【技術實現步驟摘要】
一種基于陣列探測的短波長特征X射線衍射裝置和方法
[0001]本專利技術屬于X射線無損檢測
，具體涉及一種基于陣列探測的短波長特征X射線衍射測量裝置，以及基于該裝置的測量分析方法。
技術介紹
[0002]由鄭林等發表在“精密成形工程”期刊的文獻“預拉伸厚鋁板內部殘余應力與晶粒取向均勻性的研究”介紹了采用SWXRD
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1000型短波長X射線衍射儀定點地無損檢測20mm
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25mm厚預拉伸鋁板內部某一位置物質衍射的WKα1衍射強度沿衍射角2θ的分布，即衍射譜。然而，采用該短波長X射線衍射儀進行檢測，每次僅能測得一個方向的WKα1衍射強度，需要步進掃描測量數拾個2θ處的WKα1衍射強度，才能僅測得被測部位的Al(111)晶面衍射譜，才能計算得到Al(111)晶面間距，耗時數十分鐘；若要測得該位置物質的全衍射譜，將耗時數小時進行步進掃描，而且，測得的還僅僅是衍射花樣的很少部分衍射信息。總之，前述衍射譜測試分析技術存在測量時間太長、測得衍射信息極少的問題，并且，用于定點地無損檢測分析材料/工件內部物相、織構、殘余應力等將耗時更長，極大地制約了該技術的應用。因此，如何更快、更多地獲得衍射信息的方法和裝置就成為本
的關注焦點。
[0003]此外，文獻CN111380880A提供了一種衍射裝置，包括X射線照射系統，其對被測樣品的測量部位照射X射線；X射線探測系統，其同時對X射線由被測樣品的多個部位衍射而形成的多條衍射X射線進行探測，來同時測量被測樣品多個部位的X射線衍射強度分布...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種基于陣列探測的短波長特征X射線衍射測量裝置，包括X射線照射系統、樣品臺和X射線探測系統；其中，X射線照射系統包括輻射源和入射準直器(2)，輻射源包括原子序數大于55的重金屬靶X射線管(1)，以及供電電壓位160kv以上的高壓電源及其控制器，X射線照射系統發出的X射線通過入射準直器(2)后形成入射X射線束(7)并照射固定于樣品臺上的樣品的被測部位，X射線探測系統用于定點測量樣品內部被測部位衍射的短波長特征X射線強度及其分布；X射線探測系統包括接收準直器(4)和匹配于接收準直器(4)的陣列探測器(5)；其特征在于：所述陣列探測器(5)只探測接收源自于樣品被測部位物質衍射且通過所述接收準直器(4)的通光孔A(6)的衍射線(8)，以及通過所述接收準直器(4)的通光孔A(6)的其它雜散線；所述通光孔A(6)的內錐邊一(61)的延長線與其內錐邊二(62)的延長線相交于所述入射X射線束(7)的中心線上，且該相交點為所述裝置的衍射儀圓圓心，樣品被測部位位于所述裝置的衍射儀圓圓心。2.根據權利要求1所述的短波長特征X射線衍射測量裝置，其特征在于：所述陣列探測器(5)的各探測像素均為單光子測量，采用具有兩個或兩個以上能量閾值的多能陣列探測器，通過設定的能量閾值，其各像素均能測得一條短波長特征X射線；或者，所述陣列探測器(5)采用能量色散型陣列探測器。3.根據權利要求1或2所述的短波長特征X射線衍射測量裝置，其特征在于：所述入射準直器(2)的通光孔B(21)為圓孔或矩形孔，所述入射準直器(2)的長度為20mm～200mm、發散度為0.02
°
～0.5
°
。4.根據權利要求1
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3任一項所述的短波長特征X射線衍射測量裝置，其特征在于：所述接收準直器(4)的長度為100mm～1200mm，所述接收準直器(4)的通光孔A(6)的內錐邊一(61)與所述入射X射線束(7)之間的夾角為γ，γ取值范圍為2
°
～10
°
；所述通光孔A(6)的內錐邊一(61)與內錐邊二(62)之間的夾角為δ，δ取值范圍為0.5
°
～6
°
，且γ+δ不大于12
°
。5.根據權利要求4所述的短波長特征X射線衍射測量裝置，其特征在于：在所述接收準直器(4)中部設置有定位孔(10)，定位孔(10)的軸線與所述入射準直器(2)中心線相重合，在定位孔(10)內還設置有X射線吸收器(11)；所述入射準直器(2)、所述接受準直器(4)和所述陣列探測器(5)的屏蔽盒均由符合屏蔽要求的重金屬材料制得，用于屏蔽來自于其它部位、其它方向的雜散X射線，只允許X射線從所述入射準直器(2)的通光孔B(21)、所述接受準直器(4)的通光孔A(6)和所述定位孔(10)及其X射線吸收器中通過，再通過所述陣列探測器(5)的屏蔽盒的接受窗口通過而進入到所述陣列探測器(5)的探測區域。6.根據權利要求5所述的短波長特征X射線衍射測量裝置，其特征在于：所述X射線照射系統、樣品臺和所述X射線探測系統固定于同一個平臺上，樣品(3)固定在樣品臺的平移臺(31)上，平移臺(31)固定于Φ角轉臺(32)之上，Φ角轉臺(32)固定于Ψ角轉臺(33)之上，Ψ角轉臺(33)固定于所述同一個平臺上，且Φ角轉臺(32)與Ψ角轉臺(33)的轉動軸相互垂直且相交于衍射儀圓圓心(9)，使得：無論Φ角轉動或者Ψ角轉動，樣品(3)的被測部位始終位于衍射儀圓圓心(9)，其坐標設為(0,0,0)；或者，
所述X射線照射系統、所述X射線探測系統固定于Ψ角轉臺(33)之上，Ψ角轉臺(33)再與由平移臺(31)和Φ角轉臺(32)構成的樣品臺固定于一個平臺上，樣品(3)固定在樣品臺的平移臺(31)，平移臺(31)固定于Φ角轉臺(32)之上，Φ角轉臺(32)固定于所述的一個平臺上，且Φ角轉臺(32)與Ψ角轉臺(33)的轉軸相互垂直且相交于衍射儀圓圓心(9)，使得：無論Φ角轉動或者Ψ角轉動，樣品(3)的被測部位始終位于衍射儀圓圓心(9)，其坐標設為(0,0,0)。7.根據權利要求5或6所述的短波長特征X射線衍射測量裝置，其特征在于：所述定位孔(10)的中心線和所述入射準直器(2)中心線在一條直線上，且在Ψ＝0
°
時與平移臺(31)的Z軸平行，無論樣品轉動還是平移，衍射的德拜環圓心位置的坐標均不改變，衍射儀圓圓心(9)到陣列探測器(5)的距離為t，t取值在150mm～1500mm，并將德拜環圓心位置的坐標設為(0,0,
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t)。8.根據權利要求7所述的短波長特征X射線衍射測量裝置，其特征在于：所述陣列探測器(5)的各像素規格范圍在0.02mm
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0.2mm；所述陣列探測器(5)采用碲化鎘陣列探測器、碲鋅鎘陣列探測器或者砷化鎵陣列探測器。9.如權利要求1
?
8任一項所述短波長特征X射線衍射測量裝置的測量分析方法，其特征在于，步驟包括：步驟1，根據樣品的材質和厚度，選用適宜波長的短波長特征X射線，并設定所述陣列探測器(5)的兩個能量閾值；步驟2，將樣品(3)固定于樣品臺上，將樣品被測部位置于衍射儀圓的圓心(9)；步驟3，根據所選取的短波長特征X射線，施加1.5倍靶材激發電壓以上的管電壓，開啟X射線照射系統；步驟4，曝光測量被測部位晶體物質衍射的德拜環或衍射花樣，定峰，與粉末衍射卡片比對，確定被測部位晶體物質的物相；步驟5，若要測試被測部位主要物相的織構或取向，通過轉動Ψ角轉臺(33)進行步進掃描測量，曝光測量不同Ψ角處被測...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭林，竇世濤，陳新，張倫武，張津，伍太賓，車路長，王成章，周堃，趙方超，何長光，封先河，
申請(專利權)人：中國兵器工業第五九研究所，
類型：發明
國別省市：
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