一種便攜式x射線衍射儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于X射線技術領域，特別是涉及可精確控制測頭做空間軌跡掃描的便攜式X射線衍射儀。
【背景技術】
[0002]常見的X射線衍射儀采用常規的機械機構固定靶材和光管，靠步進電機控制機械結構運動做掃描測試。采用X射線管和探測器聯動的方式進行衍射譜的采集，其靶材一般為Cr靶、Cu靶、Fe靶、Ag靶、Mo靶等，工作電壓通常不超過50kV，所產生特征X射線(Ka)的波長較長，為0.07nm~0.29nm，導致X射線對樣品的穿透深度較淺，約為1ym，難以獲得材料內部的物相、織構和應力分布等信息。而采用重金屬靶X射線管，如W靶或U靶X射線管，工作電壓為2001^~4501^，所產生特征乂射線的波長小于0.03 nm，其穿透能力大大提高，但是儀器多采用固定式，難以實現對現場的掃描測試。
[0003]本發明提出的基于機械手(8)的X射線衍射儀即可采用常規Cr靶、Cu靶、Fe靶、Ag靶、Mo靶等，由于特征X射線的波長長，根據布拉格公式2dSin0=A可知，衍射角2Θ比較大，實現反射法進行衍射分析。同時在更換側頭(7)后也可用采用重金屬靶X射線管，進行工件內部測試。如W勒或U靶X射線管，工作電壓為200kV?450kV，所產生特征X射線的波長小于0.03nm，其穿透能力高，可分析厘米級金屬樣品內部的物相、織構和應力。如W革EKa1射線可穿透40mm招、4mm鐵；U革EKa1射線可穿透約60mm招、1mm鐵。由于短波長特征X射線的波長短，衍射角較小，通常在5°?20°范圍內，適于采用透射法進行衍射分析。
[0004]現有X射線衍射儀的控制系統，主要有以下幾點不足:
1.現場異形工件測試不變；
2.通常采用半閉環步進電機控制，精度不高；
3.樣品臺或儀器的移動軸少，測試樣品不同部位時調整不變；
4.穿透深度有限，難以實現不同深度的應力測試。。

【發明內容】

[0005]本發明針對上述不足，提供一種基于機械手精確控制側頭做空間軌跡掃描的便攜式X射線衍射儀，能更具現場條件在不移動工件位置只移動儀器的情況下完成測試。
[0006]本發明一種便攜式X射線衍射儀，包括透射式測頭、機械手、接收光闌、入射光闌、X射線管和X射線探測器;機械手的自由度為4或以上;透射式測量衍射譜時，X射線管和入射光闌安裝于樣品一側，入射光闌固定于X射線管前端，機械手安裝于樣品另一側，透射式測頭安裝于機械手末端的旋轉軸上，透射式測頭呈圓弧形，透射式測頭具有圓弧軌道，X射線探測器安裝于圓弧軌道上可沿軌道運動，入射光闌安裝固定于X射線探測器前端。
[0007]本發明還包括能實現反射式衍射測試的反射式測頭，反射式測頭呈圓弧形，反射式測量衍射譜時，反射式測頭安裝于機械手上，X射線管和X射線探測器安裝于反射式測頭上，入射光闌固定于X射線管前端;接收光闌和X射線探測器安裝于反射式測頭上，與X射線管的夾角為樣品的衍射角。
[0008]本發明的一種便攜式X射線衍射儀，所述X射線探測器上設有激光對中儀。
[0009]本發明的一種便攜式X射線衍射儀，所述反射式測頭居中部位設有激光測距儀。
[0010]本發明能在同一臺機械手和同一臺主機的情況下只需更換測頭就能完成反射式和透射式測試。
[0011]本發明在做反射式測試時，機械手上安裝反射式測頭，測試時測頭位于機械手側。本發明在做反射式測試時，反射式測頭上安裝X射線管和X射線探測器。
[0012]本發明在做透射式時，機械手上安裝透射式測頭，測試時測頭在機械手側，透射式測頭上安裝X射線探測器，X射線管在測試樣品的相對側。
[0013]本發明在測試時工件位置不動，機械手和測頭完成定位和掃描動作，可實現測頭對被測工件任意點完成定位測試。
[0014]本發明的X射線衍射儀還包括控制系統，控制系統包括:
X射線管控制模塊，控制系統指令控制X射線管的開關和電流、電壓等運行參數；
測頭運動控制模塊，透射式時控制系統指令測頭帶動探測器運動。
[0015]本發明的控制系統是一套基于機械手的完整數控系統，主要多關節機械手、其他電機及其驅動器等硬件和相應的控制軟件組成。該系統的主要功能是實現測頭的空間運動(包括平動和轉動)和測頭對被測點的空間定位。
[0016]本發明的控制系統可控制X射線管高壓發生器的通斷，并可對光管的運行參數進行調整。
[0017]本發明的X射線管(I)可為重金屬靶的X射線管，如W靶或U靶X射線管，采用透射式或反射式衍射光路測量衍射譜。本發明的X射線管也可為常規金屬靶的X射線管，如Cu靶、Cr靶、Fe靶、Ag靶等X射線管，采用反射式衍射光路測量晶體樣品表層的衍射譜；
本發明的優點有:
I.可到用戶車間進行現場測試。
[0018]2.探測器可選用點探測器、線探測器或面探測器。
[0019]3.可快速、精確控制測頭位置和角度，快速精確控制衍射角度測量，能適應各種晶體物質微觀結構的測量研究。
[0020]4.在工件或樣品不移動動的情況下，可在一臺設備上采用透射式和反射式衍射光路測量衍射譜。
[0021 ] 5.對工件大小、外形等無特殊限制。
【附圖說明】
[0022]圖1 X射線衍射儀透射式結構示意圖圖2 X射線衍射儀反射式結構示意圖圖3反射式測頭示意圖圖4反射式衍射光路示意圖圖5透射式衍射光路示意圖圖1中，1.X射線管、2.入射光闌、3.工件/樣品、4.接收光闌、5.X射線探測器、6.激光測距儀、7a.透射式測頭、7b.反射式測頭8.多軸機械手。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0024]見圖1，本發明的X射線衍射儀，在做透射式實驗時主要包括多軸機械手8、透射式測頭7、X射線管1、入射光闌2;其中接收光闌4、X射線探測器5、激光對中儀，安裝于透射式測頭7a弧形導軌上，測頭安裝于機械手的末端旋轉軸上。
[0025]見圖2、圖3，本發明的X射線衍射儀，在做反射式實驗時主要包括多軸機械手8和反射式測頭7b。其中X射線管1、X射線探測器5、激光測距儀均安裝于反射式測頭7b上，反射式測頭7b安裝于機械手的末端旋轉軸上。入射光闌2固定于X射