[发明专利]一种X射线双晶衍射仪

说明书

本发明公开了一种X射线双晶衍射仪。该仪器主要由铜靶微焦斑X射线源系统，毛细管X光平行束透镜，Ge(1 1 1)平面晶体，SDD X射线探测器，测角仪，样品台，控制系统和计算机构成。毛细管X光平行束透镜置于X射线源系统和平面晶体之间，通过调节位置使透镜前焦点置于X射线管的靶面上，将发散的X射线束调控为平行射线束；通过平面晶体衍射从铜靶微焦斑X射线管产生的连续谱中选取铜的Kα线；待测样品置于测角仪的中心，跟随探测器做θ‑2θ运动；探测器将探测结果进行电子学处理后实时传递给计算机；计算机软件程序主要由LabVIEW编写实现，主要功能包括：运动控制、高压控制、信号的采集处理及显示。本发明避免了因使用吸收片而导致X射线的强度大幅度降低的问题，且整体结构较为简单，集成化较好，灵活度较高。

技术领域

本发明涉及一种X射线双晶衍射仪，属于X射线衍射领域。

背景技术

X射线衍射技术是利用X射线在物质中的衍射效应进行物质物相结构分析的权威方法之一，其在材料、化学、生物、地质和考古等领域发挥着重要的作用。在其分析过程中，需采用平行单色X射线照射待测样品，并通过测定衍射线与入射X射线所成角度获取样品的X射线衍射谱图。之后，可依据布拉格衍射方程计算待测所含晶体的晶面间距，从而获取待测样品所包含的物相结构信息。而为满足该分析过程中对平行单色X射线的需求，需通过特殊的仪器结构来实现。

常规的衍射仪结构如图1所示，由X射线管1、准直狭缝2、吸收片3、测角仪4、样品台5、接收狭缝6、探测器7、计算机系统8和高压电源9构成。一般1为功率2000W的X射线管；2和6为宽度为1mm，高度为15mm的狭缝准直器；3为吸收片；4为具有两个同轴转盘的测角仪，其上有刻度尺，通过两个大小转盘的同轴转动使得样品与入射X射线成θ角，接收狭缝和探测器与入射线成2θ角。X射线探测器7采用NaI晶体探测器。但常规的X射线衍射实验装置存在以下缺陷：1)采用吸收片进行入射X射线单色化，会大幅降低光源强度；2)采用索拉狭缝对入射光进行准直，若增加准直性则需要增加狭缝长度，导致光强进一步降低；3)准直后为线光源，这在一定程度上限定了应用范围。

基于以上问题，在此从晶体学角度出发设计一种新型的仪器结构，用以实现入射X射线的单色化。其原理如下：X射线照射到平面晶体时，在特定角度条件下会发生X射线衍射，该衍射线的能量是单一的，因此利用该效应即可实现X射线的单色化。同时，由于在一定的仪器几何结构下，仅有一段X射线满足布拉格衍射条件，该过程很好的限制线束的宽度。因此，利用晶体的布拉格衍射原理进行X射线的单色化时，可得到窄束的平行单色X射线。这也证明了X射线衍射技术与晶体学是相辅相成的。

发明内容

本发明的目的在于，根据现有技术的不足，提供一种在保证入射X射线强度的前提下简化仪器结构的双晶X射线衍射仪。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种X射线双晶衍射仪，包括：铜靶微焦斑X射线源系统，毛细管X光平行束透镜，Ge(111)平面晶体，SDD X射线探测器，测角仪，样品台，控制系统和计算机。其中，所述X射线源系统、毛细管X光平行束透镜和所述平面晶体安装在所述测角仪一侧；待测样品置于所述样品台上；样品台置于测角仪中心，探测器置于测角仪的另一端，测量时样品台跟随探测器进行θ-2θ转动；X射线源系统和X射线探测器与计算机连接；控制系统与测角仪，样品台相连，并连接至计算机接收控制信号。

进一步地，所述X射线源系统包括功率为50W的铜靶微焦斑X射线管。

进一步地，采用毛细管X光平行束透镜对X射线管发出的射线进行准直，可增强单位面积上X射线的强度，同时降低X射线的发散度，限制光斑大小。

进一步地，所述平面晶体为Ge(111)单晶，通过布拉格衍射从铜靶微焦斑X射线管产生的连续谱中选取铜的Kα线。

进一步地，所述X射线探测器选用SDD高计数的X射线探测器。

本发明具有以下有益效果：