Öffnungswinkel des Detektors

  Bei dem bei den Messungen verwendeten Fluoreszenzdetektor handelte es sich um einen Link-Detektor (Oxford Instruments). Im SYXRF Normalbetrieb wird dieser ohne zusätzlichen Kollimator betrieben. Daher stellt sich die Frage, inwieweit alleine durch die Konstruktion des Detektors der Winkel beschränkt ist, unter dem noch Strahlung in den Kristall gelangen kann. Um diesen Öffnungswinkel des Detektors zu bestimmen, wurden mit einem radioaktiven Eichpräperat (Americium 241) die relative Nachweiswahrscheinlichkeiten bei verschiedenen Abständen von der Detektormittelachse gemessen. Die Ebene, in der sich die Quelle befand, lag etwa 20 mm vor dem Berylliumfenster des Detektors. Die Quelle wurde auf der Höhe des Detektorkristalls horizontal verschoben, wobei in einem Bereich von -30 mm bis 30 mm Abstand von der Detektormittelachse an verschiedenen Positionen Messungen durchgeführt wurden. Das Ergebnis dieser Messungen ist in Abbildung zu sehen. Hier werden die relativen Intensitäten der stärksten Linien der -Quelle gezeigt. Es fällt auf, daß die Intensität der Linien mit den niedrigen Energien stärker abfallen, was auf einen Absorptionseffekt schließen läßt.

  
Abbildung: Meßprinzip - Eine Quelle wurde in einer Ebene 20 mm vor dem Berylliumfenster des Detektors bezüglich der Detektormittelachse verschoben, um den Öffnungswinkel des Detektors zu bestimmen

Zu einer theoretischen Abschätzung des Öffnungswinkels wurde eine Blende direkt hinter dem Berylliumfenster angenommen. Die Größe des Detektorkristalls war mit einem Radius von 1.78 mm durch die angegebene Fläche von 10 mm^2 vorgegeben. Aufgrund von Messungen mit verschiedenen Abständen der Quelle vom Detektorkristall konnte die Lage der Ebene, in der die Quelle verschoben wurde, mit einem Abstand von 23 mm bestimmt werden. Hiernach wurde mit verschiedenen Abständen und Radien der Blende versucht, eine theoretische Kurve an die gemessene Kurve anzugleichen. Zusätzlich wurde noch die höhere Luftabsorption bei größeren Abständen und die höhere Absorption im Detektor bei schrägem Einfall abgeschätzt. Die Absorptionseffekte spielen in diesem Fall allerdings kaum eine Rolle, wie in Tabelle deutlich wird.

  
Abbildung: relative Linienintensitäten - Die Intensitäten NpL-Linien aus der Quelle sind gegen die Position der Quelle aufgetragen. Außerdem ist die theoretische Kurve für ein Kreisblende von 5 mm Durchmesser hinter dem Berylliumfenster und einem Abstand von 3 mm des Detektorkristalls von der Vorderkante dieser Blende eingezeichnet.

  
Tabelle: Transmission durch die Absorber zwischen Probe und Detektor - Für die Np und Np sind die Absorberdicken zum einem bei senkrechtem Einfall und zum anderen bei extrem schrägem Einfall (Faktor 1.5) betracchtet worden.

Die angesprochene Energieabhängigkeit ist wohl eher auf Absorption an der Kante der Blende zurückzuführen. Die beste Übereinstimmung der Kurven erhält man bei einem Blendendurchmesser von 5 mm und einem Abstand von 3 mm der Blende vom Detektorkristall.
Bei einigen Messungen mit streifendem Einfall wurden Kollimatoren verwendet. Es kamen hierbei im wesentlichen zwei Kollimatoren zum Einsatz. Der erste hatte einen Innendurchmesser von 10 mm bei einer Länge von 20 mm und der zweite einen Durchmesser von 8 mm bei einer Länge von 18 mm. Es handelte sich hierbei um Aluminiumkollimatoren, um mögliche Sekundäranregungen zu vermeiden. In Abbildung sind für einen Detektorabstand von 30 mm vom einfallenden Synchrotronstrahl die gerechneten relativen Nachweiswahrscheinlichkeiten für verschiedene Ablagen von der Detektormittelachse aufgetragen. Dabei wurde zum einen der Detektor ohne Kollimator betrachtet und zum anderen der Öffnungswinkel der beiden verwendeten Kollimatoren abgeschätzt.

  
Abbildung: Öffnungswinkel bei Verwendung eines Kollimators - Analog zu Abbildung sind hier die relativen theoretischen Intensitäten einer Röntgenquelle gegen deren Position neben der Detektormittelachse aufgetragen. Es wurde hierbei eine Ebene im Abstand von 30 mm vom Berylliumfenster betrachtet. Die Absorption der Strahlung wurde nicht berücksichtigt. Die Kollimatoren sollen dabei Innendurchmesser von 10 mm bzw. 8 mm haben und Längen von 20 mm bzw. 18 m

Bei Röntgenfluoreszenzmessungen mit streifendem Einfall sollte sich der Öffnungswinkel des Detektors auf den unmittelbaren Targetbereich beschränken. Ansonsten gelangt Untergrundstrahlung des Reflektors in den Detektor auch aus den Bereichen, in denen sich kein Targetmaterial befindet. Zumindest die vordere Kante des Reflektors, an der Streustrahlung entstehen kann sollte außerhalb des Detektorbereichs liegen.