Рентгенооптические свойства поликапиллярных линз и их применение в дифрактометрии

• Автор: Кумахов, Алим Адилевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Нальчик
• Количество страниц: 135 с. : ил.

Содержание
Введение
1. ФОКУСИРОВКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
1.1. Способы фокусировки рентгеновского излучения
1.2 Форма и материал линзы
1.3. Возможности поликапиллярной оптики
1.3. Некоторые особенности работы поликапиллярной линзы
2. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕНТГЕНООПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
2.1. Описание экспериментального стенда
2.2. Описание основных блоков системы
2.3. Детектирующие устройства
2.4.Моделирование прохождения РИ через поликапиллярную оптику
3. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
3.1. Методика измерений
3.2. Экспериментальные результаты и их интерпретация
4. АППАРАТУРНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛИКАПИЛЛЯРНЫХ СТРУКТУР
4.1. Использование поликапиллярной оптики в классических схемах дифрактометрии
4.2. Прецизионное многофункциональное устройство для исследования возможности использования поликапиллярной линзы в основных схемах дифрактометрии
4.3. Описание основных блоков системы
4.4 Исследование протяженной области фокуса поликапиллярных линз
4.5. Методика эксперимента и обсуждение результатов
4.6. Опытный образец многофункционального дифракгометрического комплекса
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
Введение
Актуальность темы диссертации. Поликапиллярная оптика -современный мощный инструмент управления рентгеновским излучением, находит все большее применение в широком спектре направлений науки и техники. Это обусловлено, прежде всего, работой систем поликапиллярной оптики в широком диапазоне энергетического и углового спектра, малыми размерами оптических систем и возможностью применения лабораторных, и даже маломощных источников рентгеновского излучения. Применение рентгеновских поликапиллярных линз дает возможность переводить расходящийся пучок от рентгеновского источника в параллельный пучок или же сфокусировать его, позволяет создавать приборы нового поколения -рентгеновские спектрометры, рефлектометры. Особенностью этих приборов является их компактность, чрезвычайно малая доза излучения, которая практически совпадает с естественным фоном.
Таким образом, исследование и обоснование целесообразности применения рентгеновских поликапиллярных линз и полулинз является актуальной задачей и имеет значительный теоретический и практический интерес для широкого круга приложений, в том числе для современных нанотехнологий, микросхемотехники и медицинских исследований. Проведенные в работе исследования актуальны в связи с необходимостью создания современных приборов таких, как дифрактометры и спектрометры, с целыо совершенствования и полноценного их применения.
Степень ее разработанности
Несмотря на преимущества, даваемые поликапиллярной оптикой, на сегодняшний день практически отсутствуют работы по исследованию фокусирующих и изображающих рентгенооптических свойств поликапиллярной оптики последнего поколения. Большая часть современных работ в области управления и фокусировки рентгеновского излучения выполнена с

использованием элементов оптики скользящего падения, фазовых пластинок и других типов рентгеновской оптики, преимущественно на основе синхротронных источников, работа на которых крайне дорога и малодоступна.
Цель данной работы заключалась в исследовании рентгенооптических свойств поликапиллярных линз и полулинз, установление особенностей и возможностей их использования в дифрактометрии для исследования свойств твердых тел и соединений.
Для достижения поставленной цели была разработана и создана установка для экспериментального исследования рентгенооптических параметров поликапиллярных линз, полулинз и рентгеновских трубок, на которой, по разработанной методике, необходимо было решить следующие задачи:
- исследование основных параметров поликапиллярных систем: фокусные расстояния, плотность потока рентгеновских квантов в фокусном пятне, трансмиссия, размер фокусного пятна;
- исследование возможности фокусировки поликапиллярной оптикой излучения, генерируемого мощными импульсными источниками;
- исследование протяженности фокусного пятна поликапиллярной линзы и выявление возможности использования данной особенности в
рентгенооптической схеме Дебая-Шеррера и в экспериментах по
микродифракции.
Научная новизна работы заключается в следующем:
]. Разработана и создана многофункциональная экспериментальная установка для исследования основных параметров поликапиллярных рентгенооптических систем.
2.Разработана методика и проведено комплексное исследование
рентгеновских поликапиллярных линз и полулинз.

Ранее применялась схема получения сходящегося пучка от изогнутого монохроматора.
Угловые положения дифракционных максимумов и их интегральные интенсивности определяют кристаллографическую ориентировку монокристаллических пластин.
Процесс анализа от набора данных и их обработки до получения результатов в виде таблиц значений углов дифракции, интенсивностей дифракционных максимумов и значений ширин пиков на полувысоте, автоматизирован и выполняется с помощью персонального компьютера [55].
Бездиафрагменное управление геометрической формой и размерами фокусного пятна рентгеновской трубки. Поликапиллярные полулинзы позволяют не только создавать пространственно - коллимированные квазипараллельные пучки с высокой плотностью излучения, но и позволяют передавать геометрическую форму фокусного пятна на аноде рентгеновской трубки без дополнительного диафрагмирования на исследуемый образец.
В случае, когда фокусное пятно рентгеновской трубки имеет форму круга, изменить данную форму после прохождения пучка рентгеновских лучей через поликапиллярную полулинзу практически невозможно. Если же фокусное пятно прямоугольной формы (линейчатую, «штриховой фокус») и при установке перед или за фокусом полулинзы на разных расстояниях можно добиться на выходе из полулинзы такой формы пучка рентгеновских лучей, чтобы соотношение сторон прямоугольника выражалось большим числом, чем в фокусном пятне. Это вызвано тем, что поликапиллярная система проецирует не отдельную точку фокусного пятна, а ту его часть, которая попадает в угловой раствор полулинзы от его входного торца до фокуса, при этом фокусное пятно может быть размещено как до фокуса полулинзы, так и после него.
Размещение фокусного пятна в фокусе полулинзы в этом случае дает на выходе из полулинзы пучок рентгеновских лучей круглого сечения с размером, равным выходному диаметру полулинзы. Удалением фокусного пятна