Рентгеновская камера

Рентгеновская камера, прибор для изучения или контроля атомной структуры образца путём регистрации на фотоплёнке картины, возникающей при дифракции рентгеновских лучей на исследуемом образце. Р. к. применяют в рентгеновском структурном анализе. Назначение Р. к. - обеспечить выполнение условий дифракции рентгеновских лучей (см. Брэгга - Вульфа условие)и получение рентгенограмм.

Источником излучения для Р. к. служит рентгеновская трубка. Р. к. могут быть конструктивно различными в зависимости от специализации камеры (Р. к. для исследования монокристаллов, поликристаллов, Р. к. для получения малоугловых рентгенограмм, Р. к. для рентгеновской топографии и др.). Все типы Р. к. содержат коллиматор, узел установки образца, кассету с фотоплёнкой, механизм движения образца (а иногда и кассеты). Коллиматор формирует рабочий пучок первичного излучения и представляет собой систему щелей (отверстий), которые вместе с фокусом рентгеновской трубки определяют направление и расходимость пучка (т. н. геометрию метода). Вместо коллиматора на входе камеры может устанавливаться кристалл-монохроматор (плоский или изогнутый). Монохроматор выбирает в первичном пучке рентгеновское излучение определённых длин волн; аналогичный эффект может быть достигнут установкой в камере селективно поглощающих фильтров.

Узел установки образца обеспечивает его закрепление в держателе и задание ему начального положения относительно первичного пучка. Он служит также для центрировки образца (выведения его на ось вращения), а в Р. к. для исследования монокристаллов - и для наклона образца на гониометрической головке (рис. 1). Если образец имеет форму пластины, то его закрепляют на отъюстированных направляющих. Это исключает необходимость дополнительной центрировки образца. В рентгеновской топографии больших монокристаллических пластин держатель образца может поступательно перемещаться (сканировать) синхронно со смещением плёнки при сохранении углового положения образца.

Кассета Р. к. служит для придания фотоплёнке необходимой формы и для её светозащиты. Наиболее распространённые кассеты - плоские и цилиндрические (обычно соосные с осью вращения образца; для фокусирующих методов образец помещают на поверхности цилиндра). В других Р. к. (например, в рентгеновских гониометрах, в Р. к. для рентгеновской топографии) кассета перемещается или вращается синхронно с движением образца. В некоторых Р. к. (интегрирующих) кассета, кроме того, смещается при каждом цикле рентгенографирования на малую величину. Это приводит к размазыванию дифракционного максимума на фотоплёнке, усреднению регистрируемой интенсивности излучения и повышает точность её измерения.
Движение образца и кассеты используют с различной целью. При вращении поликристаллов увеличивается число кристаллитов, попадающих в отражающее положение - дифракционная линия на рентгенограмме получается равномерно почернённой. Движение монокристалла позволяет вывести в отражающее положение различные кристаллографические плоскости. В топографических методах движение образца позволяет расширить область его исследования. В Р. к., где кассета перемещается синхронно с образцом, механизм её перемещения соединён с механизмом движения образца.
Р. к. позволяет изучать структуру вещества как в нормальных условиях, так и при высоких и низких температурах, в глубоком вакууме, атмосфере специального состава, при механических деформациях и напряжениях и т.д. Держатель образца может иметь приспособления для создания необходимых температур, вакуума, давления, измерительные приборы и защиту узлов камеры от нежелательных воздействий.
Р. к. для исследования поликристаллов и монокристаллов существенно различны. Для исследования поликристаллов можно использовать параллельный первичный пучок (дебаевские Р. к.; рис. 2, а; см. также Дебая - Шеррера метод) и расходящийся (фокусирующие Р. к.; рис. 2, б и в). Фокусирующие Р. к. обладают большой экспрессностью измерений, но рентгенограммы, получаемые на них, регистрируют лишь ограниченную область углов дифракции. В этих Р. к. в качестве источника первичного излучения может служить радиоактивный изотопный источник (см. Рентгеновские лучи)
Р. к. для исследования монокристаллов конструктивно различны в зависимости от их назначения. Существуют камеры для ориентировки кристалла, т. е. определения направления его кристаллографических осей (рис. 3, а, см. также ст. Лауэграмма); Р. к. вращения-колебания для измерения параметров кристаллической решётки (по измерению угла дифракции отдельных отражений или положению слоевых линий) и для определения типа элементарной ячейки (рис. 3, б и в); Р. к. для раздельной регистрации дифракционных максимумов (развёртки слоевых линий), называются рентгеновскими гониометрами с фоторегистрацией; топографические Р. к. для исследования нарушений кристаллической решётки в почти совершенных кристаллах. Р. к. для монокристаллов часто снабжены системой отражательного гониометра для измерений и начальной установки огранённых кристаллов.
Для исследования аморфных и стеклообразных тел, а также растворов используют Р. к., регистрирующие рассеяние под малыми углами дифракции (порядка нескольких угловых секунд) вблизи первичного пучка; коллиматоры таких камер должны обеспечить нерасходимость первичного пучка, чтобы можно было выделить излучение, рассеянное исследуемым объектом под малыми углами. Для этого используют сходимость пучка, протяжённые идеальные кристаллографические плоскости, создают вакуум и т.д. Р. к. для изучения объектов микронных размеров применяют с острофокусными рентгеновскими трубками; в этом случае расстояние образец - фотоплёнка можно значительно уменьшить (микрокамеры).
Р. к. часто называют по имени автора метода рентгенографирования, используемого в данном приборе.
Лит.: Уманский М. М., Аппаратура рентгеноструктурных исследований, М., 1960; Гинье А., Рентгенография кристаллов, пер. с франц., М., 1961; Финкель В. А., Высокотемпературная рентгенография металлов, М., 1968; его же. Низкотемпературная рентгенография металлов, М., 1971.
? В. В. Зубенко.