Ознакомление с принципами работы, конструкцией, особенностями устройства спектрометра, страница 2

                   q - угол падения излучения на кристалл-анализатор, град.

            В выбранной рентгенооптической схеме все три элемента: входная и выходная щели и кристалл-анализатор при сканировании по спектру располагаются на круге фокусировки, который в свою очередь, поворачивается относительно входной щели спектрометра.

            Перемещение кристалл-анализатора происходит вдоль ходового винта сканирования, при этом кристалл поворачивается таким образом, что угол падения q изменяется по закону

                        Sinq = L/R                                                                 (2),

            где: L – расстояние «входная щель – центр кристалл-анализатора», мм

                    R – радиус изгиба кристалла, мм (R=300 мм)

            При шаге винта сканирования – 0,75 мм, расстояние L определяется по формуле

                        L=Lо + 0.75N                                                                       (3),

            где: Lо – расстояние «входная щель-центр кристалл-анализатора» при минимальной длине волны

                   0,75N – расстояние пройденное центром кристалл-анализатора по винту сканирования, мм

                   N – число оборотов винта.

            При подстановке уравнений (2) и (3) в уравнение (1) получаем

                        nl=2d/R (Lо+0,75N)

            Волновая дисперсия спектрометра  остается постоянной во всем диапазоне сканирования.

                        D_l=dl/dN=Const

            В спектрометре используется кристалл-анализатор LiF [200] (2d=4,026 A).

            Расчетное значение Dl=0,0101 А/об.

            Для  настройки на заданную длину волны кристалл-анализатор и блок детектирования (БД) перемещаются с помощью механизма сканирования, синхронно поворачиваясь на углы q и 2q, соответственно.

               Раздел 2 .  Работа составных частей спектрометра

                 Измерительный канал и связь его построения с особенностями сигналов.

            Рассмотрим  структурные схемы устройств сбора данных на примерах автоматического дифрактометра ДРОН4-13 и спектрометра СПАРК-1-2М (рис.1 Приложения)              

                Измерительно-регистрирующий канал составляют: рентгеновский детектор, блок высоковольтного  питания детектора БПД и усилитель-дискриминатор УД. Рентгеновский детектор  преобразует   возбуждаемое в образце и отраженное кристаллом-анализатором излучение в электрический сигнал. Этот сигнал представляет собой импульсную последовательность  со случайным распределением частоты и амплитуды импульсов. Средняя частота импульсов пропорциональна измеряемой интенсивности излучения, а амплитуда - его энергии. На рис.2 представлено распределение сигналов по амплитудам.

              Наряду с “полезным”, т.н. аналитическим сигналом на выходе детектора присутствуют шумы (см.рис.2). Измерительно-регистрирующий канал выделяет из совокупности входных сигналов те, которые относятся к области аналитического сигнала. Эту функцию выполняет усилитель-дискриминатор УД.

На левом рисунке - теоретическое представление. На первом рисунке – представление амплитудного распределение гистограммой на экране компьютера.  По оси абсцисс отложена амплитуда импульсов.           

               Перед разделением (дискриминацией)  сигнал предварительно усиливается. Дело в том, что амплитуда импульсов на входе канала составляет от долей милливольта до нескольких милливольт в зависимости от типа детектора, напряжения питания детектора и энергии излучения. Для обработки сигнал должен иметь амплитуду на уровне единиц вольт.  Необходимое усиление в 100..10000 раз распределяется между УД и предусилителем, размещенным в едином блоке с детектором (блок детектирования). Коэффициент усиления предусилителя постоянный, а УД имеет управляемый коэффициент усиления для подстройки на различную энергию излучения.