AT237340B - Gerät zum Messen innerer Werkstoffspannungen durch Röntgenstrahlung - Google Patents

Description

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  Gerät zum   Messen innerer Werkstoffspannungen   durch Röntgenstrahlung 
 EMI1.1 
 

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 sungen, die bei der Anwendung der bisherigen Methoden nacheinander vorgenommen werden mussten,   u. zw. durchdie primäre, senkrecht auffallendeRöntgenstrahlung   und durch die unter dem Winkel   wo=   45  auffallende Röntgenstrahlung. Die Fig. l veranschaulicht schematisch das Wesen der Erfindung, insbe- sondere   mit Rücksicht   auf die geometrischen Beziehungen zwischen den Lagen der   Detektoren Di   und Dz, i der Röntgenröhren Ri und R2 und des Prüfobjektes V, die alle auf einem gemeinsamen Fokussierkreis F angeordnet sind. 



   Wird der Unterschied der Lagen der primären interferierenden Strahlungen A 11 in beiden Richtungen mittels gegeneinander um 900 (Fig. l) verdrehter Detektoren bestimmt, so wird die innere Spannung aus der Formel 
 EMI2.1 
 bestimmt, wobei   E...   der Young'sche Elastizitätsmodul   v... die Poisson'sche Zahl des durchzumessenden Werkstoffes, \... die Wellenlänge der verwendeten Röntgenstrahlung,     d...   der Gitterabstand der Atomebenen,   i... Bragg'scher   Interferenzwinkel,   #... Komplementwinkel 90  - #   sind. 



   Eine hohe Genauigkeit der Lagebestimmung der interferierten Strahlung wird durch eine geeignete
Wahl desHalbmessers R des Fokussierkreises und der Breite des Einlassspaltes am Detektor erzielt. Zur Er- höhung der Messgenauigkeit trägt auch der Umstand bei, dass die Änderung eines vervierfachten Winkels (4   11     90-4 71 ? o)   gemessen wird, da der Zentrierwinkel über einem bestimmten Kreisbogen das Doppelte des entsprechenden Umfangswinkels beträgt. Ein weiterer Vorteil des Gerätes gemäss der Erfindung besteht darin, dass die von zwei Röntgenröhren, deren Brennpunkte am'Umfang des Fokussierkreises liegen und welche den   gleichenStrah1ungsaustrittswinke1   aufweisen, ausgehende Strahlung genau die gleiche Stellung und eine   gleich grosseFläche   der Probenoberfläche trifft.

   Dabei ist es zum Unterschied von den bisherigen Methoden nicht notwendig, die zu messende Probe gegen die Primärstrahlung oder gegen die Röntgenröhre zu neigen, was mechanisch schwierig ist und zur Folge hat, dass sich bei gegenseitiger Lagenänderung auch die Grösse der durchmessenen Stelle der Probe ändert. 



   Ein Ausführungsbeispiel des Messkopfes des erfindungsgemässen Gerätes zeigt Fig. 2. Der um seinen Mittelpunkt   0"   drehbare Kreissektor K trägt auf den Drehzapfen   01   und Oz zwei Strahlungsdetektoren   Dl   und Dz, die gegeneinander in der Umfangsrichtung um 900 versetzt sind und mittels der Arme rl und rz derart gedreht werden, dass ihre Achsen in-der Richtung der interferierten Strahlung liegen. Die Arme sind um den Zapfen Os drehbar und schliessen mit den Detektorachsen ständig einen rechten Winkel ein. Die Röntgenröhren R1 und Rz sind am Rahmen R des Messkopfes derart befestigt, dass ihre Brennflecke Fi bzw.    fez.   auf dem gemeinsamen Fokussierkreis F liegen und ihre austretenden Primärstrahlungen miteinander den   Winkel'l'0   = 450 einschliessen.

   Der Messkopf ist mit einer Indikatoruhr H versehen, nach welcher die Lage der Röntgenröhren so eingestellt wird, dass die gemessene Stelle B der Probe V auf dem Fo-   kussierkreis   F liegt. Der Sektor K wird durch einen Synchronkleinmotor M gedreht, und die interferierte, von den Detektoren aufgefangene Strahlung wird gleichzeitig mittels eines Registriergerätes aufgezeichnet. Der Lagenunterschied der Interferenzstrahlungsmaxima (Fig. 3) auf den Systemen der Atomebenen, welche gegeneinander um den   Winkel t0   geneigt sind, ist der nach der vorstehenden Formel 1 gemessenen inneren Materialspannung proportional. 



   In Fig. 3 bezeichnen   Kcrund Kct die   Wellenlängen der Dublette der charakteristischen Röntgenstrahlung der Serie K. Auf der Ordinate ist dann die Intensität der auf der Netzebene des gemessenen Materials interferierenden Strahlung aufgetragen. 



   Die Beziehung   (l) wird   für ein bestimmtes gemessenes   Material (E, v),   für die verwendete Röntgenröhre   (der Winkel 11 hängt von der Wellenlänge X der charakteristischen Röntgenstrahlung KOL1, 2 ab) und für die Ausmasse des Messkopfes (arc #) auf # = k . arc ## kg/mm vereinfacht, wobei k dieGerätekonstante   

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 ist. In diesem Falle ist auf dem Registriergerät, das gleichzeitig die Intensität der interferierenden, mit beidenDetektoren aufgefangenen Strahlung registriert, die gegenseitige Verschiebung der beiden Maxima   proportionaldemarcAt) (s. Fig. 3). Damit   wird eine schnelle Bestimmung der Grösse der gemessenen Spannung ermöglicht.

   Der auf diese Weise konstruierte Messkopf erlaubt somit die Messung der Grösse der inneren Spannung an der gegebenen Stelle binnen 15 min mit genügender Genauigkeit selbst an schwer zu-   gänglichen.   Stellen ohne Zerstörung der Probe. 



   Sollen   dieGrössen undRichtungen derHauptkomponenten derSpannungen   in der Ebene des Spannungzustandes ermittelt werden, dann muss derMesskopf um die zur Probenoberfläche senkrechte Achse in zwei weitere Richtungen verdreht werden, zweckmässig um 450 und 900. 



   Mit dem erfindungsgemässen Gerät können die inneren Spannungen der ersten makroskopischen und zweiten mikroskopischen Art in verschiedenen Materialien mit kristallinischer Struktur gemessen werden. 



  Dazu müssen die physikalischen Bedingungen zur Entstehung von geeigneten Interferenzen erfüllt werden, die in der Auswahl der charakteristischen Röntgenstrahlung von einer geeigneten Wellenlänge bestehen ; damit wird erreicht, dass der   Winkel   der auf der Netzebene des geprüften Materials entstehenden Interferenz so klein wie möglich ist, was. auch aus der Bragg'schen Gleichung (la) folgt. Diese Bedingungen sind in der Fachliteratur   (R. Glocker :   Materialprüfung mit Röntgenstrahlen, 1958, Seiten 355-376) ausführlich beschrieben.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : EMI3.1 Stelle einer beweglichenBlende verwendeten Röntgenröhre die Quelle der divergenten Primärstrahlen bildet, deren Interferenzen, die auf den Netzebenen des Prüflings entstehen, durch einen Strahlungsdetektor im Fokussierkreis aufgefangen werden, nach Patent Nr. 215708, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anordnung von zwei auf einem Rahmen (R) befestigten Röhren (Ri. R ), deren Brennflecke (Fl, F2) auf einem gemeinsamenFokussierkreis (F) liegen, die Lage der interferierenden Strahlungen durch direkte Registrie- EMI3.2 den Schnittpunkt (B) der von denBrennflecken (Fi, Fz) der beiden Röntgenröhren (Ri.

   Rz) ausstrahlenden Primärstrahlen gehen und die Winkel zwischen den Primärstrahlungs-(m1,m2) und Detektorachsen (d1,d2) gleich gross bleiben, wozu zwei um einen gemeinsamen, mit dem Brennfleck (F1) einer Röhre (R1) zusammenfallenden Zapfen (D3) drehbare Arme (r1, r2) vorgesehen sind, deren jeder durch eine Gleitführung (G1 bzw. G ) mit einem Detektor (Di bzw. Dz) so verbunden ist, dass er mit dessen Achse ständig einen EMI3.3 Fläche eines Prüfobjektes (V) den Fokussierkreis im genannten Schnittpunkt (B) berührt und die Flächennormale in diesem Punkt mit der Primärstrahlungsachse der einen Röntgenröhre (R1) zusammenfällt.