国产自产21区,亚洲97,免费毛片网,国产啪视频,青青青国产在线观看,国产毛片一区二区三区精品

專利名稱：X射線分光計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種X射線分光計，該X射線分光計適合用于諸如電子微量分析器之類的X射線分析器。
在X射線光譜測量學(xué)的分析中，一般來說，一個電子束之類輻照一個樣品，測量從該樣品表面發(fā)射的標(biāo)識X射線的能譜，根據(jù)該測量結(jié)果識別該樣品的組成元素。通過X射線分光計測量X射線的能譜，先有技術(shù)的這樣一種X射線分光計帶有

圖11中示意圖中所示的配置。
更具體地說，沿著一個基準(zhǔn)平面7上的羅蘭圓4布置一個用作輻照點(diǎn)，在那里一個電子束之類輻照一個樣品，的X射線源2，一個光譜晶體1和一個探測器3。該X射線源2是固定的，而該光譜晶體1和該探測器3可以靠一個連桿機(jī)構(gòu)之類在該羅蘭圓4上運(yùn)動，運(yùn)動時保持該X射線源2與該光譜晶體1之間的距離等于該光譜晶體1與該探測器3之間的距離。該光譜晶體1和該探測器3的該運(yùn)動連續(xù)地改變著入射于該探測器3上的X射線的波長。于是，該光譜晶體1被光譜掃描，而且可以作為該探測器3的輸出得到該X射線能譜。這里，在該X射線源2、該光譜晶體1和該探測器3之間的位置關(guān)系根據(jù)待分析元素的類型適當(dāng)?shù)馗淖儭?br> 當(dāng)待分析元素的類型經(jīng)常經(jīng)歷改變時或者當(dāng)單個樣品的分析范圍將被拓寬，即待分析元素的數(shù)量將要增加時，需要用一個X射線分光計在一個很寬的濾長范圍內(nèi)光譜分析該X射線。一般來說，存在著能用單個的光譜晶體進(jìn)行光譜分析的有限的X射線濾長范圍。因此，為了覆蓋很寬的波長范圍，需要一組光譜晶體來光譜分析波長不同的各自X射線。因而，在一種實際光譜分析中，進(jìn)行一種測量，在該測量中布置一組帶有不同類型的光譜晶體的光譜系統(tǒng)，或者在其中用一個晶體交換器之類把該光譜晶體換成另一個。
即使進(jìn)行這樣一種測量，也可以用單個的光譜掃描僅進(jìn)行一種使用一個單一類型的光譜晶體的光譜分析。因而很不利地需要把一種光譜掃描重復(fù)多次。
為了解決上述問題，常規(guī)上已經(jīng)提出一種這樣配置的X射線分析設(shè)備，即其中作為光譜晶體使用一個其中加入一些不同類型的光譜晶體的復(fù)合晶體裝置，從一個線狀X射線源發(fā)射的X射線輻照于該復(fù)合晶體裝置，而該探測器的輸出由按分別對應(yīng)于諸光譜晶體布置的一些窗口式水準(zhǔn)選擇器來鑒別。然而，在該所提出的設(shè)備中，前提是使用一個線狀X射線源以便諸X射線在相等的衍射條件下同時輻照在具有不同類型的整個光譜晶體上。這妨礙該設(shè)備用于一個點(diǎn)狀X射線源。此外，需要根據(jù)待分析元素的類型調(diào)整與諸光譜晶體相對應(yīng)的諸窗口式水準(zhǔn)選擇器的選擇水準(zhǔn)。
圖1是示意地圖示本發(fā)明的一個實施例的配置的平面圖；圖2示意地表示圖1中該實施例的配置，沿其中箭頭2的方向觀看；圖3是示意地圖示圖1中該實施例的配置的透視圖；圖4是示意地圖示本發(fā)明的另一個實施例的配置的平面圖；圖5示意地表示圖4中另一實施例的配置，沿其中箭頭Z的方向觀看；圖6是示意地圖示圖4中另一實施例的配置的透視圖；圖7表示圖4中另一實施例中{-(cosθ)2+kcotθ}值與衍射角θ的關(guān)系；圖8表示圖4中另一實施例中像差δ值與衍射角θ的關(guān)系；圖9表示圖4中另一實施例中衍射角位移量δθ值與衍射角θ的關(guān)系；圖10表示圖4中另一實施例中X射線探測器位移δd值與衍射角θ的關(guān)系；圖11是示意地圖示一個先有技術(shù)的X射線分光計的配置的平面圖；圖12示意地表示圖11中該X射線分光計的配置，沿其中箭頭Z的方向觀看；以及圖13是示意地圖示圖11中該先有技術(shù)X射線分光計的配置的透視圖。
本發(fā)明的一個目的在于提供一種X射線分光計，該X射線分光計能用一次光譜掃描在一組波長范圍內(nèi)同時光譜分析來自一個點(diǎn)狀X射線源的X射線，致使甚至來自一個點(diǎn)狀X射線源的X射線也能用一次光譜掃描在很寬的波長范圍內(nèi)進(jìn)行光譜分析。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種X射線分光計，其中沿著一個羅蘭圓布置一個點(diǎn)狀X射線源、一個光譜晶體和X射線探測裝置，而且其中在保持該X射線源與該光譜晶體之間的距離等于該光譜晶體與該X射線探測裝置之間的距離的情況下，連續(xù)地改變此距離，致使待光譜分析的X射線的波長連續(xù)地改變，而且此X射線分光計的特征在于，該光譜晶體由一組用來光譜分析波長不同的各自X射線的弧形晶體形成，至少一個弧形晶體位于離開包括該羅蘭圓的基準(zhǔn)平面的位置，以及該X射線探測裝置是至少一個用來探測由諸光譜晶體所衍射的X射線的X射線探測器。
根據(jù)上述配置，從該點(diǎn)狀X射線源發(fā)射的X射線被包括由一組弧形晶體的光譜晶體衍射，而具有分別對應(yīng)著諸射射角的諸波長的所衍射X射線輻照于該X射線探測裝置。當(dāng)該光譜晶體和該X射線探測裝置在該X射線源固定的情況下沿著該羅蘭圓運(yùn)動時，諸X射線被根據(jù)諸弧形晶體能進(jìn)行光譜分析的諸波長范圍來衍射，而待光譜分析的諸X射線的諸波長連續(xù)地改變。于是，可以用一次光譜掃描同時光譜分析在一組波長范圍內(nèi)的諸X射線。在由位于離開該基準(zhǔn)平面的該弧形晶體進(jìn)行的X射線衍射中，由于對該衍射條件的偏離而產(chǎn)生像差。不過，該像差很小，不足以施加一個顯著的影響而降低本發(fā)明的X射線分光計的靈敏度。
根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例，該X射線探測裝置包括一組作為分別對應(yīng)于諸弧形晶體而布置的X射線探測器，在這些X射線探測器中，針對位于離開該基準(zhǔn)平面的位置的該弧形晶體的該X射線探測器位于離開該基準(zhǔn)平面的位置。于是，用來光譜分析波長短的X射線的該弧形晶體和用來探測由此弧形晶體所衍射的X射線的該X射線探測器分布在該基準(zhǔn)平面內(nèi)的羅蘭圓上，而用來光譜分析波長長的X射線的該弧形晶體和用來探測由此弧形晶體所衍射的X射線的該X射線探測器則位置上從該羅蘭圓移開而位于離開該基準(zhǔn)平面的位置。
根據(jù)此配置，當(dāng)該光譜晶體和該X射線探測裝置在該X射線源固定的情況下沿著該羅蘭圓運(yùn)動時，在X射線輻照時，由于對該衍射條件的偏離，在用來光譜分析波長長的X射絲的該弧形晶體中產(chǎn)生像差。不過，此像差很小。此外，在所輻照的諸X射線中波長短的X射線被布置在該羅蘭圓上的用來光譜分析波長短的X射線的該弧形晶體所衍射。于是，可以用一次光譜掃描根據(jù)衍射角的變化同時光譜分析在一組波長范圍內(nèi)的諸X射線。
根據(jù)本發(fā)明，該X射線探測裝置可以由單個串聯(lián)式X射線探測器形成。根據(jù)此配置，一個針對波長長的所衍射X射線的探測輸出和一個針對波長短的所衍射X射線的探測輸出由此單個X射線探測器分開供給。
此外，該X射線探測裝置可以由一個其輸出被引入脈沖高度鑒別電路裝置的單個X射線探測器來形成，靠該脈沖高度鑒別電路裝置，一個針對波長長的所衍射X射線的探測輸出和一個針對波長短的所衍射X射線的探測輸出根據(jù)波長范圍分開供給。
根據(jù)本發(fā)明，該X射線分光計可以這樣配置，即諸弧形晶體之一布置在該基準(zhǔn)平面上的該羅蘭圓上或者相互疊合而形成該光譜晶體的諸弧形晶體的數(shù)目不限于兩個，而是可選的，只要每個像差處于允許的范圍之內(nèi)。
此外，在諸弧形晶體中，至少一個位于離開該基準(zhǔn)平面的位置的弧形晶體可以傾斜于該基準(zhǔn)平面。
根據(jù)本發(fā)明的另一最佳實施例，形成該光譜晶體的第一和第二弧形晶體及形成該X射線探測裝置的第一和第二X射線探測器位于離開該基準(zhǔn)平面的諸位置。該第一弧形晶體傾斜于該基準(zhǔn)平面。此第一弧形晶體和用來探測由該第一弧形晶體所衍射的X射線的該第一X射線探測器布置在該基準(zhǔn)平面的一側(cè)，該第二弧形晶體和用來探測由該第二弧形晶體所衍射的X射線的第二X射線探測器布置在該基準(zhǔn)平面的另一側(cè)。根據(jù)此實施例，由于該光譜晶體的曲率半徑與根據(jù)該光譜晶體布置得離開該基準(zhǔn)平面這一事實所形成的光學(xué)半徑之間的差異，在該光譜晶體中產(chǎn)生像差。更具體地說，當(dāng)諸弧形晶體布置得離開該基準(zhǔn)平面時，該X射線源、諸弧形晶體及該X射線探測裝置沿著一些圓布置，這些圓通過該X射線圓，以與諸弧形晶體的傾斜角相同的角傾斜于該基準(zhǔn)平面，并且分別在連接諸弧形晶體的中心的線上的一些點(diǎn)處與諸弧形晶體相接觸。一般來說，每個圓的半徑都與羅蘭圓不同。為了防止產(chǎn)生任何像差，要求每個弧形晶體的晶格面的曲率半徑為上面提到的每個圓半徑的兩倍。然而，每個弧形晶體的晶格面的曲率半徑是該羅蘭圓半徑的兩倍。于是，產(chǎn)生像差。不過，在此實施例中，諸弧形晶體沿離開該X射線源的方向可運(yùn)動地配置，使此像差被減小。
以下的描述將參照諸附圖討論本發(fā)明的最佳實施例。
圖1至圖3是示意地圖示本發(fā)明的一個實施例的配置的一些圖；其中圖1是平面圖，圖2是沿圖1中箭頭Z的方向觀看時的視圖，而圖3是透視圖。
根據(jù)本發(fā)明，一個X射線分光計包括一個點(diǎn)狀X射線源2，在那里當(dāng)一個從電子束裝置(未畫出)釋放的電子束與輻照于樣品時從樣品產(chǎn)生標(biāo)識X射線，一個光譜晶體1和一個探測器3，它們沿著一個羅蘭圓4布置。在此實施例中，包含該羅蘭圓4的平面定義為基準(zhǔn)平面7。
該光譜晶體1包括一個第一弧形晶體11和一個第二弧形晶體12，它們中的一個均由一個約翰或約翰遜式弧形晶體形成。該第一弧形晶體11與該羅蘭圓4接觸，而該第二弧形晶體12與該基準(zhǔn)平面7垂直地疊合于該第一弧形晶體11上。該第一弧形晶體11是一個用來光譜分析波長短的X射線的弧形晶體，而該第二弧形晶體12是一個用來光譜分析波長長的X射線的弧形晶體。作為用來光譜分析波長短的X射線的該弧形晶體，可以使用例如RAP(C8H5O4Rb)，用它可以光譜分析從AlKa(8.34埃)至OKa(23.6埃)的范圍。作為用來光譜分析波長長的X射線的該弧形晶體，可以使用例如LSA(分層結(jié)構(gòu)分析器)，用它可以光譜分析OKα(23.6埃)、NKα(31.6埃)、CKα(44.7埃)諸范圍。通常使用一個約翰式弧形晶體。
該探測裝置3包括一個用來探測來自該第一弧形晶體11的所衍射X射線的第一X射線探測器31，及一個用來探測來自該第二弧形晶體12的所衍射X射線的第二X射線探測器32。
該X射線源2固定于該羅蘭圓4上的一點(diǎn)。一個驅(qū)動控制裝置(未畫出)這樣控制，即在保持該X射線源2與該第一弧形晶體11之間的距離等于該第一弧形晶體11與該第一X射線探測器31之間的距離的情況下，該第一弧形晶體11和該第一X射線探測器31在該羅蘭圓4上運(yùn)動。另一方面，位于離開該基準(zhǔn)平面7的諸位置的該第二弧形晶體12和該第二X射線探測器32配置成跟隨該第一弧形晶體11和該第一X射線探測器31的運(yùn)動。
在具有上述配置的該X射線分光計中，該第一弧形晶體11和該第一X射線探測器31布置在該羅蘭圓4上，因而在一定程度上像在先有技術(shù)的X射線分光計中一樣大體上滿足布喇格衍射條件。然而，由于該第二弧形晶體12和該第二X射線探測器32位于離開該基準(zhǔn)平面7的諸位置，故很難滿足布喇格衍射條件。一般來說，所探測到的由一個弧形晶體所衍射的X射線的尖峰出現(xiàn)在一定的波長范圍內(nèi)。這樣一個范圍一般可以由一個用X射線在該弧形晶體上的入射角表達(dá)的半值寬度來評定。這意味著，只要X射線在該弧形晶體上的入射角處于此半值寬度之內(nèi)，即可得到足夠的衍射輸出。一般來說，隨著一個弧形晶體所能光譜分析的X射線的波長越長，該弧形晶體的半值寬度也越大。因而，隨著該弧形晶體所能光譜分析的X射線的波長越長，所允許的X射線在該弧形晶體上入射角的范圍也越大。在根據(jù)本發(fā)明的該實施例的X射線分光計中，該第二弧形晶體12是由一個用來光譜分析波長比將要由該第一弧形晶體11光譜分析的X射線更長的X射線的弧形晶體形成的。這抑制了由于其從該羅蘭圓4移位而引起的由該第二弧形晶體12所衍射的X射線輸出的下降。因而有可能進(jìn)行一種光譜分析，其中第一和第二弧形晶體11、12被同時掃描。
下文中將詳細(xì)討論，在此實施例中，在該第二弧形晶體12中所產(chǎn)生的像差到這樣的程度，即可以無障礙地進(jìn)行光譜分析。在以下的描述中，將討論一個約翰式弧形晶體中的像差。一個約翰遜式弧形晶體中的像差將不予描述。
在該第二弧形晶體12中所產(chǎn)生的像差包括由于該第二弧形晶體12為約翰式這一事實而產(chǎn)生的幾何像差(下文稱為δ1)和由于該第二弧形晶體12位于離開該基準(zhǔn)平面7的位置這一事實而產(chǎn)生的幾何像差(下文稱為δ2)。
首先，以下描述將討論由于該第二弧形晶體12為約翰式這一事實而產(chǎn)生的幾何像差δ1。在圖1中，像差δ1由三角形ABC中的上仰角A來表達(dá)，該三角形是通過彼此連接該約翰式光譜晶體1的一個端部B、在該羅蘭圓4上對著該端點(diǎn)B的那個點(diǎn)C及該X射線源2所在的該點(diǎn)A形成的。端點(diǎn)B與點(diǎn)C之間的距離或移位量Y1可用下式(1)表達(dá)y1＝R(1-cos2β)-2R(1-cosβ)R·2β2-2R(β2/2)＝R·β2....(1)式中R是該羅蘭圓4的半徑。
根據(jù)式(1)，該像差δ1由下式(2)表達(dá)。此外，當(dāng)把該光譜晶體的長度定義為L并使用下式(3)時，該像差δ1由下式(4)表達(dá)δ1＝(y1·cosθ)/2Rsinθ＝(β2/2)·(1/tanθ) ....(2)L/2＝2Rβ....(3)δ1＝L2/32R2tanθ ....(4)接著，以下描述將討論由于該第二弧形晶體12位于離開該基準(zhǔn)平面的位置這一事實而產(chǎn)生的幾何像差δ2。在圖3中，X射線在該第一弧形晶體11上的入射角定義為θ，X射線在該第二弧形晶體12上的入射角定義為θ′，而由該X射線源2與該第一弧形晶體11的中心之間的虛擬線和該X射線源2與該第二弧形晶體12的上邊之間的虛擬線所形成的夾角定義為φ。于是，該像差δ2由下式(5)表達(dá)。于是，當(dāng)運(yùn)用下式(6)和近似式(7)、(8)時，該像差δ2由下式(9)表達(dá)
δ2＝θ′-θ....(5)sinθ·cosφ＝sinθ′ ....(6)sinθ′sinθ+cosθ·(θ′-θ) ....(7)cosφ1-φ2/2 ....(8)δ2-tanθ·φ2/2 ....(9)此外，用下式(10)，該像差δ2由下式(11)表達(dá)φsinφ＝(3H/2)/2Rsinθ ....(10)δ2-tanθ·{(3H/2)/2Rsinθ}2/2....(11)因此，包括幾何像差δ1、δ2的總像差δ用下式(12)表達(dá)δ＝(δ12+δ22)1/2....(12)下面給出由式(4)、(11)、(12)得到的像差δ的一個具體的數(shù)值例。在此例中，作為該弧形晶體使用帶有平面距離2d＝73.4埃、長度L＝38mm和高度H＝12mm的LSA，而該羅蘭圓有101.6mm的半徑R。結(jié)果示于表1中。
如表1中所示，像差δ的值在從大約0.5°至大約1.1°的范圍內(nèi)而衍射半值寬度的值在從大約0.8°至大約2°的范圍內(nèi)。這表明，在位于離開該羅蘭圓4的位置的該第二弧形晶體12中，即使包括由于該第二弧形晶體12為約翰式這一事實引起的像差δ1在內(nèi)，該總像差δ也不太大。因此，用該X射線探測器3可以得到足夠的所衍射X射線。
如上文中所討論的，使用根據(jù)本實施例的該X射線分光計時，可以用一次光譜掃描同時光譜分析在一組波長范圍內(nèi)的諸X射線，于是縮短了測量時間周期。
參照諸附圖，以下的描述將詳細(xì)討論本發(fā)明的另一最佳實施例。
圖4至圖6是示意地圖示本發(fā)明的另一實施例的配置的一些圖；其中圖4是平面圖，圖5是沿圖4中箭頭Z的方向觀看時的視圖，而圖6是透視圖。
在圖4中，雙點(diǎn)劃線表示一個先有技術(shù)的X射線分光計的配置，其中一個X射線源2、一個光譜晶體1和一個探測裝置這樣布置在一個羅蘭圓4上，致使該X射線源2與該光譜晶體1之間的距離等于該光譜晶體1與該探測裝置之間的距離。該探測裝置窗口的中心位置由點(diǎn)F表示。
根據(jù)本實施例，兩對弧形晶體和探測器，即一個弧形晶體13和一個探測器33的第一對和另一個弧形晶體14和另一個探測器34的第二對，布置在一個包括該羅蘭圓4的定義為基準(zhǔn)平面7的平面的彼此相對的側(cè)面。該第一和第二對的布置按以下方式確定以便分別把先有技術(shù)的該X射線分光計的上述配置的該光譜晶體1和該探測裝置轉(zhuǎn)動和移動。該光譜晶體1的晶面在繞從該晶體中心C延伸到該羅蘭圓4的中心O的軸C-O順時針或逆時針轉(zhuǎn)動時以角φ傾斜，然后該光譜晶體1的中心位置C移動到圖5中較低或較高處的位置C″，使每個弧形晶體位于沿向下或向上方向離開該基準(zhǔn)平面7的位置。為了使由該光譜晶體1的衍射的X射線入射在該X射線探測裝置上以便探測這些X射線，該X射線探測裝置上以便探測這些X射線，該X射線探測裝置布置成位置上沿向下或向上方向垂直離開該基準(zhǔn)平面7，并且在包含該虛擬線CF并垂直于該基準(zhǔn)平面7的平面(下文稱為平面CF)內(nèi)順時針或逆時針傾斜。于是，該光譜晶體1和該X射線探測裝置位于沿向下或向上方向離開該基準(zhǔn)平面7的位置，這些位置給出該弧形晶體13和該探測器33的布置或該弧形晶體14和該探測器34的布置。
在此實施例中，該光譜晶體1包括第一和第二弧形晶體13、14而該X射線探測裝置包括第一和第二X射線探測器33、34。該X射線源2、該第一弧形晶體13和該第一X射線探測器33沿一個圓43布置，該圓通過該X射線源2，在中心線P上的點(diǎn)C′處與該第一弧形晶體13接觸并且以角φ傾斜于該基準(zhǔn)平面7。然而，應(yīng)該指出，諸弧形晶體13、14的中心線P上的中點(diǎn)C″并不總是分別位于圓43、44上。
由衍射條件看來，諸X射線探測器33、34的中心分別與圖43、44上滿足SC′＝C′F′的點(diǎn)F′一致。然而，每個探測器窗口只有一個寬度，該寬度與點(diǎn)F′與平面FG之間的距離F′G相比可以足夠大。因此，即使該探測器窗口的中心位于平面FG內(nèi)，也能無障礙地探測所衍射的X射線。
在圖4至圖6中，該光譜晶體1包括兩個用來光譜分析波長不同的各自X射線的，并且可由約翰式或約翰遜式弧形晶體形成的弧形晶體。例如，該第一弧形晶體13可以由一種用來光譜分析波長短的X射線的弧形晶體形成，而該第二弧形晶體14可以由一個種用來光譜分析波長長的X射線的弧形晶體形成。就是說，諸弧形晶體13、14中的一個可以由一種用來光譜分析波長短的X射線的弧形晶體形成，而另一個可以由一種用來光譜分析波長長的X射線的弧形晶體形成。
各包括一個弧形晶體和一個X射線探測器的兩組分別布置在該基準(zhǔn)平面的兩側(cè)。從該點(diǎn)狀X射線源所發(fā)射的標(biāo)識X射線同時入射諸弧形晶體然后被它們所衍射，而諸所衍射X射線入射對應(yīng)的X射線探測器。在該X射線源與該第一和第二弧形晶體的該裝置之間的距離(圖4中的定義為(CS)同該第一和第二弧形晶體的該裝置與諸對應(yīng)的X射線探測器的該裝置之間的距離(圖4中定義為CF)在該羅蘭圓4上保持彼此相等的情況下，連續(xù)地改變此距離。因此，用一次光譜掃描可以光譜分析來自各自弧形晶體的波長不同的諸所衍射X射線。如圖5和圖6中所示，此實施例這樣配置，致使各包括一個弧形晶體和一個X射線探測器的兩組分別布置在該基準(zhǔn)平面的兩側(cè)。
當(dāng)該羅蘭圓4的羅蘭半徑定義為R時，圓40(43、44)的半徑R′由于諸弧形晶體的傾斜和平行移動而與R稍有不同。在圖5中，該光譜晶體從C至C″的平行移動是例如通過垂直于包含該圓40的平面的移動(C→T)和沿著該圓40的移動或沿離開該X射線源方向的移動(T→C″)來實現(xiàn)的。這里，e表示從T至C″的移動距離。
為了拓展待光譜分析的X射線的波長范圍，該第一和第二弧形晶體13、14可由不同類型的弧形晶體形成。在此實施例中，用氟化鋰作為用來光譜分析波長短的X射線的該弧形晶體，而用ADP(NH4H2PO4)作為用來光譜分析波長長的X射線的該弧形晶體。
以下描述將討論，在圖4至圖6的此實施例中，在該第一和第二弧形晶體13、14中所產(chǎn)生的像差值到這樣的程度，即可以無障礙地進(jìn)行光譜分析。
在該基準(zhǔn)羅蘭圓4中，X射線在該光譜晶體1上在其中心C處的入射角定義為θ，而X射線在傾斜并移動了距離e的該光譜晶體1的中心線上的點(diǎn)C′上的入射角定義為θ′。于是，根據(jù)圖5和圖6中的幾何關(guān)系得到以下諸式(13)、(14)、(15)。
BC＝B′C′＝2R(sinθ)2＝2R′(sinθ′)2....(13)L′＝SBcosφ＝2Rsinθcosθcosφ ....(14)L″＝L′+e＝2R′sinθ′cosθ′....(15)式中R是該羅蘭圓的半徑而R′是以角φ傾斜于該基準(zhǔn)平面的該圓40(43、44)的半徑。
假設(shè)半徑R′等于R+ΔR并把此R′代入式(13)而得到一個方程式。根據(jù)ΔR遠(yuǎn)小于R的假設(shè)，通過對這樣得到的該方程式的一階近似，得到下式(16)。根據(jù)δθ(＝θ′-θ)很小的假設(shè)得到以下近似式(17)。當(dāng)把該近似式(17)用于式(16)時，得到下式(18)sinθ′/sinθ＝1-ΔR/2R ....(16)sinθ′＝sinθ+cosθ·δθ....(17)ΔR/2R＝-cotθ·δθ ....(18)根據(jù)式(14)、(15)中φ很小的假設(shè)得到以下近似式(19)、(20)、(21)。當(dāng)運(yùn)用這些式(19)、(20)、(21)和式(18)求解該衍射角位移量δθ(＝θ′-θ)時，得到下式(22)cosφ＝1-φ2/2 ....(19)sinθ′＝sinθ+cosθ·δθ....(20)cosθ′＝cosθ-sinθ·δθ....(21)δθ＝sinθ·cosθ·φ2/2-e/2R＝φ2/2(sinθcosθ-K)....(22)其中式(22)中的K等于e/Rφ2·雖然圓40的半徑為R′，但每個弧形晶體的曲率半徑卻對應(yīng)著該羅蘭圓的半徑R。這產(chǎn)生晶體取向的像差δ。更具體地說，每個弧形晶體的晶格面的彎曲沿著半徑為2R、圓心為圖4中的點(diǎn)N的圓延伸。另一方面，為了防止產(chǎn)生任何像差，該晶體晶格面的彎曲必須沿著半徑為2R′、圓心為圖4中的點(diǎn)N′的圓延伸。因此，最大像差由下式(23)表達(dá)，其中該弧形晶體的長度定義的2L。
δ＝L/2R-L/2R′ ....(23)當(dāng)式(24)中所示的一個近似公式1/2R′(＝(1-ΔR/R)/2R)代入式(23)以得到一個方程式，而且式(18)、(22)代入該方程式時，該像差δ由下式(25)表達(dá)1/2R′＝(1-ΔR/R)/2R ....(24)δ＝(L/R)·(φ2/2)· {-(cosθ)2+Kcotθ} ..(25)此式(25)表明，通過調(diào)整系數(shù)K可以減小該像差δ。
此外，該X射線探測位移量δd由圖4中的FG′〔＝(SC′+C′F′)δθ〕表達(dá)。當(dāng)運(yùn)用式(26)時，此δd用下式(27)表達(dá)SC′C′F′SC＝2Rsinθ..
δd＝4Rsinθ·δθ ..
基于上文中所得到的諸式，以下描述將討論此實施例中的該像差δ、該衍射角位移量δθ和該X射線探測位移量δd。
將對一個例子進(jìn)行該描述，該例子中，該羅蘭圓的半徑為101.6mm而且在該例子中使用一些各有長度2L為38mm、傾角θ為5°而平移距離e為0.23mm的弧形晶體。
圖7以K作為一個參變量表示表達(dá)該像差δ的式(25)中{-(cosθ)2+Kcotθ}的值隨該衍射角θ的變化。在上述條件下，系數(shù)K(＝e/Rφ2)變成0.3。圖8運(yùn)用當(dāng)圖7中K等于0.3時{-(cosθ)2+Kcotθ}的值，在從θ＝15°至θ＝70°的光譜掃描范圍內(nèi)，表示式(25)的像差δ的值。這里，像差δ的值充其量變?yōu)榇蠹s1/100°。通常使用的一個弧形晶體的X射線反射角起碼大約0.1°。因此，此預(yù)期的像差小得可以忽略不計。圖9表示衍射角位移量δθ的值與衍射角θ的關(guān)系。射射角位移量δθ的值小到在θ＝15°至θ＝70°的光譜掃描范圍內(nèi)充其量大約0.04°。當(dāng)光譜分析一個目標(biāo)元素的標(biāo)識X射線時，可以在考慮到此衍射角位移量δθ的情況下設(shè)定該光譜晶體的X射線入射角。
圖10表示X射線探測位移量δd的值與衍射角θ的關(guān)系。此位移量δd可以通過運(yùn)用式(27)獲得。如圖10中所示，X射線探測位移量δd的值充其量大約0.2mm，這與通常使用的X射線探測器的窗口寬度相比是足夠小的。因而不需要針對該X射線探測位移量δd移動該X射線探測器的中心位置。
在此實施例中，氟化鋰和ADP分別用作該第一和第二弧形晶體，但是也可以使用一些其他類型的弧形晶體。該X射線探測裝置可以這樣配置，即每個X射線探測器布置成與每個弧形晶體相對應(yīng)。此外，作為該X射線探測裝置，可以使用單個串聯(lián)式X射坶探測器。此外，該X射線探測裝置可以以整體結(jié)構(gòu)包括一個單個的X射線探測器和一個用來接收該X射線探測器的輸出的脈沖高度鑒別器電路。當(dāng)需要用諸弧形晶體進(jìn)行光譜分析的諸X射線波長范圍互不重疊時，可以使用這樣一個單個式X射線探測器。
如上文中所討論的，本實施例的該X射線分光計還能用一次光譜掃描同時光譜分析在一組波長范圍內(nèi)的諸X射線，于是縮短了測量時間周期。
權(quán)利要求
1.在一種X射線分光計中其中一個點(diǎn)狀X射線源、一個光譜晶體和X射線探測裝置沿著一個羅蘭圓布置，而且其中在保持該X射線源與該光譜晶體之間的距離等于該光譜晶體與該X射線探測裝置之間的距離的情況下，連續(xù)地改變此距離，致使待光譜分析的X射線的波長連續(xù)地改變，所述X射線分光計的特征在于所述光譜晶體包括一組用來光譜分析波長不同的各自X射線的弧形晶體，所述諸弧形晶體中至少一個位于離開包含所述羅蘭圓的該基準(zhǔn)平面的位置；以及所述X射線探測裝置由至少一個用來探測由所述諸弧形晶體所衍射的諸X射線的X射線探測器形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的X射線分光計，其中所述X射線探測裝置由一組各布置成與所述諸弧形晶體中的每一個相對應(yīng)的X射線探測器組成；以及與所述位于離開所述基準(zhǔn)平面的位置的弧形晶體相對應(yīng)的該X射線探測器，位于離開所述基準(zhǔn)平面的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的X射線分光計，其中所述X射線探測裝置由一個單個串聯(lián)式X射線探測器形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的X射線分光計，其中所述X射線探測裝置由一個單個X射線探測器形成，該探測器的輸出引入脈沖高度鑒別器電路裝置，致使針對由所述諸弧形晶體所衍射的X射線的諸探測輸出彼此分開地供給。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一項中所述的X射線分光計，其中所述諸弧形晶體中的一個位于所述基準(zhǔn)平面中的所述羅蘭圓上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的X射線分光計，其中所述位于所述基準(zhǔn)平面中所述羅蘭圓上的所述弧形晶體配置成光譜分析波長比被一個位于離開所述基準(zhǔn)平面的弧形晶體所光譜分析的諸X射線更短的一些X射線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任何一項中所引述的X射線分光計，其中至少一個位于離開所述基準(zhǔn)平面的位置上的弧形晶體傾斜于所述基準(zhǔn)平面。
全文摘要
一種X射線分光計，其中一個點(diǎn)狀X射線源、一個光譜晶體和一個X射線探測器沿著一個羅蘭圓布置，而且其中在保持該X射線源與該光譜晶體之間的距離等于該光譜晶體與該X射線探測器之間的距離的情況下，連續(xù)地改變此距離，致使待光譜分析的X射線的波長連續(xù)地改變，該X射線分光計的特征在于該光譜晶體包括一組用來光譜分析波長不同的各自X射線的弧形晶體，諸弧形晶體中至少一個位于離開包含該羅蘭圓的該基準(zhǔn)平面的位置，以及該射線探測器包括至少一個用來探測由諸弧形晶體所衍射的諸X射線的射線探測器。
文檔編號G01J3/30GK1160203SQ96121550
公開日1997年9月24日 申請日期1996年12月13日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月13日
發(fā)明者石田秀信 申請人:株式會社島津制作所