[發明專利]金屬凝固過程多物理場測量裝置及其外殼、測量方法

有效

• 申請號: 202110659187.6
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113533399B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 張佼;唐洋;張亞;吳越;邢輝;孫寶德;韓延鋒;戴永兵;付超鵬;東青
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N23/207
• 分類號: G01N23/207;G01N23/223;G01J5/48;G01N21/84;G01N25/04
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 鐘揚飛

1.一種金屬凝固過程多物理場測量裝置，其特征在于，其包括：

密閉的外殼，所述外殼上設置有用于供外部的X射線射入外殼內部的通光孔；

加熱器，所述加熱器設置于所述外殼內部，且位于通光孔沿X射線的后方，用于加熱待測的樣品；

衍射探測器，所述衍射探測器用于接收透過樣品并散射的X射線；

成像相機，所述成像相機位于所述加熱器沿X射線的后方，用于接收透過樣品的可見光信號；

熒光探測器，所述熒光探測器位于X射線的一側，用于接收X射線與樣品相互作用發出的熒光信號；

紅外熱成像儀，所述紅外熱成像儀位于X射線的另一側，用于接收樣品發出的紅外信號；

閃爍體，位于所述加熱器沿X射線的后方且位于所述成像相機前方，透過樣品的X射線經過閃爍體形成可見光信號，并被成像相機接收；

光學鏡組，用于將可見光信號放大并反射至被成像相機接收，所述光學鏡組位于所述閃爍體沿X射線的后方，所述成像相機用于接收光學鏡組反射的可見光信號；

其中，所述衍射探測器、所述成像相機、所述熒光探測器和所述紅外熱成像儀均位于外殼外部，且所述外殼上相對應的位置設置有用于供信號透過的窗口。

2.根據權利要求1所述的金屬凝固過程多物理場測量裝置，其特征在于，還包括設置于所述加熱器和熒光探測器之間的具有小孔的擋板，所述熒光信號透過小孔被所述熒光探測器接收。

3.根據權利要求1所述的金屬凝固過程多物理場測量裝置，其特征在于，還包括設置于外殼外部的PC端，所述PC端分別與所述衍射探測器、所述成像相機、所述熒光探測器、所述紅外熱成像儀連接。

4.根據權利要求1所述的金屬凝固過程多物理場測量裝置，其特征在于，還包括用于移動樣品的微動位移平臺。

5.根據權利要求1所述的金屬凝固過程多物理場測量裝置，其特征在于，還包括用于降低所述外殼內部溫度的冷卻組件；所述冷卻組件為布置于所述外殼內部的循環水路；

和/或，還包括設置于外殼外部的真空泵，所述真空泵與所述外殼連通，且連通管路上設置有氣體流量計。

6.根據權利要求1所述的金屬凝固過程多物理場測量裝置，其特征在于，所述外殼采用不銹鋼制成，內表面為磨砂面；和/或，所述外殼上設置有視窗；和/或，所述外殼上設置有可開啟的艙門。

7.一種基于如權利要求1所述的金屬凝固過程多物理場測量裝置的測量方法，其特征在于，其包括以下步驟：

通過加熱器加熱待檢測的樣品，調整X射線通過通光孔射入外殼內部，并照射到樣品，透過樣品的X射線經過閃爍體轉換為可見光信號，被成像相機接收，得到樣品凝固過程的枝晶形貌成像；

透過樣品并散射的X射線被衍射探測器接收，實現物質結構的定性分析、晶格常數確定和應力測定；

所述樣品發出的紅外信號被紅外熱成像儀接收，實現對樣品微區的溫度測量；

照射到樣品上的X射線與樣品相互作用發出熒光信號，并被熒光探測器接收，實現樣品元素成分的定量測量。