终相等。
[0048] 参见图2,被测试样的空间坐标系为Ο-xyz，测量时，待测的试样放置在测量空间 坐标系的〇点位，试样的待测面与测量空间坐标系O-EAD的基准面重合，且试样的空间坐标 系Ο-xyz的原点与测量空间坐标系O-EAD的原点重合，其中试样的空间坐标系为Ο-xyz中， 0x、0y和Oz方向分别与测量空间坐标系O-EAD中的0E、0D和OA方向重合。试样的晶面法 线方向为0H，线OK为OH在面xOy上的投影。
[0049] 在测量过程中，使用Θ-Θ扫描方式和转动试样、2Θ面的方法，确定试样待测晶 面的法线方向与零位线OA的偏离角度。设置X射线发射装置B与X射线探测装置C所在 平面2 Θ的转动角度的范围为0°至65°，即角Φ0的取值范围为0°至65°，试样在基 准面内的转动角度为φ〇,角φ0的取值范围为0°至360°，通过回摆X射线光源（改变角 Φ 〇的值，每次改变的最小值为〇. 0Γ )和转动试样（改变角φ〇的值，每次改变的最小值 为0. Γ )来得到X射线衍射最强峰时的Φ 0和φ〇的值。具体操作为：扫描时，2 Θ面每转 动一单位角度，完成对试样360°的扫描。当X射线衍射最强峰时Φ0、φ0分别为ZyOK和 Z zOH，Z yOK = Z DOD'=q>0,且 OH 与 Oz 轴夹角 Z zOH = Z AOF = Φ 0)。
[0050] 通过图1至图3可以看出，本实用新型实施例的测量装置及其测量空间坐标系的 对应。其中测量装置中的扫描系统的基准面即测量方法中测量空间坐标系O-EAD的基准 面，亦即Φ面，亦即回转架的回转轴所在平面。为了测量不同规格的试样，转盘1与扫描系 统之间的垂直距离是可调的。从而保证试样的待测面与扫描系统的基准面（即Φ面）重 合。转盘1与扫描系统之间的垂直距离的调整可以是在垂直方向上调整转盘1或扫描系统 实现。转盘1与扫描系统之间的垂直距离的调整也可以通过计算机控制。本领域技术人员 均可从现有技术中选择适当的技术实现。在此不再赘述。
[0051] 作为上述实施例的优选，回转架3呈半圆弧形，回转架的对称轴过0点，X射线发 射装置和X射线探测装置相对于回转架的对称轴对称设置在回转架上。回转架3设置成半 圆弧形便于X射线发射装置和X射线探测装置的设置，以及设备的安装及定位。X射线发射 装置和X射线探测装置均沿半圆弧形的回转架3的半径方向设置。另外，为了便于X射线 发射装置和X射线探测装置调整，回转架3上具有第一圆弧形轨道301。便于调整X射线发 射装置和X射线探测装置的位置，实现衍射角的调整。这样，无论X射线发射装置和X射线 探测装置如何调整，衍射角度为任何值时，X射线发射装置和X射线探测装置均沿半圆弧形 的回转架3的半径方向设置，X射线发射装置和X射线探测装置始终指向测量空间坐标系 系的0点。X射线发射装置和X射线探测装置可通过计算机控制沿回转架3上的第一圆弧 形轨道301调整，从而调整测量时的衍射角度。
[0052] 作为上述实施例的优选，扫描系统还包括回转导向架6,回转导向架6具有第二圆 弧形轨道601，回转架3通过导向件7与回转导向架6连接，导向件7装配在回转导向架6 的第二圆弧形轨道601上，导向件7可沿回转导向架6的第二圆弧形轨道601滑动。设置 回转导向架6可实现X射线发射装置和X射线探测装置在扫描球面上来回摆动。回转导向 架呈半圆弧形，回转架的对称轴过0点。半圆弧形的回转导向架所在平面与半圆弧形的回 转架所在平面垂直。
[0053] 本实用新型实施例的测量装置中转盘1的转动及转动角度、回转架3的转动及转 动角度以及X射线发射装置和X射线探测装置的调整均可通过计算机控制实现。
[0054] 下面用本实用新型实施例的测量装置来对晶体进行实际测量以证明其效果。
[0055] 例 1
[0056] 本例为采用本实用新型实施例的测量装置实施本实用新型实施例的测量方法对 标准样进行校准。
[0057] 转盘1的旋转轴与图1中的坐标中心线OA重合。转盘1初始位置D点，转盘1在 测试中沿逆时针转过的角度DOD'为CpO角。
[0058] 标准001取向单晶硅试样一个（为圆柱体，上下表面平行，购买时利用劳埃法测得 其偏离001方向Γ左右），将试样固定在转盘中心（〇'点），待测面刚好与基准面重合，且 位于0点。
[0059] 计算单晶硅001取向的衍射角（Θ ):根据晶面间距和入射线波长，以铜靶为例，入 射波长为1.54埃，通过布拉格方程计算出2 Θ角的值具体为69. 142°。
[0060] 如图4在计算机上输入2 Θ角输入70°，扫描Φ范围为0至65°扫描间隔为 Γ (即Φ0的值按Γ递增，从0°到65°，本实施例的测量装置的Φ0扫描间隔最小为 0.0Γ )，输入扫描Φ范围为〇至360度，扫描间隔为Γ (即φ〇的值按Γ递增，从0°到 360°，本实施例的测量装置的φ0的扫描间隔最小为0.Γ )。即X射线发射装置与X射线 探测装置所在平面（2Θ面）每摆动一单位角度（本例中为Γ )，测量试样360°范围内的 衍射强度。试样每转动一单位角度（本例中为Γ )测量一次。
[0061] 如图7为扫描结果经过计算后得到极坐标形式的单晶硅X射线衍射图谱，经拟合 算得X衍射最强峰对应的Φ 〇角为1. 33°、φ〇角为276. 05°。
[0062] 本例所得结果与采用其他方法的结果一致。
[0063] 例 2
[0064] 与例1不同在于本例为采用本实用新型实施例的测量装置实施本实用新型实施 例的测量方法进行实际产品测量。
[0065] 取某牌号镍基单晶高温合金样品一个（为正方体，上下表面平行，待测取向为001 方向，用劳埃测得取向为5.5° )，将其固定在转盘中心，待测面与基准面重合，且位于0点。
[0066] 计算某牌号镍基单晶高温合金001取向的衍射角（Θ):根据晶面间距和入射线波 长，根据布拉格方程计算出2 Θ角为119. 57°。
[0067] 如图6在计算机上输入2 Θ角为119°，输入扫描Φ范围为0至65°扫描间隔为 〇. Γ，输入扫描Φ范围为〇至360度，扫描间隔为Γ。
[0068] 如图7为扫描结果经过计算后得到极坐标形式的镍基单晶高温合金X射线衍射图 谱，经拟合算得X衍射最强峰对应的Φ O角为5. 59°、φΟ角为153. 77°。
[0069] 例2所得结果用其他方法验证，证明了结果的准确性，表明本实用新型能测量不 同单晶材料的取向。
[0070] 另外，在取向偏离角小于15度的样品，本实用新型实施例的工作效率达到3分钟 /件，满足工程化测量的要求。
[0071] 以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限 于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变 化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述 权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1. 工程化单晶体取向的测量装置，其特征在于，包括扫描系统和转盘，其中 转盘，位于扫描系统的下方，所述转盘在其所在平面内转动，所述转盘的旋转轴与转盘 垂直，转盘的旋转轴与转盘相交于O'点，转盘带动置于O'点的试样转动； 扫描系统包括： 回转架，绕其回转轴进行转动，所述回转轴位于试样的待测面所在平面，且平行于转盘 所在平面，且回转轴与转盘的旋转轴相交于O点； X射线发射装置，发射X射线，对试样进行扫描，所述X射线发射装置设于回转架上； X射线探测装置，接收经试样衍射的X射线，X射线探测装置设于回转架上； 回转架的回转轴位于X射线发射装置和X射线探测装置所在平面； 扫描过程中，所述回转架沿回转轴在一定范围内转动，所述X射线发射装置和X射线探 测装置随所述回转架在一定范围内摆动，所述试样在转盘的带动下转动；其中，回转架每转 动一单位角度所述试样转动360° ; 得到在衍射方向探测到的X射线衍射峰最强时对应的回转架转动的角度和试样转动 的角度，根据布拉格定律确定试样内待测晶面的法线方向，所述法线方向即为单晶体试样 的该晶面的取向。2. 根据权利要求1所述的工程化单晶体取向的测量装置，其特征在于，所述回转架呈 半圆弧形，回转架的对称轴过O点，X射线发射装置和X射线探测装置相对于回转架的对称 轴对称设置在回转架上。3. 根据权利要求1所述的工程化单晶体取向的测量装置，其特征在于，所述回转架上 具有第一圆弧形轨道，所述X射线发射装置和X射线探测装置与所述第一圆弧形轨道相配 合并可沿所述第一圆弧形轨道移动。4. 根据权利要求1所述的工程化单晶体取向的测量装置，其特征在于，所述扫描系统 还包括回转导向架，所述回转导向架具有第二圆弧形轨道，所述回转架通过导向件与回转 导向架连接，所述导向件装配在所述第二圆弧形轨道上，所述导向件可沿所述第二圆弧形 轨道滑动。5. 根据权利要求1所述的工程化单晶体取向的测量装置，其特征在于，所述回转导向 架呈半圆弧形，回转架的对称轴过O点。6. 根据权利要求1所述的工程化单晶体取向的测量装置，其特征在于，所述回转架的 转动范围为0°~65°。
【专利摘要】本实用新型公开了一种工程化单晶体取向的测量装置，包括扫描系统和转盘，其中转盘，位于扫描系统的下方，转盘在其所在平面内转动，转盘的旋转轴与转盘垂直，转盘带动试样转动，转盘的旋转轴与试样的待测面交于O点；扫描系统包括：回转架和设于回转架上的X射线发射装置和X射线探测装置，回转架绕其回转轴进行转动，回转轴过O点且平行于转盘所在平面；回转架的回转轴位于X射线发射装置和X射线探测装置所在平面；扫描过程中，X射线发射装置扫描的入射点始终为O点；在衍射方向探测到的X射线衍射峰最强时对应的回转架转动的角度和试样转动的角度，确定试样内待测晶面的法线方向即为单晶体试样的该晶面的取向。本实用新型成本低，易于操作。
【IPC分类】G01N23/207
【公开号】CN204649653
【申请号】CN201520402992
【发明人】朱彦婷
【申请人】朱彦婷
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月12日