طراحی طیف سنج بلوری جهت طیف سنجی اشعه ایکس تابیده از دستگاه پلاسما کانونی سهند

چکیده طیف سنج های بلوری ابزاری هستند که جهت تفکیک طیفی طول موج های نزدیک به هم بکار می روند بطوریکه بلور استفاده شده در آن نقش توری پراکننده را ایفاء می کند . سابقا کلیه ی طرح های بکار رفته در این طیف سنج ها، زیر مجموعه ای از دو نوع طیف سنج یوهان و یوهانسون با اشکال هند سی مختلف بلوری بکار رفته در آن، مطرح بوده اند. از انواع دیگر طیف سنج های بلوری می توان به طیف سنجهای آشکار- موازی اشاره نمود که نوع بیرکس از زیر مجموعه های این نوع طیف سنج ها بوده و از بلور محدب بجای بلور مقعر استفاده می کند و بیشتر جهت تشخیص پلاسمایی مورد توجه واقع شده است. از کاربرد های طیف سنج های بلوری اشعه ایکس در بحث شناخت پلا سمای داغ و چگال، می توان جهت کسب اطلاعاتی در مورد پارامترهای پلاسمایی مانند توزیع مراحل یونیزاسیون و انبوهی یونها در درجات یونیزاسیون مختلف، کدری، چگالی و دمای پلاسمایی، میدان های الکترومغناطیسی و قطبیدگی خطوط اشعه ایکس اشاره نمود. با در نظر گرفتن اینکه در بازده بهینه یک طیف سنج بلوری خوب، فاکتورهایی نظیر داشتن قدرت تفکیک طیفی بالا، ناحیه موثر بالا در پراکندگی، نمایه شدت عالی و گستره زاویه براگ بالا مهم می باشند لذا در فصل اول این پایان نا مه، طرح های مختلف طیف سنج های بلوری اشعه ایکس موجود، مورد مطالعه اولیه قرار گرفته و به معایب و محاسن هر یک اشاره می شود. در فصل دوم، از روش تقریبی ویتری، انواع مختلف هندسه های بلوری یکبار و دوبار خمیده مورد نیاز برای طیف سنجی، مورد مطالعه قرار گرفته و نقاط ضعف و قوت هر یک جهت کانونی سازی اشعه ایکس بازتابیده ارزیابی می شود. در فصل سوم، با دو روش محاسباتی، نتایج ویتری مورد نقد و بررسی قرار می گیرند و روابط اصلاح شده جدیدی برای بررسی ناحیه موثر پراکندگی، زاویه فضایی جمع کنندگی، نمایه شدت، اثر عدم تنظیم دقیق چشمه و اثر نفوذ اشعه ایکس به داخل بلور بدست آورده شده و با نتایج وی مقایسه می شوند. با بکاربردن نتایج جدید، پیکربندی جدیدی برای بلور کانون ساز عام معرفی گردیده و نشان داده می شود که مورد متناظر ثبت شده قبلی برای بلور کانون ساز در زاویه براگ کوچک کارایی خود را از دست می دهد. در ادامه یک رابطه ای بدست آورده می شود که با استفاده از آن، اثرات انحراف بلور از دایره کانونی (مکانی و زاویه ای)، اثر نفوذ اشعه ایکس به داخل بلور و نیز اثر نامتقارنی صفحات اتمی بلور بر روی ناحیه موثر پراکندگی و نمایه شدت مورد مطالعه قرار می گیرند. در بخش مربوط به طراحی طیف سنج، ابتدا یک روش طراحی برای ساخت بلور ارائه و سپس مراحل طراحی یک طیف سنج کانون ساز عام مناسب، با جزئیات تکمیلی قسمت های مکانیکی آن، توضیح داده می شود. قسمت مکانیکی این طیف سنج طوری طراحی می شود که با وجود ثابت در نظرگرفتن چشمه اشعه ایکس، تنها با دوران یک محور، بتوان به گستره زاویه براگ از 0-90 درجه دست یا فت بدون آنکه بلور و آشکارساز از روی دایره کانونی بلور انحراف یابند. همچنین با طراحی برجک بلور و دوران آن حول محور خود می توان بنا به نیاز اسپکتروسکپی به انتخاب سه بلور متفاوت دست یافت. در پایان تصویر ماکت آزمایشگاهی ساخته شده ی طیف سنج کانون ساز عام مزبور ارائه می شود.