Рентгенофлуоресцентный спектрометр с поляризатором и 40 мВт рентгеновской трубкой

Abstract

A three-dimensional polarized X-ray fluorescence (XRF) spectrometer was assembled with a low-power X-ray tube of 40 milliwatts, and a sample of stainless steel was measured with an acrylic polarizer. Based on the Schr?dinger’s wave picture of Compton scattering, the dependence of the de Broglie wavelength and the scattering angle of a recoil electron on the incident X-ray energy were calculated. When the incident X-rays were scattered at an angle of 90°, the de Broglie of the recoil electron always went away at an angle of 45° with the incident X-rays and the de Broglie wavelength varied for any wavelength of the incident X-rays, i.e. we could select the scattering angle of the recoil electron to be 45°according to the incident X-ray energy and it could then be regarded as 45° Bragg diffraction that could produce highly polarized X-rays. The polarization measurement of scattered X-rays from an acrylic and lead plates substantiated that Compton scattered X-rays from the acrylic plate had higher degree of polarization than the elastically scattered X-rays from the lead plate. Highly polarized Compton scattered X-rays from the light-element polarizer led to the background reduction and the changes of the characteristic X-ray intensity in XRF spectra measured by our laboratory-made spectrometer.

Трехмерный рентгеновский флуоресцентный спектрометр с поляризатором (РФА) был собран с использованием маломощной рентгеновской трубки. Размер спектрометра составлял 25 см в длину, ширина и высота по 10 см. Расстояние от рентгеновской трубки до поляризатора составляло 10 мм, между образцом и детектором ? 10 мм. Камера образцов не вакуумировалась. Образец устанавливали на дно акрилового блока. Рентгеновское излучение падало на поляризатор под углом 45? , и после отражения направлялось на образец под углом в 45? . Использовали рентгеновскую трубку с вольфрамовым анодом фирмы Moxtek (номинальная мощность 4 Вт, максимальное напряжение 50 кВ). В качестве поляризатора использовали акриловую (C5H2 O8 )n пластину площадью 80 мм2 и толщиной 30 мм. Излучение регистрировали детектором SDD (RES-Lab, Osaka) площадью 100 мм2 , толщина кремниевого кристалла составляла 450 мкм. Толщина бериллиевого окна ? 8 мкм. Холодильник Пельтье понижал температуру детектора до -30 ° С. Образец из нержавеющей стали измеряли c акриловым поляризатором. На основе волновой теории Шредингера комптоновского рассеяния рассчитана зависимость длины волны де Бройля и угла рассеяния электрона отдачи в зависимости от энергии падающего рентгеновского излучения. Измерение поляризации рассеянного рентгеновского излучения подтвердило, что некогерентно рассеянное на акриловой пластинке рентгеновское излучение имело более высокую степень поляризации, чем когерентно рассеянное рентгеновское излучение от свинцовой пластины. Высокополяризованное некогерентно рассеянное рентгеновское излучение от поляризатора из элемента с малым атомным номером привело к уменьшению фона и изменению интенсивности характеристического рентгеновского излучения в РФА спектрах, измеренных нашим лабораторным спектрометром.