Описание Дифрактометр TD-2D

 

Рентгеновский TD-2D дифрактометр нового поколения – это стационарный аналитический прибор неразрушающего контроля, оснащенный высокопроизводительным двумерным (2D) плоскопанельным детектором. Прибор предназначен для решения широкого спектра задач структурной кристаллографии, качественного и количественного фазового анализа, текстурных исследований и оценки остаточных напряжений. В отличие от традиционных 1D систем, данная платформа обеспечивает одномоментную регистрацию полной пространственной дифракционной картины, что многократно увеличивает информативность, глубину анализа и скорость проведения измерений образцов со сложной структурой.

 

 

Особенности конфигурации:

 

• Модульная конструкция устройства – доступны опции
• Возможность комплектации многофункциональным держателем образцов с 4 осями позиционирования (α, β, Z, Y) для работы с образцами сложной формы
• Система регистрации: данная конфигурация укомплектована высокоскоростным двумерным (2D) плоскопанельным детектором, что обеспечивает сбор полных полюсных фигур в разы быстрее по сравнению с традиционными 1D системами.
• Материалы мишени трубки: Cu, Co, Cr, Mo, W, Fe
• Высокоточный гониометр ⌀185-300 мм непрерывно регулируемый
• Охлаждение до -196℃ / нагрев до 1600℃
• Возможность вращения и автоматической смены образцов

 

 

Принцип работы

 

Принцип действия прибора основан на регистрации двумерной дифракционной картины, возникающей при взаимодействии монохроматического рентгеновского излучения с кристаллической решеткой исследуемого образца. Высокоэффективный двумерный позиционно-чувствительный детектор фиксирует полное пространственное распределение рассеянного излучения, формируя дифракционные кольца (для поликристаллических образцов) или отдельные точечные рефлексы (для монокристаллов и образцов с выраженной текстурой). Последующая математическая интеграция двумерного массива данных в традиционную 1D-дифрактограмму или прямой анализ 2D-пространства позволяет с высокой точностью определять параметры элементарной ячейки, размер кристаллитов, степень кристалличности, микронапряжения и предпочтительную ориентацию в материале.

 

 

Особенности и преимущества прибора

 

• Неразрушающий послойный анализ. Непрерывно регулируемая глубина проникновения рентгеновского излучения позволяет проводить структурный анализ многослойных покрытий, тонких пленок и приповерхностных областей массивных образцов. Это дает возможность получать информацию о фазовом составе и напряженном состоянии с различных глубин без механического удаления слоев или разрушения образца.
• Прецизионный текстурный анализ. Регистрация полной дифракционной картины позволяет наглядно наблюдать распределение интенсивности по азимутальному углу. Прибор точно анализирует макроскопическое и микроскопическое ориентационное распределение в волокнах, тонких пленках и порошках. Точность измерения угловых положений дифракционных максимумов составляет ≤0,001°, а повторяемость угла 2θ достигает 0,0001°, что гарантирует высокую достоверность расчетов полюсных фигур и определения искажений кристаллической решетки.
• Высокая скорость сбора данных и поддержка in-situ исследований. Двумерная детекция увеличивает скорость регистрации дифракционных данных на порядки по сравнению с точечными сцинтилляционными детекторами. Это делает систему идеальной как для высокопроизводительного рутинного контроля качества, так и для динамических экспериментов, включая отслеживание фазовых превращений в реальном времени при нагреве, охлаждении или механическом нагружении образца.
• Детальный наноструктурный анализ. Помимо макрофазовой идентификации, прибор позволяет точно анализировать ключевые структурные характеристики, такие как микродеформации (микронапряжения) кристаллической решетки и размер областей когерентного рассеяния (кристаллитов), что критически важно при разработке высокопрочных сплавов, катализаторов и нанофункциональных материалов.

 

 

Θs-θd вертикальный гониометр

 

 

Гониометры сконструированы на базе высокоточных трансмиссионных подшипников, контролируемых с помощью полностью закрытой системы сервоприводов. Интеллектуальный контроллер системы управляется с помощью 32-битного RISC микропроцессора, обеспечивающего, вкупе с магнитным энкодером высокого разрешения, самую высокую точность измерения.

 

 

Области применения

 

Прибор TD-2D находит широкое применение в материаловедении, металлургии, химической технологии, фармацевтике и полупроводниковой индустрии. Основные задачи включают анализ текстур и слоистой структуры металлов, исследование тонких пленок и многослойных покрытий, определение остаточных напряжений в поверхностных слоях деталей сложной геометрии, фазовый анализ порошковых материалов, а также динамические исследования процессов кристаллизации.

 

 

Базы данных порошковых дифракционных картин

 

Поставляемое программное обеспечение дифрактометров может комплектоваться специализированными базами данных дифрактограмм для ускорения фазового анализа и идентификации материалов.

 

 

Система охлаждения

 

Чиллер дифрактометра предназначен для охлаждения рентгеновской трубки с помощью дистиллированной воды. Чиллер поставляется в комплекте с дифрактометром и обеспечивает стабильную работу источника излучения при длительных измерениях.

 

 

 

 

Использование ПЛК-системы (программируемый логический контроллер) повышает производительность прибора и позволяет значительно снизить энергопотребление генератора рентгеновского излучения. Высоковольтный генераторный блок и система управления прибором, совместно с интерфейсным модулем ввода/вывода, разделены устройством оптической изоляции, что обеспечивает высокую безопасность работы операторов и увеличивает отказоустойчивость системы.

 

 

Доступные опции:

 

• Моторизованная подстройка ножевого коллиматора
• Моторизация щелей
• Моторизация рентгеновской трубки
• Программный комплекс для фазового анализа
• Детекторы дифрактометров
• Рентгеновские трубки
• Поворотный держатель образца
• Опция низкого и среднего нагрева
• Высокотемпературный нагрев
• Автоматический сменщик образцов
• Опция для исследования тонких пленок

 

 

Примеры дифрактограмм

 

Порошок кремния. Увеличение пика (111)

 

Полный спектр SiO₂. Частичное увеличение пяти пиков

 

Дифрактограмма Al₂O₃

 

 

Внешний вид ПО

 

 

 

О производителе

 

Компания Dandong Tongda Science & Technology (Tongda, Китай) — национальное высокотехнологичное предприятие, расположенное в провинции Ляонин. Основное направление деятельности: производство оборудования неразрушающего контроля и рентгеноаналитических систем. Предприятие работает при поддержке Министерства науки и технологий Китая и сертифицировано по стандартам ISO.

 

При поддержке крупных частных фондов Tongda разработала серию аналитических приборов, конкурирующих на мировом рынке с такими производителями, как Shimadzu, Rigaku, Bruker и другими. Продукция компании широко применяется в химии, машиностроении, геологии, добыче полезных ископаемых, металлургии, нефтехимии, фармацевтике и других отраслях.