[发明专利]一种原位衍射实验图像模拟方法、系统及介质

说明书

本发明提供了一种原位衍射实验图像模拟方法、系统及介质，包括：步骤M1：用晶体力学仿真工具对样品初始模型的形变过程进行模拟；步骤M2：利用晶体力学仿真工具进行模拟的过程中，提取包含晶粒结构取向信息的计算结果；步骤M3：根据晶粒结构取向信息的计算结果进行原位衍射实验图像模拟；所述样品初始模型是根据包括初始晶粒大小和取向信息构建的样品初始模型。本发明解决了包括单晶、多晶、各向同性、各向异性等各种晶体材料在中子/X射线空间衍射图案定量模拟，此结果可用于织构以及残余应力的预测仿真，也可作为中子/X射线探测器空间位置摆放策略提供参考。

技术领域

本发明涉及衍射模拟技术领域，具体地，涉及一种原位衍射实验图像模拟方法、系统及介质。

背景技术

中子衍射和X射线衍射都属于材料的无损检测技术，它们的基本原理都是布拉格定理，因而可以测量晶粒取向和晶面间距的变化从而计算材料的应变信息。X射线在工程材料中的穿透力较弱(微米级别)，所以一般一个衍射光斑只代表单个晶粒的信息。中子在工程材料中的穿透力较强(厘米级别)，所以能够获取样品深处的具有统计意义的信息。

样品在生产和加工的过程中，通常会经历剧烈的塑性形变，因此它的晶粒取向分布不是随机的，而是带有一定的织构。织构的存在会对衍射图案在空间中的强度分布产生显著的影响。如果我们能准确地模拟样品织构的变化和衍射过程，就可以预测中子/X射线衍射实验的结果，人工合成衍射图像。

专利文献CN107421638B(申请号：201710741785.1)公开了一种新型的光学衍射模拟方法，1)激光器发出λ0的激光，并照明衍射物体；2)移动滑轨，调节光强探测器与衍射物体之间的衍射距离z，使z＝λZ/λ0；其中，λ为待模拟光源的波长，Z为待模拟的衍射距离，λ0为激光器的波长；3)用光强探测器记录下衍射图样，该衍射图样即可模拟光源波长为λ、衍射距离为Z时待测样品的衍射图样。以及一种新型的光学衍射模拟装置，激光器、准直扩束器、待测样品、探测器轴向依次设置，待测样品安装在载物台上，使得激光器发出的平行光束经准直扩束器扩大后，垂直通过待测样品，并射入探测器的工作面；探测器通过带有刻度的滑轨安装在可移动平台上。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种原位衍射实验图像模拟方法、系统及介质。

根据本发明提供的一种原位衍射实验图像模拟方法，包括：

步骤M1：用晶体力学仿真工具对样品初始模型的形变过程进行模拟；

步骤M2：利用晶体力学仿真工具进行模拟的过程中，提取包含晶粒结构取向信息的计算结果；

步骤M3：根据晶粒结构取向信息的计算结果进行原位衍射实验图像模拟；

所述样品初始模型是根据包括初始晶粒大小和取向信息构建的样品初始模型。

优选地，所述步骤M2中晶粒结构取向信息的计算结果包括：晶粒的取向、晶粒的变形信息、晶粒几何位置、晶粒的体积和晶粒的应变信息。

优选地，所述步骤M3包括：

步骤M3.1：根据样品初始模型的微观结构特征及取向信息，计算晶粒结构取向与原位衍射实验装置的空间位置关系；

步骤M3.2：基于晶粒结构取向与原位衍射实验装置的空间位置关系，运用衍射实验基本原理中布拉格定理，求得样品初始模型衍射强度在空间中的分布情况；

步骤M3.3：基于样品初始模型衍射强度在空间中的分布情况，合成给定位置探测器上的衍射图像。

优选地，所述步骤M3.2中样品初始模型衍射强度在空间中的分布情况包括：衍射信号在空间中的位置和衍射信号的强度；

所述衍射信号在空间中的位置基于晶粒结构取向与原位衍射实验装置的空间位置关系，运用衍射实验基本原理中布拉格定理，得到衍射信号在空间中的位置；