一种材料内部荧光和衍射组合分析装置及分析方法与流程

本发明涉及无损检测，特别是涉及一种材料内部荧光和衍射组合分析装置及分析方法。

背景技术：

1、采用实验室级别的x射线荧光联用衍射分析装置仅能获取金属块体材料表面几微米至几十微米深度的化学成分信息和物相信息。而要获取内部材料毫米级别深度的化学成分和物相组合信息，光源要么具有高的光子通量(同步辐射光源)，要么具有强的穿透能力(中子源)或二者兼而有之(高能同步辐射光源)。但是，诸多因素限制了这些试验装置的普遍应用：一方面，同步辐射光源和中子源均属于大型试验装置，建造、运行以及维护成本极高，因此，即便在全球范围内，这些试验装置都是极其稀缺昂贵的资源；另一方面，对于某些有毒有害、具有强辐射性的样品表征分析需要复杂的环境和场地保证，这些特殊试验环境的搭建通常耗费极大的人力和物力，有时甚至难以实现。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种材料内部荧光和衍射组合分析装置及分析方法，以解决上述现有技术存在的问题，实现材料内部的化学成分和晶体结构组合信息无损检测。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供了一种材料内部荧光和衍射组合分析装置，包括x射线光源、三维运动台、入射准直器、出射准直器、能量分辨探测器、探测器；所述三维运动台用于放置样品，所述x射线光源位于所述三维运动台的一侧，所述探测器位于所述三维运动台的另一侧，所述入射准直器设置在第一移动机构上，所述出射准直器和所述能量分辨探测器设置在第二移动机构上；当采用成像模式时，所述x射线光源发射x射线，通过所述探测器对样品进行ct扫描；当采用荧光模式和衍射模式时，所述入射准直器通过所述第一移动机构移动至所述x射线光源和所述三维运动台之间，所述出射准直器和所述能量分辨探测器能够通过所述第二移动机构移动。

4、优选地，还包括测角仪，所述测角仪用于测量出射准直器和所述能量分辨探测器的转动角度。

5、优选地，所述探测器为平板探测器或线探测器。

6、优选地，所述入射准直器和所述出射准直器均为纵向准直器。

7、优选地，所述x射线光源采用重金属x射线光管。

8、优选地，所述x射线光源发射的x射线经过所述射准直器和所述出射准直器后，x射线的宽度为0.1mm，高度为20mm，长度为140mm。

9、本发明还提供了一种采用所述材料内部荧光和衍射组合分析装置的分析方法，包括以下步骤：

10、步骤一，将样品放置在三维运动台上，采用成像模式，开启x射线光源，使用探测器进行ct扫描，然后进行三维重建，确定并定位样品内部的夹杂物；

11、步骤二，采用荧光模式，开启x射线光源，能量分辨探测器和出射准直器围绕三维运动台的中心旋转至与x射线光源发射出的x射线呈90°位置，对样品内部进行荧光分析；

12、步骤三，采用衍射模式，并采用透射方式，开启x射线光源，能量分辨探测器和出射准直器三维运动台的中心旋转，能量分辨探测器获得不同角度下样品的散射信号，从而获得材料内部的衍射信息。

13、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

14、本发明使用x射线计算机断层成像技术确定并定位样品内部夹杂物，使用能量分辨探测器对样品内部材料原位无损荧光和衍射组合分析，实现材料内部的化学成分和晶体结构组合信息无损检测。

15、本发明在实验室环境下基于重金属x射线光管，由于具有高能量，高穿透性特点，从而实现获取内部材料毫米级别深度的化学成分和晶体结构组合信息。

技术特征：

1.一种材料内部荧光和衍射组合分析装置，其特征在于：包括x射线光源、三维运动台、入射准直器、出射准直器、能量分辨探测器、探测器；所述三维运动台用于放置样品，所述x射线光源位于所述三维运动台的一侧，所述探测器位于所述三维运动台的另一侧，所述入射准直器设置在第一移动机构上，所述出射准直器和所述能量分辨探测器设置在第二移动机构上；当采用成像模式时，所述x射线光源发射x射线，通过所述探测器对样品进行ct扫描；当采用荧光模式和衍射模式时，所述入射准直器通过所述第一移动机构移动至所述x射线光源和所述三维运动台之间，所述出射准直器和所述能量分辨探测器能够通过所述第二移动机构移动。

2.根据权利要求1所述的材料内部荧光和衍射组合分析装置，其特征在于：还包括测角仪，所述测角仪用于测量出射准直器和所述能量分辨探测器的转动角度。

3.根据权利要求1所述的材料内部荧光和衍射组合分析装置，其特征在于：所述探测器为平板探测器或线探测器。

4.根据权利要求1所述的材料内部荧光和衍射组合分析装置，其特征在于：所述入射准直器和所述出射准直器均为纵向准直器。

5.根据权利要求1所述的材料内部荧光和衍射组合分析装置，其特征在于：所述x射线光源采用重金属x射线光管。

6.根据权利要求1所述的材料内部荧光和衍射组合分析装置，其特征在于：所述x射线光源发射的x射线经过所述射准直器和所述出射准直器后，x射线的宽度为0.1mm，高度为20mm，长度为140mm。

7.一种采用权利要求1-6中任一项所述的材料内部荧光和衍射组合分析装置的分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种材料内部荧光和衍射组合分析装置及分析方法，涉及无损检测技术领域，包括X射线光源、三维运动台、入射准直器、出射准直器、能量分辨探测器、探测器；三维运动台用于放置样品，X射线光源位于三维运动台的一侧，探测器位于三维运动台的另一侧，入射准直器设置在第一移动机构上，出射准直器和能量分辨探测器设置在第二移动机构上；当采用成像模式时，X射线光源发射X射线，通过探测器对样品进行CT扫描；当采用荧光模式和衍射模式时，入射准直器通过第一移动机构移动至X射线光源和三维运动台之间，出射准直器和能量分辨探测器能够通过第二移动机构移动。本发明能够实现材料内部的化学成分和晶体结构组合信息无损检测。

技术研发人员：秦岭,蔡吉庆,张鹏程,唐涛,马策
受保护的技术使用者：中国工程物理研究院材料研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13