close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3662

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 3662
(13)
C1
6
(51) H 01J 35/00
(12)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ НАПРАВЛЕННОГО ПУЧКА
РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
(21) Номер заявки: 970534
(22) 1997.10.13
(46) 2000.12.30
(71) Заявитель: НИИ
прикладных
физических
проблем им. А.Н.Севченко (BY)
(72) Авторы: Дудчик Ю.И., Кольчевский Н.Н.,
Комаров Ф.Ф. (BY)
(73) Патентообладатель: НИИ
прикладных
физических проблем им. А.Н.Севченко (BY)
(57)
Устройство для формирования направленного пучка рентгеновского излучения, содержащее рентгеновскую трубку с тонкопленочной мишенью прострельного типа и направляющий рентгеновское излучение
стеклянный капиллярный элемент, к которому плотно прижата мишень, отличающееся тем, что стеклянный
капиллярный элемент выполнен в виде усеченного конуса, основание которого с большим радиусом отверстия направлено в сторону от мишени, длина капиллярного элемента L и радиусы его входного R1 и выходного R2 отверстий выбраны из соотношения:
arctg((R2-R1)/L)<ϑ k ,
где ϑk- критический угол полного внешнего отражения.
BY 3662 C1
(56)
1. RU 2072575 C1, МПК G 21K 1/06, 1997.
2. EP 0244504 C1, МПК G 01J 35/00, 1986 (прототип).
BY 3662 C1
Изобретение относится к области рентгенотехники и может быть использовано при проведении рентгеноструктурных исследований, в рентгеновской литографии, для анализа качества материалов и покрытий
методами неразрушающего контроля.
Известно устройство для получения направленного пучка рентгеновского излучения, применяемое при
фокусировке рентгеновских лучей по методу Брегга-Брентано. Устройство содержит рентгеновскую трубку,
систему входных и выходных щелей, щели Соллера [1]. Недостатком устройства является то, что для получения пучков рентгеновского излучения Кα-серии атомов меди интенсивностью порядка 106 фотонов/сек и с
угловой расходимостью порядка 0,1 мрад, которые применяются при проведении рентгеноструктурных исследований, необходимо использовать рентгеновские трубки мощностью в несколько кВт. Такие трубки являются дорогостоящими и требуют специальных систем охлаждения анода.
Известно устройство для получения сфокусированных в пятно размером 1-10 мкм пучков рентгеновского
излучения. Устройство содержит рентгеновскую трубку и конусообразный стеклянный микрокапилляр, расположенный так, что ось капилляра пересекает фокусное пятно рентгеновской трубки, а конец капилляра с
большим радиусом отверстия расположен вблизи выходного окна рентгеновской трубки [2]. Недостатком
устройства является то, что пучок рентгеновского излучения, получаемый с его помощью, имеет относительно большую угловую расходимость, на порядок величины превышающую расходимость, необходимую
при проведении рентгеноструктурных исследований монокристаллов.
Наиболее близким по совокупности признаков техническим решением к изобретению является источник
рентгеновского излучения, содержащий рентгеновскую трубку с тонкопленочной мишенью прострельного
типа и направляющий рентгеновское излучение цилиндрический стеклянный капиллярный элемент, к которому плотно прижата мишень [3].
Недостатком источника рентгеновского излучения [3] является то, что он не обеспечивает получение
пучка рентгеновского излучения с угловой расходимостью меньшей, чем критический угол полного внешнего отражения рентгеновских фотонов с заданной энергией от стекла (4 мрад для фотонов характеристического рентгеновского излучения Кα-серии атомов меди). Указанный недостаток не позволяет эффективно использовать устройство для целей рентгеноструктурного анализа монокристаллов.
Предлагаемое изобретение направлено на решение технической задачи, обеспечивающей получение интенсивных микропучков рентгеновского излучения с уменьшенной угловой расходимостью.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для формирования направленного пучка рентгеновского излучения, содержащем рентгеновскую трубку с тонкопленочной мишенью прострельного типа и
направляющий рентгеновское излучение стеклянный капиллярный элемент, к которому плотно прижата мишень, стеклянный капиллярный элемент выполнен в виде усеченного конуса, основание которого с большим
радиусом отверстия направлено в сторону от мишени, длина капиллярного элемента L и радиусы его входного R1 и выходного R2 отверстий выбраны из соотношения:
arctg ((R2-R1)/L)< θk ,
где θk - критический угол полного внешнего отражения.
На рисунке показана структурная схема устройства для получения направленного пучка рентгеновского
излучения и траектории рентгеновских лучей, распространяющихся в канале конусообразного капиллярного
элемента и формирующих рабочий пучок излучения на выходе из капилляра.
Устройство содержит рентгеновскую трубку 1 с тонкопленочной мишенью прострельного типа 4, нанесенную на бериливое окно 5 трубки и стеклянный капиллярный элемент 2, выполненный в виде усеченного
конуса. Траектории лучей, распространяющихся в канале капилляра и на выходе из него, показаны позицией
7.
Предлагаемое устройство отличается от прототипа [3] тем, что в нем в качестве элемента для формирования пучка рентгеновского излучения использован стеклянный капиллярный элемент, который выполнен в
виде усеченного конуса. В прототипе [3] указанный элемент выполнен в виде цилиндра.
Основные функции, выполняемые каждым из структурных элементов устройства, заключены в следующем. Катод рентгеновской трубки 3 предназначен для испускания электронов 6. Мишень 4 служит для генерации рентгеновского излучения. Конусообразный капиллярный элемент отражает рентгеновские лучи 7,
падающие на его внутреннюю поверхность под углом скольжения θ, меньшим, чем критический угол полного внешнего отражения θk, и эффективно поглощает рентгеновские лучи падающие на его поверхность под
углом и θ большим, чем θk. Капиллярный элемент также служит для транспортировки рентгеновских лучей к
выходному концу капилляра в режиме полного внешнего отражения и обеспечивает уменьшение угла выхода рентгеновского луча θ2 относительно оси капилляра по отношению к углу входа θ1 на величину равную
2Nα, где N- число отражений рентгеновских лучей в канале капилляра длинной L, α = arctg((R2-R1)/L)- угол
раствора конуса капилляра, где R2 и R1 - радиусы выходного и входного отверстия капилляра соответствен-
2
BY 3662 C1
но. Чтобы обеспечить эффективную работу устройства, угол раствора конуса капилляра выбран меньшим,
чем критический угол полного внешнего отражения.
Устройство для получения направленного пучка рентгеновского излучения работает следующим образом.
К выходному окну микрофокусной рентгеновской трубки БС10 с прострельной медной мишенью, расположенной в рентгеновском излучателе РЕИС-25, вплотную размещается стеклянный конусообразный микрокапилляр длиной 500 мм и с радиусом входного отверстия 10 мкм и радиусом выходного отверстия 60 мкм.
Ось микрокапилляра направлена вдоль оси рентгеновской трубки. Напротив выходного отверстия микрокапилляра размещается сцинтилляционный детектор, соединенный с блоком детектирования от рентгеновского дифрактометра ДРОН-2 и предназначенный для измерения интенсивности рабочего пучка излучения. На
рентгеновскую трубку подается напряжение 20 кВ, рабочий ток трубки - 0,5 мА. Мощность рентгеновской
трубки - 10 Вт. Фотоны характеристического рентгеновского излучения Кα-серии атомов меди (энергия фотонов - 8 кэВ), выходящие из мишени под углом скольжения θ1 к оси микрокапилляра, меньшим, чем критический угол полного внешнего отражения от стекла, равный 3 мрад, направленно распространяются в канале микрокапилляра и формируют на выходе из капилляра рабочий пучок с угловой расходимостью
0,2 мрад и интенсивностью 106 фотонов/сек.
Применение в устройстве конусообразного микрокапилляра в качестве элемента для формирования рабочего пучка излучения позволило уменьшить угловую расходимость пучка на порядок величины по сравнению с прототипом. Пучок рентгеновского излучения интенсивностью 106 фотонов/сек получен при использовании маломощной микрофокусной рентгеновской трубки, не требующей специальных систем охлаждения
анода, что позволяет использовать устройство в компактных микродифрактометрах и в переносных устройствах для контроля толщины, плотности и состава материалов и покрытий с использованием рентгеновских
лучей.
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
125 Кб
Теги
by3662, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа