УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НА ОСНОВЕ АНОМАЛЬНОГО ПРЕЛОМЛЕНИЯ В РЕФРАКЦИОННЫХ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТАХ

Полезная модель относится к области рентгенотехники и может быть использовано для контроля химического состава и структуры вещества.
Известно устройство для определения характеристик объектов с рассеиванием (патент РФ №2262673, опубликован 10.12.2004) в оптическом диапазоне, который заключается в подаче излучения на поверхность исследуемого объекта и регистрации излучения на выходе приемного световода. На поверхности объекта в зоне входного окна приемного световода формируют область частичного затемнения, обеспечивающую изменяющееся в пространстве распределение плотности мощности рассеянного излучения, попадающего во входное окно приемного световода, и регистрируют его, по которому судят о характеристиках изучаемого объекта.
Недостатком устройства является невозможность его использования для большинства веществ, находящихся в конденсированном состоянии, и для которых не может быть обеспечено прохождение значительной части зондирующего излучения через исследуемый объект в силу его непрозрачности для оптического излучения.
Известны устройства для контроля за составом и характеристиками вещества, использующие информацию о значениях показателя преломления вещества при разных значениях энергии зондирующего излучения - рефрактометры (Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. - М.: Советская энциклопедия. 1988.). В частности, известен рентгеновский интерферометр (Патент Японии JP 3715955, приоритет 2002.07.25, опубликован 2004.02.26) предназначенный для исследования характеристик вещества, в котором имеется источник рентгеновского излучения, перестраиваемый монохроматор и координатно-чувствительный детектор, и происходит разделение пучка от источника рентгеновского излучения с помощью дифракционной решетки, после чего пучки собираются с помощью зеркал в одну точку, где наблюдается интерференционная картина, при этом в один из пучков помещают исследуемый образец, и по виду интерференционной картины определяют различные характеристики вещества исследуемого образца.
Недостатками известных устройств является сложность конструкции и анализа полученных результатов.
Техническим результатом, на получение которого направлена полезная модель, является разработка устройства для контроля химического состава и характеристик веществ, находящихся в конденсированном состоянии, отличающегося простотой конструкции и интерпретации полученных результатов.
Технический результат достигается в полезной модели, содержащей, расположенные последовательно на одной оптической оси, источник рентгеновского излучения, перестраиваемый монохроматор, обеспечивающий на выходе зондирующее рентгеновское излучение определенной энергии, образец из исследуемого вещества, выполненный в виде фокусирующего элемента, а также координатно-чувствительный детектор, обеспечивающий измерение диаметра сфокусированного линзой пучка.
Предпочтительно выполнение координатно-чувствительного детектора с возможностью перемещения вдоль оптической оси устройства с целью определения положения фокуса линзы для различных энергий зондирующего излучения.
Предпочтительно выполнение фокусирующего элемента в виде двояковогнутой линзы.
Предпочтительно выполнение двояковогнутой линзы диаметром 0.05-1 мм.
В одном из вариантов выполнения при фиксированном положении координатно-чувствительного детектора измеряется размер засвеченного пятна, которое пересчитывается в положение фокуса.
На фиг. 1 показана схема устройства, где 1 - источник рентгеновского излучения, 2 - перестраиваемый монохроматор, 3 - исследуемый образец в виде фокусирующего элемента, 4 - фокальное пятно сформированное линзой, 5 - координатно-чувствительный детектор для определения положения фокуса.
Устройство работает следующим образом. Из полихроматического пучка излучаемого источником рентгеновского излучения 1 монохроматор 2 выделяет излучение определенной энергии. Это излучение проходит через образец 3, выполненный в виде двояковогнутой фокусирующей линзы, расположенной на оси зондирующего пучка и собирается этой линзой в фокальном пятне 4. Положение фокального пятна 4 определяется по минимальному размеру изображения источника, формируемого образцом и регистрируемого координатно-чувствительным детектором 5 при перемещении последнего вдоль оптической оси установки.
При изменении энергии сканирующего излучения пучка исходящего из монохроматора 2 происходит изменение фокусного расстояния линзы 3, которое определяется значением показателя преломления вещества образца для определенной энергии зондирующего излучения. Эта зависимость в целом имеет монотонный характер, который нарушается в области энергий зондирующего излучения близких к энергиям связи электронов в оболочках атомов, входящих в состав образца, что соответствует известному эффекту аномальной дисперсии.
В другом варианте при фиксированном положении детектора 5 измеряется размер засвеченного пятна 4, из которого по известным формулам пересчитывается положение фокуса.
Таким образом, реализуется технический результат полезной модели.