DE2363221B2 - Spektrometer für die Analyse der von einer Röntgenstrahlenquelle emittierten Strahlung mit entern Analysator-KristaU und einem drehbar angeordneten Detektor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Spektrometer für die Analyse der von einer Röntgenstrahlenquelle emit-

Y) 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

ίο 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 an dem zweiten Punkt

Y) um eine Achse drehbar gelagert ist, die fest mit einem parallel zu der zweiten Verschiebungsgeraden verschiebbaren Teil verbunden ist, mit einem Detektor-Führungsarm, der um eine in bezug auf die Tragplatte feststehende Achse drehbar gelagert ist, deren

bo Schnittpunkt mit der Tragplatte von dem Mittelpunkt des Rov/Iand-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 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 Trag- '■ platte erteilt.

Ein Spektrometer dieser Art ist aus der US-PS 3445 653 bekannt. Es erfüllt die wesentlichen Bedingungen für die richtige Fokussierung eines vom Detektor empfangenen Strahlenbündels. Bei diesem be- m kannten Spektrometer erfolgt die Steuerung der Winkelsteiiung des Detektor-Führungsarms durch ein System von Rollen und Spanngliedern, das einen festen Punkt des Detektor-Führungsarms stets in einem Abstand von einem gegebenen Punkt des Rowland- π 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-Führungsarms durch das Rollen- und Spannglie- >^r> dersystem gesteuert wird. Diese Vorrichtung ist ziemlich kompliziert. Infolge des Rollen- und Spanngliedersystems sind die Genauigkeit und die Stabilität begrenzt. Vor allern aber befindet sich ein Teil der Steuereinrichtung für den Detektor in der Nähe des i<> Kristalls, was in vielen Anwendungsfällen ungünstig und unerwünscht ist.

In der DE-AS 1572830 ist ein Röntgenspektrometer beschrieben, bei welchem eine Steuereinrichtung eine Drehung eines den Detektor tragenden Arms um ) > einen Winkel erzwingt, der in fester Beziehung zu dem Drehwinkel eines den Analysatorkristall tragenden Halters um einen Punkt des Analysatorkristalls steht. Hierzu besteht auch eine mechanische Verbindung zwischen dem den Detektor tragenden Arm und ei- -to nem 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 Arms 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 Drehwinkel des Halters. Durch diesen Mechanismus wird eine der Fokussierungsbedingungen nicht erfüllt, nämlich die Bedingung, daß der Abstand zwischen Detektor und Kristall stets gleich dem Abstand zwischen Röntgenstrahlenquelle und Kristall ist; es sind nämlich keine Maßnahmen getroffen, um bo 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 ein Teil in der Zone des vom Kristall kommenden Strahlenbündels liegt.

Aus der DE-AS 1572 753 ist es schließlcih bekannt, als Führungsvorrichtung bei einem Spektrometer eine 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-Führungsarms 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-Führungsarm hinsichtlich ihrer gegensinnigen Drehbewegungen relativ zur Tragplatte verbindet und das ein fest mit dem verschiebbaren Teil verbundenes Getriebeteil aufweist, das bei der Verstellung der Tragplatte die Drehung eines anderen, fest mit dem Detektor-Führungsarm verbundenen Getriebeteils steuert, 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 eine sehr präzise Drehung des Detektor-Führungsarms ergibt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 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 dargestellt, die bei der Röntgenstrahlen-Spektrometrie von Bedeutung sind, nämlich eine Röntgenstrahlenquelle 1, die am Punkt O angeordnet ist, ein gekrümmter plattenförmiger Kristall 2, dessen Mittelpunkt am Punkt M liegt und der einen Krümmungsradius 2 R 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-Kreis genannt. In Fig. 1 sind strichpunktiert die Grenzstrahlen des von der Quelle ausgesendeten, durch den Kristall gebeugten und am Punkt F fokussierten Strahlenbündeis dargestellt. Der Eintritt des Detektors 3 liegt am Fokussierungspunkt F oder in der Nähe dieses Punktes.

Es sind zwei in bezug auf die Röntgenstrahlenquelle 1 feststehende Verschiebungsgeraden Ox und Oy dargestellt, wobei die Verschiebungsgerade Ox durch den Mittelpunkt M des Kristalls geht. Zur Analyse der Strahlung der Röntgenstrahlenquelle in einer bestimmten Richtung beschreibt der Mittelpunkt M des Kristalls eine geradlinige Bahn, die durch die Röntgenstrahlenquelle geht und im vorliegenden Fall die Verschiebungsgerade Ox ist, wodurch die Analy-

serichtung gebildet ist; jeder Stellung des Kristalls, für welche der Abstand OM kleiner als 2R ist, entspricht eine Lage des Rowland-Kreises, die der Stellung des Kreises mit dem Radius R entspricht, der durch die Röntgenstrahlenquelle und durch den betreffenden "' Ort des Mittelpunktes M 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 i"> zwischen den Verschiebungsgeraden Ox und Oy ist; der eine Punkt ist 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 -¹¹ Punkt M auf der Verschiebungsgeraden Oy bewegt. Eine elementare geometrische Überlegung zeigt, daß für alle Stellungen des Punktes M der Punkt 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 sind. 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 )< > angeordnet wird.

Ferner ist zu erkennen, daß der von den Richtungen PM und PO gebildete Winkel gleich der Hälfte des von den Radien CM und CO gebildeten Winkels ist, und somit auch gleich der Hälfte des von den Radien i"> CFund CAi gebildeten Winkels, da die Punkte O und F symmetrisch zueinander in bezug auf den Radius CM liegen.

In Fig. 2, wo die gleichen Buchstaben die gleichen TeilewieinFig. 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 ^r>o ist aus dem Dreieck CDE durch eine Verschiebung um die Strecke CF abgeleitet, so daß die folgenden Gleichhcitsbcziehungen gelten:

EH=DG = R und DE = GH

wobei die Punkte D, E, G und H auf den vier Ecken v-> 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 t>o 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. b5

Damit der Eckpunkt Γ des Dreiecks FGH mit dem zuvor definierten Fokussicrungspunkt F zusammenfällt, ist es natürlich wichtig, daß clic Symmetriebedingung 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 CM und CO ist, und insbesondere doppelt so groß wie der Winkel zwischen den Richtungen PO und PM ist.

Das Dreieck FGW 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 Tragplatte verknüpft.

Diese Maßnahme ergibt den Vorteil, daß die den Punkt M 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 Analysatorkristall für die Einstellvorgänge besser zugänglich gemacht, und andererseits ergibt sich ein geringerer Raumbedarf für den Mechanismus in der Richtung senkrecht zu der Ebene des Rowland-Kreises insofern, als einige Bestandteile des Mechanismus in der Ebene des Rowland-Kreises selbst angeordnet werden können, ohne daß der Betrieb des Spektrometers gestört wird.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel sind die Führungsvorrichtungen für die Punkte G 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 G 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 Hilfe eines der beider Arme EH oder DG und eines in der Zeichnung nichl dargestellten Übersetzungsgetriebes, welches dieser Arm in einer Richtung hält, die mit der Strecke CAi einen Winkel bildet, der doppelt so groß wie der vor den Richtungen PO und PM gebildete Winkel ist, und das bei der Bewegung des Kristalls diesen Arm in bezug auf die Strecke CM (d. h. in bezug auf die Tragplatte 20) um einen Winkel dreht, der doppell so groß wie die Änderung des Winkels zwischen der Richtungen PO und PM ist.

Der in Fig. 2 nicht dargestellte Detektor 3 ist se 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 ir Fig. 2 symbolisch durch eine Strecke dargestellte; Teil 40' ist um diesen Gelenkpunkt schwenkbar. Dci Detektor 3 ist am Punkt F fest mit diesem Teil 40 verbunden, so daß seine Orientierung in bezug aul 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 OG verbunden ist und in einem Abstand von dem Punkt G liegt, dci

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 in 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 sich auch das ι ο 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^r> gendes: Da das Dreieck GFQ bei seiner Verformung gleichschenklig bleibt, behält der Winkel, den die Strecke FQ mit der Richtung FM des gebeugten Bündels einschließt, einen konstanten Wert, wenn der Kristall wandert. Der Detektor 3 wird für eine Stellung 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 gewählt werden, daß ein geringer Raumbedarf des Me- Jo 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 J5 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 G und H 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 oder 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 am 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 Ge- b5 stell 10 ist ein Fenster angebracht, 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 einen konstanten Abstand zwischen den Achsen dieser Schwenkzapfen aufrechterhält, wodurch die Einstellung 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 IR 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 Detcktor-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 Zähnsektor 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.

Dei Detektor-Führungsarm 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 Zeichenebenc steht; der Detektor-Führungsarm 24 materialisiert eine der Seiten des Parallelogramms DGHE. Wenn dem Dc-

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 C.

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 daß der auf der Achse des Lagerzapfens 31 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 Abstand 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 es ermöglichen, die Orientierung des Detektors in bezug auf den Hebel zu justieren; diese Einstellvorrichtungen sind in der Zeichnung nicht dargestellt.

Der Kurbelarm 30, von dem 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 bekannten 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 Fig. 3 beispielsweise für den Punkt £ 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)

Patentansprüche:

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 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 Röntgenstrahlenquelle 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 Teii verbunden ist, mit einem Detektor-Führungsarm, der um eine in bezug auf die Tragplatte feststehende Achse drehbar 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 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, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung durch ein Übersetzungsgetriebe mit dem Übersetzungsverhältnis 2:1, das das parallel zur zweiten Verschiebungsgeraden (Oy) verschiebbare Teil (K<) 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 Kurbeiarms (30), der von dem von dem Detektor-Führungsarm (24) geführten ersten Punkt (C) 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 Drehachse (23) des Detektor-Führungsarms (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.

5. Spektrometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung eine in der Tragplatte (20) angebrachte kreisbogenförmige Gleitführung aufweist.

6. Spektrometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung ein relativ zu der Tragplatte (20) drehbar gelagerter Hilfsarm 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 Hilfsarms für die Drehbewegungen relativ zu der Tragplatte (20) gleich dem Abstand zwischen den Drehachsen (31, 32) des Kurbelarms (30) für die Drehbewegungen relativ zu dem Detektor-Führungsarm (24) und zu dem Hilfsarm 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 Kurbelarms (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).