DE1845183U

DE1845183U - DEVICE FOR MEASURING WAVES OF X-RAYS.

Info

Publication number: DE1845183U
Application number: DEN10658U
Authority: DE
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1958-12-04
Filing date: 1959-12-01
Publication date: 1962-01-18
Also published as: US2999931A

Description

Vorrichtung zum Messen von Wellenlängen von Röntgenstrahlen. Device for measuring wavelengths of X-rays.

Die Neuerung macht Gebrauch von dem Prinzip, nach dem das Messen von Wellenlängen von Röntgenstrahlen mittels eines Diffraktionskristalls erfolgen kann, wenn die Beziehung von Bragg n, = 2d sin G erfüllt ist, in der n eine ganze Zahl ist, welche die Reflexionsanordnung darstellte A die Wellenlänge, d der Abstand zwischen zwei Gitterebenen im Kristall und Q der Winkel ist, unter dem die Gitterebenen gegenüber der ein- fallenden Strahlung angeordnet sind. Wenn der Abstand der Gitterebenen bekannt ist, kann durch Messung des Winkels # die Wellenlänge # bestimmt werden.The innovation makes use of the principle according to which the measurement of wavelengths of X-rays can be carried out by means of a diffraction crystal, if the Bragg's relationship n, = 2d sin G is satisfied, in which n is an integer that represents the Reflection arrangement represented A the wavelength, d the Distance between two lattice planes in the crystal and Q is the angle at which the lattice planes with respect to the one falling radiation are arranged. If the distance of the If the lattice planes are known, the wavelength # can be determined by measuring the angle #.

Jedes von hinreichend schnellen Elektronen getroffene Element emittiert Röntgenstrahlen, deren Spektrum scharfe Linien oder Spitzen aufweist, die für jedes Element kennzeichnend sind. Die charakteristische Strahlung weist Liniengruppierungen auf, die als K, L, Li, N, O-Reihen bekannt sind und von der Ausstrahlung eines Elektron von einer entsprechenden Schale des Atoms abgeleitet sind. Each element hit by sufficiently fast electrons emits X-rays, the spectrum of which has sharp lines or peaks which are characteristic of each element. The characteristic radiation has line groupings that appear as K, L, Li, N, O series are known and from the emanation of an electron from derived from a corresponding shell of the atom.

Entsprechende charakteristische Röntgenstrahlung, die als Fluoreszenzstrahlung bezeichnet wird, entsteht bei Bestrahlung eines Elementes mit Röntgenstrahlung hinreichender Energie.Corresponding characteristic X-ray radiation, which is called fluorescence radiation is referred to, arises more sufficiently when an element is irradiated with X-rays Energy.

Jede der Reihe von Emissionslinien enthält bestimmte Linien verschiedener Wellenlängen. Die Elemente, mit Aus- nahme derjenigen mit einer niedrigen Autonummer, weisen in der K-Reihe vier Standardlinien auf, die r (auch ß 2 ge- nannt und in Wirklichkeit eine Doppellinie), ß (in Wirklich- keit eine Doppellinie ß1 und ß3) und die Linien 61 und 625 mit progressiv zunehmender Wellenlänge. Die übrigen Reihen enthalten entsprechende Linien. Zum Messen der richtigen Werte der Wellenlängen gemäß der Braggschen Beziehung ist eine durchaus genaue Bestimmung des Reflexionswinkels erförderlich Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur Messung von Wellenlängen mittels eines Diffraktionskristalls, bei der auf andere Weise als mit Hilfe des Ausdrücken des Ablenkwinkels in einem meßbaren Wert verfahren wird. Nach der Erfindung werden der vom Diffraktionskristall abgelenkte Teil des Röntgenstrahlenbündels und der vom Kristall durchgelassene Teil auf getrennten Wegen verschiedener Länge einer den beiden Bündelteilen gemeinsamen Auffangvorrichtung zugeführt und die verschiedenen Weglängen werden derart eingestellt, daß die Wellen der beiden Bündelteile einander in der Auffangvorrichtung verstärken. Infolge einer Verlängerung oder Abkürzung der Länge eines Weges, auf dem die Strahlung eines der beiden Bündelteile die Auffangvorrichtung erreicht, ändert sich die Phase der diesen Bündelteil bildenden Strahlung gegenüber der Strahlung des anderen Bündelteils im Punkt, wo die beiden Bündelteile zusammentreffen, so daß die Intensität des durch Kombination entstandenen Bündels sich periodisch von einem niedrigen in einen höchsten Wert ändert. Die Anzahl solcher Änderungen ist direkt proportional zur Änderung der Weglänge und umgekehrt proportional zur Wellenlänge der Röntgenstrahlen.Each of the series of emission lines contains certain lines of different wavelengths. The elements, with taking those with a low license number, point in the K series has four standard lines, the r (also ß 2 ge called and in reality a double line), ß (in real- A double line ß1 and ß3) and the lines 61 and 625 with progressively increasing wavelength. The remaining rows contain corresponding lines. In order to measure the correct values of the wavelengths according to the Bragg relation, a very precise determination of the angle of reflection is necessary . According to the invention, the part of the X-ray beam deflected by the diffraction crystal and the part let through by the crystal are fed to a collecting device common to the two bundle parts on separate paths of different lengths, and the different path lengths are set in such a way that the waves of the two bundle parts reinforce each other in the collecting device. As a result of a lengthening or shortening of the length of a path on which the radiation from one of the two bundle parts reaches the collecting device, the phase of the radiation forming this bundle part changes compared to the radiation from the other bundle part at the point where the two bundle parts meet, so that the intensity of the bundle resulting from the combination changes periodically from a low to a highest value. The number of such changes is directly proportional to the change in path length and inversely proportional to the wavelength of the X-rays.

Es sind verschiedene Ausführungsformen einer Vorrichtung nach der Neuerung möglich, welche an Hand der Figuren 1,2,3,4 und 5 der Zeichnungen näher erläutert werden. There are various embodiments of a device according to Innovation possible, which is closer to the figures 1, 2, 3, 4 and 5 of the drawings explained.

In Figur 6 ist ein Mechanismus zum Ändern der Länge eines der Röntgenstrahlenwege dargestellt. Referring to Figure 6, there is a mechanism for changing the length of one of the X-ray paths shown.

In Figur 1 trifft ein Röntgenstrahlenbündel 1 auf den Diffraktionskristall 2, der unter einem Winkel o gegenüber dem Bünael 1 angeordnet ist, so daß ein Teil 3 der Strahlung in Richtung einer Kristallplatte 4 abgelenkt wird. Ein anderer Teil 5 der Strahlung wird vom Diffraktionskristall 2 durchgelassen und pflanzt sich in Richtung der Kristallplatte 6 fort. Der Diffraktionskristall 2 ist eine Platte mit einer Stärke, die zum Durchlassen dieses Teiles der Strahlung hinreichend gering ist. Die beiden Kristallplatten 4 und 6 sind senkrecht zur Fortpflanzungrichtung der Bündelteile 3 und 5 angeordnet. In FIG. 1, an X-ray beam 1 hits the diffraction crystal 2, which is arranged at an angle o with respect to the Bünael 1, so that a part 3 of the radiation is deflected in the direction of a crystal plate 4. Another part 5 of the radiation is transmitted by the diffraction crystal 2 and is planted in Direction of the crystal plate 6 continues. The diffraction crystal 2 is a plate with a strength that is sufficiently low to allow this part of the radiation to pass through is. The two crystal plates 4 and 6 are perpendicular to the direction of propagation the bundle parts 3 and 5 arranged.

Wenn die Abstände zwischen den Gitterebenen der Kristalle 4 und 6 gleich sind und die Wellenlänge der vom Diffraktionskristall 2 abgelenkten Strahlen gleich 2d ist (wobei d der Abstand der Gitterebenen in den Kristallen 4 und 6 ist), wird diese Strahlung vom Kristall 4 zurückgeworfen und kehrt nach dem Diffraktionskristall 2 zurück. If the distances between the lattice planes of crystals 4 and 6 and the wavelength of the rays deflected by the diffraction crystal 2 are equal equals 2d (where d is the distance between the lattice planes in crystals 4 and 6), this radiation is reflected back by the crystal 4 and returns to the diffraction crystal 2 back.

Der Strahlenanteil des vom Kristall 2 durchgelassenen Bündelteiles, der eine dem Wert 2d entsprechende Wellenlänge besitzt, wird vom Kristall 6 gleichfalls in entgegengesetzter Richtung zurückgeworfen.The radiation portion of the bundle part let through by crystal 2, which has a wavelength corresponding to the value 2d, is also made by the crystal 6 thrown back in the opposite direction.

Der größte Teil der vom Kristall 4 zurückgeworfenen, den Kristall 2 treffenden Strahlung wird durchgelassen und die vom Kristall 6 zurückgeworfene Strahlung wird vom Diffraktionskristall 2 abgelenkt, worauf die Fortpflanzungsrichtung für die beiden Strahlungen die gleiche ist. Most of those thrown back by crystal 4, the crystal 2 is transmitted and the radiation reflected by the crystal 6 is transmitted Radiation is deflected by the diffraction crystal 2, whereupon the direction of propagation is the same for the two radiations.

Die von den Kristallen 4 und 6 zurückgeworfenen Strahlen werden nach dem Diffraktionskristall 2 kombiniert und treffen auf den Detektor 7, der aus z. B. einem Geiger- Imiller-Zählrohr, einem Proportional-Zähler einem Szintilla- tions-Zähler, einer lonisierkammer oder einem photographischen Film besteht.The rays reflected by the crystals 4 and 6 are combined after the diffraction crystal 2 and hit the detector 7, which consists of e.g. B. a violinist Imiller counter tube, a proportional counter, a scintilla tion counter, an ionization chamber or a photographic film.

Wenn die Weglänge zwischen den Kristallen 2 und 4 gleich der zwischen den Kristallen 2 und 6 ist, sind die Bündel beim Verlassen des Kristalles 2 nach erfolgter Kombination gleichphasig. Gibt es einen kleinen Unterschied in der Weglänge gleich einem Bruchteil der Wellenlänge, so sind die beiden Bündel nach dem Punkt der Zusammenfügung nicht in Phase und die Intensität der kombinierten Strahlung ist geringer als in ersterem Falle, so daß, wenn der Kristall 4 oder der Kristall 6 gegenüber dem Diffraktionskristall 2 verschoben wird, wodurch die Weglänge eines der Bündelteile sich ändert, die Intensität der kombinierten Strahlung veränderlich ist. Es ist nur eine Wellenlänge möglich, die genau der Verschiebung eines der Kristalle zum Erzielen der gleichen Intensität entspricht, so daß die Wellenlänge durch Messung der Intensität der kombinierten Strahlung bei Änderung des Abstandes zwischen einem der Kristalle 4,6 und dem Diffraktionskristall 2 bestimmt werden kann. Man kann auch einsehen, daß, wenn die Intensitäten gemessen werden, während einer der beiden Kristalle über einen genau bestimmten Abstand verschoben wird, die Wellenlänge gleich diesem Abstand nach Teilung durch die Zahl ist, welche angibt, wie oft die Intensität einen be- stimmen Wert hat. Wellenlängen von Röntgenstrahlen werden in Angström Q (10-8cm) und in Teilen eines Angströms gemessen, so daß die Kristallverschiebungen äußerst gering sind. In den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Teglängen der geteilten Bündel größer.If the path length between crystals 2 and 4 is the same as that between crystals 2 and 6, the bundles are in phase when they leave crystal 2 after the combination has taken place. If there is a small difference in the path length equal to a fraction of the wavelength, the two beams after the point of joining are out of phase and the intensity of the combined radiation is less than in the former case, so that if the crystal 4 or the crystal 6 is shifted with respect to the diffraction crystal 2, whereby the path length of one of the bundle parts changes, the intensity of the combined radiation is variable. Only one wavelength is possible which exactly corresponds to the displacement of one of the crystals to achieve the same intensity, so that the wavelength can be determined by measuring the intensity of the combined radiation when the distance between one of the crystals 4, 6 and the diffraction crystal 2 changes . It can also be seen that if the intensities are measured while one of the two crystals is shifted a precisely determined distance, the wavelength will be equal to that distance after division by the Is a number that indicates how often the intensity has value. X-ray wavelengths are in angstroms Q (10-8cm) and measured in parts of an Angstrom so that the crystal displacements are extremely small. In the exemplary embodiments described below, the pitch lengths of the divided bundles are greater.

In Fig. 2 passiert das Röntgenstrahlenbündel den Diffraktionskristall 8 und wird teilweise abgelenkt und teilweise vom Kristall durchgelassen. Der abgelenkte Teil trifft auf einen Kristall 9, dessen Anordnung derart ist, daß erneut eine Ablenkung der Strahlen erfolgt, jetzt in Richtung eines nächsten Kristalles 10. In Fig. 2, the X-ray beam passes through the diffraction crystal 8 and is partially deflected and partially transmitted by the crystal. The distracted Part hits a crystal 9, the arrangement of which is such that another deflection of the rays takes place, now in the direction of a next crystal 10.

Der durchgelassene Teil des Bündels 1 trifft auf einen Kristall 11, der derart angeordnet ist, daß Diffraktion in einer Richtung parallel zu dem vom Kristall 8 abgelenkten Bündel in Richtung eines Kristalls 12 erfolgt. The part of the bundle 1 that has passed through meets a crystal 11, which is arranged so that diffraction in a direction parallel to that of the Crystal 8 deflected bundle in the direction of a crystal 12 takes place.

Letzterer ist derart angeordnet, daß er die Strahlen in einer Richtung parallel zur vom Kristall 9 herbeigeführten Reflektion ablenkt. Durch die besondere Anordnung der beiden Kristalle 10 und 13 werden die beiden Bündelteile in derselben Richtung abgelenkt, worauf sie auf den Detektor 7 treffen. Das messen der Wellenlänge erfolgt dadurch, daß die C> Kristalle 9 und 10 gleichzeitig in den Richtungen verschoben werden, die durch das vom Kristall 8 abgelenkte Bündel und das zum Detektor führende Bündel angegeben werden.The latter is arranged in such a way that it deflects the rays in a direction parallel to the reflection brought about by the crystal 9. Due to the special arrangement of the two crystals 10 and 13, the two bundle parts are deflected in the same direction, whereupon they hit the detector 7. The wavelength is measured by the C> Crystals 9 and 10 are displaced simultaneously in the directions indicated by the beam deflected by the crystal 8 and the beam leading to the detector.

In den Figuren 3,4 und 5 sind gleichartige Anordnungen dargestellt, wobei an Stelle von sechs Kristallen jeweils vier Kristalle verwendet werden. Similar arrangements are shown in FIGS. 3, 4 and 5, where four crystals are used instead of six crystals.

Eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Verschieben zweier Kristalle in der gewünschten Richtung ist in Fig. 6 dargestellt. Die beiden Schiebebuchsen 16 und 17 sind längs Führungsbahnen 18 und 19 verschiebbar. Die Buchsen tragen je einen Kristalle z. B. den Kristall 9 hzw. 10 von Fig. 2. Jede Buchse ist durch einen starren Arm 20 bzw. 21 mit einem verschiebbaren Rilfsstück 22 verbunden. Mit diesem ist ein Stab 23 gekuppelt, dessen Ende 28 in einer spiralförmigen Nut 29 in einem Zahnrad 30 geführt wird. A device for moving two crystals at the same time in the desired direction is shown in FIG. 6 shown. The two Sliding sleeves 16 and 17 can be moved along guide tracks 18 and 19. The sockets each carry a crystal z. B. the crystal 9 hzw. 10 of Fig. 2. Each socket is connected by a rigid arm 20 or 21 to a displaceable auxiliary piece 22. With this a rod 23 is coupled, the end 28 of which is in a spiral groove 29 is guided in a gear 30.

Das Zahnrad wird durch eine mittels des Elektromotors 24 angetriebene Schnecke gedreht, wobei das Hilfsstück 22 und gleichzeitig die Schiebebuchsen 16 und 17 verschoben werden. Schutzansprüche :The gear is driven by a means of the electric motor 24 Screw rotated, with the auxiliary piece 22 and at the same time the sliding sleeves 16 and 17 are moved. Protection claims:

Claims

Claims for protection: 1. Device for measuring wavelengths of X-rays by means of a diffraction crystal, which is at an angle with the X-rays is arranged, in which diffraction takes place, and deflected part of the beam and another part is transmitted by the crystal, characterized in that the deflected bundle part and the let through bundle part on separate paths different lengths of a collecting device common to the two bundle parts are supplied and at least one of the various path lengths is adjustable is in such a way that the waves of the two bundle parts meet each other in the collecting device strengthen.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the rays of the two bundle parts each hit a reflection crystal and in opposite directions Direction are reflected back, the bundles combined in the diffraction crystal and collected together by a detector.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that one of the two reflection crystals can be displaced in the direction of propagation of the radiation is.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the two Bundle parts are deflected by diffraction crystals, with the directions of propagation of the two bundle parts between two consecutive crystals are parallel and the bundle parts collapse after being deflected at most three times and fed to a common detector.