NL8201621A - Instrument en werkwijze voor het focusseren van roentgenstralen, gammastralen en neutronen. - Google Patents

Description

-1-

Instrument en werkwijze voor het focusseren van röntgenstralen, gammastralen en neutronen.

De uitvinding· heeft betrekking op diffractie onder gebruikmaking van periodieke strukturen zoals kristallen, roosters en dergelijke, en meer in het bijzonder op een instrument voor diffraktie, waarin de 5 tussenruimte, behorende bij de kristallijne planaire of roosterelementen in de periodieke struktuur progressief wordt vergroot of verkleind langs een vlak of richting van de struktuur teneinde de Bragg-diffraktiehoek progressief te veranderen, en op een werkwijze voor het 10 verschaffen van een bestuurde en progressieve verandering van de Bragg-hoek langs een vlak of richting van de struktuur, verbonden met de diffraktietussenruimte, tenéinde het bruikbare diffraktiegebied of de acceptantie— hoek van de struktuur voor monochromatische straling te ver-15 groten en hiermee de mate, waarin fotonen- en deeltjesbundels kunnen worden gefocusseerd of op andere wijze bestuurd, te verbeteren. -

De diffraktie van fotonen zoals röntgenstralen en gammastralen door· kristallen vormt een oude en goed 20 gegrondveste discipline. In het algemeen kunnen twee soorten kristaldiffraktie worden onderscheiden, te weten het "doorlatings" type en het "oppervlakdiffraktie-of oppervlakreflectie—" type. Bij het doorlatingstype dat schematisch is voorgesteld in fig. la, zijn de bij 25 de diffraktie gebruikte kristalvlakken loodrecht gericht op het vlak of irivalsoppervlak van het kristal en·, gaan de fotonenbundels door het kristal heen. Bij het oppervlakdif fraktie- of oppervlakreflectie-type, zoals schematisch in fig. lb is voorgesteld, lopen de kristal-30 diffraktievlakken evenwijdig met het vlak of invalsopper-vlak van het kristal en worden de fotonenbundels dicht bij dit oppervlak afgebogen, zodat zij aan het zelfde vlak van het kristal als waar zij binnentraden worden geabsorbeerd. Het doorlatingstype diffraktie wordt in hoofdzaak BAD voor fotonen met hun corres- 8201621 - 2 - ponderende kleine Bragg-hoeken, terwijl het oppervlaktype diffraktie meer bruikbaar is bij laag-energetische fotonen met bijbehorende grotere Bragg-hoeken en hogere absorptiecoëfficiënten.

5 Vroegere diffraktie-instrumenten zoals de spectrometer maakten gebruik van vlakke kristallen en -9 hadden een laag rendement zoals 10 afgebogen fotonen per bronfoton. Het lage rendement was te wijten doordat slechts een zeer dunne plak van het kristal voldeed aan 10 de Bragg-conditie voor de diffraktie, gebaseerd op de Bragg-vergelijking ηλ = 2d sin Θ , waarin n het diffraktiegetal, λ de golflengte van de fotonen, d de kristalvlaktussenruimte en Θ de Bragg-hoek 15 of invalshoek. Indien de fotonenbundel onder een andere hoek dan de Bragg-hoek inviel, werd de reflectie in dit deel van de bundel in hoofdzaak geëlimineerd. De bruikbare smalle plak van een kristal kan bijvoorbeeld slechts circa 0.001 cm bedragen voor een kristal van hoge kwaliteit 20 met een schommelkromme. van circa 2 sec. en met een bron op een afstand van circa 100 cm.

Enige belangrijke eigenschappen van kristal-diffraktie-instrumenten betreffen de mate, waarin de fotonen (röntgen- en gammastra1en-) of deeltjes (neutronen-) 25 bundels kunnen worden afgebogen met een redelijk rendement en worden gefocusseerd of op andere wijze bestuurd voor het verschaffen van een beeld van gewenste sterkte.

Daar het bruikbare gebied of de acceptantiehoek van vlakke kristallen zeer begrensd is, is het nodig gebleken de 30 kristallen te buigen teneinde het gebied of de acceptantiehoek, waarover aan de Bragg-voorwaarde werd voldaan, te verbeteren en aldus het rendement en de sterkteniveau's . van de afgebogen bundel te verbeteren. Fig. 2a en 2b tonen schematische voorstellingen van gebogen kristallen 35 geschikt om te worden gebruikt voor kristaldiffraktie van het doorlatingstype en reflectietype. Hoewel door het gebruik van gebogen kristallen het rendement, de sterkte en de focusseerbewerking van de kristaldiffraktie-instrumenten werd verbeterd ten opzichte van die bij BAD ÓftlGiWft9trumenten· waaribij vlakke kristallen werden gebruikt, 8201621 - 3 - was het niet altijd mogelijk om kristallen op gemakkelijke wijze te buigen in de gewenste mate en sommige kristallen zoals die van bismuth en tin zouden de neiging hebben te breken wanneer zij tot meer dan een beperkte mate 5 zouden worden gebogen.

Verder vertoonden de kristaldiffraktie-instrumenten met gebogen kristallen nadelen. Zoals in fig. 2a voor het doorlatingstype schematisch is voorgesteld, was het noodzakelijk gebruik te maken van een brede bron 10 voor het verschaffen van een concentratie van monochroma-tische straling op een lijnbeeld. Zoals in fig. 2b schematisch is voorgesteld, was het bij het reflectietype mogelijk een gefocusseerd lijnbeeld te vormen uit een puntbron, hoewel de afstanden van het beeld en de bron 15 tot een centrale lijn gewoonlijk gelijk waren.

Het focusseren is van aanzienlijk belang voor instrumenten, waarin gebruik wordt gemaakt van kristaldiffraktie, daar nauwkeurig detecteren en meten van afgebogen bundels dikwijls afhankelijk is van de 20 sterkte' van de afgebogen bundel en van de mate, waarin de bundel wordt gefocusseerd binnen een smal gebied.

Zoals in fig. la en lb is weergegeven voor bundels, die niet effektief zijn gefocusseerd, moet.r het doel- of beeldgebied voor een effektief detecteren of meten 25 worden vergroot.

Het focusseren van parallelle stralen is evenzeer belangrijk. In de telescoop in de Einstein— satelliet, die in een baan om de aarde is geweest, werd gebruik gemaakt van totaal-reflecterende spiegels voor 30 het focusseren van parallelle bundels röntgenstralen en gammastraleh vanuit ver uit de ruimte. Beperkingen van de prestatie van het reflecterende spiegelstelsel deed de bruikbare fotonenenërgie voor deze satelliet-telescoop beperken tot circa 5KeV en lager, zijnde 35 bij een meer bevredigende prestatie op circa 2 § 3 KeV.

Het zou wenselijk zijn de bruikbare fotonenenergie te. vergroten tot waarden boven circa 5 KeV. Het vervangen van het spiegelstelsel door kristaldiffraktie-stelsels zou bij de huidige stand der techniek deze '^problemen niet oplossen, daar zij parallelle stralen niet q 9 n 1 a o 1 - 4 - effectief focusseren, ook niet die van lage fotonen-energiewaarde. Derhalve zonden voor satelliettelescopen en andere instrumenten nieuwe kristaldiffraktiestelsels met verbeterde prestatie met betrekking tot het focusseren 5 of convergeren van parallelle stralen bij hoge fotonen-energiewaarden wenselijk zijn.

Evenzo zijn diffraktieroosters van belang geworden voor het focusseren en afbeelden van zachte röntgenstralen, ultraviolet-, zichtbare en infrarood-10 straling. Het fundamentele verschil tussen deze methoden voor focusseren bestaat hierin, dat diffraktie plaatsvindt in het rooster met een tweedimensionaal verschijnsel, terwijl het in een kristalstruktuur driedimensionaal is.

Diffraktieroosters worden op conventionele wijze gevormd 15 door middel van fotografische technieken voor het doen ontstaan van een reeks parallelle lijnen in de film en door middel van etsen of machinaal bewerken van geleidende metalen voor het doen ontstaan van een soortgelijk patroon aan de metaaloppervlakken.

20 Daar' bij op conventionele wijze gevormde roosters de afbuigingsafstand in hoofdzaak constant is, is het rendement van deze roosters begrensd om in hoofdzaak dezelfde redenen als boven beschreven voor het geval van kristaldiffraktie. De constante diffraktie-element-25 tussenruimte resulteert in een constante diffraktiehoek voor de afgebogen bundel. Dit maakt het onmogelijk om een parallelle bundel om te zetten in een convergente bundel en/of de diffraktiebewerking te gebruiken als methode voor het focusseren van straling vanuit enigerlei type 30 bron behalve in het zeer speciale geval van het diffraktie-rooster van het reflectietype, gebruikt in de orde nul (θα = 02i, waarbij geen spectrale onderscheiding optreedt.

De uitvinding beoogt onder meer te voorzien in een middel voor het vergroten van het gebied of 35 de acceptantiehoek in periodieke strukturen, gebruikt voor kristaldiffraktie en bij roosterdiffraktie. De uitvinding heeft ook ten doel het rendement van het diffraktieproces te verhogen. Verder beoogt de uitvinding de intensiteit van het diffraktieproces te. verbeteren.

BAD QBIGHÜAJ- ander oogmerk van de uitvinding is het verbeteren van 8201621 - 5 - de focussering in instrumenten, waarin gebruik wordt gemaakt van kristaldiffraktie of diffraktie door middel van roosters. Een verder oogmerk van de uitvinding bestaat uit het verschaffen van middelen voor het focusseren 5 van parallelle bundels. Nog een verder oogmerk van de uitvinding bestaat uit het verhogen van de energieniveaus tot waarden boven 5 KeV voor gefocusseerde bundels, die kunnen worden afgebogen met behulp van diffraktie-instrumenten. Deze en andere oogmerken zullen duidelijk 10 worden uit de volgende beschrijving.

Volgens de uitvinding wordt de prestatie van een kristal of een rooster voor diffraktie verbeterd door het verschaffen van een progressieve verandering van de tussenruimte langs het vlak van de struktuur.

15 Met het oog op het gebruik van een kristal en het progressief veranderen van de tussenruimte, wordt de waarde wdH in de Bragg-vergelijking veranderd, hetwelk resulteert in een progressieve verandering van de Bragg-hoek over het kristalvlak. Door het veranderen van de 20 Bragg-hoek kan een groter gebied of grotere acceptantie-hoek van het kristal worden gebruikt, hetwelk resulteert in een verbeterd rendement, een verbeterde intensiteit en focussering van een bundel fotonen of deeltjes. Bovendien kunnen parallelle bundels worden gefocusseerd of 25 anders op een bestuurde wijze worden geconvergeerd of gedivergeerd. Een verder voordeel is dat. kristallen, samengesteld uit materialen met een hoger atoomnummer kunnen worden gebruikt voor buiging van bundels van energieniveaus boven 5 KeV, nl. tot waarden van 100 KeV 30 en meer. De uitvinding is derhalve gericht op een kristaldiffraktie-instrument, waarin het middel voor de buiging van een fotonen- of deeltjesbundel bestaat uit een periodieke struktuur met een vlak, langs de lengte waarvan periodieke diffraktie-oppervlakken zijn 35 geplaatst, waarbij de tussenruimte progressief verandert over deze lengte. De progressieve verandering van de tussenruimte verschaft een progressieve verandering van de Bragg-hoek, waardoor het bruikbare gebied voor de fotonenbundel toeneemt. De verandering van de Bragg-BAD OHftGIN^ek voor kristaldiffraktie en derhalve de rendements- 8201621 ·- - 6 - .

toename van het instrument zoals een spectrometer kan worden afgeleid uit de betrekking

Ad/d = cot θ ΔΘ , waarin Ad de verandering van de planaire tussenruimte 5 en ΑΘ de verandering van de Bragg-hoek over het bruikbare vlak van het kristal. Voor een waarde van Ad/d gelijk aan 2,7 x 10~ en een Bragg-hoek Θ gelijk aan 20° zal de verandering van de Bragg-hoek (ΔΘ) onder deze representa- —3 tieve omstandigheden circa 10 radialen of 200 boog— 10 seconden bedragen* Dit kan worden vergeleken met circa 2 boogseconden voor de schoramelkromme of acceptantiehoek vein een conventioneel goed kristal, hetwelk resulteert in een verbeteringsfaktor van circa 100 . Uit de in fig. 3 weergegeven geometrieën blijkt, dat de acceptantiehoek 15 voor een kristallijne struktuur met een verandering van de planaire tussenruimte in hoofdzaak gelijk is aan de verandering van de Bragg-hoek.,

Verder is het duidelijk, dat het bruikbare gebied bepaald wordt door de afstand tot de?bron van een 20 divergerende bundel, doch in hoofdzaak evenredig is met de acceptantiehoek.

Voor de gebogen kristallen, waarvan volgens, de uitvinding gebruik wordt gemaakt, bestaat er een ^ onderlinge afhankelijkheid tussen de kromtestraal (RJ 25 en de verandering van de tussenruimte (Ad) voor de • kristaldifffaktiè· van het doorlatingstype. en het reflectie- type volgens, de betrekkingen;

Rc » 2R1R2/cos Θ (R2 - R^ >···’/'' i doorlatingstype 30 Ad -cos2 e · (:R2 * *1* {

d 2 sin Θ R-jRT

2 1 . . y

Rc = 2R1R2/sin Θ (R2 - R1) |É=: Ά R..··1 * ai > reflectietype - ' / 35 waarin R^ de afstand van het beeld tot de kristallijne struktuur, R2 de afstand van de bron tot de kristallen en BAD ORIGjftAfe e afstand over het oppervlak van het kristal.

8201621 - 7 -

Bij het gebruik van roosters is de grondgedachte het variëren van de afstand tussen de breedte van de verstrooiïngslijnen, sleuven of groeven in het diffraktierooster op zodanige wijze, dat de diffraktie-5 hoek voor monochroraatische straling verandert met de positie op het oppervlak van de diffraktiéroosters, zodat de gewenste focussering en/of afbeelding plaatsvindt.

Het fundamentele verschil tussen diffraktie met een kristallijne struktuur of roosters is dat 10 het diffraktierooster in hoofdzaak een tweedimensionaal diffraktiemedium voorstelt. Verder kan in het diffraktierooster de tussenruimte tussen periodieke op afstand van elkaar gelegen buigingselementen gelijk worden gemaakt aan vrijwel elke waarde beneden een praktische limiet 15 van enige microns en wordt in hoofdzaak door de fabrikant gekozen, terwijl in het geval van de kristaldiffraktor de tussenruimten worden beheerst door de elektronische krachten tussen atomen, zodat deze tussenruimten voor wat hun aan te nemen waarden en snelheidsverandering 20 hiervan betreft aanzienlijk meer beperkt wordt door de positie in het kristal. Deze nieuwe vrijheid van het regelen van de tussenruimte maakt het voor de fabrikant van diffraktiestelsels mogelijk om met aanzienlijk kortere brandpuntslengten te werken dan in het geval van een 25 diffraktiekristal, terwijl hierbij een bruikbaarheid wordt geboden over aanzienlijk langere golflengtegebieden.

De wiskundige ontwikkeling komt in het algemeen overeen met die, welke zojuist is beschreven voor de kristallijne strukturen, waarbij de Bragg-30 diffraktiehoek θ werd verschaft met de betrekking ηλ = 2 d sin Θ waarin Θ voor beide types diffrakties zoals in fig. la en lb is weergegeven zowel de invalshoek als uittreedhoek ten opzichte van de kristallijne vlakken is. Het 35 buigingsrooster berust op a) de betrekking ηλ = disinS^j^ + sin02) voor het geval, van doorlating en het geval van reflectie van de eerste soort (beide voorgesteld in fig. 12a) en berust verder op b) de betrekking 40 ηλ = d(sine1 - sin02)> ft 2 0 1 6 2 1 ' - '8 - : voor; .het geval van reflectie van de tweede soort (zoals voorgesteld in fig. 12b) . Voor het het geval van doorlating wanneer θ1 = θ 2 zijn in hoofdzaak alle wiskundige betrekkingen, die van toepassing zijn op de kristaldiffraktie-5 voorbeelden, in het algemeen van toepassing op de diffraktieroosters, zodat,in hoofdzaak alle zojuist beschreven oplossingen van toepassingrzijn. In het geval van reflectie zal bij Θ ^ de golflengte onafhankelijk zijn, zodat het diffraktierooster werkt als vlakke spiegel ^0 voor "diffraktiegetal nul". Een van de voordelen bij diffraktieroosters is echter dat a1 niét gelijk aan e2 behoeft te zijn en de respectieve afstanden tot de bron en tot het beeld niet gelijk behoeven te zijn. Verder zijn onder inachtname van de beperking dat aan de grond— vergelijking wordt voldaan, meerdere oplossingen en hiermede meerdere beelden mogelijk. Bij energiebundèls . van gemengde frequenties kunnen de roosters als selectieve: filters worden gebruikt in aanvulling op buiging met de veelvoudige beelden, die behoren bij afzonderlijke 20 frequenties of golflengten. Daar diffraktieroosters bij een struktuur zoals een film op gemakkelijke wijze kunnen worden uitgevoerd in gebogen en andere vormen, zijn ook nieuwe configuraties^ voor de focusseer- en afbeeldsysternen mogelijk. (zoals is weergegeven in fig- 14 en 15).

25 Voor hét focusseren van een monochromatische lichtpuntbron op eén lijnbeeld zoals in fig. 12a is voorgesteld, kunnen de volgende wiskundige betrekkingen worden opgesteld: ηλ = d (sine 2 + sine2) 30 . d -..... ηλ~ ··.;·. .

(sine 2 . + ' sine 2) sin91 = v (x21 »*,» s1^2? h=: <;n' BA Γ ‘X2 + °I!% (x·2 + 4)% 1 35 ; a ' x : t*2 + waarin n het buigingsgetal, λ de golflengte, d de tussen-BAD ORlGlKAÏ11'* hisasri de diffraktie-e lemen ten:,· 9^ de Bragg-hoek 8 2.0 1 621 - 9 - voor de oorspronkelijke bundel, Θ2 de Bragg-hoek voor de afgebogen bundel, de afstand van de bron tot het rooster, en D2 de afstand van het rooster tot een beeld. Indien = θ2, geldt 5 d - ηλ/2 sine1 , terwijl de verandering van d als funktie van Θ plaatsvindt volgens de betrekking * cot ΘΔΘ 10 In het meer algemene geval, waarin Θ1 Φ θ2, geldt d = nX/(sin01 + sin02) ·Δ£ . (.COS0 ^Δθ ^ + COS02A02) ^ sinO^ + sin02 ~ 2 2 ~ A Ri DT Do

Ad AX. —— —i. + ——

15 X r2 L Ri R2 J

R1 * R2

De uitvinding.heeft behalve op de bovenbeschreven diffraktiestruktuur betrekking op een werkwijze voor het besturen van de diffraktie ten opzichte 20 van een bundel, welke werkwijze bestaat uit het verschaffen van een periodieke struktuur met een vlak, langs de lengte waarvan diffraktie-oppervlakken liggen met een diffraktietussenruimte, die progressief toeneemt teneinde hiermede een vergroot gebied te verschaffen, 25 dat voldoet aan de Bragg-voorwaarde voor de bundel, uit het richten van de bundel op de periodieke struktuur, en uit het ontvangen' van de afgebogen bundel. Volgens de uitvinding kan het acceptantiegebied of de acceptantie-hoek van een periodieke struktuur, die voldoet aan 30 de Bragg-voorwaarde, warden vergroot. Bovendien kunnen uit deze voor diffraktie gebruikte strukturen verhoogde rendementen en intensiteiten worden verkregen. Verder kan een verbeterde focussering en ook een focussering BAD ORIGIN/^n parallelle bundels worden bereikt.

O0 A 1 fi 9 1 - 10. -

De uitvinding zal hieronder nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin bij wijze van voorbeeld enige uitvoeringsvormen van het buigings-stelsel, toegepast in het instrument volgens de uitvinding, 5 zijn weergegeven. Hierin toont: fig. la een schematische voorstelling van een conventionele kristaldiffraktie van het doorlatings-type met een vlak kristal en een puntbron of lijnbron, fig. lb een schematische voorstelling van 10 een conventionele kristaldiffraktie van het reflectie-type met een vlak kristal en een puntbron of lijnbron, fig» 2a een schematische voorstelling van een conventionele kristaldiffraktie van het doorlatings-type, waarin het kristal gebogen is en de bundel wordt 15 geleverd door een brede bron, fig. 2b een schematische voorstelling van een conventionele kristaldiffraktie van het reflectietype, waarbij het kristal gebogen is en de bundel wordt geleverd door eeri puntbron, 20 fig. 3 een schematische, voorstelling van een gunstige uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, waarbij gebruik is gemaakt van kristaldiffraktie van het door— latingstype met een vlak kristal voor het focusseren van een bundel vanuit eeri puntbron of lijnbron, 25 fig. 4 een tweede uitvoeringsvorm volgens de uitvinding met een vlak. kristal, dat langs haar lengte een onderscheiden concentratie vertoont en dat gebruikt wordt bij kristaldiffraktie van het doorlatingstype, fig» 5 een derde uitvoeringsvorm volgens 30 de uitvinding, waarbij drie verwijderd van elkaar opgestelde kristallen met verschillende planaire tussenruimten worden gebruikt bij kristaldiffraktie van het doorlatingstype, fig. 6 een schematische voorstelling van 35 een vierde uitvoeringsvorm volgens de uitvinding voor kristaldiffraktie van het doorlatingstype, waarbij het kristal gebogen is en de bundel wordt geleverd door een puntbron, fig. 7 een vijfde uitvoeringsvorm volgens BAD ORIGINAL uitvinding voor kristaldiffraktie van het reflectietype, 8201621 - 11 - waarbij het kristal gebogen is en de bundel wordt verschaft door een puntbron, fig. 8 een zesde uitvoeringsvorm volgens de \ uitvinding voor kristaldiffraktie van het doorlatings-5 type, v/aarbij het kristal gebogen is en de invallende bundel bestaat uit parallelle stralen, fig. 9 een zevende uitvoeringsvorm volgens de uitvinding voor kristaldiffraktie van het reflectietype, waarbij het kristal gebogen is en de invallende bundel 10 bestaat uit parallelle stralen, fig. 10 een achtste uitvoeringsvorm volgens de uitvinding voor kristaldiffraktie van het doorlatings-type, waarbij twee gebogen kristallen zijn gebruikt voor het focusseren van de bundel vanuit een puntbron teneinde 15 een puntbeeld te vormen, fig. 11 een schematische voorstelling van het instrument volgens de uitvinding met middelen voor het verschaffen van een temperatuurverschil over het kristal, .

20 fig. 12a een schematische voorstelling van diffraktie van het doorlatingstype en (eerste) reflectietype door middel van roosters met gevarieerde tussenruimten met een focussering volgens de uitvinding van een puntbron of lijnbron op een lijnbeeld, 25 fig. 12b een schematische voorstelling van een gewijzigde geometrie voor diffraktie van het reflectietype door middel van roosters met gevarieerde tussenruimten en met focussering volgens de uitvinding van een puntbron óf lijnbron op een lijnbeeld, 30 fig. 13a een schematische voorstelling voor diffraktie van het doorlatingstype en (eerste) reflectie— type, waarbij de focusseerkarakteristieken zijn weergegeven van een gunstige uitvoeringsvorm van een cirkel— vormig rooster volgens de uitvinding voor het geval van 35 een puntbron, gefocusseerd op een puntbeeld, fig. 13b een schematische voorstelling voor diffraktie van het doorlatingstype en reflectietype, waarin de focusseerkarakteristieken zijn weergegeven van een cirkelvormig rooster voor een parallelle bundel-.

BAD ORWBINAiron, gefocusseerd op een puntbeeld, 8201621 - 12 - fig. 14 een schematische voorstelling van een rooster, dat gebogen is tot een ringvormige struktuur voor het focusseren en divergeren van stralen vanuit een puntbron op een puntbeeld, en 5 fig. 15 een schematische voorstelling van een roosters, dat gebogen is tot een holle kegelvormige configuratie voor het focusseren van parallelle stralen op een puntbeeld.

Zoals eerder beschreven, betreft de uitvinding 10 een diffraktie-instrument, waarin het middel voor het afbuigen van een fotonen- of deeltjesbundel bestaat uit een periodieke struktuur met diffraktievlakken of -elementen die op afstanden van elkaar verwijderd liggen volgens een periodiek patroon langs een lengte van het vlak, waarbij 15 de tussenruimte progressief verandert over de lengte teneinde een verandering van de Bragg-hoek over deze lengte te verschaffen. Verder heeft de uitvinding betrekking op het diffraktiemiddel met.de progressief veranderde tussenruimte en op een werkwijze voor het verschaffen van het 20 diffraktiemiddel. De periodieke strukturen kinnen op gunstige wijze bestaat uit kristallijne strukturen en diffraktieroosters.

In het geval van kristaldiffraktie wordt volgens de uitvinding een instrument voor kristaldiffraktie ver-25 schaft, alsmede een werkwijze voor het besturen van de kristaldiffraktie, waarbij voldaan wordt aan de Bragg-voorwaarde, gebaseerd op de Bragg-vergelijking zoals boven beschreven. Voor het geval van diffraktie door middel van roosters wordt volgens de uitvinding voorzien 30 in een instrument voor diffraktie door gebruik te maken van roosters en in een werkwijze voor het construëren van een rooster met verbeterde prestatie.

Zoals bij kristaldiffraktie bekend is, omvat de Bragg-voorwaarde ook de betrekking, dat de invalshoek 35 gelijk is aan de reflectiehoek in de kristallijne struktuur. Bij een instrument voor buiging van een energiebundel onder gebruikmaking van een middel voor de buiging van de bundel bestaat de verbetering uit een kristallijne struktuur met een vlak, langs de lengte waarvan een BADóftlGHiftÉ^raktiev^ak over tussenruimten geplaatst is, waarbij 8201621 - 13 - de tussenruimte progressief verandert langs de lengte voor het verschaffen van een Bragg-hoek van afnemende waarden ten opzichte van een bepaalde monochromatische stralingsfrequentie (golflengte).

5 Instrumenten van dit type omvatten spectro meters# medische apparaten, gebruikt voor het focusseren van een bundel of vergroten van de intensiteit hiervan, voor een medische behandeling, satelliettelescopen, gebruikt voor het focusseren van parallelle fotonen-10 bundels zoals röntgen- en gammastralen vanuit verre plaatsen uit de ruimte, en apparaten, die geschikt zijn voor onderzoekdoeleinden, waar fotonen- of deeltjesbundels worden gericht naar monsters teneinde bepaalde karakteristieken van de monsters te bepalen. Gewoonlijk 15 bevatten deze instrumenten middelen voor het ontvangen van de afgebogen bundel op een doelgebied en voor het verschaffen van een beeld en in vele gevallen bevatten zij verder een opening of ander middel voor het toelaten van. de bundel vanuit de bron naar het buigingsmiddel.

20 in een spectrometer bestaat het middel voor het ontvangen van de bundel uit de uitgang— of detectorsleuf, terwijl de toegangsopening het middel voor het toelaten van de bundel kan voorstellen. Een of meer collimatoren kunnen ook worden gebruikt voor het scheiden van de 25 afgebogen bundel van de niet afgebogen bundel zoals hierbij gebruikelijk is. Bovendien kunnen delen van het instrument volgens de uitvinding beweegbaar zijn teneinde in te stellen op verschillende delen van de toegelaten bundel. Voor een satelliettelescoop zijn 30 middelen verschaft voor het toelaten van een parallelle fotonenbundel, vanuit een verre plaats in de ruimte en voor het focusseren van de afgebpgen bundel.

Voor. de kristallijne struktuur bestaat de werkwijze volgens de uitvinding uit het verschaffen van 35 een kristallijne struktuur met vlakke tussenruimte langs een lengte, van een vlak van de struktuur, waarbij de tussenruimte progressief van waarde, verandert, uit het richten van een bundel fotonen en/of deeltjes van een element op het vlak van de kristallijne struktuur voor BAD OR|GINftt verschaffen van een afgebogen bundel, en uit het o o η λ β o 1 τ 14 .- ontvangen van de afgebogen bundel. De eerste werkwijzestap kan worden uitgevoerd door het verschaffen van een temperatuursverschil of temperatuurgradiënt over de lengte van de kristallijne struktuur voor het met een positieve 5 of negatieve waarde progressief veranderen van de vlakke tussenruimte door gebruik te maken van de thermische uitzettings- of inkrimpingscoëfficiënt; door het verschaffen van een ruimtelijke opstelling van twee of meer verschillende kristallijne strukturen voor het vormen van een lengte 10 met verschillende vlakke tussenruimte; door het verschaffen van een verandering in samenstelling over de lengte van een kristallijne struktuur teneinde een progressieve verandering van de vlakke tussenruimte te verschaffen, of door een combinatie van deze technieken. Op gunstige 15 wijze wordt de kristallijne struktuur met veranderde vlakke tussenruimte verschaft door gebruik te maken van een temperatuursgradiënt of een verandering in kristallijne samenstelling en bij voorkeur mét een temperatuursgradiënt van ten minste circa 50°C per cm. lengte.

20 Geschikte kristallijne strukturen omvatten kristallen met een verhoogd smeltpunt van ten minste circa 2Q0°C en bij voorkeur boven circa 500°C, en andere karakteristieken van atoomnummer en magnetische eigenschappen in afhankelijkheid van de betreffende, van belang 25 zijnde bundel. Voor lagere energiebundels zijn kristallen van lager atoomnummer gewenst, terwijl kristallen van hoger atoomnummer meer geschikt zijn voor de hogere energiebundels. Voor neutronenbundels is het gewenst gebruik te maken van kristallen met enigerlei magnetische 30 eigenschappen. In het algemeen kunnen geschikte kristallen worden gevormd van kwarts, calciet, silicium, germanium, goud, tin, nikkel, grafiet, beryllium, koper, zink, saffier, diamant, e.d. Combinaties van afzonderlijke kristallen van silicium en nikkel, nikkel en germanium, germanium 35 en tin, silicium en germanium, silicium en tin e.d.

kunnen ook worden toegepast. Voor kristallijne strukturen met veranderende samenstelling kan gebruik worden gemaakt van kristallen van nikkel met circa 20 atoom % germanium, silicium of tin of cadmium met circa 30 atoom % zilver.

BAD dtölGllfóïi^kteristieken van deze kristallen met betrekking tot η? n1r ?1 - 15 - de samenstelling en vlakke tussenruimte zijn te vinden in ”A Handbook of Lattice Spacings and Structures of Metals and Alloys” door W.B. Pearsons, Pergamon Press,

Londen (1958 en 1967], deel I, blz. 286, 288 en 290, 5 deel II, blz. 512 en 980.

Bij voorkeur is het kristal van hoge kwaliteit en bestaat uit kwarts. De kristallijne struktuur kan vlak of gebogen zijn in afhankelijkheid van de keuze van het kristal en de behoefte om dit te buigen. Represen-10 tatieve afmetingen van een kristallijne struktuur zijn een lengte van ½ tot 10 cm, een breedte van ½ tot 10 cm en een dikte van 1/10 tot 5/10 cm, waarbij de vlakke of planaire tussenruimte circa 1 tot 10 & bedraagt, bij voorkeur circa 1 tot 5 8 en voor gebruik bij hogere 15 energie bij voorkeur circa 1 tot 2 8 (de laatstgenoemde waarden gelden voor fotonen].

De verandering en bij voorkeur de vergroting van de vlakke tussenruimte bedraagt circa 1/10 tot 5 % en bij voorkeur circa \ tot 2 % langs de lengte van het 20 kristalvlak. Wanneer de tussenruimte wordt verschaft door een temperatuurverschil is het gewenst, dat dit temperatuurverschil ten minste circa 200°C boven het kristalsmeltpunt (of Curiepunt voor een neutronenbundel) ligt en bij voorkeur circa 200 tot 500°C. Een temperatuurs-25 gradiënt van ten minste circa 50°C per cm tot een waarde van circa 200°C per cm (waarbij de maximum temperatuur onder het kristalsmeltpunt of Curiepunt ligt) is gewenst.

De schematische voorstellingen in fig. 1 tot 10 geven karakteristieken van conventionele kristaldiffraktie 30 en kristaldiffraktie, verschaft met kristalstrukturen volgens de uitvinding weef. De vlakke tussenruimte en bundels zijn vergroot voorgesteld teneinde de karakteristieken van het diffraktieproces weer te geven.

Fig. 1 en 2 tonen een conventionele kristal-35 diffraktie, waarbij in fig. la en 2a een kristaldiffraktie van het doorlatingstype en in fig. lb een 2b een kristaldiffraktie van het reflectietype is weergegeven. Over-zichteli-jkshalve is het reflectietype de bundelas gereflec- BAD ORIGINiïÖ?2^ vanu^ het vlak van de struktuur voorgesteld, 40 hoewel de diffraktie gebruik· maakt van één of meer vlakke r? n1« 9 1 ·. - 16 - tussenruimtelagen. In fig. la en lb is gebruik gemaakt van vlakke kristallen, terwijl in fig. 2a en 2b gebruik is gemaakt van gebogen kristallen. Zoals in fig. la is weergegeven, wordt een bundel van een puntbron of lijnbron 5 10 via een collimator 12 voor het kiezen van een bundel 14 van smalle afmeting, kenbaar gemaakt met de acceptantie-hoek ΔΘ, uitgezonden naar een vlak kristal 15 met een vlak 16, dat een lengte 17 heeft- De vlakke tussenruimte 18 van. het kristal 15 is over de lengte 17 in hoofd2aak 10 hetzelfde en derhalve is slechts een beperkt gebied 20 of de acceptantiehoek in staat om het monochromatische deel van de bundel te buigen onder omstandigheden, die voldoen aan de Bragg-voorwaarden. De hoek Θ in fig. la stelt de Bragg-hoek voor. De afgebogen bundel 21 wordt 15 gericht naar een lijn teneinde een lijnbeeld 22 te vormen. Zoals is weergegeven,, divergeert de bundel 21 enigzins, zodat het lijnbeeld 22 geen gefocusseerd beeld is en de afstanden D^ en D2 tot de hartlijn D3 gelijk zijn..

In fig lb strekt de vlakke tussenruimte 30 20 van het. kristal 28 zich over de lengte 34 uit evenwijdig met het vlak 32. Zoals is weergegeven, wordt de bundel 35 vanuit een puntbron of lijnbron 36 via een collimator 37 gericht op het vlak 32 en afgebogen teneinde een afgebogen bundel 38 te verkrijgen, die dan een lijnbeeld 25 39 verschaft» De bundel 38 divergeert enigszins, zodat het lijnbeeld: 39 niet gefocusseerd is. De afstand Dj en D2 tot de hartlijn D^ zijn even groot weergegeven.

In fig. 2a is een gebogen kristal, gebruikt voor kristaldiffraktie van het doorlatingstype voorgesteld 38 met een bundel 40, die vanuit een brede bron 42 gericht is op een vlak 45 van een kristal 44. De afgebogen bundel 46 wordt via een collimator 47 gericht op een lijn teneinde een lijnbeeld 48 te vormen. Zoals is weergegeven, is de kromtestraal 49 van de boog 50, waarover het kristal 35 44 gebogen is, bij benadering gelijk aan tweemaal de waarde voor de straal 51 van de bnandpuntscirkel.

In fig. 2b is de kristaldiffraktie van het reflectietype met een gebogen kristal, voorgesteld. Een bundel 54 vanuit een puntbron 56 wordt gericht op een BAOtëRIGWAk 58 van een kristal 57 en door een vlakke tussenruimte 8201621 - 17 - 59 afgebogen teneinde een afgebogen bundel 60 te verkrijgen voor het vormen van een lijnbeeld 61. Zoals weergegeven zijn de afstanden en D2 tot de hartlijn D3 gelijk en is de straal 62 van de boog 63, waarover het kristal is 5 gebogen, circa tweemaal de straal 65 van de brandpunts-cirkel.

Fig. 3 toont een eerste uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, waarbij Voor een kristaldiffraktie van het doorlatingstype gebruik is gemaakt van een 10 vlak kristal 70 met een vlakke tussenruimte 72, die over een lengte 73 van een vlak 74 van een koud uiteinde 75 naar een heet uiteinde 76 in waarde toeneemt. Daar het hete uiteinde 76 een vergroting van de vlakke tussenruimte 72 zou verschaffen, is het hete uiteinde 76 zodanig 15 geplaatst, dat een kleinere Bragg-hoek 77 wordt verschaft dan de hoëfc 78 van het koude uiteinde 75. Zoals is weergegeven, wordt de bundel 79 gericht op het vlak 74 en dan afgebogen teneinde een afgebogen bundel· 80 te verkrijgen, die convergeert voor het'verschaffen van een 20. gefocusseerd lijnbeeld 81.

In de tweede uitvoeringsvorm volgens de uitvinding zoals weergegeven in fig. 4, is gebruik gemaakt van een kristalstruktuur 84 van een materiaal zoals nikkel met een toevoegde ingrediënt zoals tin, dat aanwezig is 25 in een gevarieerde concentratie over de lengte van de kristalstruktuur teneinde de vlakke tussenruimte te variëren. De tinconcentratie wordt gevarieerd van een waarde, van circa 0 % aan het uiteinde 85 tot een waarde . van circa 10 atoom % aan het uiteinde 86, waardoor de 30 vlakke tussenruimte 87 zal variëren van een waarde voor d van circa 3,5172 £ (bij een temperatuur van circa 16°C) aan het uiteinde 85 tot circa 3,6000 £ (bij een temperatuur van circa 16°C) aan het uiteinde 86. Bij de in fig. 4 weergegeVen kristaldiffraktie wordt een bundel 88 vanuit 35 een puntbron of lijnbron 89 gericht op eeh kristalstruktuur 84 en door. vlakken 87 afgebogen voor het verkrijgen van een afgebogen bundel 90, die convergeert teneinde een gefocusseerd lijnbeeld 91 te verschaffen. Zoals weergegeven, BAD ORIGIN^11 de afstanden én °2 tot de hartlijn D3 gelijk.

40 Fig. 5 toont een derde uitvoeringsvorm volgens λ η λ λ c o Λ - 18 - de uitvinding, waarin gebruik is gemaakt van een ruimtelijke opstelling van drie verschillende kristallen 94, 95 en 96. Zoals weergegeven, heeft elk van de kristallen een koud en een heet uiteinde, zodat de vlakke tussenruimte over 5 de lengte van het kristal varieert. Bovendien varieert dé samenstelling van de verschillende kristallen, zodat de vlakke tussenruimte aan het koude uiteinde verschillend is voor elk kristal. In een praktisch uitvoeringsvoorbeeld kan het kristal 94 bestaan uit relatief zuiver nikkel met 10 een vlakke tussenruimte van circa 3,5172 & aan het koude uiteinde met een temperatuur van circa 16°C, het kristal 95 gevormd zijn uit nikkel, dat circa 3 atoom % tin bevat en een vlakke tussenruimte heeft van circa 3,5429 8 aan het koude uiteinde bij een temperatuur van circa 16°C, terwijl 15 het kristal 96 gevormd is uit nikkel, dat circa 6 atoom % tin bevat en een vlakke tussenruimte heeft van circa 3,5687 8 aan het koude uiteinde bij een temperatuur van circa 16°C. De combinatie van de vlakken 97, 98 en 99 verschaft een totale lengte 100, waarover de vlakke tussenruimte wordt 20 gevarieerd teneinde deze tussenruimte over de lengte 100 te doen toenemen. De kristallen 94, 95 en 96 (elk met een lengte van 1 cm) hebben respectievelijk een temperatuurs-gradiënt (At/cm) van circa 176°C (192°C - 16°C), 177°C (193°C - 16°C), en 178°C (194°C - 16°C). De kristallen 25 94, 95, en 96 liggen op een geringe afstand (circa 2 cm) van elkaar door tussenkomst van grensmiddelen, die een isolatie tussen de naburige uiteinden verschaffen. De acceptantiehoek bedraagt circa 540 boogseconden (voor een monochromatische bundel van 50 KeV onder gebruikmaking 30 van de 100 nikkelvlakken en een diffraktie van de vijfde orde). Bij het diffraktieproces wordt de bundel 102 vanuit een puntbron of lijnbron 103 gericht op de combinatie 102 van kristallen 94, 95 en 96 en dan afgebogen teneinde een afgebqgen bundel 105 te verkrijgen, die convergeert 35 teneinde een gefocusseerd lijnbeeld 106 te verschaffen.

De afstanden D^ en D2 tot de hartlijn D^ zijn gelijk.

Fig. 6 toont een vierde uitvoeringsvorm volgens de uitvinding voor kristaldiffraktie van het doorlatings-type, waarbij een kristalstruktuur 110 is gebogen, zodat BA&tëRIGWALvlak 111 een convexe vorm heeft over de lengte 112.

8201621 - 19 -

Over de lengte 112 wordt een temperatuursgradiënt verschaft teneinde een variatie van de vlakke tussenruimte over de lengte 112 te verkrijgen. Dit veroorzaakt een verandering van de Bragg-hoek, gebaseerd op de voorgaande vergelijkingen 5 voor de kromtestraal (R ) en de gewenste Ad/d, gebaseerd v op de verdere betrekking Ad/d = aAt, waarin cc gelijk is aan de thermische uitzettingscoëfficiënt en At gelijk is aan het temperatuurverschil. Een bundel 113 vanuit een puntbron of lijnbron 114 wordt gericht op het vlak 111, 10 waarover de vlakke tussenruimte 115 wordt gevarieerd en aldaar afgebogen voor het vormen van een afgebogen bundel 116. Het lijnbeeld 117 wordt gevormd door de convergerende bundel 116. In fig. 6 zijn de afstanden en Dj tot de hartlijn onderling verschillend. Fig. 7 toont een 15 kristaldiffraktie van het reflectietype, waarbij een kriStalstruktuur 120 wordt gebogen zodat de invalshoek of- Bragg-hoek varieert over de lengte 123 van het vlak 122.. Zoals is weergegeven, wordt een temperatuursgradiënt verschaft over de lengte 123 voor het verkrijgen van de 20 variatie van de vlakke tussenruimte, die in overeenstemming, is gebracht met de variatie van de Bragg-hoek. Bij het diffraktieproces wordt een bundel 124 vanuit een puntbron of lijnbron 125 gericht op het vlak 122 en dan afgebogen teneinde een afgebogen bundel 126 te verschaffen. De 25 convergentie van de bundel 126 verschaft een lijnbeeld 127. Zoals is weergegeven, zijn de afstanden en Dj ten opzichte van de hartlijn D3 onderling verschillend.

Fig. 8 en 9 tonen..respectievelijk de kristal-strukturen 130 en 150, die gebruikt worden als middel 30 voor de diffraktie en focussering van respectievelijk parallelle bundels 132 en 152 zoals plaatsvindt in een instrument van het type, dat gebruikt wordt voor een satelliettelescoop. In fig. 10 is de temperatuursgradiënt verschaft over een lengte 134 van een vlak 133 van de 35 kristalstruktuur 130 teneinde een variatie van de vlakke tussenruimte te verkrijgen. Een bundel 132 is gericht op het vlak 133 teneinde te worden afgebogen tot een afgebogen bundel 135, die convergeert voor het vormen van een gefocusseerd lijnbeeld 136. Op soortgelijke wijze, BAD OfflGIH&wel onder gebruikmaking van een kristaldiffraktie fl 9 n 1 fi 9 t - 20 - van het reflectretype, wordt de bundel 152 gericht op het vlak 153 van de kristalstruktuur 150 en afgebogen voor het verkrijgen van een afgebogen bundel 155, die convergeert teneinde een gefocusseerd lijnbeeld 156 te 5 verschaffen. Zoals is weergegeven, wordt een temperatuurs-gradiënt verschaft over de lengte 154 van het vlak 153 teneinde een variatie van de vlakke tussenruimte 'te verkrijgen.

In fig. 10 is gebruik gemaakt van een aantal 10 kristalstrukturen voor het vormen van een gefocusseerd puntbeeld vanuit een puntbron. Zoals weergegeven, heeft kristalstruktuur 160 een temperatuursverschil over de lengte 163 van het vlak 162 voor het verschaffen van een variatie van de vlakke tussenruimte. , Zoals verder is 15 weergegeven, heeft het vlak 162 een concave vorm, die is blootgesteld aan een puntbron 164. Een bundel 165 wordt gericht op het vlak. 162 zodat na afbuiging een afgebogen bundel 166 ontstaat, die convergeert teneinde een lijnbeeld 167 te vormen. Een verdere kristalstruktuur 168 is 20 geplaatst in de baan van de afgebogen bundel 166 en doet een tweede afgebogen bundel 169 ontstaat, die convergeert teneinde een puntbeeld 170 te vormen. De kristalstruktuur 168 heeft, eveneens een temperatuursverschil over ^de lengte 172 van hhar vlak 171 voor het verschaffen van 25 een variatie van de vlakke tussenruimte.

Bij het in fig. 11 schetsmatig voorgestelde instrument 180 wordt een vlak kristal 182 gehouden tussen steunen 184 en 185 en gebruikt voor het afbuigen van een bundel 186 met een energie van circa 50 KeV vanuit een bron 30 187. De afgebogen bundel 188 wordt gezonden naar een detector- sleuf 189. Een temperatuursgradiënt van circa 300°C wordt verschaft door een in de steun 184 ondergebrachte elektrische verwarming, gevormd door draden 190 en 191, en een in de steun 185 verschafte koeling door itliddel 35 van buizen 192 en 193. De detector 189 wordt afgeschermd tegen de straling vanuit de bron door middel van een scherm 194. De bron 187 en de detectorsleuf 189 kunnen verplaatsbaar zijn voor het instellen op verschillende fotonenergieën, verschillende temperatuurdifferentialen, BAD fcftalGRNAt?r schillende Bragg-hoeken. Het geheel wordt omsloten 8201621 i - 21 - door een omhulsel 195, zodat het diffraktieproces wordt uitgevoerd in een vacuum.

Zoals boven beschreven, wordt volgens de uitvinding· een waardevol instrument voor kristaldiffraktie 5 verkregen door het verschaffen van een kristalstruktuur met gevarieerde vlakke tussenruimte langs het vlak, dat de bundel ontvangt voor diffraktie. De vlakke tussenruimte kan worden gevarieerd door gebruik te maken van een temperatuursgradiënt, voor het gebruik van ver-10 schillende kristalstrukturen, die gericht zijn langs een lengte, waarbij elke struktuur een andere samenstelling vertoont, door het gebruik van een kristalstruktuur met een gevarieerde samenstelling over haar vlak, en door combinatie van deze technieken. Kristalstrukturen met 15 verschillende samenstellingen en met verschillende vlakke tussenruimte zijn weergegeven in "A Handbook of Lattice Spacings. and Structures of Metals and Alloys" vein W.B. Pearson, Pergamon qress, Londen (1958 en 1967), deel I, blz. 286, 288 en 290, deel II, blz. 512 en 980. Een 20 kristalstruktuur met een verandering van samenstelling over haar vlak kan worden gevormd door middel van zone-veredeling, waarbij de samenstelling- aan één uiteinde wordt verrijkt met een tweede component, die dan verdeeld · wordt over de lengte van de kristalstrTiktuur gedurende 25 het zoneveredelingsproces.

Zoals in fig. 12A is weergegeven, is een diffraktierooster 200 loodrecht geplaatst op een lijn 204, die de puntbron 202 verbindt met het lijndeel 203, en een focussering van de puntbron verschaft. Het rooster 30 200 is voorzien van een oppervlak 206 met een vlak 207, dat een diffraktietussenruimte 208 heeft, dat zich uitstrekt over de lengte 210 van het vlak 207, waarbij de tussenruimte in de richting van de lijn 204 toeneemt.

De Bragg-hoeken en zijn aangeduid met de verwijzings-35 cijfers 212 en 214. Bij diffraktie van het doorlatings-type is het beeld 203 aan de tegengestelde zijde van het rooster 200, terwijl bij diffraktie van het reflectietype het bëeld 216 zich aan dezelfde zijde bevindt. Zoals weergegeven, is het niet noodzakelijk, dat de afstand BAD ORJGIN^iijk is aan de afstand · De diffraktie-elementen kunnen Q 9 n 1 «91 - 22 - worden voorgesteld door de open tussenruimten 209 tussen de donkere lijnsegmenten 211 bij diffraktie van het doorlatingstype of door de donkere lijnsegmenten 211 bij diffraktie van het reflectietype.

5 In fig. 12b is het rooster 220 parallel geplaatst met de lijn 224, die de puntbron 222 verbindt met het lijnbeeld 223 en een focussering van het mono-chromatische deel van de puntbron verschaft. De Bragg-hoeken en θ2 zijn voorgesteld met de verwijzingscijfers 10 226 en 228. Zoals is weergegeven, is het noodzakelijk, dat X1 gelijk is aan X2· Bij de reflectiewerkingswijze zijn de diffraktie-elementen voorgesteld door de donkere lijnsegmenten 221, gescheiden door tussenruimten 225.

In fig. 13a omvat het diffraktierooster 230 15 de diffraktie-elementen, die gerangschikt zijn in cirkels 232. met een gemeenschappelijke as 234; waarbij de afscheidingen 235 tussen de cirkels 232 de. tussenruimte tussen de elementen bij de doorlatingswerkingswijze voorstellen. Zoals is weergegeven, kan het rooster 230 20 worden gebruikt voor het focusseren van de stralen 237 van een puntbron 236 langs twee dimensies teneinde een puntbeeld 238 te vormen bij de doorlatingswerkwijze en een puntbeeld 239 bij de reflectiewerkwijze.

In fig. 13b is gebruik gemaakt van een 25 diffraktierooster 240, overeenkomende met het rooster 230 in fig. 13a, voor het focusseren van een parallelle bundel 242 teneinde een puntbeeld 244 te vormen bij de door-latingswijze en een puntbeeld 246 bij de reflectiewijze van diffraktie.

30 In het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 14 is het diffraktierooster 250 gevormd tot een ring 252 door het buigen van een vlakke struktuur. Diffraktie-elementen 254 strekken zich uit in cirkels 256 met een gemeenschappelijke as 258 met de ring 252 voor het 35 focusseren van een puntbron 260 teneinde een puntbeeld 262 te verschaffen.

In het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 15 heeft het rooster 270 de vorm van een hol conisch deel 272 met een taps verlopend oppervlak 274 voor het BAD43)RIGI£lA!ttsseren van een parallelle bundel 27 6 teneinde een ft ? n 1 fi p 1 - 23 - puntbeeld 278 te verschaffen bij de normale reflectiewijze en een puntbeeld 280 bij de reflectiewijze met achterwaartse verstrooiing.

Volgens de uitvinding verschafte diffraktie-5 roosters# die voorzien zijn van van elkaar verwijderd opgestelde diffraktie-elementen, met de tussenruimten, die groter of kleiner worden over een lengte, verschaffen een bruikbaar middel voor het afbuigen van energiebundels. Daar deze roosters op gemakkelijke wijze kunnen worden 10 vervaardigd en gevormd in een gevarieerd aantal configuraties, wordt met deze roosters een bron van relatief lage kosten van een lens- en ander diffraktiestelsel verschaft voor het focusseren of op andere wijze richten van energiebundels. Verder vormen deze roosters een 15 middel voor het kiezen van een monochromatisch deel van een bundel met gemengde golflengten en het afbuigen van het raonochromatische deel voor het vormen van een beeld apart van andere beelden.

- conclusies —

BAD ORIGINAL

8201621

Claims (27)

1. Diffraktie-instrument, dat middelen bevat voor het afbuigen van een energiebundel, met het kenmerk, dat dit instrument voorzien is van een periodieke struktuur met een oppervlak, dat een vlak 5 heeft voor het ontvangen van de bundel en een diffraktie- tussenruimte langs het vlak, welke tussenruimte progressief verandert langs dit vlak, waarmede Bragg-hoeken met progressief veranderende waarden worden verschaft teneinde het bruikbare gebied van het vlak voor diffraktie te 10 dóen toenemen.

2. Instrument volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat dit instrument een middel bevat voor het toelaten van een bundel vanuit een bron, alsmede een middel voor het ontvangen van een afgebogen bundel.

3. Instrument volgens conclusie l,met het k e n m e r k, dat de middelen voor diffraktie van een bundel een middel omvatten voor het focusseren van een parallelle bundel.

4. Instrument volgens conclusie 17, m e t het 20 kenmerk, dat het instrument middelen bevat voor het verschaffen van een temperatuursgradiënt van ten minste 50°C/cm langs het vlak van de kristalstruktuur.

5. Instrument volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de kristalstruktuur is samengesteld 25 uit een verscheiden samenstelling langs het vlak.

6. Instrument volgens conclusie 17, met het ken m e r~k, dat de kristalstruktuur bestaat uit een aantal afzonderlijke strukturen, die zodanig zijn opgesteld, dat zij het vlak vormen, waarbij elke struktuur een 30 andere samenstelling heeft.

7. Instrument volgens conclusie 4, m e t het BAD ORIGINALn merk, dat de kristalstruktuur is samengesteld 8201621 - 25 - uit een verscheiden samenstelling Icings het vlak.

8. Instrument volgens conclusie 17, m e t het kenmerk, dat de bundel fotonenergiewaarden heeft in het gebied van 5 KeV tot 100 KeV.

9. Instrument volgens conclusie 17, m e t het kenmerk, dat de kristalstruktuur is gebogen voor het verschaffen van een verdere variatie van de Bragg-hoek.

10. Werkwijze voor het besturen van een kristal-diffraktie met betrekking tot een energiebundel, met 10 het kenmerk, dat deze werkwijze bestaat uit het verschaffen van een periodieke struktuur met een vlak voor het ontvangen van de bundel en diffraktietussen-ruimte langs de lengte, waarbij de tussenruimte progressief verandert langs het vlak teneinde de corresponderende 15 Bragg-hoeken progressief te veranderen, uit het richten van hèt vlak op de periodieke struktuur voor het verschaffen van een afgebogen bundel, en uit het ontvangen van de afgebogen bundel»

11. Werkwijze volgens conclusie 19, m e t h e t 20 kenmerk, dat het verschaffen van de kristallijne struktuur wordt bereikt door het verschaffen een tempera-tuursgradiënt langs het vlak.

12. Werkwijze volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat de temperatuursgradiënt ten minste 25 circa 5°C/cm langs het vlak bedraagt.

13. Werkwijze volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat de gerichte bundel een parallelle bundel is.

14. Werkwijze volgens conclusie 19, net het 30 kenmerk, dat het verschaffen van de kristallijne struktuur wordt bereikt door het buigen van de struktuur teneinde een verdere variatie van de Bragg-hoek te BAD OBIGIN»^rschaffen · 8201621 - 26 -

15. Instrument, volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de struktuur een kristalstruktuur is.

16. Instrument volgens conclusie l,met het kenmerk, dat de struktuur een diffraktierooster is.

17. Instrument volgens conclusie 15,met het kenmerk, dat de tussenruimte progressief toeneemt langs het vlak.

18. Instrument volgens conclusie 16, m e t het kenmerk, dat de tussenruimte progressief toeneemt 10 langs het vlak.

19. Werkwijze volgens conclusie 10, m e't— h e t kenmerk, dat de periodieke struktuur een kristal-struktuur is.

20. Werkwijze volgens conclusie 10,met het 15 kenmerk, dat de periodieke struktuur een diffraktierooster is.

21. Werkwijze volgens donclusie 19, m e t h e t kenmerk, dat de tussenruimte toeneemt langs het vlak.

22. Werkwijze volgens conclusie 20, met het 20 kenmerk, dat de tussenruimte toeneemt langs het vlak.

23. Instruments volgens conclusie 16, m e t het kenmerk, dat de roosterstruktuur vlak is.

24. Instrument volgens conclusie 16, m e t het 25 kenmerk, dat de roosterstruktuur gebogen is tot een ring met binnenwaartse diffraktie-oppervlakken.

25. Instrument volgens conclusie 16, m e t het kenmerk, dat de rooster struktuur gebogen is tot een BAD ORIGftti&. conisch deel met binnenwaartse dif fraktie-oppervlakken. 8201621 - 27 -

26. Werkwijze volgens conclusie 20/met het kenmerk, dat het verschaffen van het diffraktie-rooster wordt bereikt door de struktuur te buigen in een richting, die loodrecht: of nagenoeg loodrecht staat op 5 de bron.

27. Periodieke struktuur, die geschikt is voor diffraktie van een energiebundel, met het k e n- m e r k, dat zij een oppervlak omvat, dat een vlak heeft,, voor het ontvangen van de.bundel en een diffraktietussen-10 ruimte langs het vlak, welke tussenruimte progressief verandert langs het vlak, waardoor Bragg-hoeken worden verschaft van progressief veranderende waarden teneinde het bruikbare gebied van het vlak voor diffraktie te doen toenemen. BAD ORIGINAL 8201621