Как разложить рентгеновское излучение на спектр?

[Lujin]

Хочу сделать ретгеновский спектрометр для хим.анализа металлов. Подскажите, где можно достать призму из фторида лития или как получить его кристалл своими силами? Может еще какие способы/материалы для разложения на спектр существуют?

[aversun]

55 минут назад, Lujin сказал:

Хочу сделать ретгеновский спектрометр для хим.анализа металлов. Подскажите, где можно достать призму из фторида лития или как получить его кристалл своими силами? Может еще какие способы/материалы для разложения на спектр существуют?

Призма из фторида лития здесь не годится. В данном случае  кристаллическая решетка фторида лития работает как интерференционная и на не преломление, а отражение.  Нужен тонкий плоский изогнутый кристал.

 

Данная схема рассчитана только на одну длинну волны характеристического излучения, для того, что бы захватить все длины волн, кристалл и счетчик должны определенным образом двигаться по т.н. кругу Роуланда.

Кроме того, с одним LiF захватить спектр всех элементов не получится, нужны еще другие кристаллы с большими шагами решетки (PET, TAP)

Кроме того, интенсивность измеренного рентгеновского излучения не является величиной прямо пропорциональной концентрации, а сложной многомерной функцией, требующей для расчета сложной программы.

Сделать такую установку самому вряд ли вам под силу.

Второй путь -- это энергодисперсионный детектор Li-Si. https://ru.wikipedia.org/wiki/Энергодисперсионная_рентгеновская_спектроскопия. Система механически более простая, но но по электронике и программному обеспечению не менее сложная.

 

Изменено 9 Декабря, 2018 в 08:24 пользователем aversun

[Lujin]

Спасибо! трудности не пугают. В электронике и программировании немного разбираюсь. Пока только начал изучать эту тему. Есть еще п.проводниковые детекторы (очень дорогие) но как я представляю, луч все равно перед таким детектором должен быть разложен.

[aversun]

36 минут назад, Lujin сказал:

Есть еще п.проводниковые детекторы (очень дорогие) но как я представляю, луч все равно перед таким детектором должен быть разложен.

О них я вам и писал -- энергодисперсионный детектор Li-Si. Работают только в охлажденном состоянии, раньше требовался жидкий азот, сейчас охлаждаются элементами Пельтье.

Рентгеновский поток разлагать на спектр перед этими детекторами не надо, они сами анализируют спектр по величине электрического импульса произведенного поглощенным квантом, для этого применяются многоканальные анализаторы импульсов (1024-2048 каналов), разрешение таких детекторов 130-150 эв, разрешение же волновых детекторов с кристаллом где-то 20 эв.

Изменено 9 Декабря, 2018 в 11:33 пользователем aversun

[radiodetaleylubitel]

Можно использовать кристаллические детекторы с фотоэлектронным умножителем. Но это будет достаточно жесткий рентген и начало спектра по гамме.

А так да, можно купить готовый источник рентгена и готовый детектор. Или сразу готовый "пистолет". Цены от лимона и выше.

[Lujin]

об этом и речь, что дорого и просто купить не интересно. Думал, сделать приемник на основе призмы или еще чего-то, а полученный спектр направить на матрицу ц.фотоаппарата, покрытую люминофором. Полученный сигнал обработать, дело техники. Точность не важна, главное чтобы собрать в принципе можно было на коленке

[radiodetaleylubitel]

Кристалл не так просто вырастить. и потом нужно не углубление в кристалле, а изгиб кристалла. Кроме того кристалл нужно правильно ориентировать.

Как-то в инете попадался сайт, там были все необходимые компоненты для "пистолета". Наверное, обошелся бы дешевле фирменного. Но ссылку я не сохранял, поэтому дать не могу, но знай, что это можно купить.

Изменено 9 Декабря, 2018 в 19:49 пользователем radiodetaleylubitel

[ksilabs]

3 часа назад, Lujin сказал:

об этом и речь, что дорого и просто купить не интересно. Думал, сделать приемник на основе призмы или еще чего-то, а полученный спектр направить на матрицу ц.фотоаппарата, покрытую люминофором. Полученный сигнал обработать, дело техники. Точность не важна, главное чтобы собрать в принципе можно было на коленке

 

А что, пропорциональные рентгеновские детекторы уже отменили? Тот же, например, советский СИ11Р и иже с ним... Они специально для этого делались.

 

Ну и старые добрые сцинтилляторы с кристаллами CsI(Na)/NaI(Tl) или более новые BGO/LYSO тоже вполне...

 

А призма для расщепления рентгена это было бы очень классно если бы оно было. Равно как и, например, зеркала для того же рентгена. Или линзы.

 

Если бы оно существовало, не приходилось бы так ухищрятся как это сейчас делается в тех же, например, зубоврачебных рентгеновских аппаратах с их коллиматорами-тубусами. Там трубка устанавливается с пиком интенсивности не прямо по оси, а под очень маленьким углом, несколько градусов, в сторону так что тот тубус немного собирает летящие почти вскользь гамма-кванты в некое подобие цилиндра. Но всё равно сифонит вокрут довольно сильно. У меня в мастерской два таких аппарата, старый филипсовский Heliodent-70 и новый "ветеринарный" от Midmark с электронным сенсором (матрица из CsI поверх стандартной ПЗС-матрицы), которые я использую для контроля качества пайки всяких BGA и похожих корпусов, так что я знаю

 

У Midmark фокальное пятно 0.4мм так что оно заметно лучше Heliodent'а, у которого 0.7мм. На микронные же источники денег нет :(

А вот существуй в природе зеркала/линзы для рентгена никаких проблем бы с размером пятна не было, можно было бы обычной зубоврачебной или маммографической трубкой микроскопировать...

 

[aversun]

2 часа назад, ksilabs сказал:

А что, пропорциональные рентгеновские детекторы уже отменили? Тот же, например, советский СИ11Р и иже с ним... Они специально для этого делались.

 

Ну и старые добрые сцинтилляторы с кристаллами CsI(Na)/NaI(Tl) или более новые BGO/LYSO тоже вполне...

Наверное вы про газовые пропорциональные счетчики. Именно такие счетчики (проточные или ксеноновые) и стоят в волновых спектрометрах, регистрируют рентген посла кристалла. Разрешение у таких счетчиков для самостоятельного анализа спектра маловато. Могут применяться газовые счетчики в режиме ионизационных камер, но разрешение тоже недостаточное. Кстати, энергетические детекторы на основе LiSi или LiGe работают именно как ионизационные камеры, но разрешение их выше, хотя и проигрывает по отношению к волновым детекторам. 

 

Сцинтилляторы применяются в основном для гаммы. Характеристический рентген, он практически весь вакуумный, проникающая его способность низкая, да и разрешение этих счетчиков тоже мало. 

 

 

[ksilabs]

31 минуту назад, aversun сказал:

Наверное вы про газовые пропорциональные счетчики. Именно такие счетчики (проточные или ксеноновые) и стоят в волновых спектрометрах, регистрируют рентген посла кристалла. Разрешение у таких счетчиков для самостоятельного анализа спектра маловато. Могут применяться газовые счетчики в режиме ионизационных камер, но разрешение тоже недостаточное. Кстати, энергетические детекторы на основе LiSi или LiGe работают именно как ионизационные камеры, но разрешение их выше, хотя и проигрывает по отношению к волновым детекторам. 

 

Сцинтилляторы применяются в основном для гаммы. Характеристический рентген, он практически весь вакуумный, проникающая его способность низкая, да и разрешение этих счетчиков тоже мало. 

 

 

 

Не, ну оно, конечно, не так чтобы аж прямо как хороший сцинтиллятор на 662 КэВ, но всё-таки все те СИ11Р-3 и иже с ними создавались специально для переносных геологических приборов, определяющих состав пород именно по характеристическому рентгену. Я уже за давностью лет не помню названия, но помню тот шайтан-прибор, который говорил что именно присутствует в образце породы и стоял в нём именно СИ11Р-3 -- как живой перед глазами того прибора ящик с ЗиП'ом стоит, в котором аж четыре штуки их было... Я даже на всякий случай, по старой памяти, и здесь в омерике таких несколько штук в закрома положил Они с тонкими бериллиевыми окнами, специально для вакуумного рентгена. СИ11Р-3 работает с двух КэВ и где-то до тридцати.

 

Но я, конечно, уже давно не настоящий сварщик так что могу и пурги нагнать неумышленно -- я только идентификацией изотопов нонче занимаюсь да и то лишь иногда, для души... Ну а утилитарный рентген, который для микросхем и иже, тот таки да, сильно шибче, в районе 50-100КэВ...