[发明专利]单色及多色光X射线的单晶/定向晶应力测量系统和方法

权利要求书

1.一种单色及多色光X射线的单晶/定向晶应力测量系统，其包括，

多轴样品台，其上表面支撑单晶/定向晶的样品，所述多轴样品台包括沿着X轴平移的X自由度、沿Y轴平移的Y自由度、沿Z轴平移的Z自由度、绕Z轴旋转的旋转自由度以及绕X轴和/或Y轴旋转的的旋转的自由度，

多轴样品台控制器，其连接所述多轴样品台以控制所述多轴样品台在其自由度上运动以及位置反馈，

多色光X射线发生器，其位置固定，多色光X射线照射在样品表面的共心点上，所述共心点为多轴样品台在旋转过程中不改变样品高度的位置，

单色光X射线发生器，其沿着共心点为转动中心的圆周进行圆周运动，并当单色光X射线发生器转动时，始终照射所述共心点，

X射线探测器，其接收从样品表面衍射出的衍射峰信号，X射线探测器沿着共心点为转动中心的圆周进行圆周运动，

共心点调整模块，其位置保持不变，测量其与样品表面之间的相对位置，

计算储存模块，其连接所述X射线探测器和控制模块，计算储存模块基于衍射峰信号计算样品取向及应力数据并储存，

控制模块，其连接多轴样品台控制器、多色光X射线发生器、单色光X射线发生器、X射线探测器、共心点调整模块、计算储存模块，基于共心点调整模块测量的位置数据，通过控制多轴样品台控制器控制多轴样品台移动样品表面至共心点；控制多色光X射线发生器和单色光X射线发生器发射X射线；控制X射线探测器曝光；基于计算储存模块输出的样品取向，控制单色光X射线发生器及X射线探测器的运动，通过控制多轴样品台控制器控制多轴样品台的运动。

2.根据权利要求1所述的应力测量系统，其中，优选的，计算储存模块包括实时高速接收数据的高速存储器、读写高速存储器中的数据的大容量存储器和读写高速存储器中存储的实时数据以及大容量存储器存储的数据的计算模块，其中，计算模块包括，

拟合单元，其基于所述衍射峰信号拟合以得到衍射峰位置数据，

取向计算单元，基于所述多色光X射线发生器产生的衍射峰位置数据计算样品取向，

应力计算单元，基于所述单色光X射线发生器产生的衍射峰位置数据计算样品预定方向上的残余应变或应力，

应力张量计算单元，其基于多个衍射峰信号计算样品的应变/力张量。

3.根据权利要求1所述的应力测量系统，其中，多轴样品台包括多个运动台堆叠结构或一体式五/六自由度的位移台。

4.根据权利要求1所述的应力测量系统，其中，多轴样品台包括用于固定样品的可对样品位置进行微调节的夹具。

5.根据权利要求1所述的应力测量系统，其中，共心点调整模块包括光学测量单元、激光测距单元和/或激光轮廓采集单元。

6.根据权利要求1所述的应力测量系统，其中，采集模块包括线探测器或面探测器。

7.根据权利要求1所述的应力测量系统，其中，多轴样品台沿Z轴平移的Z自由度上包括第一调节精度的粗调单元和第二调节精度的细调单元。

8.根据权利要求1所述的应力测量系统，其中，标样包括氧化铝粉末、碳酸钙粉末和/或锂镧锆氧粉末以及单晶硅。

9.一种如权利要求1-8中任一项所述的应力测量系统的测量方法，其包括以下步骤，

第一步骤，基于样品表面位置，调节样品表面到共心点，

第二步骤，多色光X射线发生器产生多色光X射线，样品曝光，X射线探测器采集衍射峰信号，

第三步骤，基于第二步骤采集到的衍射峰信号，计算储存模块计算样品取向，

第四步骤，多轴样品台驱动处于共心点的样品表面旋转和倾转，单色X射线发生器照射样品表面，采集模块采集样品表面的衍射峰信号，

第五步骤，基于第四步骤采集到的衍射峰信号，计算储存模块计算应力数据。

10.根据权利要求9所述的测量方法，其中，第四步骤，在第一个衍射峰信号采集时，样品台控制模块控制多轴样品台绕Z轴旋转，同时X射线探测器采集，当采集到衍射峰信号高于预定阈值时停止旋转，并在预定角度范围内开始摆动，每旋转预定角度，进行预定步长的倾转，同时X射线探测器进行采集，重复执行以采集预定个数衍射峰信号，第五步骤，基于所述衍射峰信号生成应力数据和应力张量。