[发明专利]多功能X射线定向仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种定向仪，尤其是一种用于对蓝宝石单晶材料的晶向进行测定的多功能X射线定向仪。

背景技术

单晶材料在尖端科学技术中有着广泛的用途，例如单晶硅、蓝宝石单晶等。由于单晶材料的特殊晶体结构和晶体的特性，在半导体行业和光学的光学透镜、棱镜、观察窗口中应用广泛，在特定的晶向下光学特性显著，但是在测量晶体晶向时现有的定向仪和测向方法无法精准测量和晶向校正。

市场上普遍使用的定向仪定向角度多采用固定式，根据晶体材料选择不同晶体的角度，例如蓝宝石主要为C面、A面的角度。将晶棒放在该仪器的专用夹具上进行X、Y轴手动定向。此种定向装置主要有以下缺点：第一，角度固定，只能单独测一角度的晶向，若要测量其他晶向的角度，只能换另外的定向仪；第二，精度低，定向操作过程均为手动控制，精度难以保证。另外现有技术中也有定向角度为非固定式，带有数字显示功能，在测量测量晶棒端面时多采用手持式或机械固定式。测量角度偏差也采用X、Y轴双向测定法。此种定向装置虽然能测量多个晶向，亦难有很好的精度和稳定性。首先手持式测量就存在很大的误差，若改为机械式固定，容易对晶体造成损伤，而且在采用X、Y轴双向测量时，很难保证晶体X、Y两个方向的垂直度，端面角度偏差的最大值误差大。

申请号为200520092740.9的中国实用新型专利公开了一种硅单晶锭X射线定向仪，其样品测量台设有滚动装置、测量装置和自转测量装置。该硅单晶锭X射线定向仪的工作原理是：将待测晶锭放在滚动装置的滚杠上，晶锭所设OF面向上，用定位装置定位板靠在OF面上，转动横梁上手轮，使定位板与OF面紧紧贴合。调整晶锭自转自动测量装置的晶锭自转编码器的编码器托板高度，使联轴块中心对准晶锭的中心，推动编码器支板，使联接块紧贴在晶锭的后端面上，分别锁紧编码器支板与编码器托板和导轨紧固螺钉。旋转手轮升起定位板。打开电源开关，寻测晶锭的衍射角θ_X和θ_Y值时旋转测角仪手轮，探测器检测到X射线强度，输入到微安表，通过观测微安表寻找到峰值强度，此时满足布拉格定律条件，记录0度时衍射角，在此基础上依次转动滚杠手轮，看控制面板数显表角度显示使晶锭分别旋转到90°、180°、270°，在分别转动测角仪手轮寻找峰值，记录90°、180°、270°时衍射角，计算得到相应的晶锭加工数据，即旋转角和摆动角。该硅单晶锭X射线定向仪存在有以下几个问题：1)利用滚动装置承载晶锭，限制了晶锭形状，对于不规则晶体测量不方便；2)定位装置，要求高。要有OF面，定位板要与OF面紧贴，多次定位后会造成定位板磨损；3)自转自动测量装置联接块需紧贴晶锭，也会造成磨损，造成测量误差。4)滚动装置、定位装置和自转自动测量装置都需通过手轮操作，无法做到精密测量，增加累计误差；5)寻找衍射角时，检测X射线强度通过观测微安表找到峰值强度，存在目视误差；6)工作人员手动操作，由于X射线辐射，对人体产生伤害。

发明内容

本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种多功能X射线定向仪，以提高晶体的晶向测量精度、解决不规则形状晶体的径向测量问题。

本发明为解决技术问题采用以下技术方案。

多功能X射线定向仪，其结构特点是，包括定向装置和晶体固定装置；

所述定向装置包括X射线管、计数管接收器、超声波测距器、第一转盘、第二转盘、第一步进电机、第二步进电机、支架、滑动板和滑动板驱动电机，所述支架包括两根导杆、底座和顶架；所述导杆竖直立于所述底座之上，所述顶架位于两根导杆的顶端，所述顶架上设有定滑轮；所述滑动板驱动电机的输出端设置有拉绳，所述拉绳的一端固定并缠绕于所述滑动板驱动电机的输出端上，所述拉绳的另一端依次绕过两个定滑轮后与所述滑动板的顶端固定连接，以通过所述滑动板驱动电机带动拉绳进而拉动所述滑动板沿着所述导杆的长度方向移动；所述第一转盘、第二转盘和超声波测距器均设置于所述滑动板的前板面上，所述第一步进电机和第二步进电机均设置于所述滑动板的后板面上；所述第一转盘和第二转盘分别设置于所述第一步进电机的输出轴和第二步进电机的输出轴上，并分别由所述第一步进电机和第二步进电机驱动而旋转；所述X射线管设置于所述第一转盘之上且可随所述第一转盘的转动而转动，所述计数管接收器设置于所述第二转盘之上且可随所述第二转盘的转动而转动；所述超声波测距器位于所述滑动板的前板面上，且位于所述第一转盘和第二转盘之间的位置上；