JPS647337B2 - - Google Patents
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- JPS647337B2 JPS647337B2 JP54082832A JP8283279A JPS647337B2 JP S647337 B2 JPS647337 B2 JP S647337B2 JP 54082832 A JP54082832 A JP 54082832A JP 8283279 A JP8283279 A JP 8283279A JP S647337 B2 JPS647337 B2 JP S647337B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
- G01N23/225—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、大径の電子線を用いてスラブ試料に
おける割れと介在物の広範囲な2次元分布を計測
する割れ及び介在物の同時測定法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for simultaneously measuring cracks and inclusions, which measures a wide two-dimensional distribution of cracks and inclusions in a slab sample using a large-diameter electron beam.
鋼材中のサルフア(S)の偏析、分布状態を検
出するために被検面(例えばスラブ断面)に硫酸
水溶液に浸した印画紙を貼付するサルフアプリン
ト試験法では、被検面に研摩紙0番程度の平滑度
が要求されるので、その研摩に多大な時間を要す
る欠点がある。しかもサルフアプリントで直接検
出されるのは硫黄、燐だけであつて、他の介在物
を直接観測することはできない。サルフア以外の
介在物のうちアルミニウム(Al)、マンガン
(Mn)等はサルフアと同一挙動するアルミナ
(Al2O3)或いはサルフアの化合物(例えばMnS)
としてサルフアプリントの分布パターンから経験
的に推測されていたが、近年の鋼材はサルフアの
含有率が低下しているので、これらの計測も次第
に困難となる傾向にある。 In the sulfur print test method, a photographic paper soaked in sulfuric acid solution is attached to the surface to be tested (for example, a cross section of a slab) in order to detect the segregation and distribution state of sulfur (S) in steel materials. Since the smoothness is required to be on the same level as No. 1, it has the drawback that polishing requires a large amount of time. Moreover, only sulfur and phosphorus can be directly detected with sulfur print, and other inclusions cannot be directly observed. Among inclusions other than sulfur, aluminum (Al), manganese (Mn), etc. are alumina (Al 2 O 3 ) or sulfur compounds (e.g. MnS) that behave in the same way as sulfur.
This was estimated empirically from the distribution pattern of sulfur prints, but as the content of sulfur in steel materials has decreased in recent years, these measurements tend to become increasingly difficult.
一方、被検面の各種介在物を直接計測する装置
としてX線マイクロアナライザ(EPMA)があ
る。これは、非常に細い(1〜100μφ)ビーム径
の電子線をサンプルに照射し、介在物から放射さ
れるX線を検出して介在物の元素および量を2次
元的に計測するものであるが、X線分光系に湾曲
結晶を使用したX線集光法であるため、ローラン
ド円(集光円)が試料位置より下にくる。そのた
め試料の大きさは制限され、20×20mm2程度のもの
しか分析できない。従つて走査範囲は1〜数mm程
度の狭領域であるためにサルフアプリントの様な
広範囲な分布パターンを得るには適さず、また被
検面には電子顕微鏡のサンプルに近い平坦性が要
求されるのでその研摩に時間を要する点はサルフ
アプリントと同様である。加えて、電子線を照射
してスラブ断面の介在物を直接計測する場合にス
ラブ断面に割れ(ピンホール、アルミナクラスタ
等を含む欠陥を総称する。以下同じ)が生じてい
ると、これが介在物の元素分析上のノイズとな
る。 On the other hand, there is an X-ray microanalyzer (EPMA) as a device that directly measures various inclusions on a surface to be inspected. This method irradiates a sample with an electron beam with a very narrow beam diameter (1 to 100μφ), detects the X-rays emitted from inclusions, and measures the elements and amounts of inclusions two-dimensionally. However, since this is an X-ray focusing method that uses a curved crystal in the X-ray spectroscopy system, the Rowland circle (focusing circle) is located below the sample position. Therefore, the size of the sample is limited, and only about 20 x 20 mm 2 can be analyzed. Therefore, the scanning range is narrow, from 1 to several millimeters, so it is not suitable for obtaining a wide distribution pattern like a sulfur print, and the surface to be examined requires flatness close to that of an electron microscope sample. It is similar to sulfur print in that it takes time to polish. In addition, when directly measuring inclusions on a cross section of a slab by irradiating an electron beam, if cracks (general term for defects including pinholes, alumina clusters, etc.; the same applies hereinafter) occur in the cross section of the slab, these can be detected as inclusions. becomes noise in elemental analysis.
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、被
検面としてのスラブ断面に対する研摩を従来のサ
ルフアプリント法に比べて著しく簡素なものとし
てもなおサルフアプリントと同様の介在物分布パ
ターンを得ることができ、しかもサルフアの含有
率によらず他の介在物の広範囲な分布パターンを
直接計測することができ、更には元素分析用の電
子線の照射で同時に割れを検出し、この検出信号
を用いて修正して元素分析を確実にすると共に、
割れは鋼材品質の重要な1因子であるから割れ情
報としても利用できるようにしたもので、その特
徴とするところはビーム径を0.1〜10mmφの範囲
で選定した電子線を連続鋳造されたスラブの横断
面試料で真空中で照射し、該電子線の照射で該試
料から放射されるX線を平面結晶で分光し、該平
面結晶で分光した各元素固有の特性X線の強度を
X線検出器で計測し、また該電子線を該スラブ試
料に照射した際に放出される鉄のX線または該電
子線の反射電子もしくは吸収電子の量を検出器で
検出し、該スラブ試料面に対する電子線照射位置
を2次元的に変化させて該スラブの割れと介在物
の2次元分布を同時に計測する点にある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and even though the polishing of the cross section of the slab as the surface to be inspected is significantly simpler than that of the conventional sulfa print method, it still produces the same inclusion distribution pattern as sulfa print. Furthermore, it is possible to directly measure a wide range of distribution patterns of other inclusions regardless of the content of sulfur, and furthermore, cracks can be simultaneously detected by irradiation with an electron beam for elemental analysis, and this detection signal can be to ensure elemental analysis and
Since cracking is an important factor in the quality of steel materials, we have made it possible to use this as cracking information.The feature is that the electron beam, with a beam diameter selected in the range of 0.1 to 10 mmφ, is used to continuously cast slabs. A cross-sectional sample is irradiated in vacuum, the X-rays emitted from the sample upon irradiation with the electron beam are separated by a flat crystal, and the intensity of the characteristic X-rays unique to each element is detected by the flat crystal. The amount of iron X-rays emitted when the slab sample is irradiated with the electron beam, or the amount of reflected electrons or absorbed electrons of the electron beam is detected by a detector, and the amount of electrons relative to the slab sample surface is detected by a detector. The point of this method is to simultaneously measure the two-dimensional distribution of cracks and inclusions in the slab by changing the beam irradiation position two-dimensionally.
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明
する。第1図は本発明の概要を説明する装置構成
で、金属材料多元素同時分布測定装置は電子銃、
電子光学系を除いて真空容器内に保たれる。2は
パルスモータ3,4によつてX、Y方向へ移動す
る試料台であり、その上面にサンプル5が載置さ
れる。サンプル5は例えば幅(Y方向)30cm、長
さ(X方向)2m程度のCC(連鋳)スラブ断面を
切り出したもの(ガス切断して採取し、表面をフ
ライス仕上げしたもの)で、その表面に電子銃6
から0.1mm〜10mm範囲内でビーム径を選定され、
焦点深度を深くされた電子線EBが断続的に(ま
たは連続して)照射される。7a〜7dは分光結
晶として平面平板結晶を用いたX線分光器であ
り、それぞれAl、P、S、Mnの特性X線を検出
してこれを電気信号(1パルスが1X線量子に相
当するパルス列)に変換する。8は電子銃6に加
速用の高電圧を印加する高圧回路であり、その出
力は高圧制御系10を通して確認される。電子線
EBのビーム径はビーム制御回路11で制御され、
また装置1内の真空度は真空状態検出部12を通
して確認される。13a〜13dはそれぞれX線
分光器7a,7dは出力パルスを計数するカウン
タで、その計数期間はゲート制御回路14で規定
される(ゲート制御される)。パルスモータ3,
4はX軸パルス発生回路15およびY軸パルス発
生回路16の出力でそれぞれ駆動され、サンプル
5上の電子線EB照射位置を変化させる。本例の
走査はX、Y方向共に機械的であるが、電子線
EBを30cm程度偏向することは可能なので、Y軸
方向は電気的に走査してもよい。17はアラーム
回路であり、何らかの異常が発生すればランプ9
を点灯する。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings. Figure 1 shows the configuration of an apparatus for explaining the outline of the present invention.
It is kept in a vacuum container except for the electron optics. Reference numeral 2 designates a sample stage that is moved in the X and Y directions by pulse motors 3 and 4, and a sample 5 is placed on its upper surface. Sample 5 is, for example, a cross-section of a CC (continuously cast) slab with a width (Y direction) of about 30 cm and a length (X direction) of about 2 m (collected by gas cutting and the surface milled). electron gun 6
The beam diameter is selected within the range of 0.1mm to 10mm from
An electron beam EB with a deep focal depth is irradiated intermittently (or continuously). 7a to 7d are X-ray spectrometers that use flat plate crystals as spectroscopic crystals, which detect characteristic X-rays of Al, P, S, and Mn, respectively, and convert them into electrical signals (one pulse corresponds to one X-ray quantum). pulse train). 8 is a high voltage circuit that applies a high voltage for acceleration to the electron gun 6, and its output is confirmed through the high voltage control system 10. Electron beam
The beam diameter of the EB is controlled by a beam control circuit 11,
Further, the degree of vacuum within the apparatus 1 is confirmed through the vacuum state detection section 12. The X-ray spectrometers 13a to 13d are counters for counting output pulses, and the counting period thereof is defined (gate-controlled) by the gate control circuit 14. pulse motor 3,
4 are driven by the outputs of the X-axis pulse generation circuit 15 and the Y-axis pulse generation circuit 16, respectively, to change the electron beam EB irradiation position on the sample 5. Scanning in this example is mechanical in both the X and Y directions, but electron beam
Since it is possible to deflect the EB by about 30 cm, the Y-axis direction may be electrically scanned. 17 is an alarm circuit, and if any abnormality occurs, lamp 9 will be activated.
lights up.
20は制御解析用データ処理システムであり、
マイクロコンピユータ21、ミニコンピユータシ
ステム22およびグラフイツクデイスプレイ23
からなる。ミニコンピユータシステム22は、ミ
ニコンピユータ本体24、解析計算メモリ25、
デイスクフアイル26からなり、本体24とマイ
クロコンピユータ21との間およびメモリ25と
デイスプレイ23との間はそれぞれデータバス2
7,28で接続される。29は制御信号用のライ
ンである。 20 is a data processing system for control analysis;
Microcomputer 21, minicomputer system 22 and graphic display 23
Consisting of The minicomputer system 22 includes a minicomputer main body 24, an analysis calculation memory 25,
A data bus 2 is connected between the main body 24 and the microcomputer 21 and between the memory 25 and the display 23.
Connected at 7,28. 29 is a line for control signals.
第2図、第5図、第7図は測定装置1の要部を
示す異なる例で、サンプル5の表面に電子線EB
を照射する第1図の状態を断面としたものであ
る。第2図において、X線分光器7c(7a,7
b,7dについても同様)はサンプル5から放射
されるX線を分光する平面結晶30、分光された
X線を電気信号に変換するX線検出器31および
その出力を増幅器32からなる。X線分光器とし
てはX線マイクロアナライザなどで使用される湾
曲結晶を使用する集光分光方式のものもあるが、
この方式では集光条件が厳しく僅かな位置ずれが
測定結果に大きな影響を及ぼしてしまうので、微
小試料の場合はとも角、本発明が対象とする大型
試料に対しては適用困難である。平板結晶を用い
ると、試料表面までの距離が10mm程度変動しても
分光X線は10mm程度シフトするだけで、X線カウ
ンタ開口部の範囲内に入るため、測定誤差を生じ
ない。サンプル5に照射された電子線EBはサン
プル5の鉄(Fe)、それに硫黄(S)、燐(P)
等の介在物33を励起し、特性X線Fe−Kα、S
−Kα等を発生させる。S−KαはX線分光器7c
で検出され、またFe−Kαは平面結晶34、X線
検出器35および増幅器36からなるX線分光器
7eで検出される。X線分光器7cは介在物33
の元素分析用であるが、X線分光器7eはサンプ
ル5に生じた1mm程度の割れ37検出用である。
電子線EBでサンプル5を左端から順次走査する
と、X線分光器7cの出力Cは第3図のように変
化し、介在物33の位置でピークC1を示すが、
割れ37の位置では逆極性のピークC2が現われ
る。baはバツクグランドのレベルを示す。C2は
第1に元来分析の雑音となるのでX線分光器7e
の出力Aに含まれる割れ情報A1(大幅にレベルが
低下する)で除去する。出力Aには介在物33に
対応するレベル変化もあるが、これはわずかなの
で出力Aを波形整形すれば割れ37の有無に対応
した2値レベルの割れ信号Bが得られる。 Figures 2, 5, and 7 are different examples showing the main parts of the measuring device 1.
The cross section is taken from the state shown in FIG. 1 where the light is irradiated. In FIG. 2, the X-ray spectrometer 7c (7a, 7
b, 7d) consists of a plane crystal 30 that spectrally spectra the X-rays emitted from the sample 5, an X-ray detector 31 that converts the spectroscopic X-rays into electrical signals, and an amplifier 32 for the output thereof. Some X-ray spectrometers use a condensing spectroscopy method that uses a curved crystal, which is used in X-ray microanalyzers, etc.
In this method, the light focusing conditions are strict and a slight positional shift has a large effect on the measurement results, so it is difficult to apply it to the large samples that the present invention targets, although it is difficult to apply it to the large samples targeted by the present invention. If a flat crystal is used, even if the distance to the sample surface changes by about 10 mm, the spectral X-rays will only shift by about 10 mm and will fall within the range of the X-ray counter opening, so no measurement errors will occur. The electron beam EB irradiated on sample 5 is the iron (Fe) of sample 5, as well as sulfur (S) and phosphorus (P).
The characteristic X-rays Fe-Kα, S
−Kα, etc. are generated. S-Kα is X-ray spectrometer 7c
, and Fe-Kα is detected by an X-ray spectrometer 7e comprising a plane crystal 34, an X-ray detector 35, and an amplifier 36. The X-ray spectrometer 7c has inclusions 33
The X-ray spectrometer 7e is used to detect a crack 37 of approximately 1 mm in size that has occurred in the sample 5.
When the sample 5 is sequentially scanned from the left end with the electron beam EB, the output C of the X-ray spectrometer 7c changes as shown in FIG. 3, showing a peak C 1 at the position of the inclusion 33.
At the position of the crack 37, a peak C 2 of opposite polarity appears. ba indicates the background level. C 2 is primarily a noise in the analysis, so the X-ray spectrometer 7e
The crack information A 1 contained in the output A of is removed (the level is significantly reduced). There is also a level change in the output A that corresponds to the inclusion 33, but this is slight, so by waveform shaping the output A, a binary level crack signal B corresponding to the presence or absence of the crack 37 can be obtained.
X線分光器7a〜7dの分光結晶として平面結
晶30を用いた理由は次の点にある。即ち、X線
マイクロアナライザでは感度を上げるために分光
結晶を球面集光型とするのが通例であるが、この
型の分光結晶はその焦点と電子線の照射位置を常
に一定関係にして置かないと分光条件が乱される
ので、元素分析に際してはサンプルをX、Y方向
へ極めて厳格な精度で従つて微小距離移動させる
走査しかできない。本発明の試料は大型であるか
ら、かゝる厳密な精度は経済的に達成不可能であ
り、また移動機構簡素化のためX、Y一方の走査
は電子線の偏向により行なう場合もあるので球面
集光型の分光器採用は不適当である。また平面結
晶型は球面結晶型より感度が低いが、本発明では
大径のビームを用いるので放出されるX線量も多
く、従つて平板結晶を用いても感度不足が問題と
なることはない。なお平板(平面)結晶は第2図
等で示した角度でサンプル表面に対向させて配置
させるので電子線の走査方向を適当に選べばその
照射位置がサンプル上を移動しても支障はない。 The reason why the plane crystal 30 is used as the spectroscopic crystal of the X-ray spectrometers 7a to 7d is as follows. In other words, in order to increase the sensitivity of an X-ray microanalyzer, it is customary to use a spherical focusing crystal for the spectroscopic crystal, but in this type of spectroscopic crystal, the focal point and the electron beam irradiation position are not always placed in a constant relationship. Since this disturbs the spectral conditions, elemental analysis can only be performed by scanning the sample by moving it in the X and Y directions with extremely strict accuracy and thus by a very small distance. Since the sample of the present invention is large, such exact precision is not economically achievable, and in order to simplify the movement mechanism, scanning in either the X or Y direction may be performed by deflecting the electron beam. It is inappropriate to use a spherical condensing spectrometer. Furthermore, although the plane crystal type has lower sensitivity than the spherical crystal type, in the present invention, since a large diameter beam is used, the amount of X-rays emitted is large, so even if a flat crystal is used, lack of sensitivity will not be a problem. Note that since the flat crystal is placed facing the sample surface at the angle shown in FIG. 2, etc., there is no problem even if the irradiation position moves on the sample as long as the scanning direction of the electron beam is selected appropriately.
第4図は出力A、Bを処理する回路例で、信号
Aは波高弁別器(およびレートメータ)40を通
りコンパレータ41で割れ信号Bに変換される。
一方、信号Cは波高弁別器42を通りスケーラタ
イマ43により計測されるが、この際割れ信号B
で割れ部分C2が除去される。 FIG. 4 shows an example of a circuit for processing outputs A and B. Signal A passes through a pulse height discriminator (and rate meter) 40 and is converted into a cracking signal B by a comparator 41.
On the other hand, the signal C passes through the pulse height discriminator 42 and is measured by the scaler timer 43, but at this time the cracking signal B
The cracked part C 2 is removed.
第5図は電子線EBを照射した時に入射電子の
30%程度現われる反射電子REを反射電子検出器
44,45(一方のみでも良いが)で検出し、そ
の出力を増幅器46,47で増幅した後合成し、
これらの増幅器の出力D、Eの和に含まれる割れ
情報(深いレベル変化)から割れ信号Bを得るよ
うにしたものである。本例は割れ37部分での反
射電子REの量が著しく減少することを利用して
割れ検出するものである。第6図に各部の信号波
形を示す。 Figure 5 shows the incidence of incident electrons when irradiated with electron beam EB.
The backscattered electrons RE, which appear at about 30%, are detected by backscattered electron detectors 44 and 45 (although only one may be used), and the output thereof is amplified by amplifiers 46 and 47 and then combined.
A cracking signal B is obtained from cracking information (deep level changes) included in the sum of the outputs D and E of these amplifiers. In this example, cracks are detected by utilizing the fact that the amount of reflected electrons RE is significantly reduced at the crack 37 portion. FIG. 6 shows signal waveforms at each part.
第7図は電子線EBを照射した際にサンプル5
に吸収される吸収電子を吸収電流抵抗48で検出
し、その両端電圧を増幅器49で増幅する例であ
る。この場合の増幅器49の出力Gは、第8図に
示すように割れ37の位置で吸収電子が増加する
際にピークG1を示すので、これを割れ情報とし
て割れ信号Bを得ることができる。 Figure 7 shows sample 5 when irradiated with electron beam EB.
This is an example in which absorbed electrons absorbed by the resistor 48 are detected by an absorbing current resistor 48, and the voltage across the resistor 48 is amplified by an amplifier 49. In this case, the output G of the amplifier 49 shows a peak G1 when the number of absorbed electrons increases at the position of the crack 37, as shown in FIG. 8, so that a crack signal B can be obtained using this as crack information.
第9図は第4図を更に発展させたもので、割れ
検出器60は第2図、第5図、第7図、の各割れ
検出手段を代表し、その出力を判別する割れ判別
回路61の出力が割れ信号Bとなる。タイマ62
はその繰り返し出力Tでカウンタ63の計数スタ
ート、リセツトを行なつてその定常的な計数周期
を定めるものであるが、その出力Tはナンドゲー
ト64で割れ信号Bと合成されるので、カウンタ
63は割れ信号Bの存在する期間は計数開始せ
ず、また割れ信号Bでクリヤされる。第10図は
各部の波形を示しており、Jはカウンタ63の出
力である。この出力Jで斜線部分はX線信号Cの
強度に応じた計数値を示す部分であるが、〇印部
分は割れ信号Bが存在するためにクリヤおよび計
数停止した部分である。これはノイズ除去に有効
である。カウンタ63の出力Jは割れ信号Bと共
に計算機65に取込まれるが、その際これらの信
号J,Bを得た位置を示す位置信号Pがアドレス
として付加される。第10図のINはその記憶形
態を示したものである。このようにメモリには位
置と、割れ情報とX線元素分析結果の3つが並置
された状態で記憶されるのでオペレータはこれを
読出して種々の判断を行なうことができる。位置
信号Pは第1図の試料台2を移動する際のX、Y
座標情報であり、電子線EBを走査する場合には
鋸歯状の偏向電圧情報である。この位置信号Pは
同期化のためタイマ62の駆動信号としても使用
される。尚、第9図で66は増幅器(バツフア)
であり、また計算機65は第1図のマイクロコン
ピユータ21およびミニコンピユータ24を一般
化したものである。 FIG. 9 is a further development of FIG. 4, in which a crack detector 60 represents each of the crack detection means shown in FIGS. 2, 5, and 7, and a crack discrimination circuit 61 that discriminates the output thereof. The output becomes the cracking signal B. timer 62
is used to start counting and reset the counter 63 with the repeated output T to determine its steady counting period.However, since the output T is combined with the crack signal B in the NAND gate 64, the counter 63 is Counting does not start during the period when signal B exists, and is cleared by crack signal B. FIG. 10 shows the waveforms of each part, and J is the output of the counter 63. In this output J, the shaded area indicates the count value according to the intensity of the X-ray signal C, but the circle area is the area where the count is cleared and counting is stopped due to the presence of the crack signal B. This is effective for noise removal. The output J of the counter 63 is taken into the computer 65 together with the crack signal B, and at this time a position signal P indicating the position where these signals J and B were obtained is added as an address. IN in FIG. 10 shows its storage format. In this way, the position, crack information, and X-ray elemental analysis results are stored side by side in the memory, so the operator can read them out and make various decisions. The position signal P is X, Y when moving the sample stage 2 in Fig. 1.
This is coordinate information, and in the case of scanning the electron beam EB, it is sawtooth deflection voltage information. This position signal P is also used as a drive signal for the timer 62 for synchronization. In addition, 66 in Fig. 9 is an amplifier (buffer).
The computer 65 is a generalized version of the microcomputer 21 and minicomputer 24 shown in FIG.
第2図乃至第10図は第1図のデータ処理シス
テム20を除く部分、つまり計算機入力INを得
るまでの処理段階の説明図である。計算機入力
INはサンプル5の全領域、またはその一部領域
について各元素毎に所要とする走査密度で2次元
的に得られ、データ処理システム20で処理され
る。第11図は処理システム20を詳細に示すブ
ロツク図で、測定装置1からの計算機入力INは
各元素に画像メモリ70a,70dに格納され
る。画像メモリ70a〜70dと対をなす標準値
用の画像メモリ71a〜71dにはデイスク画像
フアイル26またはドラム型走査画像入力端末7
2からの標準値が選択的に格納される。入力端末
72からのデータは既知のサルフアプリントのパ
ターン等をA/D変換器73でデイジタル信号に
変換したもので、切換部74を通して画像メモリ
71a〜71dに導びかれる。制御部75は実測
データ用メモリ70a〜70dの内容と標準デー
タ用メモリ71a〜71dの内容とを切換え、合
成し、重ね合せ等するもので、その出力をカラー
画像処理部76に与えて表示部23で表示する。
この表示を見ながらオペレータは例えば試料が標
準サンプルのどれに相当するかの同定を行なうこ
とができ、また演算ロジツクに自動同定も可能で
ある。 2 to 10 are explanatory diagrams of the portion of FIG. 1 excluding the data processing system 20, that is, the processing steps up to obtaining the computer input IN. computer input
IN is obtained two-dimensionally for the entire region of the sample 5 or a partial region thereof at a required scanning density for each element, and is processed by the data processing system 20. FIG. 11 is a block diagram showing the processing system 20 in detail. Computer input IN from the measuring device 1 is stored in image memories 70a and 70d for each element. The standard value image memories 71a to 71d paired with the image memories 70a to 70d include a disk image file 26 or a drum type scanning image input terminal 7.
Standard values from 2 are selectively stored. Data from the input terminal 72 is obtained by converting a known sulfur print pattern or the like into a digital signal by an A/D converter 73, and is guided through a switching section 74 to image memories 71a to 71d. The control unit 75 switches, synthesizes, and superimposes the contents of the actual measurement data memories 70a to 70d and the standard data memories 71a to 71d, and provides the output to the color image processing unit 76 for display on the display unit. Displayed at 23.
While viewing this display, the operator can identify, for example, which of the standard samples the sample corresponds to, and automatic identification is also possible using arithmetic logic.
第12図は画像メモリ70a〜70n(第11
図ではn=d)のアドレスとサンプル5上の電子
線EBの照射位置とを対応づける構成を主として
示すブロツク図である。基準クロツク源80から
のパルスは方向制御回路81を通してX駆動回路
82Y駆動回路83に導びかれる。駆動回路8
2,83は第1図のX軸、Y軸パルス発生回路1
5,16を含み、それぞれパルスモータ3,4を
駆動するが、同時にXアドレスカウンタ84、Y
アドレスカウンタ85で駆動パルス数が計数され
る。この駆動パルス数はX、Y軸の原点からの距
離に対応するので、各時点のカウンタ84,85
の内容は電子線EBの照射位置を示すX、Y座標
となる。Xアドレス変換回路87、Yアドレス変
換回路86はカウンタ84,85の内容を画像メ
モリの索引に適した符号に変換する。これが第1
0図の位置信号Pとなる。画像メモリ70a〜7
0nには元素分析値(S)…(Al)が順次導び
かれる。これは第10図のX線信号Jに相当す
る。そして同時に割れ信号Bも位置信号Pをアド
レスとして書き込まれる。第12図の演算部88
およびカラー制御部89は、第11図の計算機6
5、制御部75およびカラー画像処理部76の機
能を集約したブロツクで、その処理内容には種々
のものが考えられる。 FIG. 12 shows image memories 70a to 70n (11th
This is a block diagram mainly showing a configuration for associating an address (n=d) with the irradiation position of the electron beam EB on the sample 5. Pulses from a reference clock source 80 are guided through a direction control circuit 81 to an X drive circuit 82 and a Y drive circuit 83. Drive circuit 8
2 and 83 are the X-axis and Y-axis pulse generation circuit 1 in Figure 1.
5 and 16, and drive the pulse motors 3 and 4, respectively, but at the same time, the X address counter 84 and the Y
The address counter 85 counts the number of drive pulses. This number of drive pulses corresponds to the distance from the origin of the X and Y axes, so the counters 84 and 85 at each time
The contents are the X and Y coordinates indicating the irradiation position of the electron beam EB. The X address conversion circuit 87 and the Y address conversion circuit 86 convert the contents of the counters 84 and 85 into codes suitable for indexing the image memory. This is the first
This becomes the position signal P shown in Figure 0. Image memory 70a-7
Elemental analysis values (S)...(Al) are sequentially derived from 0n. This corresponds to the X-ray signal J in FIG. At the same time, the crack signal B is also written using the position signal P as an address. Arithmetic unit 88 in FIG.
and the color control unit 89 is the computer 6 in FIG.
5. A block that consolidates the functions of the control section 75 and color image processing section 76, and various processing contents can be considered.
第13図aはCCスラブ断面の代表的なパター
ンであるが、各割れα〜εは同図bの5つの判別
ゾーン〜に分けて判別され得る。ゾーンは
所謂サルフアバンドの形成される部分で、ここに
はアルミナクラスタβまたは横方向の割れγが発
生する。ゾーン、はゾーンを中心に上下に
対称な部分で、ここにはピンホールαが発生す
る。ゾーン、はゾーンを中心に左右に対称
な部分で、ここには斜めの割れδまたは横方向の
割れεが発生する。これらの疵、割れは介在物の
元素分析と同時に検出されるが、データ処理系で
は例えば第14図の動作フローに従い各種の処理
を行なう。同図の処理は、割れに関するものと介
在物に関するものとに大別される。疵、割れに関
してはそれが〜のどのゾーンに属するかを判
別した後、各ゾーン固有の判別を行なう。つま
り、、ゾーンについてはピンホール判別
(α)を行ない、ゾーンについてはβとγとの
タイプを判別し、、ゾーンについては角度判
別でδとεを分類する。そして、各種割れの分類
等が終了したら、割れの程度を分類して計算機フ
アイルに記録すると共に、測定対象としてのサン
プルに対する評価を加える。一方、各元素別の分
布情報入力に従い2次元的な各元素別の分布を作
成し、割れ情報と組合せて演算した後カラー表示
制御をして表示部23でカラー表示し、必要に応
じてハードコピーをとる。 FIG. 13a shows a typical pattern of a cross section of a CC slab, and each crack α to ε can be classified into five discrimination zones shown in FIG. 13b. The zone is a portion where so-called sulfur bands are formed, and alumina clusters β or lateral cracks γ occur here. The zone is a vertically symmetrical part centered on the zone, and a pinhole α occurs here. The zone is a portion that is symmetrical left and right around the zone, and a diagonal crack δ or a lateral crack ε occurs here. These flaws and cracks are detected at the same time as the elemental analysis of the inclusions, and the data processing system performs various processing according to the operation flow shown in FIG. 14, for example. The treatments shown in the figure are roughly divided into those related to cracks and those related to inclusions. Regarding flaws and cracks, after determining to which zone they belong, a determination specific to each zone is made. That is, pinhole discrimination (α) is performed for zones, types β and γ are discriminated for zones, and δ and ε are classified for zones by angle discrimination. After the classification of various types of cracks is completed, the degree of cracking is classified and recorded in a computer file, and an evaluation is added to the sample to be measured. On the other hand, a two-dimensional distribution for each element is created according to the distribution information input for each element, and after calculation is performed in combination with crack information, color display control is performed to display the color on the display unit 23, and if necessary, the hardware Take a copy.
表示部23の表示形態は第12図であれば演算
部88およびカラー制御部89の処理内容によ
る。演算部88は画像メモリ70a〜70nと画
像メモリ71a〜71nの位置合せを行なう。例
えば第15図に示すように、画像メモリ70a〜
70nの内容に基づく2次元的な画像パターン
GP1と画像メモリ71a〜71nの内容に基づく
2次元的な画像パターンGP2との間に縮尺の差、
回転位置の差等がある場合には、(a)両者の幾何学
的スケールを一致させる、(b)上下、左右、回転位
置の修正を行なう、(c)画像パターン間の相関が最
小になる様に合せる。GP′1はGP1の縮尺を変え、
GP′2はGP1の回転位置を変えた修正後の画像パタ
ーンであり、両者は表示部23の同一画面に重ね
合せて表示しても位置ずれのない関係にある。カ
ラー制御部89は画像GP′1,GP′2を重ね合せて
表示する際に、実測値と標準値の共通部a、一方
(例えば標準値)を基準とした両者の差が正の部
分bおよび負の部分cとに分けてこれらを色別に
表示する。第16図はその一例であり、a,b,
cはそれぞれ着色が異なる。同図の表示は介在物
の各元素毎に切換えて行なわれるので、サルフア
(S)以外にもリン(P)、アルミニウム(Al)
マンガン(Mn)等の介在物を直接観測できる
が、サルフアに限れば第16図の表示パターンは
既知のサルフアプリントの標準パターンとの差が
示されるので、これに基づいてサルフア5の良否
を判別できる。この際、制御部75(第11図)
の切換えによつて実測値のみを表示すれば、それ
はサルフアプリントとの等価な分布パターンとな
る。このことは他の元素についても同様である。 The display form of the display unit 23 in FIG. 12 depends on the processing contents of the calculation unit 88 and color control unit 89. The calculation unit 88 aligns the image memories 70a to 70n and the image memories 71a to 71n. For example, as shown in FIG.
Two-dimensional image pattern based on the content of 70n
A difference in scale between GP 1 and the two-dimensional image pattern GP 2 based on the contents of the image memories 71a to 71n;
If there is a difference in rotational position, etc., (a) make the geometric scales of both the same, (b) correct the vertical, horizontal, and rotational positions, and (c) minimize the correlation between image patterns. Match it to suit your needs. GP′ 1 changes the scale of GP 1 ,
GP′ 2 is a modified image pattern obtained by changing the rotational position of GP 1 , and there is no positional shift between the two patterns even if they are displayed on the same screen of the display unit 23 in a superimposed manner. When superimposing and displaying the images GP' 1 and GP' 2 , the color control unit 89 displays a common part a between the actual measurement value and the standard value, and a part b where the difference between the two is positive with respect to one (for example, the standard value). and negative portion c, and these are displayed in different colors. Figure 16 is an example of this, with a, b,
c are colored differently. The display in the figure is switched for each element of inclusions, so in addition to sulfur (S), phosphorus (P) and aluminum (Al)
Inclusions such as manganese (Mn) can be directly observed, but as far as Sulfur is concerned, the display pattern in Figure 16 shows the difference from the known standard pattern of Sulfur prints, so it is possible to judge the quality of Sulfur 5 based on this. Can be distinguished. At this time, the control unit 75 (FIG. 11)
If only the actual measured values are displayed by switching, it becomes a distribution pattern equivalent to the sulfur print. This also applies to other elements.
表示部23の表示形態にはこの他にも種々考え
られる。第17図はこれを示したものである。同
図aは第16図と同様であるから説明を省略する
が、同図bではサルフアバンドの幅方向の最大値
(Speak)と最小値(Smin)を表示し、また同図
cではサルフアバンドの長さ(Se)を表示して
いる。また同図dはサルフアバンドの中心線に沿
つたサルフアSの濃度分布を示し、さらに同図e
はサルフアバンドを横切る線に沿つた断面方向で
のサルフアSの濃度分布を示している。この他に
もサルフアバンド部の総面積を表示することもで
きる。これらの表示はあくまでオペレータがサン
プル5の品質判別を想定したもので、オペレータ
コンソールによつて選択できるものであるが、割
れ並びにS、Al、P、Mn等の偏析分布を中心に
してサンプル5の自動品質分類を行なうことも可
能である。 There are various other possible display formats for the display section 23. FIG. 17 shows this. Figure a is the same as Figure 16, so the explanation will be omitted. Figure b shows the maximum value (Speak) and minimum value (Smin) of the Sulfur band in the width direction, and Figure c shows the length of the Sulfur band.さ (Se) is displayed. In addition, figure d shows the concentration distribution of Sulfur S along the center line of the Sulfur band, and figure e
shows the concentration distribution of sulfur S in the cross-sectional direction along the line crossing the sulfur band. In addition to this, the total area of the sulfur band portion can also be displayed. These displays are intended only for the operator to judge the quality of Sample 5, and can be selected from the operator console. It is also possible to perform automatic quality classification.
以上述べたように、ビーム径を0.1〜10mmφの
範囲で選定した大径の電子線をスラブ断面に照射
して該断面を走査し、介在物からの特性X線を平
面結晶で分光した後検出すると同時に、該電子線
を該スラブ断面に照射した際に照射される鉄のX
線(Fe−Kα)または該電子線の反射電子もしく
は吸収電子の量から該スラブ断面に生じた割れを
検出する本発明の同時測定法であれば、(1)電子線
束が太いのでスラブ断面の平滑度は比較的粗いも
のでよく、このためサルフアプリントで要求され
る被検面の平滑度を得るのに要する時間が研摩だ
けで一日を費し、計測は翌日になつてしまうのに
対し、本発明のX線分析装置によれば研摩に費す
時間も著しく短縮することができるので、計測時
間全体を極めて短いものとすることができる。ま
た、(2)鋼中のサルフア濃度が低下しても他の元素
を直接計測できるので、サルフアプリントにおい
てサルフアを介して推測していた他の元素の動向
をサルフア濃度に依らず計測できる。さらに、(3)
大径の電子線による走査は全面走査所要時間が短
くて済むのでX線マイクロアナライザの如き微小
径ビームでは実質上走査不可能なサルフアプリン
トの広い測定領域を短時間で計測することができ
る。(4)介在物の元素分析と同時に割れ検出が行な
えるので、1回の走査で位置ずれのない割れ情報
を得ることができ、元素分析上のノイズ除去のみ
ならずスラブ断面の割れと介在物による総合的な
品質判定に極めて有用である。 As mentioned above, a large-diameter electron beam with a beam diameter selected in the range of 0.1 to 10 mmφ is irradiated onto the cross section of the slab, the cross section is scanned, and the characteristic X-rays from the inclusions are detected after being separated by a plane crystal. At the same time, the iron X that is irradiated when the electron beam is irradiated on the slab cross section is
With the simultaneous measurement method of the present invention, which detects cracks occurring in the slab cross section from the amount of reflected or absorbed electrons of the electron beam (Fe-Kα) or the electron beam, (1) the electron beam flux is thick, so The smoothness only needs to be relatively rough, so the time it takes to obtain the smoothness of the test surface required for sulfa print is that it takes a whole day just for polishing, and the measurements are not taken until the next day. On the other hand, according to the X-ray analyzer of the present invention, the time spent on polishing can be significantly shortened, so the entire measurement time can be extremely shortened. In addition, (2) even if the sulfur concentration in steel decreases, other elements can be directly measured, so trends in other elements that have been estimated through sulfur in sulfur print can be measured regardless of the sulfur concentration. Furthermore, (3)
Since scanning with a large-diameter electron beam requires only a short time to scan the entire surface, a wide measurement area of the sulfur print, which is virtually impossible to scan with a micro-diameter beam such as an X-ray microanalyzer, can be measured in a short time. (4) Since crack detection can be performed at the same time as elemental analysis of inclusions, it is possible to obtain crack information without positional deviation with a single scan, which not only eliminates noise in elemental analysis but also detects cracks and inclusions in the cross section of the slab. It is extremely useful for comprehensive quality judgment.
第1図は装置全体を示す概略構成図、第2図は
第1図の多元素同時分析装置の要部構成図、第3
図は第2図の各部信号波形図、第4図は第2図の
信号処理系の一例を示すブロツク図、第5図は第
1図の多元素同時分析装置の他の例を示す要部構
成図、第6図は第5図の各部信号波形図、第7図
は第1図の多元素同時分析装置の異なる例を示す
要部構成図、第8図は第7図の各部信号波形図、
第9図は第1図の多元素同時分析装置からの信号
処理系の他の例を示すブロツク図、第10図は第
9図の各部信号波形図、第11図は第1図のデー
タ処理システムを詳細に示すブロツク図、第12
図は第1図のデータ処理システムへの入力情報に
対するアドレス付与を主として示すブロツク図、
第13図a,bは代表的なCCスラブ断面の割れ
パターンを示す断面図および同断面を3種の判定
ゾーンに区分した模式図、第14図はCCスラブ
断面の割れ判別および介在物の元素分析を総合的
に示すフローチヤート、第15図は電子線走査で
得られた実測画像パターンと予め記憶された標準
画像パターンとの位置合せ等を示す説明図、第1
6図は実測画像パターンと標準画像パターンとの
差を色分けして表示したカラー画像表示パターン
の一例を示す説明図、第17図a〜eはスラブ断
面のサルフアに関する種々の表示形態を示す説明
図である。
1……金属材料多元素同時分布測定装置、5…
…サンプル(スラブ断面)、6……電子銃、7a
〜7d……X線分光器、20……データ処理シス
テム、23……デイスプレイ(表示)、30,3
4……平面結晶、31,35……X線検出器、3
3……介在物、37……割れ、44,45……反
射電子検出器、48……吸収電流検出抵抗、EB
……電子線、S−Kα,Fe−Kα……X線、RE…
…反射電子。
Figure 1 is a schematic configuration diagram showing the entire device, Figure 2 is a configuration diagram of the main parts of the multi-element simultaneous analysis device shown in Figure 1, and Figure 3
The figure is a signal waveform diagram of each part of Fig. 2, Fig. 4 is a block diagram showing an example of the signal processing system of Fig. 2, and Fig. 5 is a main part showing another example of the multi-element simultaneous analysis device of Fig. 1. 6 is a diagram of the signal waveforms of each part in Figure 5, Figure 7 is a diagram of the main part configuration showing a different example of the multi-element simultaneous analysis device of Figure 1, and Figure 8 is a signal waveform of each part of Figure 7. figure,
Fig. 9 is a block diagram showing another example of the signal processing system from the multi-element simultaneous analyzer shown in Fig. 1, Fig. 10 is a signal waveform diagram of each part of Fig. 9, and Fig. 11 is the data processing shown in Fig. 1. Block diagram showing the system in detail, No. 12
The figure is a block diagram mainly showing the assignment of addresses to input information to the data processing system in Figure 1;
Figures 13a and b are cross-sectional views showing typical crack patterns in a CC slab cross section, and a schematic diagram of the same cross-section divided into three types of determination zones. Figure 14 is a cross-sectional view of crack identification and inclusion elements in a CC slab cross-section. A flowchart comprehensively showing the analysis, FIG. 15 is an explanatory diagram showing the alignment of the measured image pattern obtained by electron beam scanning and the standard image pattern stored in advance, etc.
Fig. 6 is an explanatory diagram showing an example of a color image display pattern in which the differences between the measured image pattern and the standard image pattern are displayed in different colors, and Figs. 17 a to e are explanatory diagrams showing various display forms regarding sulfur in the cross section of the slab. It is. 1... Metal material multi-element simultaneous distribution measuring device, 5...
...Sample (slab cross section), 6...Electron gun, 7a
~7d...X-ray spectrometer, 20...Data processing system, 23...Display (display), 30,3
4... Planar crystal, 31, 35... X-ray detector, 3
3...Inclusion, 37...Crack, 44, 45...Backscattered electron detector, 48...Absorbed current detection resistor, EB
...Electron beam, S-Kα, Fe-Kα...X-ray, RE...
...Reflected electrons.
Claims (1)
子線を連続鋳造されたスラブの横断面試料に真空
中で照射し、該電子線の照射で該試料から放射さ
れるX線を平面結晶で分光し、該平面結晶で分光
した各元素固有の特性X線の強度をX線検出器で
計測し、また該電子線を該スラブ試料に照射した
際に放出される鉄のX線または該電子線の反射電
子もしくは吸収電子の量を検出器で検出し、該ス
ラブ試料面に対する電子線照射位置を2次元的に
変化させて該スラブの割れと介在物の2次元分布
を同時に計測することを特徴とする、電子線を用
いたスラブ試料の割れと介在物の同時測定法。1. An electron beam with a beam diameter selected in the range of 0.1 to 10 mmφ is irradiated in a vacuum to a cross-sectional sample of a continuously cast slab, and the X-rays emitted from the sample by the electron beam irradiation are analyzed using a flat crystal. Then, the intensity of the characteristic X-rays unique to each element spectrally analyzed by the planar crystal is measured with an X-ray detector, and the intensity of the iron X-rays or the electron beams emitted when the slab sample is irradiated with the electron beams is measured. A detector detects the amount of reflected electrons or absorbed electrons, and the two-dimensional distribution of cracks and inclusions in the slab is simultaneously measured by two-dimensionally changing the electron beam irradiation position on the slab sample surface. A method for simultaneously measuring cracks and inclusions in slab samples using an electron beam.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8283279A JPS567047A (en) | 1979-06-29 | 1979-06-29 | Simultaneously measuring crack and inclusion in slab sample using electron beam |
| US06/160,573 US4331872A (en) | 1979-06-29 | 1980-06-17 | Method for measurement of distribution of inclusions in a slab by electron beam irradiation |
| DE3024372A DE3024372C2 (en) | 1979-06-29 | 1980-06-27 | Method for measuring the distribution of inclusions in an ingot by irradiation with electrons |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8283279A JPS567047A (en) | 1979-06-29 | 1979-06-29 | Simultaneously measuring crack and inclusion in slab sample using electron beam |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS567047A JPS567047A (en) | 1981-01-24 |
| JPS647337B2 true JPS647337B2 (en) | 1989-02-08 |
Family
ID=13785371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8283279A Granted JPS567047A (en) | 1979-06-29 | 1979-06-29 | Simultaneously measuring crack and inclusion in slab sample using electron beam |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS567047A (en) |
-
1979
- 1979-06-29 JP JP8283279A patent/JPS567047A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS567047A (en) | 1981-01-24 |
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