CN2067397U - 全信息功能x射线测角仪 - Google Patents

Abstract

一种全信息功能X射线测角仪，具有五种方位运动的机械动作结构，由三台步进电机分别驱动，实现θ，ψ，和ω角的扫描运动及手轮操作，实现Φ和ψ2角运动，并配用专门制造的线型侧边铍窗口正比计数管和短阳极X射线管。本仪器机械结构紧凑，成本便宜。能够对金属材料表面产生的衍射环进行多种方位角测量，特别是具有可以沿衍射环作ω角半环扫描或ω角摆动的机构，达到全信息功能需要。本仪器适用于检查机械零件残余应力和材料特定晶面的择优取向度等多种功能的测量。

Description

本实用新型涉及一种适用于检查机械零件残余应力和材料特定晶面择优取向度等多种功能的测量仪器。

根据X射线衍射的原理，测量金属材料内应力（残余应力）的方法具有与其它方法所不能比拟的突出特点。但现有的X射线应力测角仪，尚不能全面收集到根据X射线金属衍射原理所应该反映出的全部信息。如US3868506、US3634886、GB1390710等专利仪器上，虽包含有2θ扫描机构，但其计数管是端窗立式，只有ψ1角摆动测量，且都没有ω半圆环扫描机构，因此这些测角仪不具有ω角摆动和在任意ψ1角下的任意ω角的2θ角度X射线衍射强度测量功能，因而得到的信息内容不全，不严密。

日本理学电机公司最新制造的具有PSPC计数管的细小光点X射线应力仪，其突出优点在于能快速测量，但它也不具有ω扫描机构，且电子线路复杂，成本高。

为了创造出一种新型X射线测角仪，使其具有好的信息功能，能够准确实现对ψ1角，ω角，φ角，ψ2角和2θ角不同要求的变动测量，从而得到衍射环在不同角度要求下的衍射强度值，特发明本实用新型全信息功能X射线测角仪。

本实用新型的具体解决方案如下：

在主要由X射线管、计数管及扫描机构组成的X射线测角仪上具有五种方位运动的机械动作结构，能够对金属材料表面产生的衍射环进行多种方位角测量，特别是具有可以沿衍射环作ω角半环扫描的机构。本实用新型测角仪上配有专门制造的线型侧边铍窗口正比计数管和短阳极X射线管，并由三台步进电机分别驱动，实现θ，ψ1和ω角的自动扫描运动，由手轮操作蜗轮付和齿条实现φ和ψ2角运动。

本实用新型X射线测角仪由于具有五种方位运动的机械动作结构，特别是具有可以沿衍射环作ω角半环扫描的机构，因此能准确实现ψ1角，ω角，φ角，ψ2角和2θ角不同要求的变动测量。测量获得的衍射环衍射线强度的分布数据，经计算机分析处理，可以得到有关金属弹性变形，材料微观结构的各向异性的取向度，双相金属中奥氏体含量，晶格扭变产生的衍射线宽度变化等各种信息。

本实用新型测角仪具有ω半圆周动作机构，它不仅体积小，结构简单，价格便宜，而且具有ω角的摆动功能和步进功能，比仅有ψ1摆动的仪器，在X射线测量原理上能更严密地切合衍射原理的要求。

本实用新型测角仪配有专门制造的线型侧边铍窗口正比计数管，铍窗口的长度扩大，增加了线复盖角度的范围。配有的短阳极X射线管，阳极短，能在ω角范围内都能测到衍射锥截面的半圆环，不会遮挡衍射束的通过。本测角仪全套机械结构紧凑，电器件简化，成本比较便宜，并且2θ扫描机构可以单独成为X射线测角仪的部件，配上其它必要部件，还能构成一种非常轻便的X射线测量仪器。

图1为本实用新型X射线测角仪的结构总体图。它是实施本实用新型的一个实施例。

图2为2θ角扫描机构图。

图3为ω角扫描机构图。

下面结合附图说明本实用新型测角仪的结构及工作过程。

图1中表明了本测角仪各部件间的结构关系，置于导轨（8）上的光栏架（13）和光栏（4）是由步进电机（5）拖动丝杠（15）带动的。遮板（17）只遮住光栏架光孔的其它部分和计数管（2）侧边窗口的不需要透光部分。

步进电机（6）带动蜗轮付（11），使2θ导轨（8）以及计数管（2）和接收光栏（3）一起作ω扫描运动。在步进电机（7）驱动下经蜗轮付（12）使蜗轮导轨（9）作ψ1运动，而X光管（1）是和蜗轮导轨（9）连为一体一起动作的。蜗轮导轨（9），圆弧″V″型导轨（8），齿轮齿条付（10），蜗轮付（11）和（14）的回转动作中心都应汇总在测量光点（16）被测试样的中心。

图2所示的2θ侧边正比计数管（2）是能摄取X射线衍射信息并转化为电信号的电器件。由丝杠（15）带动光栏架（13）和接收光栏（4）沿计数管铍窗口由低角向高角作扫描的机构实现2θ扫描。计数管是相对固定的，动作是按计算机给步进电机的指令来实现步进定时计数，或按ω或ψ1摆动的次数作为定时基准。

图3所示的ω步进电机（6）所带动的蜗轮轴，上端和2θ导轨（8）连接，其下端通过光栏架和接收光栏（3）连接，构成了能沿衍射环圆周作步进，正反方向运动的扫描机构。在计算机给ω电机（6）发出指令下进行ω角半环扫描，实现在不同ω角下的逐点测量和摆动测量衍射线的平均值的动作。

在三台步进电机（5），（6），（7）的交替作用下，实现了在不同ψ1角，不同ω角的2θ角扫描或2θ角固定下ω扫描的各种衍射线强度记录数据，达到全信息功能的需要。ψ2和φ运动是上述动作的辅助动作，在手动配合下实现形状复杂工件的测量。

本实施例X射线测角仪的工作过程如下：

按预选条件手动选好ψ2，φ角的位置，调节ψ2可以改变试样法向和衍射晶面法向之间的夹角。步进电机的动作是由PC计算机键盘输入控制。由键盘输入的测量条件有：2θ角扫描范围，ψ1各步进站位置或作θ－2θ扫描时的步进角度值，ω角等距扫描范围，ω或ψ1的摆动范围。若要实现织构度测量或±η法测量，或侧倾法测量，只需由键盘选定ω电机的动作。测量数据的修正，计算，图表均由计算机完成。

本实用新型X射线测角仪在测试方法上，除能完成常用的（sinψ）∧2法，侧倾法，摆动方法等方法外，由于本测角仪所独有的可以沿衍射环作ω角运动，实现了ω角摆动，因而可以完成不同ω角下衍射强度随2θ角的分布测量及各种ψ1角的±η法，包括45°±η法的测量。

本实用新型X射线测角仪可配用不同型式框架成为台式，便携式和框架式多种型式，也可根据需要配专用支架，以适应现场测量多方面的需要。能广泛用于各类实验室或装配车间的使用，也能适用较为复杂形状的机械零件的测量。

Claims (3)

1、一种x射线测角仪，主要由x射线管(1)、计数管(2)及扫描机构组成，本实用新型的特征在于，具有由步进电机(5)、(6)、(7)分别驱动，实现θ、ψ1和ω角的扫描运动，以及用手轮操作蜗轮付(14)和齿条(10)实现φ和ψ2角运动的共有五种方位运动的机械动作结构，能够对金属材料表面产生的衍射环进行多种方位角测量。

2、根据权利要求1所述的X射线测角仪，其特征在于，配用专门制造的线型侧边铍窗口正比计数管（2）和短阳极X射线管（1），它具有由丝杠（15）带动光栏架（13）和接收光栏（4）沿计数器铍窗口由2θ的低角度向高角度作扫描的机构，实现2θ扫描。

3、根据权利要求1，2所述的X射线测角仪，其特征在于，除2θ扫描机构外，还具有沿衍射环圆周作步进、正反方向运动的ω半环扫描机构。

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