КАМЕРА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ РЕНТГЕНОВСКОЙ ОПТИКИ

Полезная модель относится к научному приборостроению и может быть использована при создании аппаратуры для исследования процессов эксплуатации, разрушения и методов защиты элементов рентгеновской оптики, например, изготовленных из бериллия, особенно в сильных потоках рентгеновского излучения.
Металлический бериллий, благодаря своему малому атомному номеру, является наиболее прозрачным для рентгеновского излучения твердым материалом в нормальных условиях по сравнению элементами первого и второго периода Периодической системы химических элементов. Благодаря этому он активно используется для изготовления вакуумно-плотных окон и составных преломляющих линз для рентгеновского излучения, установленных на источниках синхротронного излучения и лазерах на свободных электронах. Под воздействием высокоинтенсивного рентгеновского ионизирующего излучения происходит окисление бериллия элементов рентгеновской оптики, которое приводит к изменению рентгенооптических свойств. Оксид бериллия являет высокотоксичным для человека. Эти проблемы решаются путем внесения бериллиевой оптики в вакуум, а также постоянным охлаждением и/или обдувом инертными газами. В связи с этим требуется проведение оценки влияния методов защиты элементов рентгеновской оптики в различных условиях эксплуатации.
Известна рентгеновская камера для исследования материалов в рентгеновском излучении при контролируемой атмосфере по патенту РФ на полезную модель № 72329 (опубликован 10.04.2008 г.), содержащая корпус с бериллиевым окном для прохождения рентгеновских лучей с двумя патрубками для подключения газопроводов, с держателем образца, выполненным с возможностью вращательно-колебательного движения с помощью электропривода, с возможностью контролируемого нагрева образца, и систему поддержания давления в камере, с возможностью обеспечения постоянного газового потока.
Недостатком известной камеры является невозможность проведения исследований в вакууме, на воздухе, в азоте, в гелии, в аргоне. Также недостатком является отсутствие возможности точного позиционирования и юстировки элементов рентгеновской оптики и локального измерения температуры в месте падения потока рентгеновского излучения. Кроме того, в полезной модели отсутствует возможность оптического мониторинга процессов взаимодействия материалов и элементов рентгеновской оптики с газовыми смесями при больших потоках рентгеновского излучения.
Технический результат, на получение которого направлена полезная модель, создание камеры, которая бы позволяла осуществлять изучение элемента рентгеновской оптики в потоке рентгеновского излучения в атмосфере контролируемого состава, давления и скорости потока газов, с возможностью одновременного проведения оптического мониторинга процессов взаимодействия материала элемента рентгеновской оптики с газовыми смесями при больших потоках рентгеновского излучения, а также с возможностью исследования рентгеновского излучения после прохождения изучаемого элемента рентгеновской оптики, при обеспечении удобного размещения и изъятия изучаемого элемента рентгеновской оптики в камере.
Технический результат достигается в камере для изучения элементов рентгеновской оптики, содержащей герметичный корпус с входным окном для прохождения рентгеновского излучения, с двумя патрубками, с держателем изучаемого элемента рентгеновской оптики, расположенным внутри корпуса и выполненным с возможностью движения с помощью электропривода, отличающейся тем, что корпус выполнен с выходным окном, а также с открываемой крышкой для установки и изъятия изучаемого элемента рентгеновской оптики, и, по крайней мере, с одним смотровым окном, при этом один патрубок выполнен с управляемым регулятором расхода газа для подключения к внешней системе откачки газов из камеры, а второй патрубок выполнен, по крайней мере, с одним управляемым регулятором расхода газа, обеспечивающим напуск в камеру смеси газов, подаваемых от внешних источников, с контролируемым составом и скоростью потока.
Предпочтительно выполнение входного и выходного окна из бериллия.
Предпочтительно выполнение смотрового окна с пирометром для дистанционного измерения температуры на поверхности изучаемого элемента рентгеновской оптики в месте падения на него рентгеновского излучения и/или с тепловизором для визуализация распределения температуры по поверхности изучаемого элемента рентгеновской оптики.
Предпочтительно выполнение входного окна с затвором, непрозрачным для рентгеновского излучения.
Предпочтительно выполнение корпуса с вакуумметром для контроля давления в камере.
Предпочтительно выполнение корпуса с электрическими вводами для подключения к двигателям управления положением и юстировкой, устанавливаемого в держатель, изучаемого элемента рентгеновской оптики относительно оптической оси рентгеновского излучения, и/или подключения, размещаемых внутри корпуса датчика температуры, нагревателя, охладителя, датчиков электрофизических параметров изучаемого элемента рентгеновской оптики.
Предпочтительно выполнение входного окна с затвором для установки времени экспозиции элемента рентгеновской оптики в рентгеновском излучении.
Предпочтительно выполнение затвора на входном окне с возможностью его автоматического открытия и закрытия.
В одном из вариантов реализации, полезная модель выполнена с таймером для управления автоматическим открытием и закрытием затвора на входном окне.
На фиг.1 приведена схема устройства.
Полезная модель реализуется в устройстве, содержащем герметичный корпус 1 с входным бериллиевым окном 2 для прохождения рентгеновского излучения 3, с двумя патрубками 4 и 5, с держателем 6 изучаемого элемента рентгеновской оптики 7, расположенным внутри корпуса 1, и выполненным с возможностью движения с помощью электропривода 8. При этом корпус 1 выполнен с выходным окном 9 из бериллия, с открываемой крышкой 10 для установки и изъятия изучаемого элемента рентгеновской оптики 7, и, по крайней мере, с одним смотровым окном 11, один патрубок 4 выполнен с управляемым регулятором расхода газа 12 для подключения к внешней системе откачки газов из камеры 1, а второй патрубок 5 выполнен, по крайней мере, с одним управляемым регулятором расхода газа 13, обеспечивающим напуск в корпус 1 контролируемого состава и потока смеси газов, подаваемых от внешних источников. Смотровое окно 11 выполнено с пирометром 14 для дистанционного измерения температуры на поверхности изучаемого элемента рентгеновской оптики 7 в месте падения на него рентгеновского излучения 3. Входное окно 2 выполнено с затвором 15. Корпус 1 выполнен с вакуумметром 16 для контроля давления. Корпус 1 выполнен с электрическими вводами 17 для подключения к электроприводу 8 управления положением и юстировкой, устанавливаемого в держатель 6, изучаемого элемента рентгеновской оптики 7 относительно оптической оси 17 входящего рентгеновского излучения 3. Предпочтительно выполнение входного окна с затвором для установки времени экспозиции элемента рентгеновской оптики в рентгеновском излучении. Управление затвором 15 осуществляется автоматически с помощью соединенного с ним таймера 18. Через выходное окно 9 осуществляется вывод рентгеновского излучения 19, прошедшего через изучаемый элемент рентгеновской оптики 7 из корпуса для дальнейшего контроля и изучения.
Устройство работает следующим образом. В корпус 1 через открытую крышку 10 устанавливают на держателе 6 изучаемого элемента рентгеновской оптики 7, после чего крышку 10 закрывают и герметизируют корпус 1 путем откачки атмосферы из корпуса 1 с помощью внешних форвакуумного насоса и откачного поста через управляемый регулятор расхода газа 12. С помощью регулятора расхода газа 13, осуществляют напуск в корпус 1 смеси газов контролируемого состава и скорости потока, подаваемых от внешних источников. С помощью совместного управления регуляторами расхода газа 12 и 13 устанавливают скорость обдува изучаемого элемента рентгеновской оптики 7 потоком контролируемой газовой смеси. С помощью вакуумметра 16 осуществляют контроль давления в корпусе 1. Направляют рентгеновское излучение 3 на входное окно 2. Открывают затвор 15. С помощью электропривода 8 держателя 6 производят юстировку изучаемого элемента рентгеновской оптики 7 относительно оси 17 рентгеновского излучения 3. Закрывают затвор 15 и в случае необходимости осуществляют охлаждение или нагрев образца до необходимых температур. Устанавливают необходимое для проведения эксперимента время на таймере 18. Включают таймер 18, по сигналу с которого открывается затвор 15, осуществляется экспонирование изучаемого элемента рентгеновской оптики 7 в рентгеновском излучении 3, в течение установленного на таймере 18 времени. В течение этого времени через смотровое окно 11 осуществляют визуальный мониторинг и измерение температуры с помощью пирометра 14 изучаемого элемента рентгеновской оптики 7 в месте падения на него рентгеновского излучения 3. Одновременно производится контроль и изучение выходящего через выходное окно 9 рентгеновского излучения 19. По сигналу таймера 18 затвор 15 автоматически закрывается. Эксперимент окончен.
Таким образом, достигнут технический результат, на получение которого направлена полезная модель, создана камера, которая позволяет осуществлять изучение элемента рентгеновской оптики в потоке рентгеновского излучения в атмосфере контролируемого состава, давления и скорости потока газов, с возможностью одновременного проведения оптического мониторинга процессов взаимодействия материала элемента рентгеновской оптики с газовыми смесями при больших потоках рентгеновского излучения, а также с возможностью исследования рентгеновского излучения после прохождения изучаемого элемента рентгеновской оптики, при обеспечении удобного размещения и изъятия изучаемого элемента рентгеновской оптики в камере.