康奈尔大学的工程师和研究人员在康奈尔大学高能同步加速器源 (CHESS) 开发了一种新的能量色散 X 射线衍射 (EDXRD) 探测器系统，在机械工程材料表征方面取得了重大飞跃。
EDXRD作为X射线衍射的一种重要变体，在测量金属部件残余应力方面发挥着关键作用。近日，CHESS对其EDXRD系统进行了核心升级，将单元素检测器替换为23元素检测器阵列。
新探测器阵列的每个“元件”均为低温冷却的锗单晶二极管，专门优化以收集EDXRD所需的高能X射线。此次升级的核心动机并非单纯提高扫描速度，而是实现多向原子级畸变的同步测量，这对于确定零件内应力及极限强度至关重要。CHESS材料解决方案网络总监Arthur Woll强调：“EDXRD对于测量大型制造金属部件的残余应力至关重要，这是结构工程中最重要的设计参数之一。”
除了探测器升级，CHESS还引入了创新的分切系统(TSD)，通过两对环形狭缝定义3D测量体积，避免了传统方法中繁琐且昂贵的多电机与狭缝刀片配置。这一定制解决方案不仅简化了操作，还显著提高了测量的灵活性与精度。首席工程师Joe Crum形象地比喻：“这些狭缝就像缩小了对保龄球道的视野，只关注中间球瓶的情况，从而精确测量样品特定区域的残余应力。”
新探测器系统的实施在全球范围内具有独特性，目前全球范围内EDXRD设置并不多，具有多个探测器的更是稀少。CHESS的新系统凭借23个元件阵列和环形狭缝几何形状，跻身全球研究设施前沿。这一进步预计将广泛惠及用户，特别是空军研究实验室(AFRL)的研究人员及专注于新型材料和制造工艺的制造商。由AFRL资助的25万美元新探测器系统，不仅代表了技术上的飞跃，更为未来材料和机械工程研究奠定了坚实基础。
