RU1793343C - Способ рентгеноструктурного анализа поверхности изделий - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к рентгено- структурному анализу и может использоватьс  при неразрушающем анализе структуры промышленных изделий, в том числе и в полевых услови х.

Известна рентгеновска  камера обратной съемки (КРОС), содержаща  источник рентгеновского излучени , диафрагму с круглым отверстием, формирующую пр мой пучок рентгеновских лучей с небольшим углом расходимости, держатель образца и плоскую кассету с фотопленкой, расположенную между источником и держателем перпендикул рно падающему пучку.

Падающий луч обладает на образце круглое п тно небольшой площади (несколько мм2), дифрагированный от поверхности образца конический пучок формируетс  и регистрируетс  на фотопленку в виде дифракционной окружности. Экспозици  при съемке одной рентгенограммы значительна (от одного до нескольких часов). Камера позвол ет использовать образцы малых размеров и не применима дл  неразрушающего контрол .

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  способ изучени  текстуры внутренних поверхностей цилиндрических изделий, заключающийс  в том, что на исследуемую внутреннюю поверхность направл ют конический пучок рентгеновских лучей, вырезанный из широкорасход щегос  пучка точечного источника, регистрируют детектором отражени  от кольцевого участка издели  и по дифракционной картине суд т о структуре внутренней поверхности издели . .

Применение расход щихс  конических пучков и осева  симметри  геометрии съемки , отличающие этот способ, позвол ют экс- прессно и без разрушени  издели  анализировать структуру внутренней поверхности . При использовании фотопленки в качестве детектора врем  экспозиции составл ет несколько дес тков минут, а площадь одновременно анализируемой поверхности несколько тыс. мм2,

Этим способом можно исследовать участки издели , имеющие форму внутренних поверхностей вращени , он не применим дл  наружных поверхностей. Кроме того, нет возможности установить однозначное соответствие между участком исследуемой поверхности и полученной от него дифракционной картиной из-за того, что конические дифракционные пучки от каждой точки на облученной кольцевой области пересекаютс  в общей точке, лежащей на оси симметрии устройства, где регистрируютс  детектором. Поэтому детектор накапливает

суммарную информацию о структуре всей облученной кольцевой области без ее детализации по составл ющим эту область отдельным участкам.

Целью изобретени   вл етс  осуществление возможности локального анализа структурного состо ни  наружной поверхности изделий на большой площади одновременно .

Указанна  цель достигаетс  тем, что источник рентгеновского излучени  с широко- расход щис  пучком располагают над анализируемой поверхностью издели , с помощью экрана вырезают конический пу5 чок, проецирующийс  на поверхность издели  в виде кольца, причем конический пучок располагают относительно исследуем мой поверхности так, что его ось симметрии перпендикул рна поверхности, а

0 дифрагированное излучение регистрируют по окружности, образуемой точками фокусировки на поверхности, эквидистантной анализируемой. При одновременном перемещении источника и детектора вдоль по5 верхности сканируют все изделие.

На фиг. 1 иллюстрируетс  сущность способа; на фиг. 2 - настройка геометрии съемки при реализации способа, а также по сн етс  каким образом устанавливаетс 

0 однозначное соответствие между участком исследуемой поверхности и полученной от него дифракционной картиной; на фиг. 3 - участок рентгенограммы, сн той по предложенному способу.

5Предлагаемый способ может быть реализован следующим образом.

Рентгеновский источник 1 располагают над поверхностью 2 издели , диафрагму 3 с кольцевой прорезью устанавливают таким

0 образом, чтобы обеспечить заданный угол 2 а раствора конического пучка 4, а также перпендикул рность оси симметрии конического пучка к исследуемой поверхности 2 издели , дифракционные пучки 5, которые

5 сход тс  в соответствующих точках на окружност х фокусировки 6, регистрируют детектором 7, в качестве которого может быть использована фотопленка в кассете или двухмерный ионизационный счетчик.

0 Фокусировка дифракционного излучени  в любой плоскости, содержащей ось 00, происходит геометрически эквивалентным способом в точку, лежащую на рассто нии R от оси 00 и на рассто нии Н от анализи5 руемой поверхности. Фокусировка в плоскости соответствует известному в рентгенографии принципу фокусировки по Зееману-Болину.

Вследствие осевой симметрии способа (ось 00) геометрическим местом расположени  точек фокусировки будет крива , лежаща  в плоскости, эквидистантной анализируемой поверхности. Дл  плоской пс верхности образца - это окружность, опись ваема  соотношени ми

+ tg a);

tg2(20-a) + 1 гд з R - радиус окружности сфокусированного излучени ;

h - рассто ни  от источника излучени  до анализируемой поверхности;

а- угол полураствора падающего кониче

:кого пучка;

в- угол дифракции; Н - рассто ние между анализируемой поверхностью и окружностью сфокусиро- ва -того излучени .

Дифракционные конусы с угловым рас- твбром 4 $от всех участков облученной по- ве рхности касаютс  этой окружности. Следовательно, детектором, установленным так, чтобы содержать окружность сфокусированного излучени , регистрируют эту ок эужность и следы касающихс  ее дифрак- циэнных конусов. Угол о. и рассто ние h опэедел ют размер облучаемой кольцевой обтасти, а следовательно, определ ют пло- щгдь анализируемой поверхности. С увеличением а и h размеры облученной поверхности возрастают.

, Однозначное соответствие между отдельными участками анализируемой поверхности и дифракционной картиной, полученной от него., обеспечиваетс  тем, 4jc падающий луч So и дифракционный луч S /ежат в одной плоскости, проход щей через ось 00 и точку падени  луча S0 на по- веэхность анализируемого издели . Пе зесечение этой плоскости с детектором указывает зону, где регистрируютс  рассе н )ые от заданного участка поверхности лучи . Поэтому каждой точке, лежащей на

0

5

0

5

0

5

0

5

окружности сфокусированных лучей, соответствует отдельна  точка на анализируемой поверхности. Это дает возможность однозначно определ ть местоположение участков с измененным структурным состо нием на анализируемой поверхности.

Дл  регистрации сфокусированного дифракционного излучени  детектор можно устанавливать различным образом.

Наиболее просто технически осуществл ютс  два следующих варианта: по поверхности , эвидистантной анализируемой на рассто нии Н от нее, как показано на фиг. 1, и по цилиндрической поверхности радиусом R с осью цилиндра 00. На фиг. 3 показана рентгенограмма, полученна  по второму варианту расположени  фотопленки. Исследована зона сварного шва двух Al-листов с различной структурой. Излучение , врем  экспозиции 20 мин, пленка РТ-1, радиус фотокассеты 80 мм, сфокусированы отражени  (111) и (200) с углами дифракции 19,32° и 22,43 соответственно. Видно, что рентгенограмма может быть условно разбита на три зоны. Зона А характеризует металл первого листа: рекристаллизованна  структура дает четкие дифракционные рефлексы от отдельных зерен, в зоне Б дифракционна  картина соответствует шву с крупнокристаллической структурой, причем слегка размытые рефлексы указывают на остаточную деформацию в зернах, а зона В относитс  к металлу второго листа с деформированной структурой, что выражаетс  в практически полном размытии дифракционных п тен. Видно, что отдельные участки исследованной поверхности хорошо локализованы на рентгенограмме. Необходимо подчеркнуть, что при любой установке детектора дифракционное излучение фокусируетс  в точках, образующих кривую, эквидистантную анализируемой поверхности , причем конкретна  форма кривой определ етс  локальной формой анализируемой поверхности.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ рентгеноструктурного анализа поверхности изделий, заключающийс  в том, что анализируемую поверхность облучают коническим пучком рентгеновских лучшей, вырезанным экраном из широкорас- хоД щегос  пучка точечного источника и проецируемым на облучаемую поверхность в виде кольца, регистрируют дифрагированное облучаемым участком излучение и по характеру дифракционной картины суд т о

   структурном состо нии поверхности издели , отличающийс  тем, что, с целью осуществлени  возможности локального анализа структурного состо ни  поверхности издели , конический пучок располагают относительно исследуемой поверхности так, что его ось симметрии перпендикул рна поверхности, а дифрагированное излучение регистрируют по окружности, образуемой точками фокусировки на поверхности эквидистантной анализируемой.

   Редактор Е.Савина

   Составитель В.Кошелев Техред М.Моргентал

   Корректор. О. Густи