[發明專利]一種動態測量片狀材料晶體織構的系統、設備及方法

有效

• 申請號: 201711351713.2
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108414553B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 熊旭明;王延凱;寇秀榮;戴輝;羅恒;李小寶;陳惠娟;蔡淵
• 申請（專利權）人: 蘇州新材料研究所有限公司
• 主分類號: G01N23/207
• 分類號: G01N23/207;G01N23/2055
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 朱振德

本發明公開了一種動態測量帶材或板材的晶體織構的系統、設備及方法。該系統包括用于發射X射線的X射線管以及用于接收X射線并計算得出待測產品的晶體織構的X射線探測器，所述X射線管及X射線探測器分別設置于測角儀上，所述測角儀設置在第一旋轉臺上，所述第一旋轉臺設置在第二旋轉臺上，所述第一旋轉臺與第二旋轉臺的旋轉軸相互垂直；所述系統還包括待測產品輸送機構，用于將所述待測產品以連續或步進的方式輸送經過所述X射線管及X射線探測器的檢測點。本發明實現了對帶材及板材等待測產品的在線連續自動測量，大大提高了測量效率，并且可測量內容豐富。同時結構簡單，可以加裝于現有生產線或檢測線上，無需改動現有設備的結構，成本低。

技術領域

本發明涉及片狀材料晶體織構的測量技術，具體地說，是一種動態測量片狀材料晶體織構的系統、設備及方法。

背景技術

在工業生產中，對產品的性能進行檢測分析是非常重要的一環。有些產品的性能與其材料的晶體結構、晶體取向或多晶織構有很大的關系，比如高溫超導帶材，獲得高的超導電流的關鍵是要形成很好的多晶織構；在軋制鋼板/鋼帶生產中，鋼板/鋼帶的性能和軋制后的形成的多晶織構有很大的關系，因此需要對產品的晶體結構和多晶織構進行測量分析，這通常是通過X射線衍射方法來進行的。

為了更好地介紹本發明的背景和本發明，下面是有關多晶織構和應用X射線衍射儀進行測量的有關概念和術語的定義。

圖1 是片狀（例如帶狀或板狀）產品的平面內織構和平面外織構的圖示說明。產品的材料是多晶，是由無數的晶粒構成的。如果這些晶粒的取向是完全無規的，那么這樣的產品材料就是叫做無織構的；如果這些晶粒的取向完全一樣，這就是單晶，如果這些晶粒的取向有擇優分布，則叫做有晶體織構。平面內織構中的平面，是指帶材或板材的平面100，平面內織構103是指產品材料中晶粒110的取向在產品表面平面100內（晶向和產品表面平面100平行）的分布情況，見圖1中的平面內織構103部分，通常是用平面內晶向101的分布曲線的半高全寬（Full Width Half Maximum，FWHM）來描述。同理，平面外織構104是指產品的晶粒在平面外取向的分布情況，通常是用平面外晶向102的分布曲線的半高全寬FWHM來描述（見圖3）。

圖2是本發明說明書所用的有關X射線衍射儀的一些名稱的定義。圖示中，以0維X光探測器（也叫點探測器）為例，從X射線管201發出的入射線，照射到樣品的測試中心C（也叫衍射儀儀器中心），衍射出來的X射線，被X射線探測器202接收。入射線、衍射線所在的平面叫做衍射面，與產生衍射的晶面垂直。X射線管201、X射線探測器202都繞著儀器中心轉動，他們的轉動軸垂直于衍射面，并通過儀器中心，設計上保證X射線管201轉軸和X射線探測器202的轉軸重合。此轉動軸為測角儀軸207。通過控制X射線管201和X射線探測器202的轉動來測量不同角度位置上樣品衍射的X射線強度即可進行X射線衍射譜的掃描測量。這樣的轉動角度的轉動+控制裝置叫做測角儀。

在本說明書中，X射線管在測角儀上的轉角叫做a， X射線探測器在測角儀上的轉角叫做b。X射線管發出的入射X線A相對于探測器接受的衍射X線B的夾角叫做2theta角。入射X線A相對于樣品晶面夾角叫做theta角，見圖4。這里需要分清楚的是，晶面不同于樣品平面。大部分情況下，晶面一般平行于樣品平面，但是有會出現晶面相對于樣品平面發生傾斜。

衍射儀常用的一種掃描方式是聯動的Theta-Theta掃描。在這種聯動掃描中，X射線管201相對于X射線探測器202的轉角等于X射線管201相對于樣品200的轉角的2倍。實現方法之一是，樣品200不動，X射線管201和X射線探測器202繞儀器中心（也是樣品測試點）C聯合轉動，X射線探測器202的轉動速度等于X射線管201轉動速度，方向相反。衍射譜上的花樣決定于材料的物相組成，各組成物相之間的含量比，在滿足某些條件下，可以根據各組成物相的特征衍射峰的強度進行計算。

測角儀也可以做聯動的omega掃描。omega掃描中，保持入射X線A相對于衍射X線B的夾角，也即2theta角不變，X射線管和X射線探測器整體相對樣品轉動。