Monochromatizace
Požadavky na monochromátorSpektrální obor
fokusacepolarizacekolimace
Premonochromatizace
Absorpční filtryZrcadlaUndulátory
Odstranění měkké a tvrdé složky
Monochromatizace - filtrace
-filtr
Anoda Filtr Tloušťka (mm) Zeslabení
Mo Zr 0,052 56 %
Cu Ni 0,013 58 %
Co Fe 0,0097 65 %
Fe Mn 0,0092 65 %
Cr V 0,0091 65.5 %
odstranění měkké (dlouhovlnné) složky
Pro zeslabení na 1 %
Monochromatizace - filtrace
Rossův filtr
Rozdíl intenzit záznamů s Ni a Co
Zrcadla
Index lomu in 1
2eleNr
4
~ 10-5
Totální reflexe
Nre
c
elec
Nr
Odráží se vlny s vlnovou délkou větší než mezní hodnota.
Undulátory
Na synchrotronech
Soustava magnetů se směrem pole kolmým na rovinu orbitu prstence
N/1/
Počet period pole na celé délce
Vysoká spektrální brilianceLineární nebo kruhová polarizace
Disperzní prvky Krystaly, mřížky, multivrstvy
2d sin B = n n
wr
VP F e
Lr
VF
sB
eh r
M
sB
er
, ,
, ,
sin| |
s in
1
2
1
2
0
2
2
1
2
Polarizační faktor 1 - , cos 2 -
ww
bw w b
L b L L b L
b
sh s
s h s
B B
0
0
1
21 1
1
21
( ), ( )
( / ) , ( )
s in ( ) / s in ( )
Asymetrická difrakce
S0w0 = Shwh
Pro 1. harmonickou
Index asymetrie
DisperzeD
tan
w ~ 1 – 10
Mozaikové krystaly – grafitDokonalé krystaly – Si, Ge
LiF, křemen, kalcit
MultivrstvyRozlišovací schopnost - / ~ N (počet period) Ta-Au/Be, B, C, Si
Nefokusující monochromátory Jednokrystalové
sin sin co s 0 0 co s
D
D0
0 0 0 0co s co s ; tan /
P I G C d d d( ) ( ) ( , )
0
Spektrální intenzita zdroje
Zářivost zdroje
Obor
CD
( , , , )co s
co s 00
0
Celkový difraktovaný výkon systému zdroj,štěrbina, krystal
P I Z d( ) ( ) ( , )
0 0
Spektrální okno systému zdroj, štěbina, detektor
Nefokusující monochromátory Dvoukrystalové
1. (+, -) (n, -n)
Stejné, rovnoběžné difrakční rovinyVystupující záření má stejný směr jako dopadající
ladění
Channel-cut
Prochází i složky od jiných rovin ()
Krystalová funkce C2 (nižší chvosty)
Mírné rozjustování krystalů (vzájemný posuv C)
Zlepšení rozlišovací schopnosti (Disperzní prvky)Potlačení vyšších harmonickýchPotlačení složky
Užití kosé difrakce – inclined crystal monochromator
paralelní, bezdisperzní
Nefokusující monochromátory Dvoukrystalové
Kombinace Bragg-Laue1b. (+, -) (n, -m)
neparalelní, disperzníRůzné d
2. (+, -) (n, -m)
antiparalelní, disperzní
Nefokusující monochromátory
2. (+, +) (+n, +m)
antiparalelní, disperzní
Vysoká rozlišovací schopnost
Monochromátory mění nepolarizované záření na částečně lineárně polarizované a kruhově polarizované na elipticky polarizované. Toto lze odstranit zkříženou polohou monochromátorů (pootočení druhého krystalu kolem dopadajícího centrálního paprsku).
Ladění pootáčením druhého krystaluLadění s využitím vertikální divergence
Nefokusující monochromátory
Čtyřkrystalový monochromátor
(-, +, +, -)
ladění
Paralelní x
Antiparalelní
n1n2
~ 0 ~ 1+ 2 = 21 = 22
~ 0 ~ 21= 22
Přístroj v poloze (n,n) propouští všechny Přístroj v poloze (n,n) propouští právě jednu
Paprsky odchýlené od horizontální roviny,pro které je splněna Braggova podmínka na C1 se odrazí i na C2 a projdou.
Paprsky odchýlené od horizontální rovinydopadají pod stejným úhlem na C1 i C2,ale není to Braggův úhel pro . Díky vertikální divergenci propouští přístroj větší vlnový obor.
Pohnutím C2 okolo O2 naráz zrušíme splnění Braggovy podmínky na obou krystalech.
Braggova podmínka zůstane splněna pro oba krystaly, ale pro jinou
Difrakční křivka závisí pouze na vlastnostech krystalů.
Difrakční křivka je spektrálním rozložením dopadajícího záření, zkresleným vertikální divergencí a konečnou šířkou krystalové funkce.
DuMondovy grafy
(+-)
Otáčení druhým krystalem
= 2 - 1, 2 = 1
(++) = 2 + 1, 2 = 1
Souhlasný smysl C1, C2
Opačný smysl C1, C2
Velikost okna
DuMondovy grafy
Fokusující monochromátory
Pro lepší využití záření zdroje,ale rozlišovací schopnost je horší
Fokusační zrcadlaOhnuté krystaly
Optická vada metodyVliv odchylek od ideálního tvaruHloubka průnikuŠířka štěrbin
Horizontální fokusace (tangenciální)Vertikální (sagitální) fokusace
Horizontální Bodový zdroj v ohniskuPolychromatická fokusace
Rowlandova kružnice
Monochromatická fokusace
Fokusující monochromátoryJohanssonův Johannův
R
2R
Fokusující monochromátory
CauchoisovéLogaritmická spirála
Fokusující monochromátory
Guinierova fokusační podmínka
p
q
sin ( )
s in ( )
difraktující roviny, povrch
p = R sin( - ) zdroj - krystal
q = R sin( + ) krystal - ohniska
Vertikální (sagitální) fokusaceVon Hamos
Další monochromátory
Další monochromátory
Zrcadla, multivrstvy
Göbelovo parabolické zrcadlo
Zrcadla, multivrstvy
Odkazy
Osmic
Ino
Crystran Spectrolab
Charles Super X-ray optics
Rentgenová optikaKolimátory, multivlákna, kapiláry
Parabolická zrcadla 2Parabolická zrcadla 1