KR102621750B1 - 다결정 제품의 소재 특성 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 X선 소스(11) 및 적어도 하나의 X선 검출기(13)를 이용하면서, X선 회절을 사용하여, 다결정 제품, 특히 금속 제품(1)의 생산 또는 품질 점검 동안, 다결정 제품, 특히 금속 제품(1)의 소재 특성들을 측정하기 위한 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 이 경우, X선 소스(11)에 의해 생성되는 X선 방사선(15)은 다결정 제품(1)의 표면(2) 상으로 지향되고, 그 결과로 초래되는 X선 방사선(15)의 회절 이미지(16)는 X선 검출기(13)에 의해 기록된다. X선 방사선(15)은 X선 소스(11)에서부터 출사된 이후 X선 미러(17)를 통해 안내되며, X선 방사선(15)은 X선 미러(17)를 통해 단색화된 방식으로뿐만 아니라 다결정 제품(1) 및/또는 X선 검출기(13)의 방향으로도 집속되고, 그에 뒤이어 금속 제품(1)의 표면(2) 상에서 입사된다.

Description

다결정 제품의 소재 특성 측정 장치 및 방법
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 다결정 제품(polycrystalline product), 특히 금속 제품의 소재 특성들을 측정하기 위한 방법, 그리고 청구항 제17항의 전제부에 따른 상응하거나 동일한 목적을 위해 사용되는 장치에 관한 것이다.
종래 기술에 따르면, 금속 스트립들 및 박판들, 특히 열간 및 냉간 압연되고, 그리고/또는 풀림되는 Fe, Al, Ti, Ni 및 기타 금속 합금들이, 연속 생산의 과정에서, 결과적으로 그 결과로 초래되는 제품 특성들을 점검하기 위해, 모니터링되거나 점검되는 점도 공지되어 있다. 이는, 동일한 방식으로, 세라믹 소재들, 예컨대 Al2O3 또는 ZrO2로 이루어진 기판들에도 적용된다. 이방성 소재 특성들의 방사선 사진학적 온라인 측정에 의해, 공정 매개변수들, 특히 열간 압연, 냉간 압연, 풀림 및 검사 라인들에서 스트립 온도 및/또는 스트립 속도의 제어를 통해 제품 특성들은 최적화될 수 있다.
이방성 결정 소재 특성들의 측정을 위한 X선 구조 분석의 사용은 실험실 규모(laboratory scale)에서 종래 기술에 속한다. 이런 방법은, 미세하게 집속되거나 시준되는 거의 평행한 X선이 시료 상으로 지향되고 시료의 결정 격자(crystalline lattice) 상에서 회절된다는 점에서 기인한다. 회절 각도는 브래그 방정식(Bragg equation)에 상응하게 격자 매개변수들 및 X선의 파장에 따라 결정된다. 그 결과 초래되는 회절 이미지는 검출기에 의해 기록된다. 검출기에 의해 기록되는 회절 이미지의 품질 및 정보 내용은 검출기 상에 도달하는 광자(photon)들의 개수에 따라, 그리고 그에 따라 X선의 세기 및 노광 시간에 따라 결정된다.
EP 0 352 423 B1호로부터는, 압연된 박판 및 스트립을 투과하는 X선을 이용하여 상기 박판 및 스트립의 조직 분석을 위한 방법 및 그 장치가 공지되어 있다. 이 경우, 분석되는 재료의 결정 격자 구조(crystalline lattice structure) 상에서 X선들의 회절이 분석되고 이를 토대로 조직 값(texture value)들이 계산된다. 이 경우 사용되는 검출기들은 에너지 분산형이며, 그리고 다색 X선 방사선을 이용하여 작동한다. 상기 기술은 마찬가지로 Hermann-J. Kopineck 등의 논문("Industrial on-line texture determination in rolled steel strips(압연된 강재 스트립에서 산업 온라인 조직 측정)"; Journal of Nondestructive Evaluation(비파괴 평가 저널), 12권 1호, 1993년)으로부터도 공지되어 있다.
또한, X선 구조 분석과 관련하여, 단색 X선 방사선을 요구하는 각도 분산형 검출기들의 사용도 공지되어 있다. 각도 분산형 방법을 위해 필요한 단색 X선은 전형적으로 의도되는 파장만을 통과시키는 결정 필터(crystal filter)를 통해 안내된다. 그에 뒤이어, X선은 X선 광학 유닛(X-ray optical unit), 시준기 또는 모세관을 통해 집광되어 집속된 빔 또는 시준된 빔을 형성한다.
투과 또는 반사 방법에서 산업 온라인 X선 구조 분석의 경우, 분석할 재료로부터 평가할 수 있으면서 통계학적으로 유의미한 회절 이미지를 생성하기 위해, 최대한 짧은 시간에 최대한 큰 시료 체적(sample volume)이 투과된다고 한다. 가용한 X선 소스들의 효과적 유용성이 낮은 세기는 현재까지 검출기 상에서 긴 노광 시간을 요구하고, 이런 긴 노광 시간은 상기 방법을 박스트립(thin strip)들 및 흡수력이 약한 피측정물들로 제한한다. 측정이 공정 제어를 위해 사용된다면, 그로부터 제어의 보다 더 긴 반응 시간 및 그에 따른 공정 시퀀스에서의 방해, 그리고 보다 더 낮은 생산성 및 제품 품질이 수반된다.
효과적 유용성이 낮은 X선 방사선은, X선 튜브가 강하게 발산하는 원추형 일차 빔을 생성한다는 점에서 기인한다. 그러므로 X선 광자들 중 일부분만이 시료의 방향으로 방출된다. 집속을 위해 사용되는 X선 광학 유닛 및 모세관은 X선 세기의 대부분을 흡수한다. 그에 추가로, 예컨대 텅스텐 Kα 방사선과 같은 단파 X선 방사선을 이용할 경우, 특히 모세관은 모세관 벽부들 상에서 불충분한 전반사 각도로 인해 효과적이지 않다.
EP 1 233 265 A호로부터는, X선 구조 분석을 이용하여 금속 스트립 상의 아연 도금층의 두께를 분석하는 점이 공지되어 있다. 따라서, 상기 유럽 공보에 따라서, 금속 스트립 상에 코팅된 아연층은 그 두께와 관련하여 분석되지만, 아연층 및 금속 스트립의 조직은 분석되지 않는다.
WO 2017/202904 A1호는, X선 회절의 원리에 따르는, 금속 제품의 야금 생산 동안 금속 제품의 특성들의 비접촉 및 비파괴 측정을 개시하고 있다. 이 경우, 금속 제품의 미세구조는 X선 소스 및 X선 검출기의 사용을 통해 검출되며, X선 소스와 X선 검출기는 각각 능동적으로 냉각되는 수용 챔버 내에 배치되며, 점검할 금속 제품은 X선 소스와 X선 검출기 사이를 통과하여 이동된다. 이 경우, X선 방사선의 집광을 위해 사용되는 시준기는 하나의 튜브와 하나의 디스크로 구성되며, 이 디스크는 빔들만을 시료의 법선 방향으로 통과시킨다. 그러므로 발산 X선 방사선의 대부분이 차폐된다. 그러나 특히 투과 방법에서, 높은 흡수율로 인해, 보다 더 짧은 노광 시간을 허용하고 보다 더 두꺼운 시료 두께도 가능하게 하면서 통계학적으로 유의미한 고대비(high-contrast) 고분해능 회절 이미지를 생성하기 위해, 높은 빔 세기가 요구된다.
EP 3 372 994 A1호로부터, 그리고 Tamura 등의 논문: "Submicron x-ray diffraction and its applications to problems in materials and environmental science(초미세 x선 회절, 그리고 재료 및 환경 과학에서의 문제에 대한 그 적용)" (Review of Scientific Instruments(과학 기기 검토), 73권 3호, 2002년3월1일 발행, 1369 ~ 1372쪽)으로부터 각각 청구항 제1항의 전제부에 따른 해당 유형의 방법 및 청구항 제17항의 전제부에 따른 해당 유형의 장치가 공지되어 있다.
따라서, 본 발명의 과제는, 다결정 제품의 소재 특성들과 관련하여 다결정 제품의 분석을 최적화하고 보다 더 많은 개수의 다양한 제품 유형들을 위해 확장시키는 것에 있다.
상기 과제는, 청구항 제1항의 특징들을 갖는 방법을 통해, 그리고 청구항 제17항의 특징들을 갖는 장치를 통해 해결된다. 본 발명의 바람직한 개선예들은 종속 청구항들에 정의되어 있다.
본 발명은, 적어도 하나의 X선 소스 및 적어도 하나의 X선 검출기를 이용하면서 X선 회절을 사용하여, 다결정 제품, 특히 금속 제품의 생산 또는 품질 점검 동안 다결정 제품, 특히 금속 제품의 소재 특성들을 측정하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법의 경우, X선 소스에 의해 생성된 X선 방사선은 다결정 제품의 표면 상으로 지향되고 그 결과로 초래되는 X선 방사선의 회절 이미지는 X선 검출기에 의해 기록된다. 여기서 사용되는 X선 미러(X-ray mirror)는 회전 대칭형으로 형성되고 자체 내주면 상에 미러 표면을 포함하되, X선 방사선은 X선 소스에서부터 출사된 이후 X선 미러를 통해 안내되며, X선 방사선은 X선 미러의 미러 표면 상에서 브래그 반사를 통해 반사되고 X선 미러를 통해서는 단색화된 방식으로뿐만 아니라 다결정 제품 및/또는 X선 검출기의 방향으로도 집속되고, 그에 뒤이어 금속 제품의 표면 상에서 입사되며, X선 검출기는 표면 검출기의 형태로 형성된다.
동일한 방식으로, 본 발명은, X선 회절을 사용하여, 다결정 제품, 특히 금속 제품의 생산 또는 품질 점검 동안 다결정 제품, 특히 금속 제품의 재료 특성들을 측정하기 위한 장치도 제공한다. 상기 장치는 적어도 하나의 X선 소스 및 적어도 하나의 X선 검출기를 포함하며, X선 소스에 의해 생성된 X선 방사선은 다결정 제품의 표면 상으로 방출될 수 있고, 그 결과로 초래되는 X선 방사선의 회절 이미지는 X선 검출기에 의해 검출될 수 있다. 또한, 본원 장치는 X선 미러를 포함하고, 이 X선 미러는 중앙 개구부를 구비한 회전 대칭형 지지 몸체를 포함하며, 그리고 그에 따라 X선 소스에 의해 생성된 X선 방사선이 X선 미러를 통과하여 안내될 수 있는 방식으로 마련되며, 지지 몸체의 원주면(circumferential surface) 상에는 미러 표면이 형성되고, X선 방사선은 X선 미러를 통해 단색화된 방식으로뿐만 아니라 다결정 제품 및/또는 X선 검출기의 방향으로도 집속된다. X선 검출기는 표면 검출기의 형태로 형성된다.
자체 소재 특성들이 본 발명에 의해 측정될 수 있는 것인 다결정 제품은 금속 스트립들 및 박판들일 수 있으며, 예컨대 열간 및 냉간 압연되고, 그리고/또는 풀림되는 Fe, Al, Ti, Ni 및 기타 금속 합금들이다. 그 대안으로, 다결정 제품은 세라믹 소재들로도 구성될 수 있으며, 특히 Al2O3 또는 ZrO2로 이루어진 기판들일 수 있다.
본 발명은, X선 미러 및 그의 대응하는 미러 표면의 사용을 통해, 생성되는 X선 방사선이 분석할 다결정 제품의 방향으로, 그리고/또는 X선 검출기 상으로 집속되고 이와 동시에 X선 튜브의 다색 방사선은 최대로 가능한 한 손실 없이 단색화(monochromatization)된다는 주요 지식을 기초로 한다. 이로써, 바람직하게는, 분석할 제품 상으로 지향되는 X선 방사선의 효과적으로 유효하고 유용한 세기의 증가가 달성된다.
본 발명에서 사용되는 X선 미러는 단색기(monochromator)를 대체하고 그에 따라 단색기를 통해, 또는 그렇지 않으면 Kβ 흡수 필터를 통해 야기되는 흡수 손실을 방지한다. 그 외에, 일차 X선 방사선은 집속되거나 평행화된다. 종래 다층 시스템에 비해, 전술한 X선 미러의 구조는 빔 효율(beam efficiency)과 관련하여 상대적으로 더 효과적이며, 그리고 작동 중에는 상대적으로 더 비용 효과적으로 사용될 수 있는데, 그 이유는 예컨대 영구적인 진공(vacuum)이 생성되지 않아도 되기 때문이다.
본 발명의 또 다른 장점들은, X선 튜브에 의해 생성되는 일차 빔 세기의 보다 더 우수한 효율을 통한, 제어의 반응 시간이 보다 더 짧다는 점에, 그리고 보다 더 두꺼운 제품들(예: 금속 스트립) 및 보다 더 강하게 흡수하는 소재들로 X선 구조 분석의 측정 원리를 확장시킬 수 있다는 점에 있다. 본 발명의 적용은 X선의 저손실 집속 내지 평행화를 달성하며, 이는 회절 광자의 개수 증가, 및 그에 따른 X선의 유효 세기 증가, 회절 이미지의 품질 개선 및 그에 따른 X선 측정의 통계학적 신뢰성 향상으로 이어진다.
본 발명의 바람직한 개선예에서, X선 미러의 미러 표면은, X선 소스가 X선 방사선을 방출하는데 이용되는 중심축과 관련하여, 구상으로 만곡되어, 또는 원통형으로 형성된다. 이 경우, X선 미러의 미러 표면은 고배향 흑연 결정(high-oriented graphite crystal)들로 구성될 수 있으며, 예컨대 회전 대칭형 지지 몸체(support body)의 내주면(inner circumferential surface) 상에 부착되는 필름형 코팅층의 형태로 구성되되, 상기 지지 몸체는 본 발명에 따른 장치의 부분이다. 어쨌든, X선 튜브에 의해 방출되는 방사선은 만곡된 흑연 결정 필름들 상에서 브래그 반사(Bragg reflection)를 통해 집속될 뿐만 아니라 단색화된다. 초점은 필름의 곡률(curvature)을 통해 설정된다.
X선 미러의 지지 몸체와 관련하여, 여기서 별도로 주지할 사항은, 상기 지지 몸체가 바람직하게는 도넛의 형태로, 다시 말해 환상체(toroid)로, 또는 횡단면과 관련하여 환형으로 형성된다는 점이다. 어쨌든 상기 윤곽 형성(contouring)의 경우, 지지 몸체의 중앙 개구부를 통해서 X선 방사선이 X선 미러의 내부로 입사되어 X선 미러를 통해서도 통과할 수 있다는 점이 중요하다.
본 발명의 바람직한 개선예에서, X선 소스의 X선 튜브는 텅스텐 애노드, 몰리브덴 애노드, 및/또는 은 애노드를 포함할 수 있다. 이 경우, X선 미러의 미러 표면은, 특히 자체의 곡률에 의해, X선 튜브에 의해 생성되는 X선 방사선이 브래그 반사 동안 애노드 재료의 기결정된 라인을 중심으로 하는 자체 에너지 범위에 의해 선택되는 방식으로 형성된다.
X선 소스의 X선 튜브가 텅스텐 애노드를 포함하는 경우, 텅스텐 Kα 라인을 중심으로 하는 X선 방사선의 에너지 범위의 선택은 60 keV의 값에서, 또는 60 keV의 범위에서 수행된다.
X선 소스의 X선 튜브가 몰리브덴 애노드를 포함하는 경우, 몰리브덴 Kα 라인을 중심으로 하는 X선 방사선의 에너지 범위의 선택은 17.5 keV의 값에서, 또는 17.5 keV의 범위에서 수행된다.
X선 소스의 X선 튜브가 은 애노드를 포함하는 경우, 은 Kα 라인을 중심으로 하는 X선 방사선의 에너지 범위의 선택은 25.5 keV의 값에서, 또는 25.5 keV의 범위에서 수행된다.
전술한 재료들, 즉 텅스텐, 몰리브덴 또는 은과 관련하여, 여기서 별도로 강조되는 점은, X선 소스의 X선 튜브의 애노드가 상기 재료들로 제조될 수 있거나, 또는 최소한 상기 재료들을 함유할 수 있다는 점이다.
다결정 제품의 소재 특성의 본 발명에 따른 측정은 투과 원리(transmission principle)에 따라서, 또는 반사 또는 후방 반사 원리(reflection or back reflection principle)에 따라서 수행될 수 있다.
투과 원리의 경우, 단색화되고, 그리고/또는 집속된 X선 방사선은 다결정 제품을 통과한다. 이 경우, 한편에서의 X선 소스와 다른 한편에서의 X선 검출기는 다결정 제품의 각각 상이한 측들에 배치된다.
본 발명에 따른 방법이 투과 원리에서 기인한다고 할 때, 상기 방법의 바람직한 개선예에서, 다결정 제품은 최대 30㎜, 바람직하게는 25㎜, 추가로 바람직하게는 최대 20㎜, 추가로 바람직하게는 최대 15㎜, 추가로 바람직하게는 최대 10㎜, 추가로 바람직하게는 최대 5㎜의 두께를 보유할 수 있다. 전술한 값들과 관련하여, 자명한 사실로서, 상기 값들은 각각 다결정 제품의 두께에 대해 가능한 상한일 수 있다.
앞서 설명한 것처럼, 본 발명에 따른 방법은 반사 또는 후방 반사 원리에 따라서도 수행될 수 있다. 이 경우, X선 소스와 X선 검출기는 다결정 제품의 동일한 측에 배치되며, X선 소스에 의해 생성된 X선 방사선은 최소한 다결정 제품의 표면 근처 층 상에서 또는 내에서 반사된다.
본 발명에 따른 방법이 반사 또는 후방 반사 원리에서 기인한다고 할 때, 상기 방법의 바람직한 개선예에서, 다결정 제품은 최소 0.1㎜의 두께를 보유할 수 있다. 바람직하게는, 다결정 부품은 0.2㎜, 추가로 바람직하게는 0.3㎜, 추가로 바람직하게는 0.4㎜, 추가로 바람직하게는 0.5㎜, 추가로 바람직하게는 0.6㎜, 추가로 바람직하게는 0.7㎜, 추가로 바람직하게는 0.8㎜, 추가로 바람직하게는 0.9㎜, 추가로 바람직하게는 1㎜, 추가로 바람직하게는 최소 2㎜, 추가로 바람직하게는 최소 3㎜, 추가로 바람직하게는 최소 4㎜, 추가로 바람직하게는 최소 5㎜, 추가로 바람직하게는 최소 6㎜, 추가로 바람직하게는 최소 7㎜, 추가로 바람직하게는 최소 8㎜, 추가로 바람직하게는 최소 9㎜, 추가로 바람직하게는 최소 10㎜, 추가로 바람직하게는 최소 20㎜, 추가로 바람직하게는 최소 100㎜의 두께도 보유할 수 있거나, 또는 추가로 바람직하게는 200㎜보다 더 두꺼운 두께를 보유할 수 있다. 전술한 값들과 관련하여, 자명한 사실로서, 상기 값들은 각각 다결정 제품의 두께에 대해 가능한 하한일 수 있다.
본 발명에 따른 방법이 반사 또는 후방 반사 원리에서 기인하는 가능성과 관련하여, 보완적으로 주지할 사항은, 이로써 다결정 제품의 표면 상의 코팅층을 분석하여 이를 토대로 적어도 하나의 소재 특성을 측정할 수도 있다는 점이다.
본 발명의 또 다른 장점들은 하기와 같다.
- 시료 상에서, 또는 분석할 다결정 제품 상에서 효과적으로 유용한 X선 세기의 증가.
- 검출기 상에서 보다 더 선명하고 보다 더 상세한 회절 이미지의 생성.
- 투과 방법에서 고에너지의 집속된 X선 방사선의 이용을 통해 1㎜보다 더 두꺼운 두께(>> 1㎜)를 갖는 피측정물 및 보다 더 두꺼운 스트립으로 적용 범위의 확장.
- 종래 X선 방사선으로 지금까지 분석할 수 없었던, 보다 더 강하게 흡수하는 소재들(예: 아연, 구리, 황동 및 여타의 구리 합금들)로도 적용 범위의 확장.
- 결정 배향을 통한 추가 소재 특성들의 측정; 특히 예컨대 이방성 소성 거동 및 이방성 탄성 거동, 전자기 특성들, 재결정화도 및/또는 입도와 같은 물리적 기계적 변수들의 측정.
- 소재 처리 설비들에서 반응 시간 단축 및 제어 개선.
하기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들이 개략적으로 간소화된 도면을 기반으로 상세하게 기술된다.
도 1은 제1 실시형태에 따르는 본 발명에 따른 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 제2 실시형태에 따르는 본 발명에 따른 장치를 도시한 도면이다.
도 3 ~ 5는 분석할 제품의 방향으로 X선 방사선의 집속을 위한 상이한 변형예를 각각 도시한 도면이다.
도 6은 광자 선속(photon flux)에 걸친 빔 세기에 대한 예시의 그래프이다.
도 7은 생산 설비에서 본 발명에 따른 장치의 사용에 대한 간소화된 적용예를 나타낸 그래프이다.
도 8은 생산 설비에서 본 발명에 따른 장치의 사용에 대한 또 다른 예시를 도시한 도면이다.
하기에서는, 도 1 ~ 8을 참조하여, 본 발명에 따른 장치(10) 및 상응하는 방법의 바람직한 실시형태들이, 그에 따라 다결정 제품의 생산 동안 또는 대응하는 품질 점검 동안 다결정 제품의 적어도 하나의 소재 특성을 검출하기 위해 도시되고 설명된다. 도면에서 동일한 특징들에는 각각 동일한 도면부호들이 부여된다. 여기서 별도로 주지할 사항은, 도면이 오직 간소화되어서만, 그리고 특히 축척 없이 도시되어 있다는 점이다.
도 1에는, 투과 원리에 따라서 다결정 제품, 특히 금속 제품(1)의 적어도 하나의 소재 특성을 측정할 수 있는데 이용되는 본 발명에 따른 장치(10)에 대한 제1 실시형태가 간소화되어 도시되어 있다.
장치(10)는 적어도 하나의 X선 소스(11)와 적어도 하나의 X선 검출기(13)를 포함한다. 이와 관련하여, 도 1에는, X선 소스(11)와 X선 검출기(13)가 다결정 제품(1)의 각각 상이한 측들에 배치되어 있는 점이 도시되어 있다.
X선 소스(11)는 애노드(22)를 구비한 X선 튜브(12)를 포함한다. 상기 애노드(22)는 텅스텐, 몰리브덴 또는 은과 같은 재료들로 구성될 수 있거나, 또는 상기 재료들 중 적어도 하나를 함유할 수 있다.
장치(10)는 X선 소스(11)와 분석할 제품(1) 사이에 배치되어 있는 X선 미러(17)를 포함한다. X선 미러(17)는 회전 대칭형으로 형성되고 자체 내주면 상에는 미러 표면(18)을 포함한다(도 3 참조). X선 미러(17)와 관련한 추가 세부사항들은 하기에서 여전히 별도로 설명된다. X선 소스(11)에 의해 생성된 X선 방사선(15)은 중심축(A)을 갖는다.
X선 소스(11)에 의해 방출된 X선 방사선(15)은 우선 X선 미러(17)를 통과하여 안내된다. 이 경우, X선 방사선(15)은 브래그 반사를 통해 반사되되, X선 방사선은 단색화된 방식으로뿐만 아니라 다결정 제품(1)의 방향으로도 집속되고 그에 뒤이어 제품(1)의 표면(2) 상으로 입사된다.
도 1에는, X선 미러(17)의 미러 표면 상에서 브래그 반사를 통해 단색화되어 다결정 제품(1)의 방향으로 집속된 X선 방사선의 부분이 도면부호 "15m.f"로 표시되어 있다. 그에 보완하여, 또는 그 대안으로, 상기 단색화된 X선 방사선(15m.f)은 X선 검출기(13)의 방향으로도 집속될 수 있다.
도 1의 실시형태의 경우, X선 방사선(15m.f)은 다결정 제품(1) 상으로 입사된 이후, 그리고 제품(1)을 통과하는 과정에서 재료의 결정 격자 상에서 회절된다. 도입부에 이미 설명한 것처럼, 회절 각도는 브래그 방정식에 상응하게 재료의 격자 매개변수들 및 입사되는 X선 방사선의 파장에 따라 결정된다.
도 1에는, X선 방사선의 결과로 초래되는 회절 이미지가 도면부호 "16"으로 표시되어 있되, 이 경우 상기 회절 이미지는 X선 검출기(13)에 의해 기록된다. 이와 관련하여, 결과로 초래되는 회절 이미지(16)가 중심축(A)과 관련하여, 또는 그에 상대적으로 부채꼴로 펼쳐지는 정도에 해당하는 각도들은 예컨대 각각 도면부호 "2θ1" 및 "2θ2"로 표시되어 있다.
X선 검출기(13)가 위치되는 제품(1)의 측에는, X선 검출기에 인접하여 제2 차단 몸체(14)("Beam-Stop(빔 차단부)")가 배치된다. 이런 제2 차단 몸체(14)는, 중심축(A)에서 제품(1)을 통과하여 회절되지 않은 X선 방사선이, 가능한 손상으로부터 X선 검출기(13)를 보호하기 위해, 차광되어 그에 상응하게 X선 검출기(13)에 도달하지 않게 한다.
투과 원리에 따른 도 1의 실시형태를 이용한 다결정 제품(1)의 분석 방법은 X선 방사선의 노광 시간 및 그 파장과 세기를 통해서뿐만 아니라 투과될 제품(1)의 두께를 통해서도 제한된다. 그럼에도 불구하고, 투과 원리에 따른 상기 측정 방법의 경우, 제품(1)의 특성(소재 특성)들이 제품의 전체 두께에 걸쳐 검출될 수 있다는 장점이 있다.
어쨌든, 투과 원리에 따른 측정 방법은 특히 얇은 두께를 갖는 제품(1)들을 위해, 예컨대 10㎜ 미만, 바람직하게는 5㎜ 미만, 추가로 바람직하게는 1㎜ 미만의 두께를 보유할 수 있는 얇은 금속 또는 강재 박판을 위해 적합하다.
도 2에는, 반사 또는 후방 반사 원리에 따라 다결정 제품, 특히 금속 제품의 적어도 하나의 소재 특성을 측정할 수 있는데 이용되는 본 발명에 따른 장치(10)에 대한 제2 실시형태가 간소화되어 도시되어 있다. 이 경우, 도 1의 실시형태와 달리, X선 검출기(13)는 분석할 다결정 제품(1)의 측들 중 X선 소스(11)가 배치된 곳과 동일한 측에 배치되어 있다.
반사 원리에 따른 도 2의 실시형태를 이용한 다결정 제품(1)의 분석 방법의 경우, 제품(1)의 표면(2)에 대해 비스듬하게 입사되는 X선은 브래그 방정식에 상응하게 결정 격자 상에서 반사된다. 투과되는 표면 층의 두께는, 입사 각도 및 노광 시간 외에, X선 소스의 파장 및 세기에 따라서도 결정된다. 비록 후방 반사 방법이 단지 표면 근처 영역들만을 검출할 수 있기는 하지만, 그러나 이는 비교적 두꺼운 제품(1)들에서도, 예컨대 10㎜보다 더 두꺼운, 바람직하게는 100㎜보다 더 두꺼운 두께, 추가로 바람직하게는 200㎜보다 더 두꺼운 두께를 보유한 금속 또는 강재 박판들에서도 수행된다.
도 1의 도면에서와 동일한 방식으로, 도 2의 실시형태의 경우에도, 다결정 몸체(1)의 표면(2) 상에서 반사되는 X선 방사선을 토대로 발생하고 그 결과로 초래되는 회절 이미지는 도면부호 "16"으로 표시되어 있다. 이와 관련하여, 상세하게는, 그 결과로 초래되는 회절 각도가 마찬가지로 중심축(A)에 상대적으로 측정되며, 그리고 예컨대 각각 도면부호 "2θ1" 및 "2θ2"로 표시되어 있다.
그 외에, 도 2의 실시형태의 경우, X선 미러(17)를 통한, 단색화되고 집속된 X선 방사선(15m,f)의 생성은 도 1에서와 동일한 방식으로 수행될 수 있으며, 그런 까닭에 반복 설명을 피하기 위해 도 1에 대한 설명이 참조된다.
하기에서는, 도 3 ~ 5를 참조하여, 집속되고, 그리고/또는 단색화된 X선 방사선의 생성을 위한 장치(10)의 세부사항들을 포함한 또 다른 변형예들이 설명된다. 도 3 ~ 5에 따른 상기 변형예들은 각각 대안들로서 해석되어야 하며, 그리고 도 1에 따르는 본 발명에 따른 장치(10)의 제1 실시형태에서뿐만 아니라 도 2에 따르는 제2 실시형태에서도 사용될 수 있다.
도 3에는, X선 미러(17)를 절단한 간소화된 종단면도가 도시되어 있다.
X선 미러(17)는 회전 대칭형 지지 몸체(26)를 포함하고, 이런 지지 몸체는 바람직하게는 환상체로, 또는 도넛의 형태로, 또는 횡단면과 관련하여 환형으로 형성되고 어쨌든 중앙 개구부(27)를 포함한다.
지지 몸체(26)의 내주면(28) 상에는 X선 미러(17)의 이미 전술한 미러 표면(18)이 형성되거나 제공된다.
X선 미러(17)의 미러 표면(18)은, X선 소스(11) 및 관련된 X선 튜브(12)(도 3의 그림 영역에서 왼쪽에 도시됨)가 X선 방사선(15)을 방출하는데 이용되는 중심축(A)과 관련하여 바람직하게는 구상으로 만곡되어 형성된다.
X선 미러(17)의 미러 표면(18)은 고배향 흑연 결정들로 구성될 수 있으며, 이런 흑연 결정들은 예컨대 필름형 코팅층(20)의 형태로 지지 몸체(26)의 내주면(28) 상에 부착된다.
그 대안으로, 고배향 흑연 결정들은, 지지 몸체(26)의 내주면(28) 상에 물리적으로, 또는 화학적으로 적층될 수 있다.
어쨌든, 고배향 흑연 결정들 또는 흑연 결정 필름(20)들은 각각 결정학적으로 고배향된 열분해성 흑연 결정(HOPG, HAPG)들로 구성될 수 있다.
도 3의 변형예의 경우, X선 튜브(12)와 X선 미러(17) 사이에는 예컨대 판형 디스크의 형태인 제1 차단 몸체(24)가 배치된다.
도 3에서 영역 I에는, 제1 차단 몸체(24)의 확대도가 측면도로 도시되어 있으며, 그리고 상기 차단 몸체의 표면 연장부가 중심축(A)에 대해 직각으로, 즉 중심축(A)에 대해 90°의 각도로 배치되어 있는 점이 설명되어 있다.
X선 튜브(12)에 의해 방출된 X선 방사선(15)은 우선 제1 차단 몸체(24) 상으로 입사된다. 이 경우, 제1 차단 몸체(24)에 의해, X선 방사선의 일부분이 차단 몸체의 외주연을 스쳐 통과하고 그렇게 하여 바깥쪽을 향해 부채꼴로 펼쳐지는 효과가 달성된다.
그 다음에, 바깥쪽에서 부채꼴로 펼쳐지는 X선 방사선(15)의 부분은 X선 미러(17)의 안쪽에 도달하고 그 안쪽에서 미러 표면(18) 상에서 반사된다. 이미 도 1에 대해 설명한 것처럼, X선 방사선의 상기 부분은 그 다음에 브래그 반사를 통해 X선 미러(17)의 미러 표면(18) 상에서 단색화되고 그에 뒤이어 단색화되고 집속된 X선 방사선(15m,f)으로서, (도 3에서는 우측으로) 다결정 제품(1)의 방향으로, 그리고/또는 X선 검출기(13)의 방향으로 X선 미러(17)에서 출사된다.
도 4에 따른 변형예는, 유일하게 제1 차단 몸체(24)의 구성을 통해서만 도 3에 따른 변형예와 구별된다.
도 4의 영역 II에는, 제1 차단 몸체(24)의 확대도가 정면도로 도시되어 있으며, 그리고 상기 제1 차단 몸체가 관통 개구부(25)를 포함한 구경 조리개(L)(aperture diaphragm)로서 형성되어 있는 점이 설명되어 있다. 이 경우, 그럼에도 불구하고, 도 3의 영역 I에 도시되어 있는 것처럼 제1 차단 몸체(24)의 표면 연장부는 중심축(A)에 대해 직각으로 배치되어 있는 점은 유지된다.
도 4의 변형예에 따른 제1 차단 몸체(24) 내에 형성된 관통 개구부(25)는, 도 4에서 도면부호 "15Z"로 표시되어 있는, X선 방사선의 일차 빔의 근축 부분(paraxial part)이 우선 상기 관통 개구부(25)를 통과하고 그에 뒤이어 X선 미러(17)의 중앙 개구부(27)도 통과하되, 이 경우 X선 미러(17)의 미러 표면(18)과 접촉하지 않거나 그와 상호 작용하지 않는다는 효과를 달성한다. 달리 표현하면, X선 방사선의 일차 빔의 근축 부분(15Z)은 분석할 다결정 제품(1)의 방향으로 X선 미러(17)의 중앙 개구부(27)를 통과하되, 이 경우 X선 미러의 미러 표면(18) 상에서 반사되지는 않는다.
이미 도 3의 변형예에 대해 설명한 것처럼, X선 방사선(15)이 제1 차단 몸체(24)의 외주연을 스쳐 통과하여 X선 미러(17)의 방향으로 바깥쪽을 향해 부채꼴로 펼쳐진다는 점에 있는 제1 차단 몸체(24)의 추가 효과는 도 4의 변형예에서도 변함없이 보장된다.
또한, 도 3의 변형예의 경우, 예컨대 X선 튜브(12)와 X선 미러(17) 사이에 배치될 수 있는 필터(F)가 제공된다. 어쨌든 상기 필터(F)는 바람직하게는 중심축(A) 상에, 또는 최소한 그 근처에 배치되며, 그리고 관통 개구부(25)를 횡단한 후에 중심축(A)의 근처에서 또는 그 상에서 연장되는 X선 방사선의 부분(15Z)이 적합하게 단색화되게 한다.
필터(F)는 텅스텐 애노드의 경우 이테르븀 또는 하프늄 재료들을 포함하거나, 또는 상기 재료들로 구성된다. 또한, 필터(F)와 관련하여 주지할 사항은, 상기 필터(F)가 몰리브덴 애노드의 경우 지르콘(zircon) 재료를 포함하거나, 또는 지르콘 재료로 구성되고, 그리고/또는 필터(F)가 은 애노드의 경우에는 로듐 재료를 포함하거나, 또는 로듐 재료로 구성된다는 점이다.
또한, 도 4에서의 도면과 다르게, 필터(F)는 다른 위치에서도 배치될 수 있으며, 예컨대 X선 미러(17)의 우측에, 그리고 어쨌든 분석할 다결정 제품(1)의 앞쪽에 배치될 수 있다.
필터(F)에 의해서는, X선 방사선의 근축 부분(15Z)이 다결정 제품(1)의 표면(2) 상으로 입사되기 전에 적합하게 단색화되는 점이 달성된다.
도 4에 따른 변형예의 경우 제1 차단 몸체(24)를 구경 조리개(L)로서 형성하는데 이용되는 관통 개구부(25)의 앞서 설명한 효과는, 결과적으로 그 다음에 분석할 다결정 제품(1)의 표면(2) 상에서 X선 방사선의 2개의 방사선 성분이 입사되게 하되, 요컨대 상기 2개의 방사선 성분은 X선 미러(17)에 의해 단색화되고 집속된 X선 방사선(15m,f); 및 필터(F)를 통해 단색화된 X선 방사선의 일차 빔의 근축 부분(15Z)이다. 그 다음에, X선 방사선의 동일한 에너지를 갖는 상기 두 성분에 의해, 분석할 다결정 제품(1)의 소재 특성들이 측정되는데, 요컨대 도 1의 장치(10)의 제1 실시형태에 따라서 투과 원리에 의해 측정되거나, 또는 도 2의 장치(2)의 제2 실시형태에 따라서 반사 원리에 의해 측정된다.
도 5에 따른 변형예는, 유일하게 제1 차단 몸체(24)의 구성을 통해서만 도 4에 따른 변형예와 구별된다. 도 5의 변형예의 경우, 제1 차단 몸체(24)는 특히 관형인 시준기(K)의 형태로 형성된다. 상기 시준기(K)에 의해, 이미 도 4의 변형예에 대한 것과 동일한 효과들이 달성되는데, 요컨대 바깥쪽을 향해 X선 미러(17)의 방향으로, 외주연 상에서 이로부터 발산되는 X선 방사선(15)의 부채꼴로 펼쳐지는 점뿐만 아니라, X선 방사선의 일차 빔의 근축 부분(15Z)이 통과하는 점 역시도 달성된다.
도 5의 변형예의 경우에서도, X선 미러(17)의 미러 표면(18)과 상호 작용하지 않는 X선 방사선의 일차 빔의 근축 부분(15Z)을 적합하게 단색화하는데 이용되는 필터(F)가 제공된다.
도 4 및 도 5에 따른 변형예들과 관련하여, 여기서 별도로 강조되어야 할 사항은, 구경 조리개(L)의 관통 개구부(25)의 지름 및 시준기(K)의 지름 및 종방향 길이 각각이, X선 방사선의 일차 빔의 근축 부분(15Z)이 그곳에서 최대 10°의 발산 각도로 통과되는 방식으로 선택된다는 점이다.
또한, 그 대안으로, X선 방사선의 일차 빔의 근축 부분이면서 그 해당 위치에서 통과되는 상기 근축 부분에 대한 발산 각도가 10° 미만이 되고, 예컨대 9.5°, 9°, 8.5°, 8°, 7.5°, 7°, 6.5°, 6°, 5.5°, 5°의 값 또는 훨씬 더 작은 값을 취하는 방식으로, 관통 개구부(25)의 지름; 및 지름과 종방향 길이와 관련한 시준기(K)의 치수들; 각각을 선택할 수도 있다. 전술한 예시의 값들 및 이들 값 간의 모든 가능한 값들(예: 9.8°, 9.4°, 9.3°, 8.6°, 8.1° 등)은 각각 관통 개구부(25) 또는 시준기(K)를 통과할 때 X선 방사선의 일차 빔의 근축 부분(15Z)에 대해 결과적으로 초래되는 발산 각도에 대한 상한이다.
도 6의 그림에는, 텅스텐 애노드를 포함하는 X선 튜브(12)의 예시에 대해 분광 광자 선속에 대한 2개의 스펙트럼 A(시준기 및 필터 없이 X선 광학 요소 이용) 및 B(X선 광학 요소 없이 시준기 및 필터 이용)가 광자 에너지의 함수로서 도시되어 있다. 상기 그림으로부터는, 광자 선속에 걸쳐 도시된 빔 세기가, 텅스텐 튜브의 Kα 형광 라인(fluorescence line)을 중심으로 하는 에너지 범위에서, X선 미러(17)의 형태인 X선 미러 광학 요소의 이용을 통해, 약 5배로 증가된다는 점이 분명해진다.
도 7의 그림에는, 생산 라인에 대한 예시와 관련하여, 분석할 다결정 제품(1), 여기서는 예컨대 금속 또는 강재로 이루어진 스트립형 재료를 위한 공정 시퀀스와 관련한 본 발명에 따른 장치(10)의 가능한 배치가 시간 또는 노 길이의 함수로서 개략적으로 설명되어 있다.
마지막으로, 스트립형 재료(1)를 위한 생산 라인에 대한 또 다른 예시가 매우 간소화되어 도시되어 있는 도 8의 그림이 참조되며, 여기서 스트립형 재료, 예컨대 슬래브 및/또는 강재 박판은 도면 평면에서 좌측에서 우측으로 이송되고 최우측에서는 권취기(106)에 의해 권취된다. 상기 생산 라인의 가능한 추가 컴포넌트들은 적어도 하나의 롤 스탠드(100), 하나의 냉각 구간(102) 및 하나의 이송 구간(104)으로 구성된다. 본 발명에 따른 장치(10)가 상기 생산 라인의 안쪽에서 배치될 수 있고, 그리고/또는 본 발명에 따른 방법에 따라서 측정 과정이 수행될 수 있는 가능한 위치들은 도 8에서 도면부호 "P1", "P2" 및 "P3"으로 상징적으로 표시되어 있다. 이와 관련하여, 자명한 사실로서, 본 발명에 따른 장치(10) 및 상응하는 방법은 상기 위치(P1 ~ P3)들 중 하나 이상의 위치에 각각 배치되고 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 장치(10)의 앞서 설명한 실시형태들은, 분석되는 다결정 제품(1) 상에서 또는 그를 통과하여 설정되는 유효한 일차 빔 세기 및 그에 따른 회절된 방사선의 현저한 개선을 가능하게 한다. 이를 토대로 하기의 또 다른 장점들이 달성된다.
- 장치(10)와 함께 제공될 수 있는 제어의 반응 시간 단축.
- 추가적인 이방성 소재 특성들, 특히 결정 배향(crystal orientation), 재결정화도 및 입도의 측정을 통한 제어 개선.
- 보다 더 두꺼운 스트립들 및 피측정물들로 적용의 확장.
- HOPG/HAPG 광학 요소의 사용은 종래 사용되던 Kβ 흡수 필터에 비해 현저한 세기 이득(intensity gain)을 제공한다. 또한, 작동 중에, 그리고 구입 시 다층 미러에 비해 비용 장점들도 달성된다.
- 풀림 처리 설비들 또는 압연기들에서 이동되는 제품들, 특히 이동 중인 스트립들 상에서 보다 더 짧은 노광 시간 및 그에 따른 보다 더 높은 분해능.
- 보다 더 강하게 흡수하는 소재들로 적용의 확장.
- 보다 더 강한 대비, 보다 더 높은 분해능 및 개선된 계수 통계(counting statistics)를 갖는 보다 더 높은 이미지 품질을 통한 보다 더 우수한 측정 결과.
- 회절 이미지들을 토대로 하는 직접적이고 새로우면서 빠른 수학적 조직 분석. 조직 분석의 결과들을 기반으로, 온라인으로, 예컨대 이방성 탄성 소재 거동 또는 이방성 소성 거동(γ 값)과 같은 기계적 특성값들이 측정되며, 그럼으로써 연속적인 품질 보증이 보장되게 된다.
- 또한, 회절 이미지들을 토대로 입도에 대한 진술이 제공된다.
- 각도 분산형 데이터 수집을 위해 현대적이면서 빠르게 판독 출력될 수 있는 반도체 표면 검출기들의 이용을 통해, 에너지 분산형 측정 방법들의 문제들(강력한 검출기 냉각, 결정 배향의 낮은 정보 깊이)이 방지된다. 측정 데이터의 빠른 판독 출력 및 그 평가를 통해, 제어를 위한 반응 시간은 현저하게 개선된다.
1: 다결정(예컨대 금속) 제품
2: (제품(1)의) 표면
10: 장치
11: X선 소스
12: X선 튜브
13: X선 검출기
14: 제2 차단 몸체("빔 차단부(Beam-Stop)")
15: X선 방사선
15m,f: 단색화되고 집속된 X선 방사선
15Z: 중심축(A)의 근처에서 또는 그 상에서 X선 방사선의 부분
16: (X선 방사선의) 회절 이미지
17: X선 미러
18: (X선 미러(17)의) 미러 표면
20: 흑연 결정 필름
22: (X선 튜브(12)의) 애노드
24: 제1 차단 몸체("빔 차단부(Beam-Stop)")
25: (차단 몸체(24)의) 관통 개구부
26: 지지 몸체
27: (지지 몸체(26)의) 중앙 개구부
28: 내주면
100: 롤 스탠드
102: 냉각 구간
104: 이송 구간
106: 권취기
A: 중심축
F: 필터
K: 시준기
L: 구경 조리개
P1: (장치(10)를 위해) 가능한 제1 측정 위치
P2: (장치(10)를 위해) 가능한 제2 측정 위치
P3: (장치(10)를 위해) 가능한 제3 측정 위치

Claims (34)

  1. 적어도 하나의 X선 소스(11) 및 적어도 하나의 X선 검출기(13)를 이용하면서, X선 회절을 사용하여, 다결정 제품 또는 금속 제품(1)의 생산 또는 품질 점검 동안, 다결정 제품 또는 금속 제품(1)의 소재 특성들을 측정하기 위한 방법으로서, X선 소스(11)에 의해 생성되는 X선 방사선(15)은 X선 미러(17)에 의해 다결정 제품(1)의 표면(2) 상으로 지향되고, 그 결과로 초래되는 X선 방사선(15)의 회절 이미지는 X선 검출기(13)에 의해 기록되는 것인, 상기 다결정 제품의 소재 특성 측정 방법에 있어서,
    상기 X선 미러(17)는 회전 대칭형으로 형성되고 자체 내주면 상에 미러 표면(18)을 포함하되, 상기 X선 방사선(15)은 상기 X선 소스(11)에서부터 출사된 이후 상기 X선 미러(17)를 통해 안내되며, 상기 X선 방사선(15)은 상기 X선 미러(17)의 미러 표면(18) 상에서 브래그 반사를 통해 반사되고 상기 X선 미러(17)를 통해서는 단색화된 방식으로뿐만 아니라 상기 다결정 제품(1), 또는 상기 X선 검출기(13), 또는 상기 다결정 제품(1) 및 상기 X선 검출기(13)의 방향으로도 집속되고, 그에 뒤이어 상기 금속 제품(1)의 표면(2) 상에서 입사되며, 상기 X선 검출기(13)는 표면 검출기의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 X선 미러(17)의 미러 표면(18)은, 상기 X선 소스(11)가 상기 X선 방사선(15)을 방출하는데 이용되는 중심축(A)과 관련하여, 구상으로 만곡되어, 또는 원통형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 X선 소스(11)의 X선 튜브(12)는 텅스텐 애노드(22), 또는 몰리브덴 애노드(22), 또는 은 애노드, 또는 텅스텐 애노드(22) 및 몰리브덴 애노드(22), 또는 몰리브덴 애노드(22) 및 은 애노드, 또는 텅스텐 애노드(22) 및 은 애노드, 또는 텅스텐 애노드(22) 및 몰리브덴 애노드(22) 및 은 애노드를 포함하되, 상기 X선 미러(17)의 미러 표면(18)은, 자체의 곡률에 의해, 상기 X선 튜브(12)에 의해 생성되는 X선 방사선(15)이 브래그 반사 동안 애노드 재료의 기결정된 라인을 중심으로 하는 자체 에너지 범위에 의해 선택되는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 X선 소스(11)의 X선 튜브(12)는 텅스텐 애노드를 포함하되, 텅스텐 Kα 라인을 중심으로 하는 상기 X선 방사선(15)의 에너지 범위의 선택은 60 keV의 값에서, 또는 60 keV의 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 X선 소스(11)의 X선 튜브(12)는 몰리브덴 애노드를 포함하되, 몰리브덴 Kα 라인을 중심으로 하는 상기 X선 방사선(15)의 에너지 범위의 선택은 17.5 keV의 값에서, 또는 17.5 keV의 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 방법.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 X선 소스(11)의 X선 튜브(12)는 은 애노드를 포함하되, 은 Kα 라인을 중심으로 하는 상기 X선 방사선(15)의 에너지 범위의 선택은 25.5 keV의 값에서, 또는 25.5 keV의 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 X선 소스(11)가 상기 X선 방사선(15)을 방출하는데 이용되는 중심축(A)의 영역에는 제1 차단 몸체(24)가 배치되며, 상기 제1 차단 몸체에 의해서는 상기 X선 방사선(15)의 일부분이 상기 X선 소스(11)에서부터 출사된 이후 차광되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 차단 몸체(24)는 판형으로 또는 디스크형으로 형성되고 상기 제1 차단 몸체의 표면 연장부는 중심축(A)에 대해 직각으로 정렬되며, 그럼으로써 상기 X선 방사선(15)의 일부분은 상기 X선 미러의 방향으로 상기 제1 차단 몸체(24)를 스쳐 통과하고 그렇게 하여 바깥쪽을 향해 부채꼴로 펼쳐지며, 그리고 그에 뒤이어 상기 X선 미러(17)의 미러 표면(18) 상으로 입사되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제1 차단 몸체(24)는 관통 개구부(25)를 포함한 구경 조리개(L)로서, 또는 시준기(K)의 형태로 형성되며, 그럼으로써 상기 X선 방사선의 일차 빔의 근축 부분(15Z)은 상기 관통 개구부(25) 또는 상기 시준기(K)를 통과하고 그에 뒤이어 상기 다결정 제품(1)의 방향으로 상기 X선 미러(17)의 중앙 개구부(27)를 통과하게 되되, 이 경우 상기 X선 미러(17)의 반사 표면(18) 상으로 입사되지 않는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 구경 조리개(L)의 관통 개구부(25)의 지름, 및 상기 시준기(K)의 지름과 종방향 길이는, 상기 X선 방사선의 일차 빔의 근축 부분(15Z)이 최대 10°의 발산 각도로 통과되는 방식으로 선택되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 방법.
  11. 제9항에 있어서, 중심축(A)의 근처에서, 또는 그 상에서 연장되는 상기 X선 방사선의 부분(15Z)은 필터(F)에 의해 단색화되며,
    상기 필터(F)는 텅스텐 애노드의 경우 이테르븀 또는 하프늄 재료들을 포함하거나, 또는 이테르븀 또는 하프늄 재료들로 구성되고, 상기 필터(F)는 몰리브덴 애노드의 경우 지르콘 재료를 포함하거나, 또는 지르콘 재료로 구성되고, 상기 필터(F)는 은 애노드의 경우 로듐 재료를 포함하거나, 또는 로듐 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 방법.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 단색화된, 또는 집속된, 또는 단색화되고 집속된 X선 방사선(15m,f, 15Z)이 상기 다결정 제품(1)을 통과하는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 다결정 제품(1)은 최대 30㎜, 또는 최대 25㎜, 또는 최대 20㎜, 또는 최대 15㎜, 또는 최대 10㎜, 또는 최대 5㎜의 두께를 보유하는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 X선 소스(11)가 상기 X선 방사선(15)을 방출하는데 이용되는 중심축(A) 상에, 그리고 상기 X선 검출기(13)에 인접하여 제2 차단 몸체(14)가 배치되며, 그럼으로써 단색화되고 최소한 상기 중심축(A) 상에서 연장되는 X선 방사선(15Z)은 상기 다결정 제품(1)을 통과한 이후 상기 제2 차단 몸체(14)를 통해 차광되게 되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 방법.
  15. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단색화된, 또는 집속된, 또는 단색화되고 집속된 X선 방사선(15m,f, 15Z)은 최소한 상기 다결정 제품(1)의 표면 근처 층(2) 내에서 반사되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 다결정 제품(1)은 최소 0.1㎜, 또는 0.2㎜, 또는 0.3㎜, 또는 0.4㎜, 또는 0.5㎜, 또는 0.6㎜, 또는 0.7㎜, 또는 0.8㎜, 또는 0.9㎜, 또는 1㎜, 또는 최소 2㎜, 또는 최소 3㎜, 또는 최소 4㎜, 또는 최소 5㎜, 또는 최소 6㎜, 또는 최소 7㎜, 또는 최소 8㎜, 또는 최소 9㎜, 또는 최소 10㎜, 또는 최소 20㎜, 또는 최소 100㎜의 두께도 보유하거나, 또는 200㎜보다 더 두꺼운 두께를 보유하는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 방법.
  17. X선 회절을 사용하여, 다결정 제품 또는 금속 제품(1)의 생산 또는 품질 점검 동안, 다결정 제품 또는 금속 제품(1)의 소재 특성들을 측정하기 위한 장치(10)로서, 상기 장치는
    적어도 하나의 X선 소스(11) 및 적어도 하나의 X선 검출기(13)를 포함하되, X선 소스(11)에 의해 생성된 X선 방사선(15)은 X선 미러(17)에 의해 다결정 제품(1)의 표면(2) 상으로 방출될 수 있고, 그 결과로 초래되는 X선 방사선(15)의 회절 이미지는 X선 검출기(13)에 의해 검출될 수 있는 것인, 다결정 제품의 소재 특성 측정 장치에 있어서,
    상기 X선 미러(17)는 중앙 개구부(27)를 구비한 회전 대칭형 지지 몸체(26)를 포함하며, 그리고 그에 따라 상기 X선 소스(11)에 의해 생성된 X선 방사선(15)이 상기 X선 미러(17)를 통과하여 안내될 수 있는 방식으로 마련되며, 상기 지지 몸체(26)의 내주면(28) 상에는 미러 표면(18)이 형성되고, 상기 X선 방사선(15)은 상기 X선 미러(17)를 통해 단색화된 방식으로뿐만 아니라 상기 다결정 제품(1), 또는 상기 X선 검출기(13), 또는 상기 다결정 제품(1) 및 상기 X선 검출기(13)의 방향으로도 집속되며, 그리고
    상기 X선 검출기(13)는 표면 검출기의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 장치(10).
  18. 제17항에 있어서, 상기 지지 몸체(26)는 환상체로, 또는 횡단면과 관련하여 환형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 장치(10).
  19. 제18항에 있어서, 상기 X선 미러(17)의 미러 표면(18)은, 상기 X선 소스(11)가 상기 X선 방사선(15)을 방출하는데 이용되는 중심축(A)과 관련하여, 구상으로 만곡되어, 또는 원통형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 장치(10).
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 X선 미러(17)의 미러 표면(18)은 고배향 흑연 결정(20)들로 구성되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 장치(10).
  21. 제20항에 있어서, 상기 고배향 흑연 결정들은 필름형 코팅층(20)의 형태로 상기 지지 몸체(26)의 내주면(28) 상에 부착되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 장치(10).
  22. 제20항에 있어서, 상기 고배향 흑연 결정(20)들은 상기 지지 몸체(26)의 내주면(28) 상에 물리적으로, 또는 화학적으로 적층되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 장치(10).
  23. 제20항에 있어서, 상기 고배향 흑연 결정(20)들 또는 흑연 결정 필름(20)들은 각각 결정학적으로 고배향된 열분해성 흑연 결정(HOPG, HAPG)들로 구성되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 장치(10).
  24. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 X선 소스(11)와 상기 X선 미러(17) 사이에 배치되는 제1 차단 몸체(24)가 제공되되, 상기 X선 방사선의 일부분은 상기 X선 소스(11)에서부터 출사된 이후 차광되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 장치(10).
  25. 제24항에 있어서, 상기 제1 차단 몸체(24)는 판형으로 또는 디스크형으로 형성되며, 그리고 상기 제1 차단 몸체의 표면 연장부는 상기 X선 소스(11)가 상기 X선 방사선(15)을 방출하는데 이용되는 중심축(A)에 대해 직각으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 장치(10).
  26. 제24항에 있어서, 상기 제1 차단 몸체(24)는 관통 개구부(25)를 포함한 구경 조리개(L)로서, 또는 시준기(K)의 형태로 형성되며, 상기 구경 조리개(L)의 관통 개구부(25)의 지름, 및 상기 시준기(K)의 지름과 종방향 길이는, 상기 관통 개구부(25) 및 상기 시준기(K) 각각을 통과하는 상기 X선 방사선의 일차 빔의 근축 부분(15Z)이 최대 10°의 발산 각도로 통과되는 방식으로 선택되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 장치(10).
  27. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 X선 방사선의 일차 빔의 근축 부분(15Z)을 단색화하는데 이용되는 필터(F)가 제공되며, 상기 필터(F)는 텅스텐 애노드의 경우 이테르븀 또는 하프늄 재료들을 포함하거나, 또는 이테르븀 또는 하프늄 재료들로 구성되고, 상기 필터(F)는 몰리브덴 애노드의 경우 지르콘 재료를 포함하거나, 또는 지르콘 재료로 구성되고, 상기 필터(F)는 은 애노드의 경우 로듐 재료를 포함하거나, 또는 로듐 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 장치(10).
  28. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 X선 소스(11)의 X선 튜브(12)는 텅스텐(W), 또는 몰리브덴(Mo), 또는 은(Ag), 또는 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo), 또는 몰리브덴(Mo) 및 은(Ag), 또는 텅스텐(W) 및 은(Ag), 또는 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo) 및 은(Ag)으로 구성되는 적어도 하나의 애노드를 포함하며, 상기 X선 튜브(12)는, 텅스텐 애노드, 또는 몰리브덴 애노드, 또는 은 애노드, 또는 텅스텐 애노드 및 몰리브덴 애노드, 또는 몰리브덴 애노드 및 은 애노드, 또는 텅스텐 애노드 및 은 애노드, 또는 텅스텐 애노드 및 몰리브덴 애노드 및 은 애노드로 형성되는 복수의 애노드를 포함하는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 장치(10).
  29. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 X선 소스(11)와 상기 X선 검출기(13)는 상기 다결정 제품(1)의 각각 상이한 측들에 배치되되, 상기 X선 소스(11)에 의해 생성되는 상기 X선 방사선(15)은 상기 다결정 제품(1)을 통과하는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 장치(10).
  30. 제29항에 있어서, 상기 X선 검출기(13)에 인접하여, 그리고 상기 X선 소스(11)가 상기 X선 방사선(15)을 방출하는데 이용되는 중심축(A) 상에 배치되는 제2 차단 몸체(14)가 제공되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 장치(10).
  31. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 X선 소스(11)와 상기 X선 검출기(13)는 상기 다결정 제품(1)의 동일한 측에 배치되되, 상기 X선 소스(11)에 의해 생성되는 상기 X선 방사선(15)은 상기 다결정 제품(1)의 표면(2) 상에서 반사되는 것을 특징으로 하는 다결정 제품의 소재 특성 측정 장치(10).
  32. X선 회절을 사용하여, 다결정 제품 또는 금속 제품(1)의 생산 또는 품질 점검 동안 다결정 제품 또는 금속 제품(1)의 소재 특성들을 측정하기 위한 방법으로서, 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 장치가 사용되는 것인, 다결정 제품의 소재 특성 측정 방법.
  33. 삭제
  34. 삭제
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