專(zhuān)利名稱(chēng)：一種x射線(xiàn)衍射儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析的X射線(xiàn)衍射儀。
X射線(xiàn)衍射儀作為物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析的儀器在物理、化學(xué)、化工、紡織、冶金、生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、地球科學(xué)、材料科學(xué)、工程技術(shù)和農(nóng)業(yè)等許多領(lǐng)域里得到廣泛的應(yīng)用。常規(guī)的X射線(xiàn)衍射儀包括X光源、試樣、X光源和試樣之間的索拉狹縫、探測(cè)器、試樣和探測(cè)器之間的索拉狹縫、高壓電源、放大器、脈沖分析器、定標(biāo)器及計(jì)算機(jī)等，在X光光源一端和探測(cè)器一端各加的一組狹縫在一維方向上保證X光的平行度。這種X射線(xiàn)衍射儀的入射X光和衍射X光利用率較低。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種能提高入射X光和衍射X光的利用率，減少雜散的X光本底，改善角分辨率，且靈敏度高的X射線(xiàn)衍射儀。
本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)如下措施實(shí)現(xiàn)該儀器包括X光源、試樣、探測(cè)器、高壓電源、放大器、脈沖分析器、定標(biāo)器、計(jì)數(shù)率計(jì)、計(jì)算機(jī)、X光源控制系統(tǒng)及轉(zhuǎn)角器等，其特點(diǎn)在于在X光源和試樣之間及試樣與探測(cè)器之間各加有一整體準(zhǔn)平行束X光透鏡。從X光源發(fā)射的X射線(xiàn)，由第一個(gè)整體準(zhǔn)平行束X光透鏡收集起來(lái)并轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)平行X光束，然后打到試樣上，產(chǎn)生衍射X光，該衍射X光又被第二個(gè)整體準(zhǔn)平行束X光透鏡(即第一個(gè)整體準(zhǔn)平行束X光透鏡的反轉(zhuǎn)形式)所收集并會(huì)聚到探測(cè)器內(nèi)，探測(cè)器產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)放大器、脈沖分析器，送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。
整體準(zhǔn)平束X光透鏡為一個(gè)單一的、且沒(méi)有支撐部件的多孔玻璃固體，內(nèi)有多個(gè)從所述固體一端貫通到另一端的X光導(dǎo)孔，且該玻璃固體由上述X光導(dǎo)孔壁自身熔合而成，該透鏡沿長(zhǎng)度方向的外形母線(xiàn)和X光導(dǎo)孔外形的母線(xiàn)及X光導(dǎo)孔的軸線(xiàn)近似為空間二次曲線(xiàn)段與直線(xiàn)段的組合，透鏡的母線(xiàn)和X光導(dǎo)孔母線(xiàn)的徑向變化對(duì)于假想的透鏡X光軸線(xiàn)是對(duì)稱(chēng)的。X光可以借助在所述多個(gè)X光導(dǎo)孔的內(nèi)壁上全反射而從所述玻璃固體的一端傳播的到另一端，利用所述的玻璃固體和多個(gè)X光導(dǎo)孔的不同形狀和大小改變X光傳播的方向，在很寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)調(diào)控X光，將X光轉(zhuǎn)化成準(zhǔn)平行束X光，形成整體準(zhǔn)平行束X光透鏡。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1.由于在X光源一端使用了整體準(zhǔn)平行束X光透鏡，該透鏡將大立體角范圍內(nèi)發(fā)散的X光轉(zhuǎn)化成準(zhǔn)平行束X光，大大增強(qiáng)了衍射儀的入射光強(qiáng)，提高了X光源的使用效率，從而衍射光強(qiáng)也大為提高。
2.由于整體準(zhǔn)平行束X光透鏡射出的X光是兩維準(zhǔn)平行X光束，而不象索拉狹縫僅僅在一維方向上保證X光的平行度，因此這種透鏡射出的X光散角達(dá)0.1°以下，改善了X光束的平行度，實(shí)現(xiàn)了X光的全聚焦，改進(jìn)了衍射儀的角分辨，改善了衍射線(xiàn)的譜形，提高了測(cè)量精度。
3.由于在探測(cè)器一端加有一整體準(zhǔn)平行束X光透鏡，該透鏡只收集給定方向的X光，從而減少試樣周?chē)矬w產(chǎn)生的雜散X光本底，因此提高了信號(hào)本底比，從而提高測(cè)量靈敏度，改善了衍射譜的質(zhì)量。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1為本實(shí)用新型的的原理框圖；圖2為本實(shí)用新型中整體準(zhǔn)平束X光透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖3為本實(shí)用新型中整體準(zhǔn)平行束X光透鏡的軸向剖面示意圖；圖4為圖3中C部局部剖視圖；圖5為圖2中A-A剖面正六邊形截面示意圖；圖6為圖2中A-A剖面圓形截面示意圖；圖7為圖2中A-A剖面矩形截面示意圖；參見(jiàn)附圖1，本實(shí)用新型由X光源1、整體準(zhǔn)平行束X光透鏡2和2′、試樣13、探測(cè)器7、前置放大器15、主放大器16、脈沖分析器21、定標(biāo)器22、計(jì)數(shù)率計(jì)18、轉(zhuǎn)角器23、X光源控制系統(tǒng)24、X光源的高壓電源25、計(jì)算機(jī)26、電源20、探測(cè)器的高壓電源19等組成，自X光源1發(fā)射的X射線(xiàn)5為整體準(zhǔn)平行束X光透鏡2所收集，形成準(zhǔn)平行光6打到試樣13上，試樣13產(chǎn)生的準(zhǔn)平行衍射光27射入整體準(zhǔn)平行束X光透鏡2′，會(huì)聚成X光束射到探測(cè)器7內(nèi)，探測(cè)器7輸出的信號(hào)經(jīng)前置放大器15、主放大器16兩級(jí)放大后送入脈沖分析器21，脈沖分析器21輸出的信號(hào)一路送入定標(biāo)器22，為計(jì)數(shù)率計(jì)18所記錄，另一路送入計(jì)算機(jī)26進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)角器23、X光源控制系統(tǒng)24均由計(jì)算機(jī)26進(jìn)行控制。
附圖2、3、4，給出了整體準(zhǔn)平行束X光透鏡的結(jié)構(gòu)原理，這種整體X光透鏡進(jìn)口端的尺寸小于出口端的尺寸，透鏡2沿長(zhǎng)度方向的外形40和X光導(dǎo)孔9外形的母線(xiàn)42及X光導(dǎo)孔的軸線(xiàn)41近似為二次曲線(xiàn)段和直線(xiàn)段的組合，透鏡2的外形的母線(xiàn)40和X光導(dǎo)孔外形母線(xiàn)42的徑向變化對(duì)于假想的透鏡X光軸線(xiàn)3是對(duì)稱(chēng)的，出口部分透鏡外形的母線(xiàn)40與透鏡假想的X光軸線(xiàn)3平行。附圖5、6、7，給出了透鏡2的A-A剖面的三種形式，即正六邊形、圓形及矩形。在以上各圖中，1為X光源、2為整體準(zhǔn)平束X光透鏡、3為假想的透鏡X光軸線(xiàn)、5為入射到透鏡的X光、6為自透鏡出射的X光、9為X光導(dǎo)孔，為了改進(jìn)透鏡內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷，提高透鏡的光學(xué)性能，增加機(jī)械強(qiáng)度，在透鏡2和2′的外面加一層實(shí)體密合包邊8。X光源1到透鏡2進(jìn)口端的距離即焦距f110mm-200mm，透鏡長(zhǎng)度1為10mm-250mm，透鏡進(jìn)口端尺寸Din為1mm-35mm(對(duì)于圓形透鏡為直徑尺寸，對(duì)于正多邊形為對(duì)邊尺寸，對(duì)于矩形為對(duì)邊尺寸)，透鏡出口端尺寸Dout為2mm-50mm，透鏡進(jìn)口端到透鏡最大尺寸處的最小距離為10mm-150mm，占空比大于10％。
為了改進(jìn)整體準(zhǔn)平行束X光透鏡出射的X光視場(chǎng)的均勻性，X光導(dǎo)孔9的尺寸在與透鏡X光軸線(xiàn)3相垂直的截面上不同部位處有不同的大小，例如靠近X光軸線(xiàn)3的X光導(dǎo)孔9的尺寸大，遠(yuǎn)離X光軸線(xiàn)3的X光導(dǎo)孔9的尺寸?。磺彝哥R進(jìn)口端X光導(dǎo)孔有不同的焦距，例如X光源放置于邊緣導(dǎo)孔的焦點(diǎn)上，而不在中間部分X光導(dǎo)孔的焦點(diǎn)上。
下面給出一個(gè)整體準(zhǔn)平行束X光透鏡的實(shí)例，該透鏡由一次復(fù)合拉制而成，共有5677根X光導(dǎo)孔，該透鏡沿長(zhǎng)度方向的外形由直線(xiàn)段、旋轉(zhuǎn)拋物體線(xiàn)段、圓弧線(xiàn)段和直線(xiàn)段組合而成，透鏡長(zhǎng)度1為44.5mm，透鏡截面為正六邊形，入口處對(duì)邊長(zhǎng)Din＝3.2mm，出口處對(duì)邊長(zhǎng)Dout＝4.2mm，焦距f1＝124mm，X光收集角ω＝23mRAD。利用一個(gè)各向同性的直徑為0.2mm的點(diǎn)束斑X光源發(fā)出7.31keV的X光，測(cè)得透鏡的傳輸效率η＝26.2％，透鏡輸出的準(zhǔn)平行束最大發(fā)散角θmax＝0.5mRAD，透鏡出口處100mm處照野直徑為4.3mm。(上述準(zhǔn)平行束透鏡的最大角散θmax為照野內(nèi)各通道中出射準(zhǔn)平行X光束的最大張角，準(zhǔn)平行束透鏡的照野直徑為經(jīng)透鏡傳輸后輸出X光束在距透鏡出口給定距離處和透鏡光軸線(xiàn)垂直的截面上X光束斑的大小。)
權(quán)利要求1.一種X射線(xiàn)衍射儀包括X光源、試樣、探測(cè)器、高壓電源、放大器、脈沖分析器、定標(biāo)器、計(jì)數(shù)率計(jì)、計(jì)算機(jī)、X光源控制系統(tǒng)及轉(zhuǎn)角器等，其特征在于在X光源和試樣之間及試樣與探測(cè)器之同各加有一整體準(zhǔn)平行束X光透鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線(xiàn)衍射儀，其特征在于整體準(zhǔn)平束X光透鏡為一個(gè)單一的、沒(méi)有支撐部件的多孔玻璃固體，內(nèi)有多個(gè)從所述固體一端貫通到另一端的X光導(dǎo)孔，且該玻璃固體由上述X光導(dǎo)孔壁自身熔合而成，該透鏡沿長(zhǎng)度方向的外形母線(xiàn)和X光導(dǎo)孔外形的母線(xiàn)及X光導(dǎo)孔的軸線(xiàn)近似為空間二次曲線(xiàn)段和直線(xiàn)段的組合，透鏡的母線(xiàn)和X光導(dǎo)孔母線(xiàn)的徑向變對(duì)于假想的透鏡X光軸線(xiàn)是對(duì)稱(chēng)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的X射線(xiàn)衍射儀，其特征在于透鏡進(jìn)口端的尺寸小于出口端的尺寸，出口部分透鏡母線(xiàn)與透鏡假想的X光軸線(xiàn)平行；或透鏡的出口端的尺寸大于進(jìn)口端的尺寸，進(jìn)口部分透鏡母線(xiàn)與透鏡假想的X光軸線(xiàn)平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的X射線(xiàn)衍射儀，其特征在于上述透鏡的進(jìn)口端截面和X光導(dǎo)孔在與上述透鏡光軸線(xiàn)垂直方向上的截面為正多邊形或圓形或矩形，出口端截面與進(jìn)口端截面形狀相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的X射線(xiàn)衍射儀，其特征在于上述X光導(dǎo)孔尺寸與透鏡X光軸線(xiàn)相垂直的截面上不同部位處有不同的大小。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的X射線(xiàn)衍射儀，其特征在于上述透鏡的各個(gè)X光導(dǎo)孔具有不同的焦距。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的X射線(xiàn)衍射儀，其特征在于上述透鏡有實(shí)體密合包邊。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述X射線(xiàn)衍射儀，其特征在于X光源到透鏡進(jìn)口端的距離為10mm-200mm，透鏡進(jìn)口端到透鏡最大尺寸處的最小距離為10mm-150mm，透鏡長(zhǎng)度為10mm-250mm，透鏡入口端的尺寸為1mm-35mm，透鏡出口端的尺寸為2mm-50mm，占空比大于10％。
專(zhuān)利摘要一種用于物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析的X射線(xiàn)衍射儀包括X光源、試樣、探測(cè)器、高壓電源、放大器、脈沖分析器、定標(biāo)器、計(jì)數(shù)率計(jì)、計(jì)算機(jī)、X光源控制系統(tǒng)及轉(zhuǎn)角器，其特點(diǎn)在于在X光源和試樣之間及試樣與探測(cè)器之間各加有一整體準(zhǔn)平行束X光透鏡。該透鏡為一個(gè)單一的、沒(méi)有支撐部件的多孔玻璃固體，內(nèi)有多個(gè)從所述固體一端貫通到另一端的X光導(dǎo)孔，且該玻璃固體由上述X光導(dǎo)孔壁自身熔合而成。本實(shí)用新型的入射光和衍射光源，測(cè)量精度高、測(cè)量靈敏高。
文檔編號(hào)G01N23/20GK2236652SQ9620353
公開(kāi)日1996年10月2日 申請(qǐng)日期1996年2月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月17日
發(fā)明者顏一鳴, 赫業(yè)軍 申請(qǐng)人:中國(guó)航天工業(yè)總公司, 北京師范大學(xué)