Рентгенография металлов: Методы рентгеноструктурного анализа — Всё для чайников — НПФ Техсервис — Техническое оборудование общепромышленного и нефтепромыслового назначения

Содержание

Рентгенография металлов | Геологический портал GeoKniga

Автор(ы):Русаков А.А.

Издание:Атомиздат, Москва, 1977 г., 480 стр.

Рентгеноспектральный анализ основан на свойстве элементов испускать при облучении их быстрыми электронами характерное для каждого из них рентгеновское излучение, состоящее из небольшого числа спектральных линий. Методами рентгеноспект-рального анализа изучается химический состав веществ. Автоматизация рентгсноспектрального анализа позволила создать установки, значительно превосходящие по производительности обычные методы химического анализа и позволяющие контролировать технологические процессы в производстве. В практику лабораторий вошли рентгеновские микроанализаторы, с помощью которых можно определять химический состав в микрообъемах (0,6 — 300 мкм3), что сделало эти приборы незаменимыми для металловедческих и металлофизических исследований.

Рентгеновская дефектоскопия основана на различной проникающей способности рентгеновского излучения, просвечивающего материалы различной толщины и плотности. Рентгеновские лучи успешно применяются в промышленности для контроля качества изделий. Рентгеновский метод дефектоскопии обладает большой чувствительностью и универсальностью, он позволяет выявлять различные неоднородности материалов: раковины, поры, трещины, непровары в сварных швах, инородные включения и т. д. Особый метод дефектоскопии — импульсная рентгенография — позволяет получать снимки за миллионные доли секунды, по которым можно изучать быстропротекающие процессы.

Предлагаемая книга составлена на основе лекций, читаемых автором более 25 лет в Московском инженерно-физическом институте, и является учебником для специальности «Физика металлов». В других технических вузах книга может быть использована в качестве учебного пособия.

Необходимость рассмотрения широкого круга вопросов и ограниченность объема книги обусловили краткость изложения материала. По той же причине в учебнике не рассматривается рентгеновская дефектоскопия, читаемая в Московском инженерно-физическом институте (МИФИ) в другом курсе

5.1 Рентгеновский анализ металлических твердых расплавов

Прикладной рентгеноструктурный анализ мы начинаем с изучения атомного строения металлических сплавов. В этом вопросе рентгеновский метод исследования является чрезвычайно плодотворным. Достаточно сказать, что все современные теории металлических сплавов во многом обязаны успешному использованию методов рентгенографии. Так, еще в 30-х годах прошлого столетия на основе рентгенографических данных в науку было введено понятие о 3-х основных типах твердых растворов: замещения, внедрения и вычитания.

Твердый раствор замещения образуется в том случае, если два или несколько компонентов растворимы друг в другеи дают при кристаллизации одну фазу — твердый раствор. При этом атомы растворенных элементов замещают в кристаллической решетке растворителя атомы основного компонента, сохраняя тип его решетки (рис.5.1).

Твердые растворы замещениямогут быть непрерывными, то есть обладающими неограниченной растворимостью компонентов друг в другеи растворы ограниченные, когда имеется некоторая предельная растворимость одного компонента в другом.

Твердые растворы внедренияобразуются в том случае, если атомы растворенного элемента имеют существенно меньший атомный диаметр, чем у растворителя. В этом случае меньшие по

Рисунок 5.1 – Схема атомного строения компонентов А и В и твердого раствора замещения на основе компонента А.

размеру атомы растворенного элемента внедряются в кристаллическую решетку растворителя, занимая места в межузлиях, в порах. И в этом случае кристаллическая решетка растворителя сохраняется, но будет иметь значительные искажения (рис.5.2).

Рисунок 5.2 – Схема атомного строения решетки растворителя (а) и твердого раствора внедрения (б).

Чаще всего твердые растворы внедрения бывают ограниченными, когда в них растворяется от тысячных долей процента и до нескольких процентов растворенного элемента.

Твердые растворы вычитанияобразуются лишь на основе химических соединений; они имеют дефектную решетку (с «дырками»), например, химическое соединениеNiAlсоздается из атомов различного размера: у никеля атомный диаметр равен 2,48кХ, а у алюминия — 2,86кХ. При образовании кристаллической решетки химического соединения часть позиций атомов никеля оказывается незанятыми, получается твердый раствор вычитания (рис.5.3).

Рисунок 5.3 – Схема атомного строения твердого раствора вычитания.

5.1.1 Рентгеновский метод определения типа твердого раствора

Для ответа на вопрос о типе того или иного твердого раствора необходимо знать его плотность, тип и параметры кристаллической решетки. Если известен тип решетки и ее параметр, то можно определить объем элементарной ячейки твердого раствора – Q

ЯЧ(для кубической решетки равный ³) и массу ячейки М как:

, (5.1)

где — плотность вещества раствора.

В то же время массу вещества атомной ячейки можно определить и как произведение ,гдеn—число атомов, приходящихся на 1 ячейку; А_СР— атомный вес.

Если приравнять правые части этих выражений, то получим

Отсюда

. (5.2)

То есть, по этой формуле можно вычислить количество атомов, приходящихся на 1 элементарную ячейку. В том случае, если n твердого раствора будет одинаковым с nчистого растворителя, т.е., исследуемый твердый раствор будет раствором замещения.

В случае, если , то исследуемый раствор будет относиться к твердому раствору внедрения. То есть, наличие чужеродного атома в межузелье решетки сказывается на плотности вещества в большей степени, чем на объеме ячейки.

Если , то в данном случае речь идет о твердом растворе вычитания. Пустые, незанятые места в решетке уменьшают плотность вещества при постоянном объеме, рассчитанном по параметрам решетки. Таким образом, расчетnдает представление о типе твердого раствора.

5.1.2 РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ ЗАМЕЩЕНИЯ

Представим себе, что мы получаем твердый раствор из 2-х компонентов А и В. Компонент А является растворителем, а В — растворенным веществом. Если предварительно получить рентгенограммы этих чистых веществ, то на них мы отметим различие в типе решетки или параметрах элементарной ячейки (рис. 5.4).

Рисунок 5.4 – Схема атомного строения и тип рентгенограммы компонента А а), В б) и твердого раствора замещения в).

Чем же рентгенограмма твердого раствора отличается от рентгенограммы компонентов? Прежде всего тем; что она сохранила вид типа решетки растворителя и не содержит следов присутствия решетки растворенного компонента В. То есть, при формировании твердого раствора атомы компонента В заняли места в узлах решетки растворителя, не изменив ее типа. Сопоставляя рентгенограмму твердого раствора и чистого компонента А, можно заметить, что положение линий одинаковых индексов рентгенограмм не совпадают (рис. 5.5).

Рисунок 5.5 – Рентгенограммы растворителя а) и твердого раствора б).

Видно, что на рентгенограмме твердого раствора наблюдается смещение линий в сторону меньших углов, что по квадратичным формам (3.5 – 3.8) означает увеличение параметра решетки. Следовательно, растворение компонента В и А приводит к изменению параметров кристаллической решетки растворителя. Эти изменения могут быть положительными или отрицательными, все зависит от соотношения атомных диаметров у компонентов. В том случае, если атом растворенного вещества имеет больший диаметр, чем у растворителя, то и параметр решетки твердого раствора будет больше, чем у растворителя, и наоборот, т.е. если

, то;

, то.

Давно было замечено, что у твердых растворов замещения параметры решетки функционально связаны с концентрацией компонентов и параметрами их решеток. Так, для бинарных твердых растворов используется математическое выражение:

(5.3)

где ₁ — параметр решетки растворителя;

₂—параметр решетки растворенного элемента;

с — атомный процент растворимого элемента.

Это так называемое правило Вегарда. Из данной формулы можно заключить, что параметр решетки твердого раствора должен линейно зависеть от концентрации второго компонента. Однако эта зависимость часто не соблюдается (рис. 5.6).

Рисунок 5.6 – Зависимость параметров кристаллической решетки меди (а) при ее легировании Ni,PtиAu(реальная- сплошная линия, ожидаемая — пунктир).

Здесь на примере сплавов на основе меди показано, что зависимость =f(c) (сплошные линии) несколько отличается от линейной функции Вегарда (пунктир). Это различие возникает вследствие упругого взаимодействия компонентов в сплаве из-за различной сжимаемости их атомов.

Правилом Вегарда пользуются только для разбавленных твердых растворов (3 – 5)%.

При легировании железоуглеродистых сплавов, параметр кристаллической решетки феррита может изменяется как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения (табл. 5.1).

Таблица 5.1 – Изменение параметра кристаллической решетки феррита (Δ) при растворении 1 вес. % легирующего элемента с известным атомным диаметром (D

a).

Элементы	Fe	Cr		Co		V
Характеристики
D_a, кХ Δ, кХ	2,55 —	2,75 +0,0005		2,50 -0,0003		2,17 +0,006
Элементы	W		Al		Si
Характеристики
D_a, кХ Δ, кХ	2,82 +0,0015		2,86 +0,006		2,48 -0,001

По изменению параметров решетки твердого раствора можно определять равновесную растворимость компонентов на диаграммах состояния металлических сплавов.

4 Основные методы рентгеноструктурного анализа

В этом разделе рассмотрим сущность 3-х основных методов рентгеновского исследования атомно-кристаллического строения вещества.

Первый метод называется по имени его создателя — методом Лауэ.Этот метод используется для решения первой задачи исследования всякого неизвестного вещества: определение элементов симметрии его кристаллической решетки и выбор системы координат. Здесь монокристаллический образец помещается в специальную камеру, где производится съемка на плоскую пленку рентгенограммы в сплошном спектре излучения трубки. По рентгенограмме устанавливается наличие осей симметрии, выбирается система координат для описания кристаллической решетки.

Второй метод носит название метода вращения, то есть метода, основанного на получении рентгенограммы в характеристическом спектре излучения с вращающегося монокристаллического образца. Фотографическая пленка располагается в цилиндрической кассете специальной камеры. Этим методом рассчитывают периоды идентичности атомных рядов, ориентированных вдоль оси вращения образца, измеряют периоды кристаллической решетки исследуемого вещества, определяют тип решетки и находят объем ее элементарной ячейки.

Таким образом, первый и второй методы решают фундаментальную задачу оценки параметров атомно-кристаллического строения вещества. А третий метод — метод Дебая — Шерерра решает все остальные задачи прикладного анализа поликристаллических веществ. Здесь оценивается фазовый состав, измеряются макро и микронапряжения, анализируются текстуры и особенности деформированного и отожженного состояния вещества. Этим методом выполняются 95% всех исследований.

Рассмотрим сущность каждого из вышеназванных методов.

МЕТОД ЛАУЭ

Если на небольшой кусочек монокристалла (I мм³)направить узкий пучок рентгеновских лучей, а за кристаллом, перпендикулярно к падающему на кристалл лучу, поставить плоскую фотопластинку или пленку, то на ней можно обнаружить после экспонирования и фотообработки темные пятна, так называемые рефлексы-следы пересечения отраженных лучей с пленкой. Однако в том случае, если используется рентгеновский луч монохроматического излучения, на рентгенограмме может не быть ни одного рефлекса, а для луча полихроматического (сплошной спектр) вся рентгенограмма будет «усеяна» рефлексами. В чем же причина такого результата?

Обратимся к схеме съемки (рис. 4.1). Как было указано ранее, монокристалл в камере находится в неподвижном состоянии.

где Тр – рентгеновская трубка;

Щ – щели;

К – кристалл;

Г – гониометрическая головка;

Р – рентгенограмма.

Рисунок 4.1 – Схема съемки по методу Лауэ.

Следовательно, луч, идущий от трубки, падает на атомные плоскости кристалла под некоторым постоянным углом. В том случае, если используется излучение характеристического спектра () эти углы встречи атомных плоскостей с лучом могут не удовлетворять условию Вульфа — Брэгга, поэтому вероятность отражения от них будет достаточно малой. На рентгенограмме не будет рефлексов, или они будут в очень малом количестве. Другое дело, когда используется полихроматическое излучение. Здесь практически любому углу встречи луча с атомной плоскостью всегда найдется такая длина волны, которая удовлетворит условию Вульфа — Брэгга. То есть, в уравнении Вульфа — Брэгга переменной будет длина волны и это определит условие интерференции лучей от монокристалла:

В камере Лауэ (рис. 4.1) монокристалл укреплен в держателе Г, который можно поворачивать, изменяя наклон кристалла по отношению к падающему рентгеновскому лучу. Сам механизм наклона кристалла в держателе осуществляется с помощью так называемой гониометрической головки. Головка имеет специальные шкалы с насечкой делений углов, что дает возможность поворачивать кристалл на известные углы в двух направлениях.

Теперь представим себе, что мы взяли монокристалл, например, каменной соли, (NaCl) и поставили его таким образом, что грань кристалла оказалась перпендикулярной падающему лучу. Для упрощения схемы, уподобим наш монокристалл его элементарной ячейке, как показано на рис. 4.2.

Рисунок 4.2 – Схема отражения лучей от атомных плоскостей зоны С(Z).

Направим на кристалл узкий пучок рентгеновских лучей сплошного спектра. Будем наблюдать за формированием картины интерференции отраженных лучей от системы плоскостей параллельных одному общему направлению, так называемой оси зоны. Для ориентировки кристалла на рис. 4.2 осью зоны будет направление [001], то есть направление, в котором определяется параметр решетки и существует семейство плоскостей {hkl} параллельных осиZ.

Рентгеновские лучи встречаются с этим семейством плоскостей и в спектре излучения для каждой из них находится соответствующая длина волны, удовлетворяющая условию Вульфа — Брэгга. Все рефлексы от этого семейства располагаются по прямой влево от центрального пятна, прошедшего через кристалл луча. Плоскости, имеющие малый угол встречи луча, дадут рефлексы в непосредственной близости от пятна 0, те, у которых угол больше, будут отодвигаться влево.

Семейство плоскостей {hkl} той же зоны С создает рефлексы справа от пятна 0 на линии, являющейся продолжением левой системы рефлексов. Вверх по прямой от пятна 0 будут располагаться рефлексы от семейства {0kl} вниз – {}.

Таким образом, наличие у решетки оси четвертого порядка приведет к образованию симметричной картины рефлексов на рентгенограмме.

В том случае, если ось зоны не перпендикулярна направлению падающего луча, а составляет с ней некоторый угол ,то такие же углы образуются и с каждой плоскостью зоны. Эти плоскости образуют своеобразный «веер», который можно мысленно заменить процессом поворота одной плоскости вокруг оси зоны. Тогда от плоскостей «веера» к пленке направится конус лучей, образующий на ней эллипс, как это видно из схемы рис. 4.3.

Рисунок 4.3 – Схема образования зонального конуса от вращающейся плоскости.

Здесь конус отраженных лучей будет направлен от центра 0 — точки, образованной скользящим вдоль плоскости лучом. Исходя из того, что в монокристалле параллельно оси зоны атомные плоскости расположены не непрерывно, то на рентгенограмме (лауэграмме) получается не сплошной эллипс, а система пятен – рефлексов.

Если пятна-рефлексы лежат на пересечении двух эллипсов, то это означает их одновременную принадлежность двум зонам.

На лауэграмме может быть несколько эллипсов, что свидетельствует о наличии в кристаллической решетке осей n-го порядка. Так, например, две взаимно перпендикулярные оси симметрии [101] и [] дают на рентгенограмме два эллипса (рис. 4.4).

Рисунок 4.4 – Схема ориентировки осей симметрии 2-го порядка (а) и вид лауэграммы кристалла (б).

Оси симметрии 4-го порядка проявляют себя на рентгенограмме в 4-х пересекающихся эллипсах (рис. 4.5).

Таким образом, по количеству эллипсов на лауэграмме можно судить о наличии в решетке осей симметрии n-го порядка. Поворачивая кристалл в гониометрической головке, можно

Рисунок 4.5 – Схема ориентировки оси 4-го порядка (а) и вид лауэграммы кристалла (б).

определить количество осей симметрии каждого порядка Например, в кубической решетке может быть 3 оси 4-го порядка, 4 оси 3-го и 6 осей 2-го порядка. Эти оси для кубической решетки показаны на рис. 4.6.

Рисунок 4.6 – Расположение осей 4-го, 3-го и 2-го порядков в кубической решетке.

Каждый рефлекс на лауэграмме представляет собой след пересечения отраженного луча от пакета плоскостей (hkl) и фотопленки. Определить индексы плоскостей, давших рефлексы на рентгенограмме, весьма сложно, так как неизвестна длина волны излучения в условии Вульфа-Брэгга — . Тем не менее, провести индицирование рентгенограммы возможно, но для этого необходимы специальные приемы.

С помощью серии съемок кристалла, ориентированного в различных направлениях, устанавливают класс симметрии (сингонию), а затем выбирают координатные оси для дальнейших точных измерений периодов идентичности с помощью метода вращения.

4.2 Метод вращающегося кристалла

Как было указано выше, использование полихроматического излучения в методе Лауэ создает большие трудности для индицирования рентгенограммы и не позволяет точно рассчитать межплоскостные расстояния и параметры решетки кристалла. Для решения этих задач используют характеристический спектр излучения, имеющий фиксированную длину волны. Однако использование монохроматического излучения требует хотя бы одной переменной в формуле Вульфа-Брэгга — . Этой переменной величиной становится угол, то есть для съемки этот угол нужно последовательно изменять, для чего кристалл вращают или колеблют вокруг оси (рис. 4.7).

Если кристалл медленно вращать вокруг некоторой неподвижной оси, то большое количество плоскостей последовательно одна за другой будет проходить положение, при котором происходит отражение. В результате многократного полного поворота кристалла вокруг оси, на рентгенограмме фиксируются пятна-рефлексы. Получается так называемая

рентгенограмма вращения.

Рисунок 4.7 – Схема съемки кристалла по методу вращения.

Лучи, отраженные от вращающегося кристалла, попадают на фотопленку, которая расположена вокруг образца в виде цилиндра, ось которого совпадает с осью вращения кристалла (рис. 4.7). После экспонирования и фотообработки рентгенограмма вращения может иметь вид как на рис. 4.8.

Рисунок 4.8 – Схема типичной рентгенограммы вращения

Из рис. 4.8 видно, что рефлексы образуют на рентгенограмме своеобразные линии, которые называют слоевыми. Эти линии симметрично располагаются вниз и вверх от нулевой слоевой линии. Рассмотрим причины их образования.

Прежде всего, отметим, что монокристалл устанавливается в камеру не произвольно, а с определенной ориентировкой оси вращения. Чаще всего устанавливают кристалл так, чтобы ось

вращения совпадала с какой-либо осью симметрии. Например, ось вращения кристалла может совпадать с направлением оси 4-го порядка, то есть [001]. Следовательно, атомные ряды в направлении параметра трансляции С будут давать серию конусов, как на рис. 3.3. Эти конусы при пересечении с цилиндрической пленкой дадут прямые линии, но интенсивность этих линий будет ничтожной, и они не будут заметны на рентгенограмме. Но если учесть то обстоятельство, что атомные плоскости, образующие кристалл, последовательно поворачиваются при съемке, отраженные лучи от них должны располагаться на следах конусов от атомного ряда в направлении оси вращения.

Таким образом, слоевые линии рентгенограммы позволяют связать их положение с условием интерференции лучей от атомного ряда вдоль оси вращения. Конусы, оси которых совпадают с осью вращения, должны удовлетворять уравнению:

(4.1)

где с — расстояние между атомами вдоль оси вращения;

l — целое число (0, I, 2 и т.д).

Как видно из рис. 4.9 угол можно найди, измерив расстояние на пленке от нулевой слоевой линии (l 0) до первой (l 1) или

Рисунок 4.9 – Схема получения рефлексов на слоевых линиях для метода вращения.

второй (l 2) и взяв эту величину и разделив на радиус кассеты R, получим:

, откуда (4.2)

. (4.3)

Если рентгеновскую съемку монокристалла производить отдельно для каждой из трех его координатных осей, то можно определить периоды идентичности или периоды решетки по трем направлениям трансляций ,bи c, а отсюда и найти размеры элементарной ячейки монокристалла.

Для нахождения размеров элементарной ячейки кубической системы, достаточно одной рентгенограммы вращения вокруг направления [100], для гексагональной и тетрагональной — двух рентгенограмм вращения вокруг [100] и [001], а для ромбической — трех рентгенограмм вокруг направлений [100], [010] и [001].

Если определить периоды идентичности по другим важным кристаллографическим направлениям (кроме осей), то можно уточнить строение элементарной ячейки вещества. Например, если при вращении куба вокруг своей диагонали [111] получим период идентичности равным половине ее, то, следовательно, ячейка является центрированной.

Вращение вокруг направления, [110] дает ответ на вопрос, является ли кристаллическая решетка гранецентрированной или нет.

Индицирование рентгенограммы вращения, то есть определение индексов плоскостей, давших каждое пятно на слоевых линиях, строится на измерении 2-х углов, определяющих местонахождение рефлекса и подбора индексов по соответствующим квадратичным формам (см. формулы 3.6 – 3.8). Оно значительно облегчается тем, что все рефлексы нулевой слоевой линии имеют третий индекс, равный нулю; на первой слоевой линии индекс равен единице и т. д. Индексы (hkl) плоскостей решетки связаны с индексами направления вращения (u,v,w) и номером слоевой линии (n) следующим выражением:

. (4.4)

Найденные индексы рефлексов позволяют сделать более детальное заключение о строении атомной решетки. Так, например, если в отражении участвуют плоскости, сумма индексов которых — число четное, то это будет соответствовать решетке объемноцентрированной. Когда же отражают плоскости, у которых все четные или нечетные индексы — решетка гранецентрированная.

Таким образом, использование метода вращения для анализа атомной решетки дает возможность найти все необходимые параметры ее устройства.

4.3 МЕТОД ДЕБАЯ – ШЕРЕРРА (МЕТОД ПАРОШКА)

В то время как методом Лауэ и методом вращения исследуют монокристаллы, метод Дебая — Шерерра предназначен для анализа поликристаллических образцов. При этом используется характеристический рентгеновский спектр излучения.

Принципиальная сущность рассеяния рентгеновских лучей поликристаллами была рассмотрена нами в параграфе 3.4. Экспериментально данный метод состоит в следующем. Узкий пучок монохроматических рентгеновских лучей от рентгеновской трубки направляется в специальную камеру, называемую камерой Дебая, и попадает на образец. Образец представляет собой порошок спрессованный или склеенный в виде цилиндра диаметром от 0,1 до 0,8 мм.

Как было указано ранее (п. 3,4), взаимодействие рентгеновского луча с поликристаллическим образцом создает систему конусов, осью которых является направление первичного пучка, а раствор каждого конуса равен 4 ,где- угол отражения от плоскости.

Отраженные от атомных плоскостей лучи регистрируются фотопленкой, которая укрепляется на внутренней поверхности цилиндрической камеры. Схема устройства камеры Дебая приведена на рис. 4.10.

Рентгеновский луч от трубки проходит через коллиматор — щелевое устройство 1, которое выкраивает из широкого пучка узкий луч диаметром 1-1,5мм. Этот луч освещает образец 3, укрепленный на специальном магнитном столике. Сам столик представляет собой цилиндрический магнит, на торце которого помещается ферромагнитная пластинка с цилиндрическим образцом, причем образец устанавливается перпендикулярно поверхности пластинки. С помощью винта 2 пластинку можно

где 1 – коллиматор (щелевое устройство)

2 – винт центровки столика;

3 – образец на магнитном столике;

4 – ловушка проходящих лучей;

5 – тубус камеры с экраном;

6 – корпус камеры;

7 – подставка с опорными ножками камеры;

8 – фотопленка.

Рисунок 4.10 – Схема устройства камеры Дебая.

передвигать по торцу магнита, добиваясь расположения образца на оптической оси камеры, то есть в центре ее цилиндрической полости. За образцом в направлении движения луча находится трубочка, которая называется ловушкой. Основное назначение ловушки состоит в том, чтобы неиспользованное излучение, прошедшее мимо образца, поглотить и не дать ему рассеяться на стенках камеры, что может засветить пленку.

Прошедший ловушку луч попадает в тубус, где он вызывает свечение специального экрана и используется для настройки камеры при ее установке на столик рентгеновского аппарата.

Фотографическая пленка в виде полоски небольшой ширины укрепляется на внутренней поверхности цилиндрической камеры с помощью специальных пружин. Камера закрывается светонепроницаемой крышкой и в таком состоянии устанавливается на столик аппарата для экспонирования.

Рассмотрим правила подготовки вещества к съемке в камере Дебая, выбор излучения, систему зарядки пленки и порядок расчета рентгенограмм.

4.3.1 ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦА К СЪЕМКЕ

Как было указано выше, образец для рентгеновской съемки специально готовится из исследуемого вещества. Его можно изготовить, например, из монокристалла, предварительно растерев в агатовой ступке. Полученный порошок обычно смешивают со связующим аморфным веществом (парафином, воском), затем полученную смесь набивают в стеклянный капилляр диаметром 0,5-0,8мм. Для съемки смесь выдавливают из капилляра на высоту 10-15мкм, затем устанавливают на пластинку магнитного столика с помощью пластилина.

Вторым вариантом образца может быть проволока диаметром 0,2-0,8мм из поликристаллического вещества. В этом случае образец получают с помощью волочения или токарной обработки крупных заготовок. После получения окончательного размера образца, его подвергают химическому или электрохимическому травлению на глубину 10-15мкм для снятия наклепанного слоя.

В ряде случаев рентгеновскую съемку в камере Дебая выполняют с плоских образцов, для чего вместо магнитного столика ставится специальный держатель. Плоский образец размером 10105мм устанавливается в специальный держатель таким образом, чтобы его исследуемая поверхность находилась на оптической оси камеры (рис. 4.11).

Рисунок 4.11 – Схема съемки плоского образца в камере Дебая.

При съемке плоского образца не все линии получаются резкими, что объясняется некоторой расходимостью первичного пучка. Тонкими, острыми будут те линии, для которых справедливо выражение:

, (4.5)

где — угол между первичным лучом и плоскостью шлифа;

R– расстояние от образца до пленки, радиус камеры;

A– расстояние от образца до первой щели (по оптической оси).

Если нужно получить резкие линии в широком интервале углов, необходимо получить серию рентгенограмм при различных углах фокусировки.

В ряде случаев возникает необходимость съемки порошкообразных образцов, обладающих повышенной гигроскопичностью или склонностью к окислению. Здесь прибегают к изготовлению миниатюрных ампул из стекла или коллодия. Порошок помещается в цилиндрический тонкостенный мешочек (диаметр 0,3 — 1мм), а входное отверстие заклеивается, создавая надлежащую герметизацию исследуемого вещества.

5.4 Рентгеноструктурный анализ текстур металлов

При некоторых видах технологических операций в металлах возникают преимущественные ориентировки кристаллов. Так, при кристаллизации металла в изложнице или литейной форме, кристаллы растут в направлении теплоотвода, поэтому они получают вытянутую форму с ориентировкой роста в направлении [001]. Аналогичная ситуация возникает и при электроосаждении металлических покрытий. Здесь кристаллы покрытия также ориентируются своими кристаллографическими направлениями навстречу потоку ионов металла.

Преимущественные ориентировки кристаллов, часто называемые текстурами,возникают и в результате обработки металлов давлением. Алюминиевая проволока, например, полученная холодным волочением, имеет преимущественную ориентировку кристаллов [111] в направлении вытяжки.

Возникают текстуры также при прессовании порошков и напылении тонких пленок из газовой фазы.

Направление в изделии, параллельно которому устанавливается определенное кристаллографическое направление кристаллитов, называется осью ориентировки. А кристаллографическое направление, устанавливающееся параллельно оси ориентировки, называетсяосью текстуры.

Рассмотрим механизм возникновения текстуры при волочении металла, когда возникает так называемая осевая или аксиальная текстура. Перед волочением заготовка не имеет преимущественной ориентировки кристаллов, то есть кристаллы ориентированы произвольно (рис. 5.26). При пластической деформации волочением кристаллиты вытягиваются и разворачиваются в направлении деформации, в результате чего возникает текстура (рис. 5.26).

Рисунок 5.26 – Схема ориентировки плоскости (100) в исходной заготовке (а) заготовке после волочения (б).

Как видно из схемы рис. 5.26 кристаллы ориентировались направлением [100] вдоль оси проволоки, причем эта ориентировка предполагает произвольный поворот решетки вокруг направления [100] .

При прокатке металлов возникают более сложные ориентировки, так как одна часть зерен ориентируется в направлении прокатки, а другая — в плоскости прокатки.

Наличие текстур у холоднодеформированных металлов существенно изменяет их свойства. Они становятся анизотропными. Так, образцы, вырезанные из листов холоднокатаных металлов, в поперечном направлении обладают более высоким пределом прочности, чем образцы, вырезанные в продольном направлении. Анизотропными будут у таких листов и пластические свойства. Например, проявлением анизотропии пластичности можно считать появление фестонистостипри штамповке стаканчика из текстурованного листа (рис. 5.27).

Рисунок 5.27 – Вид стаканчика, штампованного из изотропного (а) и анизотропного (б) листа.

Теперь обратимся к рассмотрению особенностей рентгенограмм текстурованного металла. Представим себе случай рентгеновской съемки последовательных стадий волочения алюминиевой проволоки. Сначала получим рентгенограмму Дебая с исходной заготовки, а затем после каждой очередной деформации вновь будет снимать дебаеграммы. Внешний вид рентгенограмм образцов и их микроструктуры после деформации приведен на рис. 5.28.

Здесь видно, что с ростом деформации происходят существенные изменения в структуре и характере дифракционных линий. Прежде всего обращает на себя внимание факт перераспределения интенсивности линии вдоль дебаевской окружности. Действительно, с ростом деформации сгустки (рефлексы) интенсивности совершенствуются, сжимаясь в

продольном направлении. Рентгенограмма сильнодеформированного поликристаллического образца становится похожей на лауэграмму или рентгенограмму вращения. В чем же причина этой аналогии? Несомненно, при волочении металл остается по-прежнему поликристаллическим, что видно по микроструктуре (рис. 5.28), но ведет себя как монокристалл. Очевидно, это возможно только в том случае, если все зерна образца ориентируются определенным кристаллографическим направлением вдоль оси проволоки и мы получаем своеобразный псевдомонокристалл.

Теперь, если направить рентгеновский луч на проволоку, перпендикулярно её оси, то атомные плоскости, наклоненные к падающему лучу, могут дать отражение на пленку.

Воспользуемся методом вращения плоскости для выяснения механизма образования дифракционной картины. Установим выбранную плоскость кристалла так, чтобы она составила с падающим полихроматическим лучом известный угол отражения. Заставим кристалл, а с ним и плоскость вращаться вокруг вертикальной оси, лежащей в плоскости чертежа и

Рисунок 5.28 – Вид рентгенограмм и схема микроструктур алюминиевой проволоки при последовательных стадиях волочения.

перпендикулярной направлению падающего луча.

При этом нормаль к отражающей плоскости будет описывать коническую поверхность с углом () при вершине.

Из данных рис. 5.29 видно, что нормаль к отражающей плоскости уйдет вначале за плоскость чертежа, причем угол падения будет расти, а угол скольжения — уменьшаться и в тот момент, когда плоскость повернется на 90°, луч будет скользить не отражаясь, попадая в точку О. Продолжая вращение, можно видеть, что след отражения спустится вниз и при новом перемещении на 90° достигнет точки В.

Рисунок 5.29 – Отражение лучей вращающейся плоскостью,где стрелкой показано направление движения луча по пленке при выбранном направлении вращения.

Затем, вновь перейдя через точку О, след отраженного луча после полного оборота кристалла на 360° возвращается в точку, описав на пленке восьмерку (лемнискату). Но этот профиль отражения чрезмерно идеализирован, т.к. самая верхняя и центральная часть лемнискаты обычно отсутствуют. Это связано с очень малой интенсивностью сплошного спектра в области больших длин волн и резким коротковолновым краем (рис. 2.1). Поэтому от полной лемнискаты останутся только части.

Если рентгенограмму вращающейся плоскости снимать в характеристическом спектре излучения, то от лемнискаты (рис. 5.30) останутся только точки её пересечения с дебаевской окружностью и сама рентгенограмма будет представлять собой систему четырех симметрично расположенных рефлексов (рис. 5.31).

Рисунок 5.30 – Участки лемнискаты от вращающейся плоскости по рис. 5.29.

Рисунок 5.31 – Схема рентгенограммы от вращающейся плоскости (рис. 5.29) в характеристическом спектре излучения.

Текстурованная проволока при съемке не вращается, но благодаря тому, что в каждом зерне существует своя ориентировка плоскостей, при общей оси текстуры, создается кажущийся эффект вращения из-за большого количества плоскостей произвольной ориентировки. Поэтому схема рентгенограммы от вращающейся плоскости рис. 5.31 оказывается аналогичной рентгенограмме проволоки.

Если известна плоскость, давшая рефлексы на рентгенограмме, то возможно определение индексов оси текстуры. При этом используется формула Полани:

, (5.37)

которая позволяет вычислить угол между нормалью плоскости, от которой получено отражение (h₁k₁l₁)и нормалью плоскости, параллельной оси текстуры (h₂k₂l₂).

В то же время из кристаллографии известно, что угол для кубической сингонии кристаллов можно найти по индексам пересекающихся плоскостей (1 — 10):

Здесь индексы h₁k₁l₁, и уголизвестны, поэтому методом подстановки индексов h₂k₂l₂можно найти вариант кристаллографической плоскости, удовлетворяющий своими индексами значения, определенному по рентгенограмме. Практика показывает, что наиболее часто при волочении проволоки возникают текстуры с малочисленными суммами индексов: [100], [110], [111], [112] и др.

Кроме того, нужно иметь ввиду, что на реальных рентгенограммах рефлексы, или как их часто называют «текстурные максимумы», не имеют форму точек, а представляют собой дуги той или иной длины. Чем протяженней дуга, тем менее совершенна текстура металла. Если измерить угол протяженности текстурного максимума, то можно оценить так называемоерассеяние текстуры, то есть степень разориентировки кристаллов относительно направления деформации. Как видно из схемы рентгенограмм рис. 5.28, с увеличением степени пластической деформации рассеяние текстуры уменьшается.

Текстуры некоторых холоднотянутых металлов характеризуются не одной, а двумя осями ориентировки. Так, в металлах с гранецентрированной кубической решеткой параллельно оси проволоки кристаллиты часто ориентируются не только направлением [111] как в алюминии, но и направлением [100] (медь). Эти текстуры называютсясмешанными. В смешанной текстуре каждая из ориентировок оценивается процентом в распределении кристаллов. Например, в алюминиевой проволоке 100% кристаллов ориентируются направлением [111] вдоль оси, а в меди 60% кристаллов имеют ориентировку [111] и 40% — [001], в золоте 50% —[111] и 50% — [001].

Более сложная текстура возникает при прокатке металлов и сплавов. Здесь всегда образуются смешанные текстуры. Анализ текстур прокатки обычно ведут по так называемым полюсным фигурам. Для построения полюсных фигур прежде всего нужно познакомится с понятием стереографических проекций и методом их использования для описания ориентировок кристаллов.

Представим себе кристалл, расположенный таким образом, что его центр совпадает с центром сферы большого размера, которую мы назовем сферой проекции (рис. 5.32). Проведем нормали к граням кристалла так, чтобы они проходили через центр сферы и пересекали её поверхность, например в точке Р. Точка Р называетсяполюсом плоскости, для которой ОР является нормалью.

Кристаллографическая плоскость может быть представлена также плоскостью, проходящей через центр сферы и простирающейся до пересечения со сферой (рис. 5.32). Поскольку

Рисунок 5.32 – Сфера проекции.

такая плоскость проходит через центр сферы, то её называют диаметральной плоскостью, а линия пересечения сферы с такой плоскостью называетсябольшим кругом. Большой круг – это окружность на поверхности сферы, радиус которой равен радиусу сферы.

Сферу проекции рассекают горизонтальной плоскостью, проходящей через центр проекций — так называемой плоскостью проекций Q, (рис. 5.33). Большой круг, который находится в этом сечении сферы проекций,называют кругом проекций. На нем строят стереографическую проекцию.

Вертикальный диаметр сферы проекций NS(рис. 5.33) перпендикулярный к плоскости проекцийQ, называютосью проекций. Ось проекций пересекает сферу проекций в двух точках, так называемыхточках зрения. Для построения проекций пользуются обычно одной нижней точкой зрения S.

Для получения стереографической проекции произвольного направления ОМ предварительно получают его сферическую проекцию — точку (см. рис. 5.33) затем соединяют эту точку с точкой зрения прямой, которуюназывают лучом зрения. Точка ,полученная при пересечении луча зрения с кругом проекций, и представляет собой стереографическую проекцию направления ОМ.

Таким образом, стереографические проекции направлений изображаются точками.

Отсюда, стереографические проекции любых направлений, пересекающих сферу проекций в её верхней половине, будут располагаться внутри круга проекций. Что касается стереографических проекций направлений, пересекающих сферу, в нижней части, то они будут лежать за пределами круга проекций. Чем ниже точка М располагается на сфере (рис. 5.33) тем дальше от круга будет удалена её проекция, вплоть до бесконечности, что явно неприемлемо, так как все точки стереографической проекции должны находиться в пределах круга проекций.

Рисунок 5.33 – Стереографическая проекция направления ОМ.

Для построения стереографических проекций плоскости поступают в принципе так же, как и при построении проекции направления. Соответствующую плоскость в решетке кристалла мысленно продолжают до пересечения со сферой проекций. След этого пересечения соединяют лучами зрения с точкой зрения (рис. 5.34). Геометрическое место точек пересечения круга проекций лучами зрения и есть стереографическая проекция плоскости.

Рисунок 5.34 – Стереографическая проекция плоскости.

Если плоскость горизонтальна, то она совпадает с плоскостью проекций и пересекает сферу проекций по кругу проекций. Таким образом, сама окружность круга проекций и есть сферическая проекция горизонтальной плоскости.

Стереографические проекции вертикальных плоскостей изображаются прямыми линиями — диаметрами круга проекций. Наклонные плоскости в стереографической проекции изображаются кривыми линиями — дугами, опирающимися на концы диаметров круга проекций.

Теперь, после рассмотрения методики построения стереографических проекций плоскостей и направлений, вновь обратимся к анализу текстур. Как было указано выше, для описания текстур используют так называемые полюсные фигуры.

Под полюсной фигурой поликристаллического вещества понимают стереографическую проекцию полюсов одной определенной атомной плоскости, построенную для всех кристаллов данного образца. На полюсной фигуре не изображают каждый полюс в отдельности, а штрихуют те места круга проекций, на которые проектируются достаточно «густонаселенные» участки сферы проекций. В том случае, если образец статически изотропен (текстура отсутствует), то полюсы любой грани равномерно покрывают сферу проекции, а полюсная фигура будет представлять собой равномерно заштрихованный круг (рис. 5.35).

Рисунок 5.35 – Полюсная фигура образца без текстуры.

Иначе будет выглядеть полюсная фигура проволоки с осевой текстурой. Здесь полюсная фигура будет зависеть от ориентировки плоскости проекции по отношению к оси проволоки. Так, если плоскость проекции будет перпендикулярна оси проволоки, то конус нормалей определенной плоскости образует круг на сфере проекций (рис. 5.36).

Рисунок 5.36 – Построение полюсной фигуры текстурированной проволоки.

Проектирование этого круга с учетом реального рассеяния текстуры, дает круговой пояс на плоскости проекций. Это и будет полюсной фигурой проволоки для определенной плоскости. Ширина пояса будет характеризовать рассеяние текстуры.

Если плоскость проекции параллельна оси проволоки, то полюсная фигура той же плоскости будет выглядеть иначе (рис. 5.37).

Рисунок 5.37 – Полюсная фигура проволоки с текстурой.

Здесь видно, что полюсные фигуры проволоки с аксиальной текстурой строго симметричны, поэтому в практике для них не строят всю фигуру, а указывают только часть её. Часто пользуются так называемым стандартным треугольником, представляющим собой участок круга проекций между направлениями [001], [001] и [III] (рис. 5.38).

Рисунок 5.38 – Стандартный треугольник проекции.

Здесь на треугольник нанесены участки возможной ориентировки нормалей атомных плоскостей при наличии текстуры. Видно, что возможны три ориентировки, близкие к углам стандартного треугольника.

Текстуры катаных металлов и сплавов отличаются от текстуры волочения большой долей смешанных текстур и различной ориентировкой кристаллов как в направлении, так и в плоскости прокатки. Так, в холоднокатаном железе, испытавшем обжатие на 98%,по данным Г.В. Курдюмова и Г. Закса, большинство кристаллов ориентируется вдоль направления прокатки направлением [011], а в плоскости прокатки – [112] или [001].

В соответствии с этим при смешанной текстуре листа полюсная фигура будет иметь несколько областей повышенной интенсивности линий (рис. 5.39).

Рисунок 5.39 – Полюсная фигура холоднокатаного железа (распределение 001), спроектированная на плоскость прокатки.

Рассеяние текстуры вокруг направления прокатки и по отношению к плоскости прокатки приводит к тому, что полюсы граней {100} не концентрируются в конкретных точках, а размещаются в достаточно широких заштрихованных областях фигуры. Здесь (рис.5.39) треугольниками отмечены идеальные полюсы третьей, слабо выраженной ориентировки: направление прокатки совпадает с направлением [112] , а плоскость прокатки — с [111]. Рассеяние этой третьей текстуры приводит к возникновению очерченных незаштрихованных областей полюсной фигуры. Рассеяние, относящееся к основным ориентировкам текстуры прокатки, происходит преимущественно вокруг направления прокатки, причем углы рассеяния доходят до 40 — 50°. Рассеяние, относящееся ко второстепенным ориентировкам, может происходить и вокруг нормали к плоскости прокатки.

Текстура прокатки не может быть расшифрована на основании одной только рентгенограммы, снятой перпендикулярно плоскости прокатки. Приходится снимать две серии рентгенограмм с последовательным поворотом образца как вокруг направления прокатки, так и в перпендикулярном направлении.

В практике анализа текстур прокатки и построения соответствующих полюсных фигур широко используются дифрактометры. С методикой их использования можно ознакомиться в специальной литературе (см. список литературы).

Для завершения рассмотрения вопроса о текстурах в металлах, отметим те изменения в них, что происходят при нагреве. Нагрев холоднодеформированного металла до температуры рекристаллизации не вызывает изменений в текстуре, но как только начинают образовываться новые равновесные зерна, существенно изменяется и вид рентгенограмм.

Возьмем в качестве примера аксиальную текстуру проволоки и рассмотрим все возможные варианты изменений текстуры при нагреве холоднодеформированного металла выше порога рекристаллизации.

Первый вариант изменений состоит в полном исчезновении преимущественной ориентировки, то есть текстура исчезает, её не видно по рентгенограммам (рис. 5.40) и микроструктуре.

Рисунок 5.40. – Изменение микроструктуры холоднодеформированного металла и вида рентгенограмм при рекристаллизационном отжиге.

Отсутствие текстуры выражается в образовании дебаевской окружности без текстурных максимумов. Благодаря рекристаллизации анизотропия свойств исчезает, материал становится изотропным.

Второй возможный вариант изменений состоит в том, что новые зерна, образующиеся при рекристаллизации, сохраняют ориентировку холодной деформации, поэтому, несмотря на равноосную форму зерен, точечные рефлексы от них остаются на рентгенограмме в местах исходных текстурных максимумов (рис. 5.40, б).

Отжиг такого металла не устраняет текстуры, сохраняет анизотропию свойств, часто не улучшает технологичности металла.

Третий вариант изменений состоит в образовании новой текстуры за счет своеобразной переориентировки новых рекристаллизованных зерен. Как видно из схемы рис. 5.40 (в), на рентгенограмме отожженного металла видны скопление тонких рефлексов новых зерен в своеобразных текстурных максимумах с углом отличном от исходного состояния. То есть здесь наблюдается изменение угла , а соответственно, это означает и появление новой ориентировки.

Безусловно, каждый из вышеназванных вариантов изменений является идеальным, а в реальной практике рекристаллизационного отжига чаще всего встречаются случаи частичной реализации, например, первого и второго вариантов. Это означает, что часть кристаллов после отжига полностью разориентирована, а другая часть сохранила ориентировку холоднодеформированного состояния. Поэтому полной изотропности свойств после отжига чаще всего не наблюдается.

Третий вариант изменений в текстуре имеет большое значение для получения специальных свойств у деформированного состояния металла. Так, например, у трансформаторной стали после холодной деформации прокаткой получается текстура [110]{112}+[110]{100},а после высокотемпературного отжига — так называемая ребровая текстура [100] (110).

Направление [100] обеспечивает наилегчайшее намагничивание листовой стали и тем самым существенно улучшает эксплуатационные свойства трансформаторов, электродвигателей и других электротехнических устройств.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЗРАТУРА

1. Уманский Я.С., Скаков Ю.А., Иванов А.Н., Расторгуев Л.Н. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. — М.: Металлургия. 1982, — 632с.

2. Шаскольская М.П. Кристаллография. М.: Высшая школа. 1976, — 392с.

3. Русаков А.А. Рентгенография металлов. М.: Атомиздат, 1977, — 480с.

4. Васильев Д.З. Физическая кристаллография. М.: Металлургия, 1981, — 279с.

5. Уманский Я.С. Рентгенография металлов и полупроводников. М.: Машиностроение, 1969, — 436с.

6. Горелик С.С., Расторгуев Л.С., Скаков Ю.А. Рентгенографический и электроннооптический анализ. М.: Металлургия, 1971, — 366с.

7. Уманский Я.С., Скаков Ю.А. Физика металлов. М.: Атомиздат, 1978, — 352с.

8. Келли А., Гровс Г. Кристаллография и дефекты в кристаллах. М.: Мир, 1974, — 496с.

9. Зевин Л.С., Завьялова Л.Л. Количественный рентгенографический фазовый анализ. М.: Недра, 1974, — 184с.

10. Косолапов Г.Ф. Рентгенография. М.: Высшая школа, 1962, — 332с.

Азаров Л., Бургер М. Метод порошка в рентгенографии. М.: Иностранная литература, 1961, — 364с.
Гинье А. Рентгенография кристаллов. М.: Физматгиз, 1961, — 604с.

13. Миркин Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу. М.: Физматгиз, 1961, — 863с.

14. Миркин Л.И. Рентгеноструктурный контроль машиностроительных материалов. М.: Машиностроение. 1979, — 134с.

15. Бокий Г.Б., Порай — Кошиц М.А. Рентгеноструктурный анализ. Т. 1. М.; Издательство Московского университета. 1964, — 482с.

204

рентгенография металлов — это… Что такое рентгенография металлов?

рентгенография металлов

1) Engineering: radiometallography

2) Makarov: radiography of metals

Универсальный русско-английский словарь. Академик.ру. 2011.

рентгенография легких
рентгенография металлов X-ray

Смотреть что такое «рентгенография металлов» в других словарях:

РЕНТГЕНОГРАФИЯ МАТЕРИАЛОВ — область исследований, занимающаяся решением разнообразных задач материаловедения на основе рентг. дифракц. методов (см. ДИФРАКЦИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ, РЕНТГЕНОВСКИЙ СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ). В Р. м. исследуют как равновесные, так и неравновесные… … Физическая энциклопедия
Рентгенография материалов — область исследований, занимающаяся решением разнообразных задач материаловедения на основе рентгеновских дифракционных методов. В Р. м. исследуют как равновесные, так и неравновесные состояния материалов; изучают их кристаллическую… … Большая советская энциклопедия
РЕНТГЕНОГРАФИЯ — РЕНТГЕНОГРАФИЯ, использование РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ для фиксации в виде фотографий внутреннего строения непрозрачных тел. Промышленные рентгеновские фотографии выявляют монтажные ошибки и дефекты в КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ структуре металлов. В МЕДИЦИНЕ и… … Научно-технический энциклопедический словарь
Рентгеновская камера — прибор для изучения или контроля атомной структуры образца путём регистрации на фотоплёнке картины, возникающей при дифракции рентгеновских лучей (См. Дифракция рентгеновских лучей) на исследуемом образце. Р. к. применяют в рентгеновском… … Большая советская энциклопедия
РЕНТГЕНОВСКАЯ КАМЕРА — прибор для изучения и контроля ат. структуры образца путём регистрации на фотоплёнке картины, возникающей при дифракции рентгеновских лучей на исследуемом образце. Применяется в рентгеновском структурном анализе, рентгенографии материалов,… … Физическая энциклопедия
Рентгенограмма — зарегистрированное на светочувствительном материале (фотоплёнке, фотопластинке) изображение объекта, возникающее в результате взаимодействия рентгеновских лучей (См. Рентгеновские лучи) с веществом. При освещении объекта рентгеновскими… … Большая советская энциклопедия
Агеев, Николай Владимирович — [р. 17 (30) июня 1903] сов. химик и металлург, чл. корр. АН СССР (с 1946). Чл. КПСС с 1944. После окончания в 1926 Лен. политехнич. ин та работал там же; в 1938 40 и 1942 51 в Ин те общей и неорганич. химии АН СССР; с 1951 в Ин те металлургии АН… … Большая биографическая энциклопедия
Рентгеновская микроскопия — совокупность методов исследования микроскопического строения объектов с помощью рентгеновского излучения. В Р. м. используют специальные приборы рентгеновские микроскопы. Их предел разрешения может быть на 2 3 порядка выше, чем световых,… … Большая советская энциклопедия
Рентгеновская микроскопия — Рентгеновский микроскоп устройство для исследования очень малых объектов, размеры которых сопоставимы с длиной рентгеновской волны. Основан на использовании электромагнитного излучения с длиной волны от 0,01 до 1 нанометра. Рентгеновские… … Википедия
Рентгеновский микроскоп — Рентгеновский микроскоп устройство для исследования очень малых объектов, размеры которых сопоставимы с длиной рентгеновской волны. Основан на использовании электромагнитного излучения с длиной волны от 0,01 до 1 нанометра. Рентгеновские… … Википедия
Микроскоп рентгеновский — Рентгеновский микроскоп устройство для исследования очень малых объектов, размеры которых сопоставимы с длиной рентгеновской волны. Основан на использовании электромагнитного излучения с длиной волны от 0,01 до 1 нанометра. Рентгеновские… … Википедия

рентгенография металлов — это… Что такое рентгенография металлов?

рентгенография металлов: n
eng. Radiometallographie, Röntgenmetallographie

рентгенография
рентгенография с прямым увеличением

Смотреть что такое «рентгенография металлов» в других словарях:

РЕНТГЕНОГРАФИЯ МАТЕРИАЛОВ — область исследований, занимающаяся решением разнообразных задач материаловедения на основе рентг. дифракц. методов (см. ДИФРАКЦИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ, РЕНТГЕНОВСКИЙ СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ). В Р. м. исследуют как равновесные, так и неравновесные… … Физическая энциклопедия
Рентгенография материалов — область исследований, занимающаяся решением разнообразных задач материаловедения на основе рентгеновских дифракционных методов. В Р. м. исследуют как равновесные, так и неравновесные состояния материалов; изучают их кристаллическую… … Большая советская энциклопедия
РЕНТГЕНОГРАФИЯ — РЕНТГЕНОГРАФИЯ, использование РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ для фиксации в виде фотографий внутреннего строения непрозрачных тел. Промышленные рентгеновские фотографии выявляют монтажные ошибки и дефекты в КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ структуре металлов. В МЕДИЦИНЕ и… … Научно-технический энциклопедический словарь
Рентгеновская камера — прибор для изучения или контроля атомной структуры образца путём регистрации на фотоплёнке картины, возникающей при дифракции рентгеновских лучей (См. Дифракция рентгеновских лучей) на исследуемом образце. Р. к. применяют в рентгеновском… … Большая советская энциклопедия
РЕНТГЕНОВСКАЯ КАМЕРА — прибор для изучения и контроля ат. структуры образца путём регистрации на фотоплёнке картины, возникающей при дифракции рентгеновских лучей на исследуемом образце. Применяется в рентгеновском структурном анализе, рентгенографии материалов,… … Физическая энциклопедия
Рентгенограмма — зарегистрированное на светочувствительном материале (фотоплёнке, фотопластинке) изображение объекта, возникающее в результате взаимодействия рентгеновских лучей (См. Рентгеновские лучи) с веществом. При освещении объекта рентгеновскими… … Большая советская энциклопедия
Агеев, Николай Владимирович — [р. 17 (30) июня 1903] сов. химик и металлург, чл. корр. АН СССР (с 1946). Чл. КПСС с 1944. После окончания в 1926 Лен. политехнич. ин та работал там же; в 1938 40 и 1942 51 в Ин те общей и неорганич. химии АН СССР; с 1951 в Ин те металлургии АН… … Большая биографическая энциклопедия
Рентгеновская микроскопия — совокупность методов исследования микроскопического строения объектов с помощью рентгеновского излучения. В Р. м. используют специальные приборы рентгеновские микроскопы. Их предел разрешения может быть на 2 3 порядка выше, чем световых,… … Большая советская энциклопедия
Рентгеновская микроскопия — Рентгеновский микроскоп устройство для исследования очень малых объектов, размеры которых сопоставимы с длиной рентгеновской волны. Основан на использовании электромагнитного излучения с длиной волны от 0,01 до 1 нанометра. Рентгеновские… … Википедия
Рентгеновский микроскоп — Рентгеновский микроскоп устройство для исследования очень малых объектов, размеры которых сопоставимы с длиной рентгеновской волны. Основан на использовании электромагнитного излучения с длиной волны от 0,01 до 1 нанометра. Рентгеновские… … Википедия
Микроскоп рентгеновский — Рентгеновский микроскоп устройство для исследования очень малых объектов, размеры которых сопоставимы с длиной рентгеновской волны. Основан на использовании электромагнитного излучения с длиной волны от 0,01 до 1 нанометра. Рентгеновские… … Википедия

рентгенография металлов — со всех языков на все языки

См. также в других словарях:

РЕНТГЕНОГРАФИЯ МАТЕРИАЛОВ — область исследований, занимающаяся решением разнообразных задач материаловедения на основе рентг. дифракц. методов (см. ДИФРАКЦИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ, РЕНТГЕНОВСКИЙ СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ). В Р. м. исследуют как равновесные, так и неравновесные… … Физическая энциклопедия
Рентгенография материалов — область исследований, занимающаяся решением разнообразных задач материаловедения на основе рентгеновских дифракционных методов. В Р. м. исследуют как равновесные, так и неравновесные состояния материалов; изучают их кристаллическую… … Большая советская энциклопедия
РЕНТГЕНОГРАФИЯ — РЕНТГЕНОГРАФИЯ, использование РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ для фиксации в виде фотографий внутреннего строения непрозрачных тел. Промышленные рентгеновские фотографии выявляют монтажные ошибки и дефекты в КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ структуре металлов. В МЕДИЦИНЕ и… … Научно-технический энциклопедический словарь
Рентгеновская камера — прибор для изучения или контроля атомной структуры образца путём регистрации на фотоплёнке картины, возникающей при дифракции рентгеновских лучей (См. Дифракция рентгеновских лучей) на исследуемом образце. Р. к. применяют в рентгеновском… … Большая советская энциклопедия
РЕНТГЕНОВСКАЯ КАМЕРА — прибор для изучения и контроля ат. структуры образца путём регистрации на фотоплёнке картины, возникающей при дифракции рентгеновских лучей на исследуемом образце. Применяется в рентгеновском структурном анализе, рентгенографии материалов,… … Физическая энциклопедия
Рентгенограмма — зарегистрированное на светочувствительном материале (фотоплёнке, фотопластинке) изображение объекта, возникающее в результате взаимодействия рентгеновских лучей (См. Рентгеновские лучи) с веществом. При освещении объекта рентгеновскими… … Большая советская энциклопедия
Агеев, Николай Владимирович — [р. 17 (30) июня 1903] сов. химик и металлург, чл. корр. АН СССР (с 1946). Чл. КПСС с 1944. После окончания в 1926 Лен. политехнич. ин та работал там же; в 1938 40 и 1942 51 в Ин те общей и неорганич. химии АН СССР; с 1951 в Ин те металлургии АН… … Большая биографическая энциклопедия
Рентгеновская микроскопия — совокупность методов исследования микроскопического строения объектов с помощью рентгеновского излучения. В Р. м. используют специальные приборы рентгеновские микроскопы. Их предел разрешения может быть на 2 3 порядка выше, чем световых,… … Большая советская энциклопедия
Рентгеновская микроскопия — Рентгеновский микроскоп устройство для исследования очень малых объектов, размеры которых сопоставимы с длиной рентгеновской волны. Основан на использовании электромагнитного излучения с длиной волны от 0,01 до 1 нанометра. Рентгеновские… … Википедия
Рентгеновский микроскоп — Рентгеновский микроскоп устройство для исследования очень малых объектов, размеры которых сопоставимы с длиной рентгеновской волны. Основан на использовании электромагнитного излучения с длиной волны от 0,01 до 1 нанометра. Рентгеновские… … Википедия
Микроскоп рентгеновский — Рентгеновский микроскоп устройство для исследования очень малых объектов, размеры которых сопоставимы с длиной рентгеновской волны. Основан на использовании электромагнитного излучения с длиной волны от 0,01 до 1 нанометра. Рентгеновские… … Википедия

Цифровая рентгенография (DR) / Компьютерная рентгенография (CR)

Услуги Acuren по цифровой визуализации предлагают многочисленные преимущества по сравнению с обычными пленочными рентгеновскими снимками, в которых используется профильная рентгенография

Наслаждайтесь более безопасным тестированием с услугами цифровой рентгенографии (DR) и компьютерной радиографии (CR) Acuren. DR — это форма рентгеновского изображения, в которой цифровые рентгеновские датчики (DDA) используются вместо традиционной фотопленки; CR использует гибкую люминофорную пластину для съемки цифровых изображений вместо фотопленки.Полученные цифровые изображения можно отправить по электронной почте для дополнительного анализа и улучшения, чтобы облегчить интерпретацию результатов испытаний. Создание цифровых файлов также исключает риски от воздействия пленки на основе серебра или химикатов. Acuren DR требует меньше энергии для работы, что приводит к уменьшению запретных зон и устранению окон RT. Помимо большей безопасности это также приводит к более быстрому и более информированному принятию решений, четкому пониманию следующих шагов и значительной экономии средств.

Идеальное решение для сложных условий инспекции

Быстрее, безопаснее, меньше воздействует на окружающую среду и точнее, чем у обычных рентгеновских лучей

Вы сразу узнаете, снято ли ваше изображение, что исключает необходимость повторной съемки, не требует времени на проявку или обработку и нет необходимости делать несколько снимков для материала различной толщины.Поскольку нет пленки или пластин для формирования изображений, затраты на хранение пленки и утилизацию химикатов отсутствуют.

Основные преимущества перед пленочной радиографией

Безопасность — Скорость — Соображения окружающей среды

Более безопасная рабочая среда
Экономия времени и денег
Изображения с высоким разрешением
Более быстрое время съемки
Устранение пленки и химикатов
Соответствует ASTM E 2339-04 (DICONDE)
Соответствует ISO 14001 для систем экологического менеджмента
Сокращение запретных зон
Нет необходимости снимать изоляцию
Меры точечной коррозии
Пониженные дозы радиации для технических специалистов
Портативность и простота использования использовать
Цифровые файлы могут быть доставлены по электронной почте
Универсальные программные инструменты для экспонирования и интерпретации
Надежное и повторяемое обслуживание Только Acuren может предоставить

Цифровая радиография в сочетании с Acuren AcuView обеспечивает мгновенные преимущества
Все DR изображения могут быть переданы для анализа за пределами объекта, каждая система настроена с защищенной VPN, которая позволяет беспрепятственно передавать данные обратно в специализированные аналитические центры для анализа и составления отчетов.

Эксперты в области радиографии

Имея более 4500 профессионалов в более чем 80 точках, мы можем быстро и эффективно мобилизоваться для обеспечения превосходной производительности Acuren в считанные часы. В наш арсенал входит самое современное и самое современное радиографическое оборудование, доступное сегодня.

Цифровая рентгенография

Первоначально использовалась экранно-пленочная рентгенография (SFR), при которой производилась физическая копия рентгеновской пленки. Сейчас они заменены цифровой рентгенографией. Есть два разных метода: компьютерная рентгенография и цифровая рентгенография.

1. Компьютерная рентгенография

Используются кассеты

с люминесцентным экраном. Когда рентгеновские лучи попадают в люминофор, они формируют скрытое изображение. Затем кассета помещается в считывающее устройство с освещенным лазером, который высвобождает сохраненные фотоны, собирает сигнал и оцифровывает его для отображения на экране дисплея.

2. Цифровая рентгенография

При цифровой рентгенографии кассеты не используются. Рентгеновские лучи попадают в постоянно установленный набор оборудования, которое затем отправляет цифровую информацию непосредственно в механизм считывания.

Косвенный DR: рентгеновских фотонов попадают в сцинтилляционный слой , который затем высвобождает световых фотонов , которые затем попадают в массив активной матрицы, который оцифровывает сигнал
Direct DR: рентгеновских фотонов воздействуют непосредственно на слой фотопроводника, создавая положительный и отрицательный заряд .Положительный заряд притягивается к зарядному конденсатору, хранящему скрытое изображение. Затем он считывается TFT-переключателями попиксельно.

Стандартный процесс аварийного восстановления

Рентген, произведенный стандартной рентгеновской трубкой
Изображение, полученное цифровым детектором изображений
Оцифровываются в поток данных через аналого-цифровой преобразователь (АЦП)
Передача в системный компьютер
Вывод через цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) в видеоформат
Постобработка изображения
Отображение на подходящем устройстве отображения

Компьютерная рентгенография (CR)

Рентгеновская люминесценция

Рентгеновская люминесценция — это физический механизм, с помощью которого энергия рентгеновского излучения преобразуется в свет в люминофорном экране.Он включает в себя два механизма, которые в той или иной степени возникают при облучении люминофорного экрана:

Рентгеновская флуоресценция: немедленное испускание света. Это тот механизм, который преобладает в экранной пленочной рентгенографии
Рентгеновская фосфоресценция: — это когда излучение света задерживается в течение многих минут, часов или дней, и его можно ускорить, направив на люминофор определенный цветной свет. Этот механизм используется в CR.Это позволяет временно накапливать энергию рентгеновского излучения на люминофорном экране для последующего считывания.

Электронная матрица CR (CR IP)

Пластина представляет собой слой кристаллов люминофора (сделанный из фторгалогенида бария, активированного двухвалентными ионами европия (BaFX: Eu)), заключенных в полимерное связующее, причем верхняя поверхность защищена слоем упрочненного пластика. Обычно он имеет толщину 0,3 мм.

	Стандартный IP	IP высокого разрешения
Слой кристалла люминофора	Толстый слой	Тонкий слой
Размер кристалла	Больше	Меньший
Светоотражающий слой	Есть	№
Использует	Общие рентгенографические исследования	Высокое пространственное разрешение
Дробная эффективность поглощения рентгеновского излучения	40% (хорошо)	Нижний i.е. требуется большая доза рентгеновского излучения

Обработка изображений

1. Формирование скрытого изображения

рентгеновских фотонов поглощаются кристаллом люминофора, образуя фотоэлектрон высокой энергии. Это ионизирует большое количество атомов вдоль своего пути, высвобождая тысячи электронов (один поглощенный рентгеновский фотон дает более 100 захваченных электронов). Электроны временно захватываются в определенных местах по всему слою кристаллов люминофора, создавая скрытое изображение.

2. Лазерное излучение

Если оставить электроны достаточно долго, они спонтанно возвращаются в свое основное состояние, и изображение со временем затухает. Во время считывания IP сканируется красным лазерным лучом , который стимулирует захваченные электроны немедленно расслабиться обратно в свое основное состояние и высвободить накопленную энергию в виде световых фотонов в синей части спектра . Затем световые фотоны собираются оптическими волокнами в трубку фотоумножителя (ФЭУ).Трубка PM производит электрический ток.

3. Сброс кассеты

Считывание «деструктивное» , так как устраняет скрытое изображение. Затем пленка подвергается воздействию яркого света, чтобы стереть остаточный сигнал перед повторным использованием кассеты.

4. Постобработка изображения

Структура цифрового изображения

пикселей

Пространственное разрешение определяется размером пикселя. Каждый пиксель записывает значение в двоичном формате, связанное с интенсивностью сигнала в соответствующей части изображения.В двоичной системе 1 бит — это одно значение серого.

N бит = 2 ⁿ (количество различных значений серого)

Объем памяти компьютера измеряется в байтах:

1 байт = 8 бит (2 ⁸ = 256 значений)

Качество изображения

Индекс экспозиции (скорость)

Индекс экспозиции (EI) — это мера степени воздействия на рецептор изображения. В экранно-пленочной рентгенографии ясно, если изображение недоэкспонировано или переэкспонировано, поскольку оно будет слишком ярким или слишком темным.В цифровой рентгенографии яркость изображения изменяется в цифровом виде, и больше нет четкой визуальной связи. Однако, если изображение недоэкспонировано или передержано, это все равно может повлиять на качество изображения из-за появления шума или снижения контрастности. Производители измеряют, насколько идеальная экспозиция с EI. Каждый производитель предоставляет рекомендуемый диапазон EI для оптического качества.

Примером одного способа оценки EI является «число чувствительности (S-число)», которое рассчитывается как:

S = 2000 / X

где:

X = доза, полученная на IP

S-номер обычно действует от 200 до 300.

S <200 улучшенное отношение сигнал / шум, но увеличенная доза пациента
S> 400 используется, когда требуется минимальное излучение, например повторные педиатрические фильмы

Широта (динамический диапазон)

В отличие от SFR (который имеет характеристическую кривую), динамический диапазон очень велик, а доза-реакция линейна, что означает, что CR обеспечивает хороший контраст в гораздо более широком диапазоне экспозиций.

Пространственное разрешение

Улучшено:

Меньший диаметр считывающего лазерного луча (более тонкая линия рентгеновской пластины «считывает»)
Меньшие пиксели
Меньший размер кристаллов люминофора
Более тонкий слой люминофора
Отсутствует светоотражающий / поглощающий задний слой (так как это вызывает рассеяние, несмотря на повышение эффективности за счет использования большего количества фотонов для создания изображения)

Пространственное разрешение лучше всего описывается функцией передачи модуляции (MTF) .

Передаточная функция модуляции

MTF представляет собой отношение выходной модуляции к входной. MTF 1 означает, что отображаемое и отображаемое пространственное разрешение одинаковы. По мере увеличения пространственной частоты MTF уменьшается до тех пор, пока с добавлением шума не станет невозможно визуализировать детали более высоких пространственных частот — «ограничивающее пространственное разрешение» — и MTF равно 0 (то есть информация не передается).

Детективная квантовая эффективность (DQE) визуализации CR

Это определяется следующим уравнением:

DQE = SNR ² _выход / SNR ² _дюйм

где:

SNR = отношение сигнал / шум

Чем выше DQE, тем эффективнее детектор может записывать информацию.DQE 0,25 означает, что детектор может использовать только ¼ падающих рентгеновских фотонов. Для системы визуализации CR это обычно:

0,25 для стандартного IP
0,12 для высокого разрешения IP

Артефакты

Муаровый узор: при использовании стационарной сетки антирассеяния рентгеновских лучей возникает интерференция между линейной структурой сетки и регулярным массивом пикселей оцифрованного изображения.

Призрачное изображение: из-за переноса содержимого изображения из предыдущей экспозиции.

Чрезмерно высокая / низкая плотность изображения: из-за неправильной работы программного обеспечения автоматического выбора диапазона данных, ранее из-за неправильной идентификации рентгеновских коллиматоров.

Чрезмерное цифровое улучшение: например, эффекты звона по краям структур с высокой плотностью или затенение внутри таких структур.

Загрузить сейчас на Kindle
Написано радиологами для радиологов и содержит множество простых диаграмм, поясняющих сложные концепции.Отличный ресурс для пересмотра физики радиологии.

Примечание. Доступно не во всех регионах.

Цифровая рентгенография

В CR кассету с пленкой нужно вынуть из-под пациента и направить в считывающее устройство для обработки. В цифровой рентгенографии (ДР) изображение создается непосредственно с детектора изображения и отображается на экране.

Есть два типа:

Косвенный DR: рентгеновское излучение → накопленные электроны → световые фотоны → считывающая электроника
Direct DR: рентген → заряд → считывающая электроника

Косвенный DR

Оборудование

1) Сцинтилляционный слой

В большинстве систем используется тонкий слой 500 мкм иодида цезия (CsI: TI) в качестве сцинтиллятора для захвата изображения, которое наносится на матрицу активной матрицы из гидрированного аморфного кремния (a-Si: H) (в некоторых системах используется оксисульфид гадолиния. в качестве сцинтилляционного слоя).CsI: TI представляет собой каналированную кристаллическую структуру, которая обеспечивает минимальную нерезкость, вызванную разбросом записанного изображения. Поглощение рентгеновского фотона высвобождает ~ 3000 фотонов света в зеленой части спектра.

2) Активная матрица

Он образован слоем a-Si: H и образует считывающую электронику. Активная матрица состоит из массива электронных компонентов с высоким разрешением. Каждый пиксель обычно содержит:

Фотодиод (датчик света) — усиливает сигнал от фотонов падающего света
Зарядный накопительный конденсатор — хранит сигнал скрытого изображения
Тонкопленочный транзистор (или переключатель TFT) — скрытое изображение считывается и передается на переключатели TFT, которые создают сигнал напряжения, который оцифровывается и преобразуется в изображение.

Эта схема (TFT и накопительный конденсатор) занимает небольшую площадь каждого пикселя, предотвращая формирование изображения в этой области.Это рассчитывается по коэффициенту заполнения .

Коэффициент заполнения = чувствительная область / общая площадь

Уменьшение размера пикселя (уменьшение каждой области) улучшает разрешение, но, поскольку схема остается того же размера, коэффициент заполнения и, следовательно, эффективность массива снижается.

3) Матрица TFT

Это устройство, которое усиливает сигнал, а затем сохраняет его в виде электрического заряда. Заряд можно снять и прочитать, приложив высокий потенциал. В массиве каждому транзистору соответствует пиксель.

4) Рентгеновское окно

Полупрозрачное окно для рентгеновских лучей выполнено из алюминия или углеродного волокна над входом в детектор, чтобы минимизировать ненужное поглощение и рассеяние рентгеновских фотонов.

Формирование изображения

CsI: TI поглощает рентгеновские фотоны и испускает световые фотоны
Эти световые фотоны затем поглощаются фотодиодами, и заряд сохраняется в накопительном конденсаторе в каждом месте пикселя
Скрытое изображение последовательно считывается в банк зарядочувствительного усилителя (TFT-переключатели)
Результирующий сигнал напряжения затем оцифровывается и передается в системный компьютер, где создается изображение DR.

Прямой DR

Слой рентгеновского фотопроводящего материала используется вместо рентгеновского сцинтиллятора.

Фотокондуктор

Он напрямую преобразует энергию рентгеновских фотонов в свободные носители электрического заряда (электроны и дырки), то есть вырезанные «посредники» или световые фотоны. Наиболее часто используемым фотопроводником является аморфный селен ( a-Se) .

Последовательность формирования изображения

Фотон рентгеновского излучения, поглощенный фотопроводником из a-Se
Носители электрического заряда (отрицательные электроны и положительные дырки) создаются в a-Se
Поверхностный электрод с положительным потенциалом притягивает и отбрасывает все электроны
Положительные заряды притягиваются к накопительному конденсатору заряда, образуя скрытое изображение
Затем скрытое изображение считывается последовательно путем стробирования каждого ряда переключателей TFT (каждый TFT соответствует одному пикселю) по очереди для считывания схемы заряда и передачи в банк усилителей, чувствительных к заряду.
Результирующий сигнал напряжения затем оцифровывается и передается в системный компьютер, где создается изображение DR.
Постобработка

Постобработка

Артефакты и исправление

Артефакты

Неравномерное затенение по полю: из-за неравномерного изменения чувствительности или усиления слоя, поглощающего рентгеновское излучение
Яркие / темные пятна или линии на изображении: из-за отдельных строк и / или столбцов дефектных пикселей в массиве активной матрицы

Коррекция

Калибровка усиления: использует ранее полученное изображение маски, содержащее изображение, полученное с помощью равномерного рентгеновского луча, и вычитание этого изображения маски усиления из изображения пациента
Калибровка пикселей: дефектов в массиве пикселей можно исправить путем интерполяции значений данных соседних пикселей, которые функционируют правильно, с использованием справочной карты

Автоматический выбор диапазона

Данные должны быть сопоставлены с устройством отображения.

Обозначение соответствующего поля изображения
Создание гистограммы данных, представляющих количество пикселей для каждого значения шкалы серого
Анализ гистограммы для исключения диапазонов данных, не содержащих клинической информации (очень высокие и низкие значения)
Выбранный диапазон шкалы серого, нормализованный для соответствия отображаемому изображению

Улучшение цифрового изображения

Серая модификация

Справочная таблица (LUT) — это метод систематического переназначения значений шкалы серого в записанном изображении на новый диапазон значений для того, чтобы каким-либо образом улучшить отображаемое изображение.Сдвиг градиента и положения LUT регулирует среднюю яркость и отображаемую контрастность изображения.

Расширение пространственных объектов

Алгоритм нерезкой маски используется для создания размытой версии исходного изображения
Затем это вычитается из исходного изображения для создания изображения, которое сохраняет только мелкие детали структуры изображения
Добавьте изображение с мелкими деталями обратно к исходному
Создает улучшенное составное изображение

Дисплей монитора

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ)

Видимое изображение, создаваемое сканированием люминофорного экрана сфокусированным пучком электронов, содержащихся в вакуумированной стеклянной трубке.

Плоские дисплеи

Большинство экранных мониторов основаны на жидких кристаллах. технологии. Применение соответствующего распределения напряжения к активной матрице модулирует поляризацию света на попиксельной основе, изменяя световое излучение, составляющее изображение, видимое на экране. Он создает более контрастное изображение с большим разрешением и меньшим потреблением энергии.

Печатная копия

В некоторых случаях необходимо распечатать печатное изображение.Печатное изображение записывается с помощью лазерного принтера на пленку с кристаллами серебра для создания скрытого изображения. Это преобразуется в видимое изображение путем нагревания пленки. Такая «сухая» обработка пленки устраняет необходимость в традиционной химической обработке.

Σ Резюме

Компьютерная рентгенография (КР)

Изображение, сформированное на кассете с люминофором, которое удаляется, считывается и затем сбрасывается для повторного использования

Процесс

Рентгеновские фотоны, поглощаемые кристаллом люминофора
Высвобожденный фотоэлектрон высокой энергии, который ионизирует атомы вдоль своего трека, высвобождая электроны →> 100 электронов, высвобождаемых на рентгеновский фотон
Кассета снята и помещена в машину для считывания
Красный лазерный луч сканирует вперед и назад, высвобождая энергию из электронов, которая выделяется в виде синего света
Свет, собираемый оптическими волокнами к ФЭУ
PMT вырабатывает электрический ток

Качество изображения

Индекс экспозиции (скорость)
- S = 2000 / X (где x = доза, полученная на IP).
- S <200 → улучшенное соотношение сигнал / шум, но при увеличении дозы пациента
- S> 400 → для случаев, когда требуется минимальное излучение
Широта
- Динамический диапазон — прямая линия = хороший контраст в широком диапазоне экспозиций
Пространственное разрешение
- Описывается функцией передачи модуляции (MTF): 1 = пространственное разрешение изображения такое же, как у объекта. 0 = нет информации в изображении
- Улучшено:
  - Лазерный луч меньшего размера
  - Меньшие пиксели
  - Более тонкий слой люминофора
  - Меньшие кристаллы люминофора
  - Задний слой без отражения / поглощения света
Детектив квантовой эффективности (DQE)
- Измерение чувствительности детектора
- DQE = SNR ² _выход / SNR ² _дюйм

Цифровая рентгенография (ДР)

Косвенный DR: рентгеновских фотонов → световых фотонов → электрического сигнала

Процесс:
1. Рентгеновский фотон попадает в слой сцинтиллятора CsI: TI, высвобождая ~ 3000 фотонов зеленого света
2. Световые фотоны, обнаруженные активной матрицей a-Si: H, которая разделена на пиксели, причем каждый пиксель содержит фотодиод и конденсатор накопления заряда
3. Фотодиод — усиливает сигнал
4. Зарядный накопительный конденсатор — хранит сигнал скрытого изображения
5. TFT-переключатель — скрытое изображение считывается и передается на TFT-переключатели, которые вырабатывают сигнал напряжения, который оцифровывается и преобразуется в изображение.
Фактор заполнения: TFT и накопитель заряда занимают небольшую площадь пикселя.Коэффициент заполнения = чувствительная область / общая площадь

Прямой DR: рентгеновских фотонов → электрический сигнал

Процесс:
1. Фотон рентгеновского излучения, поглощаемый фотопроводником из a-Se
2. Созданы носители электрического заряда. Положительные заряды притягиваются к катодному накопительному конденсатору для создания скрытого изображения
3. Считывание скрытого изображения через TFT-переключатели и передача в банк зарядочувствительных усилителей
4. Оцифрованный сигнал напряжения

Постобработка

Артефакты:
- Неравномерное затемнение из-за неравномерного изменения чувствительности или усиления
- Яркие / темные пятна из-за отдельного ряда / столбца дефектных пикселей
Исправление артефактов:
- Калибровка усиления использует изображение маски, полученное с помощью равномерного рентгеновского луча, для коррекции изображения пациента
- Калибровка пикселей использует значения соседних пикселей для исправления дефектов в массиве пикселей
Автоматический выбор диапазона:
- Анализ гистограммы данных изображения в оттенках серого для отклонения очень высоких и низких значений, не содержащих клинической информации
Улучшение цифрового изображения:
- Модификация шкалы серого — справочная таблица (LUT) для переназначения значений шкалы серого и улучшения отображаемого изображения
- Улучшение пространственных характеристик для создания улучшенного составного изображения

Рентгенография металлов: Методы рентгеноструктурного анализа — Всё для чайников

Рентгенография металлов | Геологический портал GeoKniga

5.1 Рентгеновский анализ металлических твердых расплавов

5.1.1 Рентгеновский метод определения типа твердого раствора

4 Основные методы рентгеноструктурного анализа

5.4 Рентгеноструктурный анализ текстур металлов

рентгенография металлов — это… Что такое рентгенография металлов?

Смотреть что такое «рентгенография металлов» в других словарях:

рентгенография металлов — это… Что такое рентгенография металлов?

Смотреть что такое «рентгенография металлов» в других словарях:

рентгенография металлов — со всех языков на все языки

См. также в других словарях:

Цифровая рентгенография (DR) / Компьютерная рентгенография (CR)

Цифровая рентгенография (DR) / Компьютерная рентгенография (CR)

Быстрее, безопаснее, меньше воздействует на окружающую среду и точнее, чем у обычных рентгеновских лучей

Основные преимущества перед пленочной радиографией

Эксперты в области радиографии

Цифровая рентгенография

Стандартный процесс аварийного восстановления

Компьютерная рентгенография (CR)

Рентгеновская люминесценция

Электронная матрица CR (CR IP)

Обработка изображений

1. Формирование скрытого изображения

2. Лазерное излучение

3. Сброс кассеты

4. Постобработка изображения

Структура цифрового изображения

пикселей

Качество изображения

Индекс экспозиции (скорость)

Широта (динамический диапазон)

Пространственное разрешение

Артефакты

Цифровая рентгенография

Косвенный DR

Оборудование

1) Сцинтилляционный слой

2) Активная матрица

3) Матрица TFT

4) Рентгеновское окно

Формирование изображения

Прямой DR

Фотокондуктор

Последовательность формирования изображения

Постобработка

Артефакты и исправление

Артефакты

Коррекция

Автоматический выбор диапазона

Улучшение цифрового изображения

Серая модификация

Расширение пространственных объектов

Дисплей монитора

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ)

Плоские дисплеи

Печатная копия

Компьютерная рентгенография (КР)

Цифровая рентгенография (ДР)

Следующая страница: Качество изображения

Добавить комментарий Отменить ответ