本发明涉及材料内部衍射分析领域,尤其涉及一种wkα1材料深度梯度衍射分析控制方法和系统。
背景技术:
1、目前材料内部衍射分析往往借助于高通量的同步辐射光源或中子源大科学装置,由于其具有高穿透能量,往往可以进行材料深度轮廓进行衍射分析。但是,同步辐射光源和中子源均是极其珍贵的资源,因而限制其大规模工业应用。传统的衍射分析仪一般只用于材料表层几微米深度分析。
2、x射线在样品中的穿透深度,取决于x射线的波长和样品的成分:x射线的波长越短,穿透深度越大,也就是说重元素产生的x射线穿透厚度深;样品的平均原子序数越小(轻元素含量高),穿透深度越大。也就是说,对于同一种样品,x射线的波长越短、能量越高,穿透深度越大。因此基于x射线的波长的特点,重金属x射线光管(高原子序数,例如wkα1特征)由于具有高能量、高穿透性特点,通过交叉束准直器和能量分辨探测器,可以实现样品深度轮廓进行无损衍射分析。
3、入射光束和衍射光束的交叉位置对应为探测位置,但如何深入到样品内部,也是需要考虑的问题:一方面,当入射光路和衍射光路完全进入到样品内部(即探测位置整体位于样品内部),衍射强度越大;而另一方面,虽然探测位置位于样品内部,但是入射光束和衍射光束中的部分非探测位置也位于样品内部,样品本身存在自吸收的情况(尤其是针对于高原子序数材料的样品),将会衰减x射线,从而导致衍射强度会降低。
4、因此在本领域中,提供一种wkα1材料深度梯度衍射分析控制方法和系统,解决衍射强度控制困难的问题,属于本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种wkα1材料深度梯度衍射分析控制方法和系统。
2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
3、本发明的第一方面,提供一种wkα1材料深度梯度衍射分析控制方法,包括以下步骤:
4、控制x射线源发射wkα1特征的入射光束;
5、控制置有样品容器的机械运动台沿入射光束的垂直方向移动,同时对应接收能量分辨探测器探测的衍射光束的衍射强度数据,所述入射光束和衍射光束具有一定角度;
6、控制机械运动台移动至所述衍射强度数据最大时的最优检测深度位置。
7、进一步地,所述样品容器的初始位置为入射光束的其中一侧,移动的垂直方向为由远离入射光线的位置垂直向靠近入射光线的位置移动的方向。
8、进一步地,在机械运动台移动的过程,射线的有效探测体积由小至大,衍射强度数据的变化为由小变大再变小;
9、当检测到衍射强度数据变小时,直接控制机械运动台移动至所述衍射强度数据最大时的最优检测深度位置。
10、进一步地,所述机械运动台以预设周期移动预设位置。
11、本发明的第二方面,提供一种wkα1材料深度梯度衍射分析控制方法,包括以下步骤:
12、获取样品容器的规格数据;
13、获取数据库中所述规格数据对应的最优检测深度位置;所述最优检测深度位置为x射线源发射wkα1特征的入射光束、经样品容器中的样品衍射后、能量分辨探测器探测的衍射光束的衍射强度数据为最大时的机械运动台的位置;所述入射光束和衍射光束具有一定角度;
14、控制置有样品容器的机械运动台移动至所述最优检测深度位置。
15、进一步地,所述方法还包括以下步骤:
16、采集不同规格数据的样品容器的最优检测深度位置,并存入数据库。
17、进一步地,所述样品容器置于机械运动台上的固定位置。
18、进一步地,所述样品容器的规格数据包括样品容器的形状和规格大小,所述样品容器为中心对称规则形状。
19、本发明的第三方面,提供一种wkα1材料深度梯度衍射分析控制系统,包括:
20、x射线源,发射位置设置有入射准直器;
21、能量分辨探测器,接收位置设置有衍射准直器;
22、机械运动台,用于放置样品容器,并置于x射线源和能量分辨探测器之间;
23、测角仪,用于测量入射准直器和衍射准直器的角度;
24、控制器,分别与x射线源、能量分辨探测器、机械运动台和测角仪连接,执行如权利要求1~4中任意一项、或权利要求5~8中任意一项所述的分析控制方法。
25、进一步地,所述入射准直器后还设置有光束准直器,入射准直器和衍射准直器为控制光束宽度的水平准直器,光束准直器,为控制光束高度的垂直准直器。
26、本发明的有益效果是:
27、在本发明的示例性实施例中,将机械运动台移动至衍射强度数据最大时的最优检测深度位置,当次材料衍射分析得到的数据是能够得到的最准确的数据,尤其是针对于高原子序数样本对x射线吸收能量强的情况下。
1.一种wkα1材料深度梯度衍射分析控制方法,其特征在于:包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种wkα1材料深度梯度衍射分析控制方法,其特征在于:所述样品容器的初始位置为入射光束的其中一侧,移动的垂直方向为由远离入射光线的位置垂直向靠近入射光线的位置移动的方向。
3.根据权利要求2所述的一种wkα1材料深度梯度衍射分析控制方法,其特征在于:在机械运动台移动的过程,射线的有效探测体积由小至大,衍射强度数据的变化为由小变大再变小;
4.根据权利要求1所述的一种wkα1材料深度梯度衍射分析控制方法,其特征在于:所述机械运动台以预设周期移动预设位置。
5.一种wkα1材料深度梯度衍射分析控制方法,其特征在于:包括以下步骤:
6.根据权利要求5所述的一种wkα1材料深度梯度衍射分析控制方法,其特征在于:所述方法还包括以下步骤:
7.根据权利要求5所述的一种wkα1材料深度梯度衍射分析控制方法,其特征在于:所述样品容器置于机械运动台上的固定位置。
8.根据权利要求5所述的一种wkα1材料深度梯度衍射分析控制方法,其特征在于:所述样品容器的规格数据包括样品容器的形状和规格大小,所述样品容器为中心对称规则形状。
9.一种wkα1材料深度梯度衍射分析控制系统,其特征在于:包括:
10.根据权利要求9所述的一种wkα1材料深度梯度衍射分析控制系统,其特征在于:所述入射准直器后还设置有光束准直器,入射准直器和衍射准直器为控制光束宽度的水平准直器,光束准直器,为控制光束高度的垂直准直器。