SU1513528A1 - Способ генерации монохроматического направленного рентгеновского излучени - Google Patents
Способ генерации монохроматического направленного рентгеновского излучени Download PDFInfo
- 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
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
-г
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)
-Ф
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
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)
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 |
-
1987
- 1987-04-13 SU SU874227556A patent/SU1513528A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
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)
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 |