WO2015163792A1 - Устройство для рентгенофлуоресцентного анализа материалов с формированием потока возбуждения плоским рентгеновским волноводом-резонатором - Google Patents

Устройство для рентгенофлуоресцентного анализа материалов с формированием потока возбуждения плоским рентгеновским волноводом-резонатором Download PDF

Info

Publication number
WO2015163792A1
WO2015163792A1 PCT/RU2015/000247 RU2015000247W WO2015163792A1 WO 2015163792 A1 WO2015163792 A1 WO 2015163792A1 RU 2015000247 W RU2015000247 W RU 2015000247W WO 2015163792 A1 WO2015163792 A1 WO 2015163792A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
waveguide
radiation
resonator
sample
ray
Prior art date
Application number
PCT/RU2015/000247
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Владимир Константинович ЕГОРОВ
Евгений Матвеевич ЛУКЬЯНЧЕНКО
Вячеслав Николаевич РУДЕНКО
Евгений Владимирович ЕГОРОВ
Original Assignee
Владимир Константинович ЕГОРОВ
Евгений Матвеевич ЛУКЬЯНЧЕНКО
Вячеслав Николаевич РУДЕНКО
Евгений Владимирович ЕГОРОВ
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 Владимир Константинович ЕГОРОВ, Евгений Матвеевич ЛУКЬЯНЧЕНКО, Вячеслав Николаевич РУДЕНКО, Евгений Владимирович ЕГОРОВ filed Critical Владимир Константинович ЕГОРОВ
Publication of WO2015163792A1 publication Critical patent/WO2015163792A1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/223—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by irradiating the sample with X-rays or gamma-rays and by measuring X-ray fluorescence

Definitions

  • the device for X-ray fluorescence analysis under conditions of total external reflection (hereinafter referred to as X-ray diffraction analysis) with the formation of an excitation stream by a flat X-ray waveguide-resonator (hereinafter referred to as PRVR) is intended for non-destructive multicomponent quantitative analysis of ultra-small amounts of a substance with a trace content of impurities and with minimal concentrations: near-surface nanosized layers of solid solids, films, solids of liquids, natural minerals, petroleum products, food products, biological objects, about OBJECTS environment.
  • the device is also intended to determine the structural characteristics of thin surface layers of epitaxial heterostructures and single crystals, as well as multilayer coatings and composite materials.
  • Known measuring devices for X-ray air defense containing an x-ray source, a flow monochromator, a reflecting plate of the sample holder mounted at an angle of total external reflection to the propagation direction of the radiation stream coming from the monochromator, and a semiconductor detector mounted on the working side of the sample holder plate.
  • the angle of incidence of the radiation beam formed by the monochromator should be less critical angle of air defense ( ⁇ ⁇ ), usually amounting to not more than 0.1 deg.
  • ⁇ ⁇ critical angle of air defense
  • An example of such a device is a Picofox 2 spectrometer from Bruker, Germany [1].
  • Similar X-ray air defense spectrometers are equipped with high-precision mechanical devices for the mutual orientation of the x-ray tube, monochromator and sample holder plate to provide a predetermined angle of incidence of the x-ray flux onto the plate and the sample located on it, which complicates and increases the cost of the design and leads to a decrease in mechanical stability, despite the fact that the error of setting the angle should not be more than 0.01 degrees, with an absolute value of this angle of 0.1 angle. hail.
  • the above disadvantages are overcome in the known device for X-ray fluorescence analysis of materials (USSR author's certificate N '1831109, publ. 10.03.1996) [2] by creating a slit device formed by a polished plate of the sample holder and the support of the sample holder, forming with the sample holder a micron gap through which radiation from the x-ray tube directly hits a sample located on the sample holder plate.
  • This patent is the closest in technical essence to the claimed invention.
  • the secondary X-ray fluorescence excitation flow driver is an extended slot structure formed by polished quartz reflectors located at a distance of 20 ⁇ m from each other.
  • the input section of the shaper is installed close to the window of the x-ray source.
  • This device is focused on x-ray fluorescence analysis of the elemental composition of solids of liquids.
  • the slit device is assembled, installed on a movable truss fixed to the casing of the x-ray tube.
  • the sample in the assembly of the slit device is a window of a nitrogen-cooled x-ray detector.
  • the shutter of the X-ray window opens and a manual search is made for the position of the slit assembly relative to the position of the focus of the X-ray tube according to the maximum yield of secondary X-ray fluorescence. It is assumed that the output of the secondary X-ray fluorescence is fixed in accordance with the conditions for the total external reflection of the excitation flux on the material of the dry residue of the liquid sample.
  • the assembly of the exciter flow driver in the prototype device was carried out by embedding between the reflectors of molybdenum inserts with a thickness of 20 ⁇ m. In this case, an extended slotted gap 40 mm long with a slot size of 10 mm x 20 ⁇ m was formed.
  • the flow of exciting radiation generated by such a slit device consists of a directly passing beam and contributions that experience multiple total external reflection on the internal surfaces of the reflectors.
  • the integrated intensity of the generated flow turns out to be higher in comparison with the situation if this flow were formed by two successively installed cutting slits of equivalent width. This leads to a higher efficiency of XRD measurements under the conditions of using extended slotted structures in comparison with shapers using cutting slits.
  • the design of the prototype device is characterized by a number of obvious disadvantages.
  • the objective of the present invention is to reduce the detection limit of trace impurities in the test material by increasing the radiation flux density, exciting x-ray fluorescence radiation of the sample (sample), the exclusion of uncontrolled criteria for the location of the sample (sample) and the entire slot device relative to the focus of the x-ray emitter, simplifying the setup of the device, removal of thickness restrictions the analyzed sample (s), as well as expanding the functionality that allows you to perform studies of x-ray structural characteristics of the analyzed surface.
  • the technical result achieved by the present invention is to reduce the detection limit of trace impurities in the test material by increasing the radiation density of the flux, exciting X-ray fluorescence radiation of the sample (sample); the exclusion of uncontrolled criteria for the location of the sample (sample) and the entire slot device relative to the focus of the x-ray emitter; simplification of instrument settings; the controlled introduction of the analyzed sample (s) into the flow of exciting radiation, as well as the expansion of functionality that allows you to perform studies of x-ray structural characteristics of the analyzed surface.
  • the restrictions on the thickness of the analyzed sample (sample) are removed, while the analyzed object can be massive and irregular in shape with one flat surface.
  • a device for x-ray fluorescence analysis of the studied material, containing a source of primary x-ray radiation, an excitation flux shaper formed by two reflectors of total external reflection with reflecting planes parallel to each other, a sample holder with a sample of the studied material placed inside the excitation flux shaper parallel to the propagation direction an exciting radiation flux, and an X-ray fluorescence detector and radiation, opposite sample holder with a sample.
  • the claimed device is characterized in that the excitation flux shaper is an X-ray flat waveguide-resonator with a slit gap of nanoscale width between the reflectors, while the distance between the reflectors is no more than half the coherence length of the X-ray radiation constituting the excitation flux, and the shaper has an opening for introduction into the flux the test sample so that its test surface lies in the plane of the reflector located opposite the X-ray detector luminescent radiation, and the sample holder is capable of moving regardless of the position of the waveguide-resonator in a direction perpendicular to the direction of propagation of the excitation stream, while the device is additionally equipped with a detector located at the output of the waveguide-resonator for detecting radiation transmitted through the waveguide-resonator, allowing alignment of the device relative to the focus of the x-ray radiation source, control of the input of the sample into the flow of exciting radiation and the register tion of the flow reflected from the surface of the sample.
  • the waveguide-resonator can be made with a composite waveguide-resonator or with the possibility of adjusting the width of the slot gap with a piezo positioning device.
  • the device may further comprise a flow concentrator located in front of the resonator waveguide.
  • the flow concentrator can be made integral with the waveguide-resonator.
  • the primary radiation source may be a point source or a linear or extended source.
  • the sample holder is preferably located on an independent stem.
  • the device may further comprise a mechanical control system for introducing the analyzed sample or sample into the flow of exciting radiation at the position of the sample holder, a control system for the intensity of radiation transmitted through the waveguide-resonator, and a control system for the spectrum of X-ray fluorescence radiation from the sample detected by the semiconductor detector.
  • the sample holder is configured to tilt about an axis perpendicular to the direction of propagation of the flow of exciting radiation.
  • the device may be further provided with a goniometric device to tilt the sample.
  • the mechanical control system preferably contains a reading device that determines the position of the sample holder and is a micrometer screw.
  • the system for monitoring the intensity of radiation transmitted through the waveguide-resonator preferably comprises a detector for detecting radiation transmitted through the waveguide-resonator with a registration system.
  • the X-ray fluorescence emission spectrum monitoring system preferably comprises a semiconductor detector with a recording system.
  • the device may include a set of primary radiation filters located at the input of the resonator waveguide.
  • the device may further comprise an x-ray dust and moisture-proof film placed at the output of the resonator waveguide.
  • the X-ray fluorescence detector in the plane of the upper reflector is preferably provided with a collimator for increasing the contrast of the recorded X-ray fluorescence radiation and to protect the detector from damage by the sample.
  • the detector for detecting radiation transmitted through the resonator waveguide is preferably configured to move in a direction perpendicular to the axis of the resonator waveguide.
  • the device can be additionally equipped with a goniometric device for the movement of the detector for detecting radiation transmitted through the waveguide-resonator.
  • the invention consists in the following.
  • a flat X-ray waveguide-resonator (RWR) [4] is used, which has the highest radiation flux density from known excitation sources (except for synchrotron radiation and sources with a rotating anode) [5].
  • the analyzed object is located (introduced) directly into the resonator waveguide field parallel to the direction of propagation of the exciting radiation flux -.
  • sample holder located independently of the waveguide-resonator reflectors, but introducing the sample (the analyzed sample) into the exciting radiation stream strictly parallel to the direction of flow propagation, and, accordingly, the waveguide-resonator reflectors.
  • sample holder has, in addition to the possibility of translational motion, the possibility of a controlled inclination with respect to the radiation flux small angles (within 0.2 angular degrees).
  • a semiconductor detector is located opposite the sample holder, detecting fluorescence radiation from the sample, initiated by the flow of exciting radiation under conditions of total external reflection, because the flux of this radiation propagates parallel to the surface of the sample and its angle of incidence on the surface of the sample is obviously less than the critical angle of air defense ( ⁇ ⁇ ).
  • the radiation of the X-ray tube is filtered by a set of filters depending on the analyzed group of elements and the excitation conditions [b].
  • the proposed design differs from the prototype, built on the basis of a slotted X-ray collimator, using a flat X-ray waveguide-resonator, i.e. the waveguide-resonant shaper of the secondary X-ray fluorescence excitation flux of the object under study with a nanoscale width of the gap (in the size range of 7-80 nm), which is a fundamental achievement from a physical point of view, because provides a flux density of exciting radiation 1000 times greater in comparison with the flows formed by slot-hole devices of micron sizes.
  • the effect of the resonant propagation of the x-ray flux occurs when the gap width is less than half the coherence length of this radiation.
  • the appearance of a uniform interference field of a standing wave is realized in the entire space of the PRVR slot gap [7].
  • the main difference between the use of a waveguide-resonant X-ray flux shaper for X-ray air defense and the nearest analogue equipped with a slot-width shaper of micron width is a significantly higher radiation density of the generated excitation flux, which provides a sharp decrease in the detection limit of impurity elements in the studied samples (samples).
  • An additional distinctive feature of the proposed device is the presence of sealed x-ray transparent windows (primary radiation filter at the inlet and the lavsan film at the output), limiting the effect of varying humidity of the external atmosphere on the parameters of the formed flow, since the gap gap in the open form is a convenient object for moisture penetration due to capillary effect.
  • the prototype is not an analytical instrument, but only a research device.
  • the layer thickness of the substance remaining after the droplet dries, more than 0.15 ⁇ m, the condition of total external reflection is violated and an X-ray fluorescence spectrum corresponding to the standard measurement geometry is obtained. Therefore, in the prototype, the set of analyzed objects is limited to thin films (less than 0.15 microns) or solutions giving a precipitate of a substance with a thickness of not more than 0.15 microns.
  • the sample is introduced into the flow of exciting radiation through an opening in one of the plates forming the waveguide-resonator, and the analyte is located on an independent sample holder. Therefore, the sample can be of any thickness, and its secondary X-ray lorescence corresponding to the conditions of total external reflection occurs when the surface layer of the sample enters the flow of exciting radiation and closes the surface of one of the plates of the resonator waveguide. This makes it possible to analyze not only dry thin residues and thin films up to 0.15 mm thick, as in the prototype, but also massive samples with one polished surface for analysis.
  • the alignment of the resonator waveguide relative to the focus of the emitter is extremely simple: moving the PRVR with quote screws in the direction perpendicular to the axis of the resonator waveguide, we achieve the maximum beam intensity detected by the detector, passing through the nanoscale slit gap of the PRVR, and, conversely, in the prototype, installing a slit device relative to the radiation source is a complex and lengthy procedure, because the angular location of the slit device relative to the radiation source provides a mode of total external reflection on the sample attached to the wall of one of the slit plates.
  • the input x-ray filter allows you to form the spectral composition of the exciting radiation, optimal for the excitation of the elements present in the sample.
  • the filter and the sealed film on the output side of the device ensure the stability of measurements over time under any changes in operating conditions. In the prototype, there is no primary radiation filtering.
  • the combination of features is necessary for the formation of an intense, with a small divergence, plane-parallel beam of x-ray radiation propagated in the field of the resonator waveguide, and for introducing the analyzed surface into this beam parallel to the direction of its propagation with an accuracy higher (less) than the critical angle of air defense of the exciting radiation beam on the analyzed surface, which allows to ensure the mode of total external reflection upon excitation of x-ray fluorescence radiation on the surface of the samples .
  • An important circumstance is that the analyzed sample (sample) is introduced into the beam in a controlled manner.
  • This control is carried out according to three indications: 1) sample holder, 2) according to a change in the intensity of the beam passing through the waveguide-resonator, and detected by the detector, 3) by the appearance of the XRD spectrum of the air defense from the surface of the sample recorded by the SPD through the hole in the second plate.
  • a technical result is achieved, namely, a decrease in the detection limit of trace impurities in the test material by increasing the radiation flux density, exciting x-ray fluorescence radiation of the sample (sample); the exclusion of uncontrolled criteria for the location of the sample (sample) and the entire slot device relative to the focus of the x-ray emitter; simplification of instrument settings; the controlled introduction of the analyzed sample (s) into the flow of exciting radiation, as well as the expansion of functionality that allows you to perform studies of x-ray structural characteristics of the analyzed surface.
  • the restrictions on the thickness of the analyzed sample (sample) are removed, while the analyzed object can be massive and irregular in shape with one flat surface.
  • FIG. 1 presents an x-ray optical diagram of the device.
  • FIG. 2 presents a spectrum of tap water obtained using the claimed device.
  • the device of FIG. 1 includes an x-ray source 1, which is an x-ray tube 1 with a point or extended focus, filter 2 primary radiation, the waveguide-resonator 3 with a nanoscale slit gap measuring from 7 to 80 nm, formed by two reflectors 4, with a sample holder 5 integrated in the waveguide-resonator with a sample (breakdown) 6 fixed on it and with the possibility of movement in guides 7, and a semiconductor detector 8 with a collimator 9 located opposite the sample holder 5 and detecting fluorescence radiation from the sample, initiated by the flow of exciting radiation under conditions of total external reflection.
  • the output of the waveguide-resonator 3 is protected from moisture and dust by an Mylar film 10 of a thickness of 1-3 ⁇ m.
  • a detector 11 for detecting radiation passing through the waveguide-resonator located on the same axis as the x-ray source 1 and the waveguide-resonator 3 for its optimal adjustment with respect to the x-ray flux.
  • a diaphragm 12 is installed in front of it.
  • the waveguide-resonator 3 is equipped with a microscrew system that ensures its movement with one translational and two rotational degrees of freedom, the detector 11 has a smooth reference movement in the direction perpendicular to the axis of the resonator waveguide.
  • the sample holder 5 has up and down movements and a rotation in the drawing plane along the radius to tilt the plane of the sample relative to the exciting radiation flux.
  • a primary radiation filter 2 which forms the energy spectrum of the stream generated by the x-ray source 1 in an optimal way to excite a particular group of elements taking into account the anode material x-ray tube and accelerating voltage [b, 7].
  • the primary radiation filters 2 are located on a disk containing five replaceable filters and a free slot for transmitting primary radiation without filtering.
  • the filter 2 protects the inner space of the waveguide-resonator 3 from atmospheric moisture and dust.
  • the output of the waveguide-resonator 3 is protected from moisture and dust by a lavsan film 10 of a thickness of 1-3 ⁇ m.
  • the device shown in FIG. 1 works as follows.
  • the beam propagates along the slit of the waveguide-resonator 3 with virtually no absorption.
  • the distance between the plates must satisfy the “coherence condition”, i.e. should be less than half the coherence length of the transported radiation.
  • the intensity of the radiation transmitted through the waveguide-resonator is detected by the detector 11, which has the possibility of rotational movement along the radius around the focal point of the x-ray tube.
  • a diaphragm 12 is installed in front of it.
  • This position corresponds to the full alignment of the focus of the x-ray tube relative to the slit of the waveguide-resonator, and in the case of a linear focus, the vertical line of focus of the focus line of the tube 1 and the slit of the waveguide-resonator 3.
  • the test sample (sample) 6 mounted on the sample holder 5 into the hole in the lower reflex plate of the waveguide-resonator to the position when this sample (sample) closes its surface in the reflex plate and closes the field of the x-ray flow propagating in the gap resonator waveguide 3.
  • This closure geometrically corresponds to the position when the surface of the sample (sample) becomes parallel to the wall of the resonator waveguide.
  • This process is controlled as a first approximation by the position sensor of the sample holder 5, secondly by the change in the intensity of the transmitted radiation according to the readings of the detector 11, and thirdly, by the appearance of the fluorescence emission spectrum from the surface of the analyzed sample detected by the semiconductor detector 8.
  • a collimator 9 the diameter of which is much smaller than the diameter (size) of the sample (sample) b.
  • the back of the slit of the waveguide-resonator 3 is protected by a lavsan film 10 of a thickness of 1-3 ⁇ m.
  • the proposed device has a radiation flux density of 1000 times higher than that of the prototype, which allows you to get the fluorescence radiation intensity from a sample with the same element concentration 1000 times greater than in the prototype.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

Устройство для рентгенофлуоресцентного анализа исследуемого материала содержит формирователь потока возбуждения, представляющий собой плоский рентгеновский волновод- резонатор с зазором между рефлекторами наноразмерной величины. При этом формирователь имеет отверстие для введения в поток образца исследуемого материала так, чтобы его исследуемая поверхность лежала в плоскости рефлектора, расположенного напротив детектора рентгенофлуоресцентного излучения, и расположенный на выходе волновода-резонатора детектор регистрации излучения, выполненный с возможностью юстировки устройства относительно источника первичного излучения. При этом прободержатель выполнен с возможностью перемещения независимо от волновода-резонатора в направлении, перпендикулярном направлению распространения потока возбуждающего излучения, при этом детектор регистрации излучения выполнен с возможностью регистрации излучения, прошедшего через волновод- резонатор, и контроля ввода образца в поток возбуждающего излучения. Изобретение обеспечивает исключение неконтролируемых критериев расположения образца (пробы) и всего щелевого устройства относительно фокуса излучателя рентгеновских лучей; контролируемое введение анализируемой образца (пробы) в поток возбуждающего излучения, а также исключение ограничений на толщину анализируемого образца (пробы).

Description

ОПИСАНИЕ
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО АНАЛИЗА МАТЕРИАЛОВ С ФОРМИРОВАНИЕМ ПОТОКА ВОЗБУЖДЕНИЯ ПЛОСКИМ РЕНТГЕНОВСКИМ ВОЛНОВОДОМ-РЕЗОНАТОРОМ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Устройство рентгенофлуоресцентного анализа в условиях полного внешнего отражения (далее - РФА ПВО) с формированием потока возбуждения плоским рентгеновским волноводом- резонатором (далее - ПРВР) предназначено для недеструктивного многокомпонентного количественного анализа сверхмалых количеств вещества со следовым содержанием примесей и с минимальными концентрациями: приповерхностных нанотолщинных слоев твердых тел, пленок, сухих остатков жидкостей, природных минералов, нефтепродуктов, пищевых продуктов, биологических объектов, объектов окружающей среды. Устройство предназначено также для определения структурных характеристик тонких приповерхностных слоев эпитаксиальных гетероструктур и монокристаллов, а также многослойных покрытий и композиционных материалов.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны измерительные устройства для РФА ПВО, содержащие источник рентгеновского излучения, монохроматор потока, отражающую пластину держателя образца, установленную под углом полного внешнего отражения к направлению распространения потока излучения, идущего от монохроматора, и полупроводниковый детектор, установленный с рабочей стороны пластины держателя образца. При РФА ПВО угол падения пучка излучения, сформированного монохроматором, должен быть меньше критического угла ПВО (Θκ) , обычно составляющего не более 0,1 град. Примером такого устройства является спектрометр Picofox 2 фирмы Bruker, Германия [1] .
Подобные РФА ПВО спектрометры снабжены высокоточными механическими устройствами взаимной ориентации рентгеновской трубки, монохроматора и пластины держателя образца для обеспечения заданного значения угла падения потока рентгеновского излучения на пластину и расположенный на ней образец, что усложняет и удорожает конструкцию и приводит к снижению механической стабильности, притом, что должна быть обеспечена погрешность установки угла не более 0,01 град, при абсолютном значении этого угла 0,1 угл . град.
Указанные выше недостатки преодолеваются в известном устройстве рентгенофлуоресцентного анализа материалов (авторское свидетельства СССР N' 1831109, опубл. 10.03.1996) [2] путем создания щелевого устройства, образованного полированной пластиной прободержателя и опорой прободержателя, образующей с прободержателем микронную щель, через которую излучение от рентгеновской трубки прямо попадает на образец, расположенный на пластине прободержателя. Этот патент является наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению. В прототипе формирователь потока возбуждения вторичной рентгенофлуоресценции представляет собой протяженную щелевую структуру, сформированную полированными кварцевыми рефлекторами, расположенными на расстоянии 20 мкм друг от друга .
Входной срез формирователя устанавливается вплотную к окну рентгеновского источника. Данное устройство ориентировано на рентгенофлуоресцентный анализ элементного состава сухих остатков жидкостей. После высыхания капли производится сборка щелевого устройства, установка его на подвижную ферму, закрепленную на кожухе рентгеновской трубки. Напротив пробы в сборке щелевого устройства располагается окно азотно-охлаждаемого рентгеновского детектора. Далее открывается заслонка рентгеновского окна и производится ручной поиск положения щелевой сборки относительно позиции фокуса рентгеновской трубки по максимуму выхода вторичной рентгенофлуоресценции . При этом предполагается, что производится фиксация выхода вторичной рентгенофлуоресценции в соответствии с условиями полного внешнего отражения возбуждающего потока на материале сухого остатка жидкой пробы.
Сборка формирователя потока возбуждения в устройстве- прототипе осуществлялась путем вложения между рефлекторами молибденовых вкладышей толщиной 20 мкм. При этом образовывался протяженный щелевой зазор длиной 40 мм с размером щели 10 мм х 20 мкм. Поток возбуждающего излучения, формируемый таким щелевым прибором, складывается из прямо проходящего пучка и вкладов, испытывающих многократное полное внешнее отражение на внутренних поверхностях рефлекторов. В результате интегральная интенсивность формируемого потока оказывается большей в сравнении с ситуацией, если бы этот поток формировался двумя последовательно установленными обрезающими щелями эквивалентной ширины. Это обуславливает более высокую эффективность РФА измерений в условиях применения протяженных щелевых структур в сравнении с формирователями, использующими обрезающие щели. В то же время конструкция устройства-прототипа характеризуется рядом очевидных недостатков.
Принципиальным недостатком РФА ПВО спектрометра- прототипа является недостаточно высокая радиационная плотность возбуждающего потока излучения, распространяющегося в щелевом зазоре [2] . Кроме того, отсутствует четкий критерий, позволяющий фиксировать правильное положение этой ячейки относительно фокуса излучателя рентгеновских лучей. Установка исследуемого объекта в прототипе относительно фокуса рентгеновской трубки осуществляется «на глаз», что не может являться объективным критерием выполнения юстировочной операции аналитического прибора.
Еще одним существенным недостатком прототипа является отсутствие алгоритмизированного метода введения пробы в поле анализа: для этого приходится разбирать все щелевое устройство, наносить исследуемый раствор на один из рефлекторов, затем собирать устройство и затем уже проводить измерения после повторной сборки и юстировки устройства.
Дополнительным недостатком прототипа является ограничение, накладываемые на толщину образца (пробы) .
Аналогичное устройство описано в патенте РФ N' 2315981, опубл. 27.01.2008 [3] . Ему присущи те же недостатки, что и прототипу. В этом патенте указано, как устанавливается щелевое устройство относительно фокуса излучателя, но процедура эта обусловлена расположением анализируемой пробы относительно отсекающего фильтра и фокуса излучателя. Здесь же названы ограничения на толщину образца, 0,15 мм.
Задачей настоящего изобретения является снижение предела обнаружения следовых содержаний примесей в исследуемом материале путем повышения радиационной плотности потока, возбуждающего рентгеновское флуоресцентное излучение образца (пробы) , исключение неконтролируемых критериев расположения образца (пробы) и всего щелевого устройства относительно фокуса излучателя рентгеновского излучения, упрощение настройки прибора, снятие ограничений на толщину анализируемой образца (пробы) , а также расширение функциональных возможностей, позволяющих выполнять исследования рентгено-структурных характеристик анализируемой поверхности .
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является снижение предела обнаружения следовых содержаний примесей в исследуемом материале путем повышения радиационной плотности потока, возбуждающего рентгеновское флуоресцентное излучение образца (пробы) ; исключение неконтролируемых критериев расположения образца (пробы) и всего щелевого устройства относительно фокуса излучателя рентгеновских лучей; упрощение настройки прибора; контролируемое введение анализируемой образца (пробы) в поток возбуждающего излучения, а также расширение функциональных возможностей, позволяющее выполнять исследования рентгеноструктурных характеристик анализируемой поверхности. Кроме того, снимаются ограничения на толщину анализируемой образца (пробы) , при этом анализируемый объект может быть массивным и неправильной формы с одной плоской поверхностью.
Для решения поставленной задачи предлагается устройство для рентгенофлуорецентного анализа исследуемого материала, содержащее источник первичного рентгеновского излучения, формирователь потока возбуждения, образованный двумя рефлекторами полного внешнего отражения с отражающими плоскостями, параллельными друг другу, прободержатель с образцом исследуемого материала, размещенным внутри формирователя потока возбуждения параллельно направлению распространения возбуждающего потока излучения, и детектор рентгенофлуоресцентного излучения, расположенный напротив прободержателя с образцом. Заявленное устройство отличается тем, что формирователь потока возбуждения представляет собой рентгеновский плоский волновод-резонатор с щелевым зазором наноразмерной ширины между рефлекторами, при этом расстояние между рефлекторами составляет не более половины длины когерентности рентгеновского излучения, составляющего поток возбуждения, причем формирователь имеет отверстие для введения в поток тестируемого образца так, чтобы его исследуемая поверхность лежала в плоскости рефлектора, расположенного напротив детектора рентгенофлуоресцентного излучения, а прободержатель выполнен с возможностью перемещения независимо от положения волновода-резонатора в направлении, перпендикулярном направлению распространения потока возбуждения, при этом устройство дополнительно снабжено расположенным на выходе волновода-резонатора детектором для регистрации излучения, прошедшего через волновод-резонатор, позволяющим проведение юстировки устройства относительно фокуса источника рентгеновской радиации, контроля ввода образца в поток возбуждающего излучения и регистрации потока, отраженного от поверхности образца .
В предпочтительных вариантах волновод-резонатор может быть выполнен составным волноводом-резонатором или с возможностью регулировки ширины щелевого зазора пьезо- позиционирующим устройством.
Устройство может дополнительно содержать концентратор потока, размещенный перед волноводом-резонатором.
Концентратор потока может быть выполнен заодно с волноводом-резонатором .
Источник первичного излучения может являться точечным источником или линейным источником или протяженным. Прободержатель предпочтительно размещен на независимом штоке .
Устройство может дополнительно содержать систему механического контроля введения анализируемой пробы или образца в поток возбуждающего излучения по положению прободержателя, систему контроля по интенсивности излучения, прошедшего через волновод-резонатор, и систему контроля по спектру ренгенофлуоресцентного излучения от образца, регистрируемому полупроводниковым детектором.
Предпочтительно прободержатель выполнен с возможностью регулируемого наклона относительно оси, перпендикулярной направлению распространения потока возбуждающего излучения.
Устройство может быть дополнительно снабжено гониометрическим устройством наклона образца.
Система механического контроля предпочтительно содержит отсчетное устройство, определяющее положение прободержателя и представляет собой микрометрический винт.
Система контроля по интенсивности излучения, прошедшего через волновод-резонатор, предпочтительно содержит детектор регистрации излучения, прошедшего через волновод-резонатор, с системой регистрации.
Система контроля по спектру рентгенофлуоресцентного излучения предпочтительно содержит полупроводниковый детектор с системой регистрации.
Устройство может содержать набор фильтров первичного излучения, расположенных на входе волновода-резонатора.
Устройство может дополнительно содержать рентгенопрозрачную пылевлагозащищающую пленку, размещенную на выходе волновода-резонатора.
Детектор рентгено-флуоресцентного излучения в плоскости верхнего рефлектора предпочтительно снабжен коллиматором для повышения контрастности регистрируемого рентгено- флуоресцентного излучения и для предохранения детектора от повреждения образцом.
Детектор регистрации излучения, прошедшего через волновод-резонатор, предпочтительно выполнен с возможностью движения в направлении, перпендикулярном оси волновода- резонатора .
Устройство может быть дополнительно снабжено гониометрическим устройством движения детектора регистрации излучения, прошедшего через волновод-резонатор.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Для возбуждения рентгенофлуоресцентного излучения пробы в условиях полного внешнего отражения используется плоский рентгеновский волновод-резонатор (ПРВР) [4], обладающий самой высокой плотностью потока излучения из известных источников возбуждения (за исключением синхротронного излучения и источников с вращающим анодом) [5] . Для наиболее полного использования этого преимущества ПРВР и исключения негативных эффектов, связанных с расходимостью возбуждающего потока излучения за пределами волновода-резонатора (после выхода из волновода-резонатора) , анализируемый объект располагается (вводится) прямо в поле волновода-резонатора параллельно направлению распространения потока возбуждающего излучения-. Это осуществляется с помощью прободержателя, располагаемого независимо от рефлекторов волновода-резонатора, но осуществляющего ввод пробы (анализируемого образца) в поток возбуждающего излучения строго параллельно направлению распространения потока, и соответственно, рефлекторам волновода-резонатора. При этом прободержатель имеет помимо возможности поступательного движения и возможность контролируемого наклона относительно потока излучения на малые углы (в пределах 0,2 угл. градуса). При варьировании угла наклона образца с помощью пропорционального или сцинтилляционного детектора можно исследовать пространственное распределение интенсивности отраженного от поверхности образца потока рентгеновского излучения и тем самым диагностировать структурные характеристики поверхности анализируемого объекта.
Напротив прободержателя расположен полупроводниковый детектор, регистрирующий флуоресцентное излучение от пробы, инициированное потоком возбуждающего излучения в условиях полного внешнего отражения, т.к. поток этого излучения распространяется параллельно поверхности пробы и угол его падения на поверхность пробы заведомо меньше критического угла ПВО (Θκ) . Для формирования необходимого энергетического спектра первичного излучения с целью повышения эффективности возбуждения определенной группы элементов, излучение рентгеновской трубки фильтруется набором фильтров в зависимости от анализируемой группы элементов и условий возбуждения [б].
Предлагаемая конструкция отличается от прототипа, построенного на базе щелевого рентгеновского коллиматора, использованием плоского рентгеновского волновода-резонатора, т.е. волноводно-резонансного формирователя потока возбуждения вторичной рентгенофлуоресценции исследуемого объекта с наноразмерной шириной щелевого зазора (в интервале размеров 7-80 нм) , что является с физической точки зрения принципиальным достижением, т.к. обеспечивает плотность потока возбуждающего излучения в 1000 раз больше в сравнении с потоками, формируемыми щелевыми устройствами микронных размеров. Эффект резонансного распространения потока рентгеновского излучения возникает при ширине щелевого зазора меньше половины длины когерентности этого излучения. В этом случае реализуется появление однородного интерференционного поля стоячей волны во всем пространстве щелевого зазора ПРВР [7]. Базовым отличием применения волноводно-резонансного формирователя рентгеновского потока для РФА ПВО от ближайшего аналога, оснащенного щелевым формирователем микронной ширины, является существенно более высокая радиационная плотность формируемого потока возбуждения, обеспечивающая резкое снижение предела обнаружения примесных элементов в исследуемых образцах (пробах) .
Дополнительной отличительной особенностью предлагаемого устройства является наличие герметичных рентгенопрозрачных окон (фильтра первичного излучения на входе и лавсановой пленки на выходе) , ограничивающих влияние варьирования влажности внешней атмосферы на параметры формируемого потока, поскольку щелевой зазор в открытом виде является удобным объектом для проникновения влаги из-за капиллярного эффекта.
Важным отличием от прототипа является выбранный способ введения исследуемого образца в поток возбуждающего излучения. В прототипе образцы в виде капли наносятся на одну из съемных пластин, образующих щель . Затем производится сборка пластин и всего устройства в целом. Ясно, что прототип не является аналитическим прибором, а лишь исследовательским устройством. Кроме того, при толщине слоя вещества, остающегося после высыхания капли, более 0, 15 мкм нарушается условие полного внешнего отражения и получается спектр рентгеновской флуоресценции, соответствующий стандартной геометрии измерений. Поэтому в прототипе набор анализируемых объектов ограничен тонкими пленками (менее 0,15 мкм) или растворами, дающими осадок вещества по толщине не более 0,15 мкм . В предлагаемом устройстве образец вводится в поток возбуждающего излучения через отверстие в одной из пластин, образующих волновод-резонатор, и анализируемое вещество располагается на независимом прободержателе. Поэтому образец может быть любой толщины, а его вторичная рентгено луоресценция, соответствующая условиям полного внешнего отражения возникает тогда, когда поверхностный слой пробы входит в поток возбуждающего излучения и замыкает поверхность одной из пластин волновода-резонатора. Это дает возможность анализировать не только сухие тонкие остатки и тонкие пленки толщиной до 0,15 мм, как в прототипе, но и массивные образцы с одной полированной поверхностью для анализа. Никаких расчетных расстояний для местоположения исследуемой пробы в поле волновода резонатора не накладывается, т.к. эффект полного внешнего отражения достигается в любой точке поля волновода-резонатора за счет параллельного расположения поверхности пробы направлению распространения потока в щелевом зазоре ПРВР. Дополнительным преимуществом предлагаемого устройства является то, что прободержатель с образцом может наклоняться на небольшой угол, не превышающий критического угла ПВО (примерно 0,1 град.) по отношению к направлению распространения потока возбуждающего излучения в волноводе-резонаторе. Это повышает интенсивность рентгенофлуоресцентного излучения пробы в 5-7 раз и одновременно предоставляет возможность проводить структурные исследования поверхности проб.
В предлагаемом устройстве юстировка волновода-резонатора относительно фокуса излучателя производится предельно просто: перемещая ПРВР котировочными винтами в направлении, перпендикулярном оси волновода -резонатора , добиваемся максимальной регистрируемой детектором интенсивности пучка, проходящего через наноразмерный щелевой зазор ПРВР, и, напротив, в прототипе установка щелевого устройства относительно источника излучения является сложной и длительной процедурой, т.к. угловым расположением щелевого устройства относительно источника излучения обеспечивается режим полного внешнего отражения на пробе, прикрепленной к стенке одной из щелевых пластин.
В заявленном устройстве входной фильтр рентгеновского излучения позволяет формировать спектральный состав возбуждающего излучения, оптимальный для возбуждения элементов, присутствующих в пробе. Одновременно фильтр и герметичная пленка с выходной стороны устройства обеспечивают стабильность измерений во времени при любых изменениях условий эксплуатации. В прототипе фильтрация первичного излучения отсутствует.
Нами установлено, что описанное выше устройство дает возможность получить существенно более низкие пределы обнаружения (Ю-12 г-10"14 г), чем у прототипа (1СГ11 г) .
Совокупность признаков является необходимой для формирования интенсивного, с малой расходимостью, плоскопараллельного пучка рентгеновского излучения, распространяемого в поле волновода-резонатора, и для введения анализируемой поверхности в этот пучок параллельно направлению его распространения с точностью выше (меньше) критического угла ПВО пучка возбуждающего излучения на анализируемой поверхности, что и позволяет обеспечить режим полного внешнего отражения при возбуждении рентгенофлуоресцентного излучения на поверхности пробы. Важным обстоятельством является и то, что анализируемый образец (проба) вводится в пучок контролируемым образом. Этот контроль ведется по трем показаниям: 1) прободержателя, 2) по изменению интенсивности пучка, проходящего через волновод- резонатор, и регистрируемого детектором, 3) по появлению спектра РФА ПВО от поверхности образца, регистрируемого ППД через отверстие во второй пластине.
Таким образом, благодаря отличительным признаком изобретения достигается технический результат, в именно, снижение предела обнаружения следовых содержаний примесей в исследуемом материале путем повышения радиационной плотности потока, возбуждающего рентгеновское флуоресцентное излучение образца (пробы) ; исключение неконтролируемых критериев расположения образца (пробы) и всего щелевого устройства относительно фокуса излучателя рентгеновских лучей; упрощение настройки прибора; контролируемое введение анализируемой образца (пробы) в поток возбуждающего излучения, а также расширение функциональных возможностей, позволяющее выполнять исследования рентгеноструктурных характеристик анализируемой поверхности. Кроме того, снимаются ограничения на толщину анализируемой образца (пробы) , при этом анализируемый объект может быть массивным и неправильной формы с одной плоской поверхностью .
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг. 1 представлена рентгенооптическая схема устройства .
На Фиг. 2 представлен спектр водопроводной воды, полученный с помощью заявленного устройства.
ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство на Фиг. 1 включает в себя источник 1 рентгеновского излучения, представляющий собой рентгеновскую трубку 1 с точечным или протяженным фокусом, фильтр 2 первичного излучения, волновод-резонатор 3 с наноразмерным щелевым зазором, имеющим размеры от 7 до 80 нм, образованным двумя рефлекторами 4, с встроенным в волновод-резонатор прободержателем 5 с закрепленной на нем образцом (пробой) 6 и с возможностью перемещения в направляющих 7 , и расположенный напротив прободержателя 5 полупроводниковый детектор 8 с коллиматором 9, регистрирующий флуоресцентное излучение от пробы, инициированное потоком возбуждающего излучения в условиях полного внешнего отражения. Выход волновода- резонатора 3 защищен от влаги и пыли лавсановой пленкой 10 толщиной 1-3 мкм. За волноводом-резонатором 3 расположен детектор 11 (пропорциональный или сцинтилляционный) для регистрации излучения, проходящего через волновод-резонатор, находящийся на одной оси с источником 1 рентгеновского излучения и волноводом-резонатором 3 для его оптимальной юстировки относительно потока рентгеновского излучения. Для ограничения интенсивности регистрируемого детектором 11 потока излучения перед ним устанавливается диафрагма 12. Для юстировки волновода-резонатора 3 относительно источника 1 излучения волновода-резонатор 3 снабжен системой микровинтов, обеспечивающих его перемещение с одной поступательной и двумя вращательными степенями свободы, детектор 11 имеет плавную отсчетную подвижку в направлении, перпендикулярном оси волновода-резонатора. Прободержатель 5 имеет подвижки вверх- вниз и поворот в плоскости чертежа по радиусу для наклона плоскости образца относительно возбуждающего потока излучения. Перед входным окном волновода-резонатора 3 расположен фильтр 2 первичного излучения, формирующий энергетический спектр потока, генерируемый источником 1 рентгеновского излучения оптимальным образом для возбуждения той или иной группы элементов с учетом материала анода рентгеновской трубки и ускоряющего напряжения [б, 7]. Фильтры 2 первичного излучения расположены на диске, содержащем пять сменных фильтров и свободное гнездо для пропускания первичного излучения без фильтрации. Одновременно фильтр 2 защищает внутреннее пространство волновода-резонатора 3 от влаги атмосферы и пыли. С другой стороны выход волновода- резонатора 3 защищен от влаги и пыли лавсановой пленкой 10 толщиной 1-3 мкм.
Устройство, изображенное на Фиг. 1, работает следующим образом. Пучок рентгеновских лучей от фокуса рентгеновской трубки 1 (точечного или линейного) через окно рентгеновской трубки, проходя через один из фильтров 2, расположенных на диске фильтров первичного излучения (или без фильтра через пустое гнездо) , попадает в наноразмерную щель волновода- резонатора 3, образованную двумя плоскими полированными рефлекторами 4. Пучок распространяется по щели волновода- резонатора 3 практически без поглощения. Для этого расстояние между пластинами должно удовлетворять «условию когерентности», т.е. должно быть меньше половины длины когерентности транспортируемого излучения. Интенсивность излучения, прошедшего сквозь волновод-резонатор, регистрируется детектором 11, имеющим возможность вращательного движения по радиусу вокруг точки фокуса рентгеновской трубки. Для того, чтобы излучение, прошедшее через волновод-резонатор, не перегружало детектор, перед ним установлена диафрагма 12. Опишем вначале процесс юстировки устройства. Перемещая фокус трубки 1 относительно щели волновода-резонатора 3 в направлении, перпендикулярном оси щели, и наклоняя волновод-резонатор подвижками и регистрируя детектором 11 интенсивность прошедшего через волновод- резонатор излучения, находим абсолютный максимум интенсивности пучка излучения, прошедшего через волновод- резонатор. Это положение соответствует полной юстировке фокуса рентгеновской трубки относительно щели волновода- резонатора, и в случае линейного фокуса, совпадению в вертикальном направлении линии фокуса трубки 1 и щели волновода-резонатора 3. Далее вводим исследуемый образец (пробу) 6, закрепленный на прободержателе 5 в отверстие в нижней рефлекторной пластине волновода-резонатора до положения, когда этот образец (проба) своей поверхностью замкнет отверстие в рефлекторной пластине и замкнет поле рентгеновского потока, распространяющегося в щели волновода- резонатора 3. Это замыкание геометрически соответствует положению, когда поверхность образца (проба) станет параллельной стенке волновода-резонатора. Этот процесс контролируется в первом приближении по датчику положения прободержателя 5, во вторых по изменению интенсивности прошедшего излучения по показаниям детектора 11, и в-третьих, по появлению спектра флуоресцентного излучения от поверхности анализируемого образца, регистрируемого полупроводниковым детектором 8. Для того, чтобы образец (проба) при перемещении в поле щели волновода-резонатора 3 случайно не повредил окно детектора 8, оно защищено коллиматором 9, диаметр которого намного меньше диаметра (размера) пробы (образца) б. Для механической защиты и для защиты от пыли и влаги задняя часть щели волновода-резонатора 3 защищена лавсановой пленкой 10 толщиной 1-3 мкм.
По сравнению с прототипом предлагаемое устройство имеет радиационную плотность потока в 1000 раз большую, чем у прототипа, что позволяет получать интенсивность флуоресцентного излучения от образца с одной и той же концентрацией элемента в 1000 раз больше, чем в прототипе. Это позволяет снизить предел обнаружения в 1000 раз, т.е. приблизительно в 30 раз, что и подтверждается экспериментальными результатами, - в прототипе предел обнаружения по меди и железу составляет приблизительно 10"11 г, а в предлагаемом устройстве предел обнаружения для элементов, указанных в описании прототипа (медь, железо) составляет 4*10"13 г (Фиг. 2 - спектр двух капель водопроводной воды с содержанием железа 1,848 мг/л) .
Литература .
1. Проспект фирмы Bruker AXS «S2 Picofох» . htt : //www .bruker . com/fileadmin/user_upload/8 -PDF-Docs/X- rayDiffraction_ElementalAnalysis/TXRF/Brochures/bro_s2_pic ofox_en_rev3 - 2_lowres .pdf .
2. Авторское свидетельство СССР Ν' 1831109, опубл. 10.03.1996
3. Патент РФ N? 2315981, опубл. 27.01.2008.
4. V. К . Egorov, E.V. Egorov, Planar waveguide-resonator : new device for X-Ray Optics, X-Ray Spectrometry v.33, 2004, p .p .360-371.
5. X-Ray Spectrometry, Recent Technological Advances (Edited by K.Tsuji, J.Injuk, R.Van Grieken) , Willey, Chichester, 2004, 603p.
6. Лукьянченко E. ., Грязнов А.Ю. Об эффективности фильтрации первичного и вторичного излучения в энергодисперсионном анализе, XVI Уральская конференция по спектроскопии, г. Новоуральск, 9-12 сентября 2003г., с.87
7. Лукьянченко Е. ., Грязнов А.Ю. Моделирование спектра первичного рентгеновского излучения в энергодисперсионном рентгеноспектральном анализу //Изв. СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Сер. Физика твердого тела и электроника. 2003. Вып.1, с.10-14 В.К.Егоров, Е.К.Егоров, Свойства и особенности плоского рентгеновского волновода-резонатора, Фотоника, N'5, 2009, с.22-28.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Устройство для рентгенофлуорецентного анализа исследуемого материала, содержащее источник первичного рентгеновского излучения, формирователь потока возбуждения, прободержатель с образцом исследуемого материала, размещенным внутри формирователя потока возбуждения параллельно направлению .распространения этого потока, и детектор рентгенофлуоресцентного излучения, расположенный напротив прободержателя с образцом, формирователь потока возбуждения представляет собой плоский рентгеновский волновод-резонатор с зазором между рефлекторами наноразмерной величины, при этом расстояние между рефлекторами составляет не более половины длины когерентности рентгеновского излучения, составляющего поток возбуждения, причем формирователь имеет отверстие для введения в поток образца исследуемого материала так, чтобы его исследуемая поверхность лежала в плоскости рефлектора, расположенного напротив детектора рентгенофлуоресцентного излучения, и расположенный на выходе волновода-резонатора детектор регистрации излучения, выполненный с возможностью юстировки устройства относительно источника первичного излучения, отличающийся тем, что прободержатель выполнен с возможностью перемещения независимо от волновода-резонатора в направлении, перпендикулярном направлению распространения потока возбуждающего излучения, при этом детектор регистрации излучения выполнен с возможностью регистрации излучения, прошедшего через волновод-резонатор, и контроля ввода образца в поток возбуждающего излучения.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что волновод- резонатор является составным.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что волновод- резонатор выполнен с возможностью регулировки ширины щелевого зазора пьезо-позиционирующим устройством.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что он дополнительно содержит концентратор потока, размещенный перед волноводом- езонатором .
5. Устройство по п. , отличающееся тем, что концентратор потока выполнен заодно с волноводом-резонатором.
6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источник первичного излучения является точечным источником.
7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источник первичного излучения является линейным источником.
8. Устройство по п . 1, отличающееся тем, что источник первичного излучения является протяженным источником.
9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что прободержатель размещен на независимом штоке.
10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит систему механического контроля введения образца в поток возбуждающего излучения по положению прободержателя, систему контроля по интенсивности излучения, прошедшего через волновод-резонатор, и систему контроля по спектру ренгенофлуоресцентного излучения от образца полупроводниковым детектором.
11. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что прободержатель выполнен с возможностью регулируемого наклона относительно оси, перпендикулярной направлению распространения потока возбуждающего излучения.
12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено гониометрическим устройством наклона образца .
13. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что система механического контроля содержит отсчетное устройство, определяющее положение прободержателя и представляет собой микрометрический винт.
14. Устройство по п . 11, отличающееся тем, что система контроля по интенсивности излучения, прошедшего через волновод-резонатор, содержит детектор регистрации излучения, прошедшего через волновод-резонатор, с системой регистрации.
15. Устройство по п . 11, отличающееся тем, что система контроля по спектру рентгенофлуоресцентного излучения содержит полупроводниковый детектор с системой регистрации.
16. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит набор фильтров первичного излучения, расположенных на входе волновода-резонатора.
17. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит рентгенопрозрачную пылевлагозащищающую пленку, размещенную на выходе волновода-резонатора.
18. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что детектор рентгенофлуоресцентного излучения в плоскости верхнего рефлектора снабжен коллиматором для повышения контрастности регистрируемого рентгенофлуоресцентного излучения и для предохранения детектора от повреждения образцом.
19. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что детектор регистрации излучения, прошедшего через волновод-резонатор, выполнен с возможностью движения в направлении, перпендикулярном оси волновода-резонатора.
20. Устройство по п. 19, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено гониометрическим устройством движения детектора регистрации излучения, прошедшего через волновод- резонатор.
PCT/RU2015/000247 2014-04-24 2015-04-16 Устройство для рентгенофлуоресцентного анализа материалов с формированием потока возбуждения плоским рентгеновским волноводом-резонатором WO2015163792A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014116528 2014-04-24
RU2014116528/28A RU2555191C1 (ru) 2014-04-24 2014-04-24 Устройство для рентгенофлуоресцентного анализа материалов с формированием потока возбуждения плоским рентгеновским волноводом-резонатором

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015163792A1 true WO2015163792A1 (ru) 2015-10-29

Family

ID=53538314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2015/000247 WO2015163792A1 (ru) 2014-04-24 2015-04-16 Устройство для рентгенофлуоресцентного анализа материалов с формированием потока возбуждения плоским рентгеновским волноводом-резонатором

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2555191C1 (ru)
WO (1) WO2015163792A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111487270A (zh) * 2020-04-20 2020-08-04 厦门汇美集智科技有限公司 一种射线诱导发光装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU169793U1 (ru) * 2016-05-24 2017-04-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт информатики и проблем регионального управления Кабардино-Балкарского научного центра РАН Устройство для измерения профиля распределения элементов по глубине в фотовольтаических слоях
RU2706445C1 (ru) * 2019-01-09 2019-11-19 Акционерное общество "Научные приборы" Устройство для волноводно-резонансного рентгенофлуоресцентного элементного анализа

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU65613A1 (ru) * 1942-04-04 1944-11-30 И.С. Гохман Способ выплавки никелистого или никельмедистого чугуна
US20050211020A1 (en) * 2002-10-18 2005-09-29 Hiroshi Sugitatsu Ferronickel and process for producing raw material for ferronickel smelting
RU2401873C1 (ru) * 2009-08-04 2010-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Институт Гипроникель" Способ переработки окисленной никелевой руды
RU2453617C2 (ru) * 2009-06-04 2012-06-20 Сергей Фёдорович Павлов Способ пирометаллургической переработки окисленных никелевых руд

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI102697B1 (fi) * 1997-06-26 1999-01-29 Metorex Int Oy Polarisoitua herätesäteilyä hyödyntävä röntgenfluoresenssimittausjärjestely ja röntgenputki
US6381303B1 (en) * 1999-09-29 2002-04-30 Jordan Valley Applied Radiation Ltd. X-ray microanalyzer for thin films
JP4133923B2 (ja) * 2004-05-07 2008-08-13 株式会社島津製作所 ポリキャピラリレンズ
RU2528561C2 (ru) * 2010-04-29 2014-09-20 Закрытое акционерное общество "Нанотехнологии и инновации" Высокостабильный волноводно-резонансный формирователь потока рентгеновского квазимонохроматического излучения
RU2486626C2 (ru) * 2010-04-29 2013-06-27 ЗАО "Нанотехнологии и инновации" Формирователь малорасходящихся потоков излучения

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU65613A1 (ru) * 1942-04-04 1944-11-30 И.С. Гохман Способ выплавки никелистого или никельмедистого чугуна
US20050211020A1 (en) * 2002-10-18 2005-09-29 Hiroshi Sugitatsu Ferronickel and process for producing raw material for ferronickel smelting
RU2453617C2 (ru) * 2009-06-04 2012-06-20 Сергей Фёдорович Павлов Способ пирометаллургической переработки окисленных никелевых руд
RU2401873C1 (ru) * 2009-08-04 2010-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Институт Гипроникель" Способ переработки окисленной никелевой руды

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GASIK M.I. ET AL.: "Teoriya i tekhnologiya proizvodstva ferrosplavov, M.", «METALLURGIYA», 1988, pages 594 - 596 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111487270A (zh) * 2020-04-20 2020-08-04 厦门汇美集智科技有限公司 一种射线诱导发光装置

Also Published As

Publication number Publication date
RU2555191C1 (ru) 2015-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9823203B2 (en) X-ray surface analysis and measurement apparatus
JP5280057B2 (ja) Ｘ線散乱用のｘ線回折機器
Schäfers et al. The at-wavelength metrology facility for UV-and XUV-reflection and diffraction optics at BESSY-II
Spesivtsev et al. Development of methods and instruments for optical ellipsometry at the Institute of Semiconductor Physics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences
JP6145090B2 (ja) 真空紫外（ｖｕｖ）またはより短波長の円偏光二色性分光のための方法および装置
JP2011089987A (ja) Ｘ線回折および蛍光
WO2016103834A1 (ja) 斜入射蛍光ｘ線分析装置および方法
RU2555191C1 (ru) Устройство для рентгенофлуоресцентного анализа материалов с формированием потока возбуждения плоским рентгеновским волноводом-резонатором
Neumann et al. A synchrotron-radiation-based variable angle ellipsometer for the visible to vacuum ultraviolet spectral range
KR20180035710A (ko) Ｘ 선 나이프 에지의 폐루프 제어
JP2007121324A (ja) Ｘ線回折計
Shin et al. A scanning transmission X-ray microscope at the Pohang Light Source
CN204556542U (zh) 一种用于x荧光光谱分析仪的热解石墨晶体分光器
JPH0374360B2 (ru)
US8488740B2 (en) Diffractometer
Shevelko Spectral instruments for x-ray and VUV plasma diagnostics
JP2000146871A (ja) 微小部ｘ線回折測定方法及び微小部ｘ線回折装置
Frahm et al. Performance of nearly fixed offset asymmetric channel-cut crystals for X-ray monochromators
RU2315981C1 (ru) Устройство для рентгенофлуоресцентного анализа с полным внешним отражением первичного излучения
RU2370757C2 (ru) Устройство для исследования совершенства структуры монокристаллических слоев
Martin Filling the spectroscopic gap between microwaves and the infra-red. Part I
AU2014101225A4 (en) wide-band atomic scanning analyzer
Norrish et al. A curved-crystal fluorescence X-ray spectrograph
Asadchikov et al. The Measurement of Activator Concentration Using an X-Ray Fluorescence Method for Cr Ions in Al 2 O 3 Crystals as an Example
JP3740530B2 (ja) 全反射局所蛍光ｘ線分析用アライナー

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15782951

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15782951

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1