專利名稱：自動化x射線定向儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應用X射線衍射原理為單晶材料測量和定向的自動化X射線定向儀。
背景技術：
從單晶塊切割下來的長形單晶片，其長邊、短邊與晶片自身的光軸、電軸均保持一定的角度關系，因而使長方形晶片能夠進行定向測量。目前，圓形晶片的需求量越來越大，將長形晶片加工成圓形晶片，去掉長邊、短邊后，也就使其失去了與其自身的光軸、電軸的對應關系，因而給圓形晶片的定向帶來難以想象的困難，所以就放棄了對圓形晶片的定向；但隨著科技飛速發(fā)展，高精度圓形晶片的需求越來越迫切，那么首先面臨的就是如何解決圓形晶片定向的難題。
實用新型內容本實用新型的主要目的就在于提供一種能夠為圓形晶片精確定向的自動化X射線定向儀。
本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的本實用新型的測試平臺上設有X射線發(fā)生部分、衍射線探測部分和被測晶片樣品臺等。X射線發(fā)生部分中的X射線管，其射線出口與水平傾斜不大于30°的夾角，對準樣品臺并設置于樣品臺上方。以晶片內反射能力強的兩原子面為探測面，其樣品臺為圓形晶片的水平放置臺，X射線管的X射線束與晶片中心交于一點，其中心與樣品臺轉軸重合設置，同軸旋轉。
在上述的整體技術方案中，為校正晶片旋轉時因不平度而產生的測量誤差，本定向儀的測試平臺上還設有激光校正部分，由激光管和激光探測器組成。激光管傾斜設置于樣品臺的側上方，激光束與晶片中心交于一點，激光探測器電信號輸出端和X射線探測器電信號輸出端輸送至綜合計算機處理部分的高速數(shù)據(jù)采集器，進行模擬信號的高速采樣，變成數(shù)字信號后送入計算機，由應用軟件對所輸入的數(shù)字信號進行計算和分析，并通過可編程控制器進行邏輯計算后，將控制信號傳送給電機控制器，進而驅動電機進行相應旋轉動作。
本實用新型的定向儀，通過選取圓形晶片內部的兩平面夾角小、反射能力強的原子面作為參考面，使其中的一個原子面的反射線為主探測線，另一原子面的反射線為副探測線，經X射線探測器接受送入綜合計算機處理部分，以布拉格方程為基礎計算分析，得出晶片表面與其相應參考面的光軸及電軸的夾角，從而實現(xiàn)圓形晶片的定向。本實用新型技術方案實現(xiàn)手段巧妙、簡單，不僅解決了圓形晶片定向難題，而且更能測定長方形晶片；不僅能測出晶片在光軸方向的偏差角，也能測出在電軸方向的偏差角，填補了此類晶片定向的空白。


圖1為本實用新型主體部分的測試結構示意圖，圖2為本實用新型綜合計算機處理部分的結構示意圖，圖3為本實用新型應用軟件的程序流程圖。
具體實施方式
本實用新型的自動化X射線定向儀包括有安裝支撐機架、測試平臺、測試平臺上的測試部分、激光校正部分和綜合計算機處理部分，其測試部分的組成包括有X射線發(fā)生部分、衍射線探測部分、被測晶片樣品臺7和步進電機驅動系統(tǒng)。樣品臺7是圍繞其底部轉軸旋轉的旋轉平臺，由電機8和控制器9驅動。圓形晶片6水平設置在樣品臺7上，并使其中心與樣品臺的轉軸重合設置。X射線發(fā)生部分中的X射線管1和其探測器2均設于樣品臺7的上方兩側，X射線管1的射線出口對準圓形晶片的中心，與其水平面傾斜一角度設置，其傾斜角度與圓形晶片6平面夾角不大于30°，以其內反射能力較強的兩原子面作為定向的探測面，在本實施例中，選取了2022原子面和2023原子面作為探測原子面，其中以2022原子面作為主探測面，2023原子面作為副探測面。X射線探測器2的電信號輸出傳送至綜合計算機處理部分5進行結果分析。由于樣品臺旋轉時具有一定的不平度，因此必然存在一定的測量誤差，為保證其測量和定向精度，需要校正測量誤差，因此在定向儀的測試平臺上還設有激光校正部分，由激光管3和激光探測器4組成。激光管3傾斜設置于樣品臺的側上方，激光束與晶片中心交于一點，接受反射激光信號的激光探測器4電信號輸出端和X射線探測器2電信號輸出端輸送至綜合計算機處理部分5。綜合計算機處理部分由高速數(shù)據(jù)采集器10、可編程控制器11和計算機系統(tǒng)12組成，計算機系統(tǒng)包括工業(yè)用PC機13和應用軟件14。高速數(shù)據(jù)采集器10對激光探測器4電信號和X射線探測器2電信號進行高速數(shù)據(jù)采集，將模擬信號變成數(shù)字信號送入計算機13，由應用軟件14對所輸入的數(shù)字信號進行計算和分析，以布拉格方程為基礎計算出圓形晶片表面與相應參考面在光軸和電軸方向的夾角，并將下一次測量的指令信號傳送給可編程控制器11，經過邏輯分析計算后，由可編程控制器11將控制信號輸送至電機控制器9，由電機控制器9驅動步進電機8動作，帶動樣品臺7旋轉。
上述各部分中具體技術情況如下。X射線放生部分，X射線管1和探測器2，已在趙久獲得的幾項專利中及與劉來寶編著的《應用X射線定向儀的晶體快速定向法》一書中詳細敘述了。激光管3和激光探測器4選用市場普通使用的激光設備。電機8和電機控制器9選用市場通用機型。關于綜合計算機處理部分5，其硬件部分，直接采用現(xiàn)有產品，不必再研發(fā)電路等，這部分所包括的高速數(shù)據(jù)采集器10、可編程控制器11和工業(yè)用PC機13選用工業(yè)定型的產品(如研華高速數(shù)據(jù)采集卡，研華工控機，松下可編程控制器等)；而應用軟件系統(tǒng)14則專門開發(fā)，其邏輯如附圖3所示。
權利要求1.一種自動化X射線定向儀，其測試平臺上設有X射線發(fā)生部分、衍射線探測部分和被測晶片樣品臺，其特征在于X射線發(fā)生部分中的X射線管(1)，其射線出口與水平傾斜不大于30°的夾角，對準樣品臺(7)并設置于樣品臺側上方，其樣品臺(7)為圓形晶片的水平放置臺，X射線管的X射線束與晶片中心交于一點，其中心與樣品臺轉軸重合設置。
2.根據(jù)權利要求1所述的定向儀，其特征在于所述測試平臺上還設有激光校正部分，該激光校正部分是由激光管(3)和激光探測器(4)組成，激光管(3)傾斜設置于樣品臺(7)的側上方，激光束與晶片中心交于一點，激光探測器(4)電信號輸出端輸送至綜合計算機處理部分(5)。
3.根據(jù)權利要求1所述的定向儀，其特征在于所述測試平臺下還設有電機驅動系統(tǒng)，該電機驅動系統(tǒng)由電機(8)和電機控制器(9)組成，根據(jù)綜合計算機處理部分(5)的指令，帶動樣品臺(7)同軸旋轉，其旋轉水平度不大于3弧秒。
4.根據(jù)權利要求1所述的定向儀，其特征在于具有綜合計算機處理部分(5)，該部分由高速數(shù)據(jù)采集器(10)、可編程控制器(11)和計算機系統(tǒng)(12)組成，計算機系統(tǒng)包括工業(yè)用PC機(13)和應用軟件系統(tǒng)(14)。
5.根據(jù)權利要求1所述的定向儀，其特征在于其原子探測面分別為2022原子面和2023原子面。
專利摘要本實用新型針對現(xiàn)有各類X射線定向儀只能對長形晶片進行定向，而無法對圓形晶片進行精確測量、定向的技術空白，提供一種應用X射線衍射原理為單晶材料測量和定向的自動化X射線定向儀。該技術方案的主要內容是X射線發(fā)生部分中的X射線管，其射線出口設置于樣品臺平面之上并與水平傾斜一角度，并以反射能力較強的兩原子面為探測面，X射線管的射線束與樣品轉軸、圓形晶片中心交于一點。本技術解決了圓形晶片的精確定向難題，填補了圓形晶片定向空白。
文檔編號G01N23/207GK2758762SQ20042012061
公開日2006年2月15日 申請日期2004年12月20日 優(yōu)先權日2004年12月20日
發(fā)明者趙久, 關守平, 甄偉 申請人:趙久, 關守平, 甄偉