EP0201507A1 - Method for the non destructive testing of parts of non homogeneous material - Google Patents

Method for the non destructive testing of parts of non homogeneous material

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EP0201507A1
EP0201507A1 EP19850902446 EP85902446A EP0201507A1 EP 0201507 A1 EP0201507 A1 EP 0201507A1 EP 19850902446 EP19850902446 EP 19850902446 EP 85902446 A EP85902446 A EP 85902446A EP 0201507 A1 EP0201507 A1 EP 0201507A1
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EP
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subject
test
einan
ray
focusing system
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Application number
EP19850902446
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German (de)
French (fr)
Inventor
Manfred Hentschel
Rolf Hosemann
Axel Lange
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Erno Raumfahrttechnik GmbH
Original Assignee
Erno Raumfahrttechnik GmbH
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Publication date
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Publication of EP0201507A1 publication Critical patent/EP0201507A1/en
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/207—Diffractometry using detectors, e.g. using a probe in a central position and one or more displaceable detectors in circumferential positions

Definitions

  • the invention relates to a method for the non-destructive testing of components of inhomogeneous materials with regard to material and orientation-specific density distribution by means of monochromatic X-ray examination and detector imaging.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method for the non-destructive testing of components of inhomogeneous materials which is also able to register spatial positions of different layers. This object is achieved by the characterizing features of claim 1.
  • the measure according to the invention enables the use of a focusing system to examine components of inhomogeneous materials in the third dimension.
  • Arched crystal Monochromators or totally reflecting X-ray mirrors can be used for the focusing system, a measuring gap, for example a detector, being arranged in the secondary focal point. A movement of the test specimen relative to the focusing system then enables components of inhomogeneous materials to be examined in all three spatial directions.
  • Fig. 6 shows the principle for examination on the back of inaccessible samples
  • FIG. 3 shows the functioning of a curved crystal monochromator.
  • the corners ABC of a triangle lie on a circle with the radius R. With the center M of the circle, there are three isosceles triangles AEM, BCM and CAM, which define the side angles ⁇ , ⁇ , to have.
  • the scattering angle is a beam going from A to C and diffracted there to B.
  • the point D lying in the middle between A and B defines the line CD as the bisector of the angle 2 ⁇ lying at C, because the angle ACD is equal to the angle DCB. All circles, whose center is D, have a tangent at any point C lying on the circle ABC, which uses as a mirror, reflecting a beam directed from A to C to B.
  • quartz crystal monochromators it has values of ⁇ 15o, ie ⁇ is negative and the base AB lies above the center M.
  • the circle on which the focal points A, B and the surface of the curved crystal lie is called the focusing circle.
  • Fig. 4 shows schematically the operation of a fine structure scattering chamber with a monochromator.
  • An X-ray film is placed in this cylindrical chamber.
  • the radiation generated in the focal spot of the X-ray tube is focused in the monochromator on a focal line located at the rear of the cylinder. Both focal spots and the surface of the monochromator lie on the aforementioned focusing circle.
  • a thin powder preparation is attached to the entry side of the scattering chamber as a test specimen.
  • the one from this examinee ter the Braggwinkel Scattered radiation is effective for all values from focused on another point of the X-ray film.
  • the locations where the two marginal rays penetrate the sample can be recognized as the base AB according to FIG. 3, the radiation focal point lying on the cylinder carine being a possible point C according to FIG.
  • the invention is based on the idea of not placing the short-armed focal line of a monochromator in an X-ray source, but in the irradiated test subjects, so that additional information can be obtained by the X-ray reflection generated there.
  • the monochromator according to FIG. 4 appears in FIG. 1 as a monochromator 4, which gets its radiation from the area 3.
  • Another idea of the invention is that the monochrcmator 4, due to its curved shape, can detect a beam of rays generated by a point in the region 3 at once.
  • this is of particular importance for fiber composite materials because these materials consist of microparacrystals that only produce diffuse reflections.
  • FIG. 3 on the path from the monochromator 4 to the detector 5 there is no longer any subject in the room, but the irritation which indicates the position of the examined subject's location.
  • the carbon fibers of layer 8 are now perpendicular to the drawing plane, while in layer 9 they are parallel to the drawing plane, ie, in contrast to the so-called 002 reflections of layers 8, they are not in a reflective position.
  • the test specimen can now be driven through the examination point 3 and all points of the composite material can be examined in the detector 5. It is therefore possible to explore the local position of the layers and at the same time to have them registered electronically or using a scintillation counter. Consequently, two maxima with one of the layer thickness distances can be on a registration strip of the test specimen 7 corresponding distance. If the subject 7 according to FIG.
  • the layer 9 would be in a reflective position and a maximum would appear on the registration strip.
  • the mono chromator 4 In order to be able to really catch the reflex 002 of a carbon fiber in the detector, the mono chromator 4 must be brought into a reflective position with the detector 5. For this purpose, both are firmly attached to a common support, for example on a support, which can be rotated about the focusing point 3 by means of the fine drive 10.
  • the method according to the invention works with transmission.
  • the reflections emerge on the side facing away from the x-ray tube.
  • Particularly good measurement results are obtained when the reflections generated in a composite material emerge vertically from the test subject.
  • a minimum of the disturbing scattered radiation then arrives at the detector 5.
  • the input gap at detector 5 is also adjustable, i.e. can be adjusted for optimal resolution and intensity.
  • FIG. 5 shows an example in which six reflective layers can be seen, with a larger gap apparently existing between layers 3 and 4.
  • FIG. 7 shows an example of the composite material already shown in FIG. 5. The deeper layers are disadvantaged because the primary beam and the reflected beam have to travel a longer way through the test body.
  • Fig. 7 shows an example with Molydän radiation, where the eleventh layer is only weakly recognizable. It can be seen very clearly that five reflecting layers are identified at one time and six times after rotating through 90 °, provided that this rotation takes place about an axis parallel to the layer normal.
  • the invention relates to a further device by means of which all the layers detected in the reflection method are registered with the same intensity.
  • a screen plate 11 is attached parallel to the test specimen 7 in front of the reflections 12 and 13 emerging from the composite body in such a way that its edge 14, which is adjusted parallel to the fan beam, just barely passes the beam coming from the rear surface.
  • the screen plate 11 is provided with an x-ray absorption coefficient twice as large as the test body for adaptation.
  • the setting to “depth of cut”, on which layer the boundary beam 13 is to be generated, is carried out by the fine drive 15 attached to the screen plate 11.

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Abstract

Le contrôle est effectué au moyen d'une analyse de structure fine aux rayons X en utilisant un système focaliseur et détecteur. Le mouvement relatif de l'échantillon examiné par rapport au système focaliseur permet un contrôle tridimensionnel.The control is carried out by means of a fine X-ray structure analysis using a focusing and detector system. The relative movement of the examined sample with respect to the focusing system allows three-dimensional control.

Description

Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen von Bauteilen inhomogener WerhstoffeProcess for the non-destructive testing of components of inhomogeneous materials
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verahren zum zerstörungsfreien Prüfen von Bauteilen inhomogener Werkstoffe bezüglich material- und orientierungsspezifischer Dichteverteilung mittels monochromatischer Röntgenstrahlenuntersuchung und Detektorabbildung.The invention relates to a method for the non-destructive testing of components of inhomogeneous materials with regard to material and orientation-specific density distribution by means of monochromatic X-ray examination and detector imaging.
Neben den bekannten Grobstrukturuntersuchungen mittels Röntgenstrahlen ist schon ein Feinstrukturverfahren vorgeschlagen worden (P 33 40790), in dem ein geeigneter mit monochromatischer Röntgenstrahlung erzeugter Reflex in einem Bauteil aus faserverstärktem Verbundwerkstoff zur Messung bzw. Registrierung benutzt wird. Ähnlich wie bei Grobstrukturuntersuchungen kommen beim Durchstrahlen alle Schichtdicken eines untersuchten Bauteiles zur Wirkung, aber im Gegensatz zum herkömm lichen Verfahren werden nicht die Absorptionseigenschaften, sondern die orientierungsabhängigen Fähigkeiten der Schichten Feinstrukturreflexe zu erzeugen ausgenutzt. Im Unterschied zur Grobstru ktruntersuchung werden nicht die durchgehende Primärstrahlung beobachtet, sondern die durch Interferenz der Netzebenen erzeugten Reflexe, die je nach Lage der Fasern einer Schicht reflektiert werden oder nicht. Die Schichten eines Bauteiles aus Verbundwerkstoff kömmen hier also trotz gleicher Absorption unterschiedlich zur Wirkung.In addition to the known coarse structure investigations using X-rays, a fine structure method has already been proposed (P 33 40790) in which a suitable reflex generated with monochromatic X-radiation is used in a component made of fiber-reinforced composite material for measurement or registration. Similar to coarse structure investigations, all layer thicknesses of an examined component come into effect when irradiating, but in contrast to the conventional method, it is not the absorption properties, but the orientation-dependent capabilities of the layers that are used to generate fine structure reflections. In contrast to the coarse structure examination, it is not the continuous primary radiation that is observed, but rather the reflections generated by interference of the network planes, which are or are not reflected depending on the position of the fibers of a layer. The layers of a component made of composite material therefore have different effects despite the same absorption.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen von Bauteilen inhomogener Werkstoffe zu schaffen, das in der Lage ist auch räumliche Lagen verschiedener Schichten zu registrieren. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Maßnahme ermöglicht durch den Einsatz eines fokussierenden Systems Bauteile inhcmogener Werkstoffe in der dritten Dimension zu untersuchen. Für das fokussierende System können gewölbte Kristallmonnochromatoren oder totalreflektierende Röntgenspiegel eingesetzt werden, wobei im sekundärseitigen Brennpun kt ein Meßspalt, z.B. ein Detektor zum Auswerten angeordnet wird. Eine Bewegung des Prüflings relativ zum fokussierenden System ermöglicht dann Bauteile inhcmogener Werkstoffe in allen drei Raumrichtungen zu untersuchen.The invention is therefore based on the object of providing a method for the non-destructive testing of components of inhomogeneous materials which is also able to register spatial positions of different layers. This object is achieved by the characterizing features of claim 1. The measure according to the invention enables the use of a focusing system to examine components of inhomogeneous materials in the third dimension. Arched crystal Monochromators or totally reflecting X-ray mirrors can be used for the focusing system, a measuring gap, for example a detector, being arranged in the secondary focal point. A movement of the test specimen relative to the focusing system then enables components of inhomogeneous materials to be examined in all three spatial directions.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further developments and advantageous refinements of the invention can be found in the subclaims.
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawing. Show it:
Fig. 1 das Prinzip zum dreidimensionalen Prüfen inhαnogener Werkstoffe,1 shows the principle for three-dimensional testing of inhogeneous materials,
Fig. 2 registrierte Reflexe eines untersuchten Verbundwerkstoffes mit drei Schichten verschiedener Faserorientierung,2 registered reflections of an investigated composite material with three layers of different fiber orientation,
Fig. 3 das Prinzip für die Funktionsweise eines gewölbten Kristallmonochromators,3 shows the principle for the functioning of a curved crystal monochromator,
Fig. 4 Das Schema einer Feinstrukturstreuk amm er,4 shows the diagram of a fine structure litter,
Fig. 5 das registrierte Signal einer untersuchten Probe,5 shows the registered signal of an examined sample,
Fig. 6 das Prinzip zur Untersuchung auf der Rückseite unzugänglicher Proben undFig. 6 shows the principle for examination on the back of inaccessible samples and
Fig. 7 ein weiteres registriertes Signal einer Probe7 shows another registered signal of a sample
Zunächst wird auf die Fig. 3 bezug genommen, welche die Funktionsweise eines gewölbten Kristallmonochromators zeigt. Auf einem Kreis mit dem Radius R liegen die Ecken ABC eines Dreiecks. Mit dem Mittelpunkt M des Kreises ergeben sich drei gleichschenklige Dreiecke AEM, BCM und CAM, welche die Seitenwinkel α, β, haben. Die Summe der Innen Winkel des Dreiecks ABC ist 180° = 2(α+β + ) . Nimmt man AB als Basis des Dreiecks ABC, so hat der Innenwinkel bei C für alle Lagen von C auf dem Kreis oberhalb der Basis AB den WertFirst, reference is made to FIG. 3, which shows the functioning of a curved crystal monochromator. The corners ABC of a triangle lie on a circle with the radius R. With the center M of the circle, there are three isosceles triangles AEM, BCM and CAM, which define the side angles α, β, to have. The sum of the inside Angle of the triangle ABC is 180 ° = 2 (α + β + ). If AB is used as the base of the triangle ABC, the inner angle at C has the value for all layers of C on the circle above the base AB
φ = α+ = 90º-βφ = α + = 90 ° -β
Der Streuwinkel eines von A nach C gehenden und dort nach B gebeugten Strahles ist alsoThe scattering angle is a beam going from A to C and diffracted there to B.
2ύ = 90°+ β2ύ = 90 ° + β
Der in der Mitte zwischen A und B liegende Punkt D definiert als Winkelhalbierende des bei C liegenden Winkels 2φ die Gerade CD, weil der Winkel ACD gleich dem Winkel DCB ist. Alle Kreise, deren Mittelpunkt D ist, haben in jedem beliebigen auf dan Kreis ABC liegenden Punkt C eine Tangente, die als Spiegel benutzt, einen von A nach C gerichteten Strahl nach B reflektiert.The point D lying in the middle between A and B defines the line CD as the bisector of the angle 2φ lying at C, because the angle ACD is equal to the angle DCB. All circles, whose center is D, have a tangent at any point C lying on the circle ABC, which uses as a mirror, reflecting a beam directed from A to C to B.
Dieses ist das Prinzip eines gewölbten Monochromators, welcher für einen bestimmten Braggwinkel gebaut und durch die Größe des Winkels β definiert ist. Bei üblichen Quarzkristallmonochromatoren hat Werte von <15º, d.h. β ist negativ und die Basis AB liegt oberhalb des Mittelpunktes M. Der Kreis, auf dam die Brennpunkte A,B und die Oberfläche des gewölbten Kristalles liegen, wird Fokussierungskreis genannt.This is the principle of a domed monochromator, which works for a certain Bragg angle built and defined by the size of the angle β. In conventional quartz crystal monochromators it has values of <15º, ie β is negative and the base AB lies above the center M. The circle on which the focal points A, B and the surface of the curved crystal lie is called the focusing circle.
Fig. 4 zeigt schanatisch die Funktionsweise einer Feinstrukturstreukammer mit Monochromator. In diese zylindrische Kammer ist ein Röntgenfilm eingelegt. Die im Brennfleck der Röntgenröhre entstehende Strahlung wird im Monochromator auf einen am hinteren Zylinderrand liegenden Brennstrich fokussiert. Beide Brennflecke und die Oberfläche des Mönochrcmators liegen auf dan zuvor genannten Fokussierungskreis. Auf der Eingangsseite der Streukammer ist ein dünnes Pulverpräparat als Prüfling angebracht. Die von diesem Prüfling un ter dem Braggwinkel gestreute Strahlung kommt für alle Werte von fokussiert auf einen anderen Punkt des Röntgenfilmes zur Wirkung. Man erkennt die Stellen, wo die beiden Randstrahlen die Probe durchdringen, als Basis AB gemäß Fig. 3 wieder, wobei der auf der Zylinderkairiner liegende Strahlenbrennpunkt als möglicher Punkt C nach Fig.Fig. 4 shows schematically the operation of a fine structure scattering chamber with a monochromator. An X-ray film is placed in this cylindrical chamber. The radiation generated in the focal spot of the X-ray tube is focused in the monochromator on a focal line located at the rear of the cylinder. Both focal spots and the surface of the monochromator lie on the aforementioned focusing circle. A thin powder preparation is attached to the entry side of the scattering chamber as a test specimen. The one from this examinee ter the Braggwinkel Scattered radiation is effective for all values from focused on another point of the X-ray film. The locations where the two marginal rays penetrate the sample can be recognized as the base AB according to FIG. 3, the radiation focal point lying on the cylinder carine being a possible point C according to FIG.
3 gilt. Die übrigen Punkte C liegen dann auf einem zweiten durch die Filmoberflache verlaufenden Fokussierungskreis.3 applies. The remaining points C then lie on a second focusing circle running through the film surface.
Der Erfindung liegt nun der Gedanke zugrunde, den kurzarmigen Brennstrich eines Monochromators nicht in eine Röntgenstrahlenquelle, sondern in den bestrahlten Probanden, und zwar an die Stelle zu legen, so daß man durch die dort erzeugte Eöntgenreflexion weitere Informationen erhalten kann. Der Monochromator nach Fig. 4 erscheint in Fig. 1 als Monochromator 4, der sich seine Strahlung aus dan Gebiet 3 holt. Ein weiterer Erfindungsgedanke besteht noch darin, daß der Monochrcmator 4 wegen seiner gewölbten Form ein von einem Punkt im Gebiet 3 erzeugtes Strahlenbündel auf einmal erfassen kann. Dies ist aber für Faserverbundwerkstoffe von besonderer Bedeutung, weil diese Stoffe aus Mikroparakristallen bestehen, die nur diffuse Reflexe erzeugen. Auf dem Wege von Monochromator 4 zum Detektor 5 steht nun im Gegensatz zu Fig. 3 kein Proband mehr im Raum, sondern die Irtformation, welche die Lage der untersuchten Stelle des Pröbanden angibt.The invention is based on the idea of not placing the short-armed focal line of a monochromator in an X-ray source, but in the irradiated test subjects, so that additional information can be obtained by the X-ray reflection generated there. The monochromator according to FIG. 4 appears in FIG. 1 as a monochromator 4, which gets its radiation from the area 3. Another idea of the invention is that the monochrcmator 4, due to its curved shape, can detect a beam of rays generated by a point in the region 3 at once. However, this is of particular importance for fiber composite materials because these materials consist of microparacrystals that only produce diffuse reflections. In contrast to FIG. 3, on the path from the monochromator 4 to the detector 5 there is no longer any subject in the room, but the irritation which indicates the position of the examined subject's location.
Ganäß Fig. 1 stehen nun die Kohlenstoffasern der Schicht 8. senkrecht zur Zeichenebene, während sie in der Schicht 9 parallel zur Zeichenebene liegen, d.h. sie liegen im Gegensatz zu den sog. 002-Reflexen der Schichten 8 nicht in reflexfähiger Lage. Mit Hilfe eines Feintriebes 10 kann man nun den Prüfling durch die Untersuchungsstelle 3 fahren und sαrtit im Detektor 5 alle Stellen des Verbundwerkstoffes untersuchen. Es ist daher möglich, die örtliche Lage der Schichten zu erkunden und dieses gleichzeitig elektronisch oder über einen Szintillationszähler registrieren zu lassen. Folglich können auf einem Registrierstreifen zwei Maxima mit einem der Schichtdickendistanz des Prüflings 7 entsprechenden Abstand abgebildet werden. Würde man den Probanden 7 nach Fig. 1 um 90° seiner Oberflächennormale drehen, so kommt die Schicht 9 in eine reflexionsfähige Lage und auf dem Registrierstreifen erscheint ein Maximum. Um den Reflex 002 einer Kohlenstoffaser wirklich im Detektor auffangen zu können, muß der Mono chromator 4 mit dem Detektor 5 in eine reflexionsfähige Lage gebracht werden. Dazu sind beide auf einer gemeinsamen Unterlage z.B. auf einem Support fest angebracht, der mittels des Feintriebes 10 um die Fokussierungsstelle 3 gedreht werden kann.1, the carbon fibers of layer 8 are now perpendicular to the drawing plane, while in layer 9 they are parallel to the drawing plane, ie, in contrast to the so-called 002 reflections of layers 8, they are not in a reflective position. With the help of a fine drive 10, the test specimen can now be driven through the examination point 3 and all points of the composite material can be examined in the detector 5. It is therefore possible to explore the local position of the layers and at the same time to have them registered electronically or using a scintillation counter. Consequently, two maxima with one of the layer thickness distances can be on a registration strip of the test specimen 7 corresponding distance. If the subject 7 according to FIG. 1 were to be rotated through 90 ° of his surface normal, the layer 9 would be in a reflective position and a maximum would appear on the registration strip. In order to be able to really catch the reflex 002 of a carbon fiber in the detector, the mono chromator 4 must be brought into a reflective position with the detector 5. For this purpose, both are firmly attached to a common support, for example on a support, which can be rotated about the focusing point 3 by means of the fine drive 10.
Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet, wie in Fig. 1 gezeigt, mit Transmission. Die Reflexe treten auf der der Röntgeriröhre abgewandten Seite aus. Besonders gute Meßergebnisse ergeben sich dann, wenn die in einem Verbundwerkstoff erzeugten Reflexe senkrecht aus dam Probanden austreten. Es gelangt dann zum Detektor 5 ein Minimum der störenden Streustrahlung. Der Eingangsspalt am Detektor 5 ist zudem einstellbar, d.h. auf optimales Auflösungsvermögen und Intensität ausrichtbar. Fig. 5 zeigt ein Beispiel, bei dem sechs reflektierende Schichten erkennbar sind, wobei zwischen der Schicht 3 und 4 offenbar eine größere Lücke existiert.As shown in FIG. 1, the method according to the invention works with transmission. The reflections emerge on the side facing away from the x-ray tube. Particularly good measurement results are obtained when the reflections generated in a composite material emerge vertically from the test subject. A minimum of the disturbing scattered radiation then arrives at the detector 5. The input gap at detector 5 is also adjustable, i.e. can be adjusted for optimal resolution and intensity. FIG. 5 shows an example in which six reflective layers can be seen, with a larger gap apparently existing between layers 3 and 4.
Das Verfahren kann aber auch in Reflexion angewandt werden, wenn in Fig. 1 der Verbundstoff z. B. um fast 90° im Uhrzeigersinn um die Achse 3 gedreht wird (Fig. 6). Das ist von entscheidender Bedeutung für die Untersuchung größerer, auf der Rückseite unzugänglicher Werkstücke. Fig. 7 zeigt ein Beispiel des schon in Fig. 5 gezeigten Verbundstoffes. Benachteiligt sind die tiefer liegenden Schichten, weil Primärstrahl und reflektierter Strahl einen längeren Weg durch den Testkörper zurückzulegen haben. Fig. 7 zeigt ein Beispiel mit Molydän-Strahlung, wo die elfte Schicht nur noch schwach erkennbar ist. Es ist hierbei sehr genau zu erkennen, daß einmal fünf, das andere Mal nach Drehung um 90º sechs reflektierende Schichten identifiziert werden, unter der Voraussetzung, daß diese Drehung um eine Achse parallel zur Schichtnormale erfolgt. Die Erfindung betrifft schließlich eine weitere Vorrichtung, durch die alle beim Reflexionsverfahren erfaßten Schichten mit gleicher Intensität registriert werden. Dazu wird eine Schirmplatte 11 parallel zum Prüfling 7 vor die aus dem Verbundkörper austretenden Reflexe 12 und 13 so angebracht, daß seine parallel zum Fächerstrahl justierte Kante 14 den Strahl der von der hinteren Sdiicht kömmt, gerade noch vorbeiläßt. Da die übrigen vom Schirm erfaßten Strahlen aber Wege durchlaufen, die im Vergleich zum Prüfling kürzer sind, ist die Schirmplatte 11 zur Anpassung mit einem doppelt so großen Röntg enstrahl-Absorptionskoeffizienten als der Testkörper versehen. Die Einstellung auf "Tiefenschörfe", an welcher Schicht also der Grenzstrahl 13 erzeugt werden soll, erfolgt durch den an der Schirm platte 11 angebrachten Feintrieb 15. The method can also be used in reflection if in Fig. 1 the composite z. B. is rotated by almost 90 ° clockwise around axis 3 (Fig. 6). This is crucial for the inspection of larger workpieces that are inaccessible on the back. FIG. 7 shows an example of the composite material already shown in FIG. 5. The deeper layers are disadvantaged because the primary beam and the reflected beam have to travel a longer way through the test body. Fig. 7 shows an example with Molydän radiation, where the eleventh layer is only weakly recognizable. It can be seen very clearly that five reflecting layers are identified at one time and six times after rotating through 90 °, provided that this rotation takes place about an axis parallel to the layer normal. Finally, the invention relates to a further device by means of which all the layers detected in the reflection method are registered with the same intensity. For this purpose, a screen plate 11 is attached parallel to the test specimen 7 in front of the reflections 12 and 13 emerging from the composite body in such a way that its edge 14, which is adjusted parallel to the fan beam, just barely passes the beam coming from the rear surface. However, since the other rays captured by the screen traverse paths that are shorter in comparison to the test specimen, the screen plate 11 is provided with an x-ray absorption coefficient twice as large as the test body for adaptation. The setting to “depth of cut”, on which layer the boundary beam 13 is to be generated, is carried out by the fine drive 15 attached to the screen plate 11.
BezugsziffernReference numbers
1 Röntgenröhre1 x-ray tube
2 erster Monochromator2 first monochromator
3 Fokussierungsstelle3 focus point
4 Monochromator4 monochromator
5 Detektor, Meßspalt5 detector, measuring gap
6 Fokussierungskreis6 focus circle
7 Prüfling oder Probe7 DUT or sample
8 Schicht einer Probe8 layer of a sample
9 Schicht einer Probe9 layer of a sample
10 Feintrieb10 fine drive
11 Ausgleichschirm11 equalizer
12 Reflex12 reflex
13 Reflex13 reflex
14 Kante14 edge
15 Feintrieb 15 fine drive

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen von Bauteilen inhorogener Werkstoffe bezüglich material- und orientierungsspezifischer Dichteverteilung mittels monochromatischer Röntgenstrahlenuntersuchung und Detektorabbildung, dadurch gekennzeichnet, daß die Untersuchung auf der Basis der Röntgenfeinstrukturanalyse erfolgt, und daß ein fokussierendes Systan (4) die von einem Probanden (7) gebeugte Röntgenstrahlung in einem geeigneten Streuwinkelbereich für eine nachfolgende Auswertung sammelt.1. A method for the non-destructive testing of components of inhorogeneous materials with regard to material and orientation-specific density distribution by means of monochromatic X-ray examination and detector imaging, characterized in that the examination is carried out on the basis of the X-ray fine structure analysis, and that a focusing system (4) is used by a subject (7). diffracted X-rays in a suitable scattering angle range for a subsequent evaluation.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im sekundärseitigen Brennpunkt des fokussierenden Systems (4) ein Meßspalt (5) angeordnet ist.2. The method according to claim 1, characterized in that a measuring gap (5) is arranged in the secondary-side focal point of the focusing system (4).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Messimg durch definierte Relativbewegung zwischen Proband (7) und fokussierenden. System (4) erfolgt. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the measurement by defined relative movement between the subject (7) and focusing. System (4) takes place.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als fokussierendes System (4) ein gewölbter Kristallmonochr omator eingesetzt ist.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that an arched crystal monochromator is used as the focusing system (4).
5. Verfahren nach einan der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als fokussierendes Systan (4) ein totalreflektierender Röntgenspiegel eingesetzt ist.5. The method according to einan of claims 1 to 3, characterized in that a totally reflecting X-ray mirror is used as the focusing system (4).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenzeichnet, daß die Intensität der Röntgenstahlung im Meßspalt (5) mit einem ein elektrisches Signal erzeugenden Detektor erfaßt wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the intensity of the X-ray radiation in the measuring gap (5) is detected with a detector generating an electrical signal.
7. Verfahren nach einan der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß das fokussierende Systan (4) und der Meßspalt (5) auf einer gemeinsamen Unterlage montiert sind, und daß um eine zur Strahlungsrichtung senkrechte Achse drehbare Unterlage auf einen materialspezifischen Streuwinkel justiert ist.7. The method according to einan of claims 1 to 6, characterized in that the focusing system (4) and the measuring gap (5) are mounted on a common base, and that to a material-specific scattering angle rotatable base about an axis perpendicular to the direction of radiation is adjusted.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das fokussierende System (4) und der Meßspalt (5) Strahlungswerte als Funktion des Streuwinkels registrieren, und daß ein Feintrieb (10) die gemeinsame Unterlage um die Achse dreht.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the focusing system (4) and the measuring gap (5) radiation values as a function of the scattering angle register, and that a fine drive (10) rotates the common pad around the axis.
9. Verfahren nach einan der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfallswinkel der Primärröntgenstrahlung auf den Probanden (7) größer als der Streuwinkel der benutzten Reflexe ist, wodurch die Werkstoffprüfung durch Transmission erfolgt.9. The method according to einan of claims 1 to 8, characterized in that the angle of incidence of the primary X-ray radiation on the test subject (7) is greater than the scattering angle of the reflexes used, whereby the material test is carried out by transmission.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die im Probanden (7) erzeugten Röntgenreflexe nahezu senkrecht aus der Rückseite des Probanden (7) austreten und eine Transmissionsprüfung ermöglichen. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the X-ray reflections generated in the subject (7) emerge almost perpendicularly from the back of the subject (7) and enable a transmission test.
11. Verfahren nach einan der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfallswinkel der Primärstrahlung auf den Probanden (7) kleiner als der zur Prüfung benutzte Streuwinkel ist, wodurch die Prüfung in Reflexion erfolgt.11. The method according to einan of claims 1 to 10, characterized in that the angle of incidence of the primary radiation on the test subject (7) is smaller than the scattering angle used for the test is what the test is done in reflection.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in vorderen Schichten des Probanden (7) erzeugte Reflexe (12) durch einen parallel zur Schichtoberfläche liegenden Ausgleichsschirm (11) mit gegenüber dem Probanden (7) verdoppeltem Absorptionsverm ögen geleitet sind, und daß die einen längeren Weg durchlaufenden Reflexe (13) der hinteren Schichten mit gleicher Intensität registriert werden.12. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that in the front layers of the subject (7) generated reflections (12) through a parallel to the layer surface compensation screen (11) with respect to the subject (7) are doubled absorption capacity , and that the long-distance reflections (13) of the rear layers are registered with the same intensity.
13. Verfahren nach einan der Asprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleich sschirm (11) mit einan Feintrieb13. The method according to Einan claims 1 to 10, characterized in that the compensation screen (11) with einan fine drive
(15) derart justierbar ist, daß die Kante (14) des Ausgleichsschirmes (11) den von der hinteren Schicht des Probanden (7) kommenden Austrittstrahl (13) gerade noch unbeeinflußt durchläßt.(15) can be adjusted in such a way that the edge (14) of the compensating screen (11) allows the exit jet (13) coming from the rear layer of the test subject (7) to pass through uninfluenced.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere fokussierende Systeme gleichzeitig charakteristische Streuwinkelbereiche unterschiedlichster Werkstoffe berücksichtigen.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that several focusing systems simultaneously take into account characteristic scattering angle ranges of different materials.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere fokussierende Systeme gleichzeitig verschieden orientierte Reflexlagen eines Werkstoffes berücksichtigen.15. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that several focusing systems simultaneously take into account differently oriented reflex positions of a material.
16. Verfahren nach einam der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein einstellbarer Meßspalt (5) als Eintrittsfenster des Fokussierenden Systems (4) angebracht wird. 16. The method according to einam of the preceding claims, characterized in that an adjustable measuring gap (5) is attached as the entrance window of the focusing system (4).
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