Microdifracción de rayos X para la determinación de estrés residual

La microdifracción de rayos X proporciona una medida directa del estrés (tensión) residual mediante un análisis de la expansión y complexión de los de los planos de celosía en las vetas del material. La microdifracción de rayos X es un método no-destructivo ampliamente aceptado para la medición de la tensión. El estrés residual es calculado en base a las medidas obtenidas.

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La microdifracción de rayos X convencional mide estrés residual en materiales en granel. Las líneas de difracción de interés son producidas del aérea total iluminada por el haz de rayos X, el cual es una fuente de línea de aproximadamente 2m a 12mm de diámetro. La profundidad de penetración del haz de rayos X proporciona la tercera dimensión del volumen medido. Cuando un punto de los micro-ópticos es incorporado, un haz de hasta 50 μm de diámetro puede ser posicionado precisamente sobre la muestra, y el instrumento puede ser alineado con hasta 10 mm de precisión. Esta técnica de microdifracción es necesaria para medir el estrés de muestras pequeñas o en áreas pequeñas de muestras grandes. Sus aplicaciones incluyen estrés en áreas especificas de implantes médicos o en partes compuestas usadas en la industria de micro-electrónicos.

Un microscopio con video es usado para precisamente posicionar el haz de rayos X microscópico sobre la muestra. Esto es un paso crítico, ya que no solo reduce los errores asociados con el posicionamiento de la muestra en el haz de rayos X, sino que también asegura que se ilumine el área de interés exacta. La siguiente ilustración demuestra el micro-haz usado como sonda de rayos X para medir el estrés en un filamento de acero inoxidable 304 con un diámetro de 0.005 pulgadas. Se selecciona un haz del tamaño apropiado (agujero de 100 μm) para el experimento. Se etiqueta el área iluminada por el haz de rayos X, al igual que la profundidad de penetración.

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Este micro-haz, entonces, debe ser posicionado precisamente sobre el área de la muestra de interés. Esto se logra mediante “ópticos de microdifracción de rayos X”. En principio, el haz de rayos X y un eje óptico con capacidades de alta magnificación y enfoque pueden ser alineados para que crucen en un punto adentro de 10 mm de certidumbre. Este punto debe cruzar el centro de los círculos del goniómetro usado para el experimento de difracción. Los puntos de mira se posicionan con una imagen de video y son visualizados en la pantalla de la terminal, la cual, en principio, corresponde con la intersección del haz de incidente de rayos X y eje óptico de video.

La limitación del tamaño de muestra y el posicionamiento es la precisión del instrumento, lo cual depende de variables como el tamaño (diámetro) y posición del haz de incidencia y la esfera de confusión del goniómetro (precisión de las posiciones al centro del círculo). Los instrumentos de difracción de rayos X convencionales tienen una cantidad de partes móviles, las cuales incluyen el haz de rayos X, el detector, y la base del goniómetro que posiciona la muestra en el haz de rayos X. Todas estas partes de posicionamiento introducen fuentes de error geométrico. Los instrumentos de microdifracción de rayos X usan agujeros ópticos, y el instrumento puede ser alineado con precisión de hasta 10 mm. Los colimadores del haz de incidencia y una cámara con alta magnificación son usados para precisamente posicionar la muestra sobre l área de interés en el haz de rayos X. Un detector bi-dimensional (placa de imagen RAPID II) es usada para recopilar el cono de difracción completo mientras que reduce el numero de ejes móviles asociados con la incertidumbre.


rapidEl D/MAX RAPID II es sin duda el rayos X detector de área más versátil en la historia del análisis de materiales. En producción por más de una década y mejorado continuamente durante ese período de tiempo, el éxito del RAPID II es una prueba de la idoneidad de la tecnología de placa de imagen para medir los patrones de difracción y dispersión difusa de una amplia gama de materiales. Read more...