Высокотемпературная рентгеновская камера

 

Изобретение относится к технике рентгеноструктурных исследований, а именно к устройствам для высокотемпературной рентгенографии , используемым при изучении кристаллоструктурных закономерностей внутренних превращений с помощью скоростной съемки Цель изобретения - повышение достоверности при измерениях на больших углах дифракции. Высокотемпературная рентгеновская камера со сферическим детектором, содержащая основание 1, корпус 2 с окном 9 для входа первичного рентгеновского пучка, механизм 4 поворота держателя образца, держатель 5 образца с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 23/20

ГОСУДАРСТВЕННЪ|И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР!

2ьд i ;, с

° !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ

О

7

22

27

2)

28

Фиг. / (21) 4774875125 (22) 29.12,89

46) 30.11.91. Бюл. N 44 !

71) Институт металлофизики АН УССР и

Опытное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством института металлофизики АН УССР (72) А. H. Деревягин, А. M. Кац, О. В. Кочерга, С. П. Ошкадеров, В. В. Петьков, С. В. Прихбдько и Р, В. Телевич (53) 548.734.5(088.8) (56) Ингал В. И. и др, Установка для визуализации лауэграмм и дебаеграмм. — ПТЭ, 1983, М 4, с. 203-206.

Авторское свидетельство СССР

N. 1467472, кл. 6 01 N 23/20, 1988.

„„50„„1695198 Al (54) ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ РЕНТГЕНОВСКАЯ КАМЕРА (57) Изобретение относится к технике рентгеноструктурных исследований, а именно к устройствам для высокотемпературной рентгенографии, используемым при изучении кристалл оструктурн ых закономерностей внутренних превращений с помощью скоростной съемки. Цель изобретения — повышение достоверности при измерениях на больших углах дифракции. Высокотемпературная рентгеновская камера со сферическим детектором, содержащая основание 1, корпус 2 с окном 9 для входа первичного рентгеновского пучка, механизм 4 поворота держателя образца, держатель 5 образца с

1695198 электрическим плавающим контактам 20, детектор в виде рентгеначувствительного слоя 7, нанесенного на сферически вогнутую рабочую поверхность волоконно-оптической основы 21). состояшей из Nl волоконно-оптических устройств, где N — первое числс на(Изобретение относится к технике рентгенаструктурных исследований, а именно к устройствам для высокотемпературной рен)тгенсграфии, используемым г ри изучении кристаллсструктурных закономерностей фазовых превсащений с помощью скороГтнс) t еM) Yi

Цел иэа ретения — повышение досто) верности при измерениях на больших углах дифракции, На фиг. 1 представлена камера со сферическим детектором, разрез; на фиг. 2— схема,.из которой определяют оптимальное количества волоконно-оптических устройств (в,у,) детектора; на фиг, 3 — вариант сборки волоконно-оптических устройств, выполненный с полуцилиндрическими отверстиями для введения образца внутрь полости волоконно-оптической основы; на фиг, 4 --o-;äåëüíûé фокон со сферической выборкой и с граня )и, ro которым он стыкуется с дру; ими факанами; на фиг, 5 — то же, вид сверху.

Камера содержит основание 1 с отверстием для вакуумной системы, корпус 2, кры ику 3, механизм 4 поворота, держатель 5 образца, герметичный корпус б механизма 4, детектор 7 в обойме 8. На корпусе 2 расположены скнс 9 для входа первично о рентгеновского пучка, каллиматар 10. Механизм 4 порарота держателя 5 образца размещен на крышке 3, которая через уплотнение 1 I соединена с герметичным корпусом б, Механизм 4 содержит шаговый двигатель i . наг ример ШД-1С, и редуктор 13, котарь и через ась 14 соединен с держателем 5. На фланце 15 установлен гермоввсд 16 с целью подачи напряжения на пе,и сопротивления 17 для расплавления галлия в ваннах 18, подачи напряжения на обмотку шагового двигателя 12, а также вывода сигнала от термопары (не показана), спай которой приварен к-образцу 19, Верхний конец образца соединен держатег ем 5 с плавающим контактом 20, каторь)й помещен в галллевую ванну 18.

Изменение па сравнению с прототипом конструкции детектора диктует необходимость доведен я г:r=p«òîâ нижнего плаваl083е) а <антек .B fir) MtlHMM41 4а. В p H) 0É

50 турального ряда чисел, определяемое вы2 ражением N ., а а — параметр

1-sino. светопередачи волоконно-оптического устройства, 5 ил. конструкции удается отказаться от использования этого контакта полностью без потери качества, Надежный электрический контакт обеспечивается опусканием нижнего конца образца непосредственно в галлиевую ванну 18. На основании 11 и крышке 3 размещены электрические клемMbl (не показаны) для подвода к образцу 19 через галлиевые ванны 18 напряжения нагрева. Составные части камеры собраны через герметичные уплотнения из вакуумной режины. Детектор 7 в обойме 8 введен внутрь корпуса 2. Он содержит волоконнооптическую основу 21, собранную из волоконно-оптических устройств (например, фоканов), При выборе числа волоконно-оптических устройств и формы их рабочей поверхности исходят из требований минимального виньетирования, максимальной полноты заполнения без зазора рабочими поверхностями волоконно-оптических устройств сферы, максимальной простоты изготовления волоконно-оптической основы и простоты обработки канечнага изображения, Одной из основных характеристик любого волоконно-оптического устройства и, в частности, фокона является изменение интенсивности световога потока на. входе )о и выходе I волоконнооптического устройства паи прохождении через него света..Обычно из-за физических потерь!=0,84.. Если входная поверхность образует некоторый угол с осью волоконно-оптического устройства, величина I также зависит ат угла а и может оказаться значительно меньшей из-за изменения направления индикатрисс светового потока, В общем случае входная поверхность может иметь вид любой поверхности второго порядка и тогда изменение интенсивности светового потока при прохождении светам расстояния ат точки на входе до точки на выходе опреде- . ляется углом а, образуемым касательной к точке на входной поверхности и осью волоконно-оптического устройства, Исходя из заданного угла а, можно вычислить минимальное количество волоконно-оптических устройств (N). необходимое для сборки во169 . 198

25 1

U0

40 локонно-оптической основы сферической

Qopfлы. ОН0 Оп1эеделяется Отношением пло щади поверхности всей сферы S к площади сферического 88! ìåHòB S;, вырезаемого на сфере углом Q (фиг, 2), Сегмент пропускает свет, так как касательная к каждой точке его поверхности образует с осью в.у. угол а, т,е.:

S=-4_#_ R; < =2 vРh;

h:=8— - QM=R{1 — cos P:

СРА=- а=.=-,3 =-90 - а:

- 4= 2,-, R2 (1 — sin а)

"> 4..i(2

2л В (1 — sin а}

1i,I

S. ."э(т

К =

1- Sine<

Для волоконно-оптического устройства удовлеTBop! IT8fiüèL!8 условия передачи светового потока выполняются при угле a 35, явля:още;лся характерным efo параметром. П(одставив a в вь1ра>кение {1), получим N == 4,69. Таким образом, минимальное количество устройства дпя сборки

Bc8É сферы нэ менес пяти штук.

1 1з oообоэя<ений OTP.p8olvi8l pUlk1 Ml1Hl1мал ьнсе;<ол ичесэ в0 г рз вил ь н I.tx сферических многоугольников {являющихся раб0чими пОве i> .HGOTями вопокОнно-Оптических устроис-в), которыми можно было бы покры ь всю повер,Hooòü сферы без зазора, составляет дпя треугольников 8 (при 4 не выполняю, ся указанные соображения), для квадрээ ав 6 и т,д. ЕстественНо. Нто условия максимальной и редачи свет0Bof потока вьн олня,отся лучше в случае большого числP волоконно-оптических устрой тв {что ведет к ухудшению технолоfичн0сти волоко:, но-опТ!1 i80KOÉ ocHQBbl) и ! поэтому максимальное их число должно отвечать только требованию разумной достаточ н(эсти, Если волоконно-оптическая основа представляет собой полусферу, то минимальное число во IQKOHHG îïTè÷åñêèõ устройств в виде сферических треугольников составляет 4, поскольку поверхность полусферы невозможно покрыть сферическими квадратами. Вариант такой сборки с полуцилиндрическими отверстиями для введения об азца в,yTpf полости волоконнооптической îoêовы показан на фиг. 3.

В качестве волоконнооптического устройства взят фокон. Отдельный фокон со сферической выборкой и с г1занями, по которым он стыкуется с другими фоконэми, показан на Фиг. 4.

Рзбочая поверхность каждого фскoHB предстэпляет собой сферический треугольник, являю.цийся частью сфер .. причем радиус кривизны такого треугольника R такой же, кэк и волоконно-оптической основы в сборе. Гранями, выполненными под у1 лом

90, OTOBKBIoTGR периферийные участки каждого фокона, что позволяет избе. кать значительного виньетирования, На рабочую

nоверэ;ноет ь волоконно-оптической а<-новы

21 нанесен рентгеночувствитепьный слой, об1>эзующий экран 22 — преобразователь дифрагированног0 р8НТ еновского излучения в видимый свет (фиг. 1). От теплового излучения образца экран 22 детектора 7 защищ н рентгенопрозрачной фольгой 23. например, из бериллия, на которой крепится ловушка 24 для первичного рентгеновского пучка. Для введения образца 19 внутрь полести волоконно — оптического устроиства в нем имеются попуципиндрические отверстия 25. Каждый из четырех фоконов опти-.col<-, связан с ЭОПом посредством гибких во- >конно-оптических свстоводов 26 {ЭОП

:.;8 показан).

Рентгеновская камера работает следующим образом.

Образец 19 закреппяют в держателе 5, пр;.;<-ip!!OB!oò термог.ару и устанавливают в эр.. соединяя крышк> 3 с корпусом 2, 1- а:1>ы::ке 3 станавпнвэкэт герметичный

KQ. и,; 6 i:;ехэнизмэ 4 OOLiopoTB pEp. KBT8 lf!

5 обр зцэ, подсоединя.от все электрические: коммуникации. На гер:летичном корпусе 6 устанавливаю- фпанец 15 с гермовводом 16. церез гермоввод 15 подBio i I B "1 1>яжение tld печи соп рОтивпен ия 17 дпя рsñïnBBnåíè галл: я в ваннах 18 и напряжение на обмотку шагового двигателя,2. Вращающий момент с шагового двигатoëÿ l2 через редук.ор 13 и ось 14 —,сдается B образец 19, С помощью отверстия E основании 1 созда QT в камере необ-5 холимое pBBë8íèå, например 10 мм рт,ст.

14с -.спьзуя электрические кпеммы на основ"-:Hèè : и крышке 3, подают на образец 19 напряжение нагрева через гэллиевые ван50 ы ",8. Одновременно с источником питания

ЭОПа включают источник рентгеновского излучения, Рентгеновский пучок через окно

9 и коплиматор 10 направляется HB образец

1i9. Дифрагированные рентгеновские лучи от образца преьращаются в видимые и формируют оптическое иэображение картины оентгеновской дифракции в слое люминофора 22, на который они попадают, проходя рентгенопрозрачную фольгу 23.

Первичный рентгеновский пучок вырезает1695198 ся ловушкой 24. Оптическое изображение картины рентгеновской дифракции передается по волоконно-оптическому тракту, образованному волокнами основы 21 и гИбкими световодами 26, на ЭОП. На вы-. 5 ходе ЭОПа формируется усиленн6е изображфние, которое регистрируется, Благодаря используемой конструкции д тектора картина рентгеновской дифракц и регистрируется в диапазоне бреггов- 10 с их углов 2 0 =0-90 или 2 0 = 0-180 в с учае полной сферы. !

Предлагаемая камера может быть иси льзована для изучения закономерностей 15 и отекания при высоких температурах таких внутренних превращений, как фазовый и реход или рекристаллизация, что имеет р шающее значение для создания соврем нных технологических схем термической 20 о работки сплавов на основе железа, титан и других металлов.

Формула изобретения

Высокотемпературная рентгеновская камера, содержащая основание, корпус с окном для входа первичного рентгеновского пучка, расположенные в нем держатель образца с плавающим контактом, детектор в виде рентгеночувствительного слоя, нанесенного на сферически вогнутую поверхность волоконно-оптической основы, отличающаяся тем, что, с целью повышения достоверности при измерениЯх на больших углах дифракции, волоконно-оптическая основа детектора состоит из N волоконно-оптическихустройств,где N ïåðâîå÷èñëî натурального ряда чисел, определяемое выражением М вЂ”. а а- параметрсае2

1 — sin à топередачи каждого волоконно-оптического устройства, причем в волоконно-оптической основе выполнены два взаимно-перпендикулярных отверстия, ось одного из которых совпадает с осью первичного пучка, а цругого — с осью образца.

Составитель Т. Владимирова

Редактор M. Келемеш Техред М.Моргентал Корректор С. Шевкун

Заказ 4157 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101