monochromatizace
DESCRIPTION
E [eV] = 1240 / l [ nm ]. (1). Monochromatizace. Požadavky na monochromátor. Dl/l Spektr ální obor. fokusace polarizace kolimace. Rozlišovací schopnost R - l/Dl = E / D E , E je energie fotonů. Premonochromatizace. a. Odstran ění měkké a tvrdé složky. Absorpční filtry - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Monochromatizace
Požadavky na monochromátorSpektrální obor
fokusacepolarizacekolimace
Premonochromatizace
Absorpční filtryZrcadlaUndulátory
Odstranění měkké a tvrdé složky
Rozlišovací schopnost R - = E/E, E je energie fotonů.
E[eV] = 1240 / nm
a
Monochromatizace - filtrace
-filtr
Anoda Filtr Tloušťka (mm) Zeslabení
Mo Zr 0,052 56 %
Cu Ni 0,013 58 %
Co Fe 0,0097 65 %
Fe Mn 0,0092 65 %
Cr V 0,0091 65.5 %
odstranění měkké (dlouhovlnné) složky
Pro zeslabení na 1 %
ZrcadlaIndex lomu in 1
2ele Nr
4
~ 10-5
Totální reflexe
Nre
c
elec
Nr
Odráží se vlny s vlnovou délkou větší než mezní hodnota.
Undulátory
Na synchrotronech
Soustava magnetů se směrem pole kolmým na rovinu orbitu prstence
N/1/
Počet period pole na celé délce
Vysoká spektrální brilianceLineární nebo kruhová polarizace
Disperzní prvky Krystaly, mřížky, multivrstvy
2d sin B = n n
wr
VP F e
Lr
VF
sB
eh r
M
sB
er
, ,
, ,
sin| |
s in
1
2
1
2
0
2
2
1
2
Polarizační faktor 1 - , cos 2 -
ww
bw w b
L b L L b L
b
sh s
s h s
B B
0
0
1
21 1
1
21
( ), ( )
( / ) , ( )
s in ( ) / s in ( )
Asymetrická difrakce
S0w0 = Shwh
Pro 1. harmonickou
Index asymetrie
DisperzeD
tan
w ~ 1 – 10
Mozaikové krystaly – grafitDokonalé krystaly – Si, Ge
LiF, křemen, kalcit
MultivrstvyRozlišovací schopnost - / ~ N (počet period) Ta-Au/Be, B, C, Si
Nefokusující monochromátory Jednokrystalové
sin sin co s 0 0 co s
D
D0
0 0 0 0co s co s ; tan /
P I G C d d d( ) ( ) ( , )
0
Spektrální intenzita zdroje
Zářivost zdroje
Obor
CD
( , , , )co s
co s 00
0
Celkový difraktovaný výkon systému zdroj,štěrbina, krystal
P I Z d( ) ( ) ( , )
0 0
Spektrální okno systému zdroj, štěbina, detektor
s / D + / D
Ri = D/sVnitřní rozlišovací schopnostLze zvýšit pouze použitím vyššího řádu difrakce, pro který je s menší, a
nebo použitím asymetrické difrakce tak, aby 0 < s .
max = 2dMaximální vlnová délka
Nefokusující monochromátory Dvoukrystalové
1. (+, -) (n, -n)
Stejné, rovnoběžné difrakční rovinyVystupující záření má stejný směr jako dopadající
ladění
Channel-cut
Prochází i složky od jiných rovin ()
Krystalová funkce C2 (nižší chvosty)
Mírné rozjustování krystalů (vzájemný posuv C)
Zlepšení rozlišovací schopnosti (Disperzní prvky)Potlačení vyšších harmonickýchPotlačení složky
Užití kosé difrakce – inclined crystal monochromator
paralelní, bezdisperzní
Monolytický (channel-cut) monochromátor odstraňující vyšší harmonické v širokém rozmezí úhlů a současně umožňující udržení konstantní polohy vystupujícího svazku posunem krystalu ve směru osy otáčení.
Nefokusující monochromátory Dvoukrystalové
Kombinace Bragg-Laue1b. (+, -) (n, -m)
neparalelní, disperzníRůzné d
2. (+, -) (n, -m)
antiparalelní, disperzní
Nefokusující monochromátory
2. (+, +) (+n, +m)
antiparalelní, disperzní
Vysoká rozlišovací schopnost
Monochromátory mění nepolarizované záření na částečně lineárně polarizované a kruhově polarizované na elipticky polarizované. Toto lze odstranit zkříženou polohou monochromátorů (pootočení druhého krystalu kolem dopadajícího centrálního paprsku).
Ladění pootáčením druhého krystaluLadění s využitím vertikální divergence
Paralelní x
Antiparalelní
n1n2
~ 0 ~ 1+ 2 = 21 = 22
~ 0 ~ 21= 22
Přístroj v poloze (n,n) propouští všechny Přístroj v poloze (n,n) propouští právě jednu
Paprsky odchýlené od horizontální roviny,pro které je splněna Braggova podmínka na C1 se odrazí i na C2 a projdou.
Paprsky odchýlené od horizontální rovinydopadají pod stejným úhlem na C1 i C2,ale není to Braggův úhel pro . Díky vertikální divergenci propouští přístroj větší vlnový obor.
Pohnutím C2 okolo O2 naráz zrušíme splnění Braggovy podmínky na obou krystalech.
Braggova podmínka zůstane splněna pro oba krystaly, ale pro jinou
Difrakční křivka závisí pouze na vlastnostech krystalů.
Difrakční křivka je spektrálním rozložením dopadajícího záření, zkresleným vertikální divergencí a konečnou šířkou krystalové funkce.
DuMondovy grafy
(+-)
Otáčení druhým krystalem
= 2 - 1, 2 = 1
(++) = 2 + 1, 2 = 1
Souhlasný smysl C1, C2
Opačný smysl C1, C2
Velikost okna
Fokusující monochromátory
Pro lepší využití záření zdroje,ale rozlišovací schopnost je horší
Fokusační zrcadlaOhnuté krystaly
Optická vada metodyVliv odchylek od ideálního tvaruHloubka průnikuŠířka štěrbin
Horizontální fokusace (tangenciální)Vertikální (sagitální) fokusace
Horizontální
Polychromatická fokusace
Rowlandova kružnice
Monochromatická fokusace
Ohneme-li krystal do tvaru elipsy, pak všechny paprsky vycházející z jednoho ohniska se fokusují do druhého ohniska. Různé paprsky však mají různá , a tedy i .
Fokusující monochromátory
Guinierova fokusační podmínka
p
q
sin ( )
s in ( )
difraktující roviny, povrch
p = R sin( - ) zdroj - krystal
q = R sin( + ) krystal - ohniska
Vertikální (sagitální) fokusace
Von Hamosova fokusace Dvoukrystalový (+,-) sagitálně fokusující monochromátor.
Fokusující monochromátory na principu difrakčně-refrakční optiky
Vyrobíme-li do krystalu transversální drážku (s osou kolmou na rovinu difrakce) vhodného tvaru, pak dno drážky difraktuje symetricky a boční stěny difraktují asymetricky. Přitomm dochází vlivem refrakce k vychýlení difraktovaného paprsku tak, že dochází k meridionální fokusaci. Fokus však není ostrý vlivem chromatické aberace. Zde se jedná o polychromatickou fokusaci
Vyrobíme-li do krystalu podélnou (parabolickou) drážku, pak difrakce na stěnách drážky je kosá a difraktované paprsky jsou vlivem refrakce odchýleny sagitálně tak, že dochází k sagitální fokusaci
Odkazy
Osmic
Ino
Crystran Spectrolab
Charles Super X-ray optics
Rentgenová optikaKolimátory, multivlákna, kapiláry
Parabolická zrcadla 2Parabolická zrcadla 1