[发明专利]用于通过x射线束的散射来分析样品的光学设备及相关的准直设备和准直仪

说明书

技术领域

本发明涉及通过x射线散射来分析样品的领域。

其尤其涉及用于x射线束的准直设备、包括此准直设备的用于通过x射线散射来分析样品的光学设备和用于此类射束的准直仪。

在本发明的架构内，表述x射线束意图意指其能量在1keV和30keV之间的光子束。

特别地，本发明涉及通过处于小角度的x射线散射来分析样品的领域。表述处于小角度的散射必须理解成意指由被射束横过(垂直入射)以便被分析的样品散射的射线接近于用来将样品照亮的x射线束，相对于射束的光轴一般在0.1°和10°的角度之间。还可以考虑不是垂直于射束定位而是相对于后者处于掠入射的样品的取向。

背景技术

基于处于小角度的x射线散射的技术还以缩写SAXS为人所知，其表示“小角度x射线散射”(“Small-Angle Scattering of X-rays”，Andr éGuinier and G érard Foumet，ed.John Wiley and Sons Inc.，1955。)

借助于这些技术，尤其是可以获得关于样品的分子体系的组织的信息。

根据分解透视图，在图1中表示用于实现SAXS技术的已知光学设备。

该设备包括x射线源10。

由源10产生的射束1然后指向单色器反射镜11，其使得可以产生单色射束，也就是说仅包含一个X射线波长。通常，当波长偏差与期望波长之间的比小于1％时，将认为射束是单色的。

然而，应注意的是可以使用非单色X射线束。

该射束显示出称为“光轴”的优先传播轴。横穿光轴，当使用所谓的“准直”反射镜时，射束显示出准均匀横截面，即当使用所谓的“会聚”反射镜时朝着远点会聚。

在两种情况下，在单色器出口处的射束的几何定义不足以执行小角度下的散射实验。表述几何定义意图意指射束的完美几何结构(平行或会聚)与实际上获得的射束之间的真实差异。

因此通过具有在单色器之后沿着射束轴定位的一系列障碍的准直而获得射束的更好定义。应将术语“障碍”理解为表示在所采用的波长下对X射线不透明的设备。

在图1中所表示的常规设置中，第一“障碍”一般对应于对X射线不透明的四个活动凸缘，表示为12。在垂直于射束轴的平面中具有间距D的两个平行凸缘限定“狭缝”。这样布置的两对凸缘形成孔。准直仪更一般地由两个“孔”形成，其中心必须与离开单色器的射束的光轴对准。

采取安装有形成这两个狭缝的两对凸缘的板12的形式的第一障碍因此形成孔。

可以将安装有两对“凸缘”的板12集成到反射镜11中。

一般地，板12后面跟随已校准衰减器(未标记)。

然后，射束指向沿着射束光轴与第一障碍相距某个距离定位的用于准直的第二障碍。此第二障碍也采取包括两对平行凸缘的板13的形式，从而形成两个狭缝，其中心与射束的光轴对准。

可以将两个系列的准直“狭缝”之间的光程放置在真空下。有时，作为变体，可以将其放置在氦气氛下。

两个准直装置12和13的耦合使得可以限定在样品16的水平处期望获得的射束的尺寸。

在第一抽真空外壳14的出口处，射束通过就在要分析的样品16之前沿着光轴放置的第三对狭缝15。这些所谓的“防散射”狭缝严格地说并不形成准直仪的一部分。事实上，防散射狭缝15使得可以消除由准直装置12和13的狭缝产生的虚散射。

防散射狭缝15的调整是特别棘手的，因为必须在不触触射束的情况下掠过射束以便在不改变射束尺寸的情况下消除虚散射。

射束1与样品16的相互作用引起X射线的散射，此外该射束至少部分地透射过样品。

透射射束和散射部分然后聚集在第二抽真空外壳18中，在其末端处是用于停止该射束的装置19。抽真空外壳使得可以在同一个时间限制散射射线另外被空气吸收和同样地射束1被空气进行补充散射。

位于用于停止射束1的装置19下游的检测器20然后使得可以检测由样品散射的X射线。

最后，应注意安装有准直狭缝(第一障碍)的板12、也安装有准直狭缝(第二障碍)和防散射狭缝15的板13的重要性，没有它，将难以检测被样品散射的X射线，特别是接近于射束光轴的以小角度散射的射线。

各种障碍12、13和15的相对位置关于此目的也同样重要。

如前所述，这些障碍12、13、15一般是形成矩形或正方形狭缝的四个独立凸缘。这些凸缘安装有可以移位以调整狭缝的尺寸的叶片。这些叶片是金属的且一般由钢、钽制成或由钨棒构造而成。