CN116710762A - 具有转台的劳厄测量系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于测量晶体样品的晶向的X射线衍射装置。该装置包括转台，该转台包括至少一个托盘；限定平面的转台支撑平台；以及电动的转台移动系统，其用于使转台沿平行于平面的第一轴线线性移动、沿垂直于平面的第二轴线线性移动，以及围绕第二轴线能够旋转地移动；设置在外壳内的X射线组件；以及电动的X射线组件移动系统，其用于使X射线组件沿第三轴线线性移动，该第三轴线平行于平面且不平行于第一轴线；其中对于每个晶体样品，致动电动的转台移动系统和电动的X射线组件移动系统中的至少一个，以将准直的X射线束对准相应的测量位置，并测量晶体样品的晶向。

Description

具有转台的劳厄测量系统及其操作方法

技术领域

本技术领域总体上涉及X射线衍射的方法和系统，更特别的是涉及一种通过劳厄(Laue)测量来测量涡轮机叶片的晶向的方法和系统。

背景技术

劳厄衍射法被用来测量晶向。劳厄仪器与传统粉末衍射仪的一个区别是，其使用多色辐射(例如韧致辐射(Bremsstrahlung radiation))而不是单色光束。有两种方法可以利用劳厄图像进行X射线衍射。在透射型劳厄系统中，胶片或X射线探测器被放置在晶体后面，以记录传输穿过晶体的X射线束。在背反射劳厄系统中，这里一般也被称为“背反射劳厄系统”，实际的胶片或X射线检测器被放置在X射线源和晶体之间。因此，向背向衍射的X射线束被记录下来。背反射劳厄系统的X射线源/晶体/检测器的装置通常也提供了相对于透射劳厄系统的紧凑尺寸。

劳厄测量可以在单晶涡轮机部件(如涡轮叶片，或涡轮片(vanes))和用于航空发动机和燃气动力发动机的外壳部件上进行，以测量晶向。近年来，对低维护成本、轻量化和减少燃料消耗的需求越来越大。因此，发动机制造商开始用单晶涡轮机部件取代大部分多晶和定向凝固涡轮机部件。所有这些单晶涡轮机部件和其他单晶部件都需要逐一检查。更具体地说，单晶的方向必须在它们从模具中出来时进行测量。

在现有的劳厄系统中，每个涡轮机部件都被单独放置在可以接受X射线的外壳内，并进行测试。这导致了测量时间和成本的增加。迄今为止使用的替代解决方案包括使用能够自动抓取涡轮机部件的机械臂。然而，要测试的部件的几何形状相对复杂，会给机器人手臂和抓手的设计带来挑战。此外，机器人手臂的成本往往太高。

在涡轮机部件和其它晶体部件的晶向的劳厄测量领域仍然存在许多挑战。

发明内容

在本说明的一个方面，提供了一种用于连续测量多个晶体样品的晶向的X射线衍射装置。该装置包括：

外壳，其屏蔽X射线辐射；

设置在外壳内的样品台，其包括：

转台，其包括至少一个托盘，所述至少一个托盘用于将每个在其上的晶体样品放置在相应的测量位置上，以获得测量位置的集合；

限定平面的转台支撑平台，转台被支撑在该平台上；以及

电动的转台移动系统，其用于远程使转台沿平行于平面的第一轴线线性移动、沿垂直于平面的第二轴线线性移动，以及围绕第二轴线旋转；

设置在外壳内的X射线组件，其包括：

产生X射线辐射的X射线源和与X射线源相连的准直器，从而产生准直的X射线束，准直的X射线束被引导至转台；

检测器组件，其用于检测和捕获从放置在转台上的晶体样品中衍射出的X射线辐射；

X射线组件支撑平台，X射线源、准直器和X射线检测器组件被支撑在其上；以及

电动的X射线组件移动系统，其用于使支撑平台沿第三轴线线性移动，第三轴线与平面平行，与第一轴线不平行；

其中，对于每个晶体样品，驱动电动的转台移动系统和电动的X射线组件移动系统中的至少一个，使准直的X射线束对准相应的测量位置，并测量晶体样品的晶向。

在一些实施例中，在测量所有晶体样品的晶向的整个过程中，测量位置的集合是不变的。

在一些实施例中，样品台能够在外壳内可移动地定位。

在一些实施例中，样品台能够通过提供在外壳表面的轨道系统能够移动地滑入外壳。

在一些实施例中，外壳包括门，当X射线源发射X射线辐射时，该门被关闭。

在一些实施例中，当电动的X射线组件移动系统和电动的转台移动系统中的至少一个处于活动状态时，门是关闭的。

在一些实施例中，转台包括多个沿第二轴线一个接一个平行设置的层，每个层都配置为至少一个晶体样品放置在其上。

在一些实施例中，多个层包括至少三个层。

在一些实施例中，转台的至少一个托盘能够从转台上移开。

在一些实施例中，电动的转台移动系统包括电动的线性滑道，用于使转台沿第一轴线线性移动。

在一些实施例中，电动的转台移动系统包括电动的线性滑道，用于使转台沿第二轴线线性移动。

在一些实施例中，电动的转台移动系统包括电动的齿轮组件，用于使转台围绕第二轴线能够旋转地移动。

在一些实施例中，该装置进一步包括手动的转台移动系统，用于手动使转台平行于平面移动，沿垂直于平面的第二轴线线性移动，以及围绕第二轴线旋转。

在一些实施例中，第一轴线和第三轴线基本上是垂直的。

在一些实施例中，使用定位指针或定位激光器获得测量位置的集合。

在一些实施例中，该装置进一步包括标记器，用于在测量后根据预定的条件对一些晶体样品进行标记。

在一些实施例中，X射线辐射是多色X射线辐射。

在一些实施例中，该装置是劳厄装置。

在一些实施例中，劳厄装置配置为侧向反射配置。

在一些实施例中，侧向反射配置是60°侧向反射配置或90°侧向反射配置。

在一些实施例中，晶体样品是单晶体或多畴晶体。

在一些实施例中，晶体样品是晶体涡轮叶片。

在本描述的另一个方面，提供了一种自动测量多个晶体样品的晶向的方法。该方法包括：

将每个晶体样品放置在转台的至少一个托盘上的相应的测量位置，转台由限定平面的转台支撑平台支撑；

记录放置在转台上的每个晶体样品的相应测量位置，从而获得记录的测量位置的集合；

从X射线源产生X射线辐射，并将X射线辐射准直为准直的X射线束；

对于放置在转台上的多个晶体样品中的每一个，在获得记录的测量位置的集合后：

改变X射线源、X射线检测器和/或转台的位置，使准直的X射线束对准相应的记录的测量位置；以及

在相应的记录的测量位置测量晶体样品的晶向。

其中改变X射线源、X射线检测器和/或转台的位置，使准直的X射线束对准相应的记录的测量位置包括以下至少一个：

远程使转台沿平行于平面的第一轴线线性移动；

远程使转台沿垂直于平面的第二轴线线性移动；

远程使转台围绕第二轴线能够旋转地移动；以及

远程使X射线源和X射线检测器沿第三轴线移动，第三轴线与平面平行，与第一轴线不平行。

在一些实施例中，在测量所有晶体样品的晶向的整个过程中，记录的测量位置的集合是不变的。

在一些实施例中，将每个晶体样品布置到转台上包括在屏蔽X射线辐射的外壳外将晶体样品手动布置到转台上，并在晶体样品放置在转台上后将转台放至外壳内。

在一些实施例中，该方法进一步包括在将具有晶体样品在其上的转台置于外壳内后关闭外壳门。

在一些实施例中，在对每个晶体样品进行移动和测量的整个步骤中，外壳门保持关闭。

在一些实施例中，第一轴线和第三轴线基本上是垂直的。

在一些实施例中，使用定位指针或定位激光器记录相应的测量位置。

在一些实施例中，转台包括沿第二轴线彼此安装在顶部的多个托盘，每个托盘配置为至少一个晶体样品布置在其上。

在一些实施例中，该方法进一步包括在测量后根据预定的条件对一些晶体样品进行标记。

在一些实施例中，X射线辐射是多色X射线辐射。

在一些实施例中，通过劳厄衍射法测量晶体样品的晶向。

在一些实施例中，晶体样品是单晶体或多畴晶体。

在一些实施例中，晶体样品是晶体涡轮叶片。

附图说明

图1是根据实施例的用于测量晶向的装置的一些部件的布局示意图；

图2是根据实施例的用于测量晶向的装置在装载转台期间的透视图；

图3是图1的装置在装载转台后的另一个截面图；

图4是图1的装置在装载转台后的部分截面图；

图5是图1的装置的俯视平面图；

图6A是图1的装置的60°侧向反射配置示意图；

图6B是图1的装置的90°侧向反射配置示意图；

图6C是图1的装置的背向反射配置示意图；

图7是根据实施例的样品台的透视图；

图8是图8的样品台的另一个透视图；以及

图9是根据实施例的用于测量多个晶体样品的晶向的方法的流程图。

具体实施方式

在下面的描述中，附图中类似的特征都被赋予了类似的参考标号。为了不给附图带来不必要的麻烦，如果一些元件在前面的附图中已经提到，则可以不在一些附图上注明。这里还应该理解，附图中的元件不一定是按比例绘制的，而是强调清楚地说明本实施例的元件和结构。

可以理解的是，除非另有说明，诸如“顶”、“底”、“上”、“下”、“下方”、“左”、“右”、“前”、“后”、“平行”、“垂直”、“横向”、“内部”、“外部”、“内部的”、“外部的”等位置描述应在附图的背景下进行，不应视为限制。

术语“X射线”、“X辐射”、“光”、“电磁辐射”、“光学”、“光谱剖面”、“光谱波段”及其派生词和变体，用于指电磁光谱中任何适当区段的辐射，更具体地说，不限于可见光。举例来说，X射线可以覆盖或基本对应于0.01至10纳米的波长(即频率在30皮赫兹(petahertz)至30艾赫兹(exahertz)之间)，这对于材料科学行业中调查样品的结构和/或机械性能的应用可能特别有意义。这些特性包括但不限于晶向、原子结构、相位图、位错和残余应力。值得注意的是，这些特性包括单晶样品的晶向，单晶样品如单晶涡轮机部件。

术语“样品”、“调查的样品”、“材料”、“分析的样品”、“粉末”、“薄膜”、其派生词和变体用来指从较大数量的物质中提取或取出用于分析的一定量的物质，或者可以指天然(如自然界中发现的特定化学元素)、合成(如化学化合物的反应)或人造(如单晶涡轮组件)物质。可以理解的是，样品本质上具有各种物理和化学特性，可以使用不同的仪器和方法(例如XRD分析)来评估。在当前公开的背景下，需要注意的是，要表征的样品通常是晶体样品，如单晶(single crystalline)样品(也称为单晶体(monocrystalline)样品)。样品的例子包括单晶涡轮机部件-或单晶体涡轮机部件。这种涡轮机部件可以是涡轮机叶片或涡轮机翼片。

术语“衍射仪”、“X射线衍射装置”、“XRD衍射系统”、“粉末衍射仪器”、“X射线仪器”及其派生词和变体指的是配置为获取图案的仪器，该图案通过记录被调查样品在入射光束(即入射到样品上的光束)和散射光束(也被称为“反射光束”)之间不同角度散射的X射线的强度获得。获得的图案通常代表了待检材料的特定属性(例如，结构或晶向)。上述装置可以进一步理解为，根据特定应用的需要，配置为感应和/或探测被待检查表面散射和/或反射的X射线的装置。

XRD衍射装置可包括X射线源(包括，例如，真空密封的X射线管或并入高通量源，如同步加速器、液态金属喷射器或任何其他，或任何中子源)，向X射线源提供高张力电流的X射线发生器，容纳待调查样品的支撑件，能够检测由样品散射的X射线和/或X射线光子的X射线探测器和X射线光学组件(通常用于准直、调节或聚焦探测器的X射线)。通过记录入射在样品上的光束和被样品散射的光束之间不同角度的X射线的散射强度，可以获得XRD衍射图案。

在下面的描述中，诸如“XY平面”这样的平面定义为基本平行于(或与其一致)待鉴定样品的表面、部分或部分的平面。在这种情况下，“Z方向”或“Z轴”及其变体(如“Z平面”)将被理解为基本垂直于XY平面(即样品的表面)的轴线。广义上讲，本说明书将把“XY、XZ和YZ平面”称为三个垂直相交的平面。为了清楚和简洁起见，XY平面在这里指位于水平面上，而Z轴指基本上垂直于XY平面的垂直轴。

在本说明书中，用于测量晶向的劳厄方法(或劳厄装置，或劳厄系统)被定义为使用白色(或多色)X射线辐射的方法(或装置，或系统)，这些X射线从固定的晶体中反射出来或从中穿过。衍射的X射线束形成斑点阵列，位于胶片的曲线上。晶体中每一组平面的布拉格(Bragg)角都是固定的。每一组平面都从白光辐射中挑出并衍射出特定的波长，该波长满足有关d和q值的布拉格规律。因此，每条曲线对应的是不同的波长。位于任何一条曲线上的斑点是属于一个区域的平面的反射。来自同一区域的平面的劳厄反射都位于假想的圆锥体的表面上，假想的圆锥体的轴线是区域轴线。晶向是他们从斑点的位置确定的，每个斑点都可以使用图表被索引到特定的平面。例如，格伦宁格(Greninger)图可用于背反射模式，莱昂哈特(Leonhardt)图可用于透射模式。劳厄技术也可以用来从斑点的大小和形状来评估晶体的完美程度。如果晶体以任何方式被弯曲或扭曲，斑点就会变得扭曲和模糊不清。

本说明书提供了一种劳厄装置以及相应的操作方法，用于测量晶体样品的晶向，晶体样品例如晶体涡轮机部件(例如单晶涡轮机部件)。正如本文将进一步描述的那样，本说明书的劳厄装置包括转台，可以预先将多个晶体样品装到转台上，这样就可以自动对每个样品进行晶向测量。X射线源依次向每个晶体样品提供X射线辐射(例如，通过准直器)，并且X射线检测器收集衍射的X射线辐射。晶体样品在转台、X射线源和X射线检测器上的相对位置可以根据每个晶体样品在几个维度(例如x、y、z和Φ)上的初始定位进行调整，这样就可以对每个晶体样品进行晶向测量，而不必在测量之间手动重新定位晶体样品。

现在参考图1，显示了根据本描述的一个实施例的装置10的一些部件的布局图，该装置10用于测量晶体样品的晶体取向。该装置10包括X射线发生器11，它可以产生适合用于劳厄方法的辐射(例如，多色辐射)。X射线发生器11可以替代性地产生单色辐射。X射线发生器11可以包括产生X射线(例如，波长在约0.04和约0.25纳米之间)的X射线管。这些X射线可以通过准直器12，并通过位于准直器12一端的至少一个孔14离开，准直器12可以包括不透明的部件13。X射线从准直器12中出现，成为出现的X射线束15。出现的X射线束15被引导到晶体样品17b的表面16上，该样品被放置在转台的表面上(图1中未显示该表面)，然后衍射出的光束19被衍射到X射线探测器18。其他晶体样品(17a、17c)也可以放置在转台的表面上，并且可以适当地通过改变转台(或转台的各种部件)、X射线发生器11和/或X射线检测器18中的至少一个尺寸x、y、z和Φ来定位其他晶体样品(17a、17c)以接收X射线束。

在所示的实施例中，晶体样品是涡轮发动机的涡轮叶片17a、17b、17c，它最好被浇铸成构成完整涡轮叶片的单晶体。一般来说，晶体优选在整个叶片的纵向范围内以及在叶片表面的所有点上具有相同的方向。本说明的装置可以用来依次分析几个叶片的表面，例如可以检测出表面缺陷、表面破损的二级晶粒和/或晶向的差异。

如果单晶体的方向和晶体样品的形状是已知的，那么本说明的装置就可以产生准确的可预测的斑点图案，并可以通过X射线探测器18观察到斑点图案。图案上的每个斑点都对应于其中一个衍射光束19与X射线检测器18接触的地方。斑点图案的紊乱通常表明晶向的差异、表面破损的次生晶粒和/或晶体缺陷。斑点图案的不同排列可以表明不同类型的晶向。

现在参考图2至5，显示了根据本描述的一个实施例的X射线衍射装置100，其用于测量晶体样品的晶向。X射线衍射装置100包括配置有外壳门104的外壳102，并在其中配置有：

X射线衍射组件200，用于产生X射线辐射，将X射线辐射引向晶体样品并收集/探测衍射的X射线辐射；以及

可移动的样品台300，其包括转台302，该转台被配置为定位放置在上面的多个晶体样品(例如单晶体涡轮叶片)，从而可以连续测量每个晶体样品的晶体取向，而不必打开外壳门104，也不必在第一次和最后一次测量之间手动重新定位晶体样品。

仍然参考图2至图5，X射线衍射组件200(也被称为X射线生成和收集组件)包括X射线源202和准直器204，准直器204用于将生成的X射线辐射导向样品台300。X射线衍射组件200进一步包括检测器组件，检测器组件可以包括照相机206和X射线检测器208。在所示的实施例中，X射线衍射组件200的所有部件都提供在能够沿平移滑道212滑动的支撑面(或支撑平台)210上。在所示的实施例中，平移滑道212允许支撑面和被支撑的X射线衍射组件沿轴线X移动。在支撑面上提供的组件，特别是X射线源202、准直器204和检测器组件，在连接到支撑面210时可绕轴线Z旋转。当外壳门104关闭时，X射线衍射组件200沿平移滑道212的移动可以被电动化和远程和/或自动控制。

仍然参考图2至5和图7至8，可移动的样品台300包括转台302。转台302可以包括单个托盘(或层，或调色板)，或可以包括多个托盘(或层，或调色板)。在图2至图5、图7和图8所示的实施例中，转台302包括三个沿Z轴逐一安装的托盘302a、302b、302c。基础平台301(例如通过支撑杆309)支持三个托盘302a、302b、302c。电机313、齿轮组件310和基座平台301操作性地连接，从而操作电机313使转台302旋转(即基座平台301以及托盘302a、302b、302c的旋转)。转台302设置在转台支撑面(或转台支撑平台)303上。在所示的实施例中，XY平面与转台支撑面的表面平行，与三个托盘302a、302b、302c的表面平行。

转台302可以沿所有三个轴线X、Y和Z方向移动。在所示的实施例中，转台302可通过第一转台平移滑道304沿轴线X移动。通过释放或启动锁扣305，可以允许或限制/阻止转台302沿轴线X的移动。同样，转台302可通过第二转台平移滑道306沿轴线Y移动。通过释放或启动锁扣307，可以允许或限制/阻止转台302沿轴线Y的移动。在平移滑道306的一端可以提供锁308，作为参考点。转台302也可沿轴线Z移动。转台302沿轴线Z的移动可以通过沿轴线Z升高或降低转台支撑面303，或沿轴线Z升高或降低托盘302a、302b、302c来完成。例如，沿轴线Z移动转台302可以通过操作垂直平移滑道来进行，该滑道可以位于表面303下(在图中不可见)。转台302也可以围绕轴线Z(或沿角度Φ)旋转。在所示的实施例中，转台302围绕轴线Z的旋转是通过齿轮组件310和电机313进行的。

当外壳门104打开时，转台302沿所有三个轴线X、Y和Z的移动以及转台围绕轴线Z的旋转都可以手动进行。当外壳门104关闭时，转台302沿轴线Y和Z的移动以及转台302围绕轴线Z的旋转可以被电动化，并被远程和/或自动控制。在所示的实施例中，提供了与滑道306操作性连接的电机312，电机312用于远程使转台302沿轴线Y移动(换句话说，滑道306是电动的滑道)。如上所述，电机313与齿轮组件310操作性地连接，并使转台围绕轴线Z旋转。同样，沿轴线Z移动转台302可以通过提供与垂直平移滑道操作性地连接的相应电机来进行，该滑道可以位于表面303下(在图中不可见)。虽然可以提供电机来沿轴线X远程移动转台，但在图中所示的实施例中，沿轴线X的自动定位是通过沿轴线X远程移动X射线衍射组件200来执行的，而不是通过沿轴线X远程移动转台302。

转台302的每个托盘302a、302b、302c可以容纳多个待测样品，如多个涡轮叶片。样品可以通过简单地将样品放置在转台表面来固定在各自的托盘上，或者可以使用样品支撑件来固定，支撑件可以预先放置在转台上和/或贴在转台的表面。

测量位置可以预先设定(如在专门的劳厄软件中)，例如在所有四个方向X、Y、Z和Φ，以对应每个托盘上的叶片数量和托盘数量。

可以理解的是，转台302可以以各种方式定位在装置100内，以使晶向测量得以进行。现在转向图2和图3，在一些实施例中，转台302设置在可移动的样品台300上，样品台300可以放置在装载车400上。例如，装载车可以有轨道，可将可移动的样品台300放置在上面。外壳门104被打开，以便用户可以进入外壳102，并且装载车400被放置在外壳102的前面。一旦样品放置在转台的各个托盘上，并记录下它们的位置/定位，可移动的样品台300就可以滑入外壳。然后可以使用定位系统(如定位指针或激光)以获得每个样品的X、Y、Z和Φ坐标以及测量位置。然后可以关闭外壳门104，并对系统进行编程以测量所有样品的晶向(例如在连续模式下)。可在可移动样品台300上设置锁定机构314，以将可移动样品台300固定在外壳102内。

现在参考图6A至6C，可以理解的是，晶向测量系统可以配置成几种测量几何形状。例如，如图6A所示，X射线源12、检测器18和样品17可以定位在60°侧反射配置中--这种配置通常在灵敏度和可及性之间提供平衡。例如，如图6B所示，X射线源12、检测器18和样品17可以定位在90°侧反射配置中--这种配置通常提高灵敏度而降低可及性。在另一个例子中，如图6C所示，X射线源12、检测器18和样品17可以布置在背反射配置中--这种配置通常降低灵敏度，而对大型样品具有较高的可及性。当然，其他配置也是可能的，X射线源12、检测器18和样品17可以在不同角度定位。

在一些实施例中，系统可以进一步包括标记器500，在测量后对一些晶体样品进行标记。例如，标记器500可以是墨水标记器或任何其他类型的可用于标记部件的标记物品。通常情况下，标记器500用于标记不满足某些特征或其某些特性的特定阈值的晶体样品。可选地，标记器500可以标记满足某些特征或其某些特性的特定阈值的晶体样品。这种标记可用于轻松或方便地将满足与不满足某种预定标准、阈值或规格的部件分开。在所示的实施例中，标记器500直接设置在X射线衍射组件200和可移动样品台300之间。然而，应该理解的是，标记器500可以提供在外壳102内的任何位置，使标记器500在需要时能够到达并标记样品。例如，标记器500可以替代性地设置在X射线衍射组件200上，或设置在可移动的样品台300上。

在一些实施例中，部件可以放在托盘(例如，圆板)上。托盘可以选择以部件的形状进行模塑，例如通过机器铸造、3D打印等。然后部件可以直接放置在由此形成的模具或孔中。然而，可以理解的是，这些部件可能并不都具有完全相同的尺寸。例如，部件的边缘可能并不总是具有相同的长度。在某些情况下，如果变化大于预定的范围，可以在进行测量之前调整定位。例如，在涡轮叶片的情况下，如果任何一个叶片的长度与平均值相比差距超过1毫米，测量就会受到影响。因此，在这种情况下，涡轮叶片的定位要在测量前调整。测量可以在叶片的边缘进行。激光定位系统可以直接集成到系统中，也可以在将样品插入衍射室之前在外部使用。在某些情况下，反馈回路可用于在任何测量之前调整部件的定位。

在一些实施例中，并如图9所示，用于测量多个晶体样品的晶向的方法可以包括：

识别或扫描每个晶体样品。例如，识别每个晶体样品可以通过在每个晶体样品上提供条形码或序列号来进行。

该方法可进一步包括将晶体样品装入转台的一个托盘或多个托盘上，并对照叶片在转台上的位置记录叶片的识别号。可选的是，该托盘可以是专门为待测的晶体样品制作的定制托盘。例如，可以3D打印、机械加工、冲压或模制托盘。

该方法可进一步包括将转台安装到位于X射线装置外壳外的转运车上。转运车/转台组合被称为可移动的样品台。可移动的样品台可以放在外壳内。转台与各种电机相连接，电机可以使转台沿轴线Y、Z和Φ角移动。转台可沿轴线X手动移动，X射线衍射组件与电机相连，该电机可使X射线衍射组件沿轴线X移动。

可以根据需要，通过滑道和Φ旋转，用手动指针定位第一个要测量的晶体样品。将晶体样品装入托盘或多个托盘后，其他晶体样品相对于第一个晶体样品的位置从获得的记录(在此也称为测量位置的集合)中得知。

该方法可以进一步包括关闭外壳门；

然后可以通过以下方式开始自动测量：

从X射线源产生X射线辐射，并将X射线辐射准直为准直的X射线束；

对于放置在转台上的多个晶体样品中的每一个，在获得记录的测量位置的集合后：

改变X射线源、X射线检测器和/或转台的位置，使准直的X射线束对准相应的记录的测量位置；以及

在相应的记录测量位置测量晶体样品的晶向。

在每个单独的测量或所有的测量完成后，可以为每个晶体样品显示图像，以进行验证。根据一套预先确定的标准，可以接受或拒绝每一项测量。可以确定接受的和拒绝的晶体样品。例如，在某些情况下，被拒绝的晶体样品可以用标记器(例如，工业标记装置)进行标记。

当每次测量后对接受和拒绝的晶体样品进行识别时，在前一个样品被接受或拒绝后，转台可以自动定位到下一个晶体样品。

当所有的晶体样品测量完毕后，可以打开外壳门，将可拆卸的样品台从外壳中取出。

在一些实施例中，操作员可以远程对晶体样品进行分类。例如，被拒绝的叶片可以用墨水标记。叠加匹配可以手动、自动或同时手动和自动进行。在样品或托盘从转台上移走后，可以将新的样品或放置样品的托盘装到转台上，然后进行新一轮的测量。

这里已经描述和说明了几个备选的实施例和例子。以上所述的实施例仅是示例性的。本领域的技术人员会理解各个实施例的特点，以及各部件的可能组合和变化。本领域的技术人员将进一步理解，任何一个实施例都可以与本文所公开的其他实施例进行任何组合。因此，本例和实施例在所有方面都应被视为说明性的，而不是限制性的。因此，虽然已经说明和描述了具体的实施例，但在不明显偏离所附权利要求书中定义的范围的情况下，能够想到许多修改。

Claims (36)

1.一种用于连续测量多个晶体样品的晶向的X射线衍射装置，所述装置包括：

外壳，其屏蔽X射线辐射；

样品台，其设置在所述外壳内，包括：

转台，其包括至少一个托盘，所述至少一个托盘用于将每个在其上的晶体样品放置在相应的测量位置上，以获得测量位置的集合；

转台支撑平台，其限定平面，所述转台被支撑在所述转台支撑平台上；以及

电动的转台移动系统，其用于远程使转台沿平行于平面的第一轴线线性移动、沿垂直于平面的第二轴线线性移动，以及围绕第二轴线旋转；

X射线组件，其设置在外壳内，包括：

产生X射线辐射的X射线源和与X射线源相连的准直器，从而产生准直的X射线束，所述准直的X射线束被引导至转台；

检测器组件，其用于检测和捕获从放置在转台上的晶体样品中衍射出的X射线辐射；

X射线组件支撑平台，所述X射线源、准直器和X射线检测器组件被支撑在其上；以及

电动的X射线组件移动系统，其用于使支撑平台沿第三轴线线性移动，所述第三轴线与平面平行，而与第一轴线不平行；

其中，对于每个晶体样品，驱动电动的转台移动系统和电动的X射线组件移动系统中的至少一个，以使准直的X射线束对准相应的测量位置，并测量晶体样品的晶向。

2.根据权利要求1所述的装置，其中在测量所有晶体样品的晶向的整个过程中，测量位置的集合是不变的。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述样品台能够拆卸地布置在外壳内。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述样品台能够通过设在外壳表面的轨道系统能够拆卸地滑入外壳。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述外壳包括门，当X射线源发射X射线辐射时，所述门被关闭。

6.根据权利要求5所述的装置，其中当所述电动的X射线组件移动系统和电动的转台移动系统中的至少一个活动时，门是关闭的。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中所述转台包括多个沿第二轴线一个接一个平行设置的层，每个层都配置为具有至少一个放置在其上的晶体样品。

8.根据权利要求7所述的装置，其中多个所述层包括至少三个层。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中所述转台的至少一个托盘从转台上能够拆卸。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其中所述电动的转台移动系统包括电动的线性滑道，用于使转台沿第一轴线线性移动。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其中所述电动的转台移动系统包括电动的线性滑道，用于使转台沿第二轴线线性移动。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其中所述电动的转台移动系统包括电动的齿轮组件，用于使转台围绕第二轴线能够旋转地移动。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的装置，其进一步包括手动的转台移动系统，用于手动使转台平行于平面移动，沿垂直于平面的第二轴线线性移动，以及围绕第二轴线能够旋转地移动。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的装置，其中所述第一轴线和第三轴线基本垂直。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的装置，其中通过定位指针或定位激光器获得所述测量位置的集合。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的装置，其进一步包括标记器，所述标记器用于在测量后根据预定的条件对一些晶体样品进行标记。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的装置，其中所述X射线辐射是多色X射线辐射。

18.根据权利要求1至16中任一项所述的装置，其中所述X射线辐射是多色X射线辐射。

19.根据权利要求18所述的装置，其中所述劳厄装置配置为侧向反射配置。

20.根据权利要求19所述的装置，其中所述侧向反射配置是60°侧向反射配置或90°侧向反射配置。

21.根据权利要求18所述的装置，其中所述劳厄装置配置为背反射配置。

22.根据权利要求1至21中任一项所述的装置，其中所述晶体样品为单晶体或多畴晶体。

23.根据权利要求1至22中任一项所述的装置，其中所述晶体样品为晶体涡轮叶片。

24.一种自动测量多个晶体样品的晶向的方法，所述方法包括：

将每个晶体样品放置在转台的至少一个托盘上的相应的测量位置，所述转台由限定平面的转台支撑平台支撑；

记录放置在转台上的每个晶体样品的相应测量位置，从而获得记录的测量位置的集合；

从X射线源产生X射线辐射，并将X射线辐射准直为准直的X射线束；

对于放置在转台上的多个晶体样品中的每一个，在获得记录的测量位置的集合后：

改变X射线源、X射线检测器和/或转台的位置，使准直的X射线束对准相应的记录的测量位置；以及

在相应的记录的测量位置测量晶体样品的晶向；

其中改变X射线源、X射线检测器和/或转台的位置，使准直的X射线束对准相应的记录的测量位置包括以下至少一个：

远程使转台沿平行于平面的第一轴线线性移动；

远程使转台沿垂直于平面的第二轴线线性移动；

远程使转台围绕第二轴线能够旋转地移动；以及

远程使X射线源和X射线检测器沿第三轴线移动，第三轴线与平面平行，与第一轴线不平行。

25.根据权利要求24所述的方法，其中在测量所有晶体样品的晶向的整个过程中，记录的测量位置的集合是不变的。

26.根据权利要求24至25中任一项所述的方法，其中将每个晶体样品布置到转台上包括在屏蔽X射线辐射的外壳外将晶体样品手动布置到转台上，并在晶体样品放置在转台上后将转台放至外壳内。

27.根据权利要求26所述的方法，进一步包括在将具有晶体样品在其上的转台置于外壳内后关闭外壳门。

28.根据权利要求27所述的方法，其中在对每个晶体样品进行移动和测量的步骤中，外壳门保持关闭。

29.根据权利要求24至28中任一项所述的方法，其中所述第一轴线和第三轴线基本垂直。

30.根据权利要求24至29中任一项所述的方法，其中使用定位指针或定位激光器记录相应的测量位置。

31.根据权利要求24至30中任一项所述的方法，其中所述转台包括沿第二轴线彼此安装在顶部的多个托盘，每个托盘配置为至少一个晶体样品定位在其上。

32.根据权利要求24至31中任一项所述的方法，其进一步包括在测量后根据预定的条件对一些晶体样品进行标记。

33.根据权利要求24至32中任一项所述的方法，其中所述X射线辐射是多色X射线辐射。

34.根据权利要求33所述的方法，其中通过劳厄衍射法测量晶体样品的晶向。

35.根据权利要求24至34中任一项所述的方法，其中所述晶体样品为单晶体或多畴晶体。

36.根据权利要求24至35中任一项所述的方法，其中所述晶体样品为晶体涡轮叶片。