晶体定向仪控制平台和数据采集系统设计.pdf

第27 卷 第4 期 CT 理论与应用研究 Vol.27, No.4 2018 年8 月 （477-484） CT Theory and Applications Aug., 2018 杨雄斌, 刘鹏浩, 庄凯, 等. 晶体定向仪控制平台和数据采集系统设计[J]. CT 理论与应用研究, 2018, 27(4): 477-484. doi:10.15953/j.1004-4140.2018.27.04.07. Yang XB, Liu PH, Zhuang K, et al. Designation Adjustment of the Control Plat and Data Collection System of Crystal Orientation Instrument[J]. CT Theory and Applications, 2018, 27(4): 477-484. doi:10.15953/j.1004-4140.2018.27.04.07. (in Chinese). 晶体定向仪控制平台和数据采集系统设计 1 1 1 1 1 2 杨雄斌 ，刘鹏浩 ，庄凯 ，李婷 ，秦秀波 ，谢光 1.中国科学院高能物理研究所，北京市射线成像技术与装备工程技术研究中心，北京100049 2.中国科学院金属研究所，沈阳110016 摘要：根据晶体定向仪使用X 射线探测晶体晶向和晶向夹角的需求，利用 LabVIEW 调用动态函 数库 dll 文件的方式对晶体定向仪控制平台进行设计。该平台的主要控制设备为以运动控制卡 驱动的五维运动样品平台以及用于采集X 射线光的Laue 双目探测器，最终实现控制探测器采集 从单晶样品不同位置的背反射 X 射线光并完成相应的衍射斑点图像数据输出，同时满足面向用 户对样品平台及探测器的控制实现可视化操作界面的开发要求。设计的控制平台运行稳定，并 在晶体定向仪平台上完成了软件的可行性和合理性验证，在单晶叶片的测量上发挥了重要作用。 关键词：LabVIEW；动态函数库；X 射线探测器；运动控制；晶体晶向 doi:10.15953/j.1004-4140.2018.27.04.07 中图分类号：TP 311 文献标志码：A 单晶高温合金因缺少晶界而具有优异的抗疲劳性能和高温蠕变性能，因而广泛应用于 [1－4] 航空发动机和燃气轮机的热端部件，并被相关领域重点研究和关注 。然而，在单晶高 温合金生产过程中可能会产生一些凝固缺陷，如晶体取向偏离、再结晶等，这些缺陷会严 [5－6] 重影响合金的高温热力学性能，从而影响高温部件的使用 。X 射线衍射技术以其无 损、快速、准确检测的特点，在X 射线衍射理论建立之后，就被广泛应用于晶体结构的研 [7－10] 究 。国内对晶体结构的研究方法主要集中在使用电子背散射衍射方法和摇摆曲线法等 方法上[11－13]，测试效率较低，并且某些方法需要破坏样品进行检测，而采用劳厄衍射设备 研究的仍较少。针对凝固缺陷进行快速无损检测的需求，以劳厄垂直背散射衍射技术为理 论基础搭建用于单晶高温合金晶向测量的设备：晶体定向仪[14－15]，用于单晶合金叶片晶向 及其夹角的测试。本文主要介绍设备硬件的组成，及通过这些硬件对样品衍射斑点图像采 集的控制实现，其输出后续将作为衍射斑点自动识别算法的输入，用于衍射图样上的衍射 [14] 斑点快速识别 。 1 平台硬件组成 [15] 晶体定向仪内部组成及布局如图1 所示 ，主要硬件由X 射线光源及其运动支架、探 测器以及五维运动样品平台构成，设备外部由铅屏蔽层进行辐射防护。X 射线由射线源发出， 经光锥穿过探测器照射在样品上，探测器采集样品反射的 X 射线，生成晶格分布数据。为 收稿日期：2018-03-07。 基金项目：中国科学院科研装备研制（292016YZ