应用X射线的成套测试设备制造技术

用于在多个分析仪器上同时用Ｘ射线进行研究的成套测试设备，它包括一发散的Ｘ射线源（１）、用于将射线传输至各分析仪器（５）的各光路装置、以及各分析仪器的各装置，可供进行光谱、衍射和其他研究、物体内部结构成像、Ｘ射线曝光，等等。发散的Ｘ射线在作为一组弯曲光路的Ｘ射线“半”镜头（２）的各光路内被光路壁多次全外反射而被转变成传输至分析仪器（５）的准平行射线束（４），每一“半”镜头截获Ｘ射线源（１）的一部分发散射线（３）。本发明专利技术的成套测试设备可包括Ｘ射线“全”镜头（６），用于将射线聚焦在位于分析仪器（８）之一的输入部分的焦点区域（２２）。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是关于用X射线研究和测试物质、材料或装置的技术。
技术介绍
用于进行上述研究和同时在几个分析仪器上进行测试的成套设备是众所周知的(见1981年由K.Kunts.Moscow，“Mir”出版的“同步加速器”中的第80-89页[1])。在这样的成套测试设备中，所有分析仪器共用一个射线源。所述射线源是一个同步加速器，或者在更现代的成套测试设备中是储能环。由同步加速器或储能环发出的同步加速器射线被传输至分析仪器(工作站)。进行具体研究或测试所需要的频谱带从带宽相当大的同步加速器射线中萃取(本专利技术与这一点相关，这一频段是在X射线频段内)。每一分析仪器的装置构成由这种或那种研究和测试的专业而定。但是，众所周知，同步加速器射线源，包括储能环，是非常复杂的大构造物，其价格高达几亿美元。射线谱含有X射线频段的储能环的直径都不会小于50m([1]第80页)。在采用同步加速器射线源时，由于其尺度庞大，最复杂的问题是所必需的真空度的维护，从加速器环的几十米长的周边到分析仪器的射线传输光路(通向蓄能器)和每一分析仪器的实验容积内都要有必要的真空度，任一分析仪器内的真空度的降低都将使其停止工作，还会影响蓄能器和与之连通的全部分析仪器([1]，第80页)。根据分析仪器的数量，从由同步加速器或储能环发出的窄的定向射线束中萃取出X射线并形成某些射线束，必须在真空中进行，这是一个严重的课题，当然这可以用掠射镜(grazing mirror)和晶体系统来解决。在用上述范围内的光路时，应采取专门步骤确保每一形成的射线束的位置控制和维护，这种射线束在垂直平面内的宽度以mrad(毫弧度)计。所以，如果在40m距离处，射线束偏移不超过10mm，则强度就损失了一或两个数量级，这取决于分析仪器的孔径([1]，第85页)。对于上述尺度的同步加速器和储能环，解决其运行人员和分析仪器处的研究人员的防辐射屏蔽问题也是很难的。最后，还要指出，基于同步加速器或储能环的成套测试设备是如此昂贵，以致于只有少数几个国家能够建造。所以，现在世界上只有很少几套这样设备。几十年来，各国政府在联合建造这种设备。欧洲的同步加速器辐射中心(在法国的格勒诺布尔)就是这种设备的一个例子。尽管同步加速器射线源有已被注意到的缺点，但目前它仍是独一无二的能够得到窄的定向辐射的频谱平面的射线源类型，足以用于研究和测试的目的，在所要求的工作范围内，可同时供几个分析仪器工作。所以，创造一种更适合于科学家和工程师使用的成套测试设备是很有必要的，其能够以便宜的射线源给分析仪器的射入孔提供高强度的射线。本专利技术创造的成套测试设备没有上述的缺点(尺度庞大，价格昂贵，真空度保持问题，防辐射安全问题，在射线传输到分析仪器的应用中射线束的形成和控制问题)。专利技术概要本专利技术的用于在多个分析仪器上同时用X射线进行研究的成套测试设备，和已知的同类设备相类似，包括射线源、将射线传输至分析仪器的光路装置、以及分析仪器的各装置。与已知同类设备不同的是，本专利技术的成套测试设备包括用作射线源的发散X射线源，每一将射线传输至分析仪器的光路装置包括制成为一组弯曲光路形式的X射线镜头，X射线在该镜头内的各弯曲光路内被光路壁多次全外反射，该镜头是放置成能够截获射线源的发散X射线的一部分并能把所截获的X射线转变成准平行(quasi-parallel)的射线束。X射线管、激光发生器或等离子发生器都可以用作发散X射线源。因此，不采用同步加速器或储能环作为射线源，而是并且尤其是可以用标准的X射线管作为射线源，以及用X射线镜头萃取射线并使之变成窄的定向准平行射线束，进而把X射线传输至分析仪器，这些就是本专利技术的技术成果。此外，本专利技术的成套测试设备还包括另一个用作一组弯曲光路的X射线镜头，X射线在该镜头内的各弯曲光路内被光路壁多次全外反射，该镜头是放置成能够截获射线源的发散X射线的一部分，并且该镜头是制成为能够使截获的X射线转变，以及分析仪器制成为能将所研究的物体与之放置在一起并能使所研究物体上要研究的部分对准X射线聚焦区域。在用一个X射线管的发散X射线作为本专利技术中的射线源时，所述射线管可以制成具有不同类型的阳极，阳极尤其可以是微焦的(microfocal)、直通的、转动的、复合材料的、钨的。用具有显微测焦的或直通的阳极的射线管来产生发散在宽的空间角(solid angel)内的射线是合适的；用具有复合材料阳极的射线管可以得到与阳极中的若干化学元素相对应的射线中的不同谱线；用具有转动阳极的射线管，由于其散热情况的改善，可以得到更大的射线密度；而用具有钨阳极的射线管可以产生大带宽的X射线。在本专利技术的成套测试设备中用一个具有转动的、复合材料的或钨的阳极的射线管作为发散X射线源的情况中，所述成套测试设备还可以包括至少一个单色光镜，将其放置在由X射线镜头形成的准平行射线束的路径上，其能够萃取这一射线束的一部分并将其反射向分析仪器。在这一情况下，由一个X射线镜头形成的准平行射线束可用于为至少两个分析仪器提供X射线。在构成本专利技术的成套测试设备之一部分的分析仪器用于进行光谱研究的情况中，它包括一个用于放置所研究的试件的装置、一个用于检测试件被激发出来的射线的检测器、一个连接于检测器输出的光谱光路装置、以及连接于光谱光路装置输出的数据处理和成像装置。这样一个分析仪器是放置在构成成套测试设备之一部分的X射线镜头的输出焦点区域那一部分，以及所述镜头是放置成能够截获射线源的发散X射线的一部分，并且所述镜头是制成为能够使射线聚焦。这一分析仪器必须制成为能够使所研究的试件上的要研究部分对准所述镜头的焦点区域。尤其是，接受准平行射线束的各分析仪器有如下可能性。如果这样的分析仪器用于进行光谱研究，它包括一个制成为一组弯曲光路形式的X射线镜头，X射线在该镜头内的各弯曲光路内被光路壁多次全外反射，该镜头是制成并放置成能够使准平行的射线束聚焦。所述分析仪器还包括用于放置所研究的试件并使其上要研究的部分对准X射线的焦点区域的装置。此外，这一分析仪器包括用于检测所研究的试件被激发出的射线的检测器、连接于检测器输出的光谱光路装置、以及连接于光谱光路装置的输出用于进行数据处理和成像的装置。在构成本专利技术的成套测试设备之一部分并接受准平行的射线束的分析仪器用于进行衍射研究的情况中，所述分析仪器包括一用于放置所研究的试件并使其相对于射线束的传播方向定向的装置、一用于检测所研究的试件上衍射的射线的检测器、一用于使检测器和所研究的试件相对定位的装置、以及一连接于检测器的输出用于进行数据处理和成像的装置。在构成本专利技术的成套测试设备之一部分并接受准平行的射线束的分析仪器用于物体内部结构成像的情况中，所述分析仪器包括一用于使物体定位的装置和一用于检测穿过物体的射线的检测器，检测器又有图象目视读出和记录装置。在构成本专利技术的成套测试设备之一部分并接受准平行的射线束的分析仪器用于进行X射线曝光(注本文中的术语“X射线曝光”还可指“X射线印刷”或“X射线蚀刻”)的情况中，所述分析仪器包括一用于放置掩摸的装置和一用于放置表面上涂有一层保护膜的基底的装置，因此，放置基底的装置放置在放置掩模的装置的后面。附图说明本专利技术由以下各附图予以图示说明，其中图1示出了本专利技术的各主要构成部分的组成和相对布置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在多个分析仪器上同时用Ｘ射线频段的射线进行研究的成套测试设备，它包括一射线源、用于将射线传输至各分析仪器的各光路装置、以及各分析仪器（５）的各装置，其特征在于： 所述成套测试设备包括一作为射线源的发散Ｘ射线源（１）， 至少一个能将射线传输至分析仪器（５）的光路装置包括用作一组弯曲光路（１０）的Ｘ射线镜头（２），用于使Ｘ射线在其光路壁（１１）多次全外反射，所述镜头是放置和制造成能够截获射线源（１）的发散的Ｘ射线的一部分（３）并能将其转变成准平行的射线束（４）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在多个分析仪器上同时用X射线频段的射线进行研究的成套测试设备，它包括一射线源、用于将射线传输至各分析仪器的各光路装置、以及各分析仪器(5)的各装置，其特征在于所述成套测试设备包括一作为射线源的发散X射线源(1)，至少一个能将射线传输至分析仪器(5)的光路装置包括用作一组弯曲光路(10)的X射线镜头(2)，用于使X射线在其光路壁(11)多次全外反射，所述镜头是放置和制造成能够截获射线源(1)的发散的X射线的一部分(3)并能将其转变成准平行的射线束(4)。2.如权利要求1所述的成套测试设备，其特征在于，所述成套测试设备还包括一用作一组弯曲光路的X射线镜头6，X射线在所述镜头内的各弯曲光路内被光路壁多次全外反射，所述镜头是放置和制造成能够截获射线源(1)的发散的X射线的一部分并能将所截获的射线聚焦，一分析仪器(8)，放置在所述X射线镜头6的射出焦点区域22的那一部分并制造成能将所要研究的物体(18)定位以使所要研究的物体的需要研究的部分对准所述X射线镜头(6)的射出焦点区域(22)。3.如权利要求2所述的成套测试设备，其特征在于，放置在所述X射线镜头(6)的射出焦点区域(22)那一部分的所述分析仪器8是用于进行光谱研究，并且所述分析仪器包括用于检测所研究的试件18被激发出来的射线的检测器19，连接于所述检测器的输出的光谱光路装置(20)，连接于光谱光路装置(20)的输出用于进行数据处理和成像的装置21。4.如权利要求1至3中的任一项所述的成套测试设备，其特征在于，所述成套测试设备包括用作发散的X射线源的X射线管1。5.如权利要求4所述的成套测试设备，其特征在于，所述X射线管(1)制成为具有微焦阳极。6.如权利要求4所述的成套测试设备，其特征在于，所述X射线管(1)制成为具有直通阳极。7.如权利要求4所述的成套测试设备，其特征在于，所述X射线管(1)制成为具有转动的阳极。8.如权利要求4所述的成套测试设备，其特征在于，所述X射线管(1)制成为具有复合材料的阳极。9.如权利要求4所述的成套测试设备，其特征在于，所述X射线管(1)制成为具有钨的阳极。10.如权利要求7至9中的任一项所述的成套测试设备，其特征在于，所述成套测试设备还包括至少一个单色光镜(33)，其放置成能够萃取准平行射线束(4)的一部分(34)并向所述分析仪器反射线束(35)，所述准平行射线束(4)是由制成为既能截获射线源的发散的X射线的一部分又能把所截获的射线转变成准平行的射线束的所述X射线镜头(2)形成的。11.如权利要求1至3中的任一项所述的成套测试设备，其特征在于，所述成套测试设备包括一用作发散X射线源的等离子或激光X射线源。12.如权利要求1至3和5至9中的任一项所述的成套测试设备，其特征在于，其中至少一个接受准平行射线束(4)的分析仪器(5)是用于进行衍射研究并且它包括一用于放置所要研究的试件(18)并使所述试件相对于准平行射线束(4)的传播方向定向的装置(1 7)。13.如权利要求1至3和5至9中的任一项所述的成套测试设备，其特征在于，其中至少一个接受准平行射线束(4)的分析仪器(5)是用于进行物体内部结构成像并且它包括一用于使物体(18)定位的装置(17)和用于检测穿过所述物体的射线的检测器(27)，所述检测器又包括用于目视读出和记录图象的装置。14.如权利要求1至3和5至9中的任一项所述的成套测试设备，其特征在于，其中至少一个接受准平行射线束(4)的分析仪器(5)是用于进行X射线曝光并且它包括用于定位掩模(29)的装置(28)和用于放置其上涂有一层保护膜(32)的基底(31)的装置(30)，并且所述装置(30)是放置在所述装置(28)的后面。15.如权利要求1至3和5至9中的任一项所述的成套测试设备，其特征在于，其中至少一个接受准平行射线束(4)的分析仪器(5)是用于进行光谱研究并且它包括用作一组弯曲的光路的X射线镜头(23)，X射线在所述镜头内的各弯曲光路内被光路壁多次全外反射，所述X射线镜头制成并放置成能将准平行的射线束聚焦，用于使所研究的试件(18)定位以使其上所要研究的部分对准X射线聚焦区域(24)的装置(17)，用于检测所研究的试件(18)被激发出来的射线的检测器(19)，连接于检测器(19) 的输出的光谱光路装置(20)，以及连接于所述光谱光路装置(20)的用于数据处理和成像的装置(21)。16.如权利要求4所述的成套测试设备，其特征在于，其中至少一个接受准平行射线束(4)的分析仪器(5)是用于进行衍射研究并且它包括用于放置所要研究的试件(18)并使试件相对于准平行射线束(4)的传播方向定向的装置(17)，用于检测在所研究的试件上衍射的射线的检测器(19)，用于使所述检测器和所研究的试件相对定位的装置(25)，以及连接于所述检测器(19)的输出的用于数据处理和成像的装置(26)。17.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：姆拉丁阿布比奇罗维奇库马科夫，
申请(专利权)人：姆拉丁阿布比奇罗维奇库马科夫，
类型：发明
国别省市：RU[俄罗斯]