JPS62500802A - 不均質な材料の部材の非破壊検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 不均質な材料の部材の一１゛破壊検査方法本発明は、単色Ｘ線検査および検Ｌ１ ４器写像により材料および方向に待イｊな密度分布に関１ノで不ｔ１質な材料の 部材を非破壊検査する方法に関する。

Ｘ線による公知のマクロ組織検査のほかにミクロ組織法が提案されており（特許 第３３４０７９０号）、Ｉ！ａｍ補強複合材料から成る部材内に１八色Ｘ線によ って生ずる適当な反射が測定または記録に利用される。マクロ組織検査における のと同じように、照射の際検査される部材のｒべての層厚が効果を現ｔ〕すが、 従平の方法と異なり、吸収特性ではなく、方向に関係する層の能力が、ミクロ組 織反射を生ずるのに利用される。マクロ組織検査と異なり、連続する一次照射が 観察されるのではなく、格子面の干渉により生ずる反射がｍ！￥され、この反射 は層のｍ＃の位置に応じて反射されるかまたはされない。したがって複合材料か ら成る部材の層は、同じ吸収でも異なる効果を現わす。

したがって本発明の基礎になっている課題は、種々の層の三次元的位置も記録で きるような不均質材料の部材の非破壊検査方法を提供することである。この諜司 は特許請求の範囲第１項の特徴によって解決される。

本発明による手段は、集束系の使用により不均質な材料の部材を三次元で検査す るのを可能にする。１１Ｍ束系のために、湾曲した結晶モノクロメータまたは全 圧１１４　Ｘ　ＩＩａ鏡を使用することができ、二次側焦点に測定間隙例えば評 価用検出器が設けられる。

集束系に対して試料を動かすことにより、３つの三次元方向全部において不均質 材料の部材を検査することができる。

本発明の展開および有利な構成は特許請求の範囲の従属項かられかる。

本発明を添付図面により詳細に説明する。

第１図は不均質な材料の三次元検査の原理を示し、第２図は異なる＆ａ維力方向 ３つの府をもつ検査される複合材料の記録された反射を示し、 第３図は湾曲した結晶モノクロメータの動作の原理を示し、第４図はミクロ組職 散乱室の概略図を示し、第５図は検査される試料の記録された信号を示し、第６ 図は近づき難い試料の後側で検査する原理を示し、第７図は試料の記録された別 の信号を示している。

まず湾曲した結晶モノクロメータの動作を示す第３図を参照する。半径Ｒの円上 に三角形のｆｉ　ＡＢＣがある。円の中心間により、底角α、β、Ｔをもつ３つ の二等辺三角形ＡＩＩＭ、　ＢＣＭおよびＣＡＭが生ずる。三角形ＡＢＣの内角 の和は１８０°＝２（α＋β＋ｒ）。ＡＩ＋を三角形ＡＢＣの底辺とすると、底 辺ＡＢより上の円上にあるＣのすべての位置に対してＣにおける内角は中　＝α 　千手　＝　９００−β ＡからＣへ行ってそこからロヘ屈折する放射線の散乱角２８はしたがって ２（＋＝’ｌＯ°＋β ＡとＢの中間にある点りは、角ＡＣＤが角ｎＣＢに等しいので、Ｃにおける角２ ？の二等分線としてＵ線ＣＤを規定する。中点りをもつすべての円は、円ＡＢＣ 上にある任意の点Ｃに接線をもち、この接線は鏡として利用されて、ＡからＣへ 向けられる放射線を口へ反射する。

これは、特定のブラッグ角θ用に構成されて角βの大きさにより規定される湾曲 モノクロメータの原理である。普通の石英結晶モノクロメータでは２θは１５゛ １より小さい値をもち、すなわちβは負で、底辺ＡＢは中心間より上にある。焦 点Ａ、Ｂおよび湾曲結晶の表面がある円は集束円と名付けられる。

第４図はモノクロメータをもつミクロ組織散乱室の動作を概略的に示している。

この円筒状室へＸ線フィルムが挿入されている。Ｘ線管の焦点に生ずる放射線は モノクロメータ内で円筒後緒にある焦線に集束される。両方の焦点とモノクロメ ータの表面は最初にあげた集束円上にある。散乱室の入口側には、試料としての 薄い粉末標本が取付けられている。この試料からブラッグ角２θをなして散乱さ れる放射線は、２θのすべての値に対して集束されて、Ｘ線フィルムの別の点に 作用する。両方の縁放射線が試料を透過した個所を、第３図による底辺ＡＢとし て知り、円筒室上にある放射線焦点が第３図による可能な点Ｃとみなされる。そ のとき残りの点Ｃは、フィルム表面を通って延びる第２の集束円上にある。

さてモノクロメータの短腕焦線をＸ線源に置くのではなく、照射される試料しか も生ずるＸ線反射により別の情報を得られる個所に置くという考えが、本発明の 基礎になっている。第４図によるモノクロメータはｆｊ！、１図においてモノク ロメータ４として現われ、その放射線を区域３から得る。なお本発明の別の考え は、モノクロメータ４がその湾曲形状のため、区域３の１点から生ずる放射線束 を同時に検出できることにある。しかしこれは！ａ雄複合材料にとって特に重要 である。なぜならばこの材料は拡散反射しか生じないミクロバラ結晶から成るか らである。さてモノクロメータ４から検出器５へ至る途中に、ｇＭ３図とは異な り、試料はもはや空間内になく、試料の検査される個所の位置を示す情報がある 。

さて第１図によれば、層８の炭素繊維は図の而に対して直角であり、層９では図 の血に対して平行であり、すなわち層８のいオ〕ゆる００２反割とは異なり、反 射可能な位置にない。さて精密駆動装置ｎｌｏにより、試料を検査個所３を通し て動かし、したがって検出器５において複合材料のすべての個所を検査すること ができる。したがって層の局部的位置を検出して、これを同時に７１１．予約に またはシンチレーションカウンタを介して記録することが可能である。したがっ て記録テープ上に、試料７の層厚間隔に相当する間隔をもつ２つの最大値を写す ことができる。第１図による試料７をその表面法線の９０°だけ回すと、層９が 反射可能な位置に来て、ｉｒ［！シテープ上に最大値が現われる。

炭駕繊絨の００２反割を実際に検出器で検出できるようにするため、モノクロメ ータ４を検出ｆｉ５と共に反射可能な位置へもたらさねばならない。このため両 者を共通な基礎例えば支持体上に固定的に取付け、この支持体を精密駆動装置ａ １０により簗束個所３のまわりに回すことができる。

本発明による方法は第１図に示すように透過で動作する。反射はＸｋｌＡ管から 遠い方の側で出る。複合材料に生ずる反射が試料から直角に出ると、特に良い結 果が得られる。それから検出器５へ最小の有害な散乱放射線が達する。検出器５ にある入口間隙はさらに調節可能で、すなわち最適な解像力および強さに合わせ ることが可能である。第５図は、６つの反射層が識別可能な例を示し、府３と４ との間に明らかに大きい隙間が存在する。

しかしこの方法は、第１図において複合材料が例えば軸線３のまオ〕りにほぼ９ ０°回される場合（第６図）、反射でも使用することができる。このことは、後 側へ近づき難い大きい工作物の検査にとって重要である。第７図は既に第５図に 示した複合材料の例を示；ノでいる。−次数射線および反射される放射線は試料 を通って長い経路を進むので、深い所にある層は不利である。第７図はモリブデ ン放射線の例を示し、そこでは１１番目の居がまだ弱く認められろ。この場合一 方では５つの反射層が確認され、他方軸線のまわりの９０６の回転が層の法線に 対して平行に行なわれると仮定して、この回転後６つの反射層が確認されること が非常に精確にわかる。

最後に本発明は、反射方法において検出されるすべての層を同じ強さで記録する 別の装置に関する。このため遮蔽板目が試Ｈ７にげ対して平行に複合材料から出 る反射＋２および１３の前に設けられて、扇形放射線に対して平行に調節された その縫１４が、後の層から来る放射線をどうにか通させるようにしている。しか し遮蔽板により捕捉される残りの放射線は、試料に比較して短い経路を通るので 、遮蔽板＋１は適合のため試料の２倍のＸ線吸収係数をもっている。したがって 限界放射線を生ずる層の焦点深度！の調節は、遮蔽板１１に取付けられるＮ密駆 動装置１！＋５により行なわれる。

図面の簡単な説明 ｒｈ　藻　１層　香　邦　書 一−−−ｍｋ　ＰＣＴ／ＤＥ８５１００１４７八ＮＮＥＸ　Ｔｏ　τｈＥ、ＩＮ ＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥｌ？ＯＲ丁　ＯＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．単色Ｘ線検査および検出器写像により、材料および方向に特有な密度分布に 関して不均質な材料の部材を検査する方法において、Ｘ線ミクロ組織分析に基い て検査を行ない、集束系（４）によって、試料（７）により屈折されるＸ線を、 後に続く評価のため、適当な散乱角範囲で集めることを特徴とする、非破壊検査 方法。 ２．集束系（４）の二次側焦点に測定間隙（５）を設けることを特徴とする、特 許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３．試料（７）と集束系（４）との間に所定の相対運動を行なわせることを特徴 とする、特許請求の範囲第１項または第２項に記載の方法。 ４．集束系（４）として湾曲結晶モノクロメータを使用することを特徴とする、 特許請求の範囲第１項ないし第３項の１つに記載の方法。 ５．集束系（４）として全反射Ｘ線鏡を使用することを特徴とする、特許請求の 範囲第１項ないし第３項の１つに記載の方法。 ６．Ｘ線の強さを測定間隙（５）において、電気信号を生ずる検出器により検出 することを特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第５項の１つに記載の方法 。 ７．集束系（４）と側定間隙（５）とを共通な基礎上に取付け放射線の方向に対 して直角な軸線のまわりに回転可能な基礎を、材料に特有な散乱角２０に調節す ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第６項の１つに記載の方法。 ８．集束系（４）と測定間隙（５）とにより、放射線値を散乱角２０の関数とし て記録し、精密駆動装置（１０）により共通な基礎を軸線のまわりに回転するこ とを特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第７項の１つに記載の方法。 ９．試料（７）への一次Ｘ線の入射角を、利用される反射の散乱角２０より大き くし、それにより透過により材料検査を行なうことを特徴とする、特許請求の範 囲第１項ないし第８項の１つに記載の方法。 １０．試料（７）に生ずるＸ線反射を試料（７）の後側からほぼ直角に出させて 、透過検査を可能にすることを特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第９項 の１つに記載の方法。 １１．試料（７）への一次放射線の入射角を、検査に利用される散乱角２８より 小くし、それにより反射で検査を行なうことを特徴とする、特許請求の範囲第１ 項ないし第１０項の１つに記載の方法。 １２試料（７）の前の層に生ずる反射を、層表面に対して平行になっている補償 遮蔽（１１）を通して、試料（７）に対して２倍の吸収能力で導き、長い経路を 過る後の層の反射（１３）を同じ強さで記録することを特徴とする、特許請求の 範囲第１項ないし第１０項の１つに記載の方法。 １３．補償遮蔽（１１）の縁（１４）が、試料（７）の後の層から来る放射線（ １３）になお影響を及ぼさすに通るように、補償遮蔽（１１）を精密駆動装置（ １５）により調節可能にすることを特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第 １０項の１つに記載の方法。 １４複数の集束系が異なる材料の特有散乱角範囲を同時に考慮することを特徴と する、特許請求の範囲第１項ないし第１３項の１つに記載の方法。 １５．複数の集束系が材料の種々の方向の反射層を同時に考慮することを特徴と する、特許請求の範囲第１項ないし第１３項の１つに記載の方法。 １６．調節可能な測定間隙（５）を集束系（４）の入口窓として設けることを特 徴とする、先行特許請求の範囲の１つに記載の方法。