SU1327673A1

SU1327673A1 - Device for radiofluorescence analysis

Info

Publication number: SU1327673A1
Application number: SU853975976A
Authority: SU
Inventors: Б.Ж. Жалсараев
Original assignee: Читинский институт природных ресурсов СО АН СССР
Priority date: 1985-11-13
Filing date: 1985-11-13
Publication date: 1991-04-07

Abstract

Изобретение относитс к устрой- СТВШ4 дл рентгено уоресцентиого анализа элементного состава и используетс в области аналитической химии при анализ е материалов сложного химического состава. Целью изобретени вл етс увеличение светосилы при одновременной подавлении фона рас- -. се нного от образца излучени . Устро ство содержит рассеиватель в виде полусферы. Фокус источника излучени расположен на сферической поверхности , совпадающей с полостью рассеива- тел . Рассе нное излучение проходит через отверстие в диафрагме, расположенное диаметрально противоположно фокусу источника. В устройстве используютс изогнутые по цилиндру образцы. Образцы устанавливаютс в держателе образцов по цилиндрической поверхности, образующа которой совмещена с осью сферы, проход щей через фокус источника. Коллиматор детектора выполнен с плоскопараллельными каналами, перпендикул рными оси этой цилиндрической поверхности. Кроме того, коллиматор снабжен выходной диафрагмой с щелью. Щель расположена на той же цилиндрической поверхности диаметрально противоположно образующей , совмещенной с осью сферы. В полости рассеивател между источииком и держателем образца расположен защитный экран. 2 ип. оо tsd CD 00The invention relates to an STVS4 device for X-ray analysis of the elemental composition and is used in the field of analytical chemistry for the analysis of materials of complex chemical composition. The aim of the invention is to increase the aperture while simultaneously suppressing the background of the -. radiation from the sample. The device contains a hemisphere diffuser. The focus of the radiation source is located on a spherical surface that coincides with the scattered cavity. The scattered radiation passes through a hole in the diaphragm, which is diametrically opposed to the focus of the source. The device uses bent cylinder specimens. The samples are mounted in the sample holder along a cylindrical surface, which is aligned with the axis of the sphere passing through the focus of the source. The detector collimator is made with plane-parallel channels perpendicular to the axis of this cylindrical surface. In addition, the collimator is equipped with an output aperture with a slit. The slit is located on the same cylindrical surface diametrically opposed to the generatrix, aligned with the axis of the sphere. In the cavity of the diffuser between the source and the sample holder is a protective screen. 2 pe. oo tsd CD 00

Description

Изобретение относитс к устройст™ вам дл рентгенофлуоресцентного анализа элементного состава вещества, используетс в аналитической имии ц при анализе материалов сложного химического состава.The invention relates to a device for X-ray fluorescence analysis of the elemental composition of a substance, which is used in analytical chemistry in the analysis of materials of complex chemical composition.

Целью изобретени вл етс увеличение светосилы .при одновременном подавлении фона рассе нного от образ- 10 ца излучени ,The aim of the invention is to increase the luminosity. While simultaneously suppressing the background of radiation scattered from a sample,

Схема устройства приведена на чертеже , где на фиг.I изображен вид с торца держател образца; на фиг,2 - разрез вдоль оси сферического рассей- is вател . .Diagram of the device shown in the drawing, where fig.I shows the end view of the sample holder; Fig. 2 shows a section along the axis of a spherical scattering plane. .

Устройство содержит рассеиватель 5 вьтолненный в виде полусферы, источник 2 излучени , держатель 3 образца , выполненный, например, в виде 20 полого цилиндра без торцовьпс стенок. Между источником 2 и держателем 3 образца внутри полости рассеивател расположен защитный экран 4. Этот экран может быть выполиен с д;вум 25 проемамк в виде секторов дл пролета первичных и рассе нные квантов. Коллиматор 5 детектора 6 направлен на держатель образца, а к выходу детек гора подключен вход регистрирующей 30 аппаратуры 7, предназначенной до накоплени и обработки спектров излучени образца. Б качестве детектора. 6 используетс полупроводниковый детектор .The device contains a diffuser 5 in the form of a hemisphere, radiation source 2, sample holder 3, made, for example, in the form of a 20 hollow cylinder without end walls. A protective screen 4 is located between the source 2 and the sample holder 3 inside the scatterer cavity. This screen can be made out of d: 25 openings in the form of sectors for the span of the primary and scattered quanta. The collimator 5 of the detector 6 is directed to the sample holder, and the output of the recording equipment 30 is connected to the output of the detectors, and intended for the accumulation and processing of the radiation spectra of the sample. Used as a detector. 6 uses a semiconductor detector.

Рабочей поверхностью рассеивател 1 вл етс его внутренн поверхность . На этой сферической поверкнос- тй радиуса R, расположен фокус рент-. геновской трубки (на фиГг. 1 показан до именно фокус источника), В устройст™ во введена диафрагма 8 с отверстием 9f, расположенным на этой же сферичес- кой поверкностк днаг йтралько протнйо- полржно фокусу источника 2. Держа- 45 тель 3 образца расположен за даафраг- мой 8 и вып-олнен с возможность расположени обраэн а 0 на цил мдричес- кой поверхности радиуса Rj, образухг- ща которой совмещена с осью сфера, §д проход щей через фокус источнике 2 и ценч отверсти 9,The working surface of the diffuser 1 is its internal surface. On this spherical surface of radius R, the focus of rent is located. gene tube (fig. 1 shows the focus of the source), a diaphragm 8 was inserted into the device with an opening 9f located on the same spherical surface of the source 2 and the holder of sample 45 daafragom 8 and performed with the possibility of positioning 0 on the cylindrical surface of radius Rj, the shape of which is aligned with the axis of the sphere, д passing through the focus of the source 2 and center hole 9,

Коллш атор 5 выпо неч с плоскопа раллельными каналами I1 (коллиматор типа Со лера), перпендикул рными gg ос м цилиндра и сферы. Кроме того, коллиматор 5 снабжен выходной диафрагмой 12 с щелью 13, расположенной на цилиндрической поверхности радиуса- RJ диаметрально противоположно образующей, совмещенной с осью сферы Держатель 3 образца, коллиматор 5 и детектор 6 расположены с противоположной рассеивателго 1 стороны плоскости основани полусферы таким образом , чтобы пучки излучений, прошедших через отверстие 9, попадали на два образца 10. Образец 0 может быть выполнен в виде части полого цилиндра (трубы) с радиусом внутренней поверхности Rg. В держатель 3 образца вставл ютс дЗва идентичных образ- ца и закрепл ютс например, с помощью зажимов или же с помощью других креплений в зависимости от конкретного исполнени и вида образца. При анализе тонких образцов типа фильтровальных бумагJ фольг и лент их можно изогнуть по цилиндру при их креплении на держателе, например, В эшолнен- ном в виде изогнутой по цилиндру рамки .The collider ator 5 is turned out with plane-parallel channels I1 (a Soler type collimator) perpendicular to the gg axes of the cylinder and sphere. In addition, the collimator 5 is equipped with an output diaphragm 12 with a slit 13 located on a cylindrical surface of radius RJ diametrically opposed to forming the sample axis holder 3, collimator 5 and detector 6 are located on the opposite side of the hemisphere base plane so that beams of radiation that passed through the hole 9 fell on two samples 10. Sample 0 can be made as part of a hollow cylinder (tube) with the radius of the inner surface Rg. DZva identical samples are inserted into the sample holder 3 and fixed, for example, with clips or with other fasteners depending on the specific version and type of sample. When analyzing thin samples such as filter papers, foils and ribbons, they can be bent along the cylinder when they are mounted on a holder, for example, as e-shaped as a frame bent along the cylinder.

Диафрагмы 8 и I2 и коллиматор 5 выполне сменными. Наибольша светосила достигаетс при формировании двух сиьметричных систем пучков (фиг,2). Дл формировани первичных пучков, изменени их апертуры илк положени могут использоватьс дополнительные входные диафрагг-ш. Так, можно ввести сменную входную диафрагму между истоЧ1шком 2 рассеквате- лем 1 с отверсти дй формировани пучков.Diaphragms 8 and I2 and collimator 5 are replaceable. The highest aperture ratio is achieved when two two-symmetric beam systems are formed (Fig. 2). For the formation of the primary beams, changes in their aperture or position, additional input diaphragms can be used. Thus, a replaceable input diaphragm can be introduced between the source 2 and section 1 with the beam formation hole.

Устройство работает следук цим образом .The device works in the following way.

Гамма-кванты от источника 2 попадают на рассеиватель 1, откуда рассе нное излучение выходит через отверстие 9 и попадает на образцы 10. Часть попавших на образец квантов возбуждает сигнал - характеристическое излучение огфедел емых элеиеш Ьв а часть рассеиваетс . Излучение образца регистрируетс вдоль :электри- ческих векторов пада 01дшс на его поверхность квантов, поэтому рассе нна компонента излуче}т образца, вл юща с фоновьм излучением, имеет минимальную веро тность попадани в детектор 6,Gamma quanta from source 2 fall on scatterer 1, from where scattered radiation leaves through aperture 9 and hits sample 10. Some of the quanta that hit the sample excites the signal — the characteristic radiation of a glowed element bb and part of it dissipates. The radiation of the sample is recorded along: the electric vectors of the pad on the surface of the quanta, therefore the scattered component of the radiation of the sample, which is the background radiation, has a minimal probability of falling into the detector 6,

Степень подавлени фона рассе нного излучени и светосилу устройства .можно регулировать изменением размеров отверстий и щелей, через которые проход т пучки. Чем меньше и размеры , тем вьппе степень подавлени фока но тем меньше и светосила. Оптимальное соотношение размеров.зависит от конкретных условий и может быть подобрано экспериментальным путем,The degree of suppression of the background of the scattered radiation and the luminosity of the device can be controlled by varying the sizes of the holes and slots through which the beams pass. The smaller the size, the higher the degree of focus suppression, but the smaller the luminosity. The optimal ratio of sizes. Depends on the specific conditions and can be selected experimentally,

Раствор пучка вдоль плоскостей рассе ни (В) выбираетс таким образом , чтобы все рассе нные в направлении , отверсти 9 кванты попали на по- верхность цилиндрического образца ограниченной высоты h.The beam solution along the scattering planes (B) is chosen in such a way that all the holes 9 in the direction scattered in the direction hit the surface of a cylindrical sample of limited height h.

В устройстве можно использовать как пол ризатор Баркла с рассеивате- лем из легких плотных материалов, так и пол ризаторы по Брэггу с монокристаллами , на которых возможно дифракционное рассе ние характеристического рентгеновского излучени источника на угол 265 пор дка 90. Кроме них, в пол ризаторах можно использовать вторичные мишени из т желых элементов. У таких мишеней рассе нна компонента излучени будет пол ризована.The device can be used as a Barkle polarizer with a scatterer of light dense materials, and Bragg polarizers with single crystals, on which diffraction scattering of the characteristic X-ray radiation of the source is possible by an angle of 265 of the order of 90. Besides, polarizers can use secondary targets from heavy elements. For such targets, the scattered component of the radiation will be polarized.

Дл одйовременного возбуждени элементов в широком диапазоне атомных номеров, включа и т желые элементы , предпочтительно использовать пол ризаторы Баркла. При этом рассей ватели могут быть слоистыми. Например , можно выполнить рассеиватель из слоев следукщей последовательности: бериллий, карбид бора,.алюминий и т.д. Применение слоистых рассеивате- лей позвол ет уменьшить толщину сло дан цего вклад в отраженное излучение без существенного уменьшени коэффициента отражени (альбедо). Это позвол ет несколько уменьшить радиус рассеиватеп . Основным же достоинством слоистых рассеивателей вл етс возможность эффективной пол ризации излучени в более широком энергетическом , диапазоне по сравнению с одно род1Я1)ми рассеивател ми.For simultaneous excitation of elements in a wide range of atomic numbers, including heavy elements, it is preferable to use Barkle polarizers. In this case, the scaffolding can be layered. For example, you can make the diffuser from the layers of the following sequence: beryllium, boron carbide, aluminum, etc. The use of layered scatterers allows to reduce the thickness of the layer to the contribution to the reflected radiation without significantly reducing the reflection coefficient (albedo). This allows the scatter radius to be somewhat reduced. The main advantage of layered scatterers is the possibility of effective polarization of radiation in a wider energy range, compared to single-layer scatterers.

В предлагаемом устройстве радиус R рассеиватеут может быть выбран пор даа 3-5 см и более. В целом выбор того или иного рассеивател и ,его размеров зависит от поставленныхIn the proposed device, the radius R can be selected pores of 3-5 cm or more. In general, the choice of a diffusor and its size depends on the set

задач.tasks.

Основными требовани ми к источнику вл ютс : большой угол раствора рабочего пучка, малый размер фокуЬно- го п тна, возможность работы при значени х высокого напр жени пор дка 150 кВ, больша мощность. Диафрагмы должны быть непрозрачны дл рентгеновского излучени . Угловое разрешение каналов коллиматора может составл ть от 1-2 градусов до 8-10 градусов .The main requirements to the source are: the large angle of the working beam solution, the small size of the focal spot, the ability to operate at high voltages on the order of 150 kV, and higher power. Diaphragms must be opaque to X-rays. The angular resolution of the collimator channels can be from 1-2 degrees to 8-10 degrees.

Claims

Invention Formula

A device for X-ray fluorescence analysis, containing an X-ray or gamma-ray source, a lens for polarizing the source radiation, a sample holder, a protective screen located between the source and the sample holder, a radiation detector with a collimator directed to the sample holder, and a recording instrument, the input of which connected to the output of the detector, characterized in that, in order to increase the luminosity while simultaneously suppressing the background of the radiation scattered from the sample, the working surface of the scattering ateliers. made as part of a spherical surface on which the source focus is located, a diaphragm is inserted with a hole located on the same surface diametrically opposite to the source focus, and the sample holder is located behind the afragma and is configured to bend the sample along a cylindrical surface, which is aligned with the axis the sphere passing through the focus of the source, the detector collimator is aligned with plane-parallel channels perpendicular to the axis of the cylindrical surface, and is provided with an output second diaphragm with a gap, raspolozheiioy on the same cylindrical diametrically anti poverhiosti a generator, combined .c osyo sphere.

"

f2

Editor H. Col d

Order 1896, / g

Compiled by V.Pros1Takov

Tehred L.Oliyuk Proofreader L.V.

Circulation 409; Subscription

VNIIPI USSR State Committee

for inventions and discoveries 113035, Mbskva, Zh-35 Rautska nab. d. 4/5

Prye Odstvenio Popigraphic Enterprise, f Uzhgorod, st. Project 4