晶体定向仪是半导体、光学、激光及压电材料领域用于精确测定单晶晶向的关键设备,通过布拉格衍射原理,实现非破坏性、高精度的晶面取向分析。
晶体定向仪性能高度依赖各功能模块的协同精度,以下为核心组成部件的功能特点详解:

一、X射线发生系统
X射线管:常用Cu靶(λ=1.5418)或Cr靶,功率1–2kW,配备水冷或风冷系统,确保长时间运行稳定性;
高压发生器:提供30–50kV管电压与10–40mA管电流,纹波<0.1%,保障X射线强度恒定;
安全防护:铅腔体+联锁门禁,符合GB18871辐射安全标准,泄漏剂量<1μSv/h。
二、高精度测角仪系统
θ-2θ联动平台:样品台(θ)与探测器(2θ)按1:2同步旋转,角度分辨率≤0.001°;
空气轴承或精密蜗轮副:消除机械回程间隙,重复定位精度达±0.005°;
自动寻峰算法:通过步进扫描+峰值拟合(如高斯法),快速锁定衍射角2θ。
三、探测与信号处理单元
闪烁计数器或正比计数器:对X射线光子高效转换为电信号,计数率线性范围宽(10–10cps);
脉冲高度分析器:滤除杂散辐射与电子噪声,提升信噪比;
实时数据采集卡:支持动态扫描与定点测量模式,采样间隔可调(0.01°–1°)。
四、样品装载与校准模块
万向调节样品台:带微调旋钮,可校正样品表面不平或倾斜;
专用夹具库:适配Φ2–6英寸硅片、方棒、圆柱晶体等,确保装夹无应力;
激光辅助对准:红光指示X射线照射中心,提升定位效率。
五、智能控制与分析软件
自动定向程序:输入晶体类型,系统自动调用晶面间距d值,计算理论2θ;
极图/反极图显示:可视化晶向空间分布;
报告生成:输出晶向偏差、FWHM(半高宽)、测试条件,符合SEMI标准。