RU2664774C1 - X-ray diffraction meter - Google Patents
X-ray diffraction meter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2664774C1 RU2664774C1 RU2017140363A RU2017140363A RU2664774C1 RU 2664774 C1 RU2664774 C1 RU 2664774C1 RU 2017140363 A RU2017140363 A RU 2017140363A RU 2017140363 A RU2017140363 A RU 2017140363A RU 2664774 C1 RU2664774 C1 RU 2664774C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- goniometer
- arc
- center
- circle
- diffractometer
- Prior art date
Links
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 title abstract description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000011160 research Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 13
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 101100537937 Caenorhabditis elegans arc-1 gene Proteins 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000002050 diffraction method Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к средствам для рентгеновских дифракционных измерений, проводимых, в частности, при исследовании внутренних напряжений в изделиях из поликристаллических материалов.The invention relates to means for x-ray diffraction measurements, carried out, in particular, in the study of internal stresses in products from polycrystalline materials.
Рентгеновские дифрактометры традиционно содержат гониометр с размещенными на его дуге источником коллимированного рентгеновского излучения и детектором дифрагированного излучения (см., например, Л.И. Гладких, С.В. Малыхин, А.Т. Пугачев. Дифракционные методы анализа внутренних напряжений. Теория и эксперимент (глава 5). Харьков, НТУ "ХПИ", 2006, 304 с. [1]), а также те или иные средства для взаимного перемещения гониометра и исследуемого объекта.Traditionally, X-ray diffractometers contain a goniometer with a collimated X-ray source and a diffracted radiation detector (see, for example, L.I. Gladkikh, S.V. Malykhin, A.T. Pugachev. Diffraction methods for analyzing internal stresses. Theory and experiment (chapter 5). Kharkov, NTU "KhPI", 2006, 304 p. [1]), as well as various means for the mutual movement of the goniometer and the object under study.
Последние могут иметь разнообразное выполнение. Это могут быть как средства для перемещения исследуемого объекта в виде образца исследуемого материала относительно гониометра (см., например, патент США №5359640, опубл. 25.10.1994 [2], где указанные средства позволяют осуществлять трехкоординатное перемещение образца), так и средства для перемещения дуги гониометра вместе с установленными на ней устройствами относительно крупногабаритного исследуемого объекта типа железнодорожного колеса (аналогичные, например, двухкоординатному средству, описанному в патенте РФ №2115901, опубл. 20.07.1998 [3]). Очевидно также комбинирование названных возможностей.The latter may have a diverse implementation. It can be both means for moving the studied object in the form of a sample of the studied material relative to the goniometer (see, for example, US patent No. 5359640, publ. 10/25/1994 [2], where these means allow three-coordinate movement of the sample), and means for moving the goniometer arc together with the devices mounted on it with respect to a large-sized object under study such as a railway wheel (similar, for example, to a two-coordinate tool described in RF patent No. 21115901, published on July 20, 1998 [3]). A combination of these features is also obvious.
В большинстве случаев дифракционных измерений, в частности при измерениях, проводимых с целью исследования внутренних напряжений в поликристаллических материалах, перед началом измерений центр окружности дуги гониометра, через который проходит направление оси рентгеновского пучка, должен быть совмещен с выбранной точкой на поверхности исследуемого объекта - образца исследуемого материала или непосредственно изделия, являющегося исследуемым объектом [1]. Данная операция в дальнейшем для краткости называется юстировкой, а упомянутая точка на поверхности исследуемого объекта - точкой исследования. Для проведения юстировки рентгеновские дифрактометры снабжают средством, позволяющим получить информацию о текущем рассогласовании положения двух точек - упомянутого центра окружности дуги гониометра и точки исследования.In most cases of diffraction measurements, in particular when measuring to study the internal stresses in polycrystalline materials, before starting the measurements, the center of the circle of the arc of the goniometer through which the axis of the x-ray beam passes must be aligned with the selected point on the surface of the object under study - the sample of the object under study material or directly the product, which is the studied object [1]. For brevity, this operation is hereinafter referred to as adjustment, and the aforementioned point on the surface of the object under study is called the research point. To carry out the adjustment, X-ray diffractometers are equipped with a means to obtain information about the current mismatch of the position of two points - the aforementioned center of the circumference of the arc of the goniometer and the point of study.
Известно выполнение рентгеновского дифрактометра [2], при котором средство для юстировки содержит лазер, луч которого ориентирован по направлению радиуса окружности дуги гониометра, и оптико-электронную систему, имеющую направление "прицеливания", тоже совпадающее с одним из радиусов окружности дуги гониометра. Система позволяет видеть рассогласование текущего положения пятна лазера на поверхности исследуемого объекта относительно точки исследования. Содержащаяся в составе такого дифрактометра оптико-электронная система довольно сложна. При этом ее наличие затрудняет компоновку дифрактометра, так как элементы этой системы ввиду отмеченной выше ее сложности приходится размещать на расстоянии от центра окружности дуги гониометра, превышающем ее радиус, чтобы не препятствовать расположению на дуге и перемещению по ней в случаях, когда это необходимо, узлов дифрактометра, непосредственно участвующих в дифракционных измерениях.It is known to perform an X-ray diffractometer [2], in which the alignment means comprises a laser whose beam is oriented in the direction of the radius of the circle of the goniometer’s arc, and an optoelectronic system having a “aiming” direction, which also coincides with one of the radii of the circle of the goniometer’s arc. The system allows you to see the mismatch of the current position of the laser spot on the surface of the investigated object relative to the point of study. The optoelectronic system contained in such a diffractometer is rather complex. Moreover, its presence complicates the layout of the diffractometer, since the elements of this system, due to its complexity noted above, have to be placed at a distance from the center of the circumference of the goniometer’s arc in excess of its radius, so as not to impede the placement of nodes on the arc and its movement in cases where necessary a diffractometer directly involved in diffraction measurements.
Известен также рентгеновский дифрактометр, в котором используются два источника световых лучей с разной длиной волны, установленные на дуге гониометра и ориентированные в центр окружности этой дуги (авторское свидетельство СССР №1716406, опубл. 29.02.1992 [4]). При юстировке наблюдают взаимное расположение двух световых пятен разного цвета на поверхности исследуемого объекта и добиваются полного совмещения этих пятен друг с другом и заданной точкой исследования. Данный дифрактометр значительно более прост в конструктивном отношении по сравнению с [2], однако существенное влияние на точность юстировки оказывает субъективный фактор вследствие необходимости визуального контроля совмещения трех объектов - точки исследования и двух световых пятен разного цвета.An X-ray diffractometer is also known, in which two sources of light rays with different wavelengths are used, mounted on the goniometer arc and oriented to the center of the circle circumference of this arc (USSR author's certificate No. 1716406, publ. 02.29.1992 [4]). When adjusting, observe the relative position of two light spots of different colors on the surface of the studied object and achieve full alignment of these spots with each other and a given point of study. This diffractometer is much simpler constructively compared to [2], however, the subjective factor has a significant impact on the alignment accuracy due to the need to visually control the combination of three objects - the study point and two light spots of different colors.
Аналогичный принцип юстировки используется также в рентгеновских дифрактометрах серии "РИКОР" разработки ООО "Институт рентгеновской оптики" (А. Болотоков, Д. Зайцев, А. Щербаков, А. Лютцау. Поликапиллярная оптика Кумахова и аналитические приборы. "Аналитика", 2015, №4, С. 14-22 [5]; более полные сведения об этих приборах содержатся, например, в работе: А.К. Мукатова. Разработка подводного аппарата для контроля напряженного состояния в конструкциях неразрушающим методом рентгеновской тензометрии. Санкт-Петербургский государственный политехнический университет. Институт металлургии, машиностроения и транспорта. Санкт-Петербург, 2014, С. 36-39 [6]). Отмеченный выше недостаток прибора [4] в приборах серии "РИКОР" тоже проявляется, хотя и в меньшей степени, благодаря использованию в качестве источников видимого излучения двух лазеров, создающих весьма тонкие световые пучки. Вместе с тем наличие двух лазеров, устанавливаемых на дуге гониометра, негативно сказывается на возможной свободе компоновки прибора в целом.A similar alignment principle is also used in the RICOR series X-ray diffractometers developed by the Institute of X-ray Optics LLC (A. Bolotokov, D. Zaitsev, A. Scherbakov, A. Lutzau. Kumakhov polycapillary optics and analytical instruments. "Analytics", 2015, No. 4, pp. 14-22 [5]; more complete information about these devices is contained, for example, in the work of AK Mukatov. Development of an underwater apparatus for monitoring the stress state in structures by non-destructive X-ray tensometry. St. Petersburg State Polytechnic th University. Institute of Metallurgy, Mechanical Engineering and Transport. St. Petersburg, 2014, pp 36-39 [6]). The above-mentioned drawback of the device [4] in the RICOR series devices also manifests itself, although to a lesser extent, due to the use of two lasers producing very thin light beams as sources of visible radiation. At the same time, the presence of two lasers mounted on the arc of the goniometer negatively affects the possible freedom of layout of the device as a whole.
Рентгеновские дифрактометры серии "РИКОР" [5, 6] наиболее близки к дифрактометру по предлагаемому изобретению.X-ray diffractometers of the RICOR series [5, 6] are closest to the diffractometer according to the invention.
Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции дифрактометра и обеспечении большей свободы компоновки благодаря использованию только одного лазерного средства, а также в обеспечении большей простоты и точности юстировки за счет уменьшения влияния субъективного фактора при ее осуществлении и уменьшении времени, затрачиваемого на юстировку дифрактометра. Ниже при рассмотрении частных случаев и примеров осуществления изобретения могут быть названы и другие виды достигаемого технического результата.The present invention is aimed at achieving a technical result, which consists in simplifying the design of the diffractometer and providing greater freedom of layout due to the use of only one laser tool, as well as providing greater simplicity and accuracy of adjustment by reducing the influence of the subjective factor during its implementation and reducing the time spent on adjustment diffractometer. Below, when considering particular cases and embodiments of the invention, other types of achievable technical result can be named.
Предлагаемый рентгеновский дифрактометр, как и указанный наиболее близкий к нему известный, содержит гониометр с установленными на его дуге коллимированным источником рентгеновского излучения, ось пучка которого проходит через центр окружности дуги гониометра, и детектором дифрагированного излучения, а также средства для взаимного перемещения гониометра и исследуемого объекта и лазерное средство, создающее излучение в видимом диапазоне, для получения информации о положении центра окружности дуги гониометра относительно выбранной точки исследования на поверхности исследуемого объекта.The proposed X-ray diffractometer, like the one closest known to it, contains a goniometer with a collimated X-ray source installed on its arc, the beam axis of which passes through the center of the circle of the goniometer’s arc, and a diffracted radiation detector, as well as means for moving the goniometer and the object under study and a laser tool that generates radiation in the visible range, to obtain information about the position of the center of the circumference of the arc of the goniometer relative to the selected the study points to the surface of the object.
Для достижения названного технического результата в предлагаемом рентгеновском дифрактометре, в отличие от наиболее близкого к нему известного, лазерное средство для получения информации о положении центра окружности дуги гониометра относительно выбранной точки исследования на поверхности исследуемого объекта выполнено в виде лазерного измерителя расстояния, формирующего луч видимого излучения, ориентированный в направлении центра окружности дуги гониометра.To achieve the named technical result in the proposed X-ray diffractometer, in contrast to the closest known to it, the laser tool for obtaining information about the position of the center of the circle of the goniometer’s arc relative to the selected research point on the surface of the studied object is made in the form of a laser distance meter, forming a beam of visible radiation, oriented towards the center of the circle of the arc of the goniometer.
При этом используемое единственное лазерное средство - измеритель расстояния - не обязательно должно быть установлено непосредственно на дуге гониометра, т.е. таким образом, что его ориентация (направление лазерного луча, вдоль которого измеряется расстояние) совпадает с направлением одного из радиусов этой дуги. Важно лишь, чтобы направление луча, вдоль которого измеряется расстояние, проходило через центр окружности дуги гониометра, например, это направление может лежать в плоскости, проходящей через центр окружности дуги гониометра, не совпадающей с плоскостью, в которой находится окружность дуги гониометра.In this case, the only laser tool used - the distance meter - does not have to be installed directly on the arc of the goniometer, i.e. so that its orientation (the direction of the laser beam along which the distance is measured) coincides with the direction of one of the radii of this arc. It is only important that the direction of the beam along which the distance is measured passes through the center of the circle of the goniometer’s arc, for example, this direction can lie in the plane passing through the center of the circle of the goniometer’s arc, which does not coincide with the plane in which the circle of the goniometer’s arc is located.
В частном случае, когда это не препятствует компоновке прибора в целом, упомянутое направление может находиться и в плоскости окружности дуги гониометра.In the particular case, when this does not interfere with the layout of the device as a whole, the mentioned direction can also be in the plane of the circle of the arc of the goniometer.
В любом из названных случаев при правильной юстировке, когда точка исследования совпадает с центром окружности дуги гониометра, через которую проходит направление оси квазипараллельного пучка рентгеновского излучения, лазерный измеритель расстояния показывает один и тот же полученный с присущей лазерным измерителям высокой точностью результат - расстояние от этого измерителя до центра окружности дуги гониометра. Этот результат является фиксированной величиной для конкретного экземпляра лазерного измерителя расстояния при фиксированном выбранном месте его установки. Поэтому достижение такого результата в процессе юстировки (в сочетании с тем, что световой луч лазерного измерителя расстояния наведен на точку исследования) свидетельствует о завершении юстировки.In any of these cases, when the alignment is correct, when the research point coincides with the center of the circle of the goniometer’s arc, through which the axis of the quasi-parallel X-ray beam passes, the laser distance meter shows the same result obtained with the laser accuracy of high accuracy - the distance from this meter to the center of the circumference of the arc of the goniometer. This result is a fixed value for a specific instance of a laser distance meter at a fixed selected location. Therefore, the achievement of such a result during the adjustment process (in combination with the fact that the light beam of the laser distance meter is aimed at the point of study) indicates the completion of the adjustment.
Это позволяет обеспечить, в конечном счете, как более точную юстировку, в том числе, за счет существенного уменьшения влияния субъективного фактора (юстировка заканчивается при совпадении показываемого измерителем расстояния с заданным фиксированным значением), так и упростить сам процесс юстировки.This allows us to ensure, in the final analysis, both more accurate adjustment, including due to a significant reduction in the influence of the subjective factor (adjustment ends when the distance indicated by the meter coincides with a given fixed value), and to simplify the adjustment process itself.
В частном случае выполнения предлагаемого рентгеновского дифрактометра, для еще большего упрощения процесса юстировки, лазерный измеритель расстояния может быть дополнен функцией индикации рассогласования между измеренным и требуемым расстоянием, соответствующим расстоянию от указанного измерителя до центра окружности дуги гониометра.In the particular case of the proposed X-ray diffractometer, to further simplify the alignment process, the laser distance meter can be supplemented with a function to indicate a mismatch between the measured and the required distance corresponding to the distance from the specified meter to the center of the circumference of the goniometer arc.
Лазерный измеритель расстояния может быть настроен также таким образом, чтобы совпадению точки исследования с центром окружности дуги дальномера соответствовало нулевое индицируемое значение.The laser distance meter can also be adjusted so that a zero indicated value corresponds to the coincidence of the research point with the center of the circle of the arc of the rangefinder.
В качестве источника коллимированного рентгеновского излучения предпочтительно использовать, как и в упоминавшихся приборах серии "РИКОР", рентгеновскую трубку совместно с рентгеновской полулинзой (см., например, патент РФ Патент РФ №2164361, опубл. 20.03.2001 [7]), формирующей квазипараллельный пучок. Это позволяет применить малогабаритную и маломощную трубку, благодаря чему достигается портативность и безопасность дифрактометра.As a source of collimated x-ray radiation, it is preferable to use, as in the aforementioned devices of the RICOR series, an x-ray tube together with an x-ray half lens (see, for example, RF patent RF Patent No.2164361, publ. 03.20.2001 [7]), forming a quasi-parallel a bunch. This allows the use of a small-sized and low-power tube, due to which portability and safety of the diffractometer are achieved.
В зависимости от конкретного назначения предлагаемого рентгеновского дифрактометра, источник коллимированного рентгеновского излучения, детектор дифрагированного излучения и лазерный измеритель расстояния могут быть установлены на дуге гониометра как в фиксированном положении, так и с возможностью перемещения вдоль нее порознь или совместно. В последнем случае названные устройства устанавливают на общем базисном элементе, способном передвигаться по дуге гониометра.Depending on the specific purpose of the proposed X-ray diffractometer, a collimated X-ray source, a diffracted radiation detector and a laser distance meter can be mounted on the arc of the goniometer both in a fixed position and with the possibility of moving along it separately or together. In the latter case, these devices are mounted on a common base element that can move along the arc of the goniometer.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, на которых схематически показаны (без механических средств для взаимного перемещения исследуемого объекта и дуги гониометра с установленными на ней устройствами):The invention is illustrated by drawings, in which are schematically shown (without mechanical means for mutual movement of the test object and the goniometer arc with devices installed on it):
- на фиг. 1 - размещение основных узлов дифрактометра в случае, когда лазерный измеритель расстояния установлен таким образом, что ось пучка его излучения находится в плоскости окружности дуги гониометра;- in FIG. 1 - placement of the main components of the diffractometer in the case when the laser distance meter is installed so that the axis of the beam of its radiation is in the plane of the circle of the arc of the goniometer;
- на фиг. 2 - размещение основных узлов дифрактометра в случае, когда лазерный измеритель расстояния установлен таким образом, что ось пучка его излучения находится в плоскости, не совпадающей с плоскостью окружности дуги гониометра, но проходящей через центр этой окружности (гониометр на этой фигуре показан в другой проекции).- in FIG. 2 - placement of the main components of the diffractometer in the case when the laser distance meter is installed in such a way that the axis of the beam of its radiation is in a plane that does not coincide with the plane of the circle of the arc of the goniometer, but passes through the center of this circle (the goniometer in this figure is shown in another projection) .
В обоих описанных выше частных случаях, различающихся установкой лазерного измерителя расстояния, дифрактометр содержит, как показано на фиг. 1 и фиг. 2, дугу 1 гониометра, на которой установлены источник 3 коллимированного рентгеновского излучения, ось 4 пучка которого ориентирована по одному из радиусов дуги 1 гониометра и поэтому проходит через центр О окружности этой дуги, и детектор 7 дифрагированного излучения, ориентированный по другому радиусу дуги 1.In both particular cases described above, which differ in the installation of a laser distance meter, the diffractometer contains, as shown in FIG. 1 and FIG. 2,
Что же касается лазерного измерителя расстояния, то он в первом случае, иллюстрируемом фиг. 1, установлен на дуге гониометра, как и источник 3 рентгеновского излучения и детектор 7 дифрагированного излучения, и занимает положение 5.1. При этом создаваемый им световой луч 6 тоже ориентирован по радиусу окружности дуги 1, т.е. находится в плоскости этой окружности и проходит через ее центр О.As for the laser distance meter, in the first case, illustrated in FIG. 1, is mounted on the arc of the goniometer, like the
В этом случае измеритель 5.1 осуществляет измерение расстояния до поверхности исследуемого объекта, которое только при точном совмещении точки исследования ТИ с центром О будет равно величине ρ, показанной на фиг. 1, отличающейся от радиуса R окружности дуги 1 гониометра на некоторую величину Δ. Последняя является константой прибора, зависящей от расположения начала отсчета лазерного измерителя расстояния относительно окружности дуги 1. Поэтому отличие измеренного расстояния от известного радиуса R окружности дуги гониометра именно на эту величину свидетельствует о том, что точка на поверхности исследуемого образца, совпадающая со световым пятном СП1, создаваемым лучом 6 лазерного измерителя 5.1, находится в центре дуги 1 гониометра, в которую направлен и коллимированный пучок 4 рентгеновского излучения источника 3. Достижение этого состояния может быть обеспечено с помощью не показанных на чертежах средств взаимного перемещения гониометра и исследуемого объекта, аналогичных, например, описанным в [2, 3]. Положение исследуемого объекта, соответствующее выполнению описанного условия, показано на фиг. 1 прямоугольником 2.0.In this case, the 5.1 meter measures the distance to the surface of the object under study, which only with the exact coincidence of the research point of the TI with the center O will be equal to the value ρ shown in FIG. 1, different from the radius R of the circumference of the
Прямоугольником 2.1, изображенным штриховыми линиями, представлен исследуемый объект, находящийся в положении, не удовлетворяющем этому условию. Продолжение луча 6 лазерного измерителя дальности к исследуемому объекту в этом положении тоже показано штрихами. Можно видеть, что световое пятно СП1, создаваемое на поверхности исследуемого объекта лучом 6 лазерного измерителя расстояния при таком положении исследуемого объекта, не совпадает с точкой исследования ТИ (последняя в обоих положениях исследуемого объекта (2.1 и 2.0) находится в одном и том же месте на поверхности этого объекта).Rectangle 2.1, shown by dashed lines, represents the object under study, which is in a position that does not satisfy this condition. The continuation of the
Второй случай, иллюстрируемый фиг. 2, на котором гониометр показан в другой проекции, отличается от рассмотренного выше первого случая тем, что уставленный на дуге гониометра лазерный измеритель расстояния находится в положении 5.2 в плоскости, образующей некоторый угол λ с плоскостью окружности дуги 1 гониометра и проходящей через центр О этой окружности. Положение лазерного измерителя расстояния относительно дуги 1 зафиксировано элементом 8. В показанном на фиг. 2 случае совпадению точки исследования ТИ на поверхности исследуемого объекта с центром О окружности дуги 1 гониометра соответствует, как и в случае, показанном на фиг. 1, результат измерения расстояния, равный величине ρ, при одновременном совпадении светового пятна СП0, создаваемого лучом 6 лазерного измерителя расстояния, именно с точкой ТИ. Такая ситуация соответствует нахождению исследуемого объекта в положении, показанном на фиг. 2 позицией 2.0. Положение исследуемого объекта, изображенного штриховой линией, показанное позицией 2.1, не соответствует названному выше условию. В этом положении, как можно видеть, положение светового пятна СП1, создаваемого лазерным лучом измерителя расстояния на поверхности исследуемого объекта, не совпадает сточкой исследования ТИ.The second case illustrated in FIG. 2, in which the goniometer is shown in a different projection, differs from the first case considered above in that the laser distance meter mounted on the arc of the goniometer is in position 5.2 in the plane forming an angle λ with the plane of the circle of the
Очевидно, что в рассматриваемом втором случае логика действий для совмещения точки исследования ТИ с центром О дуги 1 окружности гониометра, требующая совмещения этой точки со световым пятном, создаваемым лазерным измерителем расстояния, при одновременном выполнении условия, заключающегося в отличии измеренного значения расстояния от известного радиуса R дуги гониометра на упомянутую выше величину Δ, - такая же, как в первом случае.Obviously, in the second case under consideration, the logic of actions for combining the TI research point with the center О of the
Нетрудно видеть, что при обоих вариантах расположения лазерного измерителя расстояния (при нахождении оси пучка 6 его излучения как в плоскости окружности дуги 1 гониометра, так и в наклоненной относительно нее плоскости, но проходящей через центр упомянутой окружности), указанный измеритель может занимать также положение, более удаленное или менее удаленное от центра О, чем показано на фиг. 1 и фиг. 2, будучи установленным на дуге 1 гониометра с помощью тех или иных конструктивных элементов, но не обязательно непосредственно на этой дуге. В зависимости от этого, разница Δ между результатом измерения расстояния и радиусом R окружности дуги гониометра при совпадении точки исследования с центром О окружности дуги 1 гониометра может быть и отрицательной, и положительной, и нулевой.It is easy to see that with both options for the location of the laser distance meter (when the
В любом случае лазерный измеритель расстояния может быть настроен таким образом, чтобы вместо абсолютной величины измеренного значения расстояния на его выходе было сформировано значение разности δ=R-ρ. При этом в процессе подстройки взаимного расположения исследуемого образца и гониометра следует добиваться совпадения показания измерителя дальности, равного δ, с величиной Δ, являющейся, как отмечалось выше, константой прибора.In any case, the laser distance meter can be configured so that instead of the absolute value of the measured distance value, a difference value δ = R-ρ is formed at its output. Moreover, in the process of adjusting the relative position of the test sample and the goniometer, it is necessary to achieve the coincidence of the readings of the range meter, equal to δ, with the value Δ, which, as noted above, is a constant of the device.
Наконец, лазерный измеритель расстояния может быть настроен и таким образом, что на его выходе формируется разность между величинами δ и Δ. При такой настройке лазерного измерителя расстояния в процессе подстройки взаимного расположения исследуемого образца и гониометра следует добиваться достижения нулевого значения выходной величины лазерного измерителя расстояния.Finally, the laser distance meter can be configured in such a way that a difference between the values of δ and Δ is formed at its output. With this setting of the laser distance meter, in the process of adjusting the relative position of the test sample and the goniometer, it is necessary to achieve zero value of the output value of the laser distance meter.
В качестве лазерного измерителя расстояния целесообразно использовать прибор, реализующий триангуляционный метод измерения (см., например, патент США №5024529, опубл. 18.06.1991 [8]; патент РФ на полезную модель №45520, опубл. 10.05.2005 [9]). Такие приборы способны обеспечить точность измерения до 10 мкм при расстояниях до 600 мм (А.В. Венедиктов. Методика проектирования триангуляционных измерительных систем для промышленного контроля и дефектации изношенных деталей. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Рязанский государственный радиотехнический университет, 2006, 19 с. [10]).As a laser distance meter, it is advisable to use a device that implements a triangulation measurement method (see, for example, US patent No. 5024529, publ. 06/18/1991 [8]; RF patent for utility model No. 45520, publ. 10.05.2005 [9]) . Such devices are capable of providing measurement accuracy of up to 10 μm at distances of up to 600 mm (A.V. Venediktov. Technique for designing triangulation measuring systems for industrial control and fault detection of worn parts. Abstract of dissertation for the degree of candidate of technical sciences. Ryazan State Radio Engineering University, 2006 , 19 p. [10]).
Дуга 1 гониометра в простейшем случае может быть установлена с возможностью перемещения по высоте относительно основания дифрактометра, которое он имеет в своем составе, а исследуемый объект, если им является небольшой образец, размещают на этом основании. Юстировку в этом случае осуществляют перемещением образца по горизонтальной поверхности основания в сочетании с вертикальным перемещением дуги 1 гониометра.
При больших габаритах и массе исследуемого объекта дифрактометр выполняют с возможностью расположения дуги гониометра над исследуемым объектом при установке дифрактометра рядом с ним, а также с возможностью такого перемещения дуги гониометра, при котором центр ее окружности может изменять свое положение в горизонтальной плоскости (при наличии также упомянутой возможности перемещения ее по вертикали).With large dimensions and mass of the object under study, the diffractometer is configured to position the goniometer arc over the object under study when the diffractometer is installed next to it, and also to move the goniometer arc such that the center of its circle can change its position in the horizontal plane (if there is also the above-mentioned the possibility of moving it vertically).
На фигурах 1 и 2 дуга 1 гониометра показана в положении, при котором плоскость ее окружности ориентирована вертикально. В зависимости от конкретных задач исследования, решаемых с использованием дифрактометра, может потребоваться и другая ориентация этой плоскости. Поэтому в предлагаемом дифрактометре дуга гониометра может быть установлена с дополнительной возможностью регулируемого наклона плоскости ее окружности относительно вертикального положения. Благодаря этому, в частности, может быть упрощено осуществление измерений внутренних напряжений в поликристаллическом материале исследуемом объекта с использованием метода "sin2ψ" [1].In figures 1 and 2, the
Необходимые для описанных выше перемещений механические приспособления принципиально несложны и поэтому не иллюстрируются чертежами.The mechanical devices necessary for the movements described above are fundamentally uncomplicated and therefore are not illustrated by the drawings.
Таким образом, предлагаемая конструкция дифрактометра с использованием в ее составе лазерного измерителя расстояния предоставляет широкие возможности компоновки прибора как в зависимости от размеров его узлов и удобства их расположения относительно друг друга или средств для взаимного ориентирования гониометра и исследуемого образца, так и в зависимости конкретной предназначенности дифрактометра, а также от технологических и иных предпочтений разработчика.Thus, the proposed design of the diffractometer using a laser distance meter in its composition provides ample opportunity to layout the device both depending on the size of its nodes and the convenience of their location relative to each other or means for mutual orientation of the goniometer and the test sample, and depending on the specific purpose of the diffractometer , as well as technological and other preferences of the developer.
Источники информацииInformation sources
1. Л.И. Гладких, С.В. Малыхин, А.Т. Пугачев. Дифракционные методы анализа внутренних напряжений. Теория и эксперимент (глава 5). Харьков, НТУ "ХПИ", 2006, 304 с.1. L.I. Smooth, S.V. Malykhin, A.T. Pugachev. Diffraction methods for the analysis of internal stresses. Theory and experiment (chapter 5). Kharkov, NTU "KhPI", 2006, 304 p.
2. Патент США №5359640, опубл. 25.10.1994.2. US Patent No. 5359640, publ. 10/25/1994.
3. Патент РФ №2115901, опубл. 20.07.1998.3. RF patent No. 21115901, publ. 07/20/1998.
4. Авторское свидетельство СССР №1716406, опубл. 29.02.1992.4. Copyright certificate of the USSR No. 1716406, publ. 02/29/1992.
5. А. Болотоков, Д. Зайцев, А. Щербаков, А. Лютцау. Поликапиллярная оптика Кумахова и аналитические приборы. "Аналитика", 2015, №4, С. 14-22.5. A. Bolotokov, D. Zaitsev, A. Scherbakov, A. Lutzau. Kumakhov multicapillary optics and analytical instruments. "Analytics", 2015, No. 4, S. 14-22.
6. А.К. Мукатова. Разработка подводного аппарата для контроля напряженного состояния в конструкциях неразрушающим методом рентгеновской тензометрии. Санкт-Петербургский государственный политехнический университет. Институт металлургии, машиностроения и транспорта. Санкт-Петербург, 2014, С. 36-39.6. A.K. Mukatova. Development of an underwater vehicle for monitoring the stress state in structures by the non-destructive method of X-ray tensometry. St. Petersburg State Polytechnic University. Institute of Metallurgy, Mechanical Engineering and Transport. St. Petersburg, 2014, S. 36-39.
7. Патент РФ №2164361, опубл. 20.03.2001.7. RF patent №2164361, publ. 03/20/2001.
8. Патент США №5024529, опубл. 18.06.1991.8. US Patent No. 5024529, publ. 06/18/1991.
9. Патент РФ на полезную модель №45520, опубл. 10.05.2005.9. RF patent for utility model No. 45520, publ. 05/10/2005.
10. А.В. Венедиктов. Методика проектирования триангуляционных измерительных систем для промышленного контроля и дефектации изношенных деталей. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Рязанский государственный радиотехнический университет, 2006, 19 с.10. A.V. Benedict. Methods of designing triangulation measuring systems for industrial control and fault detection of worn parts. Abstract of dissertation for the degree of candidate of technical sciences. Ryazan State Radio Engineering University, 2006, 19 p.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017140363A RU2664774C1 (en) | 2017-11-21 | 2017-11-21 | X-ray diffraction meter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017140363A RU2664774C1 (en) | 2017-11-21 | 2017-11-21 | X-ray diffraction meter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2664774C1 true RU2664774C1 (en) | 2018-08-22 |
Family
ID=63286702
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017140363A RU2664774C1 (en) | 2017-11-21 | 2017-11-21 | X-ray diffraction meter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2664774C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1704047A1 (en) * | 1990-04-24 | 1992-01-07 | Опытное Конструкторско-Технологическое Бюро С Опытным Производством Института Металлофизики Ан Усср | Attachment to x-ray diffractometer |
SU1716406A1 (en) * | 1989-10-30 | 1992-02-28 | Институт Машиноведения Им.А.А.Благонравова | Portable x-ray goniometer for determining stresses in large objects |
US5359640A (en) * | 1993-08-10 | 1994-10-25 | Siemens Industrial Automation, Inc. | X-ray micro diffractometer sample positioner |
US20090274274A1 (en) * | 2008-05-01 | 2009-11-05 | Bruker Axs, Inc. | Handheld two-dimensional x-ray diffractometer |
RU137951U1 (en) * | 2013-06-18 | 2014-02-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное казенное учреждение "Войсковая часть 68240" | DEVICE FOR X-RAY MICROANALYSIS |
-
2017
- 2017-11-21 RU RU2017140363A patent/RU2664774C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1716406A1 (en) * | 1989-10-30 | 1992-02-28 | Институт Машиноведения Им.А.А.Благонравова | Portable x-ray goniometer for determining stresses in large objects |
SU1704047A1 (en) * | 1990-04-24 | 1992-01-07 | Опытное Конструкторско-Технологическое Бюро С Опытным Производством Института Металлофизики Ан Усср | Attachment to x-ray diffractometer |
US5359640A (en) * | 1993-08-10 | 1994-10-25 | Siemens Industrial Automation, Inc. | X-ray micro diffractometer sample positioner |
US20090274274A1 (en) * | 2008-05-01 | 2009-11-05 | Bruker Axs, Inc. | Handheld two-dimensional x-ray diffractometer |
RU137951U1 (en) * | 2013-06-18 | 2014-02-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное казенное учреждение "Войсковая часть 68240" | DEVICE FOR X-RAY MICROANALYSIS |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
А.К. Мукатова, Разработка подводного аппарата для контроля напряженного состояния в конструкциях неразрушающим методом рентгеновской тензометрии, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Институт металлургии, машиностроения и транспорта, Санкт-Петербург, 2014, С. 36-39. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102252637B (en) | Method for detecting flatness of large-scale flange | |
CN109579780B (en) | Polarization-based light splitting auto-collimation three-dimensional angle measuring device and method | |
US11623299B2 (en) | Device for determining an orientation of an optical device of a coherence tomograph, coherence tomograph and laser processing system | |
US20130044332A1 (en) | Surface profile measurement apparatus and alignment method thereof and an improved sub-aperture measurement data acquisition method | |
US10557941B2 (en) | Method and apparatus for inspecting positioning machine by laser tracking interferometer | |
EP2549222B1 (en) | Use of an abscissa calibration jig, abscissa calibration method and laser interference measuring apparatus | |
RU2403560C2 (en) | Adjustable device for irradiation and detecting radiation | |
Šiaudinytė et al. | Uncertainty evaluation of trigonometric method for vertical angle calibration of the total station instrument | |
CN109579782B (en) | High-precision large-working-distance auto-collimation three-dimensional angle measuring device and method | |
CN203744933U (en) | Two-dimensional displacement measuring device based on variable-spacing grating diffraction | |
RU2664774C1 (en) | X-ray diffraction meter | |
US9429505B2 (en) | Particle size distribution measuring apparatus | |
CN105627913A (en) | Linear length measurement alignment adjustment method for laser interferometer | |
CN106323198B (en) | A kind of high-precision, wide scope and big working distance laser auto-collimation apparatus and method | |
CN104729431A (en) | Method for measuring surface curvature radius of spherical optical element with small curvature and small caliber | |
US7471398B2 (en) | Method for measuring contour variations | |
Zantopulos et al. | Systematic errors in X-ray diffractometer stress measurements due to specimen geometry and beam divergence | |
CN104913725A (en) | Two-dimensional displacement measuring device based on variable-spacing grating diffraction | |
Verhoglyad et al. | Certification of a two-channel automated infrared image synthesis system for testing array photodetectors | |
JP6964340B2 (en) | Straight line generation method and straight line generator | |
Ma et al. | Nondiffracting beam based technology for an attitude measurement system for automatic orientation of shield | |
US9891428B2 (en) | Optical measurement system, measurement method for errors of rotating platform, and two dimensional sine wave annulus grating | |
RU2491525C1 (en) | Method for interferometric control of image quality and distortion of optical systems at operating wavelength | |
JP6445755B2 (en) | Surface shape measuring device or wavefront aberration measuring device | |
SU861936A1 (en) | Method of measuring transverse dimensions and crack depth in objects |