ЗЕРКАЛО-КОНДЕНСОР

-4
Настоящая полезная модель относится к устройствам, применяемым в области рентгеностуктурного анализа, который проводится с помощью синхротронного излучения (СИ). Применение СИ для исследования атомной структуры монокристаллов, поликристаллических материалов и нанообъектов основывается на возможности получения большой плотности фотонов на образце размером 0,3-0,5 мм в диапазоне волн 0,6-2,5 ангстрем, при разрешении Δλ/λ=2×10 и настройке на любую длину волны в этом диапазоне.
Для исследований в области кристаллографии важно, что СИ с высокой величиной плотности спектрального потока фотонов в совокупности с двумерным детектором позволяет сократить время получения дифракционной картины на 3-4 порядка, улучшить угловое разрешение. Одновременно можно повысить чувствительность к измерению деталей картины с малой интенсивностью, уменьшить используемый спектральный интервал, снизить интенсивность гармоник и настроиться на любую длину волны.
Таким образом, применяя СИ, становится возможным исследовать структуру монокристаллов и нанокристаллов, исследовать модулированные структуры, структуру кластеров в монокристаллах, ускоренно с большой точностью и чувствительностью определять фазовый состав, размеры и форму кристаллитов, величину напряжений, а также решать многие другие задачи по исследованию структуры поликристаллических материалов.
Исследования с использованием СИ проводятся на станциях структурных исследований поликристаллических материалов и монокристаллов основными элементами канала формирования монохроматического пучка которых являются: зеркало-конденсор, монохроматор, фокусирующее зеркало, расположенное за монохроматором, вакуумные щели, ионизационная камера и детекторы положения пучка.
Важное значение для эффективной работы станции имеет зеркало-конденсор, которое обеспечивает перевод расходящегося пучка в параллельный перед его поступлением в монохроматор. Успешное решение этой задачи позволяет повысить яркость используемого пучка, уменьшить потери интенсивности из-за тепловых деформаций, исключить гармоники, улучшить угловое разрешение на дифракционной картине. Использование зеркала - конденсора позволяет вдвое уменьшить тепловую нагрузку на кристалл в монохроматоре, уменьшить на порядок разрешение по энергии, уменьшить на два порядка интенсивность гармоник.
Известно зеркало с отражательной поверхностью, образованной отдельными отражательными сегментами, и имеющее возможность изменения его профиля (Hendrix J., Koch M.H.J. and Bordas J., A double focusing X-ray camera for use with synchrotron radiation. Journal Applied Crystallography (1979), 12, 467-472).
Однако недостатками известной конструкции является невысокая тепловая нагрузка на зеркало и как результат ограничение мощности используемого пучка СИ, а также относительно длительный период времени, затрачиваемый на изменение профиля зеркала.
Задачей настоящей полезной модели является создание зеркала-конденсора, которое может работать с пучками большей мощности в результате введения системы охлаждения и быстро менять свой профиль (сектора параболы или эллипса), а, следовательно, расходимость
отраженного пучка. Техническим результатом изобретения является расширение диапазона проводимых исследований в результате повышения мощности пучка СИ и снижения тепловой нагрузки на кристалл в монохроматоре, который установлен в станции непосредственно за зеркалом-конденсором, а также оперативного управления длиной волны.
Поставленная задача и заданный технический результат достигаются тем, что в зеркале-конденсоре с отражательной поверхностью, образованной отдельными отражательными сегментами, и имеющем возможность изменения его профиля (сектора параболы или эллипса) отдельные сегменты зеркала снабжены системой охлаждения. Для изменения профиля зеркала применены пъезодвигатели, которые установлены на каждом из названных сегментов. Зеркальные секции сегментов могут быть выполнены из пластин монокристалла кремния, снабженных платиновым или вольфрамовым покрытием и располагаться на медных блоках охлаждаемых проточным хладагентом. Для охлаждения сегментов зеркала возможно применение водяной системы охлаждения.
Сущность полезной модели и результаты, достигаемые при ее использовании, поясняются схематическим рисунком, представленными на фигуре.
Зеркало-конденсор, схема которого изображена на фиг., содержит ряд отдельных отражательных сегментов 1, которые сопрягаются между собой посредством шарниров 2. Отражательная поверхность этих сегментов может быть выполнена из пластин монокристалла кремния, снабженных платиновым или вольфрамовым покрытием. Сегменты снабжены системой охлаждения 3. Вход и последующий выход охлаждающей среды из полости элементов через патрубки 4 показан стрелками. В качестве охлаждающей среды может использоваться вода. Изменение положения каждого из элементов обеспечивается посредством приводного механизма 5,
содержащего пъезодвигатель и пьезодатчик. Шаговые двигатели 6 обеспечивают перемещение всего зеркала-конденсора в целом.
Функционирование зеркала конденсора осуществляется следующим образом.
Для изменения длины волны шаговыми двигателями 6 изменяют наклон зеркала в целом в соответствии с изменением критического угла полного внешнего отражения (ПВО) зеркала, вследствие изменения наклона изменяется профиль (сектор параболы или эллипса), рассчитываемый в компьютере, путем задания напряжения на каждый пьезодвигатель в приводном механизме 5. Выполненные перемещения концов сегментов 1 (шарниров 2) контролируются пьезодатчиками в приводимых механизмах 5, в результате обеспечивается параллельность лучей, отраженных от зеркала, а, следовательно, и высокое разрешение по длинам волн (энергии) и высокое угловое разрешение на дифракционной картине.