[发明专利]一种利用双能衍射测量应变分布的方法及装置

说明书

本发明涉及一种利用双能衍射测量应变分布的方法及装置，属于材料应力测量技术领域，解决了现有技术中测量装置和数据分析复杂、很难得到大面积应变分布信息、难以直接测量第一类应变分布的问题。该方法包括以下步骤：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不同旋转角度时的光强及对应像素点在光强最大时对应的旋转角度差；根据能量E1、能量E2和旋转角度差确定第一衍射斑中像素点对应的布拉格角；利用布拉格角确定第一衍射斑像素点对应位置的应变，以获得样品待测晶面的第一类应变分布。该方法测量简单、误差小、可以得到大面积应变分布信息、可直接测量第一类应变分布。

技术领域

本发明涉及材料应力测量技术领域，尤其涉及一种利用双能衍射测量应变分布的方法和装置。

背景技术

工程材料在使用过程中的疲劳、缺陷、裂痕等会严重影响材料的使用寿命，而应力应变的分布往往与材料的失效过程有重要联系。因此，工程材料内应力的测量十分重要。

目前有多种利用中子和同步辐射测量工程材料应力应变的方法。但大部分传统的测量方法只能测试样品表面的应变分布，且只能逐点取样测量。基于同步辐射X射线的应力测量中，利用高能单色X射线分析残余应力可以得到样品整体的平均应力应变分布信息，但需要借助狭缝或者准直器来实现样品的定位，并且，现有的基于同步辐射X射线衍射成像测量应力应变的方法主要是利用了摇摆曲线展宽的变化测量第二类应力应变分布，即晶粒间的应力应变分布。通常利用XRD衍射的方法来测量第一类应力应变的分布。目前，还未出现利用同步辐射X射线成像的方法来直接测量第一类应力应变分布。

现有技术存在以下缺点：一是传统测量方法只能逐点取样测量样品表面的应变分布；二是基于同步辐射X射线的应力应变测量，测量装置和数据分析较复杂，误差较大，很难大面积测量应变分布信息，并且无法直接测量第一类应变分布。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种利用双能衍射测量应变分布的方法和装置，用以解决现有测量方法复杂、难以大面积测量且无法直接测量第一类应变分布的问题。

一方面，本发明提供了一种利用双能衍射测量应变分布的方法。该方法包括以下步骤：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。

进一步的，通过下述方式获得衍射斑像素点在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不同旋转角度时的光强。

进一步的，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。

进一步的，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。