专利名称：自动化x射线定向仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种应用X射线衍射原理为单晶材料测量和定向的自动化X射线定向仪。
背景技术：
从单晶块切割下来的长形单晶片，其长边、短边与晶片自身的光轴、电轴均保持一定的角度关系，因而使长方形晶片能够进行定向测量。目前，圆形晶片的需求量越来越大，将长形晶片加工成圆形晶片，去掉长边、短边后，也就使其失去了与其自身的光轴、电轴的对应关系，因而给圆形晶片的定向带来难以想象的困难，所以就放弃了对圆形晶片的定向；但随着科技飞速发展，高精度圆形晶片的需求越来越迫切，那么首先面临的就是如何解决圆形晶片定向的难题。
实用新型内容本实用新型的主要目的就在于提供一种能够为圆形晶片精确定向的自动化X射线定向仪。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的本实用新型的测试平台上设有X射线发生部分、衍射线探测部分和被测晶片样品台等。X射线发生部分中的X射线管，其射线出口与水平倾斜不大于30°的夹角，对准样品台并设置于样品台上方。以晶片内反射能力强的两原子面为探测面，其样品台为圆形晶片的水平放置台，X射线管的X射线束与晶片中心交于一点，其中心与样品台转轴重合设置，同轴旋转。
在上述的整体技术方案中，为校正晶片旋转时因不平度而产生的测量误差，本定向仪的测试平台上还设有激光校正部分，由激光管和激光探测器组成。激光管倾斜设置于样品台的侧上方，激光束与晶片中心交于一点，激光探测器电信号输出端和X射线探测器电信号输出端输送至综合计算机处理部分的高速数据采集器，进行模拟信号的高速采样，变成数字信号后送入计算机，由应用软件对所输入的数字信号进行计算和分析，并通过可编程控制器进行逻辑计算后，将控制信号传送给电机控制器，进而驱动电机进行相应旋转动作。
本实用新型的定向仪，通过选取圆形晶片内部的两平面夹角小、反射能力强的原子面作为参考面，使其中的一个原子面的反射线为主探测线，另一原子面的反射线为副探测线，经X射线探测器接受送入综合计算机处理部分，以布拉格方程为基础计算分析，得出晶片表面与其相应参考面的光轴及电轴的夹角，从而实现圆形晶片的定向。本实用新型技术方案实现手段巧妙、简单，不仅解决了圆形晶片定向难题，而且更能测定长方形晶片；不仅能测出晶片在光轴方向的偏差角，也能测出在电轴方向的偏差角，填补了此类晶片定向的空白。
图1为本实用新型主体部分的测试结构示意图，图2为本实用新型综合计算机处理部分的结构示意图，图3为本实用新型应用软件的程序流程图。
具体实施方式
本实用新型的自动化X射线定向仪包括有安装支撑机架、测试平台、测试平台上的测试部分、激光校正部分和综合计算机处理部分，其测试部分的组成包括有X射线发生部分、衍射线探测部分、被测晶片样品台7和步进电机驱动系统。样品台7是围绕其底部转轴旋转的旋转平台，由电机8和控制器9驱动。圆形晶片6水平设置在样品台7上，并使其中心与样品台的转轴重合设置。X射线发生部分中的X射线管1和其探测器2均设于样品台7的上方两侧，X射线管1的射线出口对准圆形晶片的中心，与其水平面倾斜一角度设置，其倾斜角度与圆形晶片6平面夹角不大于30°，以其内反射能力较强的两原子面作为定向的探测面，在本实施例中，选取了2022原子面和2023原子面作为探测原子面，其中以2022原子面作为主探测面，2023原子面作为副探测面。X射线探测器2的电信号输出传送至综合计算机处理部分5进行结果分析。由于样品台旋转时具有一定的不平度，因此必然存在一定的测量误差，为保证其测量和定向精度，需要校正测量误差，因此在定向仪的测试平台上还设有激光校正部分，由激光管3和激光探测器4组成。激光管3倾斜设置于样品台的侧上方，激光束与晶片中心交于一点，接受反射激光信号的激光探测器4电信号输出端和X射线探测器2电信号输出端输送至综合计算机处理部分5。综合计算机处理部分由高速数据采集器10、可编程控制器11和计算机系统12组成，计算机系统包括工业用PC机13和应用软件14。高速数据采集器10对激光探测器4电信号和X射线探测器2电信号进行高速数据采集，将模拟信号变成数字信号送入计算机13，由应用软件14对所输入的数字信号进行计算和分析，以布拉格方程为基础计算出圆形晶片表面与相应参考面在光轴和电轴方向的夹角，并将下一次测量的指令信号传送给可编程控制器11，经过逻辑分析计算后，由可编程控制器11将控制信号输送至电机控制器9，由电机控制器9驱动步进电机8动作，带动样品台7旋转。
上述各部分中具体技术情况如下。X射线放生部分，X射线管1和探测器2，已在赵久获得的几项专利中及与刘来宝编著的《应用X射线定向仪的晶体快速定向法》一书中详细叙述了。激光管3和激光探测器4选用市场普通使用的激光设备。电机8和电机控制器9选用市场通用机型。关于综合计算机处理部分5，其硬件部分，直接采用现有产品，不必再研发电路等，这部分所包括的高速数据采集器10、可编程控制器11和工业用PC机13选用工业定型的产品(如研华高速数据采集卡，研华工控机，松下可编程控制器等)；而应用软件系统14则专门开发，其逻辑如附图3所示。
权利要求1.一种自动化X射线定向仪，其测试平台上设有X射线发生部分、衍射线探测部分和被测晶片样品台，其特征在于X射线发生部分中的X射线管(1)，其射线出口与水平倾斜不大于30°的夹角，对准样品台(7)并设置于样品台侧上方，其样品台(7)为圆形晶片的水平放置台，X射线管的X射线束与晶片中心交于一点，其中心与样品台转轴重合设置。
2.根据权利要求1所述的定向仪，其特征在于所述测试平台上还设有激光校正部分，该激光校正部分是由激光管(3)和激光探测器(4)组成，激光管(3)倾斜设置于样品台(7)的侧上方，激光束与晶片中心交于一点，激光探测器(4)电信号输出端输送至综合计算机处理部分(5)。
3.根据权利要求1所述的定向仪，其特征在于所述测试平台下还设有电机驱动系统，该电机驱动系统由电机(8)和电机控制器(9)组成，根据综合计算机处理部分(5)的指令，带动样品台(7)同轴旋转，其旋转水平度不大于3弧秒。
4.根据权利要求1所述的定向仪，其特征在于具有综合计算机处理部分(5)，该部分由高速数据采集器(10)、可编程控制器(11)和计算机系统(12)组成，计算机系统包括工业用PC机(13)和应用软件系统(14)。
5.根据权利要求1所述的定向仪，其特征在于其原子探测面分别为2022原子面和2023原子面。
专利摘要本实用新型针对现有各类X射线定向仪只能对长形晶片进行定向，而无法对圆形晶片进行精确测量、定向的技术空白，提供一种应用X射线衍射原理为单晶材料测量和定向的自动化X射线定向仪。该技术方案的主要内容是X射线发生部分中的X射线管，其射线出口设置于样品台平面之上并与水平倾斜一角度，并以反射能力较强的两原子面为探测面，X射线管的射线束与样品转轴、圆形晶片中心交于一点。本技术解决了圆形晶片的精确定向难题，填补了圆形晶片定向空白。
文档编号G01N23/207GK2758762SQ20042012061
公开日2006年2月15日 申请日期2004年12月20日 优先权日2004年12月20日
发明者赵久, 关守平, 甄伟 申请人:赵久, 关守平, 甄伟