CH396461A - Vorrichtung zum Analysieren einer Röntgen-Sekundärstrahlung - Google Patents

Description

  



  Vorrichtung zum   Analysieren einer Röntgen-Sekundärstrahlung   
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Analysieren der   Sekundärstrablung,    die durch ein in einem   Röntgenstrahlenbündel angeordnetes    Objekt emittiert wird, bei der ein   Röntgenspektro-    meter mit einer in dem Proportionalitätsbereich arbeitenden Messkammer vorgesehen ist und die bei jeder Einstellung des Spektrometers in Abhängigkeit des   Reflexionswinkels erzeugten elektrischen    Impulse einem   Amplitudensieb    zugeleitet werden, das nur Impulse durchlässt, deren Amplituden zwischen zwei bestimmten Werten liegen.

   Es ist bekannt, bei einer solchen Vorrichtung ein Amplitudensieb mit be  schränkter Durchlassbandbreibe    zu verwenden, dessen mittlere Durchlassamplitude sich mit der Drehung des Analysierkristalls des Spektrometers ändert.



     ProportionaIzähMbren    und SzintillationszÏhler erzeugen elektrische Impulse, die proportional zu der Energie der empfangenen Photonen sind. Aus der Formel von Bragg nA =   2d sine    folgt.



   1 n l    A 2d sin e   
Die Strahlungsenergie ist bestimmt durch    /L    in der h das   Plancksche      Wirkungsquantum    und c die Lichtgeschwindigkeit ist, so dass die   Impulshöhe    aus
EMI1.1     
 folgt, in der   A    eine Konstante darstellt.



   Dieses Verhältnis zeigt, dass die   Impulshöhe    sich mit zunehmendem   Reflexionswinkel    nach einer Cosecansfunktion ändert. Damit demzufolge z. B. alle Impulse der Reflexionen der ersten Ordnung durch das Amplitudensieb durchgelassen werden, soll die   durchschnittliche Durchlasshöhe    des Filters mit zu  nehmendem      Reflexionswinkel    nach dieser Funktion abnehmen. Bei der   bekannten-Vorrichtung ist    eine selbsttätige Regelvorrichtung vorgesehen, mit der die   durchschnittliche Durchlasshöhe    als Funktion des Re  flexionswinkels geändert    wird.

   Man hat schon vorgeschlagen, zum Einstellen   der mittleren Durchlass-    h¯he ein Potentiometer zu verwenden, von dem denen Stromabnehmer sich synchron mit dem   Drehungs-    winkel des Analysierkristalls verschiebt, dessen : Widerstand zwischen der bewegbaren Anzapfung und einem der Enden sich nach der vorgeschriebenen Funktion ändert. Der Vorschlag ist jedoch nicht von wesentlicher Bedeutung, weil ein Potentiometer mit der   h, ierzu    erforderlichen   Widerstandscharakteristik    nicht zur Verfügung steht.

   Eine zweite Möglichkeit besteht in der Anwendung einer mechanischen   tuber-      tragung,    die eine gleichförmige, der Drehung des Kristalls entsprechende Bewegung in eine nach einer Cosecansfunktion ändernde Verschiebung umsetzt, so   dalss    ein lineares Potentiometer verwendet werden kann. Der Aufbau einer   solchen Übertragungsvorrich-    tung ist schwierig.



   Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, die erwähnten Schwierigkeiten zu vermeiden und die Vorrichtung einfacher zu gestalten. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Verstärkung aller zu der Strahlungsenergie proportionalen und der Messkammer entnommenen, elektrischen Impulse bis auf einen Amplitudenwert entsprechend der mittleren   Durchlasshöhe des Ampli-      tudensiebes    vorgesehen sind. 



   Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung wird im folgenden an Hand der   Zeich-    nung näher erläutert, in der
Fig.   1    schematisch eine Vorrichtung zur Fluoreszenzanalyse nach der Erfindung darstellt und
Fig. 2 und 3 in zwei Projektionen die mechanische   Ubertragung    zeigen, die das erwünschte   tSbertra-      gungsverhältnis    hat.



   Das zu untersuchende Objekt   1    ist in dem von der Röntgenrohre 2 emittierten Röntgenstrahlenbündel 3 angeordnet. Bei einer geeigneten Wahl der Härte der Röntgenstrahlen wird das Objekt 1 eine Quelle von Sekundärstrahlen ;, die mit   Fluoreszenzstrahlung    bezeichnet wird und ein Wellenlängenspektrum aufweist, das für die Materialzusammensetzung des   Ob-    jektes kennzeichnend ist. Um die Divergenz des   nütz-    lichen   Sekundärstrahlenbündels    klein zu halten, wird ein kleiner Teil 5 dieser in allen Richtungen   aus-    gedehnten Strahlung durch einen   Strahlenbegrenzer    4 hindurchgeführt, der z.

   B. aus einer Anzahl von parallel angeordneten engen Röhren oder parallelen Plat  ten bestehen    kann.



   Das Strahlenbündel 5 ist auf die Oberfläche der Kristallplatte 6 gerichtet, die um eine senkrecht zu der Zeichenebene angeordnete Welle 7 drehbar ist.



  Eine Messkammer 8 fängt die reflektierte Strahlung 9 auf, die durch einen   Strahlenbegrenzer    10, der wie der   Strahlenbegrenzer    4 aus einer Anzahl von parallel angeordneten engen Röhrchen oder Platten bestehen kann, hindurchtritt.



   Die Messkammer 8 mit dem Begrenzer 10 sind, ebenso wie die   Kristallplatte    6, um die Welle 7 drehbar, in dem Sinne, dass die Winkelgeschwindigkeit, mit der die   Kristallplatte    6 dreht, die Hälfte der   Winkel-    geschwindigkeit beträgt, mit der die   Melsskammer    8 sich längs des Kreises   11 bewegt.   



   Um sowohl die Art der im Objekt vorhandenen als auch die Menge der zusammensetzenden Elemente   kennenzulernen,    soll eine Messkammer verwendet werden, die die auffallende Strahlung in Zählimpulse, deren Amplitude von der Strahlungsenergie abhängig ist, umsetzt.



   Zu diesem Zweck wird eine Proportionalzählröhre oder ein Szintillationszähler verwendet. Die elektrischen Impulse werden nach der Verstärkung einer Zählvorrichtung 12 zugeführt. Man ist bestrebt, dass nur Impulse gezählt werden, die kennzeichnend für die Art des Stoffes sind, und dass das Ergebnis möglichst wenig durch Störimpulse beeinträchtigt wird. Zu diesem Zweck hat der Verstärker 13 eine enge Durchla¯bandbreite, so dass Impulse, deren Am  plitude    grösser ist als ein gegebener Höchstwert oder kleiner als ein vorher bestimmter Mindestwert, die Zählvorrichtung 12 nicht erreichen.

   Damit die auf  zuzeichnenden    Impulse bei jeder Lage der   Messkam-    mer die für Durchlassung   erfordetliche    Amplitude aufweisen, werden sie einem Vorverstärker 14, dessen Ausgang mit einer Regelvorrichtung 15 versehen ist, zugeführt.



   Wie schon bemerkt, ist die   Impulshöhe    V umgekehrt proportional zu dem Sinus der Winkel   0.    Der Zweck der mit dem Vorverstärker 14 kombinierten Regelvorrichtung 15 ist, die nützlichen Impulse alle bis auf den gleichen Wert zu verstärken, also die Stärke der Impulse V mit einem Faktor, der propor  tion, al    zu sin.   O    ist, zu multiplizieren. Zu diesem Zweck ist ein Potentiometer 18 mit den Ausgangsklemmen 16 und 17 des Vorverstärkers 14 verbunden. Man kann nun den Stromabnehmer 19 derart einstellen, dass bei jeder Lage der Messkammer das zwischen dem Stromabnehmer 19 und der Ausgangsklemme 16 entnommene Signal konstant ist. Der   Widerstandsteil    zwischen dem Stromabnehmer 19 und dieser festen Klemme 16 soll dann immer gleich   R'sin.

   O    sein. Der Widerstand R'ist der Teil des Potentiometers 18, der während der Drehung der Messkammer von dem Stromabnehmer durchlaufen wird.



   Die Drehung des Kristalls   6    und der Messkammer 8 zusammen mit dem   Strahlenbegrenzer      10    findet mittels des Motors 20 und der Übertragungen 21 und 22 statt. Aus der Bewegung des Motors wird durch eine weitere   tJbertragung    23 eine Bewegung zur Verschiebung des Stromabnehmers 19 des Potentiometers 18 abgeleitet. Diese Verschiebung kann synchron mit dem bewegenden Kristall sein, wenn ein Potentiometer von dem Typ verwendet wird, dessen Widerstand sich nach einer Sinusfunktion mit der   Verschie-    bung des Stromabnehmers ändert.



   Die erwünschte Widerstandsänderung kann auch mittels eines Bewegungsmechanismus erhalten werden, der eine sich mit der Winkelverschiebung des Kristalls nach einer Sinusfunktion ändernde Verschiebung des Stromabnehmers 19 verursacht. In diesem Fall kann ein lineares Potentiometer verwendet werden.



   Ein solcher Mechanismus ist in den Fig. 2 und 3 für einen aus einem Drehpotentiometer bestehenden Widerstand dargestellt. Auf der Welle 24 ist ein Ritzel 25 angeordnet, das mit einer Zahnstange 26 in Eingriff ist. Die Zahnstange 26 ist in ihrer   Längs-    richtung verschiebbar und wird durch zwei Gleitlager 27 und 28 gestützt. Die Verschiebung der Zahnstange 26 erfolgt mittels eines Kurbelzapfens 29, dessen   Kurbelzapfungswange    30 an der Welle 31 be  festigt    ist. Der Kurbelzapfen 29 läuft in einem Schnitt 32 der Gabel   33,    die mit der Zahnstange 26 verbunden ist. Bei der grössten Ausweichung   20    der Messkammer 8 längs des Kreises 11 steht die Kurbelzapfungswange 30 senkrecht.

   Die Zahnstange 26 ist ganz nach links verstellt, und dadurch ist der Stromabnehmer 19 auf dem   Potentiometerwiderstand    18 in der äusserst linken Lage eingestellt. Bei Drehung des Kristalls nach kleineren Winkeln dreht sich die Welle 31 proportional zu der Winkeländerung und verschiebb die Zahnstange 26 nach rechts. Die Kupplung zwischen der Kurbel 30 und der Zahnstange 26 sorgt dafür, dass diese Verschiebung nach einer  Sinusfunktion erfolgt. Zugleich dreht der Stromabnehmer 19. Auf diese Weise wird erreicht, dass der zwischen den Klemmen des Verstärkers angeschlossene Widerstandsteil sich nach   R'sin. 6) ändert.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Vorrichtung zum Analysieren der Sekundärstrahlung, die durch ein in einem Röntgenstrahlenbündel angeordneten Objekt emittierb wird, bei der ein Röntgenspektrometer mit einer in dem Proportionalitäts- bereich arbeitenden Messkammer vorgesehen ist und die bei jeder Einstellung des Spektrometers in Ab hängigkeit des Reflexionswinkels erzeugten elektrischen Impulse einem Amplitudensieb zugeleitet werden, das nur Impulse durchlässt, deren Amplituden zwischen zwei bestimmten Werten liegen, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Verstärkung aller zu der Strahlungsenergie proportionalen und der Messkammer entnommenen,

   elektrischen Impulse bis auf einen Amplitudenwert entsprechend der mittleren Durchlasshöhe des Amplitudensiebes vorgesehen sind.

   UNTERANSPRUCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein linearer Verstärker vorgesehen ist, dessen Ausgangsklemmen durch ein Potentio- meter verbunden sind, dessen Stromabnehmer mit dem Bewegungsmechanismus des Spektrometers ver bunden ist und bei der durch den Bewegungsmecha- nismus verursachten Verschiebung des Stromabneh- mers zwischen dem einen, Ende des Widerstandes und dem Stromabnehmer eine dem Sinus des Drehwinkels des Diffraktionskrisballs proportionale Widerstandsänderung stattfindet und dieser Teil des Widerstandes über den Eingangsklemmen des Amplituden- siebes geschaltet ist.

   2. Vorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Potenbiometer mit von einem Ende zum anderen nach einer Sinusruniktion zuneh- mendem Widersband verwendet ist und der Strom- abnehmer synchron mit der Bewegung des Diffrak- tionskristalls verschiebbar ist.

   3. Vorrichtung nach Unteranspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass ein Potentiometer mit von einem Ende zum anderen linear zunehmendem Widerstand verwendet ist und der Stromabnehmer mit dem Bewegungsmechanismus des Diffraktionskristalls über eine Übertragung gekuppelb ist, die aus einer sich mit dem Kristall bewegenden Kurbel und einer durch diese geradlinig verschiebbaren Zahnstange besteht, die den Stromabnehmer eines Drehpotentiometers verdreht.