тел: (495) 600-40-84
Рентгеновская капиллярная оптика

Рентгеновская капиллярная оптика

Стеклянная капиллярная оптика применяется в различных методах рентгеновского анализа, например, в рентгенодифракционном анализе (РДА), рентгенофлуоресцентном анализе (РФА) и в рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС). Развитие технологий сделало возможным сфокусировать рентгеновские лучи в пятно малого диаметра при расстоянии от источника до образца в 400 мм и более. Для микро-РФА в растровом электронном микроскопе разработано новое поколение поликапиллярной оптики, позволяющей получить фокусное пятно диаметром 10 мкм при MoKα.

Развитие поликапиллярной оптики направлено на дальнейшее уменьшение размера фокусного пятна и увеличение коэффициента прохождения. Для решения многих задач, в которых используется мощный источник излучения, необходима соответствующая высококачественная оптика. Основной целью является возможность получения фокусного пятна малого диаметра вне зависимости от расстояния до источника. Изменение диаметра капилляров и использование нового типа стекла значительно повысили коэффициент прохождения рентгеновской оптики.

Фокусирующая поликапиллярная оптика

Стеклянная капиллярная оптика применяется для коллимирования и фокусировки рентгеновского излучения. В этих элементах используется явление многократного полного внутреннего отражения рентгеновских лучей от гладкой поверхности. Оптические устройства могут включать в себя один или несколько моно или поликапилляров, которые специальным образом расположены или изогнуты в соответствии с условиями формирования рентгеновского пучка. Такие капиллярные структуры изготавливаются из специального стекла с внутренней поверхностью высочайшего качества.

Коллимирующая поликапиллярная оптика

Такие элементы можно получить получить разрезав фокусирующую линзу на две полулинзы. В зависимости от направления пучка, полулинзы могут использоваться для создания квазипараллельных рентгеновских пучков из расходящихся или для фокусировки параллельных пучков. Оптика этого типа используется в РДА.

Монокапиллярные рентгеноводы

Рентгеновод представляет собой монокапилляр цилиндрической формы. Рентгеновод коллимирует рентгеновское излучение, при этом максимальный угол расхождения рентгеновских лучей на выходе из монокапилляра соответствует критическому углу полного внутреннего отражения.

рентгеновод1.JPG

В отличие от точечной диафрагмы (pinhole) рентгеноводы значительно повышают интенсивность излучения на образце. Рентгеноводы могут иметь различные диаметры и длину капилляра в соответствии с конкретной задачей (см. спецификацию). Дополнительно рентгеновод может быть оборудован точечной диафрагмой.

Параболические монокапилляры

Рентгеновские параболические монокапилляры предназначены для фокусировки коллимированного рентгеновского излучения или для коллимации расходящихся лучей от источника рентгеновского излучения (см. схему ниже), расположенного в фокусе. Параболические монокапилляры являются системами однократного отражения. Размер фокусного пятна зависит не только от качества самой оптики, но ещё и от параметров источника. 

Параболический монокапилляр.JPG

Эллиптические монокапилляры

Эллиптические рентгеновские монокапилляры относятся к оптическим системам однократного отражения. Пространственное разрешение данной оптики зависит от технологии производства, а также от параметров источника. Конструкция монокапилляра может быть оптимизирована в соответствии с конкретной задачей. Для увеличения изображения монокапилляр (выделен на схеме жирным начертанием) должен быть расположен между источником и малой осью эллипса (2b), соответственно для уменьшения изображения – позади малой оси.

Эллиптические монокапилляры.JPG

Поликапиллярные конические коллиматоры - рентгеноводы.

 Конические коллиматоры представляют собой поликапиллярную рентгеновскую оптику и имеют форму усечённого конуса. Данные элементы выполняют функцию рентгеновода, а также коллимируют расходящиеся от источника рентгеновские лучи (см. схему ниже)

конические коллиматоры.JPG

К примеру, рентгеноводы данного типа могут использоваться для коллимации расходящегося излучения от образца в установках рентгенофлуоресцентного или рентгенодифракционного анализа (см. схему ниже)

Схема конич. коллиматора.JPG




Фокусирующая поликапиллярная оптика

Focusing_drawing.jpg

Параметр

Поликапиллярные
РЭМ-линзы

Поликапиллярные минилинзы

Поликапиллярные микролинзы

Фокусное расстояние на входе f1, мм

> 40

> 40

> 30

Длина L мм

от 150 до 300

от 50 до 300

от 40 до 60

Фокусное расстояние на выходе f2, мм

> 5

> 4

> 2

Угол захвата Ф, рад

от 0.05 до 0.2

от 0.04 до 0.15

от 0.05 до 0.1

Диапазон энергий, кэВ

от 1 до 30

от 3 до 30

от 3 до 30

Оптимальный размер источника, мкм

> 50

от 30 до 1000

от 30 до 50

Размер фокусного пятна, мкм

> 200

от 30 до 600

от 20 до 100

Усиление интенсивности

от 500 до 4000

от 1500 до 20000

от 1000 до 7000

Применение

Модуль для микро-РФА с iMOXS-РЭМ

Микро-РФА (μ-XRF)

Микро-РДА (μ-XRD)

Микро-РФЭС (μ-XPS)

Микро-РФА (μ-XRF)

Микро-РДА (μ-XRD)

Микро-РФС (μ-XPS)




Коллимирующая поликапиллярная оптика

Collimating_drawing.jpg

Параметр

Поликапиллярные линзы

Поликапиллярные минилинзы

Поликапиллярные микролинзы

Фокусное расстояние f, мм

>40

>10

>5

Длина L, мм

75 - 150

25 - 150

20 - 30

Входной диаметр Din, мм

>5

>2

>1

Выходной диаметр Dout, мм

8 - 16

5 - 8

3 - 5

Угол захвата Φ, рад

0.05 - 0.2

0.04 - 0.15

0.05 - 0.1

Выходная дивергенция (CuKα) Δθ, °

0.2 - 0.3

0.2 - 0.3

0.2 - 0.3

Коэффициент пропускания KTr (CuKα), %

10 - 60

10 - 60

10 - 60

Применение

РДА (XRD)

РДА (XRD)

Микро-РДА (μ-XRD)

Микро-РДА (μ-XRD)



Эллиптические монокапилляры

Эллиптич. монокап (спец).JPG

Параметр

Значение

Расстояние от источника до фокуса 2а, мм

250…15000

Расстояние от источника до эллиптического монокапилляра, f1, мм

>10

Фокусное расстояние, f2, мм

>1

Длина малой оси эллипса 2b, мкм

50…3000

Входной диаметр D1, мкм

50…2000

Выходной диаметр D2, мкм

50…2000

Длина эллиптического монокапилляра, мм

>20

Диапазон энергий фотонов, кэВ

Экстремальный УФ – 30 кэВ

Размер фокусного пятна, мкм

>10

Диаметр корпуса, мм

>7

Коэффициент усиления интенсивности

>50



Параболические монокапилляры

Параболические монокапилляры (спец).JPG

Параметр

Значение

Фокусное расстояние

>10 мм

Входной диаметр, D1

50…3000 мкм

Выходной диаметр, D2

50…2000 мкм

Длина

>20 мм

Диапазон энергий

Экстремальный УФ – 30 кэВ

Размер фокусного пятна

>10 мкм

Диаметр корпуса

>7 мм

Коэффициент усиления интенсивности

>50



Монокапиллярные рентгеноводы

рентгеновод1(спец).JPG

Параметр

Значение

Расстояние от источника до монокапилляра f1, мм

>10

Диаметр монокапилляра d1, мкм

10…1000

Длина l, мм

94, 135, 165, 173, 191, 210, 230

Диапазон энергий фотонов, кэВ

1…30

Оптимальный размер источника, мм

0.02…1

Диаметр корпуса рентгеновода dmax, мм

7, 10, 16

Усиление интенсивности

3…10

 Возможно изготовление рентгеноводов с различной l и dmax по индивидуальным требованиям


Поликапиллярные конические коллиматоры

конические коллиматоры (спец).JPG

Параметр

Значение

Расстояние от источника до коллиматора, f

> 1 мм

Длина, L

> 3 мм

Входной диаметр, D1

> 1 мм

Выходной диаметр, D2

3-12 мм

Угол захвата, Ф

> 20 °

Пространственное разрешение

> 20 мкм