用于 X 射线光谱分析的晶体

单色器

对样品在辐照后发出的 X 射线进行的光谱分析是一种强大的定性和定量分析技术。其基于以下现象:原子在激发后通过发射特定波长的 X 射线辐射而松弛,从而揭示出发射物质的“身份”。

光谱分析的两个关键部分

  • 单色晶体用于分散样品发射的光束的各种光谱成分。

    我们提供一系列晶体: 
    LiF、石英或 SiO2、InSb、Si、Ge、PET、ADP、绿柱石、TlAP、RbAP、KAP 和 CsAP  

  • 辐射闪烁体探测器用于测量单色器挑出的光谱线的强度。
    这款辐射闪烁体探测器用于测量单色器挑出的光谱线的强度。该探测器结合 Nal(TI) 或 LaBr3 ,并与具有低能入射窗口的光敏装置耦合。

晶体几何学

X 射线单色器晶体可以提供以下两种形状:

  • 平板–交付时不安装或安装在适用于工业 X 射线荧光光谱仪的支架上。所提供的标准定向精度为 10 分钟。如有特殊要求,也可以实现 1 分钟的定向精度。
  • 弯板 - 交付时安装在定制的支架上,用于微探针、扫描电子显微镜、同步加速器、XFEL、等离子体物理等仪器。可以考虑两种主要的聚焦配置:Johann 晶体几何学和 Johansson 晶体几何学。

可根据您的特殊精加工要求提供 3D 曲面晶体光学器件:球形、环形、椭圆形、圆锥形、其他(请咨询)

Johann 晶体几何学(半聚焦)

薄板通过以下两种方法之一制造:

  • LiF (200)、PET、TIAP、RbAP、KAP 的解理
  • 加工其他材料,以便进一步呈圆柱形弯曲,并粘合在曲率半径为 2R 的支架上。
    这可以表明,由位于 S 处的源发射的光束近似地聚焦在 F 处。源和焦点都位于所谓的“罗兰圆”(Rowland circle) 上,其半径为 R。

然后,薄板呈圆柱形弯曲,并粘合到有近似聚焦的弧形支架上。

curvature reticular planes
 
Johansson 晶体几何学(精确聚焦几何)

可以考虑两种不同类型的 Johansson 配置,这在理论上可实现完美的聚焦:

  • Johansson 单次加工

  • Johansson 两次加工

这些图示说明了两种技术中 Johansson 几何学板的制造步骤。

所述薄板呈圆柱形弯曲,粘合到弧形支架上,对其中一个面进行加工(Johansson 单次加工),或两个面都进行加工,然后粘合到弧形支架上(Johansson 两次加工)。

我们将根据晶体的类型、尺寸和要实现的“罗兰圆”半径提供最佳技术。 

如有要求,我们也可以研究其他类型的曲率。例如,螺旋形、椭圆形、抛物线形、甚至球形设计的支架上的曲率,在等离子体或同步辐射研究和天体物理学中很都很有研究意义。

我们的制造能力很大程度上取决于晶体的性质、尺寸以及曲率半径。 

single machining curvatures
double machining curvature
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应用

单色晶体

单色晶体在 X 射线光谱仪中的作用就像光学中的衍射光栅一样。当相对于入射的多色光束旋转时(见图),它将沿着方向衍射光谱成分,以满足布拉格定律,即:2d sin θ = n λ,其中整数 n 指的是衍射级。

因此,单色晶体最重要的特征是双原子间距 2d,它能提供最大的衍射波长。

所提供的单色器的范围可以在“单色器晶体特性”中找到,连同常见的表面处理,在我们的控制手段内,实现强度和分辨率的最佳平衡。最佳值取决于每个具体案例,并明确体现设置的性质。

X 射线光谱仪基本上由以下部分组成:

激发源可以是初级 X 辐射,在这种情况下是指 X 射线荧光光谱法。或电子束,诱导所谓的直接发射,用于微探针和扫描电子显微镜。 

单色晶体用于分散入射光束的各种光谱成分。

探测器用于测量单色器挑出的光谱线的强度。 

圣戈班晶体提供的探测器结合了 Nal(TI) 或溴化镧闪烁体,并直接与带有低吸收性 MIB 或铍入射窗口的光电倍增管耦合。

X-Ray Spectrometer Illustration
 
单色器晶体特性

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晶体 氟化锂 石英 锑化铟 季戊四醇 PET 磷酸二氢铵 ADP 绿柱石 邻苯二甲酸
  铊 TIAP 铷 RbAP 钾 KAP 铯 CsAP

化学式

LiF SiO2 InSb Si Ge C(CH2OH2) NH4H2PO4 3BeO,Al2O36SiO2 CO2HC6H4CO2TI CO2HC6H4CO2Rb CO2HC6H4CO2K CO2HC6H4CO2Cs
晶系 立方 六方 立方 立方 立方 四方 四方 六方 正交
参数

 

a................Å.... 4.027 4.913 6.48 5.431 5.658 6.16 7.530 9.21 6.63 6.55 6.46 6.580
b................ Å....   4.913       6.16 7.530 9.21 10.54 10.02 9.61 10.752
c................Å.... 5.405 8.74 7.542 9.17 12.95 13.06 13.33 12.825
ß......................                
反射面方向 (200) (220) (420) (1011) (1010) (111) (111) (220) (111) (220) (002) (101) (1010) (001) (001) (001) (001)
2d(单位:埃) 4.027 2.848 1.801 6.684 8.514 7.480 6.271 3.840 6.532 4.000 8.740 10.648 15.950 25.900 26.120 26.640 26.650
常见表面处理 解理或加工 加工 加工 抛光 抛光 抛光 抛光 解理或加工 抛光或加工 抛光 解理
反光率 一般 一般 一般 一般
校准元素

钼、铁、钛

钼、铁 铝、硅 钠、镁
常见应用 从钾元素到重元素 重元素
分割线

锗 (111)
锗 PET 硅的定量分析 偶数阶谱线的消光   钠和以下元素 铁至铝 钠至铝,发射探针中可以到铁 钠至铝,发射探针中可以到铁 钠至铝,发射探针中可以到铁

 

Brochures
XRay-Crystals-Spectroscopy.pdf

Crystals for X-Ray Spectrometry; LiF, Quartz or SiO2, InSb, Si, Ge, PET, ADP, Beryl, TlAP, RbAP, KAP and CsAP

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XRay-Crystals-Spectroscopy