[发明专利]用于非破坏性检查粘合线和孔隙率的X射线散射方法和系统

说明书

公开了用于非破坏性检查粘合线的非破坏性检查方法、系统和装置，所述粘合线包括存在于复合基材中和复合基材中的粘合剂材料层中的粘合线，所述方法、系统和装置包括小角度X射线散射阵列。

技术领域

本公开总体上涉及目标结构和基材的亚表面区域的非破坏性测试和非破坏性检查的领域。更具体地，本公开涉及使用小角度X射线后向散射技术来非破坏性检查夹层的特性的领域，所述特性包括例如复合材料层的结合强度。

背景技术

当前，与某些行业中的粘合复合材料的检查有关的监管准则要求使用破坏测试材料的测试技术。由于包含复合零件的大型结构，例如飞机和其他车辆，必须停运、进行破坏性检查，然后重新加工，才能使飞机重新投入使用，因此这会产生大量费用。

用于评估基材的非破坏性检查系统已在工业中发现了实用性，例如，在没有使用大量劳动力或没有部分或全部破坏组件或基材材料的情况下，可能难以进入需要常规维护和检查的各种组件和基材材料。对于要取代目前使用的强制破坏性方法的非破坏性测试方法或系统，非破坏性测试方法必须确保对被检查物体的表面或亚表面的一致可靠且可重复的分析至少等于或超过在破坏性测试中进行的物理确定。

发明内容

公开了当前方面、方法、装置和系统的各方面，这些方面涉及使用小角度X射线后向散射技术非破坏性检查夹层，以精确地确认夹层中存在或不存在异常，当夹层是粘合剂层时，这些异常会影响最佳粘合。

当前方法、系统和装置的各方面在纳米尺度成像上产生精细的成像，以用于检查复合材料粘合剂夹层，等等。当根据当前公开的技术产生的成像未显示出复合材料粘合剂夹层内的任何异常时，非破坏性检查确认已经建立了令人满意的结合，从而使被检查区域能通过任何强制性结合强度测试方案，其否则会导致检查材料的破坏。

根据本发明的一个方面，公开了一种用于非破坏性检查复合材料的粘合线和粘合线区域的方法，该方法包括将小角度X射线散射系统定位在复合材料附近，该复合材料包括多个复合层堆叠，所述复合层堆叠包括多个复合层。所述复合层堆叠包括插入在所述复合层堆叠之间的粘合剂材料层，所述复合材料还包括设置在所述粘合剂材料层内的粘合线区域。小角度X射线散射系统包括位于复合材料第一侧面上的多个小角度X射线散射系统组件，其包括单色X射线管、与X射线管相距预定距离的第一针孔和第二针孔；第一真空室，其位于针孔和复合材料第一侧面的附近。多个小角度X射线散射系统组件位于复合材料第二侧面，包括：位于复合材料第二侧附近的第二真空室，第二真空室与X射线闪烁器联通；与闪烁器联通的电荷耦合器件摄像机，该闪烁器包括闪烁层。目前公开的方法还包括激活小角度X射线散射系统以从单色X射线管发射X射线束；检测闪烁层上的散射X射线；并基于撞击闪烁层的散射的X射线生成成像信号。

根据其他方面，当前公开的方法还包括将在闪烁层上生成的散射X射线的成像信号发送到计算设备；将成像信号转换成图像；及在小角度X射线散射系统输出上将复合组件的粘合线区域显示为粘合线区域图像。

根据另一方面，公开的方法包括检测在粘合线区域中存在或不存在异常。

其他方面公开了在复合材料的粘合线中非破坏性检测异常，其中在粘合线区域中检测到的异常可以包括小于1nm至约1.0mm或更大的尺寸。