DE852769C - Roentgenstrahlen-Spektrometer - Google Patents

Description

Beim Studium von Werkstoffen und deren Eigenschaften ist es bekannt, daß ein Werkstoff durch Primärstrahlen oder geladene Teilchen zur Emission einer Fluoreszenzstrahlung angeregt werden kann. Die Fluoreszenzstrahlung ist charakteristisch für die atomare Zusammensetzung des Materials, da sie aus Röntgenstrahlen bestimmter Wellenlängen und bestimmter Intensitätsgrade besteht, welche für einen gegebenen Werkstoff, der von einer gegebenen Quelle erregt wird, stets die gleichen sind. Eine Anzahl von Fluoreszenzröntgenstrahlen verschiedener Intensität und Wellenlänge ist als Fluoreszenzröntgenspektrum des Materials bekannt und kann vorteilhaft zur Identifizierung und zur Analyse des Materials benutzt werden.

Ein Hauptproblem bei der Anwendung der oben beschriebenen Eigenschaften der Röntgenstrahlen liegt in der Schwierigkeit, eine Fluoreszenzstrahlung zu erhalten, welche eine für die leichte Erkennbarkeit ausreichende Intensität hat. Ein großer Teil der Intensität der Erregungs- oder Primärstrahlung wird für den Streueffekt verbraucht, und, wenn auch eine verhältnismäßig intensive Primärstrahlung benutzt wird, so erreicht die Fluoreszenzstrahlung doch nicht die für ein leichtes Erkennen ausreichende Intensität. Da weiterhin die Intensitäten der Einzelwellenlängen für sich gemessen werden müssen, um ein Fluoreszenzröntgenspektrum zu erhalten, können zusätzlich intensitätsmindernde Faktoren durch die Mittel auftreten, die

zur Trennung des Spektrums in seine Komponenten dienen.

Man hat schon vorgeschlagen, die Intensität der Fluoreszenzröntgenstrahlen durch Beugung mit einem gebogenen Kristall zu vergrößern. Hierdurch können Röntgenstrahlen monochromatisiert werden, d.h. man kann diejenigen mit gegebener Einzelwellenlänge von der inhomogenen Fluoreszenzstrahlunig abtrennen. Gleichzeitig können ίο sie auf eine verhältnismäßig bestimmte Stelle fokussiert werden. An dieser Stelle kann dann ein Strahlendetektor angeordnet werden, um den Vorteil erhöhter Intensität zu sichern.

Um jedoch das Röntgenspektrum eines Werkstoffes auszuwerten, ist es erforderlich, jede Röntgenstrahlenwellenlänge in der Fluoreszenzstrahlung getrennt zu messen. Die spezielle Wellenlänge, welche in einem gegebenen Augenblick fokussiert und ermittelt wird, hängt einmal von der relativen Lage des Prüfwerkstoffes und des Strahlendetektors, dann aber auch von der Lage und Wölbung des gebogenen Kristalls ab. Bisher wurde das Spektrum dadurch erhalten, daß man ein Kristall mit unveränderlicher Wölbung benutzte und den as Kristall und den Strahlendetektor gegenüber dem Werkstoff und gegeneinander so bewegte, daß die erforderlichen Fokusbedingungen für jede der zu messenden Wellenlängen aufrechterhalten blieben. Dies bringt notwendigerweise eine Annäherung des Kristalls an den Strahlendetektor bei der Auswertung des Spektrums mit sich, mit der Wirkung, daß die Fokusabbildung weniger wirksam wird und eine primäre Streustrahlung falsche Werte im Meßgerät gibt. Demgemäß ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes mechanisch vorteilhaftes Röntgenstrahlen-Spektrometer mit gebogenem Kristall zu schaffen, welches ein hohes Unterscheidungsvermögen bei kleinster Anzeige von primärer Streustrahlung hat. Ein wesentliches Mittel der Erfindung zur Lösung der vorgenannten Aufgabe besteht in der Anordnung eines biegsamen Kristalls von veränderlicher Krümmung. Durch dieses Mittel erhält man das Fluoreszenzspelctrurn des Untersuchungisetückes, indem der Strahlendetektor das Spektrum im wesentlichen in einem konstanten Abstand von der Mittelachse des biegsamen Kristalls durchquert.

Weitere Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung bilden den Inhalt der Unteransprüche. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden zusammen mit bekannten Merkmalen in der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung erläutert.

In dieser zeigt
Fig. ι ein Prinzipdiagramm der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische, teilweise weggebrochene Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 3 und 4 schematische Darstellungen, die die Wirkungsweise der Erfindung erläutern.

Zum besseret Verständnis des Prinzips und der Merkmale der Erfindung wird auf Fig. 1 verwiesen, in welcher ein Untersuchungskörper 5" von einer Quelle polychromatischer, harter Röntgenstrahlen erregt wird, derart, daß sein charakteristisches Röntgenstrahlenspektrum emittiert wird. Einige Strahlen dieses Spektrums sind durch die Linien A₁, A₂ und A₃ dargestellt und passieren einen dünnen Kristall M.

Nach den theoretischen Erkenntnissen werden Röntgenstrahlen von einem Kristall in der Weise gebeugt, daß man sie als von den Atomebenen in dem Kristall reflektiert bezeichnen kann. Derartige Ebenen von Atomen werden auch als Gitterebenen bezeichnet. Die Bedingung, unter der diese Beugung erfolgt, das sog. Bragg-Gesetz, läßt sich am besten in den Ausdrücken der angenommenen Reflektion formulieren. Mit diesen Ausdrücken lautet das Bragg-Gesetz:

η λ = 2 d sin

(i)

worin d der Abstand zwischen den Gitterebenen, Θ der Winkel des Einfalls oder des Austritts der Röntgenstrahlen, λ die Wellenlänge der Röntgenstrahlen und η eine ganze Zahl, genannt die Ordnungszahl, bedeutet.

Aus dieser Gleichung ist zu ersehen, daß, wenn der Kristall M einen bestimmten Zwischenflächenabstand d besitzt und so angeordnet ist, daß er P₁ in dem Wege der von S ausgehenden Fluoreszenzstrahlung so schneidet, daß ein Bündel seiner Gitterebenen senkrecht zum Ort in der Zeichnung einen Winkel Θ mit dem Haupteinfallsstrahl A₂ von der Wellenlänge λ bildet, der einfallende Strahl A₂ gebeugt wird, und zwar, wie dargestellt, derart, daß er den Kreis C₁ an einem Punkt χ in einer Richtung schneidet, die mit der Richtung des ungebeugten Strahles A₂ einen Winkel 2 Θ bildet. Es kann ferner auch gezeigt werden, daß, wenn der Kristall M einen Krümmungsradius R₃ besitzt, die Strahlen A₁ und A₃ von der Wellenlänge λ, welche am Punkt ν auf dem Kreis C₁ zusammenzulaufen bestrebt sind, ebenfalls gebeugt werden, so daß sie den Kreis C₁ am Punkt χ schneiden, obwohl sie andere Einfallswinkel als Θ mit dem Kristall M gebildet hätten, wenn dieser eben geblieben wäre. Es ist also erkennbar, daß diejenigen Strahlen im Fluoreszenzspektrum von S, welche eine einzige Wellenlänge λ besitzen, am Punkt χ abgebildet werden können, und zwar auf dem Kreis C₁, der bei P₁ seinen no Mittelpunkt hat. Ein Strahlendetektor D für Röntgenstrahlen mit relativ schmaler Eintrittsöffnung kann dann am Punkt χ zum Empfangen der Röntgenstrahlen angeordnet werden. Beim praktischen Gebrauch, wo der Zwischenflächenabstand d des Kristalls M bekannt ist und die Lage des Strafalendetektors D gemessen wird, kann die Wellenlänge λ berechnet werden.

Nachdem die Strahlen der Wellenlänge λ gemessen worden sind, können Strahlen im Fluoreszenzröntgenspektrum S von anderer Frequenz oder Wellenlänge gemessen werden, indem man die Abstandsbeziehungen zwischen Kristall M und Detektor D passend ändert. Wenn der Krümmungsradius des Kristalls M unverändert bleibt, während der Kristall um eine durch P₁ gehende Achse ge-

dreht wird, so werden die verschiedenen Wellenlängen im Fluoreszenzspektrum von S auf Punkten nacheinander abgebildet, die im Abstand voneinander längs des Umfanges des Kreises C₂ vom Radius R₂ und mit dem Mittelpunkt P₂ verteilt sind. Der Umfang des Kreises C₂ berührt den Kristall M im Punkt P₁. Wenn der Detektor D längs C₂ mit einer solchen Geschwindigkeit bewegt wird, daß die Linie P₁ χ mit der doppelten Winkelgeschwindigkeit wie der Kristall M rotiert, kann jede Wellenlänge in dem Fluoreszenzspektrum von 5" einzeln und nacheinander festgestellt werden. Auf diese Weise kann aus den Intensitätsmessungen bei verschiedenen Winkelstellungen von D dasRöntgen-Strahlenspektrum von 5¹ ermittelt werden.

Wie jedoch schon erwähnt, besitzt diese Anordnung gewisse Nachteile wegen der Notwendigkeit, den Strahlendetektor D längs der Kreislinie C₂ zu bewegen, um fokussierte Strahlen zu erhalten. Gemaß der Erfindung wird nun der Krümmungsradius des Kristalls M veränderlich gemacht, um den Detektor D längs einer Kreislinie C₁ vom Radius R₁ bewegen zu können, wodurch fokussierte Strahlen leichter als durch Bewegung längs des Kreises C₂ empfangen werden können, indem ein konstanter Abstand zwischen dem Detektor D und der Drehachse des Kristalls M beibehalten wird.

Aus dem Diagramm der Fig. 1 ergibt sich, daß, wenn der Krümmungsradius R₃ des Kristalls M der Beziehung

³ cos Θ

(2)

entspricht, der Fokusort auf dem Kreis C₁ liegt. Dies kann durch eine Anordnung erreicht werden, welche bewegliche Kontaktstücke F und G aufweist, die beide im Abstand L von der Achse P₁ liegen und die nach dem Gesetz

Z,² cos Θ

^{6 =} -TRT

(3)

bewegt werden. Hierin ist <5 der senkrechte Abstand zwischen der Tangente an den Kristall in der Achse P₁ und einer Parallelen zur Tangente, welche durch die Berülhrungspunikte zwischen dem Kristall und den Kontaktstücken F und G hindurchgeht, oder zwischen dieser Tangente und einem Punkt des Kristalls, der von der Achse P₁ im Abstand L liegt. Aus dieser Gleichung geht hervor, daß durch Konstanthaltung von L und geeignete Veränderung von δ die gewünschte Fokussierung der verschiedenen Röntgenstrahlen erreicht werden kann, wenn der Detektor auf dem Kreis C₁ angeordnet wird. Wenn ferner L und ^₁ konstant sind, wird λ eine Funktion von Θ, wodurch es ermöglicht wird, die geeignete Biegung des Kristalls direkt durch die Lage des Kristalls M während seiner Rotation zu bestimmen. Wenn der Winkel Θ durch Drohung des Kristalls M eine Änderung erfährt, um das Fluoreszenzröntgenspektruim von 5" zu erhalten, können die gewünschten Fokusbedingungen aufrechterhalten werden, obwohl der Detektor längs des Kreises C₁ bewegt wird.

In Fig. 2 ist beispielsweise ein Apparat dargestellt, der zur Verwirklichung der oben beschriebenen Prinzipien und Merkmale geeignet ist. Eine Quelle 1, die ein Erzeuger für harte, polychromatische Röntgenstrahlen sein kann, ist so angeordnet, daß sie ein Versuchsstück 2 anstrahlt, welches einen im wesentlichen ebenen äußeren Flächenteil 3 aufweist, der unter einem geeigneten Winkel, z. B. 45⁰, zu den durch die strichpunktierte Linie 4 dargestellten* von der Quelle 1 einfallenden Strahlen verläuft. Wie schon vorher dargelegt, löst die Bestrahlung des Versuchsstückes 2 eine Fluoreszenzröntgenstrahlung aus, die für dessen atomare Zusammensetzung charakteristisch ist. Einige dieser Fluoreszenzröntgenstrahlen werden etwa senkrecht zu den einfallenden Strahlen 4 emittiert, wie dies die strichpunktierte Linie 5 zeigt, und gehen durch eine Blende 6, welche zur Verhinderung der Streustrahlung dient. Die Blende 6 kann eine Anzahl von Streifen aus Metallfolie aufweisen, die durch sich verjüngende Zwischenräume von geeigneter Breite getrennt und zu einem Gebilde von Kegelstumpfform vereinigt sind. Nachdem die gewünschten Röntgenstrahlen die Blende 6 verlassen haben, werden diejenigen mit einer bestimmten Wellenlänge gebeugt und durch das Kristall 8 fokussiert, wie dies die strichpunktierte Linie 9 zeigt. Um die Intensität der gebeugten Strahlen zu messen, ist ein geeigneter Strählendetektor 11, wie z. B. ein Geiger-Zähler, eine Ionisierungskammer oder eine photoelektrische Verstärkervorrichtung, derart beweglich angeordnet, daß der Eintrittsschlitz 11' (in Fig. 2 nicht dargestellt) den Strahlenweg 9 in einer Weise kreuzt, die im folgenden näher beschrieben wird.

Um den Kristall 8, welcher aus einem dünnen, rechteckigen Stück kristallinischen Materials, z. B. Glimmer oder Quarz, bestehen kann, in Umdrehung zu setzen und seine Krümmung zu verändern, ist ein Kristallhalter 12 vorgesehen, welcher eine im wesentlichen rechteckige Grundplatte 13 besitzt, die starr an der drehbaren Welle 14 befestigt ist. Der Kristalle ist auf einer verschiebbaren Platte 15 zwischen zwei senkrechten rechtwinkligen Kontaktstücken 16 und 17 gelagert, welche mit der Platte 15 aus einem Stück bestehen können. Der Mittelteil des Kristalls 8 liegt an den in der Achse von 14 befindlichen Scheitelstücken 18' von dreieckigen Teilen 18 an, die an einem hohlen, kastenförmigen Körper 19 befestigt sind oder aus einem Stück mit diesem bestehen (Fig. 3). Die Teile 18 und 19 können mit der Grundplatte 13 durch Schrauben 19' fest verbunden sein. Rechtwinklige Führungsstücke 20, von denen eines in der Zeichnung nicht dargestellt ist, drücken die bewegliche Platte 15 gegen die Oberfläche der Grundplatte 13, lassen jedoch eine Querbewegung zu. Von einer vorspringenden Nase 21 der verschiebbaren Platte 15 führt eine Achse 22 nach unten, an deren unterem Ende eine Rolle 23 befestigt ist, welche an der Kante 24 einer ortsfesten Kurve 25 anliegt. Es ergibt sich nun, daß, wenn die Stange 14 um ihre feste Längsachse gedreht wird, sich der Kristallhalter 12 synchron mit

ihr drehen wird, während die Enden des Kristalls 8 sich bezüglich der Grundplatte 13 vor- und zurückbewegen werden, und zwar mit der Gleitplatte 15, deren Stellung durch die Kurve 25 bestimmt wird. Da nun der Mittelteil des Kristalls 8 mittels der dreieckigen Teile 18 gegenüber der Grundplatte 13 in fester Stellung gehalten wird, paßt sich der Kristall annähernd der Form eines Kreisbogens mit kontinuierlich veränderlicher Krümmung an, wenn die Welle 14 gedreht wird. Um die Bedingungen der Gleichung (3) zu erfüllen, muß die Kurve 25 derart angeordnet werden, wie dies im folgenden beschrieben wird.

Um eine synchrone Drehung des Strahlendetektors 11 und des Kristallhalters 12 für die Untersuchung des Röntgenspektrums des Stückes 2 zu erreichen, ist ein radialer Arm 26 an einer Welle 27 befestigt, welche in geeigneter Weise, z. B. von einem Schneckenrad 28 und einer Schnecke 29, angetrieben wird. Die Längsachse der Welle 27 fluchtet mit der Längsachse der Welle 14, und der Detektor 11 ist auf dem Arm 26 in der Weise angeordnet, daß sich sein Eintrittsschlitz 11' auf einem gedachten Kreis befindet, dessen Mittelpunkt auf der Achse der Welle 14 liegt (Fig. 4). Die Welle 14 wird mit der halben Winkelgeschwindigkeit der Welle 27 angetrieben, und zwar durch Übertragungsmittel, die aus einem Arm 30 bestehen, der mit einem. Ende an einem Vorsprung 31 des radialen Armes 26 durch einen Niet oder einen Bolzen 32 schwenkbar angreift. An dem anderen Ende des Armes 30 greift mittels einer senkrechten Stange 33 an einem Ende ein Arm 34 an, dessen anderes Ende schwenkbar an einem festen Träger 35 angebracht ist. Die senkrechte Stange 33 ist gleitbar in dem geschlitzten Teil eines Armes 36' angeordnet, der starr an der drehbaren Welle 14 liefestigt ist. Diese als Beispiel angegebenen Bewegungsmittel drehen die Welle 14 mit der halben Geschwindigkeit der Welle 27, wenn die Schnecke 29 in Umdrehung gesetzt wird, vorausgesetzt, daß die Arme 30 und 34 gleich lang und die Abstände zwischen der Achse der Welle 27 und den Achsen des Trägers 35 und des Bolzens 32 gleich sind. In diesem Fall wird der Arm 36' stets entgegengesetzte Winkel der gedachten vierseitigen Figur halbieren und dadurch die gewünschte Beziehung herstellen. Die Winkelstellung des Detektors 11 und des Kristallhalters 12 kann mittels eines festen Zeigers 37 und einer geeichten Skala 36 festgestellt werden, die mit dem Arm 26 aus einem Stück besteht. Die Form der Skala 36 entspricht dem Bogen eines Kreises, welcher konzentrisch zu der Kreisbahn liegt, die bei der Drehung der Schnecke 29 zwecks Erzielung des Spektrums des Untersuchungsstückes 2 von dem Eintrittsschlitz des Detektors 11 durchlaufen wird.

Um eine laufende Aufzeichnung des Spektrums des Stückes 2 zu erhalten, ist eine Aufzeichnungsvorrichtung 38 geeigneter Art vorgesehen, deren "Eingang mit dem Ausgang des Detektors 11 durch Leitungen 39 verbunden ist. Signale des Detektors 11, die von den Röntgenstrahlen des Stückes 2 erzeugt werden, werden auf das Aufzeichnungselement 40 übertragen und als Intensitäten der Röntgenstrahlung mittels eines Stiftes 42 auf einen Streifen 41 aufgezeichnet. Der von dem Stift 42 aufgezeichnete Kurvenzug kann zu einer Funktion abhängig der Stellung des Detektors 11 und des Kristalls 8 gemacht werden, indem man den Streifen durch eine geeignete Zahntrommel 43 vorwärts bewegt, welche bei Drehung der Schnecke 29 mittels der Wellen 44 und 45 und der darauf sitzenden, miteinander kämmenden Getrieberäder 46 und 47 angetrieben wird.

In Fig. 4 sind die den Fig. 1 und 2 entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Einrichtung möge in der Lage sein, die Intensität der Strahlen einer gegebenen Wellenlänge λ in dem Fluoreszenzröntgenspektrum des Stückes 2 zu messen. Der Kristall 8 ist derart im Kristallhalter 12 befestigt, daß seine Mittelquerachse mit dem Hauptstrahlenweg 5 (A₂ in Fig. 1) einen Winkel Θ bildet, während der Eintrittsschlitz 11' des Detektors 11 (D in Fig. 1) eine solche Lage einnimmt, daß er die gelaugten Strahlen 9 unter einem Winkel 2 Θ erhält. Vorausgesetzt ferner, daß die Zwischenflächenabstände d des Kristalls 8 (M in Fig. 1) die geeigneten Werte haben, wird die Gleichung (1) für Strahlen der Wellenlänge λ erfüllt sein, und der Detektor 11 wird ihre Intensität anzeigen, wenn sie den Linien 5 und 9 folgen. Weiterhin werden Strahlen der Wellenlänge X, die vom Stück 2 ausgehen, aber andere Einfallwinkel als θ besitzen, gebeugt und am Punkt x, der mit dem Eintrittsschlitz 11' zusammenfällt, fokussiert werden, vorausgesetzt, daß die Krümmung R₃ des Kristalls 8 der Gleichung (2) entspricht. Dies kann, wie nachstehend erläutert, durch eine geeignete Einstellung der ortsfesten Kurve 25 erreicht werden. Wenn die Schnecke 29 (Fig. 2) gedreht wird, rotiert der Kristalßialter 12 auf der Welle 14, und der Detektor 11 bewegt sich auf dem radialen Arm 26. Der Detektor 11 folgt dem Kreis bzw. Fokuskreis C₁, und sein Verhältnis zur Drehung des Kristalls 8 im Halter 12 wird stets derart sein, daß die Gleichung (1) für verschiedene Werte von Θ erfüllt wird, da sich der Detektor 11 synchron und mit doppelter Winkelgeschwindigkeit wie die Welle 14 bewegt. Da weiterhin der Halter 12 auf der Welle no 14 umläuft, bewegt sich die Rolle 23 synchron damit längs der Fläche 24 der ortsfesten Kurve 25 und veranlaßt die verschiebbare Platte 15, sich quer dazu in den Führungsstücken 20 zu bewegen. Demgemäß biegt sich der Kristall 8 in der Weise, daß er der einfallenden Fluoreszenzstrahlung eine konvexe Oberfläche bietet. Die Biegung erfolgt um die Sciheitel 18', die mit der Achse der Welle 14 zusammenfallen, und zwar mit Hilfe der Kontaktstücke 16 und 17, die an der beweglichen Platte 15 befestigt sind. Aus der Gleichung (3) ergibt sich, daß die geeignete Ablenkung δ der Kontaktstücke 16 und 17, gemessen in der Lage, wenn der Kristall eben oder mit größtem Radius gekrümmt ist, gesichert werden kann, wenn die Fläche 24 der ortsfesten Kurve 25 dem Bogen eines Kreises von

geeignetem Radius entspricht, dessen Mittelpunkt sich längs einer Linie, die die Achse der Welle 14 mit dem Punkt y verbindet, in einem Ab-

L²
stand von der Achse der Welle 14 (P₁ in

Fig. 1), befindet. L bezeichnet den Abstand jedes Kontaktstückes 16 und 17 von der Achse der Welle 14, während R₁ der Radius des Fokuskreises C₁, d.h. also des von dem Detektor 11 beschriebenen Weges ist. Auf diese Weise können die geeigneten Fokusbeziehungen beim Drehen der Schnecke 29 aufrechterhalten werden.

Beim Betriebe der Einrichtung gemäß der Erfindung wird die Schnecke 29 gedreht und dadurch der Arm 26 und der Detektor 11 gemäß dem Pfeil 48 neben der Skala 36 (Fig. 2) durch die Stellung 2 θ = o° (s. Fig. 5), bei welcher die Maximalkrümmung des Kristalls 8 eintritt, bis zu der Stellung 2 θ = i8o° bewegt. In der Praxis braucht der Winkel 2 Θ den Wert von i6o°, der a.uf der Skala 36 als Maximalwert angegeben ist, nicht zu übersteigen. Eine gegebene Wellenlänge im Fluoreszenzspektrum des Stückes 2 wird auf dem Streifen 42 als eine Spitze angezeigt, wenn der Einfallwinkel θ der Gleichung (1) für aufeinanderfolgende, ganzzahlige Werte von η genügt, z. B. wenn

sin Θ = Il2d, 2 A/2 rf, 3 A/2 rf usw.
ist.

Eine andere gegebene Wellenlänge wird bei einer entsprechend abweichenden Reihe von Werten von ß angezeigt. Auf diese Weise kann das vollständige Fluoreszenzspektrum eines Untersuchungsstückes erhalten werden.

Um die praktische Anwendung der Erfindung zu erläutern, sei angenommen, daß das Stück 2 aus reinem Kupfer besteht, das ein charakteristisches Spektrum mit folgenden Wellenlängen aufweist:

Kß = 1,3894 k X Ka₁ = i,5374 k X Ka₂ = 1,5412 k X

Der Faktor k X bedeutet Kiloröntgeneinheiten der Wellenlänge. Längen in Kiloröntgeneinheiten können durch Multiplikation mit 1,00202 χ io~⁸ in Längen in Zentimetern umgewandelt werden.

Wenn der biegsame Kristall 8 aus Glimmer mit einer Schar von Gitterebenen senkrecht zur Spaltrichtung und mit Abständen rf₀₂₀ = 4,51 k X besteht, dann werden Spitzen auf dem Streifen 41 bei Werten von 2 (9 angezeigt werden, die annähernd zwischen 2 θ = iy° 41' für η = ι mit Wellenlänge Kß, bis zu 2 Θ = 117° 22' für w = 5 mit Wellenlänge Kot., variieren. Da jedes Element ein verschiedenes charakteristisches Spektrum mit zusammengesetzten Wellenlängen dieser Art besitzt, kann das Stück 2 aus einem unl>ekannten Material l)estehen, welches auf die in ihm enthaltenen Elemente analysiert werden kann, und zwar qualitativ aus den Werten von 2 β (oder Wellenlängen), bei denen Spitzen auftreten, und quantitativ aus den Intensitäten, die sich aus der Höhe der Spitzen ergeben.

Obwohl in der Beschreibung hauptsächlich eine Ausführungsform von Bewegungs-Übertragungsmitteln angegeben ist, können auch andere äquivalente Mittel, wie z. B. Getriebe, verwendet werden, bei denen die Toleranzen nicht für die erforderliche Genauigkeit einzuhaltenden Werte überschreiten dürfen. Da ähnliche Mittel zur Bewegungsübertragung und ähnliche Röntgenstrahlen-, Abtastungs- und Aufzeichnungsmittel bei Röntgenstrahlen-Beugungs-Goniometer-Apparaten benutzt werden können, so liegt eine Anwendungsmöglichkeit der Erfindung in der Schaffung eines zügehörigen Analysierungsapparates.

Es sei weiter darauf hingewiesen, daß das in Fig. 2 dargestellte Untersuchungsstück 2 aus einem beliebigen Material in fester, flüssiger oder gasförmiger Form bestehen kann und nicht in einem bestimmten Winkel zu den von der Quelle 1 einfallenden Strahlen liegen muß, vorausgesetzt, daß die ausgelöste Fluoreszenzstrahlung den Kristall 8 trifft. In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, sog. Soller-Sdhlitze im Wege der Fluoreszenzstrahlung unmittelbar vor oder nach ihrem Durchtritt durch den Kristall 8 vorzusehen, um die Feinheit der Fokusabbrldung zu verbessern. Die Quelle 1 ist ferner nicht auf eine Quelle für harte Röntgenstrahlen beschränkt, es können vielmehr alle Mittel, welche das Fluoreszenzröntgenspektrum eines zu analysierenden Versuchsstückes auslösen, mit Vorteil verwendet werden, z. B. das Bombardement mit Elektronen oder anderen Ladungsteilchen geeigneter Energie. Da einige radioaktive Stoffe ihre eigenen Fluoreszenzröntgenspetktren auslösen, so ist keine Fremderregung erforderlich, wenn solche Stoffe analysiert werden sollen.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele können Abänderungen erfahren, ohne daß damit der i°° Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: '

   ι. Verfahren zum Messen der Einzelwellenlängen in dem charakteristischen Fluoreszenzröntgenstralhlenspektrum eines zur Fhioreszenzstrahlung angeregten Werkstoffes, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluoreszenzstrahlung auf einen zur Beugung dieser Strahlunggeeigneten, vorzugsweise biegsamen Kristall veränderlicher Krümmung geworfen wird, daß der Kristall um eine feste Achse in Umdrehung versetzt und gleichzeitig die Krümmung des

   Kristalls nach der Gleichung R., = '„ z. B.

   ^ ^! cos Θ

   durch Biegung verändert wird, wobei R₃ der Krümmungsradius des Kristalls, R₁ der Radius eines Fokuskreises, dessen Mittelpunkt mit dieser Achse zusammenfällt, und Θ der Beugungswinkel ist, und daß ein Strahlendetektor längs des Umfanges dieses Fokuskreises in einem bestimmten Verhältnis zur Drehung des Kristalls bewegt wird.
2. 2. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen biegsamen Kristall veränderlicher Krümmung, der drehbar im Wege der Fluoreszenzröntgenstrahlung angeordnet ist, durch einen Strahlendetektor für die gebeugte Strahlung, der sich in Abhängigkeit von der Winkelstellung dieses Kristalls längs einer Kreisbahn bewegt, deren Achse mit der Rotationsachse des Kristalls fluchtet, und durch Mittel zur Biegung des Kristalls entsprechend dem Bogen eines Kreises, der die Drehachse des Kristalls schneidet und einen Krümmungsradius aufweist, der als Funktion der Winkelstellung des

   Kristalls nach der Gleichung R₃ = W veränderlich ist, wobei R_z der Krümmungsradius des Kristalls, R₁ der Radius der Kreisbahn des Strahlendetektors und Θ der Beugungswinkel ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der biegsame Kristall um eine Achse drehbar ist, die zu einer Schar seiner Gitterebenen im Wege der zu messenden Fluoreszenzstrahlung parallel liegt, und daß die Krümmung des Kristalls mittels einer ortsfesten Kurve einstellbar ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2 und 3» dadurch gekennzeichnet, daß der biegsame Kristall einen Mittelteil und bewegliche Seitenteile aufweist, daß seine Drehachse durch diesen Mittelteil hindurchgeht, und daß bewegliche Glieder vorgesehen sind, welche gegen diese Seitenteile des Kristalls anliegen, um den Kristall um diese Achse so zu biegen, daß der Strahlung eine im wesentlichen konvexe Fläche dargeboten wird.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halter für den biegsamen Kristall zwei gegeneinander bewegliehe Teile besitzt, welche feste Scheitel aufweisen, die gegen den Mittelteil des Kristalls anliegen, und bewegliche, an den Seitenteilen des Kristalls anliegende Kontaktstücke trägt, zwecks Biegung des Kristalls um die Scheitel, und daß der Halter um eine Achse drehbar angeordnet ist, die im wesentlichen mit diesen Scheiteln zusammenfällt, und daß ferner der Halter und der Kristall in Umdrehung versetzt und der Strahlendetektor längs des Fokuskreises durch Getriebe bewegt wird, die mit den Antriebsmitteln des Strahlendetektors und denen des Kristalls in Verbindung stehen, und daß gleichzeitig der bewegliche Teil des Kristallhalters in bezug auf die festen Scheitel eingestellt wird.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Mittel, die mit dem beweglichen Teil des Kristallhalters verbunden sind und an einer ortsfesten Kurve anliegen, deren Krümmung dem Bogen eines Kreises entspricht, dessen Mittelpunkt von der Rotationsachse des Kristallhalters längs einer mit der Richtung des einfallenden Mittelstrahles zusammenfallenden

   Γ 2 c

   Linie in einer Entfernung ■-_- angeordnet ist, ·*

   wobei L der Abstand zwischen den Kontaktteilen und der Achse und R_x der Radius des Fokuskreises ist, auf dem sich der Strahlendetektor bewegt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   1 5412 10.52