DE2340028A1

DE2340028A1 - Einrichtung zur roentgenstrukturuntersuchung

Info

Publication number: DE2340028A1
Application number: DE19732340028
Authority: DE
Inventors: Katsuhiko Ogiso
Original assignee: Rigaku Denki Co Ltd
Current assignee: Rigaku Denki Co Ltd
Priority date: 1973-02-20
Filing date: 1973-08-08
Publication date: 1974-09-05
Also published as: JPS49110393A; US3868506A; JPS5222553B2; GB1390710A

Description

Anmelden Rigaku Denki Company Limited« 9-3» 2-chooe» Sotokanda, Chiyoda-ku, Tokyo» Japan /

AnwaltsakteS X 0608 / Einrichtung zur Röntgenstrukturuntersuchung /

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Röntgonstrahlbeugung· Wean ein charakteristischer Röntgenstrahl auf eine Ketallfläche auffüllt, findet das FäUnomen der Röntgenstrahlbeugung statt. Da dieses Phänomen. Informationen, vie der Winkel zwischen dem einfallenden Röntgenstrahl zuat reflektierten Strahl und die Intensität des reflektierten Röntsonstrahlß gibt, kann der Zustand des Ketallkristalls auf zerstörungsfreie Weise durch Untersuchung dieser Informationen bestimmt werden·

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Die HetallschveiOe kann beispielsweise manchmal eine Restspannung aufweisen, dl« während des KUhlvorgangs durch Schrumpfen auftritt. Die Restspannung kann die Materialfestigkeit merklich herabsetzen. Es ist schon bekannt* daß die Restppannung durch den Beugungswinkel eines Röntgenstrahl» gemessen werden kann· Venn ein Kohlenstoffstahl in jf-Phase von hoher Temperatur schnell abgekühlt wird, findet eine Gitterumwandlung im Material statt» welch« von einer Voluaenänderung begleitet ist und der Kohlenstoffstahl wechselt in die et -Phase. Eine erschwerte Restspannung tritt durch das Zusammenwirken der durch die kubische Expansion aufgrund der Güteruawandlung hervorgerufenen Beanspruchung und der während des KUhlens durch Schrumpfen hervorgerufenen Beanspruchung auf« Xn diesem Fall wird nicht der gesamte Kohlenstoffstahl in ^-Phase in die ou-Ffease umgewandelt» sondern ein Teil bleibt in der unstabilen^-Phaae aufgrund der schnellen Kühlung· Dies ist der Restaustenit» der sich durch äußere Kraft» Wärm· uav. mit der Zeit in die stabile cc-Phase umwandelt. Da dies eine Gitterumwandlung 1st» wird sie von einer Volumenänderung begleitet» die wiederum' eine Größenänderung oder eine Restspannung zur Folge hat« Di· mechanischen und physikalischen Eigenschaften Yon Metallprodukten» wie kaltgewalmten Stahlplatten und Press-

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produkten» welche einer merklichen bleibenden Verformung unterworfen worden sind, sind veränderbar, veil das Metallkristall dieser Produkte eine Orientierung aufweist. Die Restspannung, der Hestauetenit und der Aggre* gataufbau der Kristalle stehen miteinander in Beziehung und bilden wichtige Faktoren zur Bestimmung der Festigkeit des metallischen Materials,

Aufgabe der Erfindung ist es» ein Gerät zur Röntgenstrahlbeugung zu schaffen» um nicht nur die Restspannung, sondern auch den Restaustenlt und den Aggrögataufbau an denselben Stellen von tatsächlichen Gebilden und Bauteilen su messen·

Die Erfindung besteht daher ellgemein darin» daß eine Halterung für Röntgenröhren um die Achse des auf ein Probestück fallenden Röntgenstrahl« drehbar angeordnet ist» das eine Stutze für die Halterung um eine gerade Linie drehbar angeordnet 1st» welche durch den Auftreffpunkt de« Röntgenstrahls auf das Probestück geht» und daO ein Halter für eine erste Führungsschiene um eine gerade Linie drehbar angeordnet 1st» welche die erstgenannte gerade Linie rechtwinklig schneidet· Zwei Führungsschienen erlauben den RSntgenstrahlschwellen und Heflektionsstrahldetektoren_f sich

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längs dieser Führungsschienen zu bewegen» eo dafl die Innere Spannung, der Restaustenlt und die Kristall- ©rientierung des Probestuckes gemessen werden kenn» ohne von der Gestalt der ProbestUckoberfläohe beschränkt xu sein«

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise höher erläutert·

Es zeigtt

Figur 1 Eine Stirnansicht der Einrichtung zur Röntgen- Strahlbeugung gemäß einer AusfUhrungsfora der

Erfindung und
Figur 2 eine Seitenansicht der Einrichtung gemäß Figur 1»

Ein Röntgenstrahl a wird von einer Röntgenröhre 2 auf die Oberfläche eines Probestückes 1 geworfen» dessen Rest« spannung» Restaustenlt und Kristallorientierung genessen werden sollen· Detektoren 3,4 und 9 sind vorgesehen, um die reflektierten Röntgenstrahlen b, c, und d zu empfangen. Die Röntgenröhre 2 1st an einer Halterung 6 fest angebracht und die Detektoren 3, 4 und 5 sind an einer krelsbogenförmlgen Führungsschiene 7 montiert, die ihrerseits an der Halterung 6 vorgesehen 1st» so dad die Detektoren längs der FUhrungsschlAe 7 beweglich sind« Diese Führungsschiene

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hat eine kreiabogenftJrmige Gestelt« dessen !Mittelpunkt mit dem Punkt ρ zuaaamenfällt_t der den Auftreffpunkt des· Röntgenstrahl auf die Oberfläche des Probestückes dar·» stellt. Ein Elektromotor und ein Getriebekasten sind an der Halterung 6 vorgesehen» um die Detektoren 3 und 4 syäetrlsch ua die Achse des einfallenden Röntgenstrahl a anzutreiben und die Detektoren 4, 5 in derselben Elch·* tung mit gleicher Winkelgeschwindigkeit anzutreiben· Eine Heitere Führungsschiene 8 von ebenfalls kreisbogenförmiger Gestalt» jedoch größeren Durchmesser als die Schiene 7 1st so angeordnet» daß ihr Mittelpunkt ebenfalls mit den Punkt ρ zusanraenfällt. Eine Stütze 9 ist an der Führungsschiene 8 befestigt» so daß sie längs der Führungsschiene 8 beweglich 1st· Die Halterung 6 für die Röntgenstrahlquellen wird von der Stutze 9 gehalten» so daO sie um dl· Achse des einfallenden Röntgenstrahl a drehbar ist. Ein Halter 12 wird von einer Stange am vorderen Ende eines Winkelanns 11 gehalten» der an einer Welle 10 befestigt 1st. Der Halter 12 1st en der Führungsschiene 8 so angebracht» daß er eine Drehung der Schiene 8 um eine gerade Linie a erlaubt» die durch den Punkt ρ geht. Die Velle 10 1st so angeordnet» daO ihre Achse t die Linie s Ib Punkt ρ rechtwinklig schneidet»

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Die VeUe 10 hat einen an ihr befestigten Schnecken-* trieb 13, ua die Velle 10 von der Schnecke 14 drehen zu können. Ein Elektromotor 19 ist as Halter 12 be« festigt, um die Führungsschiene 8 über die Getriebe« räder 16 und 17 anzutreiben, die mit dea Motor 19 gekuppelt sind·

Vie aus der vorgehenden Beschreibung klar hervorgeht, bewirkt die Einrichtung gemäö der Erfindung eine cC-Drehung durch die Welle 10» eine J3-Drehung um die Linie s und einer-Drehung uza die Achse der Röntgenstrahlung a» Das Gerät gemäß der Erfindung weist eine kreisbogenföraige Führungsschiene 7 fUr die Rönfcgenstrahlquollen und eine zweite krelsbogenfBrmige Schiene 8 fUr die Detektoren der Reflektionsstrahlen auf· Die Kreisbogenschienen 7 und 8 haben einen gemeinsamen Mittelpunkt p_v welcher auch der Auftreffpunkt des Röntgenstrahls auf das Probestück ist· Wenn dea-geaäö die Oberfläche des Probestückes 1 alt der Achse t zusammenfällt, kann die Restspannung auf der Oberfläche des Probe« stUckes 1 durch die Ausgangskurve der Detektoren 3 und bestimmt werden, indea die Richtung a des einfallenden Röntgenstrahle mit der Linie s zur Deckung gebracht wird

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und indem der Röntgenstrahl auf die Probestückoberfläche unter einem Winkel gerichtet wird, der durch die crt.-Drehung der Welle 10 und durch symmetrisches wegen der Detektoren 3 und 4 längs der Führungsschiene* 7 gewühlt wird* Die Führungsschiene 7 ist im allgemeinen rechtwinklig zur Achse t angeordnet » obwohl dies von der Gestalt des Probestuckes abhängt und wenn der reflektierte Röntgenstrahl abgeschirmt wird» kann die Messung durch&ofUhrt werden» wenn die Führungsschiene 7 parallel zur Achse t angeordnet ist* Venn die Oberfläche des Probestückes 1 winklig zur Achse t liegt, kann die Stütze 9 längs der Führungsschiene β bewegt werden und die ^«Drehung erlaubt es» da3 der Röntgenstrahl auf die Probestückoberfläche unter einem rechten Winkel auffällt« Es ist deshalb tauglich, die innere Sjumamsg aus des Beugungswink©! in diesem besonderen Fall und den Beugungswinkcl zu bestimen» wenn der Röntgenstrahl unter einem Winkel» beispielsweise 45° auf die Probestackoberfläche gerichtet wird·

Der Restauatenit kann aus dem Verhältnis der Intensität des gebeugten Röntgenstrahle aus den Kohlenstoff stahl in el-Phase zur Intensität des gebeugten Röntgenstrahl s aus Kohlenstoffstahl in/^-Phaee bestimmt werden. Die Intensität dieser Beugungen kann mit den Detektoren 4 und 9 ge-

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messen werden. Di© Fehler in der gemessenen Beugung aufgrund der Kristallorientierung läßt sich kleinhalten, durch Schätzung des Durchschnittswertes der Messungen XUr verschiedene Richtungen, die währendot- undß-Drehungen gemessen werden können. Gemäß der erflndunssgeiaäßen Einrichtung ist es nicht notwendig, das Probestück aufzuschneiden und os der Messvorrichtung auszusetzen, sondern die Kessvorrichtung wird nahe dom Probestück installiert, um eine zerstörungsfreie Messung durchzuführen«

Venn das Probestück einen Röntgenstrahl-Beugungswinkoiehat, das Probestück so liegt, daß seine Oberfläche parallel zur Achse t liegt und der eintreffende Röntgenstrahl a und der gebeugte Röntgenstrahl b beide einen Winkel von (-Sf- -©) mit der Achse s bilden, kann die Kristallgitteroberfläche, die parallel mit der Probestückoberfläche liegt, beobachtet werden. Somit kann die Kristallorientieruns an der Oberfläche des Probestückes während derß- und ^-Drehungen gemessen werden.

Zusamnengefaßt, ergibt sich, daß die Einrichtung gemäß der Erfindung die Kessung der inneren Spannung, des Restaustenites und der Kristalloeientierung an gewünschten Stellen eines fest angeordneten Probestückes erlaubt» Die Einrich-

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tung ist daher sehr gut geeignet, weil sie Spannungen in verschiedenen Richtungen mißt und Fehler vermeidet, die eich aus Messungen de3 Restaustenites ergeben, v/dl ehe sonst aus der Kristallorientierung resultieren können.

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Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zur Röntgenstrahlbeugung mit einer Halterung für Runtgenstrehlquellen» dadurch gekennzeichnet, daß eine erste kreisbogenförmige Schiene (7) an der Halterung (6) angebracht ist, dessen Mittelpunkt alt dem Auftroffpunkt (p) des Röntgenstrahl auf das Probestück zusammenfällt, daß mehrere Detektoren (3, 4, 5) für die reflektierten Röntgenstrahlen an dieser ersten Führungsschiene (7) angeordnet sind» daß eine zweite kreisbogenfönalge Führungsschiene (S) vorgesehen ist, deren !Mittelpunkt ebenfalls mit dem Auftreffpunkt (p) des Πöntgenstrahl3 auf das Probestück zusammenfällt, daß eine Stütze (9) zur Abstützung der Halterung (6) derart vorgesehen ist, daß die Halterung um eine Achse drehbar gelagert ist, welche parallel zur Richtung des einfallenden Röntgenstrahl» auf

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das Probestück ist, daß diese Stütze (9) längs der zweiten Führungsschiene (8) beweglich engeordnet ist» d*3 ein Halter (12) vorgesehen ist, der die erste Führungsschiene (7) so hält, daß diese um eine gerade Linie ddekbar ist, welche durch den Röntgenstrahl-Auftreffpunkt (p) geht, und daB eine Welle (10) angeordnet ist, welche den Halter (12) in der Weise abstützt» daO der Halter auf einer Kreisbahn ua eine gerade Linie (t) drehbar ist» welche die zweite gerade Linie (s) rechtwinklig durchsetzt·

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS die Drehmittelpunkte der Halterung (6)» der ersten Führungsschiene (7) und des Halters (12) und die Mittelpunkte der ersten und zweiten kreisbogenfänaigen Führungsschienen (7» B) alle mit dem Punkt (p) zusammenfallen» wo der Röntgenstrahl auf das Probestück trifft«

3· Einrichtung nach Anspruch 1 oder Z₉ dadurch gekennzeichnet» dad die drei Detektoren (3, 4» 9) für den gebeugten Röntgenstrahl an der ersten FÜhrungsschie-

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ne (7) angeordnet sind, und daß ein Elektromotor (19) und ein Getriebekasten (16, 17) in der Halterung (6) angeordnet sind« um den ersten und den zweiten Detektor (3> 4) syäetrisch um die Achse an* zutreiben, die sich längs IAr Richtung des einfallenden Röntgenstrahl8 erstreckt, und um den zweiten und dritten Detektor (4, 5) in der genannten Richtung mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit anzutreiben·

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