SU1513528A1 - Способ генерации монохроматического направленного рентгеновского излучени - Google Patents

Способ генерации монохроматического направленного рентгеновского излучени Download PDF

Info

Publication number
SU1513528A1
SU1513528A1 SU874227556A SU4227556A SU1513528A1 SU 1513528 A1 SU1513528 A1 SU 1513528A1 SU 874227556 A SU874227556 A SU 874227556A SU 4227556 A SU4227556 A SU 4227556A SU 1513528 A1 SU1513528 A1 SU 1513528A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
radiation
energy
crystal
angle
electron beam
Prior art date
Application number
SU874227556A
Other languages
English (en)
Inventor
Димитрий Ильич Адейшвили
Сергей Владимирович Блажевич
Георгий Леонидович Бочек
Василий Иванович Кулибаба
Василий Петрович Лапко
Виктор Леонидович Мороховский
Геннадий Леонидович Фурсов
Александр Васильевич Щагин
Original Assignee
Предприятие П/Я В-8851
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я В-8851 filed Critical Предприятие П/Я В-8851
Priority to SU874227556A priority Critical patent/SU1513528A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU1513528A1 publication Critical patent/SU1513528A1/ru

Links

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к технике генерировани  рентгеновского направленного излучени  и может быть использовано в рентгеновской и  дерной спектроскопии дл  селективного возбуждени  атомных и  дерных уровней, структурного анализа вещества, калибровки спектрометрической аппаратуры и т.д. Способ основан на взаимодействии пучка ускоренных электронов с монокристаллом и дает возможность получать пучок монохроматического рентгеновского излучени  с плавно перестраиваемой энергией. Цель изобретени  - расширение диапазона регулировани  энергий излучени  TΩ от м гкого рентгена до м гкого γ-излучени , повышение степени монохроматичности рентгеновского излучени  и понижение вклада непрерывного фона при понижении требований к качеству электронного пучка, повышение точности настройки источника на заданную энергию излучени  при упрощении способа перестройки энергии излучени  и обеспечение возможности повышени  интенсивности излучени  путем увеличени  толщины мишени. Канал формировани  излучени  фиксируют под углом ΘK(ϕ/2*22Окμс2/ε) к направлению пучка электронов, а в точке пересечени  его с осью пучка электронов устанавливают монокристалл так, чтобы его семейство плотноупакованных плоскостей было перпендикул рно плоскости реакции, заданной направлени ми пучка электронов и каналом коллимировани  излучени  (ML2 - энерги  поко  электрона, ε - энерги  ускоренных электронов). Поворачива  кристалл вокруг оси, перпендикул рной плоскости реакции, устанавливают это семейство плоскостей кристалла по отношению к направлению пучка электронов под углом Ф, расчетна  формула которого приведена в формуле изобретени . С целью достижени  максимальной интенсивности излучени  угол Θк и параметр решетки кристалла D выбирают такими, чтобы вариаци  параметра Ф осуществл лась при значени х Ф ближе к Θк/2. При этом возникают услови , необходимые дл  возбуждени  пучком электронов в кристалле состо ни  электромагнитного пол  в периодически неоднородной среде, именуемого пенделезунгом (термин "пенделезунг" введен Эвальдом при описании дифракции рентгеновского излучени  в кристаллах), причем механизм излучени   вл етс  тормозным. Кроме указанных свойств, излучение  вл етс  линейно пол ризованным. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

315135284
1тр№1ем механизм излучени   вл етс излучение  вл етс  линейно пол ризотормозным . Кроме ут азанных свойств.
ваннымо 1 ЗоПоф-лы, 2 ил.
ваннымо 1 ЗоПоф-лы, 2 ил.
Изобретение относитс  к технике генерировани  рентгеновского направленного излучени  и может быть исползовано в рентгеновской спектрометрии дл  селективного возбуждени  атомных и  дерных уровней, дл  структурного анализа вещества, калибровки рентгеновской спектрометрической аппаратуры .
Цель изобретени  - расширение диапазона .регулировани  энергий излз че НИЛ h со от м гкого рентгена до м гкого J -излучени ; повьшение степени монохроматичности рентгеновского из- лугшни  и понижение вклада непрерывного фона при одновременном существенном понижении требований к качеству электронного пучка - ширине спектра и расходимости; повышение точности настройки источника на заданную энергию излучени  ti 03 при одновременном упрощении способа перестройки источника по энергии фотонов (энергии излучени ); обеспечение воз можности повьшени  интенсивности излучени  путем увеличени  толщины мишени , а также достижение максимально интенсивности излучени .
На фиг, 1 показана схема экспери- мента; на фиг, 2 - измеренный спектр излучени  дл  случа , когда энерги  электронов 24 мэВ, а угол излучени  ,
На схеме изображены гониометр 1, отклон ющий магнит 2, фотонные коллиматоры 3 и полупроводниковый рентгеновский спектрометр 4.
Пусть мы имеем монокристалл хорошго качества (вещество не имеет зна- чени ), который вырезан так, что представл ет собой пластинку, плотность которой близка к кристаллографической плоскости кристалла с низкими индексами Миллера. Монокристал- лическую пластинку помещают в гониометр с трем  ортогональными ос ми вращени . Гониометр помещают в ваку : Мну1о камеру ускорител  электронов так, чтобы одна из осей вращени  бы- ла направлена вдоль оси пучка рел тивистских электронов. При этом монокристаллическа  пластинка располагаетс  перпендикул рно направлению
пучка. Направление потока излучени , генерируемого ускоренными электронами в кристалле, задаетс  системой коллиметров, создающих канал коллими ровани  под углом б к направлению падающего на кристалл пучка электронов С/1Г/2 0,( 0) е Одну из осей гониометра , ортогональных направлению пучка, удобно установить перпендикул рно к плоскости, заданной направлением пучка ускоренных электронов и направлением канала формировани  излучени  (т.е. перпендикул рно плоскости реакции). Углы поворотов вокруг осей гониометра обозначают следующим образом; о - угол поворота кристалла вокруг оси, параллельной направлению электронов , ф - угол поворота кристалла вокруг оси, ортогональной плоскости реакции; (f - угол поворота кристалла вокруг третьей оси гониометра, ортогональной направлению пучка электронов и параллельной плоскости реакции.
Закон сохранени  энергии-импульса дл  рентгеновского излучени  рел - вистских электронов дл  данного процесса в кристалле имеет вид
р р + k + g +СО
(1)
где р - импульс электронов до излучени ; р - дмпульс эле.ктронов излучени ; k - импульс фотона; g - переданный кристаллу импульс, равный вектору обратной решетки кристалла; - энерги  электрона до излучени ; - энерги  электрона после излучени ; СО - энерги  фотон ( в системе единиц, где ti энергии , , СО измер ютс  в еди ницах р р, k, g -в единицах nig с, длины в единицах компто- новских длин волн).
Схема вращений гониометра и формировани  излучени  показана на фиг, 1, Начало отсчета углов об О, ф О и (i О осуществл ют от положени  кристалла, когда одна из его главных осей е, направлена вдоль ос пучка электронов, а втора  ось е
перпендикул рна плоскости реакции
.J iK i.k 1, 2, 3). Из . соотношени  (1) следует,что в таком случае максимумы интенсивности рентгеновского излучени  под углом 6 наблюдают дл  импульсов отдачи кристаллу, рав- ныз вакторам g, дп  которых g (в7 е7) . О, (g;- (f, ё))о Согласно (1) дп  фиксированных углов oi, , ц, фиксированной энергии электронов . ,фиксированного вектора g получают только одно значение энергии фотона , ДСО - ширина спектра излучени  опреде10
невысока  точность определени  эн гии электронов не вли ет на точно определени  энергии монохроматиче ких фотсшов G3 о Точность определе СО получают в основном с помощью т ности измерени  углов ф и б и дл указанных выше значени  параметров ,0,6 составл етЛСО/О) г 10 -10 Ширина спектра. определ етс  диф ренцированием вьфажени  (3) побц; йСО G3g|, &0. Из динамики процесс следует, что интенсивность в макс муме спектра рентгеновского излуч
л етс  исключительно углом захвата кол- 5 ни  достигаетс  при значении угла лиматора йО.. Если в качестве мишени использовать монокристалл кремни  и выбрать векторы g 111 или g
ч-Э
:220, то при углах Sj,- 10 10- рад; об 0; , ф 10 - рад можно получить максимум излз чени  с энергией в интервале 10 - 500 кэВ. Из законов сохранени  энергии- импульса (1) вытекает следующа  зависимость
-g sin((w(1-cos ©к +
20
lpsQ/2, т.е. при выполнении услови Брегга дл  излучаемых фотонов. По этому дл  получени  интенсивного и точника излучени  угол должны варьировать вблизи значени  6/2.
Выражение -g sinr +gj sinlf пред ставл ет скал рное произведение (g, п) в ортогональной системе ко
динат
(е;
25
е), св занной с крист
лом и расположенной так, чтобы е, ло направлено по пучку электронов лежало в плоскости излучени ; ( (р при этом  вл ютс  углами поворо тов кристалла вокруг осей е и е ответственно.
+ 1/25).
(2)
При малых углах ф и . Cj и фиксированных б,( , Q , g и 5. 10 мэВ, зависимость PQ а (ф) очень близка к линейной. Совокупность этих линий дл  разных векторов образует карту плоскостей кристалла. Поворот кристалла на угол ci приводит к повороту всей карты в плоскости координат tf , Ф как целого. Это дает возможность , контролиру , подобрать такое значение угла, дл  которого проекци  выбранного вектора обратной решетки (g, е) обращаетс  в нуль, при этом лини  равного со параллельна оси соответствующей углам Ф. Тогда энерги  в максимуме спектра может быть найдена по упрощенному вирианту формулы (2)
00
- S-SiBl
7
(3)
1-cos6 4-1/25
где g d - рассто ние межд плоскост ми в выбранном семействе плоскостей, соответств уюш га; вектору g; flc компт оновска  длина волны;
( Д 3-fi-IOсм ) и и измер ютс 
в единк 1,ах кэВ,
Если энерги  электронов в настоль1 26
ко велика, что 1 - 2
то
невысока  точность определени  энергии электронов не вли ет на точность определени  энергии монохроматических фотсшов G3 о Точность определени  СО получают в основном с помощью точности измерени  углов ф и б и дл  указанных выше значени  параметров ,0,6 составл етЛСО/О) г 10 -10 о Ширина спектра. определ етс  дифференцированием вьфажени  (3) побц; ; йСО G3g|, &0. Из динамики процесса следует, что интенсивность в максимуме спектра рентгеновского излуче-
ни  достигаетс  при значении угла
lpsQ/2, т.е. при выполнении услови  Брегга дл  излучаемых фотонов. Поэтому дл  получени  интенсивного источника излучени  угол должны варьировать вблизи значени  6/2.
Выражение -g sinr +gj sinlf пред- -. ставл ет скал рное произведение (g, п) в ортогональной системе координат
(е;
е), св занной с кристал-
лом и расположенной так, чтобы е, было направлено по пучку электронов, а лежало в плоскости излучени ; (f , (р при этом  вл ютс  углами поворотов кристалла вокруг осей е и е соответственно .
Канал формировани  излучени  фиксируют под произвольным углом
©.
к
направлению пучка электронов в пре м /л гпеС ., (- Делах - 9, -g- (где t - энерги  электронов; т - масса электрона; с - скорость света), а в точке пересечени  канала с осью пучка электронов устанавливают кристалл так, чтобы проекци  вектора обратной решетки кристалла g(g 2 ir Ag/d, где АС 3 861 см, d - межплоскостное рассто ние, на направление ка электронов равн лась
/- 1i Q
(S ш;
(1-cos
s
2g2 Ь
и в канале формировани  фотоны с заданной энергией ti оз .
50 Возможность создани  источника по предлагаемому способу проверена на пучках линейных ускорителей при энергии электронов 24 мэВ и 1200 мэВ. В качестве мишени использ уют мо55 нокристалл кремни  толи1иной 240 мкм, плоскость которого (111) перпендикул рна плоскости реакции и составл ет угол 8,5° по отношению к направлению пучка электронов. Спектры
излз 1ени  измер ютс  кремний-литиевым детектором с разрешением 230 эВ. Результаты измерений(фиг.2) пока;зывают5 что интенсивность излучени  в максимз е, обусловленном параметрическим механизмом излуче- ни  (2-й максимум примерно на пор док больше, чем интенсивность ХРИ из того же кристалла - 1-й макси-tO
мум). Калибровка спектрометра с помощью предлагаемого источника сравниваетс  с калибровкой с помощью стандартных источников. Сравнение приводит к вьшоду, что калибровки полно- 15 стью совпадают, т.е. метод дает возможность задавать абсолютное значение энергии фотонов в максимуме без сравнени  с другими эталонами. Аналогичные спектры получены при энергии 20 фотонов 300 кэВ на пучке электронов с энергией 1200 мэВ при угле б , 2ПО рад.
Таким образом, . на пучке электронов с произвольной фиксированной25 энергией б ™6 использовании произвольного монокристалла с известным параметром решетки d предлагае- мьш способ генерации моноэнергети- ческого Направленного рентгеновского 30 излз чени  дает возможность плавно пе- - рестраивать энергию источника от 10 кэВ до 1 МэБ путем дискретного изменени  угла б к и непрерывного изменени  угла Ф ; устанавливать энергию з фотонов в максимуме спектра с точ- ностью ДО /со 10 - 10. При этом точность установки энер- гии фотонов тем выше, чембц WgC , как следует из формулы (3) йСО /со -40 максимально в области м гкого рентгена (требуютс  пучки электронов с ординарными параметрами; ширина спектра электронов может быть ,05, а расходимость 10 рад)с 45
Предлагаемый способ осуществл ет . плавнз то перестройку источника по энергии фотонов путем изменени  угла ориентации кристалла . При этом точность перестройки определ етс гг.
соотношением Д / 0 , т.е. точностью гониометра и расходимостью пучка. Соотношение может принимать значени  . Такой способ перестройки энергии источника  вл етс  бо- 5 лее простым н гарантирует более высокую точность. Кроме того, он повышает интенсивность излучени  в максимуме спектра путем нара1 (ивани  толщины мишеНи. При этом интенсивность в максимуме спектра растет с толщиной кристалла по логарифмическому закону , а ширина пика достигает определенного предела и далее с увеличением толщины кристалла не увеличиваетс . В отличие от известного способа , где возможно применение кристаллов только с толщинами пор дка нескольких микрон, в предлагаемом способе генерации излучени  толщины монокристаллической мишени могут достигать достаточно большой величины вплоть до величины пор дка сантиметра .

Claims (1)

1. Способ генерации монохроматического Направленного рентгеновского излучени , основанный на взаимодействии ускоренных электронов с монокристаллической мз-ппенью и расположении канала формировани  рентге-: новского излучени  под углом 0|-
7-- к направлению пучка электронов
п (fn| t), о тлич ающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона регулировани  излучени  ti СЛ , повьш1ени  степени монохроматичности рентгеновского излучени  и понижени  вклада непрерьшного фона при понижении требований к качеству электронного , повьштени  точности нартройки источника на заданную энергию излучени  ti to при упрощении способа перестройки энергии излучени  и обеспечени  возможности повышени  интенсивности излучени  пу тем увеличени  толщины мишени, канал формировани  излучени  фиксируют
п ШеС
под произвольным углом :- К
направлению пучка электронов ii (где с энерги  электронов; е масса электрона, с - скорость света), а монокристаллическз та мишень устанавливают так, чтобы проекци  вектора обратной решетки монокристалла g (|gf , где А 3.861 t10 см, d - межплоскостное рассто ние ) на направление пучка электронов определ лась выражением
со
2 4
UJ , .п Ш с ч
--; (1-cos0,+ -,7 ).
ШрС
151352810
2, Способ по п. 1, отличаю- риаци  угла поворота монокристалла щ и и с   тем, что, с целью достиже- относительно оси, ортогональной плоени  максимальной интенсивности излучени , угол вц и межплоскостное рассто ние d выбирают такими, чтобы вакости излучени , осуществл лась при значени х, близких к 6 /2,
woo ,ВКэВ
g
I 500
риаци  угла поворота монокристалла относительно оси, ортогональной плое
кости излучени , осуществл лась при значени х, близких к 6 /2,
фиг.
ЦЗКэВ
SU874227556A 1987-04-13 1987-04-13 Способ генерации монохроматического направленного рентгеновского излучени SU1513528A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874227556A SU1513528A1 (ru) 1987-04-13 1987-04-13 Способ генерации монохроматического направленного рентгеновского излучени

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874227556A SU1513528A1 (ru) 1987-04-13 1987-04-13 Способ генерации монохроматического направленного рентгеновского излучени

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1513528A1 true SU1513528A1 (ru) 1989-10-07

Family

ID=21297432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874227556A SU1513528A1 (ru) 1987-04-13 1987-04-13 Способ генерации монохроматического направленного рентгеновского излучени

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1513528A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010012403A2 (de) * 2008-07-29 2010-02-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Röntgentarget und ein verfahren zur erzeugung von röntgenstrahlen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Datz s et al. Electron and position planar channeling Radiation Jrom Diamond. - Phys. Lett., v.96 A, 1983, № 6, p. 314. Адищев 10.H. и др. Энергет1-1ческа зависимость параметрического (квази- черенковского) излучени электронов в монокристалле алмаза. - Извести вузов .Физика, Томск, 1986, с. 14. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010012403A2 (de) * 2008-07-29 2010-02-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Röntgentarget und ein verfahren zur erzeugung von röntgenstrahlen
WO2010012403A3 (de) * 2008-07-29 2010-03-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Röntgentarget und ein verfahren zur erzeugung von röntgenstrahlen

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lemonnier et al. High vacuum two crystal soft X-ray monochromator
Knowles Anomalous absorption of slow neutrons and X-rays in nearly perfect single crystals
Hirano et al. Development and application of x‐ray phase retarders
Annaka et al. Intensity anomaly of x-ray Compton and thermal scatterings accompanying the Bragg reflections from perfect Si and Ge crystals
Sawyer et al. X-Ray Crystal Spectroscopy of a Theta-Pinch Plasma in the Region 15-25Å
Klimova et al. Predicting glitches of intensity in single-crystal diamond CRLs
SU1513528A1 (ru) Способ генерации монохроматического направленного рентгеновского излучени
Fukamachi et al. Measurements of integrated intensity near the absorption edge with synchrotron radiation
Adishchev et al. Measurements of parametric X-rays from relativistic electrons in silicon crystals
Suwada et al. Measurement of positron production efficiency from a tungsten monocrystalline target using 4-and 8-GeV electrons
Arbaoui et al. Versatile X‐UV spectrogoniometer with multilayer interference mirrors
Ishikawa et al. A multiple crystal diffractometer for generation and characterization of circularly polarized x rays at the Photon Factory
Templeton et al. Polarization of synchrotron radiation
Arakawa et al. Transition Radiation and Optical Bremsstrahlung from Electron-Bombarded Thin Gold Foils
Hashizume Asymmetrically grooved monolithic crystal monochromators for suppression of harmonics in synchrotron X-radiation
Marchenkov et al. Experimental and theoretical investigation of the rocking curves measured for Mo K α X-ray characteristic lines in the double-crystal nondispersive scheme
Elleaume et al. An ESRF beamline dedicated to polarization-sensitive XAS at low excitation energies
SU1322800A1 (ru) Устройство дл исследовани электронной структуры вещества
Safron et al. Surface lattice dynamics of the Rbl (001) crystal surface via inelastic he atom scattering
Afanasenko et al. Experimental study of the influence of multiple scattering on the parametric X-rays characteristics
Kuznetsov et al. Multifunctional pulsed neutron spectrometer IN-06 of INR RAS
Courtois Vertical neutron beam focusing with bent mosaic crystals
Potylitsyn et al. Parametric X-ray radiation, transition radiation and bremsstrahlung in X-ray region. A comparative analysis
Novikov et al. On the update of DIN-2PI spectrometer
Choi Investigation on the double reflection neutron crystal monochromator