RU2361194C2

RU2361194C2 - Multi-channel x-ray spectrometre

Info

Publication number: RU2361194C2
Application number: RU2006136756/28A
Authority: RU
Inventors: Святослав Михайлович Сергеев (RU); Святослав Михайлович Сергеев; Леонид Николаевич Лозовой (RU); Леонид Николаевич Лозовой
Original assignee: Святослав Михайлович Сергеев; Леонид Николаевич Лозовой
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2009-07-10
Also published as: RU2006136756A

Abstract

FIELD: physics; measurement.

SUBSTANCE: invention can be used for non-destructive inspection of elemental composition of samples using X-ray fluorescence method. The multi-channel X-ray spectrometre contains an X-ray source, sample holder and X-ray spectral channels around the axis of symmetry, each of which comprises an entrance slit, a crystal on a substrate, an exit slit and an X-ray detector. The base of each channel is in form of two plates, cut out in an arc, the median lines of which correspond to a focal circle. The channels have a side rake and can overlap in the vertical projection.

EFFECT: wider registered spectrum, as well as more accurate determination of concentration.

2 dwg

Description

Предназначен для неразрушающего контроля элементного состава образцов методом рентгеновской флуоресценции. Может применяться в промышленности, сельском хозяйстве, геологоразведке и т.д.Designed for non-destructive testing of the elemental composition of samples by x-ray fluorescence. It can be used in industry, agriculture, exploration, etc.

Изобретение относится к многоканальным кристалл-дифракционным спектрометрам. Традиционный подход к конструированию таких аппаратов заключается в разработке каждого спектрометрического канала в виде отдельного моноблока. Последние устанавливаются в едином корпусе, как правило, вокруг общей оси симметрии, вдоль которой расположен источник рентгеновского излучения и пробозагрузочное устройство. Это позволяет независимо настраивать каждый канал и произвольно комбинировать их состав, но приводит к увеличению общего веса прибора. Одновременное размещение по окружности большого количества каналов вынуждает располагать их дальше от пробы. Данное обстоятельство ведет к падению интенсивности регистрируемого от пробы излучения, для восстановления которой приходится увеличивать мощность рентгеновской трубки и, следовательно, всего спектрометра.The invention relates to multichannel crystal diffraction spectrometers. The traditional approach to the design of such devices is to develop each spectrometric channel as a separate monoblock. The latter are installed in a single housing, as a rule, around a common axis of symmetry, along which an X-ray source and a sample loading device are located. This allows you to independently configure each channel and arbitrarily combine their composition, but leads to an increase in the total weight of the device. The simultaneous placement of a large number of channels around the circumference forces them to be located further from the sample. This circumstance leads to a decrease in the intensity of radiation detected from the sample, for the restoration of which it is necessary to increase the power of the x-ray tube and, therefore, the entire spectrometer.

С целью устранения перечисленных недостатков необходимо создать облегченную бескорпусную конструкцию каждого канала. Это, в частности, было сделано в российском изобретении №1617346 от 05.07.85, где несущей базой каждого канала является одна вертикальная пластина. На ее торцевых срезах установлены кристалл, выходная щель и детектор. Однако надежное крепление несущей пластины к общему основанию оказывается непростой задачей, для решения которой нужны дополнительные переходные детали. Кроме того, даже в таком варианте не удается разместить больше 10 каналов одновременно.In order to eliminate the above drawbacks, it is necessary to create a lightweight frameless design of each channel. This, in particular, was done in Russian invention No. 1617346 of July 5, 1985, where the bearing base of each channel is one vertical plate. A crystal, an exit slit, and a detector are installed on its end sections. However, the reliable fastening of the carrier plate to a common base is not an easy task, for the solution of which additional adapter parts are needed. In addition, even in this embodiment, it is not possible to place more than 10 channels at a time.

Чтобы разрешить указанные проблемы, необходимо иметь предельно компактное исполнение канала, в идеале ограниченное только пространством распространения регистрируемых рентгеновских лучей.To solve these problems, it is necessary to have an extremely compact channel design, ideally limited only by the propagation space of the recorded x-rays.

В предлагаемом изобретении могут быть использованы фокусирующие схемы Иоганна или Иогансона. Несущей основой канала являются две вырезанные по дуге пластины, средние линии которых соответствуют фокальной окружности, как показано на фиг.1. Пластины 1 расположены параллельно и удерживают узел входной щели 2, подложку кристалла 3, выходную щель 4 и детектор 5. Данная конструкция каналов позволяет размещать их без помех друг другу по окружности с боковым наклоном около 45°, как изображено на фиг.2. Крепление канала осуществляется двумя винтами. Один из них фиксирует узел входной щели на кольцевом выступе общего основания, второй - прижимает внешнюю поверхность одной из несущих платин канала к косому торцевому срезу общего опорного кольца 6.In the present invention, focusing schemes of Johann or Johanson can be used. The carrier base of the channel are two plates cut along an arc, the middle lines of which correspond to the focal circle, as shown in Fig. 1. The plates 1 are located in parallel and hold the node of the entrance slit 2, the substrate of the crystal 3, the output slit 4 and the detector 5. This design of the channels allows you to place them without interference to each other around the circumference with a lateral inclination of about 45 °, as shown in figure 2. The channel is fastened with two screws. One of them fixes the entrance slit assembly on the annular protrusion of the common base, the second presses the outer surface of one of the supporting platinum of the channel to the oblique end cut of the common support ring 6.

Благодаря частичному перекрытию в вертикальной проекции такое расположение дает возможность при сохранении габаритов прибора устанавливать в 1.5-2 раза больше каналов, чем в традиционном варианте. Данная конструкция многоканального спектрометра была реализована на опытном макете, где свободно разместились 18 каналов одновременно. При этом есть необходимый для первичной настройки каждого канала удобный доступ к подложке кристалла и выходной щели.Due to the partial overlap in the vertical projection, this arrangement makes it possible, while maintaining the dimensions of the device, to install 1.5-2 times more channels than in the traditional version. This design of a multichannel spectrometer was implemented on a prototype, where 18 channels were freely located simultaneously. At the same time, there is convenient access to the crystal substrate and the exit slit necessary for the initial tuning of each channel.

Увеличение количества каналов расширяет регистрируемый спектр, что значительно упрощает его математическую обработку и увеличивает точность рассчитываемых концентраций.An increase in the number of channels expands the recorded spectrum, which greatly simplifies its mathematical processing and increases the accuracy of the calculated concentrations.

Claims

A multi-channel x-ray spectrometer containing an x-ray source, a sample holder and x-ray spectral channels installed around a symmetry axis, each of which includes an entrance slit, a crystal on a substrate, an exit slit, and an x-ray detector, characterized in that the basis of each channel is two cut out the arc of the plate, the middle lines of which correspond to the focal circle, and the channels are located with lateral inclination and the possibility of overlapping in vertical projection.