Способ изготовления фокусирующих диспергирующих элементов из монокристаллов гидрофталатов Советский патент 1991 года по МПК G21K1/06 G01N23/20 

Изобретение относится к способам изготовления фокусирующих кристаллов- анализаторов из монокристаллов гидрофталатов щелочных металлов и может быть использовано в рентгеновском приборостроении (рентгеноспектрометрии, рентгеновском анализе и микроанализе).

Целью изобретения является уменьшение вероятности трещинообразования при изготовлении и эксплуатации элементов.

Способ осуществляют следующим образом.

Экспериментально найдена ориентация пластин, при которой возможен изгиб пластин по малым радиусам без образования трещин и скрытых дефектов. Выход пластин такой ориентации при изгибе 100%.

Найдена экспериментально также связь между временем изгиба, толщиной пластин и радиусом изгиба. Экспериментально найденная ориентация пластины/ори которой она максимально пластична, следующая: пластина должна быть ориентирована таким образом, чтобы более длинная ее сторона совпадала с направлением X С.ШО , а короткая ее сторона - с осью Z 001 Тогда локальные упругие напряжения, возникающие при изгибе пластины с малым радиусом вокруг оси Z. по-видимому, релаксируют за счет пластической деформации по системе (010) 100 без образования трещин.

Из монокристалла вырезают ориентированный относительно кристаллографических осей X 100, Y 010, блок в виде

Os

СО

с

00

о о

параллелепипеда, наибольшая сторона которого совпадает с осью X, расщепляют блок по плоскости спайности (010) на пластины, указанный изгиб пластин проводят вокруг оси Z 001 , причем время изгиба задают не менее 20-35 с при радиусах изгиба 200-100 мм соответственно и толщинах пластин 0,2-0,35 мм, что определяется следующей формулой

t 4 104.

К

где t - время изгиба, с;

d -толщина пластины;

R - радиус кривизны,

что соответствует скорости сближения шаб- лонов 0,04 мм/с.

Причина влияния ориентации пластин из гидрофталатов на прочность пластин при деформации изгибом заключается в анизотропии упругих и пластических свойств этих кристаллов. Известно, что модули Юнга гидрофталата калия различаются в 1,85 раза, причем самый малый - вдоль кристаллографического направления 100 (ось X) (Е 9,64 103 МПа). Пластические свойства этого кристалла таковы, что в нем действует основная система скольжения (010) 100, и поэтому в зависимости от ориентации оси сжатия по отношению к плоскости скольжения (010), которая одновременно является плоскостью спайности этого кристалла, он может разрушаться хрупко при напряжении 100 МПа (при сжатии вдоль направления 010 , образовывать прослойки сброса при 20-30 МПа (при сжатии вдоль направлений 100 и 001 и деформироваться пластически подобно металлу при низких напряжениях 2 МПа (ось сжатия под 45° к плоскости (ОЮ)).

Однако при изгибе пластины с малым радиусом изгиба (100-200 мм) напряжения разрушения всегда значительно ниже указанных напряжений разрушения при сжатии ( в 10 раз), так как при изгибе происходит раскрытие поверхностных тре- щин, которые при сжатии задавливаются. При расколе кристалла на тонкие пластины в пластинах возникают напряженные области, которые при дальнейшем изгибе являются концентраторами напряжения, на которых происходит разрушение. Вероятность разрушения пластин из гидрофталатов при изгибе резко возрастает с уменьшением радиуса изгиба. Поэтому рассматривается только деформация изгибом пластин с малым радиусом (200 и 100 мм). Радиусы более 200 мм не являются критическими для изгиба пластин гидрофталатов любых ориентации, как показал эксперимент. Радиусы меньше 100 мм для изгиба

элементов не используются на практике и поэтому не рассматриваются.

Экспериментально показано, что время изгиба, при котором не нарушается целостность пластин, зависит от радиуса изгиба и толщины пластины. Чем больше толщина пластины, тем медленнее необходимо изгибать пластину. Чем больше радиус изгиба, тем быстрее можно изгибать пластины. Найденные экспериментально закономерности хорошо соответствуют приведенной формуле, и время изгиба, при котором пластина не разрушается, составляет 20-35 с, при радиусе изгиба 200-100 мм и толщине пластин 0,2-0,35 мм.

Вероятность разрушения зависит и от толщины пластины, подвергаемой изгибу. Были исследованы наиболее часто применяемые в приборах пластины толщиной 0,2- 0,35 мм. Использовать пластины толщиной более 0,35 мм нецелесообразно, так как чем больше толщина пластин, тем больше вероятность ее разрушения при изгибе. Кроме того, применение толстых пластин ведет к неоправданно большому расходу материала, Применение пластин толщиной менее 0,2 мм затруднено сложностью раскалывания на такие тонкие пластины и работы с ними. Поэтому диапазон толщины пластин, ограничивается размерами 0,2-0,35 мм.

Предлагаемый способ иллюстрируется примерами изготовления фокусирующих элементов из монокристалла гидрофталата калия путем раскалывания на пластины и дальнейшего их изгиба. Блоки размером 30x10x15 мм, выпиленные из монокристалла с поверхностью 30x10 мм параллельно грани пинакоида (010)таким образом,что длинное ребро 30 мм параллельно направлению 100 (ось X) и 001 (ось Z), а короткое ребро параллельно 001 (ось Z) и 100 (ось X), раскалывают по плоскости спайности путем резкого удара по ножу, острие которого вводят в торец блока. Толщина полученных элементов 0,2-0,35 мм. Затем пластину изгибают с радиусом изгиба 100 и 200 мм за время 1-35 с. Сводные данные приведены в таблице.

Таким образом, из приведенных примеров видно, что если время изгиба пластин, у которых длинная сторона совпадает по направлению с 100 (осью X), толщиной 0,2-0,35 мм, изогнутых по радиусу круга Ро- уланда 100-200 мм вокруг оси Z 001, составляет 20-35 с в соответствии с приведенной формулой, что соответствует скорости изгиба, не превышающей 0,04 мм/с (примеры 1,3 и 5), то растягивающие упругие напряжения в процессе изгиба успевают релаксировать за счет пластической деформации и трещины в образце не образуются. Такие элементы стабильны в работе, не растрескиваются в процессе длительной эксплуатации и хранения.

Другая ориентировка пластин (длинная сторона направлена по 001 и изгиб вокруг оси X 100 , примеры 9-14), превышение заданной скорости изгиба (примеры 2,4,6 и 7) приводят к возникновению высоких упругих растягивающих напряжений и растрескиванию пластин.

Формула изобретения Способ изготовления фокусирующих диспергирующих элементов из монокристаллов гидрофталатов, включающий выре

зание блока из монокристалла, его расщепление по плоскости спайности на пластины и изгиб по дуге окружности заданного радиуса сближением шаблонов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения вероятности трещинообразования при изготовлении и при эксплуатации пластин, блок из монокристалла вырезают ориентированным относитильно кристаллографических осей XYZ в виде параллелепипеда, наибольшая сторона которого совпадает с осью X, указанный изгиб проводят вокруг оси Z, а сближение упомянутых шаблонов осуществляют со скоростью, не превышающей 0,04 мм/с.

Изобретение относится к способам изготовления фокусирующих кристаллов-анализаторов из монокристаллов гидрофталатов щелочных металлов. Цель изобретения - уменьшение вероятности трещинообразования при изготовлении и эксплуатации пластин. Из монокристалла гидрофталата щелочного металла вырезают блок, ориентированный относительно кристаллографических осей, в виде параллелепипеда. Наибольшая сторона блока совпадаете осьюX 100. Расщепляют блок по плоскости спайности (010) на пластины толщиной 0,2-0,35 мм. Изгиб пластин проводят вокруг оси Z 001 . Время (с) изгиба определяется формулой t (d/R) 104, где d - толщина пластины; R - радиус кривизны, что соответствует скорости сближения шаблонов 0,04 мм/с. Время изгиба 20-35 с при радиусах изгиба 100-200 мм. 1 табл. - I