[发明专利]双源能量分辨式X射线衍射分析与断层成像耦合装置

说明书

本发明公开了一种双源能量分辨式X射线衍射分析与断层成像耦合装置，包括第一X射线源、第一准直器、第二X射线源、样品运动评台、第一探测器、第二准直器、第二探测器和计算机控制系统。本发明通过合理的结构及流程设计，将X射线衍射分析技术与计算机断层成像技术相结合，并利用硬件结构和信息数据耦合的方式，在一套装置上同时实现了衍射分析与计算机断层成像的功能，如此不仅拓展了现有技术的应用场景，更加灵活、全面地满足了实际应用的需求；而且通过上述方式，本发明能够实现材料内部夹杂物或第二相的原位物相分析以及颗粒相的分布均匀性检测，进而解决均匀物质中的夹杂物原位物相分析及多相材料中特定区域的物相分析等检测难题。

技术领域

本发明属于材料工程测试技术领域，特别涉及一种用于对金属材料或土木工程材料内部夹杂物原位物相分析的装置，更具体地说是一种双源能量分辨式X射线衍射分析与断层成像耦合装置。

背景技术

利用材料物相分析可以鉴定待测样品由哪些物相组成，它所指示出的通常是物相而不是元素，更侧重于元素间的化合状态和聚集状态结构的分析。而相同元素组成的化合物，如果其元素聚集态不同，则属于不同的物相。在金属材料及热处理领域中，很多问题都会涉及到材料测试，例如：钢铁中的碳化物、夹杂物，合金中的析出相，化学热处理层的物相分析等等。

目前应用最为广泛的物相分析方法为多晶X射线衍射分析法，又被称为粉末X射线衍射分析法。该方法把待测样品制备成颗粒细小的粉末，然后采用一定波长的X射线照射，记录对应的衍射花样，并通过数据库检索出与其唯一匹配的晶体物质，从而实现物相分析。然而，该方法需要对待测样品进行切割和研磨，本质上是一种有损的检测方法，对于超精密产品、古董等极其稀有或贵重的样件来说，这样的检测方法是不可接受的；另外，在一些特殊情况下，人们通常更关心样件内部特定条件下的材料物相状态，此时粉末X射线衍射分析法的应用也会受到极大的限制，并不能满足实际的应用需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双源能量分辨式X射线衍射分析与断层成像耦合装置，可用来满足材料测试中原位物相分析的检测需求，特别是解决均匀物质中的夹杂物原位物相分析及多相材料中特定区域的物相分析等检测难题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

双源能量分辨式X射线衍射分析与断层成像耦合装置，包括第一X射线源、第一准直器、第二X射线源、样品运动评台、第一探测器、第二准直器、第二探测器和计算机控制系统；

所述第二X射线源和第二探测器的中心位于同一轴线位置；

所述第一X射线源和第二X射线源位置相互垂直；

所述样品运动平台用于放置待测样品，并可带动待测样品做360°的转动，使得第二X射线源发射的X射线充分照射到待测样品上；

所述第二探测器用于待测样品转动时，间隔特定的角度采集待测样品的投影数据；

所述计算机控制系统用于对投影数据进行图像重建，确定夹杂物的位置；

所述第一探测器用于确定夹杂物位置后，在第一准直器和第二准直器延长线的交点位置处记录衍射信号的能量和强度，并最终由计算机控制系统处理衍射信号得到待测样品的材料物相信息。

所述第二准直器设置在第一探测器旁；所述第一准直器设置在第一X射线源旁；并且所述第一探测器的探测方向与第二X射线源的光束出射方向之间的夹角为锐角。

作为优选，所述第一X射线源和第二X射线源均为X射线管、激光等离子体光源、回旋加速器光源、直线加速器光源或同步辐射光源。

作为优选，所述第一准直器和第二准直器的数量均大于1。

作为优选，所述第一探测器和第二探测器均为点探测器、线阵探测器或面阵探测器。