CN117388295A - 一种弯晶检测装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种弯晶检测装置，包括真空腔、X射线源、待测弯晶、第一探测器、第二探测器、平晶单色器和运动调节机构；X射线源产生的X射线光束入射至待测弯晶；平晶单色器用于对待测弯晶的衍射光束进行准直和单色化；运动调节机构用于驱动待测弯晶、第一探测器、第二探测器、平晶单色器各自独立地沿多个方向平移和/或旋转；待测弯晶、平晶单色器和第一探测器均设置在真空腔内。本发明还提供了一种前述弯晶检测装置的使用方法。本发明提供了一套完整的面向X射线光谱仪应用的弯晶检测装置，可以实现弯晶晶面面形、弯晶聚焦性能、弯晶能量分辨率三种质量检测项目，满足了在实际应用前或研发过程中所需要进行的弯晶质量检测需求。
Description
技术领域
本发明涉及X射线检测技术领域，尤其涉及一种弯晶检测装置及其使用方法。
背景技术
弯曲晶体分析器(以下简称为弯晶)是X射线光谱仪中的核心光学元件，其主要作用是对光谱仪入射X射线进行光学聚焦及能量单色化。根据布拉格衍射原理，X射线能量与晶体晶面间距、布拉格角(即入射光与晶面之间的夹角)有如下关系：2d sinθ＝nλ，其中，d为晶体晶面间距，θ为布拉格角，n为衍射级次，λ为X射线波长(一般地，λ＝12.3985/E，其中，E为X射线能量)。因此，当光谱仪中X光管所发射出的具有宽能量范围的韧致辐射光入射至所选定的具有某一固定晶面的晶体上时，只有对应布拉格角的单一能量的光才会发生衍射，由此实现了X射线的能量单色化。由于入射光为点光源，因此为了增大晶体固体接收角，提高衍射效率，进一步地将其进行物理弯曲，形成类似凹透镜面形的弯曲晶体，从而对入射光进行聚焦，提高光谱仪扫描效率。由此可知，作为核心光学元件，弯晶质量的好坏将直接决定光谱仪整体的能量分辨率和光子收集率，而过低的能量分辨率或光子收集率都将导致无法开展X射线谱学实验。此外，由于弯晶的制备需要将平面薄晶体物理弯曲，导致弯晶内部，即晶格面会存在一定的弯曲应力。因此，对弯晶进行质量检测具有重要意义。为了达到光谱仪对弯晶的使用要求，测量内容应包括以下三个方面：1.弯晶的晶面面形；2.弯晶的聚焦光斑尺寸；3.弯晶的能量分辨率。
目前，已有的弯晶检测装置可对弯晶的晶面面形和聚焦光斑尺寸进行测量，主要采用的是近背向散射布置。这是由于在基于罗兰圆的一类光路中，接近90°的近背向散射可以保障聚焦光斑形变最小，从而得到更为准确的光斑尺寸及晶面面形参数。测量聚焦光斑尺寸时，将探测器置于罗兰圆上，即可得到由弯晶聚焦而来的光斑尺寸；测量晶面面形时，利用罗兰圆成像原理，使探测器的位置偏离罗兰圆，可以得到离焦光斑，即弯晶的晶面面形成像，其对X射线衍射的强弱分布就反应了弯晶内部晶面的应力分布情况。然而，当前的弯晶检测装置属于临时搭建，稳定性与重复性较差，使用效果并不理想，尤其存在以下三个方面的问题：
1、无法进行弯晶本征能量分辨率检测，需要借助国内外同步辐射光源高能量分辨线站对其进行摇摆曲线测量获得能量分辨率数值；
2、由于空气对能量在3-10keV范围内的X射线具有较强的吸收，而该能量范围又是光谱仪运行的常用能量段。因此对于大曲率半径，尤其是1米及以上曲率半径的弯晶，最终入射至探测器的X射线光子通量微乎其微，无法进行有效的聚焦光斑尺寸分析及晶面面形成像；
3、弯晶旋转台与探测器直线滑轨均为手动式，运动精度无法控制，同时探测器缺少垂直入射光方向的运动自由度，无法满足不同曲率半径弯晶检测的连续切换需求。此外，实际测量时需要频繁地开关X射线管，以进行弯晶及探测器的位置调整，便捷化程度较低。
可见，当前尚无完整全面的朝向X射线光谱仪应用的弯晶检测装置，现有装置仍存在很大局限性，无法满足光谱仪核心光学元件的检测需求。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种面向X射线光谱仪应用的弯晶检测装置，能够实现对不同种类弯晶晶面面形、弯晶聚焦性能以及弯晶能量分辨率的统一精确化测量。
本发明提供了一种弯晶检测装置，包括真空腔、X射线源、待测弯晶、第一探测器、第二探测器、平晶单色器和运动调节机构；所述X射线源产生的X射线光束入射至所述待测弯晶；所述平晶单色器用于对所述待测弯晶的衍射光束进行准直和单色化，包括沿所述待测弯晶衍射光轴依次布置的X射线光学器件和平晶；所述运动调节机构用于驱动所述待测弯晶、第一探测器、第二探测器、平晶单色器各自独立地沿多个方向平移和/或旋转；所述待测弯晶、平晶单色器和第一探测器均设置在所述真空腔内；所述第一探测器、X射线源和待测弯晶位于同一罗兰圆的圆周上时，所述第一探测器获取所述待测弯晶的聚焦光斑图像；所述第一探测器沿所述待测弯晶衍射光轴移动至罗兰圆内时，所述第一探测器获取所述待测弯晶的晶面面形成像；所述平晶、X射线源和待测弯晶位于同一罗兰圆的圆周上时，旋转所述平晶，所述第二探测器同步运动，测量所述平晶的衍射光束强度，获取摇摆曲线。
优选地，所述真空腔的顶部分别开有用于更换所述平晶单色器的平晶更换口和用于更换所述待测弯晶的弯晶更换口。
优选地，所述第二探测器设置在所述真空腔外。
优选地，所述真空腔的侧壁上还设有出射口，所述平晶的衍射光束可通过所述出射口入射至所述第二探测器。
优选地，所述第一探测器为X射线面探测器，所述第二探测器为X射线点探测器。
优选地，所述运动调节机构包括弯晶调节机构、第一探测器调节机构、平晶调节机构和第二探测器调节机构，所述弯晶调节机构包括由下向上依次连接的直线位移台和第一旋转台，所述待测弯晶与第一旋转台相连接；所述第一探测器调节机构包括由下向上依次连接的第一直线位移台和第二直线位移台，所述第一探测器与第二直线位移台相连接；所述平晶调节机构包括与所述平晶相连接的第二旋转台；所述第二探测器调节机构包括由下向上依次连接的第三直线位移台、第四直线位移台和第三旋转台，所述第二探测器与第三旋转台相连接。
优选地，所述X射线源、待测弯晶、第一探测器、第二探测器、平晶单色器均位于同一高度。
本发明还提供了一种前述弯晶检测装置的使用方法，包括以下步骤：
密封所述真空腔，使所述真空腔内达到所需真空度；
以X射线源为坐标系原点，以所述待测弯晶的移动方向为X轴建立二维坐标系，根据所述待测弯晶的参数，结合所需布拉格角θB，确定所述X射线源的工作电压与电流数值、罗兰圆半径、所述待测弯晶的坐标(Ax，0)及旋转角度θ1、所述第一探测器在罗兰圆上的坐标(Dx,Dy)以及在罗兰圆内的坐标(Dx’,Dy’)、所述平晶单色器的坐标、准平行光束在所述平晶上的入射角θ2；使所述第一探测器位于X轴的一侧，所述平晶单色器和第二探测器位于X轴的另一侧；
将所述待测弯晶移动至(Ax，0)，顺时针旋转所述待测弯晶，将所述第一探测器移动至(Dx,Dy)，开启X射线源，所述待测弯晶的衍射光束聚焦至所述第一探测器上，根据获得的聚焦光斑图像，完成对所述待测弯晶的聚焦光斑尺寸检测；
将所述第一探测器移动至(Dx’,Dy’)，根据获得的晶面面形成像，通过X射线强度分布判断所述待测弯晶的晶面面形是否合格，获取所述待测弯晶内部应力分布情况，完成对所述待测弯晶的晶面面形检测；
逆时针旋转所述待测弯晶，使准平行光束在所述平晶上的入射角为θ2，使所述第二探测器垂直于所述平晶的衍射光轴，记录所述第二探测器此时接收到X射线强度数值；旋转所述平晶，使准平行光束在所述平晶上的入射角在θ2±α的范围内改变，所述第二探测器同步运动，获取各入射角对应的X射线强度数值；根据摇摆曲线、半高全宽数值进一步解析获得待测弯晶的能量分辨率，并与理论能量分辨率进行对比，完成对所述待测弯晶的能量分辨率检测。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
1、可完成弯晶本征能量分辨率测量：通过设置平晶单色器，利用高指数面平面晶体充当单色器，对待测弯晶所衍射出来的光进行单色化分析；
2、具备真空腔：消除空气吸收影响，拓展了低能量段X射线对应的弯晶检测能力，满足了0.5-2米主流曲率半径弯晶的检测需求；
3、可实现高精度测量：通过设置运动调节机构，使各部件具备多个方向上的运动自由度，采用直线位移台和旋转台，配合控制系统可完成全闭环控制，能够达到微米级的直线运动控制精度及微弧度级的旋转运动控制精度。此外，直线位移台的组合设置提高了检测装置的机械稳定性与运动重复性，也极大提升了装置的自动化与便捷化程度。
本发明提供了一套完整的面向X射线光谱仪应用的弯晶检测装置，可以实现弯晶晶面面形、弯晶聚焦性能、弯晶能量分辨率三种质量检测项目，满足了在实际应用前或研发过程中所需要进行的弯晶质量检测需求。
附图说明
图1是本发明弯晶检测装置移除壳体顶部后的内部结构示意图；
图2是本发明弯晶检测装置的立体图；
图3是弯晶调节机构及待测弯晶的连接结构示意图；
图4是弯晶姿态调节组件的立体图；
图5是弯晶姿态调节组件的侧视图；
图6是第一探测器调节机构及第一探测器的连接结构示意图；
图7是平晶调节机构及平晶单色器的连接结构示意图；
图8是第二探测器调节机构及第二探测器的连接结构示意图；
图9(a)-9(c)是本发明弯晶检测装置的光路原理图。
元件标号说明：
1 真空腔
11 壳体
12 平晶更换口
13 弯晶更换口
14 入射光接口
151 真空获取设备接口
152 真空贯穿件接口
153 观察口
154 真空贯穿件接口
155 出射口
16 底板
2 X射线源
31 待测弯晶
32 弯晶夹持件
33 弯晶姿态调节组件
331 调节电机
332 输出轴
333 L型连接件
334 弹簧
335 安装板
34 转接件
35 第一旋转台
36 转接件
37 直线位移台
41 第一探测器
42 转接台
43 第一探测器调节机构
431 第一直线位移台
432 第二直线位移台
5 平晶单色器
51 平晶
52 平晶夹持件
53 第二旋转台
54 平晶支撑台
55 X射线光学器件
551 第一狭缝
552 第二狭缝
553 狭缝支撑台
62 转接件
63 第二探测器支撑台
64 第三旋转台
65 第二探测器调节机构
651 第三直线位移台
652 第四直线位移台
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图2所示为本发明弯晶检测装置的立体图，在以下的描述中，以图2中的附图作为方向的参考基础，在图2中，定义壳体11的高度方向为上下方向(即Z轴方向)，定义壳体11的长度方向为前后方向(即X轴方向)，定义壳体11的宽度方向为左右方向(即Y轴方向)。
如图1所示，本发明提供了一种弯晶检测装置，该装置包括真空腔1、X射线源2、待测弯晶31、第一探测器41、第二探测器61、平晶单色器5和运动调节机构。待测弯晶31、平晶单色器5和第一探测器41均设置在真空腔1内，真空腔1可以消除空气对X射线的强吸收影响，确保获得可供分析的聚焦光斑图像和晶面面形成像。X射线源2产生的X射线光束入射至待测弯晶31。平晶单色器5用于对待测弯晶31的衍射光束进行准直和单色化，包括沿待测弯晶31衍射光轴依次布置的X射线光学器件55和平晶51。运动调节机构用于驱动待测弯晶31、第一探测器41、第二探测器61、平晶单色器5各自独立地沿多个方向平移和/或绕某一方向旋转。
结合图1和图9，本发明的工作原理如下：
第一探测器41、X射线源2、待测弯晶31位于同一罗兰圆的圆周上时，第一探测器41位于罗兰圆聚焦点处，可以获取待测弯晶31的聚焦光斑图像；
第一探测器41沿待测弯晶31衍射光轴移动至罗兰圆内时，其偏离罗兰圆聚焦点，可以获取待测弯晶31的离焦光斑图像，即待测弯晶31的晶面面形成像，X射线强度的强弱分布则可以反应待测弯晶31内部晶面的应力分布情况；
平晶51、X射线源2和待测弯晶31位于同一罗兰圆的圆周上时，旋转平晶51，第二探测器61同步运动，测量平晶51的衍射光束强度，获取摇摆曲线，经进一步解析可得到待测弯晶31的能量分辨率数值。
由此可知，本发明提供了一种功能全面、面向X射线光谱仪应用的弯晶检测装置，其可以完成弯晶晶面面形、弯晶聚焦性能、弯晶能量分辨率三位一体的质量检测，满足对光谱仪核心光学元件弯晶在实际应用前或研发过程中所需的质量检测需求。
具体地，如图1和图2所示，真空腔1的壳体11上加工有入射光接口14、平晶更换窗口12、弯晶更换窗口13、真空获取设备接口151、真空贯穿件接口152、光学观察窗口153、真空贯穿件接口154以及用于拓展其余真空设备需求的预留口。X射线源2设置在真空腔1外，其产生的X射线光束通过入射光接口14入射至待测弯晶31。更换待测弯晶31时可通过位于壳体11顶部的弯晶更换窗口13进行，同时通过位于壳体11顶部的平晶更换窗口12可以对平晶单色器5进行更换。设置在真空腔1内的待测弯晶31、平晶单色器5和第一探测器41的接线可通过真空贯穿件接口152、真空贯穿件接口154与位于外部大气环境下的电源或设备相连接。真空泵组通过真空获取设备接口151抽取真空腔1内气体，使真空腔1内达到所需真空度。操作人员可以通过光学观察窗口153观察真空腔1内设备的工作情况。
X射线源2包括但不限于侧窗/端窗/转靶X光管、液态金属靶X光源、激光等离子体X光源、同步辐射X光源。
如图1和图3所示，运动调节机构包括弯晶调节机构，弯晶调节机构安装在真空腔1的底板16上，包括由下向上依次连接的直线位移台37、转接件36、第一旋转台35、转接件34和弯晶姿态调节组件33，待测弯晶31安装在弯晶姿态调节组件33中。直线位移台37沿X轴方向布置，其滑台通过转接件36与第一旋转台35相连接。直线位移台37带动待测弯晶31沿X轴方向作直线移动，可满足具有不同曲率半径的弯晶测试需求。由于X射线光谱仪常用范围为0.25-2m，因此本发明的直线位移台37选用2m行程，即可满足曲率半径在2m以内的弯晶检测需求。本领域技术人员也可以根据需要拓展至2m以上。第一旋转台35可驱动待测弯晶31绕Z轴方向旋转，从而改变X射线光束入射至待测弯晶31的布拉格角大小，获得不同能量的单色光。如图3-5所示，弯晶姿态调节组件33包括两个调节电机331、L型连接件333、安装板335和弯晶夹持件32，两个调节电机331分别设置在L型连接件333的两端，其输出轴332贯穿L型连接件333端部与安装板335相连接。L型连接件333通过转接件34与第一旋转台35的输出端相连接，可在第一旋转台35的驱动下绕Z轴方向旋转。在L型连接件333与安装板335之间还设有具有弹性复位功能的弹簧334。弯晶夹持件32包括设置在安装板335上的容纳部以及盖合在容纳部上的盖体，待测弯晶31被盖体限位在容纳部中。当需要对待测弯晶31的姿态进行微调时，可通过改变两个调节电机331的输出轴332的伸出量，使待测弯晶31旋转或平移，保证聚焦光斑水平出射。待测弯晶31的材料包括但不限于硅、锗、石英、蓝宝石、铌酸锂，面形为曲面，包括但不限于球面、双曲面、柱面。
如图1和图6所示，运动调节机构还包括第一探测器调节机构43，第一探测器调节机构43安装在真空腔1的底板16上，包括由下向上依次连接的第一直线位移台431和第二直线位移台432，两者垂直连接，第一探测器41与第二直线位移台432之间通过转接台42相连接。第一探测器41面向待测弯晶31设置，且垂直于待测弯晶31的衍射光轴，其具体地为X射线面探测器，可选用计数型、积分型或混合型。第一直线位移台431沿待测弯晶31的衍射光轴设置，其工作时可以带动第一探测器41位于或偏离罗兰圆聚焦点处，从而采集聚焦光斑图像或晶面面形图像。第二直线位移台432则可以满足具有不同曲率半径的弯晶测试需求。第一直线位移台431和第二直线位移台432的行程可以为50mm、100mm或200mm。
如图1和图7所示，在平晶单色器5中，X射线光学器件55对待测弯晶31的衍射光束进行准直，其可去除杂散光，输出准平行光束。X射线光学器件55的具体形式并不局限，可以为具有抛物面形的多层晶体膜(如镜和Montel镜)、X射线毛细管光学透镜(准直透镜)、或本发明一个具体实施例中采用的两个狭缝，即第一狭缝551和第二狭缝552。第一狭缝551和第二狭缝552之间的具体距离为50mm，狭缝形状为一字型，宽度可为1mm、3mm和5mm。平晶51具体地呈片状，其可对待测弯晶31的衍射光束进行单色化。运动调节机构还包括平晶调节机构，平晶调节机构安装在真空腔1的底板16上，包括平晶支撑台54、固定在平晶支撑台54上的第二旋转台53、以及与第二旋转台53的输出端相连接的平晶夹持件52，平晶夹持件52上设有用于对平晶51进行限位的弹簧夹片，平晶51插设在平晶夹持件52中。同时，第一狭缝551和第二狭缝552也固定在狭缝支撑台553上，确保第一狭缝551、第二狭缝552、平晶51位于同一高度、同一直线上。第二旋转台53可带动平晶51绕Z轴方向旋转，改变从X射线光学器件55出射的准平行光束在平晶51上的入射角。平晶单色器5包括但不限于一晶单色器、双晶单色器、四晶单色器。
如图1和图8所示，运动调节机构还包括第二探测器调节机构65，第二探测器调节机构65安装在真空腔1的底板16上，包括由下向上依次连接的第三直线位移台651、第四直线位移台652、第三旋转台64、第二探测器支撑台63和转接件62，第二探测器61设置在转接件62的凹槽内。第三直线位移台651和第四直线位移台652垂直连接，其中第三直线位移台651沿X轴方向设置，其与第四直线位移台652的行程可以为150mm或300mm。第三旋转台64则可带动第二探测器61绕Z轴方向旋转。第二探测器61具体地为X射线点探测器，可选用固态探测器、气体探测器或闪烁体探测器。本领域技术人员可以根据需要，选择将第二探测器61和第二探测器调节机构65设置在真空腔1内，或如本发明的一个具体实施例，选择将第二探测器61和第二探测器调节机构65设置在真空腔1外。后者可选用非真空版本的探测器，有助于降低装置成本。进一步地，真空腔1的侧壁上还设有出射口155，出射口155采用透明材质制成，与真空腔1的侧壁气密连接，平晶51的衍射光束可通过出射口155入射至第二探测器61。为减小空气对X射线光束的吸收影响，第二探测器61尽可能地设置在靠近出射口155处。
上述直线位移台和旋转台均为电机驱动，可配合控制系统实现全闭环控制，直线运动精度可达1微米，旋转运动精度可达10微弧度。由于上述直线位移台和旋转台均为现有技术，在此不再赘述。
在本发明的弯晶检测装置中，X射线源2、待测弯晶31、第一探测器41、第二探测器61以及平晶单色器5均位于同一高度，这样设置方便使用二维坐标系来确定各部件位置。
如图1-8所示，本发明还提供了一种前述弯晶检测装置的使用方法，包括以下步骤：
S1、将待测弯晶31固定于弯晶夹持件32上，平晶51固定于平晶夹持件52上；关闭真空腔1上各窗口与接口，并将真空腔1内抽至0.01mbar真空度。
S2、以X射线源2为坐标系原点，以待测弯晶31的移动方向(即直线位移台37轴向)为X轴建立二维坐标系。在控制系统中输入待测弯晶31的材料、面形、曲率半径、晶面等参数，控制系统根据输入参数，结合所需布拉格角θB，确定检测所需要使用的X射线源2的工作电压与电流数值、罗兰圆半径、待测弯晶31的坐标(Ax，0)及旋转角度θ1、第一探测器41在罗兰圆上的坐标(Dx,Dy)以及在罗兰圆内的坐标(Dx’,Dy’)、平晶单色器5的坐标、准平行光束在平晶51上的入射角θ2等数据。第一探测器41和平晶单色器5的旋转角度是待测弯晶31旋转角度的2倍，因此，第一直线位移台431的设置方向与X轴方向之间、平晶单色器5的设置方向与X轴方向之间均呈2θ1夹角。X射线光束在待测弯晶31上的布拉格角θB的取值范围为85-90°，采用近背向散射布置，确保聚焦光斑形变最小，从而得到准确的聚焦光斑尺寸及晶面面形参数。在本发明的一个具体实施例中，θB＝88°，θ1＝2°。将第一探测器41设置在直线位移台37的右侧，平晶单色器5和第二探测器61设置在直线位移台37的左侧，这样设置可以避免各部件之间互相遮挡或干涉，通过绕Z轴方向旋转待测弯晶31，完成对待测弯晶31的不同检测项目。
S3、如图9(a)所示，将待测弯晶31移动至(Ax，0)并绕Z轴方向顺时针旋转θ1，使X射线光束入射至待测弯晶31的布拉格角为θB。将第一探测器41移动至(Dx,Dy)，开启X射线源2，X射线光束入射至待测弯晶31后发生布拉格衍射，衍射光束聚焦至位于罗兰圆圆周上的第一探测器41上。控制系统根据获得的聚焦光斑图像，完成对待测弯晶31的聚焦光斑尺寸检测。
S4、如图9(b)所示，在步骤S3的基础上，将第一探测器41沿衍射光轴移动50mm至(Dx’,Dy’)。控制系统根据获得的接近圆形的离焦光斑强度形貌(即待测弯晶31晶面面形所成实像)，通过X射线强度分布判断待测弯晶31的晶面面形是否合格，获取所述待测弯晶内部应力分布情况，完成对待测弯晶31的晶面面形检测。
S5、如图9(c)所示，将待测弯晶31绕Z轴方向逆时针旋转2θ1，使X射线光束入射至待测弯晶31的布拉格角同样为θB。调节平晶51，使从X射线光学器件55出射的准平行光束在平晶51上的入射角为θ2，接着调节第二探测器61，使第二探测器61垂直于平晶51的衍射光轴，记录此时接收到单色X射线强度数值；旋转平晶51，使准平行光束在平晶51上的入射角在θ2±α的范围内改变，第二探测器61同步运动，保持垂直于平晶51的衍射光轴的姿态并测量各入射角对应的单色X射线强度数值，获取摇摆曲线。控制系统根据获得的摇摆曲线和半高全宽数值，进一步解析获得待测弯晶31的能量分辨率，并与理论能量分辨率进行对比，完成对待测弯晶31的能量分辨率检测。前述α的取值范围为1-3°。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种弯晶检测装置，其特征在于，包括真空腔、X射线源、待测弯晶、第一探测器、第二探测器、平晶单色器和运动调节机构；
所述X射线源产生的X射线光束入射至所述待测弯晶；
所述平晶单色器用于对所述待测弯晶的衍射光束进行准直和单色化，包括沿所述待测弯晶衍射光轴依次布置的X射线光学器件和平晶；
所述运动调节机构用于驱动所述待测弯晶、第一探测器、第二探测器、平晶单色器各自独立地沿多个方向平移和/或旋转；
所述待测弯晶、平晶单色器和第一探测器均设置在所述真空腔内；
所述第一探测器、X射线源和待测弯晶位于同一罗兰圆的圆周上时，所述第一探测器获取所述待测弯晶的聚焦光斑图像；
所述第一探测器沿所述待测弯晶衍射光轴移动至罗兰圆内时，所述第一探测器获取所述待测弯晶的晶面面形成像；
所述平晶、X射线源和待测弯晶位于同一罗兰圆的圆周上时，旋转所述平晶，所述第二探测器同步运动，测量所述平晶的衍射光束强度，获取摇摆曲线。
2.根据权利要求1所述的弯晶检测装置，其特征在于，所述真空腔的顶部分别开有用于更换所述平晶单色器的平晶更换口和用于更换所述待测弯晶的弯晶更换口。
3.根据权利要求1所述的弯晶检测装置，其特征在于，所述第二探测器设置在所述真空腔外。
4.根据权利要求3所述的弯晶检测装置，其特征在于，所述真空腔的侧壁上还设有出射口，所述平晶的衍射光束可通过所述出射口入射至所述第二探测器。
5.根据权利要求1所述的弯晶检测装置，其特征在于，所述第一探测器为X射线面探测器，所述第二探测器为X射线点探测器。
6.根据权利要求1所述的弯晶检测装置，其特征在于，所述运动调节机构包括弯晶调节机构、第一探测器调节机构、平晶调节机构和第二探测器调节机构，
所述弯晶调节机构包括由下向上依次连接的直线位移台和第一旋转台，所述待测弯晶与第一旋转台相连接；
所述第一探测器调节机构包括由下向上依次连接的第一直线位移台和第二直线位移台，所述第一探测器与第二直线位移台相连接；
所述平晶调节机构包括与所述平晶相连接的第二旋转台；
所述第二探测器调节机构包括由下向上依次连接的第三直线位移台、第四直线位移台和第三旋转台，所述第二探测器与第三旋转台相连接。
7.根据权利要求1所述的弯晶检测装置，其特征在于，所述X射线源、待测弯晶、第一探测器、第二探测器、平晶单色器均位于同一高度。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的弯晶检测装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
密封所述真空腔，使所述真空腔内达到所需真空度；
以X射线源为坐标系原点，以所述待测弯晶的移动方向为X轴建立二维坐标系，根据所述待测弯晶的参数，结合所需布拉格角θB，确定所述X射线源的工作电压与电流数值、罗兰圆半径、所述待测弯晶的坐标(Ax，0)及旋转角度θ1、所述第一探测器在罗兰圆上的坐标(Dx,Dy)以及在罗兰圆内的坐标(Dx’,Dy’)、所述平晶单色器的坐标、准平行光束在所述平晶上的入射角θ2；使所述第一探测器位于X轴的一侧，所述平晶单色器和第二探测器位于X轴的另一侧；
将所述待测弯晶移动至(Ax，0)，顺时针旋转所述待测弯晶，将所述第一探测器移动至(Dx,Dy)，开启X射线源，所述待测弯晶的衍射光束聚焦至所述第一探测器上，根据获得的聚焦光斑图像，完成对所述待测弯晶的聚焦光斑尺寸检测；
将所述第一探测器移动至(Dx’,Dy’)，根据获得的晶面面形成像，通过X射线强度分布判断所述待测弯晶的晶面面形是否合格，获取所述待测弯晶内部应力分布情况，完成对所述待测弯晶的晶面面形检测；
逆时针旋转所述待测弯晶，使准平行光束在所述平晶上的入射角为θ2，使所述第二探测器垂直于所述平晶的衍射光轴，记录所述第二探测器此时接收到X射线强度数值；旋转所述平晶，使准平行光束在所述平晶上的入射角在θ2±α的范围内改变，所述第二探测器同步运动，获取各入射角对应的X射线强度数值；根据摇摆曲线、半高全宽数值进一步解析获得待测弯晶的能量分辨率，并与理论能量分辨率进行对比，完成对所述待测弯晶的能量分辨率检测。
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