CN115524350A - 一种用于衍射测量装置的接收准直器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于衍射测量装置的接收准直器，包括准直器本体和设置在准直器本体上的通光孔和定位孔，通光孔具有相对于准直器本体轴线斜向布置的内轮廓和外轮廓，由内轮廓和外轮廓共同围合成呈锥台形结构的衍射光子通道或衍射线通道；定位孔是内含了X射线及其X射线吸收器，是入射光子通道或入射线通道。采用带有本发明接收准直器的衍射装置能够实现样品内部的一个部位物质衍射的多方向同时成像，实现样品内部的一个部位物质衍射的德拜环或衍射花样的同时成像，能够基于同时成像的德拜环或衍射花样进行样品的一个部位物质的物相、织构、应力等的快速无损检测分析。

Description

一种用于衍射测量装置的接收准直器

技术领域

本发明涉及衍射测量放装置，具体涉及一种用于衍射测量装置的接收准直器。

背景技术

现有文献CN111380880A公开了一种衍射装置，包括X射线照射系统，其对被测样品的测量部位照射X射线；X射线探测系统，其同时对X射线由被测样品的多个部位衍射而形成的多条衍射X射线进行探测，来同时测量被测样品多个部位的X射线衍射强度分布；其中，探测的X射线为短波长特征X射线；X射线探测系统为平行光的阵列探测系统，该阵列探测系统包括接收阵列准直器和匹配于接收阵列准直器的且各探测单元具有单光子测量的阵列探 测器。该装置采用了常规的接收准直器(类似于索拉狭缝)，虽然能够快速检测工件内部晶体 取向均匀性，但其是针对样品多部位物质衍射的一个方向同时成像，无法实现样品的一个部 位物质衍射的多方向同时成像，无法实现样品的一个部位物质衍射的德拜环或衍射花样的同 时成像，更不可能基于同时成像的德拜环或衍射花样进行样品的一个部位物质的物相、织构、 应力等的快速无损检测分析。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于衍射测量装置的接收准直器，至少用于解决现有衍射 装置的准直器无法实现样品的一个部位多方向同时成像的技术问题。

本发明目的是采用如下所述技术方案实现的。

一种用于衍射测量装置的接收准直器，包括准直器本体和设置在准直器本体上的通光 孔，其特征在于：所述通光孔具有相对于所述准直器本体轴线斜向布置的内轮廓和外轮廓， 由所述内轮廓和所述外轮廓共同围合成呈锥台形结构的衍射光子通道或衍射线通道。

进一步地，所述内轮廓的延长线与所述外轮廓的延长线相交于衍射测量装置入射射线 束的中心线上，且该相交点为衍射测量装置的衍射仪圆圆心；所述入射射线束的中心线重合 于所述准直器本体轴线。

作为本发明的优选方案，所述通光孔的内轮廓延长线与所述准直器本体轴线之间的夹 角为γ，γ取值范围为2°～10°。

作为本发明的优选方案，所述通光孔的内轮廓与外轮廓之间的夹角为δ，δ取值范围 为0.5°～6°。

作为本发明的更优选方案，γ+δ不大于12°。

为方便操作并提高检测结果的准确性，所述准直器本体中部设置有定位孔，定位孔的 轴线与所述准直器本体轴线重合。

为方便操作并进一步检测结果的准确性，在所述定位孔内还设置有X射线吸收器。

作为本发明的优选方案，所述锥台形结构为圆锥台形结构或方锥台形结构。

为方便使用，所述准直器本体的底端设有向外凸起的沿，该沿的平面用于紧密贴靠在 衍射测量装置的阵列探测器或X射线成像板上或其屏蔽盒上。所述收准直器采用钨、铅、铁 等符合要求的材料制备，使得X射线只能通过所述通光孔到达阵列探测器或X射线成像板探 测区域，屏蔽掉来自于其它方向的X射线。

有益效果：采用带有本发明接收准直器的衍射装置能够实现样品内部的一个部位物质 衍射的多方向同时成像，实现样品内部的一个部位物质衍射的德拜环或衍射花样的同时成像， 能够基于同时成像的德拜环或衍射花样进行样品的一个部位物质的物相、织构、应力等的快 速无损检测分析。

附图说明

图1是实施例1中接收准直器的剖面示意图；

图2是实施例1中接收准直器的俯向示意图；

图3是采用了实施例1中接收准直器的衍射装置示意图；

图4是实施例2中接收准直器的剖面示意图；

图5是实施例2中接收准直器的俯向示意图；

图中：1-X射线管、2-入射准直器、21-入射准直器的通光孔、3-样品、31-平移台、32-Φ角转台、33-Ψ角转台、4-接收准直器本体、5-阵列探测器、51-阵列探测器的屏蔽盒、6-接收准直器的通光孔、61-通光孔的内轮廓、62-通光孔的外轮廓、63-准直器本体的底端向 外凸起的沿、7-通过入射准直器的入射X射线、8-通过接收准直器的衍射线、9-衍射仪圆圆 心、10-接收准直器上的定位孔、11-X射线吸收器、12-通过X射线吸收器的透射线。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，在此指出以下实施例不能理解为对本发 明保护范围的限制，本领域普通技术人员根据本发明的内容作出一些非本质的改进和调整， 均在本发明保护范围内。

实施例1

一种用于衍射测量装置的接收准直器，如图1和图2所示，包括准直器本体4和设置在准直器本体4上的通光孔6，通光孔6具有相对于准直器本体4轴线斜向布置的内轮廓61和外轮廓62，由内轮廓61和外轮廓62共同围合成圆呈锥台形结构的衍射光子通道或衍射线通道。其中，内轮廓61的延长线与外轮廓62的延长线相交于衍射测量装置入射射线束7的中心线上，且该相交点为衍射测量装置的衍射仪圆圆心；入射射线束7的中心线重合于准直器本体4轴线；通光孔6的内轮廓61延长线与准直器本体4轴线之间的夹角为γ，γ取值范围为2°～10°，通光孔6的内轮廓61与外轮廓62之间的夹角为δ，δ取值范围为0.5°～ 6°，γ+δ不大于12°。其中，准直器本体4中部设置有定位孔10，定位孔10的轴线与准 直器本体4轴线重合，在定位孔10内还设置有X射线吸收器11；准直器本体4的底端设有 向外凸起的沿63，该沿63的平面用于紧密贴靠在阵列探测器上或其配套组件上。

采用本实施例中接收准直器的短波长特征X射线衍射测量装置，如图3所示，包括X射线照射系统、样品台和X射线探测系统等，X射线照射系统发出的X射线通过入射准直器 2后形成的入射X射线7，照射固定于样品台上样品3的被测部位；X射线探测系统用于定 点测量样品内部被测量部位衍射的短波长特征X射线强度及其分布；其中，X射线照射系统 包括辐射源以及入射准直器2，入射准直器2限定入射到样品3的X射线束发散度以及截面 形状和大小，辐射源包括原子序数大于55的重金属靶X射线管1，以及供电电压位160kv以 上的高压电源及其控制器；X射线探测系统包括准直器本体4和匹配于准直器本体4的阵列 探测器5，X射线束7垂直入射X射线探测系统。X射线照射系统、样品台和X射线探测系 统固定于同一个平台或一个支架上。

其中，阵列探测器5探测接收源自于样品被测部位物质衍射且通过准直器本体4的通光 孔6的衍射线8，以及通过准直器本体4的通光孔6的其它杂散线；该X射线探测系统特征 在于：入射X射线束7的中心线是通光孔6的中心轴线，通光孔6的内轮廓61与通光孔6 的外轮廓62的延长线相交于入射X射线束7的中心线上一点，该点为装置的衍射仪圆圆心9，样品被测部位位于装置的衍射仪圆圆心9。

其中，X射线照射系统为一台X射线机，其X射线管的阳极靶材是原子序数大于46的钨、金、铀等重金属材料制成，在120kV-600kV的电压下发出短波长X射线。

其中，阵列探测器5各探测像素均为单光子测量，是具有2个或2个以上能量阈值的多 能阵列探测器，通过设定的能量阈值，其各像素均能测得一条短波长特征X射线；另外，阵 列探测器5还可以采用能量色散型阵列探测器，即每个像素均能测得多道能谱。阵列探测器 5的各像素尺寸规格范围在0.02mm-0.2mm。阵列探测器5是碲化镉阵列探测器，或者是碲锌 镉阵列探测器，或者是砷化镓阵列探测器。

其中，装置的衍射仪圆圆心9到阵列探测器5的距离t为150mm～1500mm。

其中，在准直器本体4中部设置有定位孔10，定位孔10的轴线与入射准直器2中心线 相重合，在定位孔10内还设置有X射线吸收器11。X射线吸收器11，既能够防止阵列探测器5被高通量的入射X射线束7辐照损坏，同时，又能够借助于探测通过了X射线吸收器9 的入射X射线12的强度分布，确定透射X射线12最大强度的位置，即确定发生衍射时的德 拜环的圆心位置。

入射准直器2、接受准直器4和阵列探测器5的屏蔽盒51均由充分厚的较大原子序数的 钨、铅、金等重金属材料制得，只允许X射线从入射准直器2的通光孔21、接受准直器4的 通光孔6和定位孔10通过，并从阵列探测器5的屏蔽盒51的接受窗口通过而进入到阵列探 测器5的探测区域，屏蔽其它方向的X射线。

其中，样品3固定于样品台的平移台31，平移台31固定于Φ角转台32之上，Φ角转台 32固定于Ψ角转台33之上，且Φ角转台32与Ψ角转台33的转动轴相互垂直且相交于衍射 仪圆圆心9，使得：无论Φ角转动或者Ψ角转动，样品3的被测部位始终位于衍射仪圆圆心9。 定位孔10的中心线和入射准直器2中心线在一条直线上，且在Ψ＝0°时与平移台31的Z轴 平行。

在具体应用方式中，相应的参数在下述范围内选取：入射准直器2的通光孔21为单一的圆孔或矩形孔，入射准直器2的长度为20mm～200mm，入射准直器2的发散度在0.02°～0.5°；准直器本体4的长度为100mm～1200mm，其通光孔6的内轮廓61与入射X射线束7 之间的夹角为γ，γ取值范围为2°～10°；通光孔6的内轮廓61与外轮廓62之间的夹角 为δ，δ取值范围为0.5°～6°，且γ+δ不大于12°。

采用该短波长特征X射线衍射测量装置，可以直观地测得被测部位衍射的德拜环，得 到类似X射线衍射平板相机的衍射花样diffraction pattern。

实施例2

一种用于衍射测量装置的接收准直器，如图4和图5所示，包括准直器本体4和设置在准直器本体4上的通光孔6，通光孔6具有相对于准直器本体4轴线斜向布置的内轮廓61和外轮廓62，由内轮廓61和外轮廓62共同围合成圆呈锥台形结构的光子衍射通道或光线衍射通道。其中，内轮廓61的延长线与外轮廓62的延长线相交于衍射测量装置入射射线束7的中心线上，且该相交点为衍射测量装置的衍射仪圆圆心；入射射线束7的中心线重合于准直器本体4轴线；通光孔6的内轮廓61延长线与准直器本体4轴线之间的夹角为γ，γ取值范围为2°～10°，通光孔6的内轮廓61与外轮廓62之间的夹角为δ，δ取值范围为0.5°～ 6°，γ+δ不大于12°。其中，准直器本体4中部设置有定位孔10，定位孔10的轴线与准 直器本体4轴线重合，在定位孔10内还设置有X射线吸收器11。

本发明中用于衍射测量装置的接收准直器在实际应用过程中，由内轮廓61和外轮廓 62还可以共同围合成圆呈方锥台形结构。

采用带有本发明接收准直器的衍射装置能够实现样品内部的一个部位物质衍射的多 方向同时成像，实现样品内部的一个部位物质衍射的德拜环或衍射花样的同时成像，能够基 于同时成像的德拜环或衍射花样进行样品的一个部位物质的物相、织构、应力等的快速无损 检测分析。

Claims (10)

1.一种用于衍射测量装置的接收准直器，包括准直器本体(4)和设置在准直器本体(4)上的通光孔(6)，其特征在于：所述通光孔(6)具有相对于所述准直器本体(4)轴线斜向布置的内轮廓(61)和外轮廓(62)，由所述内轮廓(61)和所述外轮廓(62)共同围合成呈锥台形结构的衍射光子通道或衍射线通道。

2.根据权利要求1所述的用于衍射测量装置的接收准直器，其特征在于：所述内轮廓(61)的延长线与所述外轮廓(62)的延长线相交于衍射测量装置入射线束(7)的中心线上，且该相交点为衍射测量装置的衍射仪圆圆心；所述入射射线束(7)的中心线重合于所述准直器本体(4)轴线。

3.根据权利要求1或2所述的用于衍射测量装置的接收准直器，其特征在于：所述通光孔(6)的内轮廓(61)延长线与所述准直器本体(4)轴线之间的夹角为γ，γ取值范围为2°～10°。

4.根据权利要求3所述的用于衍射测量装置的接收准直器，其特征在于：所述通光孔(6)的内轮廓(61)与外轮廓(62)之间的夹角为δ，δ取值范围为0.5°～6°。

5.根据权利要求4所述的用于衍射测量装置的接收准直器，其特征在于：γ+δ不大于12°。

6.根据权利要求1-5任一项所述的用于衍射测量装置的接收准直器，其特征在于：所述准直器本体(4)中部设置有定位孔(10)，定位孔(10)的轴线与所述准直器本体(4)轴线重合。

7.根据权利要求6所述的用于衍射测量装置的接收准直器，其特征在于：在所述定位孔(10)内还设置有X射线吸收器(11)。

8.根据权利要求1-7任一项所述的用于衍射测量装置的接收准直器，其特征在于：所述锥台形结构为圆锥台形结构或方锥台形结构。

9.根据权利要求8所述的用于衍射测量装置的接收准直器，其特征在于：所述收准直器采用钨、铅、铁等材料制备，使得X射线只能通过所述通光孔(6)到达衍射测量装置的阵列探测器或X射线成像板探测区域，屏蔽掉来自于其它方向的X射线。

10.根据权利要求9所述的用于衍射测量装置的接收准直器，其特征在于：所述准直器本体(4)的底端设有向外凸起的沿(63)，该沿(63)的平面用于紧密贴靠在阵列探测器或X射线成像板上或其屏蔽盒(51)上。

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