Difractómetro que comprende:

- una unidad analítica (9) que soporta una fuente (7) de un haz de radiación,

que tiene un eje de colimación (10); y un detector (8) de haz de radiación que tiene un eje de recepción (11), dichos ejes de colimación (11) y recepción (10) convergen en un centro del difractómetro (12), que está fijo con respecto a dicha unidad analítica (9);

- medios (16, 31, 32, 33) para desplazar dicha unidad analítica en el espacio;

- medios (20, 20') para rotar dicha fuente y detector alrededor de dicho centro del difractómetro, de manera que dicho eje de colimación (11) y dicho eje de recepción (10) se mantienen en un plano ecuatorial, fijos con respecto a dicha primera unidad analítica (9); común

- una estructura de soporte y desplazamiento (14) común que soporta dicha unidad analítica (9)

- medios (27) para desplazar dicha unidad analítica con respecto a dicha estructura de soporte y desplazamiento (14), de forma que la unidad analítica (9) puede rotar alrededor de un eje ecuatorial (15) contenido en dicho plano ecuatorial y que pasa por dicho centro del difractómetro (12);

caracterizado porque dichos medios (27) para desplazar dicha unidad analítica con respecto a dicha estructura de soporte y desplazamiento (14) permiten la rotación de dichos fuente (7) y detector (8) alrededor de dicho eje ecuatorial (15), sin que el último cambie su posición en el espacio

Difractómetro y procedimiento para análisis por difracción.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un difractómetro, en particular a un difractómetro de rayos x. Más detalladamente, se refiere a un difractómetro que realiza ensayos no destructivos sobre componentes de elementos que no son adecuados (o autorizados) para analizarse en difractómetros tradicionales o incluso en componentes que no se pueden separar desde su ubicación original.

Técnica anterior

Las técnicas de difracción se usan ampliamente en el campo del análisis de la estructura de los materiales. La información que se obtiene mediante esta técnica es importante en varios campos como química, metalurgia y metalografía, industria extractiva, transporte, medio ambiente, aeronáutica, industria aeroespacial, construcción e incluso conservación del patrimonio cultural.

Se usan varios tipos de radiación en análisis difractométrico. Son muy habituales las técnicas de difracción por rayos x, electrones y neutrones. Son particularmente importantes las técnicas de difracción por rayos x.

Por lo general, este tipo de equipo se usa para detectar difracción procedente de sólidos pulverulentos o microcristalinos. El análisis de sólidos policristalinos es especialmente interesante cuando se necesita investigar componentes de implantes industriales y/o implantes en servicio.

Este equipo requiere una fuente de rayos x, un soporte del espécimen y un detector de de rayos x. Se necesita que el espécimen esté en rotación, puesto que su superficie se ilumina por el haz de rayos x, que procede de la fuente con diferentes ángulos. Se necesita que el espécimen y el detector giren simultáneamente (opcionalmente) a diferente velocidad de manera que su posición relativa permite al detector que recibe el haz de difracción procedente de los planos cristalográficos estar en la posición correcta para la reflexión.

La difractometría de rayos x es útil para obtener información en el campo de la composición química, propiedades mecánicas y físicas de los especímenes (presencia de tensiones o compresión residual) de metal fabricado y otro material. Es útil incluso para la detección precoz de defectos o daños en la estructura cristalina, por ejemplo, en componentes soldados, o bajo carga o fatiga. Por lo general, esta tensión produce una orientación preferida de la red cristalina que se puede detectar mediante difracción de rayos x cuando se adoptan procedimientos particulares. Esta técnica es útil incluso para analizar estructuras fibrosas y vidrios para determinar el estado de conservación y el estado químico y las propiedades físicas.

Es a veces útil investigar mediante pruebas no destructivas la estructura de red de los componentes en servicio. En este caso, a menudo es difícil o imposible obtener especímenes para análisis y pruebas de laboratorio tradicionales. A menudo, sucede que el componente o implante a analizar no se puede mover. Por esta razón, existe la necesidad de un difractómetro, y en particular, de un difractómetro de rayos x que se pueda usar fácilmente sin mover ninguna estructura o componente del implante. Es importante que este difractómetro permita obtener un intervalo considerable de información (es decir, equivalente a la de los difractómetros de laboratorio para analizar materiales pulverulentos y microcristalinos). En particular, es útil para reconocer la presencia de tensiones, orientaciones preferentes, defectos estructurales del material que constituye el componente analizado, evitando que la condición de trabajo particular del difractómetro represente un límite para obtener información. Esto significa que es necesario desarrollar un difractómetro que sea útil para usar in situ y mejore el rendimiento de los difractómetros de laboratorio tradicionales.

Resumen de la invención

Los problemas anteriormente mencionados se resuelven mediante un difractómetro que comprende:

- una unidad analítica que soporta una fuente de radiación con un eje colimador; y un detector de radiación que tiene un eje de recepción, dichos ejes de colimación de recepción convergen en un centro, denominado centro del difractómetro, que está fijo con respecto a la unidad analítica;

- medios para desplazar dicha unidad analítica;

- medios para hacer girar dichos fuente y detector alrededor de dicho centro del difractómetro.

Preferiblemente, dichos medios para desplazar dicha unidad analítica permiten cambiar la posición espacial del centro del difractómetro.

Según una realización favorita de la invención, el difractómetro es un difractómetro de rayos x.

Preferiblemente, dichos medios para hacer girar dichos fuente y detector son adecuados para hacer girar la fuente y el detector, de manera que los ejes de colimación y recepción estén contenidos en un plano ecuatorial. Este plano está fijo con respecto a la unidad analítica.

Según una realización favorita de la invención, dicha unidad analítica está soportada por una estructura de soporte y desplazamiento provista para desplazar dicha unidad analítica con respecto a la estructura de soporte y desplazamiento, de manera que la unidad analítica puede girar alrededor de un eje, denominado eje ecuatorial, contenido en el plano ecuatorial y que pasa por el centro del difractómetro. Este hecho se corresponde con la rotación del plano ecuatorial alrededor del eje ecuatorial. Este tipo de rotación es ventajosamente posible para un arco de al menos 10º, preferiblemente de al menos 20º o incluso valores bastante mayores, para necesidades analíticas específicas.

Según una realización preferida de la invención, el movimiento de esta unidad analítica con respecto a la estructura de soporte y desplazamiento permite la rotación del plano ecuatorial con respecto al eje ecuatorial, sin cambiar la posición del los ejes en el espacio.

El plano perpendicular a dicho eje ecuatorial y que contiene el centro del difractómetro, está fijo con respecto a la unidad analítica, y se denomina plano axial. Este plano puede constituir un plano de simetría en dicha unidad analítica.

Como "eje de colimación de la fuente" se define habitualmente el eje del haz de radiación que la fuente puede emitir, y como "eje de recepción", el eje del haz de radiación que el detector puede detectar.

La invención también se refiere a un procedimiento de difractometría, preferiblemente de difractometría de rayos x que comprende la colocación de un difractómetro como se ha indicado anteriormente con el centro del difractómetro en un punto de la superficie de un elemento a analizar.

Según una realización posible de la invención, el plano axial se puede colocar ventajosamente en perpendicular con respecto a la superficie del elemento analizado en el punto coincidente con el centro del difractómetro.

Según una realización de la invención dicho elemento analizado no está mecánicamente conectado al difractómetro, sino que, más preferiblemente, ni siquiera están en contacto.

Listado de figuras

la fig. 1 representa esquemáticamente la vista lateral de un difractómetro de rayos x, según la presente invención

la fig. 2 representa esquemáticamente la vista frontal del difractómetro de la fig. 1.

la fig. 3 representa esquemáticamente un detalle del difractómetro de la fig. 1, más específicamente el extremo del difractómetro que incluye la primera unidad analítica que soporta la fuente y el detector de rayos x.

la fig. 4 representa esquemáticamente la vista lateral del detalle del difractómetro de la fig. 1 que comprende la primera unidad analítica soporta la fuente y el detector de rayos x y la estructura para soportar y desplazar la unidad analítica.

la fig. 5 representa esquemáticamente una articulación capaz de mover dicha unidad analítica en el espacio, según una realización particular de la invención;

Descripción detallada de una forma de implementación posible

Como ejemplo, se describe un difractómetro de rayos x según la presente invención.

La fig. 1 muestra una vista lateral de un difractómetro de rayos x, según la presente invención. El equipo incluye una base (1), que puede estar equipada con dos ruedas u otros medios de transporte y colocación y puede también contener un generador eléctrico capaz de generar la energía necesaria para el uso,) un depósito de líquido refrigerante para la fuente de rayos...

1. Difractómetro que comprende:

- una unidad analítica (9) que soporta una fuente (7) de un haz de radiación, que tiene un eje de colimación (10); y un detector (8) de haz de radiación que tiene un eje de recepción (11), dichos ejes de colimación (11) y recepción (10) convergen en un centro del difractómetro (12), que está fijo con respecto a dicha unidad analítica (9);

- medios (16, 31, 32, 33) para desplazar dicha unidad analítica en el espacio;

- medios (20, 20') para rotar dicha fuente y detector alrededor de dicho centro del difractómetro, de manera que dicho eje de colimación (11) y dicho eje de recepción (10) se mantienen en un plano ecuatorial, fijos con respecto a dicha primera unidad analítica (9); común

- una estructura de soporte y desplazamiento (14) común que soporta dicha unidad analítica (9)

- medios (27) para desplazar dicha unidad analítica con respecto a dicha estructura de soporte y desplazamiento (14), de forma que la unidad analítica (9) puede rotar alrededor de un eje ecuatorial (15) contenido en dicho plano ecuatorial y que pasa por dicho centro del difractómetro (12);

caracterizado porque dichos medios (27) para desplazar dicha unidad analítica con respecto a dicha estructura de soporte y desplazamiento (14) permiten la rotación de dichos fuente (7) y detector (8) alrededor de dicho eje ecuatorial (15), sin que el último cambie su posición en el espacio.

2. Difractómetro según la reivindicación 1, en el que dichos medios para desplazar dicha unidad analítica en el espacio (16, 30) son capaces de rotar dicha unidad analítica alrededor de un eje (4) perpendicular a dicho eje ecuatorial.

3. Difractómetro según la reivindicación 1 ó 2, en el que la fuente (7) es una fuente de radiación electromagnética o acústica, radiación constituida por haces de partículas y el detector (8) es un detector de radiación electromagnética o acústica o radiación constituida por haces de partículas.

4. Difractómetro según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fuente (7) es una fuente de rayos x y el detector (8) es un detector de rayos x.

5. Difractómetro según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos medios (16, 31, 32, 33) para desplazar dicha unidad analítica (9) en el espacio, son adecuados para permitir el cambio de posición de dicho centro del difractómetro (12) por rotación o traslación de dicha unidad analítica.

6. Difractómetro según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho eje ecuatorial (15) es perpendicular a un plano de simetría de dicha unidad analítica (9).

7. Difractómetro según la reivindicación 1, en el que dicha rotación alrededor de dicho eje ecuatorial (15), es posible a lo largo de un arco de al menos 10º, preferiblemente al menos 20º.

8. Difractómetro según la reivindicación 3, en el que dicho detector (8) es un contador de ionización proporcional.

9. Difractómetro según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un dispositivo de dirección ubicado en dicha unidad analítica (9), para colocar el instrumento con respecto al elemento que se va a analizar.

10. Difractómetro según la reivindicación 8, en el que dicho dispositivo de dirección comprende dos láseres y una telecámara.

11. Difractómetro según cualquier reivindicación anterior, en el que dicha unidad analítica tiene la forma de un arco circular.

12. Procedimiento de difractometría que comprende colocar un difractómetro que comprende:

- una unidad analítica que soporta una fuente de un haz de radiación, que tiene un eje de colimación y un detector de haz de radiación que tiene un eje de recepción, dichos ejes de colimación y recepción convergen en un centro del difractómetro, que está fijo con respecto a dicha unidad analítica;

- medios para desplazar dicha unidad analítica en el espacio;

- medios para rotar dicha fuente y detector alrededor de dicho de centro del difractómetro, de manera que dicho eje de colimación (11) y dicho eje de recepción (10) se mantienen en un plano ecuatorial, fijos con respecto a dicha primera unidad analítica (9);

- una estructura de soporte y desplazamiento (14) común que soporta dicha unidad analítica (9)

- medios (27) para desplazar dicha unidad analítica con respecto a dicha estructura de soporte y desplazamiento (14), de forma que la unidad analítica (9) puede rotar alrededor de un eje ecuatorial (15) contenido en dicho plano ecuatorial y que pasa por dicho centro del difractómetro (12);

dichos medios (27) para desplazar dicha unidad analítica con respecto a dicha estructura de soporte y desplazamiento (14) permite la rotación de dichos fuente (7) y detector (8) alrededor de dicho eje ecuatorial (15), sin que el último cambie su posición en el espacio;

caracterizado porque comprende colocar dicho centro del difractómetro en un punto de la superficie de un elemento que se va a analizar.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, en el que dicha unidad analítica tiene un plano de simetría y dicho plano se coloca perpendicularmente a la superficie del elemento que se va a analizar en el punto coincidente con dicho centro del difractómetro.

14. Procedimiento de difractometría de rayos x según la reivindicación 12 ó 13.

15. Procedimiento según una reivindicación cualquiera de la 12 a la 14, en el que dicho elemento que se va a analizar no está mecánicamente unido al difractómetro.