本發(fā)明屬于x射線衍射分析儀器設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚丙烯腈(pan)纖維是制造重要高科技纖維材料——碳纖維的前驅(qū)體纖維，當(dāng)前碳纖維生產(chǎn)和科研領(lǐng)域均認(rèn)為pan纖維的結(jié)構(gòu)性能是制約碳纖維質(zhì)量的瓶頸，因此嚴(yán)格的控制pan纖維的結(jié)構(gòu)和缺陷至關(guān)重要，正因?yàn)榇?，對pan纖維微結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)的建設(shè)與完善向來為業(yè)內(nèi)人士所重視。對pan纖維微觀結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)尚不盡人意的問題主要是pan纖維的微觀結(jié)構(gòu)參量不能在生產(chǎn)線上實(shí)施在線檢測，且檢測結(jié)果反饋生產(chǎn)現(xiàn)場的調(diào)研時(shí)間規(guī)程，一般需要一天以上，而且還需浪費(fèi)大量pan纖維原材料。這種情況下就難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)纖維生產(chǎn)的質(zhì)量問題，并盡快確定問題原因，制定解決辦法，從而保證纖維產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)條件下無法對pan纖維的微觀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)線上實(shí)施快速在線分析檢測的問題，提出了一種聚丙烯腈纖維結(jié)構(gòu)x射線衍射在線快速分析裝置，該裝置主要包括移動(dòng)平臺(tái)、x射線光源1和二維ccd半導(dǎo)體x射線探測器3組成，所述移動(dòng)平臺(tái)由水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)和豎直移動(dòng)機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分組成，水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)由水平移動(dòng)平臺(tái)4和安裝水平移動(dòng)平臺(tái)的水平滑軌5組成；豎直移動(dòng)機(jī)構(gòu)由支撐平臺(tái)、豎直移動(dòng)平臺(tái)和升降立柱6組成，水平滑軌5安裝在豎直移動(dòng)平臺(tái)上，水平移動(dòng)平臺(tái)4由安裝在內(nèi)部的電機(jī)驅(qū)動(dòng)使其能夠在水平方向移動(dòng)；支撐平臺(tái)底部由多個(gè)立柱支撐立于地面上；所述裝置由高壓電源對x射線光源1供電。
水平移動(dòng)平臺(tái)上設(shè)有吊臂，吊臂一端安裝有x射線光源1，另一端安裝有二維ccd半導(dǎo)體x射線探測器3，所述吊臂長度大于生產(chǎn)線寬度以使x射線光源1、二維ccd半導(dǎo)體x射線探測器3和生產(chǎn)線上的被測pan纖維在同一條光路中。
該裝置置于兩個(gè)纖維導(dǎo)向輥2之間，使一束纖維能夠平行通過，從而保證其在運(yùn)動(dòng)時(shí)能準(zhǔn)確的定位于被檢測位置處。
x射線光源1采用高比功率點(diǎn)焦點(diǎn)cu靶x射線管作為x射線激發(fā)裝置，激發(fā)x射線依次通過石墨晶體單色器和金屬全反射準(zhǔn)直管使x射線沿直線發(fā)射。
所述高比功率點(diǎn)焦點(diǎn)cu靶x射線管的比電功率在30瓦～50瓦范圍之內(nèi)；其電子束焦斑為30μm～60μm。
所述半導(dǎo)體ccd二維探測器需具有如下性能：接收衍射范圍不大于60°；衍射角分辨率優(yōu)于0.04°；接收器讀數(shù)時(shí)間優(yōu)于1s。
金屬全反射準(zhǔn)直管直徑為50μm或100μm。
該裝置用于檢測分析的方法如下：
將該裝置安裝在pan生產(chǎn)線收絲機(jī)之前的任意相鄰兩個(gè)導(dǎo)向輥2之間，當(dāng)pan纖維經(jīng)過導(dǎo)向輥2時(shí)，調(diào)節(jié)升降立柱高度改變移動(dòng)平臺(tái)位置，使一束纖維置于x射線光路中；開啟電機(jī)并通過電機(jī)調(diào)節(jié)水平移動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)速度，使其與pan纖維之間保持相對靜止，開啟x射線光源1，x射線照射于pan纖維表面發(fā)生衍射，由二維ccd半導(dǎo)體x射線探測器3捕捉x射線透射信號(hào)，根據(jù)所得到x射線衍射譜圖進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對其結(jié)晶度、取向度及晶粒尺寸的檢測。
多次對兩個(gè)導(dǎo)向輥2之間的pan纖維進(jìn)行測試，將測試結(jié)果進(jìn)行分析比對，即可分析出多根pan絲束微觀結(jié)構(gòu)參量的一致性。分別對一束絲的不同位置進(jìn)行測試分析比對，即可分析出一束絲微觀結(jié)構(gòu)參量的一致性。
本發(fā)明的有益效果：
1、本x射線衍射設(shè)施采用固定式二維ccd半導(dǎo)體x射線探測器，取代了測角儀部件。因此不再進(jìn)行掃描操作(掃描時(shí)間通常為幾分鐘到幾十分鐘)因此大幅度提高了x射線譜圖的采集速度；
2、本分析設(shè)施采用高比功率的x射線強(qiáng)光源，同時(shí)采用二維ccd半導(dǎo)體x射線探測器，其接收器讀數(shù)時(shí)間優(yōu)于1s，這就保證對纖維束試樣單次檢測時(shí)間縮短10s～30s內(nèi)；
3、本發(fā)明測試平臺(tái)隨pan纖維樣品移動(dòng)保持相對靜止保證了測試結(jié)果的準(zhǔn)確。
附圖說明
圖1本發(fā)明裝置示意圖。
附圖標(biāo)記：1、光源；2、導(dǎo)向輥；3、二維探測器；4、水平移動(dòng)平臺(tái)；5、豎直移動(dòng)平臺(tái)；6、升降立柱；7、控制系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
下面以具體實(shí)施例的方式對本發(fā)明
一種聚丙烯腈纖維結(jié)構(gòu)x射線衍射在線快速分析裝置，該裝置主要包括移動(dòng)平臺(tái)4、x射線光源1和二維ccd半導(dǎo)體x射線探測器3組成，所述移動(dòng)平臺(tái)由水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)和豎直移動(dòng)機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分組成，水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)由水平移動(dòng)平臺(tái)4和安裝水平移動(dòng)平臺(tái)的水平滑軌組成；豎直移動(dòng)機(jī)構(gòu)由支撐平臺(tái)、豎直移動(dòng)平臺(tái)5和升降立柱6組成，水平滑軌安裝在豎直移動(dòng)平臺(tái)5上，水平移動(dòng)平臺(tái)4由安裝在內(nèi)部的電機(jī)驅(qū)動(dòng)使其能夠在水平方向移動(dòng)；支撐平臺(tái)底部由多個(gè)立柱支撐立于地面上；所述裝置由高壓電源對x射線光源1供電。
水平移動(dòng)平臺(tái)上設(shè)有吊臂，吊臂一端安裝有x射線光源1，另一端安裝有二維ccd半導(dǎo)體x射線探測器3，所述吊臂長度大于生產(chǎn)線寬度以使x射線光源1、二維ccd半導(dǎo)體x射線探測器3和生產(chǎn)線上的被測pan纖維在同一條光路中。
該裝置置于兩個(gè)纖維導(dǎo)向輥2之間，使一束纖維能夠平行通過，從而保證其在運(yùn)動(dòng)時(shí)能準(zhǔn)確的定位于被檢測位置處。
x射線光源1采用高比功率點(diǎn)焦點(diǎn)cu靶x射線管作為x射線激發(fā)裝置，激發(fā)x射線依次通過石墨晶體單色器和金屬全反射準(zhǔn)直管使x射線沿直線發(fā)射。
高比功率點(diǎn)焦點(diǎn)cu靶x射線管的比電功率在30瓦～50瓦范圍之內(nèi)；其電子束焦斑為30μm～60μm。
所述半導(dǎo)體ccd二維探測器需具有如下性能：接收衍射范圍不大于60°；衍射角分辨率優(yōu)于0.04°；接收器讀數(shù)時(shí)間優(yōu)于1s。金屬全反射準(zhǔn)直管直徑為50μm或100μm。
該裝置用于檢測分析的方法如下：
將該裝置安裝在pan生產(chǎn)線收絲機(jī)之前的任意相鄰兩個(gè)導(dǎo)向輥2之間，當(dāng)pan纖維經(jīng)過導(dǎo)向輥2時(shí)，通過控制系統(tǒng)7，調(diào)節(jié)升降立柱高度改變移動(dòng)平臺(tái)位置，使一束纖維置于x射線光路中；通過控制系統(tǒng)7，開啟電機(jī)并通過電機(jī)調(diào)節(jié)水平移動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)速度，使其與pan纖維之間保持相對靜止，開啟x射線光源1，x射線照射于pan纖維表面發(fā)生衍射，由二維ccd半導(dǎo)體x射線探測器3捕捉x射線信號(hào)，根據(jù)所得到x射線衍射譜圖進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對其結(jié)晶度、取向度及晶粒尺寸的檢測。
多次對兩個(gè)導(dǎo)向輥2之間的pan纖維進(jìn)行測試，將測試結(jié)果進(jìn)行分析比對，即可分析出多根pan絲束微觀結(jié)構(gòu)參量的一致性。分別對一束絲的不同位置進(jìn)行測試分析比對，即可分析出一束絲微觀結(jié)構(gòu)參量的一致性。