DE10056508A1 - Vorrichtung zur Erzeugung eines gerichteten Röntgenlichtstrahlenbündels mit hoher Intensität - Google Patents
Vorrichtung zur Erzeugung eines gerichteten Röntgenlichtstrahlenbündels mit hoher IntensitätInfo
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Abstract
Eine Vorrichtung zur Erzeugung eines gerichteten Röntgenlichtstrahlenbündels 1 hoher Intensität weist einen Konzentrator 2 auf, mittels welchem Röntgenlicht, welches von einer Quelle 3 ausgeht, eingefangen und zu einem konvergierenden Strahlenbündel 4 gebündelt wird. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtleitelement 5 vorhanden ist, welches derart in dem Strahlenbündel 4 angeordnet ist, daß das Strahlenbündel 4 vollständig in seine Lichteintrittsöffnung eintritt. In dem Lichtleitelement 5 werden die Lichtstrahlen des Strahlenbündels 4 des weiteren umgelenkt.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines gerichteten Röntgen
lichststrahlenbündels hoher Intensität nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit
einem Konzentrator, mittels welchem Röntgenlicht, welches von einer Quelle aus
geht, eingefangen und zu einem konvergierenden Strahlenbündel gebündelt wird.
Eine derartige Vorrichtung wird beispielsweise zur Bestrahlung von Proben zur Er
fassung von Röntgenbeugungsdiagrammen verwendet. Hierbei ist es erwünscht, daß
der Röntgenstrahl, mit dem die Probe bestrahlt wird, eine möglichst hohe Intensität
hat.
Zur Erhöhung der Röntgenintensität bei Röntgenbeugungsaufnahmen, sowohl im
Weitwinkel- als auch im Kleinwinkelgebiet, werden seit Jahrzehnten Anstrengungen
unternommen, die auf eine Leistungssteigerung der Röntgengeneratoren beruhen.
Eine etwa zehnfache Intensitätssteigerung konnte dadurch erzielt werden, daß an
stelle von feststehenden wassergekühlten Anorden sogenannte Drehanoden einge
setzt wurden, wodurch sich die erhöhte Belastbarkeit des Anodenmaterials ergab.
Eine weitere Steigerung der Intensitätsleistung, wie sie bei heutigen Drehanodensy
stemen üblich ist, scheint wegen physikalischer Grenzwerte nicht möglich.
Bei bekannten Kollimator- und Monochromatorsystemen, welche bei Röntgenbeu
gungsuntersuchungen eingesetzt werden, wird nur ein geringer Anteil der in einer
Halbkugel-Verteilung von der Anode abgestrahlten Röntgenstrahlung ausgenutzt.
Der ausgenutzte Teil der Röntgenstrahlung bildet etwa ein Fenster von 0,01 rad × 0,1
rad. Der Rest der Energie bleibt ungenutzt.
Die Firma ifg, D-12489 Berlin, vertreibt einen sogenannten Konzentrator-
Monochromator (Monochromatizing X-ray Concentrator), welcher monochromatische
Röntgenstrahlen liefert, und mittels welchem es möglich ist, eine etwa hundertfache
Flux-Fläche gegenüber bisherigen Systemen zu erfassen und entsprechende Rönt
genquanten-Fluxe zu erreichen. Ein Nachteil dieses Systems ist jedoch, daß es für
Röntgenbeugungsuntersuchungen nicht eingesetzt werden kann, da der Austritts
strahl nach dem Fokus eine Divergenz von etwa zwölf Grad bei Mo-Strahlung und
etwa sechsundzwanzig Grad bei Cu-Strahlung aufweist. Dies bedeutet beispielswei
se nach fünfundzwanzig Zentimeter Fokusabstand einen Kreisflächendurchmesser
des Fluxes von fünf Zentimeter.
Des weiteren wird von der Firma Reflex, Associated Company of Beta Scientific In
struments Ltd., CZ 14200 Prag 4, ein sogenannter Röntgenspiegel (Elliptical Mirror),
mittels welchem Röntgenlicht mit einem bestimmten Divergenz-Kegel von wenigen
Graden eingefangen und gebündelt werden kann. Der Röntgenspiegel, welcher auch
als Ellipsoid-Spiegel bezeichnet wird, liefert nicht ein streng paralleles Strahlenbün
del, sondern ein leicht konvergierendes Strahlenbündel von etwa eins bis zwei mrad.
Dieser Spiegel hat jedoch den Nachteil, daß er kein monochromatisches Röntgen
licht liefert. Zur Verwendung bei Röntgenstrukturanalysen muß daher eine Mono
chromatisierung erfolgen, die dann den Vorteil des Intensitätsgewinns durch Bünde
lung wieder aufhebt.
Darüber hinaus sind Multi-Kapillar-Anordnungen bekannt, bei denen Mikrokapillare
von fünf bis fünfzig Mikrometer Durchmesser zu Fasern von dreihundert bis sechs
hundert Mikrometern gebündelt sind. Die Kapillar-Anordnungen können an verschie
dene Röntgendivergenzquellen angepaßt werden und liefern dann einen Röntgen
strahl mit einem vorbestimmten Konvergenzwinkel. Diese Polykapillar-Anordnungen,
welche auch Röntgenlichtleiter genannt werden, haben ebenfalls den Nachteil, daß
keine Monochromatisierung des Röntgenlichts erzielt werden kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine eingangs genannte Vorrichtung derart auszubil
den, daß sie ein gerichtetes Röntgenlichtstrahlenbündel hoher Intensität abgibt.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des kennzeichnenden
Teils des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Erzeugung eines gerichteten Röntgen
lichtstrahlenbündels hoher Intensität, mit einem Konzentrator, mittels welchem Rönt
genlicht, welches von einer Quelle ausgeht, eingefangen und zu einem konvergie
renden Strahlenbündel gebündelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtleite
lement vorhanden ist, welches derart in dem Strahlenbündel angeordnet ist, daß das
Strahlenbündel vollständig in seine Lichteintrittsöffnung eintritt, und in welchem die
Lichtstrahlen des Strahlenbündels umgelenkt werden.
Dadurch, daß ein Lichtleitelement vorhanden ist, welches derart in dem Strahlen
bündel angeordnet ist, daß das Strahlenbündel vollständig in seine Lichteintrittsöff
nung eintritt, wird die Strahlung, die von der Röntgenlichtquelle in den Konzentrator
gelangt, vollständig für das zu erzeugende Röntgenlichtstrahlenbündel genutzt.
Durch die Umlenkung der Lichtstrahlen des Strahlenbündels kann die in das Licht
leitelement eintretende Strahlung so gerichtet werden, daß sie parallel ist oder zu
mindest einen solchen Konvergenzwinkel aufweist, daß sie den Anforderungen zur
Bestrahlung einer Probe zur Aufnahme eines Röntgenbeugungsdiagramms genügt.
Durch die Verwendung des gesamten vom Konzentrator abgegebenen Strahlenbün
dels zur Umlenkung zu einem gerichteten Strahlenbündel wird ein Lichtstrahl sehr
hoher Intensität erreicht.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform der Erfindung herausge
stellt, bei der der Konzentrator als Monochromator-Konzentrator ausgebildet ist. Eine
derartige Anordnung hat den großen Vorteil, daß kein separater Monochromator
verwendet werden muß.
Besonders vorteilhaft ist auch eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das
Lichtleitelement als Multi-Kapillar-Anordnung ausgebildet ist. Die Multi-Kapillar-
Anordnung hat den großen Vorteil, daß sich hierdurch nahezu ein beliebiger Rönt
genstrahl erzeugen läßt. So lassen sich die Kapillaren so anordnen, daß aus der An
ordnung ein paralleler Lichtstrahl austritt. Die Kapillaren können aber auch so ange
ordnet sein, daß der austretende Lichtstrahl konvergiert oder divergiert. Darüber hin
aus lassen sich die Eintrittsöffnungen der Kapillare auf relativ einfache Weise so an
ordnen, daß die gesamte vom Konzentrator abgegebene Strahlung in die Kapillaren
gelangt, wobei die Streustrahlung außer Acht bleibt.
Die Kapillaren können beispielsweise so anordnet sein, daß ihre Eintrittsöffnungen
hinter dem Fokus im divergierenden Bereich des Strahlenbündels angeordnet sind,
wie dies bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist. Die
ses divergente monochromatische Strahlenbündel kann durch die Kapillare paralleli
siert oder leicht konvergent gestaltet werden, wenn nach dem Fokus der Strahlenke
gel durch ein divergent angeordnetes Polykapillarsystem eingefangen und umgelenkt
wird, so daß es einen leicht konvergenten Strahlenverlauf annimmt.
Sehr vorteilhaft ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Eintrittsöffnung
des Lichtelements vor dem Fokus am Lichtausgang des Monochromator-
Konzentrators angeordnet ist. Hierbei müssen die Polykapillarfasern trichterförmig
auf einem Kegelmantel angeordnet werden, um die Röntgenstrahlen aus den kon
vergenten Glaskapillaren des Konzentrators zu übernehmen, und um sie leicht kon
vergent auslaufen zu lassen. Als sehr günstig hat sich ein Konvergenzwinkel von
eins bis zwei mrad sowie ein Strahlenquerschnitt von 0,3 bis 0,5 Millimeter heraus
gestellt.
Besonders vorteilhaft ist jedoch eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die
Eintrittsöffnung des Lichtleitelements vor dem Fokus am Lichtausgang des Mono
chromators des Monochromator-Konzentrators angeordnet ist. Hierbei werden die
konvergenten Glaskapillaren des Konzentrators bereits durch Polykapillarfasern er
setzt, so daß die Strahlenführung ohne ein zweites Kapillarsystem direkt parallel oder
leicht konvergent als Trichterführung erfolgen kann. Eine derartige Ausführungsform
läßt sich auf besonders einfache Weise herstellen. Des weiteren ist sie besonders
störungsunanfällig, wodurch eine hohe Zuverlässigkeit erreicht wird.
Als sehr vorteilhaft hat sich auch eine Ausführungsform der Erfindung herausgestellt,
bei der am Ausgang des Lichtleitelements weitere Kapillaren angeordnet sind. Hier
durch läßt sich eine weitere Bündelung des Röntgenstrahls erreichen. Der aus dem
Lichtleitelement austretende Röntgenstrahl muß so gerichtet sein, daß er vollständig
in die weiteren Kapillaren eintritt. Mittels der weiteren Kapillaren läßt sich der Rönt
genstrahl auch sehr gut parallelisieren und auch sehr gut auf eine zu bestrahlende
Probe richten.
Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß
das Lichtleitelement als Reflektor ausgebildet ist, der divergierendes Licht bündelt
und als konvergierendes Bündel abgibt. Hierdurch kann auf die Verwendung einer
Multi-Kapillar-Anordnung verzichtet werden, sofern dies vorteilhaft sein sollte.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn sowohl der Konzentrator-Monochromator als auch das
Lichtleitsystem, das heißt die Multi-Kapillar-Anordnung beziehungsweise der Rönt
genspiegel in einem separaten Rohr zentral symmetrisch montiert sind, wobei die
beiden Rohre gegeneinander verschiebbar ausgebildet sind. Auf diese Weise ist ei
ne einfache Justierung der beiden Systeme möglich.
Ebenso wie das Lichtleitelement kann auch der Konzentrator als Reflektor ausgebil
det sein, der divergierendes Licht bündelt und als konvergierendes Bündel abgibt,
wobei im Fokus des konvergierenden Bündels ein Monochromator angeordnet ist,
wie dies bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist.
Bei einer derartigen Ausführungsform kann das Lichtleitelement als Multi-Kapillar-
Anordnung ausgebildet sein, deren Kapillaren so gebogen sind, daß sie vom Mono
chromator abgegebene divergierende Lichtstrahlen zu einem konvergierenden Licht
strahlenbündel umlenkt. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kapillaren auf
einer kreisrunden Querschnittsfläche verteilt angeordnet sind. Statt kreisrund kann
die Querschnittsfläche aber auch sechs- oder achteckig beziehungsweise polygon
förmig sein. Im Gegensatz zu der zuerst beschriebenen Multi-Kapillar-Anordnung
befinden sich die Kapillaren nicht nur auf der Mantelfläche eines bauchigen Zylinders
sondern auch im Inneren des Zylinders (Multikapillarlinse). Hierdurch wird nahezu
sämtliches vom Monochromator abgegebenes Licht von den Kapillaren aufgefangen
und weitergeleitet.
Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Konzentrator
als Multi-Kapillar-Anordnung ausgebildet, deren Kapillaren so gebogen sind, daß sie
divergierende Lichtstrahlen zu einem konvergierenden Strahlenbündel umlenkt.
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kapillaren auf einer kreisrunden Quer
schnittsfläche verteilt angeordnet sind (Multikapillarlinse). Statt kreisrund kann die
Querschnittsfläche aber auch sechs- oder achteckig beziehungsweise polygonförmig
sein. Dadurch, daß sich nicht nur auf der Mantelfläche Kapillaren befinden sondern
auch im Inneren der Anordnung, wird in vorteilhafter Weise nahezu sämtliches von
der Quelle abgegebenes Licht von dem Konzentrator aufgenommen und weiterge
leitet. Durch die Umlenkung der Lichtstrahlen zu einem konvergierenden Strahlen
bündel ist es möglich, im Fokus des Lichtstrahlenbündels einen Monochromator an
zuordnen, wie dies bei einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung
vorgesehen ist.
Hinter dem Monochromator kann ein ebenso wie der Konzentrator ausgebildetes
Lichtleitelement angeordnet sein, mittels dem das vom Monochromator abgegebene
divergente Lichtbündel nahezu vollständig aufgefangen und zu einem konvergieren
den Lichtstrahlenbündel umgelenkt wird. Die Konvergenz des austretenden Licht
strahlenbündels ist jedoch sehr gering, da in vorteilhafter Weise ein paralleler Licht
austritt erwünscht ist.
Es ist jedoch auch möglich, hinter einem als Multi-Kapillar-Anordnung ausgebildeten
Konzentrator ein Lichtleitelement (Multikapillarlinse) anzuordnen, welches als Re
flektor ausgebildet ist, der divergierendes Licht bündelt und als schwach konvergie
rendes Licht abgibt, wie dies bei einer weiteren besonderen Ausführungsform der
Erfindung vorgesehen ist.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich auch ein seit fünf Jahrzehnten un
gelöstes Problem lösen, nämlich einen überstreuungsfreien, im Querschnitt punkt
förmigen Röntgenstrahl zu produzieren, mit dem Röntgenwinkelaufnahmen mit 360
Grad in der Fläche möglich werden. An jedem Kollimator-System entsteht das Pro
blem der sogenannten Blendenstreuung am Kollimator-Ausgang, sozusagen an der
letzten Kante. Diese Blendenstreuung überlagert jede Röntgenbeugung in Primär
strahlnähe und ist nicht eliminierbar. Mit einem sogenannten Kratky-Blendensystem
kann in einer Richtung, jedoch nicht in der Fläche, die Überstreuung bis auf etwa den
Durchmesser des Primärstrahls eingegrenzt werden, so daß wenigstens in eine Win
kelrichtung Messungen möglich sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt es erstmals, einen völlig überstreuungs
freien Röntgenstrahl zu produzieren. Dadurch, daß der Röntgenhauptstrahl konver
giert, die Streuung divergiert, können die beiden Strahlenkomponenten getrennt
werden, wenn man entsprechende Distanzen wählt, die bei konvergierendem Rönt
genstrahl keine große Rolle spielen.
Der Effekt kann noch verbessert werden, indem man nach dem Multi-Kapillar-
System beziehungsweise Spiegel-System ein Be-Fenster in den Strahlengang ein
bringt, das die Streuung erheblich reduziert, den Hauptstrahl jedoch nur wenig be
einflußt.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines besonderen Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer er
findungsgemäßen Anordnung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Anordnung,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer er
findungsgemäßen Anordnung,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Anordnung,
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform der er
findungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer siebte Ausführungsform der erfin
dungsgemäßen Vorrichtung und
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer achte Ausführungsform der erfin
dungsgemäßen Vorrichtung.
Wie Fig. 1 entnommen werden kann, wird eine Probe 10 mit einem gerichteten
Röntgenlichtstrahlenbündel 1 bestrahlt. Das Röntgenlicht geht von einer Quelle 3
aus und wird einem handelsüblichen Konzentrator-Monochromator 2, 7 zugeführt.
Hierbei wird das Röntgenlicht über divergent angeordnete Glaskapillaren, die auf
einem Kegelmantel angeordnet sind, eingefangen und auf einen Ring von Mikro-
Monochromatoren geleitet. Dort wird es abgebeugt und über ein konvergent ange
ordnetes Kapillarbündel 4, welches ebenfalls auf einem Kegelmantel liegt, wieder
fokussiert. An diesem Fokus 8 bereitet sich das Strahlenbündel wieder divergent auf
einem Kegelmantel aus.
Hinter dem Fokus 8 ist ein als Multi-Kapillar-Anordnung 5 ausgebildetes Lichtleitele
ment 5 angeordnet. Die Multi-Kapillar-Anordnung 5 ist derart angeordnet, daß die
Strahlen des Strahlenbündels in die Lichteintrittsöffnungen 6 der Multi-Kapillar-
Anordnung 5 gelangen. Die Achsen der Kapillaren haben somit an ihrer Eintrittsöff
nung 6 dieselbe Richtung wie die Strahlen des Strahlenbündels. Die Kapillaren der
Multi-Kapillar-Anordnung 5 sind leicht gebogen, so daß das auf der Multi-Kapillar-
Anordnung 5 austretende Strahlenbündel 1 einen leicht konvergenten Strahlenver
lauf hat.
Der in Fig. 2 dargestellte Aufbau einer weiteren Ausführungsform der erfindungs
gemäßen Vorrichtung entspricht im wesentlichen dem in Fig. 1 dargestellten Auf
bau. Gleiche Bauelemente sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zur
Unterscheidung weisen die Bezugszeichen jedoch einen Strich auf.
Im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Anordnung sind bei der in Fig. 2 dar
gestellten Anordnung die Lichteintrittsöffnungen 6' der Multi-Kapillar-Anordnung 5'
vor dem Fokus 8' des Strahlenbündels, nämlich direkt am Ausgang des Konzentra
tor-Monochromators 2', 7' angeordnet. Dies ermöglicht eine sehr gute Einkopplung
des vom Monochromator-Konzentrator 2', 7' abgegebenen Lichtes.
Darüber hinaus ist hinter der Multi-Kapillar-Anordnung 5' eine weitere Kapillaranord
nung 9' angeordnet. Die Kapillaren der Multi-Kapillar-Anordnung 5' sind so angeord
net, daß das von ihr abgegebene Strahlenbündel 11' vollständig in die weiteren Ka
pillaren 9' gelangt. Das heißt, das von der Kapillaranordnung 5' abgegebene Strah
lenbündel hat einen konvergenten Verlauf, wobei im Fokus des Strahlenbündels die
Eintrittsöffnung der zweiten Kapillaranordnung 9' angeordnet ist. Das aus der weite
ren Kapillaranordnung 9' austretende Strahlenbündel 1' weist eine sehr hohe Inten
sität auf. Durch die weiteren Kapillaren 9' erreichen die Röntgenlichtstrahlen des
Strahlenbündels 1 des weiteren eine sehr hohe Parallelität.
Der in Fig. 3 dargestellte Aufbau einer weiteren Ausführungsform der erfindungs
gemäßen Vorrichtung entspricht im wesentlichen dem in Fig. 2 dargestellten Auf
bau. Gleiche Bauelemente sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zur
Unterscheidung weisen die Bezugszeichen jedoch zwei Striche auf.
Im Unterschied zu der in Fig. 2 dargestellten Anordnung sind bei der in Fig. 3 dar
gestellten Anordnung die Eintrittsöffnungen 6" direkt hinter dem Ring von Mikro-
Monochromatoren des Monochromator-Konzentrators 2", 7" angeordnet, wodurch
die konvergenten Glaskapillaren des Konzentrators bereits durch Multi-Kapillar-
Fasern ersetzt werden, so daß die Strahlenführung ohne ein zweites Kapillarsystem
direkt parallel beziehungsweise leicht konvergent als Trichterführung erfolgen kann.
Eine derartige Anordnung ist besonders einfach und robust aufzubauen.
Der in Fig. 4 dargestellte Aufbau einer weiteren Ausführungsform der erfindungs
gemäßen Vorrichtung entspricht im wesentlichen dem in Fig. 1 dargestellten Auf
bau. Gleiche Bauelemente sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zur
Unterscheidung sind die Bezugszeichen mit einem a versehen.
Im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist das Lichtleitelement 5a
nicht als Multi-Kapillar-Anordnung ausgebildet, sondern als elliptischer Röntgenspie
gel 5a. Der Röntgenspiegel 5a ist so in dem vom Monochromator-Konzentrator 2a,
7a abgegebenen Strahlenbündel 4a angeordnet, daß seine divergent ausgebildete
Eintrittsöffnung 6a dem divergenten Verlauf des Strahlenbündels 4a hinter seinem
Fokus 8a entspricht. Hierdurch wird die gesamte Strahlung vom Röntgenspiegel 5a
eingefangen. Das vom Röntgenspiegel 5a abgegebene Strahlenbündel 1a hat einen
leichten konvergierenden Verlauf von etwa ein bis zwei mrad.
Der in Fig. 5 dargestellte Aufbau einer weiteren Ausführungsform der erfindungs
gemäßen Vorrichtung entspricht im wesentlichen dem in Fig. 4 dargestellten Auf
bau. Gleiche Bauelemente sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zur
Unterscheidung weisen die Bezugszeichen einen Strich auf.
Die in Fig. 5 dargestellte Anordnung weist im Unterschied zu der in Fig. 4 darge
stellten Anordnung anstatt eines Konzentrator-Monochromators einen weiteren ellip
tischen Röntgenspiegel 2a' auf. Der weitere Röntgenspiegel 2a' ist so in der von der
Quelle 3a' abgegebenen Strahlung angeordnet, daß der Kegel der divergierenden
Eintrittsöffnung mit dem Kegel der von der Quelle 3a' abgegebenen Strahlung über
einstimmt. Im Fokus 8a' des von dem weiteren Röntgenspiegel 2a' abgegebenen
konvergenten Strahlenbündels 4a' ist ein Monochromator 7a' angeordnet, mittels
welchem das Strahlenbündel umgelenkt und dem elliptischen Röntgenspiegel 5a'
zugeführt wird. Der Röntgenspiegel 5a' ist so in dem vom Monochromator 7a' abge
gebenen Strahlenbündel angeordnet, daß der Kegel seiner divergierenden Eintritts
öffnung mit dem Kegel des vom Monochromator 7a' abgegebenen Strahlenbündels
übereinstimmt.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Anordnung ist an einer Röntgenlichtquelle 3b ein als
elliptischer Röntgenspiegel 2b ausgebildeter Konzentrator angeordnet. Der Röntgen
spiegel 2b ist so an der Röntgenlichtquelle 3b angeordnet, daß er den weitaus
größten Teil der von der Röntgenlichtquelle 3b abgegebenen Strahlung empfängt.
Der Röntgenspiegel 2b gibt das von ihm empfangene Licht als konvergentes Strah
lenbündel 4b wieder ab. Im Fokus 8b des vom Röntgenspiegel 2b abgegebenen
Strahlenbündels 4b ist ein Monochromator 7b angeordnet.
In Richtung des Strahlenbündels 4b gesehen ist hinter dem Monochromator 7b eine
Multi-Kapillar-Anordnung 5b (Multikapillarlinse) angeordnet, welche Kapillaren auf
weist, welche auf der Querschnittsfläche der Multi-Kapillar-Anordnung 5b verteilt an
geordnet sind. Die Kapillaren sind so gebogen, daß sie divergierende Lichtstrahlen
zu einem konvergierenden Lichtstrahlenbündel umlenken.
Die Multi-Kapillar-Anordnung 5b ist so hinter dem Monochromator 7b angeordnet,
daß das vom Monochromator 7b abgegebene divergente Strahlenbündel vollständig
in die Eintrittsöffnung 6b der Multi-Kapillar-Anordnung 5b eintritt. Das in die Lichtein
trittsöffnung 6b der Multi-Kapillar-Anordnung 5b eintretende Licht wird als schwach
konvergierendes Strahlenbündel 1b von der Multi-Kapillar-Anordnung 5b wieder ab
gegeben und ist auf eine Probe 10b gerichtet.
Wie Fig. 7 entnommen werden kann, kann hinter einer Röntgenlichtquelle 3b' ein
als Multi-Kapillar-Anordnung 2b' ausgebildeter Konzentrator angeordnet sein. Die
Multi-Kapillar-Anordnung 2b' weist auf ihrer kreisrunden Querschnittsfläche verteilt
Kapillaren auf. Die Kapillaren sind so gebogen, daß in die Multi-Kapillar-Anordnung
2b' eintretendes divergentes Licht zu einem konvergenten Strahlenbündel umgelenkt
wird.
Die Multi-Kapillar-Anordnung 2b' ist so an der Röntgenlichtquelle 3b' angeordnet,
daß sie den wesentlichsten Teil der von der Röntgenlichtquelle 3b' abgegebenen
Strahlung aufnimmt.
Das von der Multi-Kapillar-Anordnung 2b' aufgenommene Licht wird als konvergen
tes Strahlenbündel 2b' abgegeben. Im Fokus 8b' des konvergenten Strahlenbündels
4b' ist ein Monochromator 7b' angeordnet.
In Richtung des Strahlenbündels 4b' gesehen ist hinter dem Monochromator 7b' eine
Multi-Kapillar-Anordnung 5b' angeordnet, welche Kapillaren aufweist, welche auf der
Querschnittsfläche der Multi-Kapillar-Anordnung 5b' verteilt angeordnet sind. Die Ka
pillaren sind so gebogen, daß sie divergierende Lichtstrahlen zu einem konvergie
renden Lichtstrahlenbündel umlenken.
Die Multi-Kapillar-Anordnung 5b' ist so hinter dem Monochromator 7b' angeordnet,
daß das vom Monochromator 7b' abgegebene divergente Strahlenbündel vollständig
in die Eintrittsöffnung 6b' der Multi-Kapillar-Anordnung 5b' eintritt. Das in die Licht
eintrittsöffnung 6b' der Multi-Kapillar-Anordnung 5b' eintretende Licht wird als
schwach konvergierendes Strahlenbündel 1b' von der Multi-Kapillar-Anordnung 5b'
wieder abgegeben und ist auf eine Probe 10b' gerichtet.
Bei der in Fig. 8 dargestellten Anordnung ist an einer Röntgenlichtquelle 3b" ein als
Multi-Kapillar-Anordnung 2b" ausgebildeter Konzentrator angeordnet. Die Multi-
Kapillar-Anordnung 2b" weist auf ihrer kreisrunden Querschnittsfläche verteilt Kapilla
ren auf. Die Kapillaren sind so gebogen, daß in die Multi-Kapillar-Anordnung 2b" ein
tretendes divergentes Licht zu einem konvergenten Strahlenbündel umgelenkt wird.
Die Multi-Kapillar-Anordnung 2b" ist so an der Röntgenlichtquelle 3b" angeordnet,
daß sie den wesentlichsten Teil der von der Röntgenlichtquelle 3b" abgegebenen
Strahlung aufnimmt.
Das von der Multi-Kapillar-Anordnung 2b" aufgenommene Licht wird als konvergen
tes Strahlenbündel 2b" abgegeben. Im Fokus 8b" des konvergenten Strahlenbündels
4b" ist ein Monochromator 7b" angeordnet.
In Richtung des Strahlenbündels 4b" gesehen ist hinter dem Monochromator 7b" ein
als elliptischer Röntgenspiegel 5b" ausgebildetes Lichtleitelement angeordnet.
Der Röntgenspiegel 2a" ist so in der von dem Monochromator 7b" abgegebenen
Strahlung angeordnet, daß der Kegel der divergierenden Eintrittsöffnung mit dem
Kegel der von dem Monochromator 7b" abgegebenen Strahlung übereinstimmt. Im
Fokus 8a" des von dem Röntgenspiegel 2a" abgegebenen schwach konvergenten
Strahlenbündels 4a" ist eine Probe 10" angeordnet.
Claims (16)
1. Vorrichtung zur Erzeugung eines gerichteten Röntgenlichtstrahlenbündels (1; 1'; 1";
1'''; 1a; 1a') hoher Intensität, mit einem Konzentrator (2; 2'; 2"; 2a; 2a'), mittels wel
chem Röntgenlicht, welches von einer Quelle (3; 3'; 3"; 3a; 3a') ausgeht, eingefan
gen und zu einem konvergierenden Strahlenbündel (4; 4'; 4"; 4a; 4a') gebündelt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Lichtleitelement (5; 5'; 5"; 5a; 5a') vorhanden ist, welches derart in dem
Strahlenbündel (4; 4'; 4"; 4a; 4a') angeordnet ist, daß das Strahlenbündel (4; 4'; 4";
4a; 4a') vollständig in seine Lichteintrittsöffnung (6; 6'; 6"; 6a; 6a') eintritt, und in wel
chem die Lichtstrahlen des Strahlenbündels (4; 4'; 4"; 4a; 4a') umgelenkt werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Konzentrator (2; 2'; 2"; 2a) als Monochromator-Konzentrator (2, 7; 2', 7'; 2",
7"; 2a, 7a) ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Lichtleitelement (5; 5'; 5") als Multi-Kapillar-Anordnung (5; 5'; 5") ausgebildet
ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Eintrittsöffnung (6; 6a; 6a') des Lichtleitelements (5; 5a; 5a') hinter dem Fo
kus (8; 8a; 8a') im divergierenden Bereich des Strahlenbündels (4; 4a; 4a') angeord
net ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Eintrittsöffnung (6') des Lichtleitelements (5') vor dem Fokus (8') am Licht
ausgang des Monochromator-Konzentrators (2', 7') angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Eintrittsöffnung (6") des Lichtleitelements (5") vor dem Fokus am Lichtaus
gang des Monochromators (7") des Monochromator-Konzentrators (2", 7") angeord
net ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Ausgang des Lichtleitelements (5'; 5") weitere Kapillaren (9'; 9") angeordnet
sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Lichtleitelement (5a; 5a') als Reflektor (5a, 5a') ausgebildet ist, der divergie
rendes Licht bündelt und als konvergierendes Bündel abgibt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Konzentrator (2a') als Reflektor (2a') ausgebildet ist, der divergierendes Licht
bündelt und als konvergierendes Bündel abgibt, wobei im Fokus (8a') des konvergie
renden Bündels ein Monochromator (7a') angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Lichtleitelement (5b) als Multi-Kapillar-Anordnung (5b) ausgebildet ist, deren
Kapillaren so gebogen sind, daß sie vom Monochromator (7b) abgegebene divergie
rende Lichtstrahlen zu einem konvergierenden Lichtstrahlenbündel umlenkt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kapillaren auf einer kreisrunden Querschnittsfläche verteilt angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das der Konzentrator (2b') als Multi-Kapillar-Anordnung (2b') ausgebildet ist, de
ren Kapillaren so gebogen sind, daß sie divergierende Lichtstrahlen zu einem kon
vergierenden Lichtstrahlenbündel umlenkt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kapillaren auf einer kreisrunden Querschnittsfläche verteilt angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Fokus des Lichtstrahlenbündels ein Monochromator (7b') angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Lichtleitelement (5b') hinter dem Monochromator (7b') angeordnet ist und
wie der Konzentrator (2b') ausgebildet ist, wobei die Konvergenz des austretenden
Lichtstrahlenbündels (4b') geringer ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Lichtleitelement (5b''') als Reflektor (5b") ausgebildet ist, der divergierendes
Licht bündelt und als schwach konvergierendes Bündel abgibt.
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