X射线射束整形装置和方法制造方法及图纸

一种用在X射线分析设备(40)中的射束整形装置(10)。该射束整形装置处理来自X射线射束源(20)的输入射束(32)，并产生具有输出射束形状的输出射束(34)，用于辐照样本(112)，该样本由X射线分析设备的样本保持器(22)保持。根据样本(112)的倾斜角(χ)的改变来控制输出射束形状的移动，倾斜角由样本保持器(22)的倾斜位置来限定。置来限定。置来限定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】X射线射束整形装置和方法
专利

[0001]本专利技术涉及一种X射线射束整形(beam shaping)装置和射束整形方法。
[0002]专利技术背景
[0003]X射线衍射(XRD)是一种用于分析晶体样本的结构和分子特性的分析技术。在X射线反射分析中，用X射线射束以一定的入射角辐照样本，以及用检测器检测从样本衍射的射束。可以调节射束的入射角以及样本相对于入射射束的倾斜角。
[0004]对于某些种类的分析，例如纹理分析，样本可以被保持在可枢转的样本保持器中，并且样本表面相对于入射射束的倾斜角在倾斜角的范围内改变。
[0005]随着样本保持器保持的样本倾斜，射束在样本上的入射投影或覆盖区在样本上的形状、面积和位置会发生改变。
[0006]专利技术概述
[0007]专利技术人已经认识到，样本上射束覆盖区的这种改变会在维持一致的辐照方面引起问题，这对可靠的结果很重要。特别地，专利技术人已经观察到，随着相对于源的倾斜角增加到更大的值，入射辐照会开始溢出样本的侧面(过度辐照)。其影响是样本上的入射强度根据样本倾斜角而变化。
[0008]这在图1和图2中示出，图1和图2各自示意性地描绘了用X射线射束14以两个不同的倾斜角χ＝0
°
和χ＝80
°
辐照样本12。射束在垂直于χ倾斜轴的方向上(即，从图1和图2的角度来看，在与侧向相反的前后方向上)的入射角ω在图1和图2中的每一个中都是相同的(ω＝20
°
)。
[0009]在图1中，轴向射束宽度对于高倾斜角(χ＝80
°
)的样本12来说太宽，这导致射束溢出。在图2中，赤道(equatorial)射束尺寸对于较低倾斜角(χ＝0
°
)的样本来说太大，这再次导致射束溢出。
[0010]避免这种过度辐照并因此维持一致的入射强度的典型方式是有意减小赤道方向和轴向方向上的射束14的尺寸。这在图3中示出。典型的尺寸减小的射束横截面尺寸可以是例如1
×
1mm或0.5
×
0.5mm。相比之下，总的生成的射束尺寸通常可能大约为1
×
7mm，而不是1
×
1mm。因此，仅使用总生成射束宽度的一小部分，这减小了样本12上入射射束覆盖区的尺寸。因此，这减少了入射到表面上的总辐照通量(和辐照强度)，这导致较低的功率输出信号。结果，信噪比降低了。
[0011]因此，专利技术人已经意识到，对样本过度辐照问题的改进解决方案将是有价值的。
[0012]本专利技术由权利要求限定。
[0013]根据依据本专利技术一方面的示例，提供了一种用于X射线分析设备的射束整形装置，其中X射线分析设备包括样本保持器，该样本保持器用于以围绕倾斜轴的可变的倾斜角度来保持样本。该射束整形装置包括射束整形元件和控制器，该射束整形元件适于接收来自X射线源的输入射束并产生具有输出射束形状的输出射束，该控制器在使用中可操作地与X射线分析设备耦合。控制器适于根据样本的可变的倾斜角来控制输出射束形状的移动。
[0014]本专利技术的实施例基于提供具有整形输出的射束整形元件，该整形输出被控制成根
据样本的倾斜而移动。通过引入输出射束形状的移动，并将该移动与样本倾斜角度的变化联系起来，这提供了一种机制，通过该机制，无论样本倾斜角如何，射束覆盖区都可以保持在样本表面上，而不会溢出样本的侧面。这确保了尽可能一直高地维持落在样本上的X射线强度。
[0015]控制器可以适于控制与样本的可变的倾斜角相关联的输出射束形状的移动。换句话说，可以控制输出射束形状的移动，以便与样本的变化的倾斜角相关联。输出射束形状的移动和样本的倾斜角之间可存在固定的或定义的相关函数或关系。
[0016]控制器可以适于控制输出射束形状的移动，以便将射束在由样本保持器在使用中保持的样本上的入射覆盖区保持在样本表面的边界内。
[0017]本文提到的输出射束形状是指输出射束的横截面形状。
[0018]控制器可适于接收来自X射线分析设备的输入信号，该输入信号指示围绕倾斜轴的样本的倾斜角、或样本保持器的倾斜角，并适于基于(或使用)所述输入信号来控制输出射束形状的移动。控制器可以基于输入信号产生用于控制输出射束形状的移动的一个或更多个输出信号。如果样本保持器适于将样本保持在相对于样本保持器的固定位置，则指示样本保持器的倾斜角的信号也提供样本本身倾斜角的指示。因此，该信号将提供样本倾斜角的必要指示。
[0019]控制器可以被配置为除了输出射束形状的移动之外还控制样本保持器(以及因此样本)的倾斜角。
[0020]该装置对于执行X射线衍射分析可能特别有利。更具体地说，该装置特别有利于用于使用X射线衍射对样本进行纹理或应力分析。在这种过程中，样本通常以一定范围的倾斜角进行旋转，以便能够相对于表面沿着不同的晶体取向进行分析。
[0021]输出射束形状的移动可以包括旋转。移动可以由旋转组成，或者可以是旋转。控制器可以适于控制输出射束形状的旋转，以与样本的可变的倾斜角一致地旋转。例如，控制器可以适于控制输出射束形状的旋转，以与样本的可变的倾斜角相关联地旋转，即，使得输出射束形状的旋转与样本的变化倾斜角相关联。输出射束形状的旋转和样本的倾斜角之间可存在固定的或定义的相关函数或关系。
[0022]可以控制旋转，使其以这样方式与样本的倾斜一致或相关联，从而针对变化的样本旋转角度来调整射束入射覆盖区。通过使射束形状和样本彼此一致或相关联地旋转，这可以有助于将射束覆盖区保持在样本表面上，并且辐照面积的变化减小，而不管样本倾斜角如何。目的是最小化倾斜角改变时辐照面积的变化。这确保了在所有倾斜角一致高的辐照强度。
[0023]附加地或替代地，移动可以包括平移。这可以允许调整入射射束覆盖区在被辐照样本上的定位。例如，这可以有助于将射束覆盖区保持在样本表面的边界内，从而在样本上保持一致高的辐照强度。
[0024]根据一个或更多个示例，射束整形元件可以是可移动的，并且其中输出射束形状的移动可以通过射束整形元件在射束内的移动来实现。更具体地，射束整形元件可以被布置成在输入射束内是可移动的，并且其中控制器对输出射束形状的移动可以通过控制射束整形元件在输入射束内的移动来实现。例如，射束整形元件可以是可旋转的，并且输出射束形状的旋转可以通过射束整形元件在输入射束内的旋转来实现。
[0025]射束整形元件可以包括掩模元件。
[0026]其他示例包括具有旋转各向异性光输出的透镜或其他双凸透镜(lenticular)元件，即输出辐照图案或形状根据光学元件的旋转而改变的元件。
[0027]射束整形元件可以在被定向为横向于输入射束的光轴或与其交叉(cross
‑
wise)的平面——这意味着与光轴相交的平面——内旋转。本文提到的光轴是指例如输入射束的中心轴；限定输入射束传播方向的轴。
[0028]在输入射束内物理地移动射束整形元件只是提供可移动输出射束本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用在X射线分析设备(40)中的射束整形装置(10)，其中所述X射线分析设备包括样本保持器(22)，所述样本保持器用于以围绕倾斜轴(24)的可变的倾斜角(χ)来保持样本(112)，所述射束整形装置(10)包括：射束整形元件(28)，所述射束整形元件适于接收来自X射线源(20)的输入射束(32)，并产生具有输出射束形状的输出射束(34)，以及控制器(36)，所述控制器在使用中能够操作地与所述X射线分析设备(40)耦合，所述控制器(36)适于根据所述样本(112)的所述可变的倾斜角(χ)来控制所述输出射束形状的移动。2.根据权利要求1所述的装置(10)，其中，所述移动包括旋转，并且所述控制器(36)适于控制所述输出射束形状的旋转，以与所述样本(112)的可变的倾斜角(χ)相关联地旋转。3.根据权利要求1或2所述的装置(10)，其中，所述射束整形元件(28)被布置成能够在所述输入射束(32)内移动，并且其中，通过控制所述射束整形元件(28)在所述输入射束(32)内的移动来实现所述控制器(36)对所述输出射束形状的移动。4.根据权利要求3所述的装置(10)，其中，所述射束整形元件(28)能够围绕与所述输入射束(32)的轴重合的轴旋转。5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置(10)，其中，所述射束整形装置包括一个或更多个致动器，所述一个或更多个致动器被配置为实现所述输出射束形状的移动。6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置(10)，其中，所述输出射束形状是限定了纵向轴(50)和横向轴的细长形状。7.根据权利要求6所述的装置(10)，其中，所述控制器(36)被配置为控制所述输出射束形状的旋转，以便将所述纵向轴(50)保持为基本上平行于由在使用中由所述样本保持器(22)保持的样本(112)的表面所限定的平面。8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置(10)，其中，所述射束整形元件(28)包括掩模元件。9.根据权利要求8所述的装置(10)，其中，所述掩模元件限定了X射线透射狭缝(46)。10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置(10)，其中，所述控制器(36)被配置为控制所述输出射束形状的移动，使得在所述倾斜角(χ)在限定的倾斜角(χ)范围内改变时，在由所述样本...

【专利技术属性】
技术研发人员：米伦，
申请(专利权)人：马尔文帕纳科公司，
类型：发明
国别省市：