專利名稱：全信息功能x射線測角儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種適用于檢查機械零件殘余應(yīng)力和材料特定晶面擇優(yōu)取向度等多種功能的測量儀器。
根據(jù)X射線衍射的原理，測量金屬材料內(nèi)應(yīng)力(殘余應(yīng)力)的方法具有與其它方法所不能比擬的突出特點。但現(xiàn)有的X射線應(yīng)力測角儀，尚不能全面收集到根據(jù)X射線金屬衍射原理所應(yīng)該反映出的全部信息。如US3868506、US3634886、GB1390710等專利儀器上，雖包含有2θ掃描機構(gòu)，但其計數(shù)管是端窗立式，只有ψ1角擺動測量，且都沒有ω半圓環(huán)掃描機構(gòu)，因此這些測角儀不具有ω角擺動和在任意ψ1角下的任意ω角的2θ角度X射線衍射強度測量功能，因而得到的信息內(nèi)容不全，不嚴密。
日本理學(xué)電機公司最新制造的具有PSPC計數(shù)管的細小光點X射線應(yīng)力儀，其突出優(yōu)點在于能快速測量，但它也不具有ω掃描機構(gòu)，且電子線路復(fù)雜，成本高。
為了創(chuàng)造出一種新型X射線測角儀，使其具有好的信息功能，能夠準確實現(xiàn)對ψ1角，ω角，φ角，ψ2角和2θ角不同要求的變動測量，從而得到衍射環(huán)在不同角度要求下的衍射強度值，特發(fā)明本實用新型全信息功能X射線測角儀。
本實用新型的具體解決方案如下在主要由X射線管、計數(shù)管及掃描機構(gòu)組成的X射線測角儀上具有五種方位運動的機械動作結(jié)構(gòu)，能夠?qū)饘俨牧媳砻娈a(chǎn)生的衍射環(huán)進行多種方位角測量，特別是具有可以沿衍射環(huán)作ω角半環(huán)掃描的機構(gòu)。本實用新型測角儀上配有專門制造的線型側(cè)邊鈹窗口正比計數(shù)管和短陽極X射線管，并由三臺步進電機分別驅(qū)動，實現(xiàn)θ，ψ1和ω角的自動掃描運動，由手輪操作蝸輪付和齒條實現(xiàn)φ和ψ2角運動。
本實用新型X射線測角儀由于具有五種方位運動的機械動作結(jié)構(gòu)，特別是具有可以沿衍射環(huán)作ω角半環(huán)掃描的機構(gòu)，因此能準確實現(xiàn)ψ1角，ω角，φ角，ψ2角和2θ角不同要求的變動測量。測量獲得的衍射環(huán)衍射線強度的分布數(shù)據(jù)，經(jīng)計算機分析處理，可以得到有關(guān)金屬彈性變形，材料微觀結(jié)構(gòu)的各向異性的取向度，雙相金屬中奧氏體含量，晶格扭變產(chǎn)生的衍射線寬度變化等各種信息。
本實用新型測角儀具有ω半圓周動作機構(gòu)，它不僅體積小，結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，而且具有ω角的擺動功能和步進功能，比僅有ψ1擺動的儀器，在X射線測量原理上能更嚴密地切合衍射原理的要求。
本實用新型測角儀配有專門制造的線型側(cè)邊鈹窗口正比計數(shù)管，鈹窗口的長度擴大，增加了線復(fù)蓋角度的范圍。配有的短陽極X射線管，陽極短，能在ω角范圍內(nèi)都能測到衍射錐截面的半圓環(huán)，不會遮擋衍射束的通過。本測角儀全套機械結(jié)構(gòu)緊湊，電器件簡化，成本比較便宜，并且2θ掃描機構(gòu)可以單獨成為X射線測角儀的部件，配上其它必要部件，還能構(gòu)成一種非常輕便的X射線測量儀器。
圖1為本實用新型X射線測角儀的結(jié)構(gòu)總體圖。它是實施本實用新型的一個實施例。
圖2為2θ角掃描機構(gòu)圖。
圖3為ω角掃描機構(gòu)圖。
以下結(jié)合
本實用新型測角儀的結(jié)構(gòu)及工作過程。
圖1中表明了本測角儀各部件間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，置于導(dǎo)軌(8)上的光欄架(13)和光欄(4)是由步進電機(5)拖動絲杠(15)帶動的。遮板(17)只遮住光欄架光孔的其它部分和計數(shù)管(2)側(cè)邊窗口的不需要透光部分。
步進電機(6)帶動蝸輪付(11)，使2θ導(dǎo)軌(8)以及計數(shù)管(2)和接收光欄(3)一起作ω掃描運動。在步進電機(7)驅(qū)動下經(jīng)蝸輪付(12)使蝸輪導(dǎo)軌(9)作ψ1運動，而X光管(1)是和蝸輪導(dǎo)軌(9)連為一體一起動作的。蝸輪導(dǎo)軌(9)，圓弧″V″型導(dǎo)軌(8)，齒輪齒條付(10)，蝸輪付(11)和(14)的回轉(zhuǎn)動作中心都應(yīng)匯總在測量光點(16)被測試樣的中心。
圖2所示的2θ側(cè)邊正比計數(shù)管(2)是能攝取X射線衍射信息并轉(zhuǎn)化為電信號的電器件。由絲杠(15)帶動光欄架(13)和接收光欄(4)沿計數(shù)管鈹窗口由低角向高角作掃描的機構(gòu)實現(xiàn)2θ掃描。計數(shù)管是相對固定的，動作是按計算機給步進電機的指令來實現(xiàn)步進定時計數(shù)，或按ω或ψ1擺動的次數(shù)作為定時基準。
圖3所示的ω步進電機(6)所帶動的蝸輪軸，上端和2θ導(dǎo)軌(8)連接，其下端通過光欄架和接收光欄(3)連接，構(gòu)成了能沿衍射環(huán)圓周作步進，正反方向運動的掃描機構(gòu)。在計算機給ω電機(6)發(fā)出指令下進行ω角半環(huán)掃描，實現(xiàn)在不同ω角下的逐點測量和擺動測量衍射線的平均值的動作。
在三臺步進電機(5)，(6)，(7)的交替作用下，實現(xiàn)了在不同ψ1角，不同ω角的2θ角掃描或2θ角固定下ω掃描的各種衍射線強度記錄數(shù)據(jù)，達到全信息功能的需要。ψ2和φ運動是上述動作的輔助動作，在手動配合下實現(xiàn)形狀復(fù)雜工件的測量。
本實施例X射線測角儀的工作過程如下按預(yù)選條件手動選好ψ2，φ角的位置，調(diào)節(jié)ψ2可以改變試樣法向和衍射晶面法向之間的夾角。步進電機的動作是由PC計算機鍵盤輸入控制。由鍵盤輸入的測量條件有2θ角掃描范圍，ψ1各步進站位置或作θ－2θ掃描時的步進角度值，ω角等距掃描范圍，ω或ψ1的擺動范圍。若要實現(xiàn)織構(gòu)度測量或±η法測量，或側(cè)傾法測量，只需由鍵盤選定ω電機的動作。測量數(shù)據(jù)的修正，計算，圖表均由計算機完成。
本實用新型X射線測角儀在測試方法上，除能完成常用的(sinψ)∧2法，側(cè)傾法，擺動方法等方法外，由于本測角儀所獨有的可以沿衍射環(huán)作ω角運動，實現(xiàn)了ω角擺動，因而可以完成不同ω角下衍射強度隨2θ角的分布測量及各種ψ1角的±η法，包括45°±η法的測量。
本實用新型X射線測角儀可配用不同型式框架成為臺式，便攜式和框架式多種型式，也可根據(jù)需要配專用支架，以適應(yīng)現(xiàn)場測量多方面的需要。能廣泛用于各類實驗室或裝配車間的使用，也能適用較為復(fù)雜形狀的機械零件的測量。
權(quán)利要求1.一種x射線測角儀，主要由x射線管(1)、計數(shù)管(2)及掃描機構(gòu)組成，本實用新型的特征在于，具有由步進電機(5)、(6)、(7)分別驅(qū)動，實現(xiàn)θ、ψ1和ω角的掃描運動，以及用手輪操作蝸輪付(14)和齒條(10)實現(xiàn)φ和ψ2角運動的共有五種方位運動的機械動作結(jié)構(gòu)，能夠?qū)饘俨牧媳砻娈a(chǎn)生的衍射環(huán)進行多種方位角測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線測角儀，其特征在于，配用專門制造的線型側(cè)邊鈹窗口正比計數(shù)管(2)和短陽極X射線管(1)，它具有由絲杠(15)帶動光欄架(13)和接收光欄(4)沿計數(shù)器鈹窗口由2θ的低角度向高角度作掃描的機構(gòu)，實現(xiàn)2θ掃描。
3.根據(jù)權(quán)利要求1，2所述的X射線測角儀，其特征在于，除2θ掃描機構(gòu)外，還具有沿衍射環(huán)圓周作步進、正反方向運動的ω半環(huán)掃描機構(gòu)。
專利摘要一種全信息功能X射線測角儀，具有五種方位運動的機械動作結(jié)構(gòu)，由三臺步進電機分別驅(qū)動，實現(xiàn)θ，ψ，和ω角的掃描運動及手輪操作，實現(xiàn)Φ和ψ2角運動，并配用專門制造的線型側(cè)邊鈹窗口正比計數(shù)管和短陽極X射線管。本儀器機械結(jié)構(gòu)緊湊，成本便宜。能夠?qū)饘俨牧媳砻娈a(chǎn)生的衍射環(huán)進行多種方位角測量，特別是具有可以沿衍射環(huán)作ω角半環(huán)掃描或ω角擺動的機構(gòu)，達到全信息功能需要。本儀器適用于檢查機械零件殘余應(yīng)力和材料特定晶面的擇優(yōu)取向度等多種功能的測量。
文檔編號G01B11/26GK2067397SQ90206188
公開日1990年12月12日 申請日期1990年5月15日 優(yōu)先權(quán)日1990年5月15日
發(fā)明者吳祖垠, 王瑾, 施瑞華, 劉再國, 王振林, 邢合萍, 唐珀, 楊繼湖, 智書平 申請人:機械電子工業(yè)部機械科學(xué)研究院可靠性技術(shù)研究中心