专利名称：一种x射线衍射仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于物质结构分析的X射线衍射仪。
X射线衍射仪作为物质结构分析的仪器在物理、化学、化工、纺织、冶金、生命科学、医学、地球科学、材料科学、工程技术和农业等许多领域里得到广泛的应用。常规的X射线衍射仪包括X光源、试样、X光源和试样之间的索拉狭缝、探测器、试样和探测器之间的索拉狭缝、高压电源、放大器、脉冲分析器、定标器及计算机等，在X光光源一端和探测器一端各加的一组狭缝在一维方向上保证X光的平行度。这种X射线衍射仪的入射X光和衍射X光利用率较低。
本实用新型的目的在于提供一种能提高入射X光和衍射X光的利用率，减少杂散的X光本底，改善角分辨率，且灵敏度高的X射线衍射仪。
本实用新型的目的可以通过如下措施实现该仪器包括X光源、试样、探测器、高压电源、放大器、脉冲分析器、定标器、计数率计、计算机、X光源控制系统及转角器等，其特点在于在X光源和试样之间及试样与探测器之间各加有一整体准平行束X光透镜。从X光源发射的X射线，由第一个整体准平行束X光透镜收集起来并转化为准平行X光束，然后打到试样上，产生衍射X光，该衍射X光又被第二个整体准平行束X光透镜(即第一个整体准平行束X光透镜的反转形式)所收集并会聚到探测器内，探测器产生的信号经放大器、脉冲分析器，送入计算机进行处理。
整体准平束X光透镜为一个单一的、且没有支撑部件的多孔玻璃固体，内有多个从所述固体一端贯通到另一端的X光导孔，且该玻璃固体由上述X光导孔壁自身熔合而成，该透镜沿长度方向的外形母线和X光导孔外形的母线及X光导孔的轴线近似为空间二次曲线段与直线段的组合，透镜的母线和X光导孔母线的径向变化对于假想的透镜X光轴线是对称的。X光可以借助在所述多个X光导孔的内壁上全反射而从所述玻璃固体的一端传播的到另一端，利用所述的玻璃固体和多个X光导孔的不同形状和大小改变X光传播的方向，在很宽的波长范围内调控X光，将X光转化成准平行束X光，形成整体准平行束X光透镜。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点1.由于在X光源一端使用了整体准平行束X光透镜，该透镜将大立体角范围内发散的X光转化成准平行束X光，大大增强了衍射仪的入射光强，提高了X光源的使用效率，从而衍射光强也大为提高。
2.由于整体准平行束X光透镜射出的X光是两维准平行X光束，而不象索拉狭缝仅仅在一维方向上保证X光的平行度，因此这种透镜射出的X光散角达0.1°以下，改善了X光束的平行度，实现了X光的全聚焦，改进了衍射仪的角分辨，改善了衍射线的谱形，提高了测量精度。
3.由于在探测器一端加有一整体准平行束X光透镜，该透镜只收集给定方向的X光，从而减少试样周围物体产生的杂散X光本底，因此提高了信号本底比，从而提高测量灵敏度，改善了衍射谱的质量。
以下结合附图及实施例对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型的的原理框图；图2为本实用新型中整体准平束X光透镜的结构示意图3为本实用新型中整体准平行束X光透镜的轴向剖面示意图；图4为图3中C部局部剖视图；图5为图2中A-A剖面正六边形截面示意图；图6为图2中A-A剖面圆形截面示意图；图7为图2中A-A剖面矩形截面示意图；参见附图1，本实用新型由X光源1、整体准平行束X光透镜2和2′、试样13、探测器7、前置放大器15、主放大器16、脉冲分析器21、定标器22、计数率计18、转角器23、X光源控制系统24、X光源的高压电源25、计算机26、电源20、探测器的高压电源19等组成，自X光源1发射的X射线5为整体准平行束X光透镜2所收集，形成准平行光6打到试样13上，试样13产生的准平行衍射光27射入整体准平行束X光透镜2′，会聚成X光束射到探测器7内，探测器7输出的信号经前置放大器15、主放大器16两级放大后送入脉冲分析器21，脉冲分析器21输出的信号一路送入定标器22，为计数率计18所记录，另一路送入计算机26进行处理，转角器23、X光源控制系统24均由计算机26进行控制。
附图2、3、4，给出了整体准平行束X光透镜的结构原理，这种整体X光透镜进口端的尺寸小于出口端的尺寸，透镜2沿长度方向的外形40和X光导孔9外形的母线42及X光导孔的轴线41近似为二次曲线段和直线段的组合，透镜2的外形的母线40和X光导孔外形母线42的径向变化对于假想的透镜X光轴线3是对称的，出口部分透镜外形的母线40与透镜假想的X光轴线3平行。附图5、6、7，给出了透镜2的A-A剖面的三种形式，即正六边形、圆形及矩形。在以上各图中，1为X光源、2为整体准平束X光透镜、3为假想的透镜X光轴线、5为入射到透镜的X光、6为自透镜出射的X光、9为X光导孔，为了改进透镜内部结构缺陷，提高透镜的光学性能，增加机械强度，在透镜2和2′的外面加一层实体密合包边8。X光源1到透镜2进口端的距离即焦距f110mm-200mm，透镜长度1为10mm-250mm，透镜进口端尺寸Din为1mm-35mm(对于圆形透镜为直径尺寸，对于正多边形为对边尺寸，对于矩形为对边尺寸)，透镜出口端尺寸Dout为2mm-50mm，透镜进口端到透镜最大尺寸处的最小距离为10mm-150mm，占空比大于10％。
为了改进整体准平行束X光透镜出射的X光视场的均匀性，X光导孔9的尺寸在与透镜X光轴线3相垂直的截面上不同部位处有不同的大小，例如靠近X光轴线3的X光导孔9的尺寸大，远离X光轴线3的X光导孔9的尺寸小；且透镜进口端X光导孔有不同的焦距，例如X光源放置于边缘导孔的焦点上，而不在中间部分X光导孔的焦点上。
下面给出一个整体准平行束X光透镜的实例，该透镜由一次复合拉制而成，共有5677根X光导孔，该透镜沿长度方向的外形由直线段、旋转抛物体线段、圆弧线段和直线段组合而成，透镜长度1为44.5mm，透镜截面为正六边形，入口处对边长Din＝3.2mm，出口处对边长Dout＝4.2mm，焦距f1＝124mm，X光收集角ω＝23mRAD。利用一个各向同性的直径为0.2mm的点束斑X光源发出7.31keV的X光，测得透镜的传输效率η＝26.2％，透镜输出的准平行束最大发散角θmax＝0.5mRAD，透镜出口处100mm处照野直径为4.3mm。(上述准平行束透镜的最大角散θmax为照野内各通道中出射准平行X光束的最大张角，准平行束透镜的照野直径为经透镜传输后输出X光束在距透镜出口给定距离处和透镜光轴线垂直的截面上X光束斑的大小。)
权利要求1.一种X射线衍射仪包括X光源、试样、探测器、高压电源、放大器、脉冲分析器、定标器、计数率计、计算机、X光源控制系统及转角器等，其特征在于在X光源和试样之间及试样与探测器之同各加有一整体准平行束X光透镜。
2.根据权利要求1所述的X射线衍射仪，其特征在于整体准平束X光透镜为一个单一的、没有支撑部件的多孔玻璃固体，内有多个从所述固体一端贯通到另一端的X光导孔，且该玻璃固体由上述X光导孔壁自身熔合而成，该透镜沿长度方向的外形母线和X光导孔外形的母线及X光导孔的轴线近似为空间二次曲线段和直线段的组合，透镜的母线和X光导孔母线的径向变对于假想的透镜X光轴线是对称的。
3.根据权利要求2所述的X射线衍射仪，其特征在于透镜进口端的尺寸小于出口端的尺寸，出口部分透镜母线与透镜假想的X光轴线平行；或透镜的出口端的尺寸大于进口端的尺寸，进口部分透镜母线与透镜假想的X光轴线平行。
4.根据权利要求3所述的X射线衍射仪，其特征在于上述透镜的进口端截面和X光导孔在与上述透镜光轴线垂直方向上的截面为正多边形或圆形或矩形，出口端截面与进口端截面形状相同。
5.根据权利要求3所述的X射线衍射仪，其特征在于上述X光导孔尺寸与透镜X光轴线相垂直的截面上不同部位处有不同的大小。
6.根据权利要求3所述的X射线衍射仪，其特征在于上述透镜的各个X光导孔具有不同的焦距。
7.根据权利要求3所述的X射线衍射仪，其特征在于上述透镜有实体密合包边。
8.根据权利要求3所述X射线衍射仪，其特征在于X光源到透镜进口端的距离为10mm-200mm，透镜进口端到透镜最大尺寸处的最小距离为10mm-150mm，透镜长度为10mm-250mm，透镜入口端的尺寸为1mm-35mm，透镜出口端的尺寸为2mm-50mm，占空比大于10％。
专利摘要一种用于物质结构分析的X射线衍射仪包括X光源、试样、探测器、高压电源、放大器、脉冲分析器、定标器、计数率计、计算机、X光源控制系统及转角器，其特点在于在X光源和试样之间及试样与探测器之间各加有一整体准平行束X光透镜。该透镜为一个单一的、没有支撑部件的多孔玻璃固体，内有多个从所述固体一端贯通到另一端的X光导孔，且该玻璃固体由上述X光导孔壁自身熔合而成。本实用新型的入射光和衍射光源，测量精度高、测量灵敏高。
文档编号G01N23/20GK2236652SQ9620353
公开日1996年10月2日 申请日期1996年2月17日 优先权日1996年2月17日
发明者颜一鸣, 赫业军 申请人:中国航天工业总公司, 北京师范大学