DE2329190A1

DE2329190A1 - X-RAY SPECTROMETERS

Info

Publication number: DE2329190A1
Application number: DE2329190A
Authority: DE
Inventors: Etienne Larribau; Jean Sahores
Original assignee: Societe Nationale des Petroles dAquitaine SA
Current assignee: Societe Nationale des Petroles dAquitaine SA
Priority date: 1972-06-08
Filing date: 1973-06-07
Publication date: 1973-12-20
Also published as: SU510167A3; BE800585A; CA994479A; NL7307982A; CH581326A5; AU5679273A; AU468338B2; JPS4964489A; IT998130B; BR7304269D0; FR2188839A5; LU67756A1; ES415635A1; GB1413611A; ZA733890B; SE386979B

Description

Priorität: 8. Juni 1972, Frankreich, Nr. 72 20594Priority: June 8, 1972, France, No. 72 20 594

X-ray spectrometer

Die Erfindung betrifft ein Röntgenspektrometer mit großer Helligkeit, die dank der Verwendung einer langsEime Elektronen emittierenden Strahlungsröhre und einer Röntgenstrahlen fokar>sierenden Optik mit großer Öffnung erreicht wird.The invention relates to an X-ray spectrometer with large Brightness thanks to the use of a slow electron emitting radiation tube and an X-ray focussing Optics with a large aperture is achieved.

Die gegenwärtigen Spektrometer mit direkter Röntgenemissicr*. dienen zur Untersuchung von Materialproben mit großen Abmessungen zwischen einigen Quadratmillimetern und einigen Quadratzentimetern; bei diesen Spektrometer]! bildet die; eine beträchtliche Größe aufweisende bestrahlte Fläche die Quelle der zu spektrographierenden Röntgenstrahlen.The current spectrometers with direct X-ray emission. are used to examine material samples with large dimensions between a few square millimeters and a few Square centimeters; with this spectrometer]! forms the; one considerable size of the irradiated area is the source of the X-rays to be spectrographed.

Solche Spektrometer v/erden Fluoreszenz-Spektrcmeter genannt, wenn die Probe durch Photonen angeregt wird, bzw. Spektrometer mit direkter Emission, wenn die Probe durch Elektronen angeregt wird.Such spectrometers are called fluorescence spectrometers, if the sample is excited by photons, or spectrometer with direct emission if the sample is excited by electrons is stimulated.

Verwendet werden verschiedene optische Modelle, die auf zwei grundsätzlichen Typen aufbauen, wobei für jeden Typ bestimnrte Definitionen für den öffnungswinkel bestehen, bei dem die Helligkeit proportional zum Auflösungsvermögen ist.Different optical models are used, which are based on two basic types, with certain for each type There are definitions for the opening angle at which the Brightness is proportional to the resolving power.

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Im Falle einer parallelen Optik mit Soller_rPlatten und ebene':, Kristallanalysator (Fig. 1) ist der öffnungswinkel (1) gleich dem Verhältnis des Plattenabstands e zu der Entfernung L der Probe vom Ausgangsende der Platten, während das Auflösungsvermögen (2) gleich ist dem Verhältnis des Plattenabstandes zur Halblänge (D) dieser Platten.In the case of parallel optics with Soller _r plates and plane ':, crystal analyzer (Fig. 1), the aperture angle (1) is equal to the ratio of the plate distance e to the distance L of the sample from the output end of the plates, while the resolving power (2) is equal is the ratio of the distance between the plates to the half-length (D) of these plates.

Im Falle einer konvergent-divergenten Optik mit gekrümmtem Kristall (Fig. 2) ist der Öffnungswinkel (1) gleich dein Verhältnis der Öffnungsgröße e und den Abstand D zwischen Öffnung, und Probe, während das Auflösungsvermögen (2) gleich ist den Verhältnis der Öffnungsgröße zu den Abstand L zwischen Kristall und Öffnung.In the case of convergent-divergent optics with curved Crystal (Fig. 2), the opening angle (1) is equal to your ratio the opening size e and the distance D between the opening, and sample, while the resolving power (2) is equal to the ratio of the aperture size to the distance L between crystals and opening.

Bei den verschiedenen Apparaten hängen die Helligkeit und der Auflösungsvermögen hauptsächlich vom Plattenabstand bzw. von der Öffnungsgröße ab. Wie ersichtlich, geht mit einer guten Helligkeit ein schlechtes Auflösungsvermögen und umgekehrt einher. Bei den derzeit verwendeten Apparaten liegt der öffnungswinkel zwischen 6 und 20 Bogenminuten; bei den Hauptabmessun-ien des Apparates, die einen für das Auflösungsvermögen charakteristischen Winkel von ungefähr 3° ergeben, bleibt die Helligkeit bei den üblichen Emissionsie is tungecischwach und läßt sich hur durch erhebliche Steigerung dieser Emissionsleistung verstärken.The brightness and the depend on the various devices Resolving power mainly depends on the distance between the plates and the size of the aperture. As can be seen, goes with a good one Brightness is accompanied by a poor resolution and vice versa. With the devices currently in use, the opening angle is between 6 and 20 minutes of arc; with the main dimensions of the apparatus, which result in an angle of approximately 3 °, which is characteristic of the resolving power, remains the Brightness with the usual emissions is weak and Tungeci can only be achieved by a considerable increase in this emission performance strengthen.

Man könnte daran denken, in den Strahlengang zwischen Quelle und Probe gemäß Fig. 3 eine Blende einzusetzen, so daß der angeregte Bereich der Probe selbst die Rolle der Öffnung spiel:. Der Öffnungswinkel (1) wäre dann derjenige V.'inkel, unter dem der Kristall von dem angeregten Bereich der Probe aus erscheint, und dieser Winkel könnte ohne Änderung des Auflös-annsvermÖger:: (2) Werte von 20 bis 30 erreichen. Eine solche Lösung ist jedoch nicht anwendbar, weil sie erhebliche Nachteile insofern aufweist, als sie einen beträchtlichen Enerrrieverlust Kit sic^v One could think of inserting a diaphragm in the beam path between the source and the sample according to FIG. 3, so that the excited area of the sample itself plays the role of the opening. The opening angle (1) would then be the vertical angle at which the crystal appears from the excited area of the sample, and this angle could reach values of 20 to 30 without changing the resolving power: (2). However, such a solution is not applicable because it has significant disadvantages in that they sic a considerable Enerrrieverlust Kit ^v

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bringt und nur eine unvollkommene Parallelität der austretenden Strahlen gestattet.brings and only an imperfect parallelism of the exiting Rays permitted.

Bei einer elektronischen Mikrosonde wird eine Begrenzung der Emissionsfläche vorgenommen; bei einer solchen auf einen Punkt auf der unbeweglichen Frobe verkleinerten Fläche ist jedoch die ohne Beschädigung der Probe zulässige höchste Strchlungsr.enge begrenzt. Eine solche Festlegung der Emissionszone bildet allerdings eines der Hauptmerkmale des Apparates, da bei der Rcntgenspcktroiiietrie die Analyse für die gesamte Probe am repräsentativsten sein soll.In the case of an electronic microprobe, the emission area is limited; at such a point on the immovable Frobe, however, there is a reduced surface the maximum permissible flow rate without damaging the sample limited. Such a definition of the emission zone forms however, one of the main features of the device, since the X-ray spectrophotometry carried out the analysis for the entire sample should be most representative.

Die vorliegende Erfindung/deren Prinzip in Fig. 4 veranschaulicht ist, beseitigt die gegenwärtigen !Ic*enteile hinsichtlich der Helligkeit durch herkömmliche Apparate; die Erfindung vermittelt insbesondere eine Lösung des Problems, auf das die Anordnung nach Fig. 3 rait einer-Blende .zwischen Quelle und Probe eine sehr unvollkommene Antwort gibt und für* das auch die einfache Übertragung der bei der elektronischen Mikrosonde verv.'endetcn Anordnungen keine wirkliche Lösung darstellt.The present invention / the principle of which is illustrated in FIG. 4 eliminates the current Ic * elements with regard to the brightness by conventional apparatus; conveyed the invention in particular a solution to the problem to which the arrangement according to FIG. 3 has a diaphragm between the source and the sample gives a very imperfect answer and for * that also the simple one Transferring the arrangements used in the electronic microprobe is not a real solution.

Das gesuchte Ergebnis, nämlich eine wesentliche Steigerung der Helligkeit, wird dadurch erreicht, daß einerseits eine neuartige, langsame Elektronen emittierende Röhre mit hoher Ausgangsleistung gemäß den französischen Patentanmeldungen Nr. 7 147 290 und 7 14? 291 vom 29. Dezember 1971 sowie andererseits eine Optik verwendet"werden, die es gestattet, ohne Energieverlust eine Strahlung in Form eines Elektronenstroms zur Bestrahlung eines schmalen Streifens der Probe zu erzeugen. Dieser durch Rotation des Probenträgers ständig veränderte Probenstreifen wirft auf das Spektrometer ein Strahlenbündel, dessen nutzbarer Öffnungswinkel (1) in der Äquatorebene des Apparates gleich ist dem Öffnungswinkel des Kristallanalysstors und zwischen 20 und 30° liegt. Vergleicht man diese Werte nit •ion '''ffnungswinkel eines Soller-ilollirr■ i;orc bei e ir; err. reVriivv-The result sought, namely a significant increase in brightness, is achieved in that, on the one hand, a novel, slow electron-emitting tube with a high output power according to French patent applications No. 7 147 290 and 7 14? 291 of December 29, 1971 and, on the other hand, optics "can be used that allow radiation in the form of an electron stream to irradiate a narrow strip of the sample to be generated without loss of energy whose usable opening angle (1) in the equatorial plane of the apparatus is equal to the opening angle of the Kristallanalysstors and is between 20 and 30 ° Comparing these values nit • ion '''f fnungswinkel a Soller ilollirr ■ i;. orc e ir; err. reVriivv-

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lichen Spektrometer, der bestenfalls 20 Bogenminuten beträgt, so läßt sich für den erfindungsgemäßen Apparat eine hundertmal stärkere Helligkeit vorhersehen.Union spectrometer, which is at best 20 arc minutes, can be used a hundred times for the apparatus according to the invention foresee stronger brightness.

Das Auflösungsvermögen (2) wird durch die Erhöhung der Helligkeit nicht verändert; bei der crfindungsgemäßen Vorrichtung wird es in Wirklichkeit nicht mehr durch den Öffnungswinke1 des elementaren Strahlungsbündels bestimmt sondern durch denjenigen Winkel, unter dem die Breite des emittierenden Probnnstreifens vorn Mittelpunkt des Kristallanalysators aus erscheint.The resolving power (2) is increased by increasing the brightness not changed; in the device according to the invention In reality, it is no longer due to the opening angle1 of the elementary radiation beam is determined by that one Angle at which the width of the emitting sample strip appears in the center of the crystal analyzer.

Das erfindungsgemäße Röntgenspektrometer mit großem öffnungswinkel umfaßt eine Strahlungsquelle, die eine auf einen Probonträger angeordnete Probe bestrahlt, einen gekrümmten Kr ictailanalysator, der die von der Probe ausgehenden Röntgenstrahlen empfängt, und einen Gasflußzähler an derjenigen öffnung, auf die die Röntgenstrahlen fokussiert sind, und kennzeichnet sich dadurch, daß die Emissionsquelle ν on einer Gasröhre zur direkten Emission von Elektronen gebildet wird, die eine punkt- oder linienförmige Kaltkathode sowie eine Anode inform einer Blende mit punkt- oder linienförmiger Öffnung auf v/eist, v/ob ei die Form der Kathode und der als Anode v/irkenden Blende derart gewählt und relativ zueinander angeordnet sind, daß die von einem schmalen Elektronenstrom getroffene Zone der Probe die Form eines schmalen Bandes hat, dessen Abmessungen in der Größenordnung von 0,5 mm Breite und 200 mm Länge liegen.The X-ray spectrometer according to the invention with a large aperture angle comprises a radiation source which irradiates a sample placed on a sample carrier, a curved crystal analyzer, which receives the X-rays emanating from the sample, and a gas flow meter at that opening which the X-rays are focused, and is characterized in that the emission source ν on a gas tube for direct Emission of electrons is formed, which has a point or line-shaped cold cathode and an anode in the form of a diaphragm with punctiform or linear opening on v / eist, v / ob ei die The shape of the cathode and the diaphragm acting as an anode are selected and arranged relative to one another in such a way that the from Zone of the sample struck by a narrow electron stream has the shape of a narrow band, the dimensions of which are in the Of the order of 0.5 mm wide and 200 mm long.

Gemäß den drei hauptsächlichen Ausführungεformen weist die Elektronenemissionsröhre entweder eine punktförmige Kathode sowie eine Anode mit geradliniger Schlitzöffnung oder eine lineare Kathode und eine Anode mit einer kleinen kreisförmigen Öffnung oder auch eine lineare Kathode und eine Anode mit geradliniger Schlitzöffnung auf.According to the three main embodiments, the Electron emission tube either a punctiform cathode and an anode with a straight slot opening or a linear cathode and an anode with a small circular one Opening or a linear cathode and an anode with a straight slot opening.

Bei den verschiedenen Ausführungsformen bildet das von jedem. Punkt der bestrahlten Probenfläche emittierte StrahlenbündelIn the various embodiments, this forms from each. Beam emitted at the point of the irradiated sample area

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einen Öffnungswinkel von 20 bis 30°.an opening angle of 20 to 30 °.

In bevorzugter Ausfuhrungsform weist das Röntgenspektrometer eine Einrichtung zur Ablenkung des Elektronenst.roms auf, die derart angeordnet ist, daß sich das einfallende"Strahlenbündelmöglichst weitgehend der Normalen zur Probenfläche nähert.In a preferred embodiment, the X-ray spectrometer a device for deflecting the electron flow, which is arranged so that the incident "beam" is possible largely approaches the normal to the sample surface.

Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsförrntn wird die besagte Ablenkeinrichtung für den Elektronenstron von elektrostatischen oder magnetischen Anordnungen gebildet.According to further preferred embodiments, said Deflection device for the electron stream formed by electrostatic or magnetic assemblies.

In den verschiedenen Ausführungsformen wird der Probenträger in eine Drehbewegung versetzt, wobei die bestrahlte Fläche einen Abstand von der Axialzone hat. Vorzugsweise hat der Frobenträger die Form einer ringförmigen Rinne, v/obei zur Behandlung der wärmeempfindlichen Materialien ein zugehöriges in die Rinne eintauchendes gekrümmtes Plättchen sov/ie ein geneigtes Plättchen mit horizontaler Unterteilte, das die Pulveroberfläche Jeweils vor dem beleuchteten Bereich glättet, angeordnet sind; die beiden Plättchen sind mit dem Gehäuse fest verbunden.In the various embodiments, the sample carrier set in a rotary motion, the irradiated surface being at a distance from the axial zone. Preferably the frost carrier the shape of an annular groove, v / obei for the treatment of the heat-sensitive materials an associated in the Groove dipping curved plate so / ie an inclined Plate with horizontal subdivision that covers the powder surface In each case in front of the illuminated area smooths, are arranged; the two plates are firmly connected to the housing.

Bei einer Ausfuhrungsform, bei der die Breite des "bestrahlten Probestreifens 0,2 mm nicht überschreiten soll und die Abweichungen des Elektronenstrahls korrigiert sind, ist in dem Strahlenweg der Elektroden vor oder hinter der Ablenkeinrichtung eine Fokussiereinrichtung angeordnet, die aus einer Anordnung von in Abstand übereinander liegender Metallplatten besteht; die einzelnen Metallplatten sind dabei mit öffnungen versehen, deren Größe von der Eingangsplatte abnimmt, wobei die Dimensionen der Öffnung der Eingangsplatte gleich den Querschnitt des einfallenden Elektronenstroms sind; ferner sind die einzelnen Platten an ein insgesamt regelbares, gegenüber der Anode negatives Potential angeschlossen, wobei das Potential jeder einzelnen Platte auch gegenüber dem der vorhergehenden und nachfolgenden Platten regelbar ist.In an embodiment in which the width of the "irradiated The test strip should not exceed 0.2 mm and the deviations of the electron beam are corrected is in the beam path of the electrodes in front of or behind the deflection device a focusing device is arranged, which consists of an arrangement of spaced apart metal plates consists; the individual metal plates are provided with openings, the size of which decreases from the input plate, with the dimensions of the opening of the input plate are equal to the cross section of the incident electron stream; further the individual plates are connected to an overall controllable potential that is negative in relation to the anode The potential of each individual plate can also be regulated in relation to that of the preceding and following plates.

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Die Hauptanwendung de*r vorliegenden Erfindung besteht darin, bei gegebener gleicher Leistung einen höheren Photonen-Zählwert pro Zeiteinheit zu erzielen, wodurch es möglich v/.ird, die untere Meßschwelle zu senken oder die Meßzeit zu verkürzen und dadurch die Analysenfolge zu erhöhen.The main application of the present invention is to achieve a higher photon count per unit of time with the same output, which makes it possible to to lower the lower measuring threshold or to shorten the measuring time and thereby increase the analysis sequence.

Die Erfindung wird in der nachstehenden Ber.chreibun>?; bevorzugter Ausführungcbeispiele anhand der übrigen Zeichnungen im einzelnen erläutert; in diesen Zeichnungen zeigenThe invention is described in the following section. more preferred Exemplary embodiments explained in detail with reference to the other drawings; show in these drawings

Fig. 5 schematische Darstellungen von drei Ausfiihrungsformen für Kathode und Anode einer Elektroncn-EmissionsrÖhre; 5 shows schematic representations of three embodiments for the cathode and anode of an electron emission tube;

Fig. 6 eine zerlegte Darstellung einer Röhre nit einer Kathoden- und Anodenanordnung gemäß' Fig. 5a;6 shows a disassembled representation of a tube with a cathode and anode arrangement according to FIG. 5a;

Fig. 7 eine zerlegte Darstellung einer Röhre mit einer Kathoden- und Anodenanordnung gemäß Fig. 5b;FIG. 7 shows an exploded view of a tube with a cathode and anode arrangement according to FIG. 5b; FIG.

Fig. 8a, 8b und 9 schematische Darstellungen von Spektroineter-Anordnungen; 8a, 8b and 9 are schematic representations of spectroineter arrangements;

Fig. 10 eine Draufsicht auf die Platte eines Probenträgers ;10 shows a plan view of the plate of a sample carrier;

Fig. 11 eine zerlegte Darstellung eines Probenträgers für sehr wärmeempfindliches Material;11 shows an exploded view of a sample carrier for very heat-sensitive material;

Fig. 12 eine weitere schematische Darstellung einer Spektrometeranordnung; und12 shows a further schematic representation of a spectrometer arrangement; and

Fig. 13 eine Fokussierelnrichtung.Fig. 13 shows a focusing direction.

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Von den in Fig. 5 gezeigten schematischen Darstellungen dreier Strahlun gs -Ga sr öhr en mit Kaltkathode zeigen in den folgenden Kombinationen Fig. 5a eine punktförnige Kathode mit einer Schlitzancde, Fig. 5b eine linienförmige Kathode mit einer Lochanode und Fig. 5c eine linienförmige: Kathode mit einer Schlitzanode.From the schematic representations shown in FIG Three radiation gas tubes with cold cathodes point into the following combinations Fig. 5a a punctiform cathode with a Schlitzancde, Fig. 5b a linear cathode with a perforated anode and FIG. 5c a linear cathode with a slot anode.

Gemäß Fig. G, in der eine Röhre mit punktformiger Kathode und Schlitzanode gemäß der sche.Lnatir.chen Darstellung in Fig. 5a in zerlegter Form dargestellt sind, besteht die Röhre aus einem Isolierkörper 1, der von zwei Halbnchalen 1a und 1b aus einem Material hergestellt ist, das sich im Rohzustand leicht bearbeiten läßt und durch Brennen oder Sintern die erforderlichen dielektrischen 3'Jigenschaften annimmt; gewöhnlich verden für diesen Zv;eck gewisse Naturerden oder Aluminiumpulver verwendet. Die Röhre umfaßt ferner· eine, Anode 2, die aus einer metallischen Platte aus Wolfrum, möglicherweise auch aus Tantal oder Nickel, b^st^t imd Kit einer zentralen rechteckigen Öffnung 3 versehen ist, die eine Breite von 2 bis 3 mm und eine Länge von 10 bis 30 min aufweist. Ferner umfaßt die Röhre eine -runde -Kathode A mit einem Durchmesser von 5 bis 6 mm aus Aluminium, wobei dieses Tietall v?egen seiner schwachen Kathodenzerstäubung gewählt wird.According to Fig. G, in which a tube with punctiform cathode and Slot anode according to the Sche.Lnatir.chen representation in Fig. 5a are shown in disassembled form, the tube consists of an insulating body 1, which of two half-shells 1a and 1b is made of a material that can be easily processed in the raw state and the required by firing or sintering adopts dielectric properties; usually Use certain natural earths or aluminum powder for this corner used. The tube further includes an anode 2 which from a metallic plate of tungsten, possibly also of tantalum or nickel, b ^ st ^ t imd kit of a central rectangular opening 3 is provided, which has a width of 2 to 3 mm and a length of 10 to 30 minutes. Further the tube comprises a -round cathode A with a diameter from 5 to 6 mm made of aluminum, this Tietall being due to its weak cathode sputtering is chosen.

Der Isolierkörper 1, dessen Außenfläche zylindrisch ist, v/eist an jeder Stirnfläche eine zylindrische Ausnehmung auf, von der die eine (5) zur Aufnahme der Anode 2 und die andere (6) zur Aufnahme der Kathode Λ dient.The insulating body 1, the outer surface of which is cylindrical, has a cylindrical recess on each end face, of which one (5) is used to receive the anode 2 and the other (6) to receive the cathode Λ .

Der Isolierkörper 1 umfaßt ferner eine kegelstumpfformj ge Durchführung 7, deren Grundfläche 8 am Boden der Ausnehmung rechteckig ist und die gleichen "Abmessungen und die gleiche Anordnung hat wie die Öffnung 3, wobei die Symmetrieachse in Richtung der größeren Länge des Rechtecks in der Trennfläche der beiden Halbschalen la, 1b ]ie~t. Die andere GrundflächeThe insulating body 1 further comprises a truncated cone shape Implementation 7, the base 8 of which is rectangular at the bottom of the recess and the same "dimensions and the same The arrangement has the same as the opening 3, the axis of symmetry in the direction of the greater length of the rectangle in the separating surface of the two half-shells la, 1b] ie ~ t. The other base

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des Kegelstumpfs am Boden der Ausnehmung 6.bildet einen mit der Achse des Isolierkörpers 1 konzentrischen Kreis mit einem Durchmesser von 2 bis 3 nun.of the truncated cone at the bottom of the recess 6 the axis of the insulator 1 concentric circle with a diameter of 2 to 3 now.

Der Isolierkörper 1 ist an seinem die Kathode 4 tragenden Ende mit einer Nut 10 versehen, in die ein die beiden Halbschalen des Isolierkörpers 1 und die Kathode 4 verriegelnder Stützring 11 eingreift. Die Anode 2 v/ird von einem Klemmring in der zylindrischen Ausnehmung 5 gehalten.The insulating body 1 is provided at its end carrying the cathode 4 with a groove 10 into which the two half-shells of the insulating body 1 and the cathode 4 locking support ring 11 engages. The anode 2 is connected to a clamping ring held in the cylindrical recess 5.

Die Röhre in der Ausführungsform nach Fig. 7 unterscheidet sich von der nach Fig. 6 dadurch, daß Anode und Kathode gemäß Fig. 5b gestaltet sind, wobei die konzentrische runde Öffnung 3 der Anode 2 einen Durchmesser von ?.. bis 3 mm und die rechteckige Kathode 4 eine Breite von 5 bis 6 mm und eine Länge von 10 bis 30 mm hat. Dementsprechend weist die Durchführung 7 innerhalb des Isolierkörpers 1 eine Kegelstumpfform auf, dessen eine Grundfläche 8 am Boden der Ausnehmung 5 kreisförmig ist und ebenso wie die Öffnung 3 in der Anode 2 einen Durchmesser von 2 bis 3 nun hat, während die Grundfläche 9 der Durchführung 7 am Boden der Ausnehmung 6 rechteckig ist und eine Breite von 2 bis 3 mm und eine Länge von 10 bis 30 mm aufweist, wobei die zu den längeren Seiten des Rechtecks parallele Symmetrieachse in der Trennebene der beiden Ilalbrchalen 1a, 1b des Isolierkörpers 1 liegt. Ira übrigen ist die Ausführungsform nach Fig. 7 der nach Fig. 6 gleich.The tube in the embodiment of FIG. 7 differs from that according to Fig. 6 in that the anode and cathode of FIG. 5b are designed, wherein the concentric circular opening 3 to the anode 2 has a diameter of? .. to 3 mm, and the rectangular cathode 4 has a width of 5 to 6 mm and a length of 10 to 30 mm. Correspondingly, the bushing 7 within the insulating body 1 has a truncated cone shape, one base area 8 of which is circular at the bottom of the recess 5 and, like the opening 3 in the anode 2, now has a diameter of 2 to 3, while the base area 9 of the bushing 7 at the bottom of the recess 6 is rectangular and has a width of 2 to 3 mm and a length of 10 to 30 mm, the axis of symmetry parallel to the longer sides of the rectangle lying in the plane of separation of the two Ilalbrchalen 1a, 1b of the insulating body 1. The rest of the embodiment according to FIG. 7 is the same as that according to FIG.

Die Figuren 8a, 8b und 9 sind schematische Darstellungen von Spektrometer-Anordnungen und zeigen beispielsweise zwei Einrichtungen, die dazu dienen, die insbesondere im Falle von nicht kompaktem Pulver erheblichen Schattenwirkungen auf der Probenoberfläche zu vermindern und eine zur Probenoberfläche senkrechte Bestrahlungsrichtung ergeben. Um gegenseitige Behinderungen auszuschalten, muß die Achse der Strahlun/rsröhre von der optischen Achce verschieden sein, so c.l3 c,-:g von derFIGS. 8a, 8b and 9 are schematic representations of spectrometer arrangements and show, for example, two devices which serve to reduce the shadow effects on the sample surface, particularly in the case of non-compact powder, and result in an irradiation direction perpendicular to the sample surface. In order to eliminate mutual hindrances, the axis of the radiation tube must be different from the optical axis, so c.13 c, -: g from the

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Röhre emittierte Strahlenbündel nach seinem Austreten nicht senkrecht zur Probenoberfläche vorläuft. Um dies zu erreichen, muß der Strahlengang des Elektronenstroms in dem freien Raum i.v.-2:.chen Röhre und Probe korrigiert v/erden. Die dazu angedeuteten Kittel bestehen entweder aus einem elektrostatischen Sektor, der in Fig. 8a perspektivisch und in Fig. 8b im Querschnitt dargestellt ist oder aus einem Magnetfeld gemäß der ■schematischen Darstellung der Fig. 9. In den Figuren 8a, Gb und 9 ist die Strahlungsröhre mit 21, die Probe mit 22, ein gekrümmter Kristall mit 23 und die Öffnung einer Zählröhre mit 24 bezeichnet.The beam emitted from the tube does not advance perpendicular to the sample surface after exiting. In order to achieve this, the beam path of the electron flow in the free space iv-2: .chen tube and sample must be corrected. The gowns indicated for this purpose either consist of an electrostatic sector, which is shown in perspective in FIG. 8a and in cross section in FIG. 8b, or of a magnetic field according to the schematic illustration of FIG Radiation tube with 21, the sample with 22, a curved crystal with 23 and the opening of a counting tube with 24.

Fig. 10 zeigt in Draufsicht die Platte eines Probenträgers mit zwei Stellen 15 und 16 des bestrahlten Streifens, die so gewählt sind, daß bei Drehung des Probenträgers der jeweils bestrahlte Streifen sich niemals in der axialen Zone befindet. Es ist erforderlich, die Probe in Drehbewegung zu versetzen, um Veränderungen der Probe durch Überhitzung zu vermeiden; bei den gegenwärtig verwendeten Apparaten teilt sich nämlich der Elektronenstrom auf mehrere Quadratzentimeter auf, während er bei den erfindungsgernäßen Apparaten auf ungefährFig. 10 shows a plan view of the plate of a sample carrier with two locations 15 and 16 of the irradiated strip, the are chosen so that when the sample carrier is rotated, the respective irradiated strip is never in the axial zone is located. It is necessary to set the sample in rotary motion, to avoid changes to the sample due to overheating; in the apparatus currently in use is divided namely the electron flow to several square centimeters, while in the apparatus according to the invention he is approximately

ρ
10 mm konzentriert wird.ρ
10 mm is concentrated.

Fig. 11 zeigt in zerlegter Darstellung einen Probenträger, wie er für sehr wärmeempfindliche Materialien verwendet wird. Der in dieser Darstellung mit 17 bezeichnete Probenträger hat die Form einer ringförmigen Rinne mit vertikaler Drehachse, wobei an dem (nicht gezeigten) Gehäuse ein pflugscharförmig gebogenes Plättchen 18 -sowie ein in Drehrichtung vor dem bestrahlten Bereich angeordnetes geneigtes Plättchen 19 mit horizontaler Unterkante befestigt sind. Das Pflugschar-Plättchen 18 dient dazu, die am Boden der Rinne 17 befindlichen Pulverpartikel an die Oberfläche zu bringen, während das geneigte Plättchen 19 dazu dient, die Probenoberfläche unmittelbar vor der Bestrahlung zu glätten.Fig. 11 shows a disassembled representation of a sample carrier, as it is used for very heat-sensitive materials. The sample carrier designated 17 in this illustration has the shape of an annular channel with a vertical axis of rotation, on the housing (not shown) a plow-sharp curved plate 18 -as well as one in the direction of rotation the irradiated area arranged inclined plate 19 are attached with a horizontal lower edge. The ploughshare tile 18 serves to bring the powder particles located at the bottom of the channel 17 to the surface, while the inclined Plate 19 serves to smooth the sample surface immediately before irradiation.

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Fig. 12 zeigt einen schematischen Aufbau eines Spektrometers, bei dem die Elektronenemissionsrühre 21, die Probe 22, der Kristallanalysator 23 und das Zählrohr 24' einer Ausführungsform entsprechen, bei der eine äußeret starke Verkleinerung des bestrahlten Probenstreifens erforderlich ist und die Abweichungen der Elektronenbahn korrigiert werden. In der Bahn der Elektronen ist hinter einer Ablenkeinrichtung 25, die hier beispielsweise von einem Elektromagnet gebildet wird, eine Fokussiereinrichtung 26 angeordnet.Fig. 12 shows a schematic structure of a spectrometer, in which the electron emission tube 21, the sample 22, the Crystal analyzer 23 and the counter tube 24 'of one embodiment in which an extremely large reduction in size of the irradiated sample strip is required and the deviations the electron path can be corrected. In the path of the electrons is behind a deflector 25, which is formed here for example by an electromagnet, a focusing device 26 is arranged.

Fig. 13 zeigt eine Fokussiereinrichtung, die aus drei Platten 27, 28 und 29 besteht, v/obei die einzelnen Platten Schlitze 30, 31 bzw. 32 mit abnehmender Breite aufweisen und mit einem gegenüber der Anode negativen Potential verbunden rind. Die Potentiale der Platten 27, 28 und 29 können gerneinsan und einzeln geregelt v/erden. Gemäß der Darntelltmg konvergiert das Elektronenbündel 13 beim Durchtritt durch die Einrichtung auf eine Fokuslinie 14, die durch die Regelung der Potentiale auf die zu bestrahlende Probe gelegt wird.Fig. 13 shows a focusing device made up of three plates 27, 28 and 29, v / obei the individual plates have slots 30, 31 or 32 with decreasing width and with a negative potential connected to the anode. The potentials of the plates 27, 28 and 29 can like one another and individually regulated. According to the Darntelltmg converges the electron beam 13 as it passes through the device on a focal line 14, which is determined by the regulation of the potentials is placed on the sample to be irradiated.

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Röntgenspektrometers bringt folgende Vorteile mit sich. Bei einer festen Laborinstallation erhält nan bei gegebener gleicher Röhrenleistung dank der für die Röhre verwendeten Fokussiereinrichtung gemäß der Erfindung zur Verwirklichung eines Apparates mit großem öffnungswinkel eine entsprechend erhöhte Helligkeit, was zu einer verbesserten Leistungsfähigkeit der Zählung führt, weil das gesamte emittierte Anregungs-Strahlenbündel auf den zu bestrahlenden Streifen mit geringen Abmessungen gerichtet wird. Gleichzeitig wird eine größere Anzahl von Photonen gezählt, wodurch die Meßgrenze des Apparates, d.h. die kleinste meßbare Elementarmenge, abgesenkt wird; dies ist für die Analyse von Spurenelementen insbesondere in der Geochemie sehr wichtig.The mode of operation of the X-ray spectrometer according to the invention brings the following advantages. In the case of a permanent laboratory installation, nan receives the same tube power given thanks to the focusing device used for the tube according to the invention to realize an apparatus of large size opening angle a correspondingly increased brightness, which leads to an improved performance of the counting, because the entire emitted excitation beam is directed onto the strip to be irradiated with small dimensions. At the same time, a larger number of photons is counted, whereby the measuring limit of the apparatus, i.e. the smallest measurable Elementary quantity, is lowered; this is very important for the analysis of trace elements, especially in geochemistry.

Gibt nan sich andererseits bei einer festen Installation rr.it der früheren Meßgrenze zufrieden, so läßt sich mit einem er-On the other hand, if there is a permanent installation, rr.it satisfied with the earlier measurement limit, one can

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findungsgeraäßen Apparat die Zeit für die Auszählung der Probe verkürzen, was die Analysenfolge erhöht und die Kosten senkt.Finding apparatus the time for counting the sample shorten, which increases the analysis sequence and lowers costs.

Bei einem tragbaren Spektrometer,, bei dem nan bestrebt ist, das Gewicht, der Apparatur zu verkleinern, Iäf3t sich durch Anwendung der Erfindung; die für gleiche Ergebnisse erforderliche Energiemenge und dadurch das Gewicht der Ausrüstung merklich verringern oder bei gleichem Gewicht eine verbesserte Meßschwelle bzw. ein besserer technischer Wirkungsgrad erzielen.In the case of a portable spectrometer, in which nan strives The weight of the apparatus can be reduced by using it the invention; the amount of energy required to achieve the same results, and thereby the weight of the equipment, is noticeable reduce or achieve an improved measurement threshold or a better technical efficiency with the same weight.

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Claims

I Sl ^ ι au ΛΖ - PATENT CLAIMS

1.J X-ray spectrometer with a radiation source that irradiates a sample arranged on a sample carrier, one that receives the X-rays emanating from the sample curved crystal analyzer and a gas discharge counter tube, on whose entrance slit the X-rays are focused, characterized in that that the emitting source is formed by a direct electron-emitting gas discharge tube (21) which with a point or line shaped cold cathode (4) and a membrane-like anode (2) with a point or line shaped Opening (3) is provided, v / obei the shape of the cathode (4) and the diaphragm acting as anode (2) is selected and are arranged relative to one another so that the zone of the sample (22) hit by a narrow electron stream has the shape a narrow strip (15, 16), the dimensions of which are of the order of 0.5 ram width and 200 mm length.

2. Spectrometer according to claim 1, characterized in that the electron-emitting tube (21) a point-like cathode (4) and an anode (2) with a straight line Slit opening (3) includes (Fig. 5a, 6).

3. Spectrometer according to claim 1, characterized in that the electron-emitting tube (21) a linear cathode (4) and an anode (2) are circular

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round opening (3) with a small diameter (Fig. 5b, 7)

A. Spectrometer according to claim 1, characterized in that the electron-emitting tube is a linear cathode and an anode with a straight slot opening includes (Fig. 5c).

5. Spectrometer according to one of claims 2 to 4, characterized in that the beam emitted from each point of the irradiated sample surface has an opening angle of 20 to 30 °.

6. Spectrometer according to one of claims 2 to 4, characterized by a deflection device (25) for the electron flow, which is arranged so that a falling beam approaches the normal to the sample surface as much as possible.

7. Spectrometer according to one of claims 1 to 6, characterized in that one of the devices used to achieve a perpendicular incidence of the electron current on the sample surface is formed by an electrostatic arrangement (Fig. 8a, 6b).

8. Spectrometer according to one of claims 1 to 6, characterized in that one of the to achieve

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perpendicular incidence of the electron stream on the sample surface means used by a magnetic field ΰΓΛ :: - ^ is formed (Fig. 9).

9. Spectrometer according to claim 7 or 8, characterized in that the sample carrier has an axis of rotation and comprises means for rotation about this axis, the irradiated area (15, 16) having a Having a distance from the axial zone.

10. Spectrometer according to claim 9, characterized in that the sample carrier has the shape of a has an annular groove (17) which has a curved plate (18) dipping into the groove and an inclined plate (19) with a horizontal lower edge for smoothing the powder surface in the direction of rotation in each case before the irradiated Area are assigned, wherein the two plates (18, 19) are fixed to the housing.

11. Spectrometer according to claim 6, characterized by a focusing device (26) arranged in the electron path in front of or behind the deflection device (25), which consists of an arrangement of spaced apart metal plates (27, 28, 29), the metal plates are provided with slots (30, 31, 32), the width of which

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from an input plate (27) whose slot is the same It has dimensions like the cross section of the incident Ej ek- •! -. '• ^ rpnr-t.roins (13), decreases, and wherein the plates (27, 28, 30) are connected to negative potentials with respect to the anode are, the total υηά / or individually compared to the potentials of the preceding and following plates can be regulated ε ind.

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