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DE1572830B2 - Device for a fully focusing X-ray spectrometer for performing rotary movements - Google Patents

Device for a fully focusing X-ray spectrometer for performing rotary movements

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Publication number
DE1572830B2
DE1572830B2 DE19671572830 DE1572830A DE1572830B2 DE 1572830 B2 DE1572830 B2 DE 1572830B2 DE 19671572830 DE19671572830 DE 19671572830 DE 1572830 A DE1572830 A DE 1572830A DE 1572830 B2 DE1572830 B2 DE 1572830B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
arm
crystal
guide
analyzer
angle
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
DE19671572830
Other languages
German (de)
Other versions
DE1572830A1 (en
Inventor
Bruno Dipl.-Phys. 7500 Karlsruhe. GOIn Harm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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 Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of DE1572830A1 publication Critical patent/DE1572830A1/en
Publication of DE1572830B2 publication Critical patent/DE1572830B2/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • G01N23/20—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 using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/207—Diffractometry using detectors, e.g. using a probe in a central position and one or more displaceable detectors in circumferential positions
    • G01N23/2076—Diffractometry using detectors, e.g. using a probe in a central position and one or more displaceable detectors in circumferential positions for spectrometry, i.e. using an analysing crystal, e.g. for measuring X-ray fluorescence spectrum of a sample with wavelength-dispersion, i.e. WDXFS

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Description

1 ■■■ ' ' ■ 2" "'"Jl" " 1 ■■■ '' ■ 2 ""'" Jl ""

Die Erfindung bezieht sich auf ein vollfokussierendes 2Ä-sm~
Röntgenspektrometer nach Johann bzw. Jo- ~
h a η η s ο η. Es handelt sich dabei um ein Röntgen- hat, bei der an dem Kristallträger ein Detektorarm spektrometer, bei dem def'Mittelpünkt des Analysator- befestigt ist, der sich um einen Winkel 26 dreht, wenn kristalle und die Röntgenstrahlenquelle auf dem 5 der Analysatorkristall bei der Bewegung des ersten Rowlandkreis liegen. Dieser Rowlandkreis hat den Armes um den Winkel (5 gedreht wird und dadurch Radius R. Die Netzebenen des Analysatorkristalls gekennzeichnet ist, daß an beiden Enden des ersten sind mit einem Radius von 2 · jR gekrümmt. Sie Armes je ein erstes und ein zweites Kreissegment reflektieren die von der Röntgenstrahlenquelle aus- angebracht sind, wobei das am Kristallträger begehenden Röntgenstrahlen und fokussieren diese in io festigte erste Kreissegment beweglich mit dem ersten einen bestimmten Punkt, den.Fokuspunkt, auf dem Arm und· mit dem Detektorarm fest verbunden ist, Rowlandkreis. An dieser Stelle steht üblicherweise während das zweite Kreissegment längs der zweiten der Detektor. Wird der Mittelpunkt des Analysator- Führung drehungsfrei geführt ist, daß über die Bogen kristalle längs einer "Geraden' bewegt, so muß sich der beiden Kreissegmente 1 und 2 ein sie verbindender dabei der Analysatorkristall zur Einhaltung der 15 und das erste Kreissegment drehender Seilzug od. dgl. Fokusbedingung um einen bestimmten, von der Ver- läuft. Der Abstand von Röntgenstrahlenquelle und Schiebung des Kristalls abhängigen; Winkel drehen. Analysator-Kristallmittelpunkt hat den Wert
Dabei dreht sich.die .Reflexionsrichtung (Kristall- .
Fokuspunkt) um den doppelten Winkel. Der Detektor- 2 i< · sm ö.
arm muß sich deshalb ebenfalls um den doppelten 20 Die Erfindung wird mittels der beiden F i g. 1 und 2 Winkel bewegen. näher erläutert.The invention relates to a fully focusing 2Ä-sm ~
X-ray spectrometer according to Johann or Jo- ~
ha η η s ο η. It is an X-ray system, in which a detector arm spectrometer is attached to the crystal support, where the center point of the analyzer is attached, which rotates through an angle 26 when crystals and the X-ray source on the 5 the analyzer crystal in the Movement of the first Rowland district lie. This Rowland circle has the arm rotated by the angle (5 and thereby radius R. The lattice planes of the analyzer crystal are characterized by the fact that at both ends of the first they are curved with a radius of 2 · jR. They reflect a first and a second segment of a circle on each arm which are attached to the X-ray source, the X-rays passing on the crystal carrier and focusing this first circle segment, fixed in position, movably with the first a certain point, the focus point, on the arm and firmly connected to the detector arm, Rowland circle This point is usually while the second circle segment is along the second the detector the analyzer crystal to maintain the 15 and the first circle segment rotating cable od. Like. Focus conditions about a certain one, from which the course runs. The distance from the X-ray source and the displacement of the crystal are dependent; Rotate angle. Analyzer crystal center point has the value
The .reflection direction rotates (crystal.
Focus point) by twice the angle. The detector- 2 i <· sm ö.
poor must therefore also be doubled. The invention is illustrated by means of the two FIGS. 1 and 2 move angles. explained in more detail.

Es sind Spektrometer bekannt, wie z. B. in der Bei einem yollfokussierenden Röntgenspektrometer deutschen Auslegeschrift 1228 823, bei denen der liegen Strahlungsquelle (oder Eintrittsspalt) Q, Analy-Analysatorkristall bewegt und ausgerichtet werden sator-Kristall LKM und Fokuspunkt D' stets auf muß mit Hilfe einer sehr komplizierten Mechanik, 25 dem Rowlandkreis mit dem Radius R um den Mitteldie den Analysatorkristall dauernd tangential zu einem punkt M. Stellt man an das Spektrometer die Andurch die Röntgenstrahlenquelle und den Mittelpunkt förderung, daß die Röntgenstrahlenrichtung QK mit des Analysatorkristalls gehenden Fokussierungskreis der Probe stets den gleichen Winkel bilden soll, hält und einen Detektorarm, der an dem Analysator- so erfolgt die Einstellung auf verschiedene Beugungskristallträger befestigt ist, mit doppelter Winkel- 30 winkel δ durch Führung des Analysatorkristalls LKM geschwindigkeit dreht. längs einer ersten Führungsgeraden K1, K2'. Zur Aus der britischen Patentschrift 948 673 ist ein Einhaltung der Fokusbedingung ist es erforderlich, Röntgenstrahlenbeugungsapparat bekannt, der ein. daß sich der Analysatorkristall LKM dabei um den sogenanntes Linearspektrometef enthält, bei dem der . Winkel δ nach der Bedingung
Mittelpunkt des Rowland-Kreises materialisiert ist. 35 j, _ ο » · /s -t u — TTP
Die Schwenkbewegung des Detektors erfolgt über b-lK-smO mit b - {JK
einen Lenker, der an den materialisierten Mittelpunkt und der Detektorarm KD' um 2 6 drehen,
des Rowlandkreises angelenkt ist. Ein zwischen einem Die Einhaltung dieser beiden Bedingungen gewähr-Analysatorkristallhalter und dem Detektor aus- leistet bereits die volle Ausnutzung des Auflösungsgespannter Seilzug dient ausschließlich der teleskop- 4° Vermögens.There are known spectrometers such. B. in the German Auslegeschrift 1228 823, where the radiation source (or entrance slit) Q, analyzer crystal are moved and aligned with a yollfocusing X-ray spectrometer, the Sator crystal LKM and focus point D ' must always be with the help of a very complicated mechanism, 25 the Rowland circle with the radius R around the center, the analyzer crystal is permanently tangential to a point M. If you place the support on the spectrometer through the X-ray source and the center point, that the X-ray direction QK with the analyzer crystal should always form the same angle of the sample, holds and a detector arm, which is attached to the analyzer so the setting is carried out on different diffraction crystal supports, rotates at double the angle δ by guiding the analyzer crystal LKM speed. along a first straight guide line K 1 , K 2 '. In order to comply with the focus condition, it is necessary to use an X-ray diffraction apparatus known from British patent specification 948 673. that the analyzer crystal LKM contains the so-called linear spectrometer, in which the. Angle δ according to the condition
Center of the Rowland Circle is materialized. 35 j, _ ο »· / s -tu - TTP
The pivoting movement of the detector takes place via b-lK-smO with b - {JK
a handlebar that turns to the materialized center point and the detector arm KD ' by 2 6 ,
of the Rowland district. An analyzer crystal holder that ensures compliance with these two conditions and the detector already makes full use of the resolution-tensioned cable pull exclusively serves the telescopic 4 ° capability.

artigen Verlängerung bzw. Verkürzung eines Detektor- Die Einhaltung der ersten Bedingung wird in bearmes, der sich um den Mittelpunkt des Analysator- kannter Weise dadurch realisiert, daß ein starrer, kristalle drehen kann. Demgegenüber bezieht sich die bei K und F drehbar gelagerter, erster Arm KF an Erfindung auf ein Linearspektrometer mit nicht dem bei K der Analysatorkristall LKM befestigt ist, materilisiertem Rowlandkreismittelpunkt. 45 längs einer festen Führungsgeraden F1, F2 geführt Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zu- und so der Analysatorkristall LKM bei Bewegung gründe, eine sehr einfache Vorrichtung zu schaffen, längs der ersten Führungsgeraden K1, K2 um den die die Winkeldrehungen von Analysatorkristall und Winkel δ gedreht wird. Dabei gilt die Beziehunglike lengthening or shortening of a detector. Compliance with the first condition is carried out in a manner that is known around the center of the analyzer in that a rigid, crystal can rotate. In contrast, the first arm KF on the invention, rotatably mounted at K and F, relates to a linear spectrometer with a Rowland circle center that is not materialized to that at K of the analyzer crystal LKM. 45 along a fixed guide lines F 1, F 2 out Accordingly, the present invention is to-the task and so the analyzer LKM backgrounds upon movement to provide a very simple device, along the first guide line K 1, K 2 around which the angular rotations of Analyzer crystal and angle δ is rotated. The relationship applies

Detektorarm realisiert. JSie betrifft eine. Vorrichtung · Detector arm realized. JIt concerns one. Contraption ·

für ein vollfokussierendes Röntgenspektrometer mit 5° .KF =21?-sinαfor a fully focusing X-ray spectrometer with 5 ° .KF = 21? -sinα

Analysatorkristall, Detektor und Röntgenstrahlen- 11^tAnalyzer crystal, detector and X-ray - 11 ^ t

quelle, mit der der Mittelpunkt des Kristalls entlang α = 4- F2' QK2. source, with which the center of the crystal along α = 4- F 2 ' QK 2 .

einer ersten Führung, deren gedachte Verlängerung -a first tour, the intended extension of which -

durch die Röntgenstrahlenquelle geht, verschiebbar Der Winkel α wird von der Führung F1'F2' undgoes through the X-ray source, displaceable The angle α is from the guide F 1 'F 2 ' and

ist, mit der der 'Kristall' dauerndtangential zueinem 55 der Führung K1 K2' eingeschlossen. Diese beidenis, with which the 'crystal' is permanently tangential to a 55 of the guide K 1 K 2 ' included. These two

durch die Röntgenstrahlenquelle und den Mittel- Führungen F1' F2' und K1' K2 brauchen nicht bisthrough the X-ray source and the central guides F 1 'F 2 ' and K 1 ' K 2 do not need to

punkt des Analysatorkristalls gehenden Rowland- zum Schnittpunkt im Punkt Q fortgesetzt zu sein,Rowland going from the point of the analyzer crystal to the point of intersection at point Q ,

kreis mit konstantem Radius R gehalten wird, bei Es genügt, wenn ihre gedachten Verlängerungen sichcircle with constant radius R is kept, at It is sufficient if their imaginary extensions are

der der Kristall auf einem Kristallträger befestigt ist, im Punkt Q schneiden.which the crystal is attached to a crystal support, cut at point Q.

die einen beweglichen ersten Arm enthält, dessen 60 Die obenerwähnte zweite Bedingung wird dadurch eines Ende fest mit dem Kristaflträger und frei be- realisiert, daß der Detektorarm KD' mit Hilfe des weglich mit der ersten Führung verbunden und dessen Seilzuges AB nach F i g. 2 gegenüber dem Führungsanderes Ende längs einer zweiten geraden Führung, arm KF nochmals eine Drehung um den Winkel oc deren gedachte Verlängerung durch die Röntgen- erfährt und somit gegenüber der Führung 0RT1' K2 strahlenquelle geht und mit der ersten Führung einen 65 um 2 <5 gedreht wird. Die Drehung um δ mit Hilfe Il Winkel oc einschließt, frei beweglich ist, bei der die des Seilzuges AB od. dgl. beruht auf der Tatsache, f:\ Länge des ersten Armes zwischen den beiden geführten daß der Winkel zwischen der Führung F1' F2' und ■ i · Punkten den Wert dem ersten Arm KF der Winkel δ ist.which contains a movable first arm, whose 60 The above-mentioned second condition is realized at one end fixed to the crystal carrier and freely, that the detector arm KD 'is movably connected to the first guide and its cable AB according to FIG. 2 opposite the guide at the other end along a second straight guide, arm KF once again rotates by the angle oc, the imaginary extension of which by the X-ray source and thus goes from the guide 0RT 1 ' K 2 radiation source and with the first guide a 65 by 2 < 5 is rotated. The rotation around δ with the aid of II angle oc includes, is freely movable, in which that of the cable AB or the like is based on the fact that f : \ length of the first arm between the two guided that the angle between the guide F 1 ' F 2 'and ■ i · points the value of the first arm KF is the angle δ .

Wie in F i g. 2 näher dargestellt, besteht der Seilzug AB aus den Kreissegmenten AFA' und BKB'. Sie haben die gleichen Radien FA bzw. KB. Der Seilzug AB hat eine konstante Länge. Am Kreissegment BKB' kann z. B. eine Feder angebracht werden, die als Rückstellmoment dient.As in Fig. 2 shown in more detail, the cable AB consists of the circle segments AFA ' and BKB'. They have the same radii FA and KB. The cable AB has a constant length. At the circle segment BKB ' z. B. a spring can be attached, which serves as a restoring torque.

Das Kreissegment AFA' wird längs der Führung JF1' F2' drehungsfrei geführt. Mit dem um K drehbaren Kreissegment BKB' ist der Detektorarm KD' verbunden. Wird das Kreissegment AFA' auf der Führung .F1' F2' bewegt, so führt es relativ zum Arm KF eine Drehung um den Winkel δ um den Punkt .F aus. Diese Drehung wird über den Seilzug AB, der über die Bogen der beiden Kreissegmente läuft, auf das Kreissegment BKB' übertragen. Somit dreht sich der Detektorarm KD' relativ zum Arm KF um den Winkel δ und relativ zur Führung K1' K2,' um den Winkel 2 δ. The circle segment AFA ' is guided without rotation along the guide JF 1 ' F 2 '. The detector arm KD 'is connected to the circular segment BKB' which can be rotated about K. If the circle segment AFA 'is moved on the guide .F 1 ' F 2 ' , it rotates relative to the arm KF by the angle δ around the point .F. This rotation is transmitted to the circle segment BKB ' via the cable AB, which runs over the arches of the two circle segments. Thus, the detector arm KD ' rotates relative to the arm KF by the angle δ and relative to the guide K 1 ' K 2 , ' by the angle 2 δ.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die Verwendung eines Seilzuges AB zur Übertragung der erforderlichen Drehungen. Es können auch Stahlbänder oder an den Enden drehbar gelagerte Stäbe benutzt werden. Wichtig ist lediglich die Ausnutzung der Drehungen, die durch die Führung des Armes KF entlang der beiden Führungen F1' F2' und K1' K2' entstehen.The invention is not limited to the use of a cable AB to transmit the necessary rotations. Steel strips or rods rotatably mounted at the ends can also be used. It is only important to utilize the rotations that result from the guidance of the arm KF along the two guides F 1 'F 2 ' and K 1 'K 2 ' .

Die Radien KB bzw. FA der beiden Kreissegmente können je nach Aufgabe verschieden groß sein. Es wäre damit zu erreichen, daß der Detektorarm KD' nicht unbedingt mit doppelter Geschwindigkeit wie der Arm KF sich dreht. Der Analysatorkristall LKM ist auf einem Kristallträger L, der nicht näher beschrieben wurde, befestigt.The radii KB and FA of the two circle segments can be of different sizes depending on the task. It could thus be achieved that the detector arm KD ' does not necessarily rotate at twice the speed as the arm KF. The analyzer crystal LKM is attached to a crystal carrier L, which was not described in detail.

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Vorrichtung für ein vollfokussierendes Röntgenspektrometer mit Analysatorkristall, Detektor- und Röntgenstrahlenquelle, mit der der1. Device for a fully focusing X-ray spectrometer with analyzer crystal, detector and X-ray source with which the 35 Mittelpunkt des Analysatorkristalls entlang einer ersten Führung, deren gedachte Verlängerung durch die Röntgenstrahlenquelle geht, verschiebbar ist, mit der der Analysatorkristall dauernd tangential zu einem durch die Röntgenstrahlenquelle und den Mittelpunkt des Analysatorkristalls gehenden Rowlandkreis mit konstantem Radius R gehalten wird, bei der der Analysatorkristall auf einem Kristallträger befestigt ist, die einen beweglichen ersten Arm enthält, dessen eines Ende fest mit dem Kristallträger und frei beweglich mit der ersten Führung verbunden und dessen anderes Ende längs einer zweiten geraden Führung, deren gedachte Verlängerung durch die Röntgenstrahlenquelle geht und mit der ersten Führung einen Winkel α einschließt, frei beweglich ist, bei der die Länge des ersten Armes zwischen den beiden geführten Punkten den Wert 2R · sin« hat, bei der an den Kristallträger ein Detektorarm befestigt ist, der sich um einen Winkel 2<5 dreht, wenn der Analysatorkristall bei der Bewegung des ersten Armes um den Winkel δ gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden (K und F) des ersten Armes (KF) je ein erstes und ein zweites Kreissegment (BKB' und AFA') angebracht sind, wobei das am Kristallträger (L) befestigte erste Kreissegment (BKB') beweglich mit dem ersten Arm und mit dem Detektorarm (KD') fest verbunden ist, während das zweite Kreissegment längs der zweiten Führung drehungsfrei geführt wird, daß über die Bogen (BB' bzw. AA') der beiden Kreissegmente (BKB' bzw. AFA') ein sie verbindender und das Kreissegment (BKB') drehender Seilzug (AB) od. dgl. läuft. 35 The center of the analyzer crystal can be displaced along a first guide, the imaginary extension of which goes through the X-ray source, with which the analyzer crystal is held permanently tangential to a Rowland circle with a constant radius R that goes through the X-ray source and the center of the analyzer crystal and at which the analyzer crystal opens a crystal carrier is attached, which contains a movable first arm, one end of which is fixedly connected to the crystal carrier and freely movable with the first guide and the other end along a second straight guide, the imaginary extension of which goes through the X-ray source and one with the first guide Angle α includes, is freely movable, in which the length of the first arm between the two guided points has the value 2 R · sin «, in which a detector arm is attached to the crystal carrier, which rotates through an angle 2 <5, if the analyzer crystal in motion of the first arm is rotated by the angle δ , characterized in that a first and a second circular segment (BKB ' and AFA') are attached to both ends (K and F) of the first arm (KF) , whereby the crystal carrier ( L) attached first circular segment (BKB ') is movably connected to the first arm and to the detector arm (KD') , while the second circular segment is guided without rotation along the second guide, that over the arches (BB ' or AA') of the two circle segments (BKB ' or AFA') a cable (AB) or the like that connects them and rotates the circle segment (BKB ') runs. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien (KB, FA) der beiden Kreissegmente verschieden groß sind.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the radii (KB, FA) of the two circle segments are of different sizes. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
DE19671572830 1967-06-19 1967-06-19 Device for a fully focusing X-ray spectrometer for performing rotary movements Pending DE1572830B2 (en)

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