[发明专利]一种衍射消光成像测量取向和应变分布的方法及装置

说明书

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。

技术领域

本发明涉及材料取向和应变分布测量技术领域，尤其涉及一种衍射消光成像测量取向和应变分布的方法及装置。

背景技术

工程材料在使用过程中的疲劳、缺陷、裂痕等会严重影响材料的使用寿命，而应力应变的分布往往与材料的失效过程有重要联系。因此，工程材料内应力的测量十分重要。

目前有多种利用中子和同步辐射测量工程材料应力应变的方法。但大部分传统的测量方法只能测试样品表面的应变分布，且只能逐点取样测量。基于同步辐射X射线的应变测量中，利用高能单色X射线基于衍射像分析残余应力可以得到样品整体的平均应力应变分布信息，但需要借助狭缝或者准直器来实现样品的定位，测量装置和数据分析较复杂。

现有技术存在以下缺点：一是传统测量方法只能逐点取样测量，难以同时大面积测量；二是基于同步辐射X射线产生衍射像的应变测量操作复杂、效率低且测量误差大。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种衍射消光成像测量取向和应变分布的方法及装置，用以解决现有测量技术操操作复杂、误差大、且难以大面积测量的问题。

一方面，本发明提供了一种衍射消光成像测量取向和应变分布的方法。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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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：

进一步的，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。