專利名稱：進行x射線熒光發(fā)散分析以確定材料濃度的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用熒光發(fā)射來確定物體中材料濃度的方法和設備。具體地說，本發(fā)明涉及利用熒光發(fā)射來確定在用于形成光波導纖維(“光纖”)的微粉體預制棒中摻雜物之濃度的方法和設備。
可以用稱作外部汽相沉積法(“OVD”)的傳統(tǒng)工藝制作光纖。一般地說，OVD工藝包括制作微粉體預制棒，制作步驟有燃燒氣體混合物，產(chǎn)生含石英和氧化鍺的微粉體；將各層微粉體相繼沉積在芯棒上，形成微粉體預制棒的纖芯部分；燃燒氣體混合體，產(chǎn)生只含石英的微粉體；并且將各層微粉體相繼沉積在纖芯部分上，形成微粉體預制棒的包層部分。通過燒結熔凝微粉體預制棒，形成玻璃坯棒。由玻璃坯棒拉絲出光纖。氧化鍺在構成纖芯部分的各微粉體層中的濃度初步?jīng)Q定了氧化鍺沿成品光纖之纖芯直徑的濃度。
如果可以測量氧化鍺在各微粉體層中的濃度，那么就能估算微粉體預制棒，確定它是否能夠形成具有所需折射率分布曲線的光纖。
日本專利申請59-106803(授予Hara)和美國專利4,618,975(授予Glantschnig)揭示了用X射線衰減無損傷地估計微粉體預制棒中氧化鍺濃度的技術。這兩種方法都在兩個能量上測量X射線衰減。Hara的方案依賴于摻雜物(Ge)與基質(Si)的衰減比值隨X射線光子能量而變化的事實。但是，Hara方案對于微粉體預制棒并不特別敏感，因為所述比值在任何實用的X射線能量范圍內(nèi)幾乎不變。Glantschnig的方法基于摻雜物衰減(吸收)與密度衰減(散射)的比值隨X射線光子能量而變化的事實。與Hara的比值一樣，Glantschnig的比值在微粉體預制棒實用的能量范圍內(nèi)幾乎不變。因此，Glantschnig的方法混淆了密度隨摻雜物濃度變化而產(chǎn)生的變化。
這些X射線衰減方法還有其它缺點。例如，如果微粉體預制棒具有多種摻雜物，那么由一種摻雜物引起的X射線衰減不能與另一種摻雜物引起的X射線衰減相區(qū)別。另外，測量衰減要求將預制棒精確定位在測量設備內(nèi)，因此實施費用很高。
美國專利4,292,341(授予Marcuse)揭示了在改進化學汽相沉積工藝中聯(lián)機測量摻雜物濃度的方法，其中改進化學汽相沉積工藝并不形成微粉體預制棒，而是將微粉體直接熔凝成玻璃坯棒。一種被公開的方法是利用X射線衰減，這種方法存在上述許多問題。另一種方法是用紫外線光輻照玻璃坯棒，并測量玻璃坯棒的熒光發(fā)射，從而測量出摻雜物的濃度。因為微粉體對紫外線和可見光是不透明的，所以后一種方法不能用于微粉體預制棒。

發(fā)明內(nèi)容
由以下描述可以清楚本發(fā)明的目的和優(yōu)點。通過實踐本發(fā)明還可以了解本發(fā)明的其它優(yōu)點。
本發(fā)明的一個方面包括一種用于確定微粉體中摻雜物濃度的方法，其中微粉體至少構成用于形成光波導的微粉體預制棒的一部分。該方法包括以下步驟用光子輻照微粉體；探測來自被輻照微粉體的X射線熒光發(fā)射；以及根據(jù)探測到的X射線熒光發(fā)射確定摻雜物的濃度。
本發(fā)明的另一方面包括一種對用來形成光波導的微粉體預制棒制造進行控制的方法。該方法包括以下步驟將微粉體沉積在微粉體預制棒上；用光子輻照微粉體；探測來自被輻照微粉體的X射線熒光發(fā)射；用探測到的X射線熒光發(fā)射確定微粉體中摻雜物濃度與預定濃度之間的偏差；以及在根據(jù)偏差所調節(jié)的沉積條件下，在微粉體預制棒上沉積附加微粉體。
本發(fā)明的又一個方面包括一種用于確定微粉體中摻雜物濃度的設備，其中微粉體至少構成用于形成光波導的微粉體預制棒的一部分。該設備包括光子源，它用光子輻照微粉體；熒光傳感器，用于探測來自被輻照微粉體的X射線熒光發(fā)射；和確定裝置，它根據(jù)探測到的X射線熒光發(fā)射來確定摻雜物的濃度。
應該理解，上述一般描述以及下面的詳細說明都是例舉性和說明性的，它們不限制所要保護的發(fā)明。
附圖概述附圖顯示了本發(fā)明的各個實施例，它們與文字部分一起用于說明了本發(fā)明的原理。


圖1是一側視圖，示出了依照本發(fā)明一實施例、用于確定微粉體預制棒中摻雜物濃度的設備。
圖2是沿圖1中直線2-2截取得到的截面圖，示出了光子源和熒光傳感器。
圖3是沿圖1中直線3-3截取得到的截面圖，示出了厚度參數(shù)測量裝置。
圖4是一曲線圖，例示了由重量測量裝置的測量結果確定的微粉體重量。
圖5是一曲線圖，例示了由厚度測量裝置的測量結果確定的微粉體厚度。
圖6是一曲線圖，例示了由微粉體重量和厚度確定的微粉體密度。
圖7是一曲線圖，例示了對摻雜物熒光強度的測量結果。
圖8是一曲線圖，例示了由芯棒熒光強度的測量結果。
圖9是一曲線圖，例示了摻雜物的預測濃度。
較佳實施例的詳細描述現(xiàn)在詳細描述本發(fā)明目前較佳的實施例。在任何可能的地方，諸附圖始終用相同的標號表示相同或類似的部件。
本發(fā)明可以確定微粉體預制棒中摻雜物的濃度，最好是聯(lián)機、實時、按層測量摻雜物的濃度。具體地說，本發(fā)明用具有足夠能量的光子輻照微粉體預制棒，以激發(fā)摻雜物原子或將其電離。當摻雜物原子充分電離后，它們通過一個稱作熒光的衰變過程返回其基態(tài)。在此衰變過程中，摻雜物原子發(fā)射光子能量，即熒光發(fā)射。一般地說，熒光發(fā)射強度將正比于微粉體預制棒中摻雜物原子的數(shù)目，以及被沉積的微粉體的量。因此，本發(fā)明探測這些熒光發(fā)射，并根據(jù)探測到的熒光發(fā)射確定摻雜物的濃度。
圖1-3示出了依照本發(fā)明一較佳實施例的設備10，該設備用以確定芯棒14上微粉體預制棒12中摻雜物的濃度。設備10包括光子源30、熒光傳感器40和確定裝置50。該設備還可以包括厚度參數(shù)測量裝置60和重量測量裝置20。
光子源30用具有足夠能量的光子輻照微粉體預制棒12，將摻雜物(例如，氧化鍺)原子電離。有效光子例如包括X射線、軟X射線、γ射線和超紫外線光。如圖2所示，光子源30最好包括一根200瓦的銠X射線管32(TruFocus公司的TFS 6066 FGA/Rh)，用于激發(fā)次級硒靶34(用于GeO2/SiO2二元微粉體)。不同的摻雜物可以用不同的次級靶來探測。
熒光傳感器40探測摻雜物的熒光發(fā)射強度(最好是X發(fā)射強度)，并將相應的信號提供給確定裝置50。如圖2所示，熒光傳感器40最好包括一探測器42，探測器42相對微粉體預制棒12位于與光子源30相同的一側。例如，探測器42可以是一個密封充滿氙氣的、帶單通道分析器電路的比例計數(shù)器。
光子源20和熒光傳感器30最好形成一個相對簡單的X射線分光儀，包括相關的屏蔽物45。若要確定微粉體中多種摻雜物的濃度，或者希望探測來自芯棒14的熒光，則需要設計一種更復雜的分光儀。本領域的熟練技術人員很容易獲得這種需要的設計。例如，若要測量來自芯棒14并通過GeO2/SiO2二元微粉體的熒光，可以用環(huán)氧對銠X射線管342的發(fā)射進行散射，供激發(fā)用，并將多通道分析器與密封充滿氙氣的比例計數(shù)器42一起使用，從而根據(jù)摻雜物熒光決定芯棒熒光。
厚度參數(shù)測量裝置60測量微粉體預制棒12的厚度參數(shù)，諸如半徑或直徑。盡管在圖1中，為便于說明，厚度參數(shù)測量裝置60偏右，但它最好是測量微粉體預制棒12的中心部分。如圖3所示，厚度參數(shù)測量裝置60可以是一個激光蔭屏測微計，它包括發(fā)射光束的源62以及用于探測源62所發(fā)光束的探測器64。根據(jù)探測到的光束，探測器64向確定裝置50提供一信號。在微粉體沉積期間，此信息可以就每次橫向旋轉確定微粉體預制棒12的厚度參數(shù)。市場上可以買到的、能夠實現(xiàn)此項功能的裝置包括Anritsu KL-154A和Keyence LS-5001。
重量測量裝置20測量微粉體預制棒12的重量，并將相應的信號提供給確定裝置50。較佳的重測量裝置20包括一阻力負載元件(resistance loadcell)，該元件與芯棒14的一端相連，這里在芯棒14上形成微粉體預制棒12。芯棒14的另一端被驅動電動機(未圖示)卡住。
在微粉體沉積期間連續(xù)記錄預制棒的重量。對預制棒一周旋轉或者多周次旋轉期間獲得的所有阻力負載元件讀數(shù)求平均，以消除因預制棒偏斜產(chǎn)生的變化。使重量獲取與預制棒橫轉位置同步，以適應因預制棒橫轉位置引起的變化。換句話說，盡管重量測量最好是連續(xù)的，但是對于每次橫轉，需將一標識符或標志與有關重量測量的起點相關聯(lián)，并且每次橫轉的起點都相同。某個給定分層處的預制棒重量是這些同步的平均讀數(shù)的平均值。一個分層的重量是自前一分層開始觀察到的重量增量。
最好，重量測量裝置20在制備微粉體預制棒12期間連續(xù)測量微粉體預制棒12的重量。可以確定任何層數(shù)的微粉體層的重量。
確定裝置50接收來自熒光傳感器40的信號，并在某些實施例中接收來自厚度參數(shù)測量裝置60的信號，還可能接收來自重量測量裝置20的信號，并且確定微粉體預制棒12中摻雜物的濃度。確定裝置50可以是一臺計算機。以下將就較佳的光子(即，X射線)的情況詳細說明確定裝置50用來確定摻雜物濃度的方式。
對于一層無限薄的微粉體薄層，摻雜物的熒光強度直接正比于入射光通量、摻雜物濃度和微粉體質量ID＝IpAWDWt…(1)其中ID＝摻雜物熒光強度Ip＝初級激發(fā)強度A＝比例常數(shù)WD＝摻雜物的重量百分數(shù)(濃度)Wt＝微粉體的重量或者ID＝IpAWDρt …(2)其中ρ＝微粉體的密度(克/厘米3)t＝微粉體厚度(厘米)對于多層微粉體，當任何涂覆層對初級激發(fā)和摻雜物熒光產(chǎn)生衰減時，會降低來自一個層的熒光強度。在具有N層的樣品中，來自層L的摻雜物熒光為ID，L＝IpATP，N，L(WDρt)LTD，N，L…(3)其中ID，L＝來自層L的摻雜物熒光強度TP，N，L＝透過微粉體涂覆層(即，從N至(L＋1)的層)的初級激發(fā)強度透射率(WDρt)L＝層L的濃度、密度和厚度TD，N，L＝透過微粉體涂覆層(即，從N至(L＋1)的層)的摻雜物熒光透射率。
總的摻雜物熒光強度是來自N層中每一層的強度的和，IDΣL=1NID,L------(4)]]>透過一層的X射線透射率由Beer-Lamber定律確定T＝I/I0＝exp(-μρt)…(5)其中T＝X射線的透射率μ＝質量衰減系數(shù)(厘米2/克)ρ＝密度(克/厘米3)t＝厚度(厘米)化合物或混合物的質量衰減系數(shù)是對微粉體各成份的衰減系數(shù)進行質量加權求和μ＝W1μ1＋W2μ2＋…＋WNμN…(6)其中WN＝第N種成份的重量百分率μN＝第N種成份的質量衰減系數(shù)。
對于GeO2/SiO2“二元”微粉體，微粉體對Ge熒光輻照進行衰減的質量衰減系數(shù)為μ＝WGeO2μGeO2＋WSiO2μSiO2…(7)WGeO2＝GeO2的重量百分率μGeO2＝GeO2的質量衰減系數(shù)WSiO2＝SiO2的重量百分率μSiO2＝SiO2的質量衰減系數(shù)假設GeO2的化學計量為WGe＝(AtWtGe/(AtWtGe＋(2AtWtO)))WGeO2…(8)WO＝(AtWtO/(AtWtGe＋(2AtWtO)))WGeO2…(9)其中
AtWtGe＝鍺的原子量AtWtSi＝硅的原子量AtWtO＝氧的原子量因此，WGe＝0.695WGeO2…(10)WO＝0.305WGeO2…(11)同樣，假設SiO2的化學計量為WSi＝(AtWtSi/(AtWtSi＋(2AtWtO)))WSiO2…(12)WO＝(AtWtO/(AtWtSi＋(2AtWtO)))WSiO2…(13)因此，WSi＝0.467WSiO2…(14)WO＝0.533WGeO2…(15)對于GeO2/SiO2“二元”微粉體，WGeO2＋WSiO2＝1.0 …(16)于是，WGe＝0.695WGeO2…(17)WSi＝0.467WSiO2…(18)WO＝0.305WGeO2＋0.533WSiO2…(19)可以將每個元素的重量百分率重量寫成摻雜物濃度WGeO2的形式WGe＝0.695WGeO2…(20)WSi＝0.467(1.0－WGeO2) …(21)WO＝0.305WGeO2＋0.533(1.0－WGeO2) …(22)最后，可以將微粉體質量衰減系數(shù)μ表達成摻雜物濃度的形式μ＝((0.695WGeO2)μGe)＋((0.467(1.0－WGeO2))μSi)＋((0.305WGeO2＋0.533(1.0－WGeO2))μ0) …(23)衰減不僅依賴于材料組成，而且依賴于X射線的能量。為了估計初級激發(fā)X射線的衰減，選擇適當?shù)南禂?shù)值。對于摻雜物發(fā)射衰減，其它值也是合適的。一個較佳實施例使用硒金屬次級靶，以11.2-11.7KeV提供“單色”的硒K X射線。所得的Ge K熒光X射線主要是9.9KeV。
已按元素和光子能量將質量衰減系數(shù)列成表格。例如，S.M.Seltzer于1993年在《輻照研究》第136卷，第147-170頁上發(fā)表的“對光子質量能量傳遞系數(shù)和質量能量系數(shù)的計算”給出以下數(shù)值

總之，可以通過以下步驟計算任何一層的X射線透射率(1)記錄X射線光線能量；(2)記錄摻雜物濃度；(3)從公布表格中為感興的光子能量選擇元素質量衰減系數(shù)值；(4)用等式(23)計算材料衰減系數(shù)；(5)記錄微粉體層的密度和厚度；和(6)用等式(5)計算透射率T多層透射率是N層中每一層透射率之積T＝T1*T2…*TN…(24)給出每層微粉體的摻雜物濃度、密度和厚度，就能計算出當初級激發(fā)X射線穿透外層微粉體達到第L層微粉體時這些X射線的衰減(TP，N，L)。同樣，可以計算出當摻雜物熒光輻照從第L層向外穿透各層微粉體時這些熒光輻照的衰減(TD，N，L)已知開發(fā)出三種較佳實施例，用以在微粉體沉積期間聯(lián)機確定摻雜物濃度。第一個實施例利用對微粉體探測到的熒光發(fā)射以及對微粉體重量和厚度的聯(lián)機測量，確定摻雜物濃度。第二實施例利用對微粉體探測到的熒光發(fā)射以及對芯棒12探測到的熒光發(fā)射(最好是X射線發(fā)射)，確定摻雜物的濃度。第三實施例可以與無限厚的微粉體一起使用，只利用對微粉體探測到的熒光發(fā)射來確定摻雜物的濃度。
在第一較佳實施例中，在對微粉體預制棒12沉積每層微粉體之后，分別用熒光傳感器30、重量測量裝置20和厚度參數(shù)測量裝置60測量摻雜物的X射線熒光、重量和微粉體預制棒12的厚度參數(shù)。每層的重量Wt定義為沉積該層前后的重量差。同樣，每層微粉體的厚度t可以由沉積該層前后測量得到的厚度參數(shù)的差來確定。因此，對于一已知的預制棒橫向長度，可以計算出每層的微粉體密度ρ。作為舉例，可以用重量數(shù)據(jù)(圖4)和厚度數(shù)據(jù)(圖5)來獲得密度數(shù)據(jù)(圖6)。
結果，在沉積了第一層微粉體之后，可以獲得關于第一層微粉體的摻雜物熒光強度ID、微粉體厚度ρ和微粉體厚度t。如以下所說明的，通過標度可以建立(IPA)的值。
然后，確定裝置50通過迭代求解等式(2)確定第一層中的摻雜物濃度WD。具體地說，從近似的摻雜物濃度WD開始，用等式(2)計算摻雜物熒光的預計強度。在將預計強度與觀察到的強度ID比較后，調整對摻雜物濃度WD的估計值，并用以計算新的預計強度。當預計強度與觀察強度ID相當一致時，確定裝置50便確定了第一層的摻雜物濃度WD。
在沉積了第二層微粉體之后，可以獲得兩層預制棒的摻雜物X射線熒光強度ID的值，以及第二層的密度和厚度。假設為第一層獲得的摻雜物濃度是正確的，那么調用等式(4)，并改進對第二層摻雜物濃度的選擇直至為兩層預制棒預測的摻雜物熒光強度與觀察值匹配。對每層微粉體重復此方案。
在第二個較佳實施例中，使預制棒芯棒發(fā)熒光，并且當沉積各層微粉體時觀察芯棒熒光。當每次將一層微粉體沉積到微粉體預制棒12上時，用熒光傳感器30測量摻雜物X射線熒光和芯棒熒光。
最好使用氧化鋯(ZrO2)芯棒。當用來自光子源30的銠K X射線(20.1KeV)激發(fā)時，芯棒14將以15.7KeV的能量發(fā)射Zr K X射線。在沉積每一層微粉體之后，Zr芯棒強度都會降低。強度的降低與微粉體涂覆層的量和成份有關，即與層密度、層厚和摻雜物濃度有關。此實施例不要求測量預制棒的重量或預制棒的直徑。
下式給出了對具有N層的微粉體預制棒觀察到的芯棒強度IM＝IPBTP，NTF，N…(25)其中IM＝芯棒熒光強度IP＝激發(fā)芯棒的初級X射線的強度B＝比例常數(shù)TP，N＝透過N層微粉體的初級X射線的百分率TF，N＝透過N層微粉體的芯棒熒光X射線的百分率。如上面等式(24)那樣估算TP，N和TF，N。
目前有兩個聯(lián)立方程，一個用于摻雜物熒光(4)，另一個用于芯棒熒光(25)。有兩個未知數(shù)。第一個未知數(shù)是摻雜物濃度WD，它直接出現(xiàn)在摻雜物熒光方程中，并且在兩個方程中都以透射率的形式出現(xiàn)。第二個未知數(shù)是密度ρ與厚度t的乘積，即單位面積的質量，其單位為克/厘米2。如下所述，通過校準建立(IPA)和(IPB)。與上面一樣，通過迭代同時求解兩個方程。
圖7和圖8分別示出了摻雜物X射線發(fā)射強度和芯棒X射線發(fā)射強度，這兩個強度是在由5個環(huán)節(jié)組成的CVD微粉體沉積實驗中測量得到的。在各個環(huán)節(jié)之間改變諸如氧氣流速、反應物流速和燃料空氣比等工藝參數(shù)，但在每個環(huán)節(jié)內(nèi)工藝參數(shù)保持不變。第三和第五環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)是相同的。
由圖7和圖8可見，許多層微粉體對被收集的X射線發(fā)射計數(shù)有作用。因此，例如如圖7所示，第一實驗環(huán)節(jié)的X射線發(fā)射計數(shù)呈指數(shù)上升，但當用第一實驗工藝條件沉積更多層時，X射線發(fā)射計數(shù)/遍數(shù)變成一線性關系。同樣，如圖8所示，當沉積更多層微粉體時，芯棒的X射線發(fā)射強度連續(xù)下降，但降低的量依賴于用來沉積微粉體的工藝參數(shù)。由于下面的墊層會影響后續(xù)層，并且由于這些墊層的影響程度隨更多層的沉積而變化，所以會認為很難獲得關于每層被沉積微粉體的有用信息。
但是，如圖9所示，利用這里所述的本發(fā)明技術，可以用所獲得的X射線發(fā)射數(shù)據(jù)來獲得非常有用的信息。圖9示出了由聯(lián)立求解摻雜物和芯棒熒光方程所確定的摻雜物濃度。請注意，當如本文所述計算摻雜物重量百分率時，已經(jīng)考慮了下墊層和芯棒的影響作用。也就是說，摻雜物濃度/遍數(shù)的關系比圖7和圖8所示的強度/遍數(shù)關系更線性化，致使對于每次摻雜物沉積呈現(xiàn)出更真實和有用的信息。因此，由圖9可以清楚地看出，第二個實驗環(huán)節(jié)給出了增長的摻雜物濃度，它仍然受增長摻雜物濃度可變性的影響。另外，請注意，第三和第五工藝條件是相同的，它們產(chǎn)生幾乎相同的摻雜物/遍數(shù)曲線。
第三個較佳實施例應用于“無限厚度的”、均勻的微粉體預制棒。無限厚度被定義為發(fā)出99.9％熒光強度的厚度。來自更大深度的輻照被全部吸收。例如，對于密度為0.5克/厘米3的、具有10重量％GeO2/90重量％SiO2的微粉體，其無限厚度小于1.0毫米。對于最外的1.0毫米厚度為均勻的微粉體預制棒來說，此實施例是精確的。
在此第三較佳實施例中，只有摻雜物X射線熒光ID是用熒光傳感器30測量的。熒光強度為ID＝IPCexp(-μP)WDexp(-μF)…(26)其中ID＝摻雜物熒光強度
IP＝初級激發(fā)強度C＝比例常數(shù)μP＝微粉體產(chǎn)生初級激發(fā)的質量衰減系數(shù)μF＝微粉體產(chǎn)生摻雜物熒光的質量衰減系數(shù)WD＝摻雜物的重量百分數(shù)(濃度)如下所述，通過校準建立(IPC)的積。用方程(23)計算質量衰減系數(shù)?？梢杂玫鷵诫s物濃度WD的方式求解該方程，其中摻雜物濃度直接出現(xiàn)，并存在于μP和μF中。
為了執(zhí)行上述方程，不需要已知源強度IP或比例常數(shù)A、B和C。但需要積(IPA)、(IPB)和(IPC)。通過校準可以確定最佳值。例如，在一個摻雜物濃度范圍內(nèi)準備一組較厚的均質微粉體預制棒。根據(jù)上述三個較佳實施例測量這些預制棒。獨立于摻雜物濃度，用感應耦合等離子體發(fā)射光譜儀對預制棒進行采樣和分析。然后，對每個較佳實施例，尋找能夠使預計摻雜物濃度和已知摻雜物濃度最佳符合的(IPA)、(IPB)和(IPC)。通過迭代精選擇數(shù)值，以獲得一致。每個實施例都具有不同的值。
本發(fā)明允許聯(lián)機測量摻雜物濃度。除其它測量方法之外，聯(lián)機測量允許將測量得到的摻雜物濃度與一預定濃度比較，以便可以根據(jù)測量濃度和預定濃度之間的偏差來調節(jié)微粉體沉積條件。例如，由于微粉體通常是通過燃燒含石英和諸如GeO2等摻雜物的氣體混合物來沉積的，所以可以根據(jù)上述偏差調節(jié)氣體混合物中石英與摻雜物的比，從而獲得所需的折射率分布曲線。
對于本領域的熟練技術人員來說，很容易在不脫離本發(fā)明精神或范圍的情況下對本發(fā)明的公開實施例進行各種變化和改變。
例如，已經(jīng)考慮了單色的X射線激發(fā)源，特別是次級靶。多色(管)源也是合適的。于是，可以將上述方程修改為對能量積分。這要求表征源輸出與能量的關系，并估算質量衰減系數(shù)與能量的關系。
作為另一個例子，在X射線分光儀設計中，被照射的微粉體面積很小。也就是說，預制棒的尺寸不影響熒光強度。本文給出的方程是合適的。在另一個X射線分光計設計中，可以觀察整個預制棒的截面。因此，摻雜物熒光強度隨預制棒尺寸而增大。事實上，強度與預制棒直徑精確成比例。為了適應這一點，可以使用強度與直徑的比，該比值與預制棒直徑無關。對于此變化，應該修改上述方程，以便使用用直徑標定的強度，但不是原生的強度。
在考慮了這里揭示的本發(fā)明規(guī)范和實施之后，本發(fā)明的其它實施例對于本領域的熟練技術人員來說是顯而易見的。說明和例子只是例示性的。本發(fā)明的真實范圍和精神由后面的權利要求書指出。
權利要求
1.一種用于確定微粉體中摻雜物濃度的方法，其中微粉體至少構成用于形成光波導的微粉體預制棒的一部分，其特征在于，所述方法包括以下步驟用光子輻照微粉體；探測來自被輻照微粉體的X射線熒光發(fā)射；以及根據(jù)探測到的X射線熒光發(fā)射確定摻雜物的濃度。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，摻雜物包括氧化鍺，輻照步驟包括用能夠使氧化鍺發(fā)熒光的光子輻照，并且探測步驟包括探測氧化鍺的X射線熒光發(fā)射。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟沉積附加微粉體；用光子至少輻照附加微粉體；探測來自所述至少被輻照附加微粉體的X射線熒光發(fā)射；以及根據(jù)探測到的X射線熒光發(fā)射，確定所述至少附加微粉體中的摻雜物濃度。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟，即確定微粉體的厚度參數(shù)和重量，并且根據(jù)探測到的X射線熒光發(fā)射以及所確定的厚度參數(shù)和重量來確定摻雜物濃度。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟，即通過測量來自芯棒的發(fā)射衰減來確定微粉體的衰減特性，其中微粉體沉積在所述芯棒上，并且根據(jù)探測到的X射線熒光發(fā)射以及所確定的衰減特性來確定摻雜物濃度。
6.一種對用來形成光波導的微粉體預制棒制造進行控制的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟將微粉體沉積在微粉體預制棒上；用光子輻照微粉體；探測來自被輻照微粉體的X射線熒光發(fā)射；用探測到的X射線熒光發(fā)射確定微粉體中摻雜物濃度與預定濃度之間的偏差；以及在根據(jù)偏差所調節(jié)的沉積條件下，在微粉體預制棒上沉積附加微粉體。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，通過燃燒含石英和一摻雜物的氣體混合物來沉積微粉體，并且沉積附加微粉體的步驟包括下述步驟，即根據(jù)偏差調節(jié)氣體混合物中石英與摻雜物的比。
8.一種用于確定微粉體中摻雜物濃度的設備，其中微粉體至少構成用于形成光波導的微粉體預制棒的一部分，其特征在于，所述設備包括光子源，它用光子輻照微粉體；熒光傳感器，用于探測來自被輻照微粉體的X射線熒光發(fā)射；和確定裝置，它根據(jù)探測到的X射線熒光發(fā)射來確定摻雜物的濃度。
9.如權利要求8所述的設備，其特征在于，光子源發(fā)射可以使氧化鍺發(fā)熒光的光子，并且熒光傳感器探測氧化鍺的X射線熒光發(fā)射。
10.如權利要求8所述的設備，其特征在于，還包括用于測量微粉體預制棒厚度參數(shù)的厚度參數(shù)測量裝置，以及用于測量微粉體重量的重量測量裝置，并且確定裝置根據(jù)探測到的X射線熒光發(fā)射以及測量得到的厚度參數(shù)和重量，來確定摻雜物濃度。
11.如權利要求8所述的設備，其特征在于，熒光傳感器探測來自芯棒的X射線熒光發(fā)射，其中微粉體沉積在芯棒上，并且確定裝置根據(jù)芯棒的探測X射線熒光發(fā)射來確定微粉體的衰減特性，并且確定裝置根據(jù)探測到的X射線熒光發(fā)射和所確定的衰減特性來確定摻雜物濃度。
全文摘要
揭示了一種用于確定微粉體中摻雜物濃度的方法和設備,其中微粉體至少構成用于形成光波導的微粉體預制棒(12)的一部分。光子源(30)輻照芯棒(14)上的微粉體預制棒。探測來自被輻照微粉體的X射線熒光發(fā)射,并且根據(jù)探測到的X射線熒光發(fā)射確定摻雜物的濃度。另外,用探測到的X射線熒光發(fā)射來確定微粉體中摻雜物濃度與預定濃度之間的偏差,并根據(jù)偏差來調節(jié)沉積條件,由此控制預制棒上各層微粉體中的摻雜物濃度。
文檔編號C03B37/018GK1331798SQ99814826
公開日2002年1月16日 申請日期1999年12月6日 優(yōu)先權日1998年12月21日
發(fā)明者A·P·奎因 申請人:康寧股份有限公司