[发明专利]工程化单晶体取向的测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及单晶体取向测量技术领域，尤其涉及一种工程化单晶体取向的测量方法及装置。

背景技术

随着科技的逐步发展，在高尖端制造领域不断提高材料性能以成为目前热点。众所周知，由于单晶的各项异性，使得它的力学性能、磁性能、导电性能方面有着独特的优势。

目前，在航空、航天、发电、核工业等装备制造领域的产品质量检测，特别是在单晶产品取向控制，及单晶完整性的检测技术已成为我国高尖端技术发展的瓶颈。近期，在单晶取向工程化测定设备上，仅有国外个别厂商(PROTO公司)能够提供单晶取向检测设备。但由于供应商技术支持、测试标准等问题，导致该类设备并未投入到工程化应用中。目前，国外提供的测试设备主要分为以下两类：劳埃法测量法和利用衍射仪附加功能测量单晶取向的仪器。劳埃法测量单晶取向的投入成本高(约45万美元)，并且对操作人员的专业素质要求高(操作人员需要有丰富的晶体学知识)，同时对被测样品的表面要求高，适用范围受到一定限制。而利用衍射仪附加功能测量单晶取向的仪器成本更高、操作更复杂、对操作人员的要求也更高。并且由于是附加功能，单晶取向测试功能没有专业的校准系统，仅能对处理过的试片沿ω方向扫描，测试过程中不断变化的吸收因子影响测量精度，并且测量范围很窄小于θ/2。因此，单晶行业产品实现低成本、易操作、测量范围宽等的工程化测量方法的需求以日益凸显。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种工程化单晶体取向的测量方法及装置，主要目的是实现低成本工程化测量单晶体取向。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种工程化单晶体取向的测量方法，包括如下步骤：

以单晶体的试样的待测面所在平面为基准面，所述基准面为Ф面，X射线发射装置和X射线探测装置所在平面为2θ面；

扫描时，针对单晶体固定衍射角，2θ面以其与Ф面的交线为回转轴在一定范围内转动，从而实现X射线发射装置和X射线探测装置在衍射球面上摆动，试样以垂直于基准面的轴为旋转轴转动，旋转轴与基准面交于O点，回转轴过O点，X射线发射装置扫描试样的入射点始终为O点；

测得在衍射方向探测到的X射线衍射峰最强，根据布拉格定律确定试样内待测晶面的法线方向，所述法线方向即为单晶体试样的该晶面的取向。

作为优选，2θ面每转动单位角度，试样旋转360°，得到X射线衍射峰最强时2θ面的转动角度和试样旋转的角度根据布拉格定律确定试样内待测晶面的法线方向。

作为优选，2θ面的转动范围为0°～65°。

另一方面，本发明实施例提供了一种工程化单晶体取向的测量装置，包括扫描系统和转盘，其中

转盘，位于扫描系统的下方，所述转盘在其所在平面内转动，所述转盘的旋转轴与转盘垂直，转盘的旋转轴与转盘相交于O＇点，转盘带动置于O＇点的试样转动；

扫描系统包括：

回转架，绕其回转轴进行转动，所述回转轴位于试样的待测面所在平面，且平行于转盘所在平面，且回转轴与转盘的旋转轴相交于O点；

X射线发射装置，发射X射线，对试样进行扫描，所述X射线发射装置设于回转架上；

X射线探测装置，接收经试样衍射的X射线，X射线探测装置设于回转架上；

回转架的回转轴位于X射线发射装置和X射线探测装置所在平面；

扫描过程中，所述回转架沿回转轴在一定范围内转动，所述X射线发射装置和X射线探测装置随所述回转架在一定范围内摆动，所述试样在转盘的带动下转动；其中，回转架每转动一单位角度所述试样转动360°；

得到在衍射方向探测到的X射线衍射峰最强时对应的回转架转动的角度和试样转动的角度，根据布拉格定律确定试样内待测晶面的法线方向，所述法线方向即为单晶体试样的该晶面的取向。

作为优选，所述回转架呈半圆弧形，回转架的对称轴过O点，X射线发射装置和X射线探测装置相对于回转架的对称轴对称设置在回转架上。

作为优选，所述回转架上具有第一圆弧形轨道，所述X射线发射装置和X射线探测装置与所述第一圆弧形轨道相配合并可沿所述第一圆弧形轨道移动。

作为优选，所述扫描系统还包括回转导向架，所述回转导向架具有第二圆弧形轨道，所述回转架通过导向件与回转导向架连接，所述导向件装配在所述第二圆弧形轨道上，所述导向件可沿所述第二圆弧形轨道滑动。

作为优选，所述回转导向架呈半圆弧形，回转架的对称轴过O点。

作为优选，所述回转架的转动范围为0°～65°。