 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 |
|
|||||||||||
 |
 |
 |
 |
|
||||||||
 |
 |
|
||||||||||
 |
|
|||||||||||
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
|
||||
 |
|
|||||||||||
 |
|
|||||||||||
| XAS | ||||||
| Absorpcija rentgenske svetlobe |
||||||
 |
||||||
|
||||||
|
||||||
|
||||||
| Izviri rentgenske svetlobe |
||||||
|
||||||
|
||||||
|
||||||
|
||||||
| Rentgenska optika |
||||||
|
||||||
|
||||||
|
||||||
|
RENTGENSKA OPTIKA
Zrcala
Eksperimentalna komora je postavljena približno 37 m stran od izvira. Dimenzije nefokusiranega žarka na tej razdalji bi bile približno 260 mm vodoravno (pri 7 mrad vodoravne divergence) in 13 mm vertikalno (pri vertikalni divergenci 2
= 0.344 mrad). Velikosti vzorcev so reda velikosti 1 mm
, zato je potrebno žarek fokusirati v vodoravni in vertikalni ravnini.
Fokusacijo lahko dosežemo s toroidnim zrcalom. Pri zrcaljenju rentgenskih žarkov izkoriščamo totalni odboj rentgenske svetlobe na gladki površini zrcala. Težava je v tem, da so vpadni koti pri katerih pride do totalnega odboja zelo majhni, tipično le nekaj miliradianov. Natančen račun pokaže, da mora biti vpadni kot 
manjši od kritičnega kota 
, ki ga podaja naslednji izraz [16,21]:
 |
(1) |
kjer so Z, A in r atomsko vrstno število, atomska masa in gostota materiala na površini zrcala, 
pa valovna dolžina vpadne svetlobe. Pri zrcalih, ki imajo površino prevlečeno s težjimi elementi (zlato, platina) so kritični koti večji kot pri lahkih elementih (Si, Al). Kot vidimo je kritični kot manjši pri krajših valovnih dolžinah, torej pri fotonih z večjo energijo.
Vpadni kot neposredno omejuje akceptanco zrcala. če bi naprimer hoteli fokusirati celoten žarek z vertikalno divergenco 4 ~ 0.7 mrad pri vpadnem kotu 6 mrad z zrcalom na razdalji 18 m od izvira, bi potrebovali približno 2 m dolgo zrcalo. Izdelava toroidnih zrcal daljših od 1 m je tehnološko izredno zahtevna, s tem pa tudi cena takega zrcala drastično naraste. Z zrcalom dolgim 1 m lahko v najboljšem primeru izkoristimo le približno pol razpoložljive vertikalne divergence, to je 2 = 0.344 mrad.
Pri izbiri materiala za prevleko zrcala je kritični kot, ki ga lahko dosežemo zagotovo eden od odločilnih parametrov. Drugi podatek, ki ga moramo upoštevati pa je odbojnost. Ta se z energijo vpadnih fotonov spreminja. Za večino materialov je odbojnost pri kotih manjših od kritičnega med 80 in 90 %, izrazito pa pade pri energijah fotonov, ki se ujemajo z rentgenskimi absorpcijskimi robovi atomov v prevleki. V bližini absorpcijskih robov se absorpcija v prevleki izrazito poveča in odbojnost pade tudi za faktor dva ali več.
Z upoštevanjem vseh navedenih omejitev pri konstrukciji zrcala in ob dejstvu, da svetlost sinhrotronskega izvira izrazito pada pri energijah nad 10 keV, je optimalna izbira za zrcalo naslednja:
- Površina zrcala prevlečena z zlatom. Na ta način dosežemo največje možne vpadne kote in s tem maksimalno akceptanco zrcala.
- Vpadni kot svetlobnega snopa na zrcalo: 6 mrad.
- Maksimalna energija fotonov, ki jih zrcalo še odbija pri izbranem vpadnem kotu, je 12 keV. Pri višjih energijah odbojnost zrcala izrazito pade zaradi absorpcijskih robov L zlata (Au L3 rob je pri energiji 11919 eV).
- Dolžina zrcala: 1000 mm, širina 70 mm. Pri teh dimenzijah lahko zrcalo zajame 2 (0.344 mrad) vertikane in 4 mrad horizontalne divergence žarka.
- Izbrana je preslikava 1:1, pri kateri so optične aberacije minimalne.
Zrcalo je od izvira oddaljeno 18500 mm. Numerične analize, narejene s programom SHADOW za modeliranje optičnih sistemov, so pokazale, da z izbrano optiko lahko dosežemo zahtevane dimenzije žarka na vzorcu pod 1 mm. Ocenjene dimenzije žarka v okolici fokusa 37140 mm od izvira so prikazane na sliki 6. Ocenjeni presek žarka v gorišču je 0.8 mm x 0.5 mm. Zrcalo lahko fokusira 43% razpoložljivih fotonov iz monokromatorja.
Slika 6: Ocenjene dimenzije žarka v bližini fokusa 37140 mm od izvira. Zgoraj: prerez žarka v fokusu, spodaj: (črtkana črta) - vertikalna velikost žarka (
); (polna črta) - horizontalna velikost žarka ( 
).
Zrcala ni potrebno hladiti, ker je postavljeno za monokromator. Na površino zrcala vpada enobrvna svetloba relativno majhne intenzitete, ki se v zrcalu minimalno absorbira.
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
