DE2363221C3 - Spektrometer für die Analyse der von einer Röntgenstrahlenquelle emittierten Strahlung mit einem Analysator-Kristall und einem drehbar angeordneten Detektor - Google Patents
Spektrometer für die Analyse der von einer Röntgenstrahlenquelle emittierten Strahlung mit einem Analysator-Kristall und einem drehbar angeordneten DetektorInfo
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- DE2363221C3 DE2363221C3 DE2363221A DE2363221A DE2363221C3 DE 2363221 C3 DE2363221 C3 DE 2363221C3 DE 2363221 A DE2363221 A DE 2363221A DE 2363221 A DE2363221 A DE 2363221A DE 2363221 C3 DE2363221 C3 DE 2363221C3
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Description
Die Erfindung betrifft ein Spektrometer für die Analyse der von einer Röntgenstrahlenquelle emit
tierten Strahlung mit einer mit einem als Analysator
dienenden Kristall fest verbundenen Tragplatte, von der ein erster Punkt, der mit einem Punkt des Kristalls
zusammenfällt, entlang einer ersten gerätefesten Verschiebungsgeraden verschiebbar ist, und von der ein
zweiter Punkt entlang einer zweiten gerätefesten Verschiebungsgeraden verschiebbar ist, die die erste Verschiebungsgerade in einem den Ort der Röntgensfrahlenquelle bildenden Punkt schneidet, wobei die
Tragplatte zu diesem Zweck an dem zweiten Punkt
um eine Achse drehbar gelagert ist, die fest mit einem
parallel zu der zweiten Verschiebungsgeraden verschiebbaren Teil verbunden ist, mit einem Detektor-Fühnmgsarm, der um eine in bezug auf die Tragplatte
feststehende Achse drehbar gelagert ist, deren
to Schnittpunkt mit der Tragplatte von dem Mittelpunkt des Rowland-Kreises und von dem entlang der ersten
Verschiebungsgeraden verschiebbaren Punkt des Kristalls verschieden ist, mit einem Kurbelarm, mit dem
ein Punkt eines Detektors fest verbunden ist und der
es drehbar um eine fest mit dem Detektor-Führungsann
verbundene Achse gelagert ist, deren Abstand von der Drehachse des Detektor-Führungsarms gleich dem
Radius des Rowland-Kreises ist, mit einer Steuerein-
richtung für die Steuerung der Winkelstellung des Detektor-Führungsarms relativ zu der Tragplatte in Abhängigkeit von der Lage der Tragplatte und mit einem
zusätzlichen Mechanismus, welcher dem Kurbelarm eine feste Winkel-Orientierung in bezug auf die Tragplatte erteilt
Ein Spektrometer dieser Art ist aus der US-PS
3 445 653 bekannt Es erfüllt die wesentlichen Bedingungen für die richtige Fokussierung eines vom Detektor empfangenen Strahlenbündels. Bei diesem be- |0
kannten Spektrometer erfolgt die Steuerung der Winkelstellung des Detektor-Führungsanns durch ein
System von Rollen und Spannguedern, das einen festen Punkt des Detektor-Führungsanns stets in einem
Abstand von einem gegebenen Punkt des Rowland- is Kreises hält, der in Abhängigkeit von der Stellung der
Tragplatte veränderlich ist Der zusätzliche Mechanismus für die Winkelorientierung des Kurbelarms ist
durch ein Gelenkdreieck gebildet, von dem eine Seite durch den Kurbelarm gebildet ist und dessen dieser
Seite gegenüberliegender Eckpunkt fest mit dem Detektor-Führungsarm verbunden ist, während die beiden anderen Eckpunkte in einer Gleitführung gleiten,
deren Drehung zugleich mit derjenigen des Detektor-Führungsanns durch das Rollen- und Spannglie-
dersystem gesteuert wird. Diese Vorrichtung ist ziemlich kompliziert. Infolge des Rollen- und Spanngliedersystems sind die Genauigkeit und die Stabilität
begrenzt. Vor allem aber befindet sich ein Teil der Steuereinrichtung für den Detektor in der Nähe des »
Kristalls, was in vielen Anwendungsfällen ungünstig und unerwünscht ist.
In der DE-AS1572 830 ist ein Röntgenspektrometer beschrieben, bei welchem eine Steuereinrichtung
eine Drehung eines den Detektor tragenden Anns um einen Winkel erzwingt, der in fester Beziehung zu dem
Drehwinkel eines den Anarysatorkristall tragenden Halters um einen Punkt des Analysatorkristalb steht.
Hierzu besteht auch eine mechanische Verbindung zwischen dem den Detektor tragenden Arm und einem parallel zu der zweiten Verschiebungsgeraden
verschiebbaren Teil. Die mechanische Verbindung ist durch zylindrische Sektoren gebildet, von denen einer
fest mit dem den Detektor tragenden Arm verbunden und der andere von dem verschiebbaren Teil getragen
ist, wobei die Winkelverbindung zwischen den beiden zylindrischen Sektoren durch einen um die Zylinderflächen gelegten Seilzug hergestellt ist Der dadurch
erzielte Drehwinkel des den Detektor tragenden Anns ist gleich dem Drehwinkel des Halters des Analysatorkristalls; in Verbindung mit dem übrigen Mechanismus, der den Kristall tangential zum Rowland-Kreis hält, wird insgesamt ein Drehwinkel des den
Detektor tragenden Arms erreicht, der doppelt so groß ist wie der Drchwinkel des Halters. Durch diesen
Mechanismus wird eine der Fokussierungsbedinguagen nicht erfüllt, nämlich die Bedingung, daß der Abstand zwischen Detektor und Krktall stets gleich dem
Abstand zwischen RöntgenstrahlenquefIc und Kristall
ist; es sind nämlich keine Maßnahmen getroffen, um die Strecke Kristall-Detektor in Abhängigkeit von der
Verschiebung des Kristalls längs der ersten Verschiebungsgeraden zu verändern. Ferner liegt auch bei diesem Spektrometer ein wesentlicher Teil der Steuereinrichtung für den Detektor in der Nähe des Kristalls,
nämlich ein Arm, der den Kristall mit dem Detektor verbindet, und der mit diesem Arm verbundene Sektor, von dem zumindest «in Teil in der Zone des vom
Aus der DE-AS1572753 istesschließicih bekannt,
als Führuagsvorrichtung bei einem Spektrometer ehie
an einer Tragplatte angebrachte zylindrische Fläche vorzusehen, längs der sich ein anderes Teil bewegt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Spektrometer der
eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß eine sehr präzise Drehung des Detektor-Fühnmgsanns mit
einer Antriebsvorrichtung erreicht wird, die den Raum in der Umgebung des Kristalls frei läßt.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Steuereinrichtung durch ein Übersetzungsgetriebe mit dem Übersetzungsverhältnis 2:1,
das das parallel zur zweiten Verschiebungsgeraden verschiebbare Teil und den Detektor-Führungsann
hinsichtlich ihrer gegensinnigen Drehbewegungen relativ zur Tragplatte verbindet und das ein fest mit dem
verschiebbaren Teil verbundenes Getrtebeteil aufweist, das bei der Verstellung der Tragplatte die Drehung eines anderen, fest mit dem Detektor-Fühnmgsarm verbundenen Getriebeteüs steigert, gebildet wird.
Bei dem Spektrometer nach der Erfindung wird die Winkelstellung des Detektors in bezug auf die Winkelstellung des Kristalls durch das Übersetzungsgetriebe mit dem Übersetzungsverhältnis 2:1 bestimmt,
das eics! sehr präzise Drehung des Dctektor-Führungsarms ergibt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unterai ehen angegeben.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 das Prinzipschema eines Spektrometers mit gekrümmtem Kristall für die Röntgenstrahlenanalyse,
Fig. 2 ein Schema zur Erläuterung der kinematischen Verhältnisse bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Spektrometer, und
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Spektrometers nach der Erfindung.
In Fig. 1 sind die drei Hauptbestandteile dargesteüt, die bei der Röntgenstrablen-Speklrometrie von
Bedeutung sind, nämlich eine RöntgenstrabJenquelle 1, die am Punkt O angeordnet ist, ein gekrümmter plattenförmiger Kristall 2, dessen Mittelpunkt am Punkt M liegt und der einen Krümmungsradius IR hat, und ein Röntgenstrahlen-Detektor 3.
Dem üblichen Aufbau entsprechend ist der Kristall 2 tangential zu dem Kreis A mit dem Radius R angeordnet, der durch den Punkt O der Quelle und den
Punkt M des Kristalls geht, so daß die vom Kristall gebeugte Röntgenstrahlung an einem Punkt F des
Kreises A fokussiert wird; dieser Kreis wird Rowland- T.ii sis genannt. In Fig. 1 sind strichpunktiert die
Grenzstrahlen des von der Quelle ausgesendeten, durch den Kristall gebeugten und am Punks F fokussierten Strahlenbündels dargestellt. Der Eintritt des
Detektors 3 liegt am Fokussierungspunkt F oder in
der Nähe diesel Punktes.
Es sind zwei in bezug auf die Röntgenstrahlenqudie 1 feststehende YerachiebnngsgenKkn Ox and
Oy dargestellt, wobei die Verscbiebtmfpgmide Ox
durch den Mittelpunkt M des Kristalls gek. Zur Analyse der Strahlung der RöntgenstraUenqneDe in einer
bestimmten Richtung beschreibt der Mittelpunkt M des Kristalls eine geradlinige Bahn, die durch die
Röntgenstrahlenquelle geht und fan vorliegenden Fall
die Verschiebuneseerade Ox ist. wodurch die Anafo-
seriditung gebildet ist; jeder Stellung des Kristalls, für
welche der Abstand OM kleiner als 2 R ist, entspricht eine Lage des Rowland-Kreises, die der Stellung des
Kreises mit dem Radius R entspricht, der durch die RÖntgenstrahlenqueile und durch den betreffenden
Ort des Mittelpunktes Af des Kristalls geht. Wenn sich der Kristall entlang der Verschiebungsgeraden Ox
bewegt, beschreibt der Mittelpunkt C des Rowland-Kreises einen Bogen B auf dem Kreis mit dem Mittelpunkt O und dem Radius R.
">
Der Kristall wird mit Hilfe einer mechanischen Einrichtung tangential zum Rowland-Kreis gehalten.
Dieser Mechanismus enthält eine Tragplatte 20, die an zwei Punkten schwenkbar gelagert ist, die voneinander den Abstand 2 R sin / haben, wobei / der Winkel ' >
zwischen den Verschiebungsgeraden Ox und Oy ist; der eine Punkt int der Punkt M und der andere Punkt
ist ein Punkt P, der auf der Verschiebungsgeraden Oy beweglich ist, wobei dieser Punkt P einen Teil der
Verschiebungsgeraden Oy zurücklegt, wenn sich der -'" Punkt M auf der Verschiebungsgeraden Oy bewegt.
Eine elementare geometrische Überlegung zeigt, daß für alle Stellungen des Punktes M der Punk) P auf
dem Rowland-Kreis liegt und daß demzufolge der Rowland-Kreis A und sein Mittelpunkt C in bezug -'">
auf die Strecke PM und die Tragplatte 20 feststehend ■ ind. Die richtige Orientierung des Kristalls wird dadurch erhalten, daß dieser Kristall fest mit der Tragplatte 20 verbunden und tangential zu einer den Winkel j mit der Strecke PM bildenden Richtung so
angeordnet wird.
Ferner ist zu erkennen, daß der von den Richtungen PM und PO gebildete Winkel gleich der Hälfte des
von den Radien CAf und CO gebildeten Winkels ist, und somit auch gleich der Hälfte des von den Radien Ji
CF und CM gebildeten Winkels, da die Punkte O und
F symmetrisch zueinander in bezug auf den Radius CAi liegen. ,
In Fig. 2, wo die gleichen Buchstaben die gleichen Teile wie in Fig. 1 bedeuten, ist ein Schema zur Erläuterung der kinematischen Verhältnisse bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Spektrometer dargestellt.
In dieser Figur sind die Punkte D und E zwei Punkte, die in bezug auf die symbolisch durch das Segment PM dargestellte Tragplatte 20 feststehend sind
und somit auch in bezug auf den Mittelpunkt C des Rowland-Kreises feststehend sind. Die Strecke DE
bildet eine Seite eines Dreiecks CDE, das fest mit der Tragplatte 20 verbunden ist. Das Dreieck FGH
ist aus dem Dreieck CDE durch eine Verschiebung um die Strecke CF abgeleitet, so daß die folgenden
Gleichheitsbeziehungen gelten:
wobei die Punkte D, E, G und H auf den vier Ecken
eines Parallelogramms liegen.
Wenn sich der Punkt F entlang dem Kreis A bewegt, beschreiben die Punkte H und G relativ zu der
Tragplatte 20 Bahnen H' bzw. G', welche Kreisbögen sind, von denen der eine auf einem Kreis mit dem
Radius R und dem Mittelpunkt E und der andere auf einem Kreis mit dem Radius R und dem Mittelpunkt D liegen. Wenn umgekehrt die Punkte H und
G längs den Bahnen H' bzw. G' bewegt werden, beschreibt der Eckpunkt F den Kreis A.
Damit der Eckpunkt F des Dreiecks FGH mit dem zuvor definierten Fokussierungspunkt F zusammenfällt, ist es natürlich wichtig, daß die Symmetriebedin
gung der Punkte F und O in bezug auf den Radius CM eingehalten wird, d. h., daß der Winkel, den der
Radius CF (oder eine der Strecken DG und EH) mit dem Radius CM einschließt, gleich dem Winkel zwischen den Radien CAf. und CO ist, und insbesondere
doppelt so groß wie der Winkel zwischen den Richtungen PO und PM ist.
Das Dreieck FGH kann als ein Teil 30' materiell ausgebildet sein; die Führung des Punktes F auf dem
Rowland-Kreis wird dadurch erhalten, daß die Punkte H und G entlang den Bahnen H' bzw. G" mit
Hilfe von geeigneten Führungseinrichtungen geführt werden.
Der Antrieb des Teils 30' und die Positionierung
des Punktes F werden mit Hilfe einer Antriebseinrichtungerhalten, welche die Bewegung des Dreiecks
FGH mit der Bewegung des Endes P der Tragplattr verknüpft.
Diese Maßnahme ergibt den Vorteil, daß die den Punkt Af und den Kristall umgebende Zone von allen
üblichen Antriebsvorrichtungen befreit wird und diese
Antriebsvorrichtungen in die Nähe des Punktes P verlegt werden. Dadurch wird einerseits der AnalysatorMstall für die Einstellvorgänge besser zugänglich
gemacht, und andererseits ergibt sich ein geringerer Raumbedarf für den Mechanismus in der Richtung
senkrecht zu der Hbene des Rowland-Kreises insofern, als einige Bestandteile des Mechanismus in der
Ebene des Rowland-Kreises selbst angeordnet werden können, ohne daß der Betrieb des Spektrometer
gestört wird.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel sind die Führungsvorrichtungen für die Punkte C und H
durch zwei Arme DG und EH der Länge R gebildet, die in bezug auf die Tragplatte 20 am Punkt D bzw.
E und in bezug auf das Teil 30' am Punkt C bzw. H angelenkt sind, wobei diese Arme in Fig. 2 durch
die Strecken DG bzw. EH symbolisch dargestellt sind. Diese Teile bilden zusammen ein Gelenkparallelogramm DEHG.
Der Antrieb und die Positionierung des Teils 30' und damit auch die Positionierung des Detektors am
Fokussierungspunkt erfolgt mit HUfe eines der beiden Arme EH oder DG und eines in der Zeichnung nicht
dargestellten Übersetzungsgetriebes, welches diesen Arm in einer Richtung hält, die mit der Strecke CAf
einen Winkel bildet, der doppelt so groß wie der von den Richtungen PO und PAf gebildete Winkel ist,
und das bei der Bewegung des Kristalls diesen Arm in bezug auf die Strecke CAf (d. h. in bezug auf die
Tragplatte 20) um einen Winkel dreht, der doppelt so groß wie die Änderung des Winkels zwischen den
Richtungen PO und PAf ist.
Der in Fig. 2 nicht dargestellte Detektor 3 ist so angeordnet, daß seine Orientierung einstellbar ist und
daß sein Eintritt in der Nähe des Punktes F liegt.
Damit der Detektor richtig um den Punkt F orientiert werden kann, trägt das Teil 30' einen Gelenkpunkt, der mit dem Punkt F zusammenfällt; ein in
Fig. 2 symbolisch durch eine Strecke dargestelltes Teil 40' ist um diesen Gelenkpunkt schwenkbar. Der
Detektor 3 ist am Punkt F fest mit diesem Teil 40' verbunden, so daß seine Orientierung in bezug auf
das Teil 30' einstellbar ist.
Einer der Arme des Parallelogramms DEHG, und zwar in Fig. 2 der Arm DG, weist einen Gelenkpunkt Q auf, der fest mit dem Arm DG verbunden
ist und in einem Abstand von dem Punkt G liegt, der
gleich der Strecke FG ist, wobei die Strecke GQ einen
Winkel k mit der Strecke GD bildet. Das Teil 40' hat einen radial zum Punkt F angeordneten Schlitz, der
eine zentrisch zum Punkt Q liegende Gelenkachse aufnimmt, so daß sich das Teil 40' in bezug auf den ·
Arm DG um den Punkt Q drehen kann und außerdem m bezug auf den Punkt Q verschiebbar ist. Das
Teil 40' materialisiert die Basis FQ eines gleichschenkligen
Dreiecks GFQ. Wenn sich das Parallelogramm DEHG verformt, verformt iich auch das
gleichschenklige Dreieck GFQ, wobei die beiden gleichen Seiten FG und GQ die gleiche Länge beibehalten,
aber der Scheitelwinkel FQQ und die Länge der Basis FQ sich ändern.
Eine einfache geometrische Überlegung zeigt fol- i>
gendes: Da das Dreieck GFQ bei seiner Verformung gleichschenklig bleibt, behält der Winkel, den die
c.„„i.„ m _:* A„- d;cU| ekj a~~ „„u„..„.„„ n;;~
dels einschließt, einen konstanten Wert, wenn der Krista'l wandert. Der Detektor 3 wird für eine Stel- ->»
lung des Kristalls auf diesen ausgerichtet und fest mit dem Teil 40' verbunden; diese Maßnahme ergibt eine
richtige Orientierung des Detektors für alle Stellungen
des Kristalls.
Das Vorstehende gilt unabhängig von der Wahl der ->'>
Punkte D und E auf der Tragplatte, wobei die Lage dieser Punkte in Abhängigkeit von verschiedenen
technologischen Überlegungen gewählt wird; die Lagen dieser beiden Punkte können insbesondere so geweilt
werden, daß ein geringer Raumbedarf des Me- «> chanismus erhalten wird, oder daß ein größerer
Verstellbereich für den Kristall erzielt wird. Ebenso kann der Wert des Winkels k zwischen den Strecken
GD und GQ am Arm GD so gewählt werden, daß ein Mechanismus mit geringem Raumbedarf erhalten r>
wird.
Es ist zu bemerken, daß die Führung des Teils 30' auch durch andere Mittel als durch das Gelenkparallelogramm
von Fig. 2 erhalten werden kann, da es nur erforderlich ist, daß jeder der Punkte C und H w
dazu gezwungen wird, sich in bezug auf die Tragplatte auf einen Kreisbogen mit dem Radius R zu bewegen;
die Führung eines Punktes auf einer solchen Bahn kann mit Hilfe eines Kurbelarms, einer Gleitführung
oder einer Führungsrolle erhalten werden. Man kann an Stelle eines Gelenkparallelogramms beispielsweise
einen Kurbelarm mit einer Gleitführung oder auch einen Kurbelarm mit einer Führungsrolle verwenden.
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Spektrometers gehört zu der zuletzt erwähnten Art:
die Führung des Punktes G erfolgt durch einen Kurbelarm, und die Führung des Punktes H erfolgt durch
eine Führungsrolle.
In Fig. 3 sind wieder die gleichen Teile mit den gleichen Buchstaben odc;· Zahlen wie in den vorhergehenden
Figuren bezeichnet; insbesondere sind die Röntgenstrahlenquelle 1 am Punkt O, der Kristall 2
am Punkt M und der Detektor 3 arn Punkt F dargestellt;
diese Teile liegen in der gleichen Ebene, welche die die Verschiebungsgeraden Ox und Oy enthaltende
Ebene ist und auf der sich der Rowland-Kreis A bewegt.
Das Spektrometer weist ein Gestell 10 auf, das in bezug auf die Röntgenstrahlenquelle 1 feststehend ist,
deren Strahlung analysiert werden soll; in diesem Gestell 10 ist ein Fenster ingebracht, damit der Durchgang
der von der Röntgenstrahlenquelle emittierten Strahlung in der Richtung OX möglich ist. Eine erste
Gleitführung 11, die parallel zu der Verschiebungsgeraden Ox gerichtet ist, und eine zweite Gleitführung
13, die parallel zu der Verschiebungsgeraden Oy gerichtet ist, sind fest mit diesem Gestell verbunden. Die
Gleitführung 11 trägt einen ersten Schlitten 12, der von einer Steuervorrichtung angetrieben wird. Bei
dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel enthält' diese Steuervorrichtung eine Stellspindel, die durch einen
Motor oder mittels einer Handkurbel angetrieben werden kann. Die Gleitführung 13 trägt einen zweiten
Schlitten 14, der in bezug auf die Gleitführung 13 und das Gestell frei verschiebbar ist. Die beiden Schlitten
12 und 14 tragen jeweils einen Schwenkzapfen 21 bzw. 22, der am Punkt M bzw. am Punkt P senkrecht
zur Zeichenebene steht. Die beiden Schlitten sind miteinander durch die Tragplatte 20 gekuppelt, die
um die Schwenkzapfen 21 und 22 schwenkbar ist und £*int*n \ft~%r%ctantf*n A fteta nrl 7\utcrKpn Ha r» Ärhcpn dt·=·-
ser Schwenkzapfen aufrechterhält, wodurch die Einsteilung
dieser Achsen auf die zuvor definierten geometrischen Punkte P bzw. M gewährleistet ist. Wenn
der Schlitten 12 durch die Steuervorrichtung angetrieben wird, bewegt sich auch die Tragplatte 20, wobei
sie den zweiten Schlitten 14 mitnimmt.
Die Tragplatte ist mit einem Kristallträger ausgestattet, der dazu bestimmt ist, den Kristall 2 mit dem
Krümmungsradius 2 R und dem Mittelpunkt M in der gewünschten Orientierung in bezug auf die Tragplatte
zu halten.
Die Tragplatte hat eine konvexe zylindrische Fläche 26, deren Achse am Punkt E senkrecht zur Zeichenebene
steht, und deren Radius kleiner als der Radius R des Rowland-Kreises ist. Die Tragplatte trägt
ferner einen Schwenkzapfen 23, dessen Achse am Punkt D senkrecht zur Ebene des Rowland-Kreises
steht, wobei dieser Punkt D bei dem dargestellten Beispiel so gewählt ist, daß ein geringer Raumbedarf
erhalten wird. Ein Detektor-Führungsarm 24 ist am einen Ende am Schwenkzapfen 23 angelenkt; dieser
Detektor-Führungsarm 24 trägt einen Zahnsektor 25. der einen Abschnitt einer zylindrischen Verzahnung
bildet, deren Achse mit der Achse des Schwenkzapfens 23 zusammenfällt. Dieser Zahnsektor 25 kämmt
mit einem Zahnsektor 15, der fest mit dem Schlitten 14 verbunden ist, wobei dieser zweite Zahnsektor 15
einen Abschnitt einer zylindrischen Verzahnung bildet, deren Achse mit der Achse des Schwenkzapfens
22 am Punkt P zusammenfällt. Der Radius des Zahnsektors 15 ist doppelt so groß wie der Radius des
Zahnsektors 25; wenn sich die Tragplatte 20 infolge einer Verstellung des Schlittens 12 um einen bestimmten
Winkel in bezug auf die Richtung der Gleitführung 13 dreht, wird somit der von seinem Zahnsektor
25 mitgenommene Detektor-Führungsarm 24 in der gleichen Richtung um den doppelten Winkel
in bezug auf die Tragplatte 20 verdreht.
Wenn angenommen wird, daß die ursprüngliche Orientierung des Detektor-Führungsarms 24 richtig
war, gewährleistet diese Antriebsweise, wie zuvor bereits erläutert wurde, eine richtige Orientierung des
Detektor-Führungsarms 24 (und demzufolge der Strecke CF) für alle Stellungen des Kristalls.
Der Detektor-Fühningsarm 24 trägt an seinem
zweiten Ende einen Schwenkzapfen 32, der im Abstand R von dem Schwenkzapfen 23 liegt, und dessen
Achse im Punkt G senkrecht zur Zeichenebene steht; der Detektor-Führungsarm 24 materialisiert eine der
Seiten des Parallelogramms DGHE. Wenn dem De-
tektor-Führungsarm 24 eine Drehbewegung erteilt
wird, bewegt er den Punkt G entlang einer Kreisbahn mit dem Radius R und dem Mittelpunkt -D, d. h. entlang
der Bahn G".
Ein Kurbelarm 30 ist am Schwenkzapfen 32 schwenkbar gelagert. Der Kurbelarm 30 ist mit einer
Rolle 36 versehen, die von einem Lagerzapfen 31 getragen wird, dessen Achse im Punkt H senkrecht zur
Zeichenebene steht. Eine Feder 34 verbindet den Kurbelarm 30 mit dem Detektor-Führungsarm 24 und
hält die Rolle 36 in Berührung mit der zylindrischen Fläche 26 der Tragplatte. Wenn sich die ganze Anordnung
bewegt, nimmt der Detektor-Führungsarm 24 den Kurbelarm 30 mit, und die Rolle 36 läuft auf der
zylindrischen Fläche 26; der Radius der Rolle 36 und der Krümmungsradius der zylindrischen Fläche 26
sind so gewählt, daß ihre Summe gleich dem Radius R ist so duß dsr uuf cisr Achse des Ls^erzä^fs*1*· "^
der Rolle liegende Punkt H einen Teil des Kreises mit dem Mittelpunkt E und dem Radius R, d. h. die
Bahn H' beschreibt; es ist jedoch nicht notwendig, die Seite EH des Parallelogramms materiell auszubilden,
um dieses Ergebnis zu erhalten.
Bei einer anderen Ausführungsform erfolgt die Führung des Punktes H durch eine in der Tragplatte
angebrachte kreisförmige Gleitführung, deren mittlere Achse mit der Bahn H' zusammenfällt. Eine solche
Führungseinrichtung für den Punkt H ergibt gegenüber einem Arm der Länge R den Vorteil, daß
es nicht notwendig ist, den Punkt E materiell auszubilden. Diese Maßnahme ermöglicht die Verwendung
einer Tragplatte von kleinerem Raumbedarf; wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, wird es dadurch möglich, Stellungen
des Kristalls zu erreichen, für welche der Mittelpunkt des Rowland-Kreises und der betreffende
Punkt E außerhalb des Gestells des Spektrometer liegen.
Der Kurbelarm 30 materialisiert die drei Ecken des Dreiecks FGH und trägt an seinem Ende einen Lagerzapfen
33, dessen Achse im Punkt F senkrecht zur Zeichenebene steht. Ein fest mit dem Detektor 3 verbundener
Hebel 40 ist um den Lagerzapfen 33 schwenkbar gelagert; dieser Hebel weist als Führung
einen geradlinigen Schlitz 41 auf, dessen Längsachse
"» durch den Punkt F geht. In den Schlitz 41 greift ein fest mit dem Detektor-Führungsarm 24 verbundener
Zapfen 27 ein. Die Achse des Zapfens 27 steht senkrecht zur Zeichenebene in einem Punkt Q, der in einem
Abstand vom Punkt G liegt, der gleich dem Ab-
i" stand zwischen den Punkten Fund G ist; der Punkt Q
ist bei dem beschriebenen Beispiel so gewählt, daß die Verstellamplitude der verschiedenen Teile mit einem
minimalen Raumbedarf ermöglicht wird.
Der Hebel 40 weist Einstellvorrichtungen auf, die
Der Hebel 40 weist Einstellvorrichtungen auf, die
ι *> es ermöglichen, die Orientierung des Detektors in bezug
auf den Hebel zu justieren; diese Einstell vorrichtungen sind in der Zeichnung nicht dargestellt.
Der Kurbelarm -3O1 von Hem zwei Punkte H und
G auf Kreisbahnen geführt werden, bildet zusammen
-'» mit einem Antriebsmechanismus für einen der Punkte
(der im vorliegenden Fall durch den Detektor-Führungsarm 24 und das von den Zahnsektoren 25 und
15 gebildete Übersetzungsgetriebe gebildet ist) die Antriebsvorrichtung für den Detektor, während die
-'> Vorrichtung für die Orientierung dieses Detektors durch den. Rest mit dem Detektor verbundenen und
am Punkt F angelenkten Hebel 40 gebildet ist.
Es können verschiedene Ausführungsvarianten dadurch erhalten werden, daß die verschiedenen bein
kannten Einrichtungen für die Führung entlang einer Kreisbahn paarweise miteinander kombiniert werden.
Bei einigen dieser Varianten, bei denen wegen der verwendeten Führungsvorrichtung einer der
Punkte D oder E nicht materialisiert ist (wie es in
i~> Fig. 3 beispielsweise für den Punkt E der Fall ist) ist
es möglich, diesen besonderen Punkt so zu wählen, daß er mit dem Mittelpunkt C des Rowland-Kreises
zusammenfällt, während die Wahl des zweiten Punktes die Aufrechterhaltung der angegebenen Vorteile
ermöglicht.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Spektrometer für die Analyse der von einer
Röntgenstrahlenquelle emittierten Strahlung mit einer mit einem als Analysator dienenden Kristall
fest verbundenen Tragplatte, von der ein erster Punkt, der mit einem Punkt des Kristalls zusammenfällt, entlang einer ersten gerätefesten Verschäebungsgeraden verschiebbar ist, und von der
ein zweiter Punkt entlang einer zweiten gerätefesten Verschiebungsgeraden verschiebbar ist, die
die erste Verschiebungsgerade in einem den Ort der Röntgenstrahlenquelle bildenden Punkt
schneidet, wobei die Tragplatte zu diesem Zweck zn dem zweiten Punkt um eine Achse drehbar gelagert ist, die fest mit einem parallel zu der zweiten
Verschiebungsgeraden verschiebbaren Tefl verbunden ist, mit einem Detektor-Fühnmgsarm. der
um eine in bezug auf die Tragplatte feststehende Achse dreisbor gelagert ist, deren Schnittpunkt mit
der Tragplatte von dem Mittelpunkt des Rowland-Kreises und von dem entlang der ersten Verschiebungsgeraden verschiebbaren Punkt des Kristalls verschieden ist, mit einem Kurbelarm, mit
dem ein Punkt eines Detektors fest verbunden ist und der drehbar um eine fest mit dem Detektor-Führungsarm verbundene Achse gelagert ist, deren Abstand von der Drehachse des Detektor-Führungsarms gleich dem Radius des Rowland
Kreises ist, mit einer Steuereinrichtung für die Steuerung de/ Winkelsteilung des Detektor-Führungsanns relativ zu dir Tragplatte in Abhängigkeit von der Lage der Tragplatte und mit einem
zusätzlichen Mechanismus, weMier dem Kurbelarm eine feste Winkel-Orientierung in bezug auf
die Tragplatte erteilt, dadurch gekennzeichne t, daß die Steuereinrichtung durch ein Übersetzungsgetriebe mit dem Übersetzungsverhältnis
2:1, das das parallel zur zweiten Verschiebungsgeraden (Oy) verschiebbare Teil (14) und den
Detektor-Führungsarm (24) hinsichtlich ihrer gegensinnigen Drehbewegungen relativ zur Tragplatte (20) verbindet und das ein fest mit dem verschiebbaren Teil (14) verbundenes Getriebeteil
(15) aufweist, das bei der Verstellung der Tragplatte (20) die Drehung eines anderen, fest mit
dem Detektor-Führungsarm (24) verbundenen Getriebeteils (25) steuert, gebildet wird.
2. Spektrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsgetriebe
durch miteinander kämmende zylindrische Verzahnungen gebildet ist, von denen eine Verzahnung fest mit dem Detektor-Führungsarm (24)
verbunden ist und die andere Verzahnung von dem verschiebbaren Teil (14) getragen wird.
3. Spektrometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Mechanismus eine Führungsvorrichtung (26,36, 34)
ist, die einen zweiten Punkt (H) des Kurbelanns (3β), der von dem von dem Detektor-Führungsarm (24) geführten ersten Punkt (G) verschieden
ist, relativ zu der Tragplatte (20) entlang einem Kreis führt, dessen Radius gleich dem Radius des
Rowland-Kreises ist und dessen Mittelpunkt (E) von dem Schnittpunkt (D) zwischen der Dreh'
achse (23) des Detektor-Führungsanns (24) und der Tragplatte (20) verschieden ist.
4, Spektrometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung eine
Rolle (36) aufweist, die um eine durch den zweiten Punkt (H) des Kurbelarms (30) gehende Achse
(31) drehbar ist, und daß eine Vorrichtung (34) vorgesehen ist, welche die Rolle (36) in Berührung
mit einer an der Tragplatte (20) vorgesehenen zylindrischen Fläche (26) hält
Sr Spektrometer nach Anspruch 3, dadcxch gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung eine
in der Tragplatts (20) angebrachte kreisbogenförmige Gleitführung aufweist.
6. Spektrometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung ein
relativ zu der Tragplatte (20) drehbar gelagerter Hflfsarm ist, an welcher der Kurbelarm (30) drehbar gelagert ist, und daß der Abstand (DE) zwischen der Drehachse (23) des Detektor-Führungsarms (24) und der Drehachse des Hüfsarms
für die Drehbewegungen relativ zu der Tragplatte (20) gleich dem Abstand zwischen den Drehachsen (Si, 32) des Kurbelanns (30) für die Drehbewegungen relativ zu dem Detektor-Führungsarm
(24) und zu dem Hilfsann ist.
7. Spektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem der Detektor in bezug auf den
Kurbelarm schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor-Führungsarm
(24) einen Zapfen (27) trägt, daß die Achse des Zapfens (27) und die Schwenkachse (33) des Detektors (3) in gleichen Abständen von der Drehachse (32) des Kurbelanns (30) für die Drehbewegung relativ zu dem Detektor-Führungsarm
(24) liegen, und daß der Detektor (3) fest mit einem Hebel (40) verbunden ist, der mit einem den
Zapfen (27) aufnehmenden Schlitz (41) versehen ist (Fig. 3).
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |