способ определения формы профилей надрезов на поверхности твердых тел

Формула изобретения

Способ определения формы профилей надрезов на поверхности твердых тел, заключающийся в направлении пучка рентгеновского излучения на контролируемый надрез, приеме пучка рентгеновского излучения снабженным коллиматором вращающимся детектором, отличающийся тем, что коллиматор детектора выполняют щелевым, сечение пучка рентгеновского излучения выбирают не меньше размера контролируемого надреза, направляют этот пучок на контролируемый надрез вдоль его берегов и при приеме пучка рентгеновского излучения измеряют пространственное распределение интенсивности прямых рентгеновских лучей в пучке при вращении детектора по кругу Роуланда.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения формы профилей надрезов, например надрезов в виде U и V - образных концентраторов напряжений на поверхности твердых тел.

Известен способ определения формы профилей надрезов на поверхности твердых тел /1/, заключающийся в направлении пучка рентгеновского излучения на контролируемый надрез, приеме пучка рентгеновского излучения снабженным коллиматором вращающимся детектором.

Ориентация детектора и фотоприемника меняется в соответствии с изменением угла между падающим и отраженным от поверхности лучами.

Недостатком данного способа является то, что при малых углах поворота источника и приемника излучения сильно падает точность измерения.

Кроме того, физические размеры источника и детектора не позволяют сблизить их до предельно близкого расстояния. Все это ограничивает возможности способа по исследованию формы профиля надрезов твердых тел, в частности по изучению дефектов и надрезов с острым углом при вершине.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей исследования формы профилей надрезов, например U и V - образных концентраторов напряжений на поверхности твердых тел.

Указанный технический результат достигается тем, что коллиматор выполняют щелевым, сечение пучка рентгеновского излучения выбирают не меньше размера контролируемого надреза, направляют этот пучок на контролируемый надрез вдоль его берегов и при приме пучка рентгеновского излучения измеряют пространственное распределение интенсивности прямых рентгеновских лучей в пучке при вращении детектора по кругу Роуланда.

На чертеже представлена схема реализации способа.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что из рентгеновской трубки 1 рентгеновский пучок 2 направляется вдоль берегов надреза на исследуемую область 3 образца 4, причем сечение пучка должно полностью омывать конденсатор /надрез/. Детектор, снабженный щелевыми коллиматорами 5, вращается с заданной скоростью по кругу Роуланда. Часть пучка, проходящего вне надреза, закрывается шторкой 6, расположенной на коллиматоре фотоприемника. Коллиматор необходим для восстановления пространственного распределения интенсивности прошедшей части пучка путем сканирования по его сечению. Интенсивность попавшей на детектор части прямого пучка будет зависеть от глубины проходимого в каждый момент времени участка надреза.

Выводя электрический сигнал от детектора через усилители на графопостроитель, лента которого перемещается с заданной скоростью, можно получить кривую, однозначно описывающую форму надреза на поверхности твердого тела. Чтобы восстановить форму этого надреза из кривой, записанной на графопостроителе, необходимо определить экспериментальным путем значения коэффициентов изменения формы K₁ и K₂ по осям координат X и Y, используя эталонный концентратор. Значения коэффициентов K₁ и K₂ не зависят от формы надреза в используемых режимах работы прибора.

Конструктивно данное изобретение реализовано на стандартном рентгеновском дифрактометре, имеющем подходящую конструктивную схему - вращающиеся с постоянной скоростью детектор, систему щелей, шторку и вывод информации на графопостроитель.

Для получения коэффициентов K₁ и K₂ были проведены съемки эталонного образца с круглым концентратором напряжений /надрез/, диаметр которого равен 2,5 0,001 мм. Предварительно диаметр отверстия измерялся на оптическом металлографическом микроскопе МИМ-3. Отклонение от диаметра в миллиметрах происходило на третьем знаке после запятой. Отверстие при рентгеновской съемке перекрывалось шторкой на половину диаметра, т.е. снимали концентратор напряжений с радиусом кривизны 1,25 0,001 мм. Измерения проводились при различных скоростях вращения блока детектирования и движения диаграммной ленты. Коэффициенты K₁ и K₂ находились по формулам:

K₁ = R_o/R_x;

K₂ = R_o/R_y,

где R_o - истинный радиус концентратора (R_o = 1,25 0,001 мм);

R_x и R_y - радиусы кривой на диаграммной бумаге соответственно по осям X и Y.

Например, при скорости движения диаграммной бумаги 1800 мм/ч и скорости вращения блока детектирования 0,25 град/мин R_x = 169 мм, а R_y = 160 мм.

Подставляя эти данные в формуле /1/, получаем K₁ = 0,007; K₂ = 0,0078. Имея набор коэффициентов для разных режимов работы прибора легко найти размеры неизвестного концентратора напряжений.

Таким образом, предлагаемый способ обладает широкими возможностями, позволяющими вести детальное исследование закономерностей изменения формы профилей надреза путем измерения пространственного распределения интенсивности прямых рентгеновских лучей, направленных вдоль берегов надреза на твердом теле.

Применение способа прямого пучка, направленного вдоль берегов надреза, позволяет добиться высокой точности воспроизведения профиля концентратора, измерения радиуса закругления в вершине надреза, контролировать характер изменения концентратора напряжений при различных внешних воздействиях.