残余应力分析仪软件怎么用？入门 3 步走，轻松上手

1.样品处理：

*清洁与平整：确保被测表面清洁（无油污、氧化物、涂层等干扰物），平整度尽量好。对于粗糙表面或特殊形状，可能需要专用夹具或粉末样品制备。

*定位标记：在样品上做好清晰的测量点标记，便于定位和重复测量。

*安全考虑：确认样品尺寸和重量在仪器载物台允许范围内，固定牢固，避免测量过程中移动。

2.软件启动与连接：

*启动残余应力分析软件（软件名称因品牌而异，如ProtoiXRD、Pulstecµ-X360s的软件等）。

*确保软件成功连接到分析仪主机和探测器。软件通常会有状态指示灯或连接测试功能。

3.基本参数设置：

*选择材料/晶面：在软件的材料库中选择被测材料的牌号（如钢、铝、钛合金等）和待测的衍射晶面（如钢铁常用`{211}`晶面）。这决定了X射线的波长和衍射角范围。

*设定X光管参数：输入或选择X光管的靶材（如Cr靶，对应特征波长Kα）和管电压、管电流（通常有默认值，根据样品和需求微调）。

*探测器设置：确认探测器类型（如线阵探测器、面阵探测器）和相应的参数（如通道数、采集时间）。

*测量模式选择：选择基本的`Sin²ψ`法（最常用）作为入门测量模式。理解ψ角（样品法线与衍射矢量夹角）的概念。

第二步：测量点定位与数据采集(核心操作)

1.定位测量点：

*利用软件控制的分析仪移动平台（X,Y,Z轴）或激光定位器/摄像头辅助系统。

*在软件界面上（通常有实时图像或坐标显示），精确地将X射线束斑（焦点）移动到样品上预先标记的测量点。

*调整Z轴高度（工作距离），确保样品表面处于仪器的聚焦位置，以获得最强的衍射信号。

2.角度扫描设置与执行：

*ψ角范围与步长：设置`ψ`角的旋转范围（例如-45°到+45°）和旋转步长（例如5°或7.5°）。步长越小，数据点越多，精度可能越高，但耗时越长。

*2θ角范围：设置衍射峰扫描的2θ角范围（例如150°到165°对于钢铁Cr靶{211}峰），要覆盖住预期的衍射峰。

*采集时间：为每个ψ角位置的衍射峰扫描设置合适的采集时间（例如每个位置10-30秒）。时间越长，信噪比越好，但总测量时间增加。可从默认值开始尝试。

*启动扫描：确认设置无误后，点击“开始测量”或类似按钮。仪器会自动按顺序旋转到各个ψ角，并在每个角度进行2θ扫描，探测器记录衍射强度数据。

3.实时监控：在测量过程中，软件通常会实时显示当前ψ角、正在采集的衍射谱图。观察衍射峰是否清晰、强度是否足够。

第三步：数据处理与结果解读(成果获取)

1.衍射峰拟合：

*测量完成后，软件会自动（或需要手动触发）对每个ψ角下采集到的衍射谱图进行峰位分析。

*核心是精确确定每个ψ角对应的衍射峰位（2θ角）。软件通常采用拟合算法（如抛物线拟合、重心法、Pseudo-Voigt函数拟合）来找到峰顶位置。

*检查拟合结果：确保软件成功识别并拟合了衍射峰，拟合曲线与原始数据点吻合良好。如果拟合失败或效果差，可能需要检查数据质量（信号弱、峰形差）或调整拟合参数。

2.应力计算：

*软件基于`Sin²ψ`法的基本原理，利用所有ψ角对应的衍射峰位（2θ）数据。

*自动计算`2θ`vs.`Sin²ψ`的关系图（或`d`晶面间距vs.`Sin²ψ`）。

*通过线性回归拟合该关系图的斜率。

*结合材料常数（弹性模量`E`、泊松比`ν`，通常由材料库提供）和所选晶面的X射线弹性常数，软件自动计算出该测量点的残余应力值（σ）及其标准偏差（误差估计）。

3.结果查看与输出：

*在软件界面中，应力结果会清晰地显示出来（例如：`应力值=-150MPa±15MPa`）。

*可以查看`2θ`vs.`Sin²ψ`拟合图，直观理解数据分布和线性拟合质量。

*查看各个ψ角下的原始衍射谱图和拟合曲线。

*软件通常提供保存功能：将应力结果、原始数据、拟合曲线图等保存为报告（PDF、文本文件）或特定格式的数据文件，便于后续分析和存档。

重要提示(入门后需注意)

*安全第一：严格遵守X射线辐射安全规范！确保仪器安全联锁装置正常工作，测量时人员远离辐射区域。

*校准：新仪器或定期需要使用无应力标样进行角度校准（2θ零位校准），确保测量精度。

*样品状态：样品表面的状态（粗糙度、应力梯度、织构）对结果影响很大，需理解其局限性。

*深入学习：掌握`Sin²ψ`法的原理、理解衍射峰拟合的重要性、学习不同材料/晶面的选择、探索更高级的测量模式（如侧倾法解决ψ角相关性问题）和数据分析方法。

*手册是宝典：务必仔细阅读设备配套的软件操作手册和用户指南，里面包含了最详细、最准确的特定仪器操作说明和注意事项。

遵循这3步，你就能完成一次基本的残余应力测量并获取结果。随着实践经验的积累，你会对软件功能、参数优化和结果解读有更深入的理解。