DE1080320B

DE1080320B - Einrichtung zur Beugung von Roentgenstrahlen

Info

Publication number: DE1080320B
Application number: DES38635A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Hans Neff
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1954-04-09
Filing date: 1954-04-09
Publication date: 1960-04-21
Also published as: FR1139227A; US2870337A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Beugung von Röntgenstrahlen an Versuchskörpern und zur Aufnahme des Beugungsdiagramms dieser Versuchskörper. Bei diesen Einrichtungen macht es sich störend bemerkbar, daß die Intensität der abgebeugten Röntgenstrahlen innerhalb des Beugungsdiagramms eines Versuchskörpers in Abhängigkeit vom B eugungswinkel um mehrere Zehnerpotenzen schwankt und somit eine Vorrichtung zur Aufnahme des Beugungsdiagramms mit einem weiten Aussteuerungsbereich erfordert.

Die Erfindung geht von der Feststellung aus, daß einige winkelabhängige Faktoren der Intensität der gebeugten Röntgenstrahlen bereits vor der Aufnahme des Beugungsdiagramms bekannt sind. Zum Beispiel ist die Intensität gebeugter Röntgenstrahlen beim Debye-Scherrer-Verfahren:

Einrichtung
zur Beugung von Röntgenstrahlen

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Phys. Dr. Hans Neff, Erlangen,
ist als Erfinder genannt worden

I = A

+cos²2#₇ __S(^±

sin² & cosi?

SK

Hier bedeutet

A = Absorptionsfaktor für stäbchenförmige Versuchskörper, der bekannten Tabellen als Funktion vom Beugungswinkel sowie vom Radius und Absorptionskoeffizienten des Versuchskörpers zu entnehmen ist,

■& = halber Beugungswinkel,

h = Flächenhäufigkeitsfaktor,

B = eine temperaturabhängige Konstante, die von der Schwingungsamplitude der Atonie im Gitterverband des Versuchskörpers abhängt,

S = Strukturfaktor,

λ = Wellenlänge der Röntgenstrahlen.

Bei dem Bragg-Brentano-Verfahren ist die Intensität eines gebeugten Röntgenstrahl gegeben durch

Η,?Ϊ5Κ
sin³ ■&■ cos ·&

Diese Formel unterscheidet sich von der Formel für das Debye-Scherrer-Verfahren durch das Fehlen des Absorptionsfaktors, der bei Verwendung nachenhafter Präparate vernachlässigt werden kann, und durch einen sin ■& im Nenner. Dieser sin & kommt dadurch zustande, daß bei dem Bragg-Brentano-Verfahren^mit wachsendem Winkelt bei vorgegebenem festem Querschnitt des auf den Versuchskörper treffenden Röntgenstrählenbündels immer weniger Kristallite am Beugungsvorgang· teilnehmen, im Gegensatz zum Debye-Scherrer-Verfahren, bei dem immer die gleiche Anzahl Kristallite die Strahlen abbeugt.

Die vor der Aufnahme des Beugungsdiagramms eines Versuchskörpers bekannten winkelabhängigen Faktoren der Beugungsintensität sind bei dem Debye-Scherrer-Verfahren

_ 1 -fcos²2#

J? ^ —— SX.. j

sin²?? cos??
bei dem Bragg-Brentano-Verfahren

_ 1 + cos²2#
sin³ ■& cos #

Erfindungsgemäß sind nun bei einer Einrichtung zur Beugung von Röntgenstrahlen an Versuchskörpern und zur Aufnahme des Beugungsdiagramms dieser Versuchskörper Mittel vorgesehen zur selbsttätigen Steuerung der aufgenommenen Intensität der von dem Versuchskörper gebeugten Röntgenstrahlen in Abhängigkeit vom Beugungswinkel in dem Sinne, daß vor der Aufnahme des Beugungsdiagramms des Versuchskörpers bekannte win-"kelabhängige Faktoren der Beugungsintensität auf einen •winkelunabhängigen, konstanten Wert normiert werden.

Die Intensitätssteuerung gemäß der Erfindung erfolgt bei den obengenannten Beispielen als Funktion des Winkels also derart, daß man als Meßergebnis in beiden Fällen eine normierte Intensität

erhält.

' Die bekannten winkelabhängigen Faktoren der Beu- -"-" gungsintensität (im Beispiel F₁ oder .F₂) werden als Regelfunktion für die Intensitätssteuerung verwendet. Durch diese Maßnahme werden die Intensitätsunterschiede innerhalb des Beugungsdiagramms um etwa eine Zehnerpotenz verkleinert und lassen überdies unmittelbar —- d. h. ohne Rechnung — Schlüsse auf J^x, also auf die

unbekannten Größen »Α«, »J3« und »S« zu, wobei die Exponentialfunktion

meist zu vernachlässigen ist; da bei Versuchstemperaturen, die weit vom Schmelzpunkt des "Versuchskörpers entfernt sind, in der Regel

ist und damit

/sin &\2 XT)

als Funktion des Beugungswinkels nur wenig variiert.

Die Mittel gemäß der Erfindung zur Steuerung der aufgenommenen, d.h. der im Ausgang des Röntgenstrahlenindikators angezeigten oder aufgezeichneten Strahlungsintensität können an verschiedenen Teilen der Meßeinrichtung angreifen.

Bei einer Ausführung der Erfindung wird die Intensität der Röntgenstrahlungsquelle z. B. durch Steuerung der Heizungsleistung der Röntgenröhre abhängig vom Beugungswinkel derart verändert, daß vor der Aufnahme des Beugungsdiagramms bekannte winkelabhängige Faktoren der Beugungsintensität auf einen winkelunabhängigen konstanten Wert normiert werden.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die Empfindlichkeit des Röntgenstrahlenindikators vom Beugungswinkel abhängig geregelt. Ist dieser Röntgenstrahlenindikator ein Zählrohr in Integrationsschaltung, kann man etwa parallel zu dem den integrierten Impulsstrom anzeigenden Meßinstrument einen von der Regelfunktion gesteuerten veränderbaren Widerstand schalten oder die Höhe der über einen Univibrator auf den Integrator gelangenden Impulse im Sinne der Regelftiaktion durch entsprechende Regelung der Anodenspannung der Endstufe des Univibrators steuern.

Bei Verwendung von Proportionalzählern als Indikatoren der Röntgenstrahlung wird gemäß der Erfindung die Zählrohrspannung, die die Höhe der Impulse bestimmt, im Sinne der Regelfunktion verändert, bei Verwendung von Kristallzählern mit angeschlossenen Fotovervielfachern die Spannung an den Vervielfacherstufen.

Bei fotografischer Aufnahme des gesamten Beugungsspektrums wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung eine im Sinne der Regelfunktion gewalzte Absorptionsfolie in den Strahlengang zwischen dem Vexsuehskörper und dem fotografischen Film gebracht.

Ein Beispiel für eine weitere Ausführungsform der Erfindung, eine besonders einfache Einrichtung zur Intensitätsregelung der gebeugten Röntgenstrahlung, ist ia der Abbildung dargestellt: ein Blendensystem mit veränderbarer Durchlaßöffnung zur Regelung der auf den Röntgenstrahlenindikator treffenden Röntgenstrahlenintensität, wobei dieses Blendensystem über eine mechanische Führung mit einer nach der Regelfunktion hergerichteten Schablone verbunden ist.

Von der Röntgenröhre 1 wird ein Röntgenstrahlenbündel 2 auf den Versuchskörper 3 gesandt, von diesem Versuchskörper 3 gemäß der Braggschen Beziehung reflektiert und die reflektierte Intensität mittels eines Zählrohres 4 gemessen. Vor dem Zählrohr 4 ist eine Blende 5 angebracht, die durch einen Schieber 6 abdeckbar ist. Die Lage des Schiebers 6 wird durch den Auflagepunkt 7 des ihn tragenden Stabes 8 auf der nach der Regelfunktion geschnittenen Schablone 9 bestimmt. Zählrohr 4 und Blende 5 sind über einer Platte 10 fest miteinander verbunden. Wird der Versuchskörper 3 um einen Winkel a gedreht, so ist das Zählrohr 4 und die Blende 5 um einen Winkel 2 α nachzudrehen, um das Refiexionsgesetz zu erfüllen. Hierdurch gleitet der Fußpunkt 7 des den Schieber 6 tragenden Stabes 8 auf der Schablone entlang und wird im Sinne der Regelfunktion gehoben oder gesenkt. Im gleichen Sinne schließt oder öffnet sich die Blende 5 und verändert damit die Intensität der auf das Zählrohr 4 gelangenden Röntgenstrahlung im Sinne der Regelfunktion,

Claims

PATENTANSPBÜCHE:

1. Einrichtung zur Beugung von Röntgenstrahlen an Versuchskörpern und zur Aufnahme des Beugungsdiagramms dieser Versuchskörper, gekennzeichnet durch. Mittel zur selbsttätigen Steuerung der aufgenommenen Intensität der von den Versuchskörpern gebeugten Röntgenstrahlen in Abhängigkeit vom Beugungswinkel in dem Sinne, daß vor der Aufnahme des Beugungsdiagramms des Versuchskörpers bekannte winkelabhängige Faktoren der Beugungsintensität auf einen winkelunabhängigen, konstanten Wert normiert werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zur Steuerung der von der Röntgenstrahlungsquelle! abgegebenen Strahlungsintensität in Abhängigkeit vom Beugungswinkel, derart, daß die winkelabhängigen Faktoren der Beugungsintensität auf einen winkelunabhängigen konstanten Wert normiert werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Mittel zur Steuerung der Heizungsleistung der Röntgenröhre in Abhängigkeit vom Beugungswinkel der Strahlung.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zur Steuerung der Empfindlichkeit der Indikatoreinrichtung in Abhängigkeit vom Beugungswinkel der Strahlung.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen zum Meßinstrument im Ausgang der Indikatoreinrichtung parallel geschalteten und in Abhängigkeit vom Beugungswinkel der Strahlung gesteuerten elektrischen Widerstand.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Blendensystem veränderbarer Durchlaßöffnung zur Regelung der von dem Versuchskörper gebeugten Röntgenstrahlenintensität vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der veränderbaren Durchlaßöffnung des Blendensystems letzteres über eine mechanische, Führung mit einer nach der Regelfunktie-it hergerichteten Schablone verbunden ist.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 056 859.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen