage channel 6, the advancing beam 21 of the animal, when impinging on the single crystal wall of silicon 12, has an angle less than critical
-5(cca 0,26°), čím dochádza k totálnej reflexií a takto vzniknutý odklon postupujúceho lúča 21.umožní spolu s ďalšími difrakciami na difraktoroch 52 optimálne nastavenie parametrov sekundárneho lúča £.-5 (approx. 0.26 °), thereby resulting in total reflection and the resulting deflection of the advancing beam 21, together with other diffractions on the diffractors 52, allows an optimal adjustment of the parameters of the secondary beam 8.
U príkladu znázorneného na obr.3 monochrokolimátor pozostáva z dvoch odlišných monokryštalických materiálov a to monokry.stálu germánia 11 a monokryštálu kremíka 12, ktorých čelá sú skosené pod presne určenými uhlami a vzájomným stmelením vytvárajú pevný spoj 7_. Rezné uhly zodpovedajú ich vrcholovým uhlom difrakčných kuželových plôch.In the example shown in Fig. 3, the monochro-collimator consists of two different monocrystalline materials, namely single crystal of germanium 11 and single crystal of silicon 12, the faces of which are bevelled at precisely defined angles and form a solid bond 7 by mutual bonding. The cutting angles correspond to their apex angles of the diffraction conical surfaces.
Primárny lúč £ po dvoch symetrických difrakciách v pŕechósdovom .kanáli £ na stenách monokryštálu germánia 11,dopadne na asymetrický difraktor 53 v prechodovom kanáli £ na stene monokryštálu kremíka 12 a spôsobí jeho cca 100 násobnú kompresiu a tak sekundárny lúč _3 je primerane sformovaný pre dopad na testovanú vzorku.The primary beam after two symmetrical diffraction in the passage channel 4 on the walls of the germanium monocrystal 11, impinges on the asymmetric diffractor 53 in the transitional channel 6 on the silicon monocrystal wall 12 and causes its approximately 100 fold compression, so the secondary beam 3 is appropriately formed test sample.
Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability
Monochrokolimátor podlá vynálezu je možné výhodne použiť pri vysokorozlišovacích aifraktometroch a reflektometroch využívaných na rontgenovú charakterizáciu monokryštálových a polykryštalických materiálov a vrstiev, ako aj multivrstiev. Taktiež sa môže použiť pre neutrónové žiarenie a pre Ožiarenie pri zohľadnení príslušných vlnových dĺžok a Braggovej podmienky.The monochrocolimizer according to the invention can be advantageously used in high-resolution aifractometers and reflectometers used for x-ray characterization of single crystal and polycrystalline materials and layers, as well as multilayers. It can also be used for neutron radiation and for irradiation, taking into account the respective wavelengths and Bragg conditions.
Claims (4)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK68395A SK68395A3 (en) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | Device for x-ray beam-forming |
PCT/SK1996/000009 WO1996037898A1 (en) | 1995-05-23 | 1996-05-20 | The equipment for x-ray beam conditioning |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK68395A SK68395A3 (en) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | Device for x-ray beam-forming |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK68395A3 true SK68395A3 (en) | 1997-05-07 |
Family
ID=20433830
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK68395A SK68395A3 (en) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | Device for x-ray beam-forming |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
SK (1) | SK68395A3 (en) |
WO (1) | WO1996037898A1 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19945773C2 (en) * | 1999-09-24 | 2002-02-07 | Geesthacht Gkss Forschung | Device for monochromatizing neutron or X-rays |
DE102004027347B4 (en) * | 2004-05-27 | 2008-12-24 | Qimonda Ag | Wavelength selector for the soft X-ray and the extreme ultraviolet range |
JP2007010483A (en) * | 2005-06-30 | 2007-01-18 | Rigaku Corp | X-ray beam treating device and x-ray analyzer |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU373605A1 (en) * | 1970-11-03 | 1973-03-12 | METHOD OF X-RAY ANALYSIS | |
BE1007349A3 (en) * | 1993-07-19 | 1995-05-23 | Philips Electronics Nv | Asymmetrical 4-kristalmonochromator. |
US5802137A (en) * | 1993-08-16 | 1998-09-01 | Commonwealth Scientific And Industrial Research | X-ray optics, especially for phase contrast imaging |
-
1995
- 1995-05-23 SK SK68395A patent/SK68395A3/en unknown
-
1996
- 1996-05-20 WO PCT/SK1996/000009 patent/WO1996037898A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1996037898A1 (en) | 1996-11-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2075569B1 (en) | X-ray beam device | |
EP0322408B1 (en) | Instrumentation for conditioning x-ray or neutron beams | |
Hunter et al. | A grating/crystal monochromator for the spectral range 5 eV to 5 keV | |
Matsushita et al. | Sagittally focusing double-crystal monochromator with constant exit beam height at the Photon Factory | |
Mooney et al. | High-resolution, large-angular-acceptance monochromator for hard X rays | |
Hirano et al. | Development and application of x‐ray phase retarders | |
Shastri et al. | High-energy X-ray optics with silicon saw-tooth refractive lenses | |
Snigirev et al. | Silicon planar lenses for high-energy x-ray nanofocusing | |
JP4313844B2 (en) | Channel cut monochromator | |
SK68395A3 (en) | Device for x-ray beam-forming | |
Shastri et al. | Focusing with saw-tooth refractive lenses at a high-energy X-ray beamline | |
Ishikawa et al. | A multiple crystal diffractometer for generation and characterization of circularly polarized x rays at the Photon Factory | |
Freund et al. | Optimisation and fabrication of a composite pyrolytic graphite monochromator for the Pelican instrument at the ANSTO OPAL reactor | |
Hashizume et al. | Some Studies on X-Ray Wave Fields in Elastically Distorted Single Crystals. I. Experimental Observations | |
Yun et al. | Design of a dedicated beamline for x‐ray microfocusing‐and coherence‐based techniques at the Advanced Photon Source | |
JP4190142B2 (en) | X-ray monochromator | |
US5524040A (en) | High energy resolution, high angular acceptance crystal monochromator | |
Ferrari et al. | A monolithic monochromator–collimator for high-resolution X-ray diffraction | |
Dina et al. | Micro Grain Analysis in Plastically Deformed Silicon by 2nd-Order X-Ray Diffraction | |
Loxley et al. | The performance of channel cut collimators for precision X-ray diffraction studies of epitaxial layers | |
JP2894309B2 (en) | X-ray microbeam generation method and generation apparatus | |
Nave et al. | Tests of an Asymmetric Monochromator to Provide Increased Flux on a Synchrotron Radiation Beamline | |
Grüning et al. | Neutron guidance by internal reflections in thin silicon wafers | |
Courtois | Vertical neutron beam focusing with bent mosaic crystals | |
Mildner | Neutron focusing using microguides |