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原文传递一种衍射消光成像测量取向和应变分布的方法及装置

专利名称：	一种衍射消光成像测量取向和应变分布的方法及装置
摘要：	本发明涉及一种衍射消光成像测量取向和应变分布的方法，属于材料取向和应变分布测量技术领域，解决了现有技术中测量效率低、难以大面积测量的问题。该方法包括以下步骤：用单色准平行的X射线照射待测准单晶平板样品，在采样旋转角度范围内，采集待测准单晶平板样品产生的消光像信息及对应的旋转角度，消光像信息包括消光像中像素点的光强；根据像素点的光强及对应的旋转角度确定像素点的摇摆曲线；根据像素点摇摆曲线获得像素点对应位置的晶粒取向和应变，从而获得待测准单晶平板样品发生衍射的晶面的晶粒取向分布和第二类应变分布。该方法可快速、高效、大面积测量材料的晶粒取向分布和第二类应变分布，且操作简单、误差小、测量结果精度高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国科学院高能物理研究所
发明人：	黎刚;易栖如;赵越;张杰;王艳萍;姜晓明
专利状态：	有效
申请日期：	2019-09-27T00:00:00+0800
发布日期：	2019-12-27T00:00:00+0800
申请号：	CN201910924203.2
公开号：	CN110618152A
代理机构：	北京天达知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	李明里
分类号：	G01N23/207(2006.01);G;G01;G01N;G01N23
申请人地址：	100049 北京市石景山区玉泉路19号乙
主权项：	1.一种衍射消光成像测量取向和应变分布的方法，其特征在于，包括以下步骤：用单色准平行的X射线照射待测准单晶平板样品，在采样旋转角度范围内，采集所述待测准单晶平板样品产生的消光像信息及对应的旋转角度，所述消光像信息包括消光像中像素点的光强；根据所述像素点的光强及对应的旋转角度确定像素点的摇摆曲线；根据所述像素点摇摆曲线获得像素点对应位置的晶粒取向和应变，从而获得待测准单晶平板样品发生衍射的晶面的晶粒取向分布和第二类应变分布。 2.根据权利要求1所述的一种衍射消光成像测量取向和应变分布的方法，其特征在于，还包括确定采样旋转角度范围及待测准单晶平板样品发生衍射的晶面。 3.根据权利要求2所述的一种衍射消光成像测量取向和应变分布的方法，其特征在于，通过下述方式确定所述采样旋转角度范围及发生衍射的晶面：用单色准平行的X射线照射待测准单晶平板样品，旋转所述待测准单晶平板样品，确定旋转过程中能够产生衍射像的角度范围；调整所述待测准单晶平板样品与探测器间的距离L，使探测器可同时接收消光像和衍射像；在采样旋转角度范围内的任一旋转角度下，采集消光像和衍射像，并根据消光像和衍射像对应位置间的距离d和所述距离L确定布拉格角θ1；根据所述布拉格角θ1确定待测准单晶平板样品发生衍射的晶面。 4.根据权利要求3所述的一种衍射消光成像测量取向和应变分布的方法，其特征在于，所述根据消光像和衍射像对应位置间的距离d和所述距离L确定布拉格角θ1，具体公式如下： 5.根据权利要求1-4任一所述的一种衍射消光成像测量取向和应变分布的方法，其特征在于，通过下述方式采集所述待测准单晶平板样品产生的消光像信息及对应的旋转角度；在采样旋转角度范围内，调整产生X射线的同步辐射装置的限制狭缝，使X射线能够照射整个所述待测准单晶平板样品产生消光像和衍射像，并调整所述待测准单晶平板样品与探测器间的距离，使探测器可全屏接收消光像；以设定步长旋转所述待测准单晶平板样品，采集每个旋转角度下对应的消光像信息。 6.根据权利要求1所述的一种衍射消光成像测量取向和应变分布的方法，其特征在于，所述根据像素点摇摆曲线获得待测准单晶平板样品发生衍射的晶面的晶粒取向分布和第二类应变分布，具体为：获取所述像素点摇摆曲线的半高全宽Δω和峰位对应的旋转角度；根据所述峰位对应的旋转角度确定所述待测准单晶平板样品发生衍射的晶面中像素点对应位置的晶粒取向；根据所述半高全宽Δω确定所述待测准单晶平板样品发生衍射的晶面中像素点对应位置的应变，从而获得所述待测准单晶平板样品发生衍射的晶面的晶粒取向分布和第二类应变分布。 7.根据权利要求6所述的一种衍射消光成像测量取向和应变分布的方法，其特征在于，所述根据半高全宽Δω确定待测准单晶平板样品发生衍射的晶面中像素点对应位置的应变，具体流程如下：根据待测准单晶平板样品发生衍射的晶面的晶面法向量与旋转轴的夹角对所述半高全宽Δω进行修正得到修正后的半高全宽βhkl；根据所述修正后的半高全宽βhkl通过下述公式确定待测准单晶平板样品发生衍射的晶面中像素点对应位置的应变：其中，θhkl为待测准单晶平板样品无应力分布时产生的衍射斑中的像素点对应的布拉格角。 8.根据权利要求7所述的一种衍射消光成像测量取向和应变分布的方法，其特征在于，通过下述方式确定所述待测准单晶平板样品发生衍射的晶面的晶面法向量与旋转轴的夹角在采样旋转角度范围内的任一旋转角度下，根据入射X射线方向和出射X射线方向确定所述晶面法向量的方向矢量；利用矢量夹角公式根据旋转轴的方向矢量与所述晶面法向量的方向矢量获得所述夹角 9.根据权利要求8所述的一种衍射消光成像测量取向和应变分布的方法，其特征在于，所述根据夹角对半高全宽Δω进行修正得到修正后的半高全宽βhkl，具体公式为： 10.一种衍射消光成像测量取向和应变分布的装置，其特征在于，包括：同步辐射装置，用于产生X射线；单色器，用于获得单一能量准平行的X射线；样品调整台，用于固定、平移或旋转待测样品；探测器调整台，用于升降、平移探测器；探测器，用于接收待测准单晶平板样品在不同旋转角度下产生的消光像和衍射像，记录消光像和衍射像对应位置的距离信息；还用于全屏接收消光像信息，并记录消光像信息及对应的旋转角度；处理器，用于根据消光像和衍射像对应位置的距离信息确定发生衍射的布拉格角，并根据布拉格角确定发生衍射的晶面；还用于根据消光像信息及对应的旋转角度确定像素点的摇摆曲线，进而根据所述摇摆曲线获得待测准单晶平板样品发生衍射的晶面的晶粒取向分布和第二类应变分布。
所属类别：	发明专利