Способ определения радиуса кривизны Советский патент 1991 года по МПК G01N23/20 

Изобретение относится- к рентгеновской оптике.

Цель изобретения - расширение области анализируемых материалов.

На фиг. 1 показана схема интерференции на цилиндрическом отражателе преломленной и отраженной волн; на фиг. 2 - форма рефлексов, отраженных от поверхности с радиусом R кривизны. На фиг, 1 и 2 приняты следующие обозначения:

ро - угол полного внешнего отражения;

р и 9 -углы скольжения в точках D и С соответственно, причем

2 Д0 -угловой интервал между рефлексами излучения;

h - ширина коллимированного пучка;

D - детектор излучения; на фиг. 3 - геометрические построения для вывода формулы

( L Н ),

где Н - максимальное отклонение реального профиля от прилегающей плоскости;

L-длина контролируемой поверхности; на фиг. 4 - калибровочный график зависимости

(2A0).

Сущность способа заключается в следующем.

Если на цилиндрически искривленную с радиусом R кривизны (выпуклую) поверхность образца падает плоская волна волновой фронт в данный момент времени занимает положение А АВВ (фиг. 1). Участок волны, распространяющийся вдоль направления BD, которое составляет с отражателем угол р р0 скольжения, входит в отражатель и, пройдя путь DF, снова выходит на поверхность. После вторичного преломления волна идет вдоль направления FG, составляющего угол 2в с направлением первичного пучка. Отражатель в данном случае играет роль призмы, оптически менее плотной, чем окружающая среда. Такая призма отклоняет луч в сторону, противоположную основанию. Угол 9 всегда меньше угла (fa , поэтому каждой преломленной

О

ел о

4Ь NJ

волне FG будет соответствовать волна СЕ, отраженная от поверхности отражателя под углом 0 . Обе волны складываются в бесконечно удаленной точке Q.

Волны АС и А С , падающие на площадку СС длиной R Д0 расходятся в угловом интервале 2Д0 , который соответствует угловому интервалу между интерференционным рефлексом Q и Q1 рентгеновского излучения регистрируемых детектором Д излучения (фиг. 1).

Угловой интервал 2 Д0 (фиг. 2) зависит от кривизны образца и служит мерой измерения радиуса R кривизны.

Пример. Исследование зависимости (2 Д0 ) проводили на пластинах из следующих материалов: стекло, органическое стекло, монокристалл ниобата лития. Для всех указанных материалов наблюдалась сходная зависимость функции - калибровочный график зависимости (2A0 ).

Построение калибровочного графика (например для пластин из монокристалла ниобата лития LINbOs) осуществляют следующим образом.

1.Для ряда полированных пластин прямоугольной формы были проведены измерения реального профиля поверхности образцов в радиальном сечении на установке Dektak -11 А (США) на длине контролируемой поверхности равной мм.

2.По результатам измерений отобрана партия образцов из девяти штук с цилиндрически изогнутой поверхностью.

3.Для построения калибровочного графика в осях R и 2Д# значения радиусов кривизны R поверхности каждой из пластин партии были получены по формуле, (вытекающей из геометрических построений, изображенных на фиг. 3).

(R-H),(D

где Н - величина максимального отклонения реального профиля от прилегающей плоскости;

L- 30 мм - контролируемая длина профиля пластины

Радиус RK кривизны определяют по формуле

RK

(ЈУ + Н2 2Н

(2)

гдк RK - радиус кривизны контролируемой пластины при измеренных значениях величины L и Н для этой пластины.

4. Контролируемую поверхность каждой из пластин партии рентгенографирова- ли в геометрии, изображенной на фиг. 1. При этом вертикальная ось рентгеновского

пучка была параллельна образующей цилиндрической поверхности образца.

5, Рентгенографирование образцов проводили на установке ДРОН-3 ГОСТ 15534-87 при следующих условиях и режимах работы:

применяемое излучение - СиКа ; радиус гониометра - 192 мм; напряжение на рентгеновской трубке - 10кВ;

ток трубки - 2 мА; коллимирующие щели - 0,05 (мм); угловая скорость вращения детектора (w)- 1/8°/мин;

скорость перемещения диаграммной ленты - 1800 мм/ч; метка угла - 0,1°;

прижим к установочной плоскости де- ржателяобразцов мягкий, исключающий де- формацию поверхности пластин.

Установку образца под углом к рентгеновскому лучу, равным р 0,15°, в окрестностях угла р0 производили по лимбу шкалы образца гониометра. Детектор пере- мещался относительно неподвижно установленного под углом р к рентгеновскому лучу образца. Значения углового интервала между рефлексами излучения (2 Д в ) регистрировали с диаграмной ленты.

6. Величины угловых интервалов 2Д# максимальных отклонений Н и вычисленные значения радиусов RK кривизны для каждой из пластин партии приведены в таблице.

Калибровочный график (2 Д6 ) при- веден на фиг. 4.

Пример измерения радиуса R кривизны. Измерения радиуса кривизны были проведены для двух полированных пластин монокристалла ниобата лития произвольной кристаллографической ориентации. Рентгенографирование пластин осуществлялось в режимах, указанных в пункте 5.

Получение значения интервалов углов 2 Д0составили:

образец Ms 1-2 Д01 0,48-103 (рад); образец Ms 2-2 Д& 2,24.10 3 (рад).

Соответствующие значения радиусов кривизны, полученные из калибровочного графика, составили: образец Ms ,9 м; образец № м.

Формула изобретения Способ определения радиуса кривизны твердотельных пластин, включающий облу- чение образца параллельным пучком монохроматического рентгеновского излучения, регистрацию отраженных от образца лучей, измерение углового интервала между ними и определение радиуса кривизны по величине углового интервала, отличающийся тем, что, с целью расширения области анализируемых материалов, облучение образца осуществляют со стороны выпуклой поверхности под углом, близким углу полного внешнего отражения, при этом геометрия падающих лучей включает углы, как меньшие, так и большие критического угла полного внешнего отражения, в качестве углового интервала используют угловой ин0

тервал между рефлексами, обусловленными интерференцией волн, отраженных поверхностью пластины и преломленных ею, а радиус кривизны определяют по калибровочному графику, построенному путем рентгенографического измерения указанных угловых интервалов для ряда образцов с известными радиусами кривизны поверхности.

Изобретение относится к рентгеновской оптике. Целью изобретения является расширение области анализируемых материалов. Для этого регистрируют угловой интервал 2Д$ между рефлексами, обусловленными интерференцией между волной, отраженной поверхностью пластины, и волной, преломленной ею, и по значению углового интервала определяют радиус кривизны R поверхности пластины с помощью калибровочного графика. Калибровочный график строится на основании данных рентгенографического измерения угловых интервалов ряда образцов материала с известными радиусами кривизны поверхности. 4 ил., 1 табл.

6

фиг.1

фиг. 4

2&Qtpad W