[发明专利]X射线射束整形装置和方法

说明书

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。

发明领域

本发明涉及一种X射线射束整形(beam shaping)装置和射束整形方法。

发明背景

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。

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。

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。

发明概述

发明人已经认识到，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，发明人已经观察到，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。

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°)。

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。

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。

因此，发明人已经意识到，对样本过度辐照问题的改进解决方案将是有价值的。

本发明由权利要求限定。

根据依据本发明一方面的示例，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。

本发明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。

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。