CH403341A

CH403341A - Röntgengerät zur Feinstrukturuntersuchung von Materialien nach der Rückstrahlmethode

Info

Publication number: CH403341A
Application number: CH6865459A
Authority: CH
Inventors: Frantisek Dr Khol
Original assignee: Frantisek Dr Khol
Priority date: 1958-01-25
Filing date: 1959-01-23
Publication date: 1965-11-30
Also published as: GB911201A; BE575053R; US3030507A; FR1223504A; NL235425A; DE1239501B

Description


  
 



  Röntgengerät zur Feinstrukturuntersuchung von Materialien nach der   Rückstrablmethode   
Die Erfindung betrifft ein Röntgengerät zur Feinstrukturuntersuchung von Materialien nach der Rückstrahlmethode, insbesondere zur Messung innerer Spannungen, bei dem durch Benutzung zweier kinematischer Glieder, von denen das eine Glied das andere in einer quergerichteten Bohrung gleitend führt, der Brennfleck der Röntgenröhre, die zu untersuchende Oberfläche des Werkstoffes und der Strahlungsdetektor stets auf einem gemeinsamen Fokussierungskreis liegen und dabei der Strahlungsdetektor auf die Werkstoffprobe ausgerichtet bleibt.



  Gemäss der Erfindung zeichnet sich dieses Gerät dadurch aus, dass dasjenige der beiden kinematischen Glieder, das sich in einer Bohrung des anderen Gliedes gleitend führt, einen Schwenkarm darstellt, des sen Schwenkachse durch den Brennfleck der Röntgenröhre geht, und das andere Glied, das den Strahlungsdetektor mit rechtwinklig zu der Gleitführung gerichteter Achse trägt, seinerseits auf einem Zapfen oder dergleichen eines Schwenkteiles gelagert ist, dessen Schwenkachse durch den Mittelpunkt des Fokussierungskreises geht, durch dessen Halbmesser die Entfernung des Zapfens von der Schwenkachse gegeben ist,
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.



   Das Wesen des in Fig. 1 schematisch gezeigten Gerätes beruht darin, dass die Stelle des zu messenden Gegenstandes, an welcher die innere Spannung ermittelt werden soll, gleichzeitig unter verschiedenen Winkeln von zwei Röntgenröhren bestrahlt werden, deren Brennpunkte auf einer gemeinsamen Fokussierkreislinie liegen, auf die auch die durchzumessende Stelle gebracht wird, wobei die Lage der interferierten Strahlungen von zwei auf derselben Fokusationskreislinie liegenden Detektoren registriert wird. Die gegenseitige Lage der Röntgenröhren, Detektoren und des durchzumessenden Gegenstandes ist aus der Zeichnung ersichtlich.



   Diese konstruktive Lösung ermöglicht die gleichzeitige Durchführung zweier Messungen, die bei der Anwendung der bisherigen Methoden zeitlich nacheinander vorgenommen werden mussten, und zwar durch die senkrecht auffallende primäre Röntgenstrahlung und durch die unter dem Winkel   fO    = 450 auffallende Röntgenstrahlung.

   Wird der Unterschied der Lagen der primären interferierenden Strahlungen    A in beiden Richtungen mittels gegeneinander um    900 (Fig. 1) verdrehter Detektoren bestimmt, so wird die innere Spannung aus der Formel    E E tg 21 arc kglmm2 (I)   
1 + v sin2   (1jpos        Ä n=900-11, sin 6 cos r   
2d bestimmt, wobei E und v die Elastizitätsmodule des    durchzumessenden Werkstoffes, X die Wellenlänge    der verwendeten Röntgenstrahlung, d der Abstand der Gitterebenen ist, auf denen die Interferenz entstand.



   Die Genauigkeit der Lagebestimmung der interferierten Strahlung hängt von der Wahl des Halbmessers der Fokusationskreislinie R und der Breite des Einlassspaltes am Detektor ab. Zur Erhöhung der Messgenauigkeit trägt auch der Umstand bei, dass   die Anderung eines vervierfachten Winkels (4 90    bis 4   FO)    gemessen wird, da der   Mittenwinkel    über einem bestimmten Kreisbogen das Doppelte des entsprechenden Umfangwinkels beträgt. Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Gerätes beruht darin, dass die von zwei Röntgenröhren, deren Brennpunkte auf  dem Fokusationskreis liegen und welche den gleichen Strahlungsaustrittswinkel aufweisen, ausgehende Strahlung genau die gleiche Prüffläche treffen.

   Dabei ist es nicht notwendig, zum Unterschied von den bisherigen Methoden, die zu durchmessende Prüffläche gegen die Primärstrahlung oder gegen die Röntgenröhre zu neigen, was mechanisch schwierig ist und zur Folge hat, dass sich bei der   Anderung    der gegenseitigen Lage auch die Grösse der durchzumessenden Prüfstelle ändert.



   Der Messkopf eines Ausführungsbeispiels des Gerätes gemäss der vorliegenden Erfindung ist auf Fig. 2 dargestellt. Der um den eigenen Mittelpunkt O4 drehbare Kreissektor trägt auf den Drehzapfen   Oi    und   0-    zwei Strahlungsdetektoren   D1    und D, die am Umfang des Kreissektors gegeneinander um 900 verschoben angeordnet sind und mittels der Arme   rl    und   r)    derart geschwenkt werden, dass ihre Achsen in der Richtung der interferierten Strahlung liegen. Die Arme   r1    und   r2    sind um den Zapfen   OJ    drehbar und schliessen mit den Detektorachsen ständig einen rechten Winkel ein.

   Die Röntgenröhren R1 und R sind ebenfalls gegeneinander verschoben angeordnet und am Rahmen R des Messkopfes derart befestigt, dass ihre Brennpunkte auf der gemeinsamen Fokusationskreislinie liegen und ihre austretenden Primärstrahlungen miteinander den Winkel    = = 450 einschliessen. Der Messkopf ist mit einer    Messuhr H versehen, die in bekannter Weise die Messung bzw. Einstellung kleiner Abstände erlaubt und mit der die Lage der Röntgenröhren genau derart eingestellt wird, dass die Primärstrahlungen sich auf dem Fokusationskreis schneiden. Der Kreis sektor wird durch einen Synchronkleinmotor M gedreht und die interferierte von den Detektoren D1 und   D2    aufgefangene Strahlung wird gleichzeitig mittels eines Registriergerätes aufgezeichnet.

   Der Lagenunterschied der Interferenzstrahlungsmaxima (Fig. 1) auf den Gitterebenen, welche gegeneinander um den Winkel   fO    geneigt sind, ist nach der vorstehenden Formel (1) zu der zu messenden inneren Spannung proportional.



   Der auf diese Weise konstruierte Messkopf ermöglicht die Messung der Grösse der inneren Spannung an der Prüffläche binnen 15 Minuten mit genügender Genauigkeit selbst an schwer zugänglichen Stellen ohne Zerstörung des   Piüings.   



   Sollen die Hauptkomponenten der Spannung ermittelt werden, dann muss der Messkopf um die zur Prüffläche senkrechte Achse in zwei weitere   Rich-    tungen verdreht werden, zweckmässig um 45 und 900.



   Für die Messung der inneren Spannungen in Gegenständen aus verschiedenen Werkstoffen (Stahl, Kupfer, Aluminium, keramische Stoffe u. a.) müssen Strahlungen verschiedener Wellenlängen verwendet und der Kreissektor mit den Detektoren in die Lage der interferierten Strahlung eingestellt werden.



   Mit dem beschriebenen Gerät lassen sich nicht nur mikroskopische Spannungen der 1. Gattung, sondern auch mikroskopische Spannungen der 2. Gattung messen, für welche die Beziehung   
E b = i ctg #   
4 gilt, wobei ss die Breite der Interferenzlinie in halber Höhe ist.

Claims

PATENTANSPRUCH Röntgengerät zur Feinstrukturuntersuchung von Materialien nach der Rückstrahlmethode, insbesondere zur Messung innerer Spannungen, bei dem durch Benutzung zweier kinematischer Glieder, von denen das eine Glied das andere in einer quergerichteten Bohrung gleitend führt, der Brennfleck der Röntgenröhre, die zu untersuchende Oberfläche des Werkstoffes und der Strahlungsdetektor stets auf einem gemeinsamen Fokussierungskreis liegen und dabei der Strahlungsdetektor auf die Werkstoffprobe ausgerichtet bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass dasjenige der beiden kinematischen Glieder, das sich in einer Bohrung des anderen Gliedes gleitend führt, einen Schwenkarm (15) darstellt, dessen Schwenkachse (1) durch den Brennfleck (F) der Röntgenröhre (16) geht, und das andere Glied (17), das den Strahlungsdetektor (18) mit rechtwinklig zu der Gleitführung gerichteter Achse (19) trägt,

seinerseits auf einem Zapfen (20) eines Schwenkteiles (21) gelagert ist, dessen Schwenkachse (22) durch den Mittelpunkt (S) des Fokussierungskreises (6) geht, durch dessen Halbmesser (r) die Entfernung des Zapfens (20) von der Schwenkachse (22) gegeben ist.

UNTERANSPRUCH Gerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite, ebenfalls auf die Werkstoffprobe (M) ausgereichtete Röntgenröhre (16') angeordnet ist, deren Brennfleck (F') jedoch um 900 gegenüber dem Brennfleck (F) der ersten Röntgenröhre (16) versetzt auf dem Fokussierungskreis (6) liegt, und ein zweiter Schwenkarm (15'), dessen Schwenkachse (1) mit derjenigen des ersten Schwenkarms (15) zusammenfällt, in gleicher Weise wie letzterer sich in einem Glied (17') führt, das einen zweiten Strahlungsdetektor (18') mit rechtwinklig zur Gleitführung gerichteter Achse (19') trägt und seinerseits auf einem Zapfen (20') des Schwenkteils (21) gelagert ist, wobei die beiden Zapfen (21, 21') im gleichen Sinne wie die Brennflecke (F, F') der zugeordneten Röntgenröhren (16, 16') um 900 gegeneinander versetzt auf dem Fokussierungskreis (6) liegen.