[发明专利]一种利用双能衍射测量应变分布的方法及装置

权利要求书

1.一种利用双能衍射测量应变分布的方法，其特征在于，包括以下步骤：

分别获得以E1、E2能量X射线照射下产生的第一衍射斑和第二衍射斑；

获得第一衍射斑和第二衍射斑的像素点在旋转轴不同旋转角度时的光强；

获得第一衍射斑和第二衍射斑中的对应像素点在光强最大时对应的旋转角度差；

根据所述能量E1、能量E2和对应像素点在光强最大时对应的旋转角度差确定第一衍射斑中像素点对应的布拉格角；

利用所述布拉格角确定第一衍射斑像素点对应位置的应变，从而获得样品待测晶面的第一类应变分布；

其中，通过下述方式获得衍射斑像素点在旋转轴不同旋转角度时的光强，所述衍射斑包括第一衍射斑和第二衍射斑：

将待测样品放置于调整台上，调整样品待测晶面平行于入射X射线与旋转轴所在的平面，在旋转角度为0°时，使样品待测晶面的法线与入射X射线垂直，所述旋转轴垂直于所述调整台平面；

绕旋转轴旋转待测样品，确定旋转过程中能够产生衍射斑的角度范围，在所述角度范围内以设定步长旋转待测样品，并利用探测器记录旋转角度和对应的衍射斑信息，所述衍射斑信息包括像素点的光强；

利用光强阈值分割提取衍射斑信息，以获得衍射斑的像素点在旋转轴不同旋转角度时的光强。

2.根据权利要求1所述的一种利用双能衍射测量应变分布的方法，其特征在于，所述利用光强阈值分割提取衍射斑信息，是通过设置衍射光强阈值，将光强大于所述设置的衍射光强阈值的像素点信息提取出来，以提取衍射斑信息。

3.根据权利要求1所述的一种利用双能衍射测量应变分布的方法，其特征在于，还包括通过下述方法将第一衍射斑和第二衍射斑的像素点一一对应：

分别将第一衍射斑、第二衍射斑的像素点在不同旋转角度时的光强相加得到图像1、图像2；

通过对比所述图像1和图像2实现像素点一一对应。

4.根据权利要求3所述的一种利用双能衍射测量应变分布的方法，其特征在于，通过下述方式获得第一衍射斑和第二衍射斑对应像素点在光强最大时对应的旋转角度差：

根据衍射斑像素点在不同旋转角度时的光强确定像素点的摇摆曲线，所述摇摆曲线的横坐标为旋转角度，纵坐标为对应的光强；

根据摇摆曲线峰位对应的旋转角度确定像素点光强值最大时对应的旋转角度；

根据所述像素点光强值最大时对应的旋转角度获得第一衍射斑和第二衍射斑对应像素点在光强最大时对应的旋转角度差。

5.根据权利要求4所述的一种利用双能衍射测量应变分布的方法，其特征在于，所述根据能量E1、能量E2和对应像素点的旋转角度差确定第一衍射斑中像素点对应的布拉格角，具体公式为：

其中，θ₁为第一衍射斑中像素点对应的布拉格角，Δω为对应像素点的旋转角度差。

6.根据权利要求5所述的一种利用双能衍射测量应变分布的方法，其特征在于，利用所述布拉格角通过下述公式确定第一衍射斑的像素点对应位置的应变：

ε＝-cotθ₀×(θ₁-θ₀)，

其中，θ₀为待测样品无应力分布时在E1能量X射线照射下衍射斑像素点对应的布拉格角。

7.根据权利要求6所述的一种利用双能衍射测量应变分布的方法，其特征在于，所述θ₀由下式确定：

其中，d为晶面间距，λ为E1能量的X射线的波长。

8.根据权利要求7所述的一种利用双能衍射测量应变分布的方法，其特征在于，还包括在E1能量X射线照射下，根据像素点的摇摆曲线获得样品待测晶面的第二类应变分布：

其中，β为摇摆曲线的半高全宽。

9.一种利用双能衍射测量应变分布的装置，其特征在于，包括：

同步辐射装置，用于产生包含不同能量的X射线；

单色器，用于选择单一能量的X射线；

调整台，用于固定、平移或旋转待测样品；

探测器，用于接收样品待测晶面在不同能量的X射线照射下样品待测晶面产生的衍射斑，并记录衍射斑信息及对应的旋转角度；

应变分布处理器，用于根据E1、E2能量X射线照射下产生的第一衍射斑和第二衍射斑像素点在旋转轴不同旋转角度时的光强获取对应像素点在光强最大时的旋转角度差，根据所述对应像素点在光强最大时的旋转角度差确定第一衍射斑中像素点对应的布拉格角，利用所述布拉格角确定第一衍射斑像素点对应位置的应变，从而获得样品待测晶面的第一类应变分布；

所述应变分布处理器，还用于在E1能量X射线照射下，根据所述第一衍射斑像素点在不同旋转角度处的光强获得样品待测晶面的第二类应变分布；

其中，通过下述方式获得衍射斑像素点在旋转轴不同旋转角度时的光强，所述衍射斑包括第一衍射斑和第二衍射斑：

将待测样品放置于调整台上，调整样品待测晶面平行于入射X射线与旋转轴所在的平面，在旋转角度为0°时，使样品待测晶面的法线与入射X射线垂直，所述旋转轴垂直于所述调整台平面；

绕旋转轴旋转待测样品，确定旋转过程中能够产生衍射斑的角度范围，在所述角度范围内以设定步长旋转待测样品，并利用探测器记录旋转角度和对应的衍射斑信息，所述衍射斑信息包括像素点的光强；

利用光强阈值分割提取衍射斑信息，以获得衍射斑的像素点在旋转轴不同旋转角度时的光强。