- •Изучение устройсва и работы рентгеновского спектрометра
- •Иваново
- •Рецензент:
- •Кристаллы-анализаторы и их характеристики
- •Устройство и работа рентгеновского микроанализатора
- •Проверка работы рентгеновского спектрометра
- •Работа с электрометрическим усилителем у5-11
- •Получение изображения в рентгеновских лучах.
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы к лабораторной работе:
- •Список использованной литературы:
Кристаллы-анализаторы и их характеристики
Кристалл |
Отражающая плоскость |
Межплоскостное расстояние, 2d, Å |
Максимальная разрешающая способность, λ⁄∆λ |
Интегральный коэффициент отражения, 10-5, рад |
Кар Слюда (мусковит) Гипс ADP EDDT PET Кварц Кварц Графит Ge Флюорит Si Кальцит NaCl Кварц Топаз Кварц LiF Ge Si Кальцит LiF Кварц Топаз Кварц Кварц Кальцит |
001
002 020 101 020 002 10-10 10-1-1 002 111 111 111 211 200 11-20 200 20-20 200 220 220 422 220 20-2-3 303 22-40 22-43 633 |
27,714
19,884 15,168 10,659 8,808 8,726 8,512 6,7153 6,696 6,5327 6,28 6,271 6,069 5,64 4,912 4,638 4,246 4,028 4,00 3,8399 3,034 2,848 2,806 2,712 2,451 2,024 2,02 |
1400
~200 - 10000 - 8000 20000 10000 ~100 6000 - 10000 15000 - 30000 - - ~2000 13000 29000 64000 ~1300 90000 - - 144000 122000 |
8-18
2-3 - 1-10 - 10-20 1-10 2-14 50-200 - - 2-10 2-30 - 0,4-3,3 - - ~10 17-23 1-6 0,4-0,9 10-20 0,3-0,9 - - 0,2-0,45 0,3-0,6 |
. В Р. с. а. используются плоские (рис. 2), выпуклые (рис. 3) и вогнутые кристаллы-анализаторы. Схемы с выпуклыми и плоскими кристаллами позволяют исследовать излу-чение в широком диапазоне спектра, но являются дефокусирующими. Для повышения светосилы в спектрометрах с плоским кристаллом служит многопластинчатый коллиматор Соллера (рис. 4), ограничивающий угловую расходимость падающего на кристалл излучения от 1° до нескольких угловых минут. В фокусирующей Р.с.а. применяются вогнутые кристаллы с цилиндрическими и сферическими поверхностями. В методах Иоганна (рис. 5), Кошуа (рис. 6) и Дю-Монда (рис. 7) плоская кристаллическая пластинка изгибается по цилиндрической поверхности радиуса R, а щель располагается на фокальной окружности радиуса r= R/2; эти методы дают довольно острую (но не строго точную) фокусировку спектральных линий. В методе Иоганссона (рис. 8) после предварительного изгиба пластинки кристалла по радиусу R её шлифуют, доводя до цилиндрической поверхности радиуса r= R/2, что обеспечивает точную фокусировку спектра на фокальную окружность. В методе Гамоша (рис. 9) применяются цилиндрически изогнутые кристаллы, а щель и плоскость регистрации располагаются на оси цилиндрической. поверхности. Фокусировка в этом случае осуществляется в направлении, перпендикулярном направлению дисперсии. Спектральное разрешение в кристаллических спектрометрах ограничивается разрешением выбранного кристалла-анализатора.
Рис. 2. Схема рентгеновского спектрометра с плоским кристаллом: К — кристалл-анализатор (остальные обозначения см. на рис. 1).
|
|
Рис.3. Схема рентгеновского спектрометра с выпуклым кристаллом (обозначения на рис.3 те же, что на рис. 1 и 2). |
|
Рис. 4. Схема рентгеновского спектрометра с плоским кристаллом и коллиматором Соллера (С).
|
|
В качестве детекторов в Р.с.а. используются рентгеновская фотоплёнка, газовые детекторы (ионизационные камеры, пропорциональные счётчики, Гейгера счетчики), сцинтилляционные детекторы, полупроводниковые детекторы и др. Выбор детектора зависит от характера решаемой задачи, спектрального диапазона, требований к чувствительности, пространственному или временному разрешению и других причин.
|
| |
Рис.5. Схема спектрометра Иоганна.
|
Рис.6. Схема спектрометра Кошуа. | |
|
| |
Рис.7. Схема спектрометра Дю-Монда. |
Рис.8. Схема спектрометра Иогансона.
| |
Рис.9. Схема спектрометра Гамоша. |
|
Недисперсионная Р.с.а. основана на особенностях поглощения рентгеновских лучей в веществе и работы некоторых детекторов рентгеновского излучения. В ультрадлинноволновой области спектра монохроматизация излучения (~ 1 — 10 Å) обеспечивается сочетанием тонких поглощающих фильтров из различных материалов и зеркал скользящего падения, а также с помощью многослойных интерференционных зеркал. В ДВ- и KB- областях для выделения сравнительно узких участков спектра применяется несколько. пар сбалансированных фильтров с одинаковым коэффициентом пропускания во всей области спектра, за исключением узкой области между краями поглощения элементов, из которых сделаны фильтры каждой пары. Фотометры с такими фильтрами и радиоактивным изотопом в качестве источника первичного излучения служат для флуоресцентного и абсорбционного рентгеновского излучения (сцинтилляционные и пропорциональные счётчики, полупроводниковые детекторы); возможен такой режим работы, когда амплитуда регистрируемого импульса пропорциональна энергии рентгеновского кванта. С использованием амплитудного анализатора импульсов детектора можно проводить измерения интенсивности излучения в зависимости от энергии квантов ε. Такие детекторы регистрируют непосредственно рентгеновское излучение и могут работать в качестве спектрометров, характеризующихся очень высокой светосилой, но сравнительно небольшим спектральным разрешением (для пропорционального счётчика Δε/ε≈10-1,для полупроводникового детектора Δε/ε≈10-2); они применяются в рентгеновском спектральном анализе. Рентгеновские спектрометры, выпускаемые промышленностью л предназначенные для рентгеновского спектрального анализа, разделяются на простые (одноканальные), регистрирующие узкий участок спектра, в котором находится аналитическая линия определенного элемента, двухканальные и многоканальные (квантометры). Так называемые микроализаторы позволяют производить локальный спектральный анализ; в них обеспечена возможность .ибо непрерывного изменения частоты излучения, направленного в определенную точку образца, либо сканирования излучения определенной частоты вдоль одного пространственного направления образца. Возбуждение первичного рентгеновского излучения образца в микроанализаторах осуществляется электронным пучком (зондом) диаметром около 1 мкм, а разложение излучения в спектр — светосильными спектрометрами с изогнутыми кристаллами или вогнутыми дифракционными решётками, а также бескристальными спектрометрами с полупроводниковыми детекторами рентгеновского излучения. Анализ регистрируемого излучения (рентгеноспектральный электронно-зондовый микроанализ) позволяет получать увеличенное изображение сканируемой поверхности в рентгеновском излучении определенного элемента и даёт возможность с достаточно высокой точностью получать данные об элементном составе объектов с чувствительностью около 10~16 г.