NO179538B - Fremgangsmåte og innretning for teksturanalyse - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og en innretning for teksturanalyse av valset blikk og bånd ved hjelp av røntgenstråler eller gammastråler som går gjennom disse, og hvor strålenes bøyning frembrakt av krystallinsk gitteroppbygning analyseres og derved kan teksturverdier bli beregnet, og hvor disse verdiene tas i forhold til en teksturløs prøve ved beregning av teksturkoeffesienten.

Fra DE-PS 28 17 742 er kjent en fremgangsmåte for å bestemme den midlere anisotropiverdien rm. Ved denne fremgangsmåten er det en ulempe at ved skifting i kvaliteten endrer tekstur-typen seg og måleinnretningen må bli kalibrert på nytt ved sammenligning med prøver av de respektive teksturtyper. Dessuten kan med måleinnretningen utenom rm-verdien ikke bli nøyaktig bestemt andre verdier tilstrekkelig nøyaktig, som er avhengig av teksturen.

I boken "Theoretical Methods of Texture Analyses" utgitt 1987 av forlaget "DGM Informationsgesellschaft" ble i avsnittet under tittelen "Computational Problems in Low Resolution Texture Analysis" av Bunge og Wang på side 163 til side 173 beskrevne fremgangsmåte hvor man med relativt få måleverdier kan bestemme teksturkoeffesienten, hvilke måleverdier er nødvendige for å beregne materialets karakteristiske verdier. På side 165 og spesielt på fig. 1 (Bunge, Wang) er beskrevet tilveiebringelsen av måleverdiene.

Ifølge denne artikkelen treffer en enkelt røntgenstråle på en liten tilnærmet punktformet flate til blikket som skal undersøkes. Krystallgitterplanet som avbøyer røntgenstrålen har forskjellige vinkler i forhold til strålen som treffer. Derfor blir den polykromatiske røntgenstrålen bøyd ved ethvert plan i en annen vinkel. De enkelte avbøyde strålene treffer på flere detektorer. Av bøyningsvinkelen til strålene som faller på detektorene og ut av energifordelingen til røntgenkvantene hhv. bølgelengden, blir det ved hjelp av relativt få detektorer tilveiebrakt tilstrekkelig informasjon under gunstige forhold for å bestemme teksturkoeffesienten, som er nødvendig for å frembringe materialets karakteristiske verdi. Disse verdiene blir tilveiebrakt ved hjelp av en datamaskin ved hjelp av en av Bunge og Wang angitte be-regningsmetoder. Den av Bunge og Wang antatt gunstigste forutsetningen, som gjør at det er mulig å anbringe tre eller flere sektorer i en bøyningskjegle til en primaerstråle er kun mulig ved måling av svært tynne blikk. Bøyningskjeglen er ved blikk under 1 mm tykkelse så stor at det innenfor denne er mulig å anbringe tre detektorer på måleteknisk gunstige steder.

Store bøyningskj egler med bøyningsvinkler på 8° og mer, i hvilke også flere detektorer kan finne sted kan kun anvendes ved energifattige røntgenstråler, som ikke vil trenge gjennom det tykke blikk. Ved tykkere blikk, spesielt ved blikktykkelse over 1 mm må det tilveiebringes svært energirike røntgenstråler med rør som har mer enn 60 kV driftsspenning. Ved disse energirike røntgenstrålene må det arbeides med bøyningsvinkler som er mindre enn 8° slik at det oppstår kun svært små bøyningskjegler.

Det er heller ikke mulig å øke avstanden mellom blikkene som skal undersøkes for således å kunne få mer plass for bøyningskjeglen. Avstanden må i ethvert tilfelle være så liten som mulig da intensiteten avtar med kvadratet på avstanden, og mange bøyningsreflekser vil ved større avstand ligge under grensen for det målbare.

Av denne grunn, og da det for undersøkelse av tynne blikk ble nødvendig med mer enn en innstrålingsvinkel, kan den av Bunge og Wang foreslåtte målemetode sjelden anvendes, men hvor beregningsmetoden for behandling av måleresultatet har en generell gyldighet.

Foreliggende oppfinnelse har til oppgave å tilveiebringe en fremgangsmåte og en måleanordning med gjennomstrålende røntgen- eller gammastråler ved hvilke også tykke blikk teksturkoeffisienten kan bestemmes nøyaktig og hvor det ved veksling av kvaliteten ikke er nødvendig med fornyet kalibrering ved hjelp av prøvesett med kjent teksturverdi og ved hvilket målingen også kan gjennomføres ved blikk eller bånd som beveger seg.

Denne oppgaven blir løst ved hjelp av en fremgangsmåte hvis karakteristiske trekk fremgår av krav 1 og en innretning hvis karakteristiske trekk fremgår av krav 6. Ytterligere trekk ved fremgangsmåten og innretningen fremgår av underkravene 2 til 5 hhv. 7 til 13.

I det påfølgende skal oppfinnelsen beskrives nærmere med henvisning til tegningene hvor:

Fig. 1 viser måleinnretningen.

Fig. 2 viser en blokkrets over måleverdibearbeidelsen.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere ved hjelp av et eksempel som består av røntgenrør 11, ut av hvilket går røntgenstråler som begrenses av strålekantene 12 og 13. Strålingen treffer en kollimator 14 hvor kun en del av strålen 15 til 19 slippes gjennom kollimatorens 14 boringer. Disse treffer delflåtene 21 til 25 på blikket 20 som skal undersøkes. Delf låtene har ved dette utførelseseksempelet en diameter på 2 mm og ligger ved utførelseseksempelet alle innenfor et område om hvilket område kan trekkes en sirkel som begrensning og som er ca. 10 cm stor. Målene 2 mm og 10 cm er imidlertid ikke avgjørende da disse tallene også kan være større eller mindre. De ved blikket 20 bøyde strålene treffer under blikket 20 på detektorer 26 til 30. De bøyde strålene danner i planet til detektoren kun en smal sirkelring, som er av måleteknisk betydning.

Blikket 20 kan også bestå av en i ro værende blikkplate. Det kan imidlertid også foretas målinger og beregninger når blikket 20 befinner seg i bevegelse, f.eks. med en hastighet fra 10 til 30 m/sek. gjennom måleinnretningen.

På fig. 1 er av oversiktsgrunner detektorene vist betydelig mindre i forhold til størrelsen på sirkelringen enn de er i virkeligheten. Kun få posisjoner på sirkelringen egner seg for anbringelse av detektorer. Ved anbringelse av en andre detektor i en samme bøyningskjegle frembringes ytterligere måleverdier.

Foran hver detektor er anbrakt en kollimator, som ikke er vist på fig. 1.

Detektorene 26 til 30 er anbrakt innenfor et hus, som kjøles ved hjelp av et lukket heliumkjølekretsløp til tilnærmet -190"C.

Detektoren 26 anvender den opptredende strålingen i en spenningspuls, som forsterkes over en forforsterker 38. Spenningspulsen analyseres i multikanalanalysatoren 31 med hensyn til pulshøyden og tilordnet bestemte bøyningsreflek-ser .

Til hver detektor 26 til 30 er koblet en forforsterker 38 til 42 og en multikanalanalysator 31 til 35.

Av pulshøyden- hhv. multikanalanalysatoren 31 til 35 blir tilveiebrakt informasjon via intensiteten til de forskjellige bøyningsrefleksene, som sorteres etter de enkelte detektorene og føres videre til datamaskinen 36. Denne er tilsvarende den innledningsvis nevnte beregningsmetoden av Bunge, programmert slik at den av nevnte informasjon beregner teksturverdien, som vises på en fremvisningsanordning 37 eller blir skrevet ut.

Posisjonen til detektorene 26 til 30 på den sirkelformede bøyningsstrålen og posisjonen til de sirkelformede bøynings-strålene er ikke fritt vilkårlig valgbare i forhold til hverandre. Det kan kun velges posisjoner som utmerker seg ved en tydelig intensitetsendring relatert til teksturendringen. Således må f.eks. ved bestemmelse av anisotropiverdien r ved et antall på 4 detektorer bli registrert minst 5 bøynings-ref lekser pr. detektor tilstrekkelig nøyaktig av multikanal-hhv. impulshøydeanalysatoren. Under r-verdien forståes

idet bø er bredden til prøven før forsøket, b-^ er bredden på prøven etter forsøkt, dg er tykkelsen på prøven før forsøket og di er tykkelsen på prøven etter forsøket. Dersom mindre enn 5 bøyningsreflekser registreres så er det mulig å utjevne dette ved en høyning av antall detektorer, men hvorved innretningen blir mer komplisert og dyrere. Det har vist seg at ved blikktykkelse til 4 mm kan 5 bøyningsref lekser pr. detektor bli beregnet. Det ville være mulig å finne gunstige posisjoner ved forskyvning av f.eks. detektorene. For en fagmann er det imidlertid hensiktsmessig at posisjonene beregnes da bøyningen og dens intensitet foregår ved krystallgitteret i samsvar med kjente regler.

Ved vurdering av måleresultatene må det bli tatt hensyn til at også et isotropt, teksturløst antatt blikk bevirker en bøyning av strålingen. Måleverdien er kvotienten av intensiteten til den bøyde refleksen til teksturprøven i form av et bånd eller blikk og ved den tilsvarende intensiteten til den teksturløse prøven.

Den gjennom krystallgitterplanet frembrakte bøyning er derfor kun mulig å tilveiebringe i programmet til datamaskinen 35 når det for posisjonen til delflatene 21 til 25 på forhånd er tilveiebrakt intensiteten til bøyningen for teksturfrie tenkte blikk. For dette formål blir istedenfor blikket som skal undersøkes ført inn en teksturløs prøve i måleinnretningen ved posisjonen til respektive delflater. Den målte verdien blir omregnet av datamaskinen ved hjelp av kjente regler til den andre blikktykkelse. Den teksturfrie prøven består av et flatt, tynnvegget kar av kunststoff, i hvilket jernpulver fylles.

Måleresultatet til den teksturfrie prøven med fylling korrigeres ved at også måling foretas uten fylling med jernpulver for å ta hensyn til spredeintensiteten og absorpsjonen til det rene kunststoffet.

Målingen til en teksturfri prøve er kun nødvendig ved førstegangsbruk av det første oppbygde måleapparatet. Dersom det senere skal frembringes like måleapparater så kan måleverdien til det første apparatet med hensyn til den teksturfrie prøven bli anvendt. Den teksturfrie prøven kan med fordel også anvendes ved senere målinger for å justere måleapparatet.

Fremgangsmåten og innretningen kan med fordel anvendes ved bestemmelse av tekstur til stålblikk. Av denne teksturen kan temperaturavhengige materialegenskaper som r-verdi, mag-netiske egenskaper og E-modul bli bestemt.

Det er likeledes mulig istedenfor en strålingskilde med flere ved hjelp av kollimatorer frembrakte stråler å bruke en strålingskilde med kun en kollimator og en stråle når strålingskilden eller kollimatoren kan dreies til ved hjelp av anslag fastlagte posisjoner. Analyse av den bøyde strålen kan i dette tilfelle kun foregå i tidsmessig etter hverandre tilsvarende dreiebevegelser.

Ved anvendelse av gammastråler istedenfor røntgenstråler må ved målingen av anisotropiverdien foretas en bestråling som er 5 ganger så mange delflater under gitte forskjellige bøyningsvinkler da det anvendes en monokromatisk strålingskilde og pr. detektor kun tilveiebringes en bøyningsrefleks. Anvendelsen av flere gammastrålekilder med forskjellig strålingsenergi kan redusere antall delflater som skal bestråles.

Med den sistnevnte beskrevne strålingskilden kan oppfinnelsen gjennomføres, men innretningen blir imidlertid komplisert og ikke så pålitelig.

Den gunstigste utførelsesformen av oppfinnelsen inneholder, som beskrevet ovenfor, et røntgenrør hvis stråler oppdeles ved hjelp av kollimatoren i delstråler.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for teksturanalyse av valset blikk (20) eller bånd ved hjelp av røntgen eller gammastråler som stråler gjennom nevnte blikk eller bånd og hvor bøyningen frembrakt av den krystallinske gitteroppbygningen analyseres og derav beregnes teksturverdien, idet denne verdien relateres til en teksturfri prøve ved beregning av en teksturkoeffisient, karakterisert ved at røntgen- eller gammastråler rettes samtidig eller tidsmessig etter hverandre under forskjellige vinkler mot flere delflater (21, 25) til blikket (20) eller båndet som skal undersøkes, og samtidig eller tidsmessig etter hverandre analyseres nevnte stråling fra hver delflate (21, 25) og de av delflatene (21, 25) frembrakte måleverdier behandles i den videre bearbeidelse og tilordning til teksturer, som om de på i og for seg kjent måte var tilveiebrakt fra kun en delflate bestrålt under samme vinkler som er anvendt for å bestråle nevnte delflater.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at strålene til hver delflate (21, 25) tilveiebringes ved kollimering av strålingene fra en strålingskilde (11).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at ved bestråling med røntgenstråler bestråles 3 til 8 delflater og at ved bestråling ved hjelp av gammastråler bestråles 15 til 40 delflater.

4. Fremgangsmåte ifølge kravene 1 til 3, karakterisert ved at blikket (20) eller båndet som måles og analyseres, beveger seg i lengderetningen.

5 . Fremgangsmåte ifølge kravene 1 til 4, karakterisert ved at for posisjonen til hver detektor (26, 30) tilveiebringes måleverdien med en teksturfri prøve, idet måleverdien programmeres som referanse i programmet til en datamaskin (36).

6. Innretning for måling og bestemmelse av teksturkoeffisienter til valsede, metalliske bånd eller blikk (20) ifølge fremgangsmåten som er angitt i kravene 1 til 5, omfattende en strålingskilde (11), et detektorsystem (26, 30) med tilkob-lede énkanal- eller multikanalanalysatorer (31, 35) og anbrakt i avstand fra kilden innenfor strålebunten, en tilknyttet beregningsinnretning (36) i form av en datamaskin og en passasje mellom strålingskilden og detektorsystemet for gjennomføring av båndet eller blikket som skal undersøkes, karakterisert ved at det umiddelbart foran utløpsvinduet til strålingskilden (11) er anbrakt et kollimatorsystem (14) og for delstrålingen (15, 19) fra respektive kollimatoråpninger er det anbrakt minst en detektor (26, 30) med etterkoblet énkanal- eller multikanalanalysator (31, 35).

7. Innretning ifølge krav 6, karakterisert ved at strålingskilden (11) er et røntgenrør.

8. Innretning ifølge krav 6, karakterisert ved at strålingskilden (11) er en gammastrålekilde.

9. Innretning ifølge kravene 6 til 8, karakterisert ved at det i området til hver sirkelformet bøyningsstråle er anordnet mer enn én detektor med tilkoblet énkanal- eller multikanalanalysator.

10. Innretning ifølge kravene 6 til 9, karakterisert ved at hver detektor (26, 30) består av en enkelt krystall, og at flere detektorer er sammenfattet til et avkjølt detektorsystem.

11. Innretning ifølge kravene 6 til 10, karakterisert ved at posisjonen til hver detektor (26, 30) er slik at en større del av den øvre overflaten til de eksisterende lag er dekket tilsvarende de angjeldende bånd og blikk, slik at detektoren har en tydelig intensitetsendring relatert til teksturendringene.

12. Innretning ifølge kravene 6, 7 og 9 til 11, karakterisert ved at 80 til 160 kV røntgenrør (11) er anordnet ved måling av stålblikk (20) på over 2 mm tykkelse.

13. Innretning ifølge kravene 6 til 12, karakterisert ved at den er forsynt med 4 til 8 måleflater (21, 25) eller detektorer (26, 30) for å bestemme de anisotropiske verdiene r for et stålblikk tykkere enn 2 mm og at der er 3 til 7 beregnbare bøyningsrefleksjoner.