Выбор материала анода рентгеновской трубки

Часто используются рентгеновские трубки с медным анодом. Из-за хорошей теплопроводности меди они выдерживают большие нагрузки. Фазовый анализ требует использования монохроматического излучения. К – серия рентгеновского спектра, которая чаще используется для этих целей, состоит из двух основных линий: дублета К _{α 1α 2} и К_β . Излучение, соответствующее К _{α 1α 2}, примерно в пять раз сильнее излучения с длиной волны К_β . Рентгеновские лучи с этой длиной волны мешают анализу, поэтому их отфильтровывают. Для этой цели достаточно поставить перед образцом фильтр – тонкую фольгу из вещества, содержащего элемент или состоящего целиком из элемента, порядковый номер которого на единицу, а для тяжелых анодов на две, меньше порядкового номера атомов вещества анода. Излучение с длиной волны К _{α 1α 2} легко пройдет через этот фильтр. Лучи же с длиной волны К_β выйдут из фильтра ослабленными во много раз. Это связано с тем, что при таком соотношении порядковых номеров вещества анода и фильтра скачок коэффициента поглощения μ лучей в веществе фильтра (рис. 19) лежит как раз между рефлексами, соответствующими длинам волн К _{α 1α 2} и К_β излучения анода. Например, для излучения медного анода фильтром может служить никелевая фольга толщиной 7 мкм.

Несмотря на наличие фильтра К _β рентгеновское излучение трубки не является строго монохроматичным. Наряду с К _α – излучением всегда присутствует излучение со сплошным спектром, дающее на дифрактограмме фон. Интенсивность фона наиболее велика в малых углах 2θ и уменьшается с углом 2θ до его значения, равного 90^о. В больших углах фон от сплошного рентгеновского спектр может возрасти.

Без фильтра С фильтром

Рис. 19

Хорошую дифрактограмму (без фона и К _β – рефлексов) можно получить, если использовать кристалл-монохроматор, который устанавливается либо между фокусом рентгеновской трубки и образцом (на первичном пучке), либо между образцом и счетчиком (на вторичном пучке). В качестве кристаллов- монохроматоров чаще всего используются тонкие пластинки, вырезанные из монокристаллов кварца или графита так, что их поверхность параллельна кристаллографическим плоскостям кристалла с межплоскостным расстоянием d _м. На рис. 20 приведена схема взаимного расположения фокуса рентгеновской трубки F, образца AOB, кристалла монохроматора CTD и счетчика C. Здесь О – ось вращения образца, Т – ось вращения кристалла-монохроматора, S₁, S₂ – щели. Кристалл – монохроматор устанавливается под углом θ к направлению рассеянных рентгеновких лучей, который удовлетворяет условию:

2 d_м sin θ = λ _{K α} , (12)

Рис. 20. Схема взаимного расположения фокуса рентгеновской трубки F, образца AOB, кристалла монохроматора CTD и счетчика C.

Рентгеновское излучение с другими длинами волн не попадает в щель счетчика. Поскольку использование кристалла для монохроматизации излучения сильно уменьшает интенсивность рассеянных лучей, обычно используется их фокусировка за счет изгиба кристалла.