(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023004979
(43)【公開日】2023-01-17
(54)【発明の名称】アレイ検知による短波長特徴Ｘ線回折装置及び方法
(51)【国際特許分類】
G01N 23/207 20180101AFI20230110BHJP
G01N 23/20008 20180101ALI20230110BHJP
【ＦＩ】
G01N23/207
G01N23/20008
【審査請求】有
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022101826
(22)【出願日】2022-06-24
(31)【優先権主張番号】202110709363.2
(32)【優先日】2021-06-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(71)【出願人】
【識別番号】521285296
【氏名又は名称】中国兵器工業第五九研究所
【氏名又は名称原語表記】ＴＨＥ ５９ＴＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＣＨＩＮＡ ＯＲＤＮＡＮＣＥ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
【住所又は居所原語表記】３３ Ｙｕｚｈｏｕ Ｒｏａｄ， Ｊｉｕｌｏｎｇｐｏ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００３９， Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100189555
【弁理士】
【氏名又は名称】徳山 英浩
(72)【発明者】
【氏名】鄭 林
(72)【発明者】
【氏名】竇 世涛
(72)【発明者】
【氏名】陳 新
(72)【発明者】
【氏名】張 倫武
(72)【発明者】
【氏名】張 津
(72)【発明者】
【氏名】伍 太賓
(72)【発明者】
【氏名】車 路長
(72)【発明者】
【氏名】王 成章
(72)【発明者】
【氏名】周 ▲クン▼
(72)【発明者】
【氏名】趙 方超
(72)【発明者】
【氏名】何 長光
(72)【発明者】
【氏名】封 先河
【テーマコード（参考）】
2G001
【Ｆターム（参考）】
2G001AA01
2G001BA18
2G001CA01
2G001DA08
2G001KA07
2G001KA08
2G001LA02
2G001SA02
(57)【要約】 （修正有）
【課題】本発明は、アレイ検知による短波長特徴Ｘ線回折測定装置、及び当該装置による測定分析方法を開示する。
【解決手段】回折測定装置のアレイ検知器は、サンプル被測定部位物質によって回折されるとともに、受信コリメータの光通過孔を通過した回折線、受信コリメータの光通過孔を通過した他の迷光線、及び位置決め孔を通過した放射線のみを検知し受信し、光通過孔の第１のインナーコーン辺の延長線と、第２のインナーコーン辺との延長線は、入射Ｘ線ビームの中心線で交差し、交差点は装置の回折装置円の円心であり、サンプル被測定部位は装置の回折装置円の円心に位置し、前記方法は回折測定装置を使用する。本発明によれば、センチメートルレベルの厚さのサンプル内部の１つの部位の回折パターンを迅速に非破壊検出でき、サンプル内部の１つの部位の位相、テクスチャー、応力などの結晶体構成、及びその構成変化に対する迅速な非破壊検出分析を実現する。
【選択図】図１
【解決手段】回折測定装置のアレイ検知器は、サンプル被測定部位物質によって回折されるとともに、受信コリメータの光通過孔を通過した回折線、受信コリメータの光通過孔を通過した他の迷光線、及び位置決め孔を通過した放射線のみを検知し受信し、光通過孔の第１のインナーコーン辺の延長線と、第２のインナーコーン辺との延長線は、入射Ｘ線ビームの中心線で交差し、交差点は装置の回折装置円の円心であり、サンプル被測定部位は装置の回折装置円の円心に位置し、前記方法は回折測定装置を使用する。本発明によれば、センチメートルレベルの厚さのサンプル内部の１つの部位の回折パターンを迅速に非破壊検出でき、サンプル内部の１つの部位の位相、テクスチャー、応力などの結晶体構成、及びその構成変化に対する迅速な非破壊検出分析を実現する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｘ線照射システム、サンプル台及びＸ線検知システムを含む、アレイ検知による短波長特徴Ｘ線回折測定装置であって、
Ｘ線照射システムは、放射源と入射コリメータ（２）とを含み、放射源は、原子番号が５５より大きい重金属ターゲットＸ線管（１）、供給電圧レベルが１６０ｋｖ以上である高圧電源及びそのコントローラを含み、Ｘ線照射システムが放出したＸ線は、入射コリメータ（２）を通過した後、入射Ｘ線ビーム（７）を形成し、サンプル台に固定されるサンプルの被測定部位に照射し、Ｘ線検知システムは、サンプル内部の被測定部位によって回折された短波長特徴Ｘ線強度、及びその分布を定時に測定し、Ｘ線検知システムは、受信コリメータ（４）、及び受信コリメータ（４）にマッチングするアレイ検知器（５）を含む短波長特徴Ｘ線回折測定装置であって、
前記アレイ検知器（５）は、サンプル被測定部位物質によって回折されるとともに、前記受信コリメータ（４）の光通過孔Ａ（６）を通過した回折線（８）、及び前記受信コリメータ（４）の光通過孔Ａ（６）を通過した他の迷光線のみを検知し受信し、
前記光通過孔Ａ（６）の第１のインナーコーン辺（６１）の延長線と、第２のインナーコーン辺（６２）の延長線とは前記入射Ｘ線ビーム（７）の中心線で交差し、当該交差点は前記装置の回折装置円の円心であり、サンプル被測定部位は前記装置の回折装置円の円心に位置することを特徴とする短波長特徴Ｘ線回折測定装置。
Ｘ線照射システムは、放射源と入射コリメータ（２）とを含み、放射源は、原子番号が５５より大きい重金属ターゲットＸ線管（１）、供給電圧レベルが１６０ｋｖ以上である高圧電源及びそのコントローラを含み、Ｘ線照射システムが放出したＸ線は、入射コリメータ（２）を通過した後、入射Ｘ線ビーム（７）を形成し、サンプル台に固定されるサンプルの被測定部位に照射し、Ｘ線検知システムは、サンプル内部の被測定部位によって回折された短波長特徴Ｘ線強度、及びその分布を定時に測定し、Ｘ線検知システムは、受信コリメータ（４）、及び受信コリメータ（４）にマッチングするアレイ検知器（５）を含む短波長特徴Ｘ線回折測定装置であって、
前記アレイ検知器（５）は、サンプル被測定部位物質によって回折されるとともに、前記受信コリメータ（４）の光通過孔Ａ（６）を通過した回折線（８）、及び前記受信コリメータ（４）の光通過孔Ａ（６）を通過した他の迷光線のみを検知し受信し、
前記光通過孔Ａ（６）の第１のインナーコーン辺（６１）の延長線と、第２のインナーコーン辺（６２）の延長線とは前記入射Ｘ線ビーム（７）の中心線で交差し、当該交差点は前記装置の回折装置円の円心であり、サンプル被測定部位は前記装置の回折装置円の円心に位置することを特徴とする短波長特徴Ｘ線回折測定装置。
【請求項2】
前記アレイ検知器（５）の各検知画素はいずれも単一光子測定であり、２つ以上のエネルギー閾値を有するマルチエネルギーアレイ検知器を使用し、設定したエネルギー閾値に基づき、各画素は何れも１本の短波長特徴Ｘ線を測定でき、又は、前記アレイ検知器（５）はエネルギー分散型アレイ検知器を使用することを特徴とする請求項１に記載の短波長特徴Ｘ線回折測定装置。
【請求項3】
前記入射コリメータ（２）の光通過孔Ｂ（２１）は、円孔又は矩形孔であり、前記入射コリメータ（２）の長さは２０ｍｍ～２００ｍｍであり、発散度合いは０．０２°～０．５°であることを特徴とする請求項１に記載の短波長特徴Ｘ線回折測定装置。
【請求項4】
前記受信コリメータ（４）の長さは１００ｍｍ～１２００ｍｍであり、前記受信コリメータ（４）の光通過孔Ａ（６）の第１のインナーコーン辺（６１）と、前記入射Ｘ線ビーム（７）との間の夾角はγであり、γの値の範囲は２°～１０°であり、前記光通過孔Ａ（６）の第１のインナーコーン辺（６１）と第２のインナーコーン辺（６２）との間の夾角はδであり、δの値の範囲は０．５°～６°であり、且つγ＋δは１２°以下であることを特徴とする請求項１に記載の短波長特徴Ｘ線回折測定装置。
【請求項5】
前記受信コリメータ（４）の中間部には位置決め孔（１０）が設けられ、位置決め孔（１０）の軸線は前記入射コリメータ（２）の中心線と重なって、位置決め孔（１０）内にはＸ線吸収装置（１１）がさらに設けられ、
前記入射コリメータ（２）、前記受信コリメータ（４）及び前記アレイ検知器（５）の遮蔽箱は何れも遮蔽要求を満たす重金属材料から製造され、他の部位、他の方向からの迷光であるＸ線を遮蔽し、Ｘ線が前記入射コリメータ（２）の光通過孔Ｂ（２１）、前記受信コリメータ（４）の光通過孔Ａ（６）、前記位置決め孔（１０）及びそのＸ線吸収装置から通過してから、前記アレイ検知器（５）の遮蔽箱の受信ウインドウを介して、前記アレイ検知器（５）の検知領域に入るようにすることを特徴とする請求項４に記載の短波長特徴Ｘ線回折測定装置。
前記入射コリメータ（２）、前記受信コリメータ（４）及び前記アレイ検知器（５）の遮蔽箱は何れも遮蔽要求を満たす重金属材料から製造され、他の部位、他の方向からの迷光であるＸ線を遮蔽し、Ｘ線が前記入射コリメータ（２）の光通過孔Ｂ（２１）、前記受信コリメータ（４）の光通過孔Ａ（６）、前記位置決め孔（１０）及びそのＸ線吸収装置から通過してから、前記アレイ検知器（５）の遮蔽箱の受信ウインドウを介して、前記アレイ検知器（５）の検知領域に入るようにすることを特徴とする請求項４に記載の短波長特徴Ｘ線回折測定装置。
【請求項6】
前記Ｘ線照射システム、サンプル台及び前記Ｘ線検知システムは同一プラットフォームに固定され、サンプル（３）はサンプル台の平行移動ステージ（３１）に固定され、平行移動ステージ（３１）はΦ角回転ステージ（３２）に固定され、Φ角回転ステージ（３２）はΨ角回転ステージ（３３）に固定され、Ψ角回転ステージ（３３）は前記同一プラットフォームに固定され、Φ角回転ステージ（３２）とΨ角回転ステージ（３３）との回動軸は互いに垂直するとともに、回折装置円の円心（９）で交差することで、Φ角が回動するか、それともΨ角が回動するかに関わらず、サンプル（３）の被測定部位は常に回折装置円の円心（９）に位置し、その座標を（０,０,０）に設定し、
又は、
前記Ｘ線照射システム、前記Ｘ線検知システムは、Ψ角回転ステージ（３３）に固定され、Ψ角回転ステージ（３３）と、平行移動ステージ（３１）とΦ角回転ステージ（３２）とからなるサンプル台とは１つのプラットフォームに固定され、サンプル（３）はサンプル台の平行移動ステージ（３１）に固定され、平行移動ステージ（３１）はΦ角回転ステージ（３２）に固定され、Φ角回転ステージ（３２）は前記１つのプラットフォームに固定され、Φ角回転ステージ（３２）とΨ角回転ステージ（３３）との回動軸は互いに垂直するとともに、回折装置円の円心（９）で交差することで、Φ角が回動するか、それともΨ角が回動するかに関わらず、サンプル（３）の被測定部位は常に回折装置円の円心（９）に位置し、その座標を（０,０,０）に設定することを特徴とする請求項５に記載の短波長特徴Ｘ線回折測定装置。
又は、
前記Ｘ線照射システム、前記Ｘ線検知システムは、Ψ角回転ステージ（３３）に固定され、Ψ角回転ステージ（３３）と、平行移動ステージ（３１）とΦ角回転ステージ（３２）とからなるサンプル台とは１つのプラットフォームに固定され、サンプル（３）はサンプル台の平行移動ステージ（３１）に固定され、平行移動ステージ（３１）はΦ角回転ステージ（３２）に固定され、Φ角回転ステージ（３２）は前記１つのプラットフォームに固定され、Φ角回転ステージ（３２）とΨ角回転ステージ（３３）との回動軸は互いに垂直するとともに、回折装置円の円心（９）で交差することで、Φ角が回動するか、それともΨ角が回動するかに関わらず、サンプル（３）の被測定部位は常に回折装置円の円心（９）に位置し、その座標を（０,０,０）に設定することを特徴とする請求項５に記載の短波長特徴Ｘ線回折測定装置。
【請求項7】
前記位置決め孔（１０）の中心線と前記入射コリメータ（２）の中心線とは同一直線にあり、Ψ＝０°の場合、平行移動ステージ（３１）のＺ軸に平行し、サンプルが回動するか、それとも平行移動するかに関わらず、回折されたデバイリング円心位置の座標は何れも変更されず、回折装置円の円心（９）からアレイ検知器（５）までの距離はｔであり、ｔの値は１５０ｍｍ～１５００ｍｍであり、デバイリング円心位置の座標を（０,０,－ｔ）に設定することを特徴とする請求項５に記載の短波長特徴Ｘ線回折測定装置。
【請求項8】
前記アレイ検知器（５）の各画素仕様範囲は０．０２ｍｍ～０．２ｍｍであり、前記アレイ検知器（５）はテルル化カドミウムアレイ検知器、テルル化カドミウム亜鉛アレイ検知器又はヒ化ガリウムアレイ検知器を使用することを特徴とする請求項７に記載の短波長特徴Ｘ線回折測定装置。
【請求項9】
請求項１～８の何れか１項に記載の短波長特徴Ｘ線回折測定装置の測定分析方法であって、以下のステップを含み、
ステップ１：サンプルの材質及び厚さに基づき、適切な波長の短波長特徴Ｘ線を選択し、前記アレイ検知器（５）の２つのエネルギー閾値を設定し、
ステップ２：サンプル（３）をサンプル台に固定し、サンプル被測定部を回折装置円の円心（９）に位置させ、
ステップ３：選択した短波長特徴Ｘ線に基づき、１．５倍ターゲット材励起電圧以上の管電圧を印加し、Ｘ線照射システムをオンにし、
ステップ４：露光して、被測定部位結晶体物質によって回折されたデバイリング又は回折パターンを測定し、ピークを決定し、粉末回折カードと比較して、被測定部位結晶体物質の位相を決定し、
ステップ５：被測定部位の主な位相のテクスチャー又は配向をテストしようとすると、Ψ角回転ステージ（３３）を回動させることで、ステッピング走査測定を行って、露光し、異なるΨ角での被測定部位結晶体物質によって回折されたデバイリングを測定し、ピークを決定し、各回折結晶面デバイリングの各方向の回折強度を測定し、回折経路の長さに基づき、吸収校正を行って、校正後の各回折結晶面デバイリングの各方向の回折強度を取得し、これにより、主な位相の複数の強い回折結晶面と、比較的に強い回折結晶面との透過極線図を算出し、結晶系タイプに基づき、主な位相の複数の強い回折結晶面の透過極線図を選択し、対応する回折結晶面の完全極線図、又は配向分布関数（ＯＤＦ）を算出し、
ステップ６：被測定部位の残留応力をテストしようとすると、主な位相の１つの（ｈｋｌ）結晶面、又は複数の（ｈｋｌ）結晶面の複数の方向歪みを測定し、弾性力学の応力歪み関係に基づき、サンプル被測定部位の応力テンソルσを算出し、
ステップ７：サンプル内部の別の１つの部位の内部位相、テクスチャー、応力をテストしようとすると、全ての測定対象となる部位のテストを完成するまで、ステップ４、ステップ５、及びステップ６を繰り返して、データを処理した後、サンプルの各部位の内部位相、テクスチャー、応力など、及びその分布を取得することを特徴とする測定分析方法。
ステップ１：サンプルの材質及び厚さに基づき、適切な波長の短波長特徴Ｘ線を選択し、前記アレイ検知器（５）の２つのエネルギー閾値を設定し、
ステップ２：サンプル（３）をサンプル台に固定し、サンプル被測定部を回折装置円の円心（９）に位置させ、
ステップ３：選択した短波長特徴Ｘ線に基づき、１．５倍ターゲット材励起電圧以上の管電圧を印加し、Ｘ線照射システムをオンにし、
ステップ４：露光して、被測定部位結晶体物質によって回折されたデバイリング又は回折パターンを測定し、ピークを決定し、粉末回折カードと比較して、被測定部位結晶体物質の位相を決定し、
ステップ５：被測定部位の主な位相のテクスチャー又は配向をテストしようとすると、Ψ角回転ステージ（３３）を回動させることで、ステッピング走査測定を行って、露光し、異なるΨ角での被測定部位結晶体物質によって回折されたデバイリングを測定し、ピークを決定し、各回折結晶面デバイリングの各方向の回折強度を測定し、回折経路の長さに基づき、吸収校正を行って、校正後の各回折結晶面デバイリングの各方向の回折強度を取得し、これにより、主な位相の複数の強い回折結晶面と、比較的に強い回折結晶面との透過極線図を算出し、結晶系タイプに基づき、主な位相の複数の強い回折結晶面の透過極線図を選択し、対応する回折結晶面の完全極線図、又は配向分布関数（ＯＤＦ）を算出し、
ステップ６：被測定部位の残留応力をテストしようとすると、主な位相の１つの（ｈｋｌ）結晶面、又は複数の（ｈｋｌ）結晶面の複数の方向歪みを測定し、弾性力学の応力歪み関係に基づき、サンプル被測定部位の応力テンソルσを算出し、
ステップ７：サンプル内部の別の１つの部位の内部位相、テクスチャー、応力をテストしようとすると、全ての測定対象となる部位のテストを完成するまで、ステップ４、ステップ５、及びステップ６を繰り返して、データを処理した後、サンプルの各部位の内部位相、テクスチャー、応力など、及びその分布を取得することを特徴とする測定分析方法。
【請求項10】
ステップ６において、平面応力状態にあるサンプルに対する残留応力テストは、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面によって回折されたデバイリング又は強い回折スポットに対してそれぞれ露光測定を１回行うだけで、サンプル被測定部位の応力テンソルσを測定でき、Ψ角回転ステージ（３３）を回動させることで、サンプル被測定部位及び応力なしサンプルの対応する部位の表面法線方向は前記入射ビーム（７）と重なるようにし、そして、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面によって回折されたデバイリングに対してそれぞれ露光測定を行って、ピークを決定して、サンプル被測定部位各結晶面各方向の回折角２θｓ-ｈｋｌ、及び応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面の各方向の回折角２θ０-ｈｋｌを取得し、式（１）に従って、歪みε（９０°-θｈｋｌ、Φ）を算出し、式（２）、（３）に従って、サンプル被測定部位の応力テンソルσを算出し、
複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）とのデバイリング又は強い回折スポットを同時に測定すると、複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）結晶面とのε（９０°-θｈｋｌ、Φ）及びその分布を算出でき、取得した複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）結晶面とのε（９０°-θｈｋｌ、Φ）及びその分布に基づき、対応する複数の応力テンソルσをそれぞれ算出でき、そして、算術平均方法又は最小二乗法計算を使用し、より正確な応力テンソル
を算出することを特徴とする請求項９に記載の測定分析方法。
複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）とのデバイリング又は強い回折スポットを同時に測定すると、複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）結晶面とのε（９０°-θｈｋｌ、Φ）及びその分布を算出でき、取得した複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）結晶面とのε（９０°-θｈｋｌ、Φ）及びその分布に基づき、対応する複数の応力テンソルσをそれぞれ算出でき、そして、算術平均方法又は最小二乗法計算を使用し、より正確な応力テンソル
【数1】
【請求項11】
強いテクスチャーが存在するサンプルに対する残留応力テストにおいて、歪みの測定方向はテクスチャー状況に基づき決定され、測定対象となる強い回折結晶面（ｈｋｌ）を選択し、回折強度極大値方向が（ｈｋｌ）結晶面極線図の最も外輪にあるとともに、２つの主応力εｘｘ、εｙｙ方向又は付近方向にあり、露光し測定して、ε（９０°-θｈｋｌ、９０°＋α）、ε（９０°-θｈｋｌ、β）を取得し、式（４）、（５）に従って、２つの主応力σｘｘ、σｙｙ方向の主歪みεｘｘ及びεｙｙを算出し、εｘｘ及びεｙｙを式（２）、（３）に代入し、最後、２つの主応力σｘｘ、σｙｙ、即ち、サンプル被測定部位の応力テンソルσを算出することを特徴とする請求項１０に記載の測定分析方法。
【請求項12】
ステップ６において、一般応力状態にあるサンプルに対して、２つの異なるΨ角のみで、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面によって回折されたデバイリング又は強い回折スポットに対してそれぞれ露光測定を１回行うだけで、サンプル被測定部位の応力テンソルσを測定でき、まず、Ψ＝Ψ１になるように、Ψ角回転ステージ（３３）を回動させ、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位に対してそれぞれ露光し、各結晶面によって回折されたデバイリングを測定し、そして、サンプルをΨ＝Ψ２まで回動させ、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位に対して再びそれぞれ露光し、各結晶面によって回折されたデバイリング又は強い回折スポットを測定し、ピークを決定し、（ｈｋｌ）結晶面の６つの方向ピーク決め結果２θｓ-ｈｋｌ及び２θ０-ｈｋｌを選択し、式（１）に従って、６つの（Ψｉ、Φｉ）方向（ｈｋｌ）結晶面の歪みε（Ψｉ、Φｉ）を算出し、式（６）に従って、連立一次方程式を解いて、歪みεｉｊ(ｉ＝ｘ,ｙ,ｚ;ｊ＝ｘ,ｙ,ｚ)を取得でき、εｉｊに対して線形変換を行うと、３つの主歪みεＤ
ＸＸ、εＤ
ＹＹ、εＤ
ＺＺを取得でき、最後、式（７）に従って、サンプル被測定部位の応力テンソルσを算出することを特徴とする請求項９に記載の測定分析方法。
【請求項13】
強いテクスチャー材料が存在するサンプルに対する残留応力テストにおいて、歪みの測定方向はテクスチャー状況に基づき決定され、測定対象となる強い回折結晶面（ｈｋｌ）の回折強度極大値方向を選択し、歪みを測定し、具体的に、Ψ角回転ステージ（３３）を回動させることで、異なるΨ角のサンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位によって回折されたデバイリングに対して露光測定を行って、強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）との６つの強い回折スポットを選択し、ピークを決定し、式（１）に従って、６つの方向歪みε（Ψｉ、Φｉ）を算出し、式（６）の連立一次方程式に従って、線形変換を行うと、３つの主歪みεＤ
ＸＸ、εＤ
ＹＹ、εＤ
ＺＺを取得でき、弾性力学式（７）に従って、最後、サンプル被測定部位の応力テンソルσ、又は３つの主応力σＤ
ＸＸ、σＤ
ＹＹ、σＤ
ＺＺの大きさ及び方向を取得することを特徴とする請求項１２に記載の測定分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、Ｘ線非破壊検出技術分野に関して、具体的に、アレイ検知による短波長特徴Ｘ線回折測定装置、及び当該装置による測定分析方法に関する。
【背景技術】
【0002】
鄭林等が発表した、「精密成形工学」という定期刊行物の文献である「予め引張された厚いアルミ板の内部の残留応力と結晶粒方位の均一性の研究」は、ＳＷＸＲＤ－１０００型短波長Ｘ線回折装置を使用して、厚さが２０ｍｍ～２５ｍｍである予め引張されたアルミ板の内部のある位置の物質によって回折されたＷＫα１回折強度の、回折角２θに沿う分布、即ち、回折スペクトルを定時的に非破壊検出することを紹介している。ところが、当該短波長Ｘ線回折装置を使用して検出すると、１回、１つの方向のＷＫα１回折強度しか測定できず、数十個の２θでのＷＫα１回折強度をステッピング走査し測定してこそ、被測定部位のＡｌ（１１１）結晶面回折スペクトルのみを測定でき、Ａｌ（１１１）結晶面ピッチを算出でき、数十分かかる。当該位置の物質の完全な回折スペクトルを測定しようとすると、数時間がかかってステッピング走査を行う必要があり、そして、回折パターンの僅かな一部の回折情報しか測定できない。ともかく、上記回折スペクトルテスト分析技術には、測定時間が長すぎて、測定した回折情報が極めて少ないという問題が存在し、材料／ワークピース内部の位相、テクスチャー、残留応力などに対する定時的な非破壊検出分析は、より長い時間がかかって、当該技術の応用をひどく制約する。従って、回折情報をより迅速且つ多く取得するための方法及び装置は、当該技術分野の重点にある。
【0003】
また、文献ＣＮ１１１３８０８８０Ａは回折装置を提供し、被測定サンプルの測定部位にＸ線を照射するＸ線照射システムと、Ｘ線が被測定サンプルの複数の部位で回折して形成した複数本の回折Ｘ線を検知することにより、被測定サンプルの複数の部位のＸ線回折強度分布を測定するＸ線検知システムとを含み、前記検知されるＸ線は短波長特徴Ｘ線であり、前記Ｘ線検知システムは平行光のアレイ検知システムである。当該装置を使用して、ワークピースの内部結晶体配向の均一性を迅速に検出できるが、それはサンプルの多部位の物質回折の１つの方向に対して同時にイメージングし、サンプルの１つの部位の物質回折の多方向の同時イメージング、及びサンプルの１つの部位の物質によって回折されたデバイリング又は回折パターンの同時イメージングを実現できず、同時にイメージングされるデバイリング又は回折パターンに基づき、サンプルの１つの部位の物質の位相、テクスチャー、応力などに対する迅速な非破壊検出分析を行うことができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、アレイ検知による短波長特徴Ｘ線回折測定装置、及び当該装置による測定分析方法を提供することを目的とし、少なくともサンプル内部の位相、テクスチャー、応力を定時且つ迅速に非破壊検出、分析でき、従来の回折装置及び方法が定時且つ迅速な非破壊検出分析を実現できないという問題を解决する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
発明の目的は以下に記載の技術案により実現される。
【0006】
Ｘ線照射システム、サンプル台及びＸ線検知システムを含む、アレイ検知による短波長特徴Ｘ線回折測定装置であって、
Ｘ線照射システムは放射源と入射コリメータとを含み、放射源は、原子番号が５５より大きい重金属ターゲットＸ線管、供給電圧レベルが１６０ｋｖ以上である高圧電源、及びそのコントローラを含み、入射コリメータはサンプルに入射されるＸ線ビームの発散度合い、断面形状及び大きさを限定し、Ｘ線照射システムが放出したＸ線は、入射コリメータを通過した後、入射Ｘ線ビームを形成し、サンプル台に固定されるサンプル（本発明において、前記サンプルはいずれも被測定サンプルを指す）の被測定部位に照射し、Ｘ線検知システムはサンプル内部の被測定部位によって回折された短波長特徴Ｘ線強度、及びその分布を定時に測定し、Ｘ線検知システムは受信コリメータ、及び受信コリメータにマッチングするアレイ検知器を含む短波長特徴Ｘ線回折測定装置であって、
前記アレイ検知器は、サンプル被測定部位物質によって回折されるとともに、前記受信コリメータの光通過孔Ａを通過した回折線、及び前記受信コリメータの光通過孔Ａを通過した他の迷光線のみを検知し受信し、
前記光通過孔Ａの第１のインナーコーン辺の延長線と、第２のインナーコーン辺の延長線とは前記入射Ｘ線ビームの中心線で交差し、当該交差点は前記装置の回折装置円の円心であり、サンプル被測定部位は前記装置の回折装置円の円心に位置することを特徴とする短波長特徴Ｘ線回折測定装置。
Ｘ線照射システムは放射源と入射コリメータとを含み、放射源は、原子番号が５５より大きい重金属ターゲットＸ線管、供給電圧レベルが１６０ｋｖ以上である高圧電源、及びそのコントローラを含み、入射コリメータはサンプルに入射されるＸ線ビームの発散度合い、断面形状及び大きさを限定し、Ｘ線照射システムが放出したＸ線は、入射コリメータを通過した後、入射Ｘ線ビームを形成し、サンプル台に固定されるサンプル（本発明において、前記サンプルはいずれも被測定サンプルを指す）の被測定部位に照射し、Ｘ線検知システムはサンプル内部の被測定部位によって回折された短波長特徴Ｘ線強度、及びその分布を定時に測定し、Ｘ線検知システムは受信コリメータ、及び受信コリメータにマッチングするアレイ検知器を含む短波長特徴Ｘ線回折測定装置であって、
前記アレイ検知器は、サンプル被測定部位物質によって回折されるとともに、前記受信コリメータの光通過孔Ａを通過した回折線、及び前記受信コリメータの光通過孔Ａを通過した他の迷光線のみを検知し受信し、
前記光通過孔Ａの第１のインナーコーン辺の延長線と、第２のインナーコーン辺の延長線とは前記入射Ｘ線ビームの中心線で交差し、当該交差点は前記装置の回折装置円の円心であり、サンプル被測定部位は前記装置の回折装置円の円心に位置することを特徴とする短波長特徴Ｘ線回折測定装置。
【0007】
好適な技術案として、前記アレイ検知器の各検知画素はいずれも単一光子測定であり、２つ又は２つ以上のエネルギー閾値を有するマルチエネルギーアレイ検知器を使用し、設定したエネルギー閾値に基づき、各画素は何れも１本の短波長特徴Ｘ線を測定でき、又は、前記アレイ検知器はエネルギー分散型アレイ検知器を使用し、その各画素は何れも１本又は複数本の短波長特徴Ｘ線を測定できる。より好適な技術案として、前記アレイ検知器には、迷光であるＸ線を遮蔽する遮蔽箱が装着される。
【0008】
好適な技術案として、前記入射コリメータの光通過孔Ｂは円孔又は矩形孔であり、前記入射コリメータの長さは２０ｍｍ～２００ｍｍであり、発散度合いは０．０２°～０．５°である。
【0009】
好適な技術案として、前記受信コリメータの長さは１００ｍｍ～１２００ｍｍであり、前記受信コリメータの光通過孔Ａの第１のインナーコーン辺と、前記入射Ｘ線ビームとの間の夾角はγであり、γの値の範囲は２°～１０°であり、前記光通過孔Ａの第１のインナーコーン辺と第２のインナーコーン辺との間の夾角はδであり、δの値の範囲は０．５°～６°であり、且つγ＋δは１２°以下である。
【0010】
操作を便利にして、検出結果の正確さをさらに向上させるために、前記受信コリメータの中間部には回折パターンの位置決め孔が設けられ、位置決め孔の軸線は入射Ｘ線ビームの中心線（即ち、前記入射コリメータ中心軸線）と重なって、位置決め孔内にはＸ線吸収装置がさらに設けられ、Ｘ線吸収装置は、アレイ検知器がハイスループットの入射Ｘ線ビームにより照射され損壊されることを防止する上に、Ｘ線吸収装置を通過した入射Ｘ線の強度分布を検知することで、透過Ｘ線の最大強度の位置を決定でき、即ち、回折が生じた際のデバイリング又は回折パターンの円心位置を決定でき、
前記入射コリメータ、前記受信コリメータ及び前記アレイ検知器の遮蔽箱は何れも遮蔽要求を満たす重金属材料から製造され、他の部位、他の方向からの迷光であるＸ線を遮蔽し、Ｘ線が前記入射コリメータの光通過孔Ｂ、前記受信コリメータの光通過孔Ａ、前記位置決め孔及びそのＸ線吸収装置から通過してから、前記アレイ検知器の遮蔽箱の受信ウインドウを介して、前記アレイ検知器の検知領域に入るようにする。
前記入射コリメータ、前記受信コリメータ及び前記アレイ検知器の遮蔽箱は何れも遮蔽要求を満たす重金属材料から製造され、他の部位、他の方向からの迷光であるＸ線を遮蔽し、Ｘ線が前記入射コリメータの光通過孔Ｂ、前記受信コリメータの光通過孔Ａ、前記位置決め孔及びそのＸ線吸収装置から通過してから、前記アレイ検知器の遮蔽箱の受信ウインドウを介して、前記アレイ検知器の検知領域に入るようにする。
【0011】
本発明の２つの好適な技術案として、前記Ｘ線照射システム、サンプル台及び前記Ｘ線検知システムは同一プラットフォームに固定され、サンプルはサンプル台の平行移動ステージに固定され、平行移動ステージはΦ角回転ステージに固定され、Φ角回転ステージはΨ角回転ステージに固定され、Ψ角回転ステージは前記同一プラットフォームに固定され、Φ角回転ステージとΨ角回転ステージとの回動軸は互いに垂直するとともに、回折装置円の円心で交差することで、Φ角が回動するか、それともΨ角が回動するかに関わらず、サンプルの被測定部位は常に回折装置円の円心に位置し、
又は、
前記Ｘ線照射システム、前記Ｘ線検知システムはΨ角回転ステージに固定され、Ψ角回転ステージと、平行移動ステージとΦ角回転ステージとからなるサンプル台とは１つのプラットフォームに固定され、サンプルはサンプル台の平行移動ステージに固定され、平行移動ステージはΦ角回転ステージに固定され、Φ角回転ステージは前記１つのプラットフォームに固定され、Φ角回転ステージとΨ角回転ステージとの回動軸は互いに垂直するとともに、回折装置円の円心で交差することで、Φ角が回動するか、それともΨ角が回動するかに関わらず、サンプルの被測定部位は常に回折装置円の円心に位置する。
又は、
前記Ｘ線照射システム、前記Ｘ線検知システムはΨ角回転ステージに固定され、Ψ角回転ステージと、平行移動ステージとΦ角回転ステージとからなるサンプル台とは１つのプラットフォームに固定され、サンプルはサンプル台の平行移動ステージに固定され、平行移動ステージはΦ角回転ステージに固定され、Φ角回転ステージは前記１つのプラットフォームに固定され、Φ角回転ステージとΨ角回転ステージとの回動軸は互いに垂直するとともに、回折装置円の円心で交差することで、Φ角が回動するか、それともΨ角が回動するかに関わらず、サンプルの被測定部位は常に回折装置円の円心に位置する。
【0012】
さらに、前記位置決め孔の中心線と前記入射コリメータの中心線とは同一直線にあり、Ψ＝０°の場合、平行移動ステージのＺ軸に平行し、サンプルが回動するか、それとも平行移動するかに関わらず、回折されたデバイリング円心位置の座標は何れも変更されず、即ち、入射Ｘ線ビームの、アレイ検知器に達する座標位置は変更されず、図６に示すように、デバイリング円心位置の座標を（０,０,０）に設定する。前記装置の回折装置円の円心から、アレイ検知器までの距離ｔは１５０ｍｍ～１５００ｍｍであり、即ち、サンプル被測定部位からアレイ検知器までの距離はｔである。
【0013】
本発明に記載の装置は被測定部位によって回折されたデバイリングを直観的に測定でき、Ｘ線回折フラットパネルカメラが撮影したものに類似する回折パターン（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎ）を取得する。露光し回折パターンを測定した場合、（ｈｋｌ）結晶面のある方向の回折ピークをピーク決定した後、デバイリング円心座標（ｘ、ｙ、－ｔ）を取得し、図６に示すように、当該回折ピークの回折角２θは
を満たすため、ピークを決定してその座標（ｘ、ｙ、－ｔ）を取得した後、回折角２θを算出できる。
【数1】
【0014】
好適な技術案として、前記アレイ検知器の各画素仕様範囲は０．０２ｍｍ～０．２ｍｍであり、前記アレイ検知器はテルル化カドミウムアレイ検知器、テルル化カドミウム亜鉛アレイ検知器又はヒ化ガリウムアレイ検知器を使用する。
【0015】
上記短波長特徴Ｘ線回折測定装置による測定分析方法は、短波長特徴Ｘ線の透過回折法を使用し、そのステップは以下の通り、
ステップ１：サンプルの材質及び厚さに基づき、適切な波長の短波長特徴Ｘ線（例えば、タングステンターゲットＸ線管が放射するＷｋα１、又はウランターゲットＸ線管が放射するＵｋα１など）を選択し、前記アレイ検知器の２つのエネルギー閾値を設定することで、アレイ検知器の各画素が、選択した短波長特徴Ｘ線（例えばＷｋα１又はＷｋα、或いは、Ｕｋα１若しくはＵｋαなど）を検知する。
ステップ２：サンプルをサンプル台に固定し、サンプル被測定部を回折装置円の円心に位置させる。
ステップ３：選択した短波長特徴Ｘ線に基づき、１．５倍ターゲット材励起電圧以上の管電圧を印加し、Ｘ線照射システムをオンにする。
ステップ４：露光し、被測定部位結晶体物質によって回折されたデバイリング又は回折パターンを測定し、ピークを決定し、粉末回折カードと比較して、被測定部位結晶体物質の位相を決定する。
ステップ５：被測定部位の主な位相のテクスチャー又は配向をテストしようとすると、Ψ角回転ステージを回動させることで、ステッピング走査測定を行って、露光し、異なるΨ角での被測定部位結晶体物質によって回折されたデバイリングを測定し、ピークを決定し、各回折結晶面デバイリングの各方向の回折強度を測定し、回折経路の長さに基づき、吸収校正を行って、校正後の各回折結晶面デバイリングの各方向の回折強度を取得し、これにより、主な位相の複数の強い回折結晶面と、比較的に強い回折結晶面との透過極線図を算出し、結晶系タイプに基づき、主な位相の複数の強い回折結晶面の透過極線図を選択し、対応する回折結晶面の完全極線図、又は配向分布関数（ＯＤＦ）を算出する。
注釈：晶系が異なるため、対称性が異なって、対称性が高い結晶系であるほど、対応する回折結晶面の完全極線図、又は配向分布関数（ＯＤＦ）を算出するための透過極線図の数が少なくて、上記異なるθで、被測定部位結晶体物質によって回折されたデバイリングの測定で、計算を必要とする主な位相回折結晶面（デバイリング）の数が少なく、例えば、ｆｃｃ結晶系に対して、３つの強い回折結晶面の透過極線図のみをテストすれば、計算し、対応する完全極線図又は配向分布関数（ＯＤＦ）を取得でき、（１１１）、（２００）、（２２０）結晶面などを測定した三強線の透過極線図のみを利用すれば、対応する回折結晶面の完全極線図、又は配向分布関数（ＯＤＦ）を算出できる。
ステップ６：被測定部位の残留応力をテストしようとすると、主な位相の１つの（ｈｋｌ）結晶面、又は複数の（ｈｋｌ）結晶面の複数の方向歪みを測定し、弾性力学の応力歪み関係に基づき、サンプル被測定部位の応力テンソルσを算出する。
（１）平面応力状態にあるサンプルに対する残留応力テスト。
（ａ）強くないテクスチャー材料のサンプルに対して、Ψ角回転ステージをそれぞれ回動させることで、サンプル、応力なしサンプルを回動させ、これによって、サンプル被測定部位及び応力なしサンプルの対応する部位の表面法線方向は入射ビームと重なって、露光し、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面によって回折されたデバイリング又は強い回折スポットをそれぞれ測定し、ピークを決定し、サンプル被測定部位の各結晶面の各方向の回折角２θｓ-ｈｋｌ、及び応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面の各方向の回折角２θ０-ｈｋｌを取得し、ある（ｈｋｌ）結晶面（例えば、Ａｌ（１１１）結晶面）に対して、歪みに基づき、
サンプル被測定部位の表面法線方向との夾角が９０°-θｈｋｌであることを算出し、サンプル被測定部位の表面法線方向を軸として取り囲まれた（ｈｋｌ）結晶面の各方向歪みε（９０°-θｈｋｌ、Φ）、及びその分布を取得する。
式において、ｄｓ-ｈｋｌはサンプル被測定部位の被測定方向の（ｈｋｌ）結晶面ピッチであり、ｄ０-ｈｋｌは応力なしサンプルの対応する部位の対応する方向の対応する結晶面ピッチであり、Δｄｈｋｌはサンプル被測定部位の被測定方向の（ｈｋｌ）結晶面ピッチの変化量である。
短波長特徴Ｘ線の波長が０．０２ｎｍ程度に短いことに基づき、ほとんどの物質の強い回折結晶面と、比較的に強い回折結晶面との回折角２θは一般的に１１°より小さく、即ち、θｈｋｌ＜５．５°（例えば、選択された短波長特徴Ｘ線がＷｋα１であり、結晶面Ａｌ（１１１）に対する回折角２θ１１１≒５．１２°、θ１１１≒２．５６°）であるため、上記算出した当該（ｈｋｌ）結晶面の各方向歪みε（９０°-θｈｋｌ、Φ）と、サンプル被測定部位表面法線方向に垂直する当該（ｈｋｌ）結晶面の各方向歪みε（９０°、Φ）との差が小さく、即ち、５．５°より小さく、等しいと見なしてもよく（０°≦Φ≦１８０°）、即ち、ε（９０°、Φ）＝ε（９０°-θｈｋｌ、Φ）である。
弾性力学の平面応力問題の応力－歪み関係に基づき、ｘｙ平面において、既知するように、ｘ軸、ｙ軸はそれぞれ主応力方向であり、ｘ方向の歪みεｘｘ、即ち、ε（９０°-θｈｋｌ、９０°）、及びｙ方向の歪みεｙｙ、即ち、ε（９０°-θｈｋｌ、０°）をそれぞれ測定してから、以下の式に基づき、２つの主応力σｘｘ、σｙｙを算出する。
式において、Ｅｈｋｌは（ｈｋｌ）結晶面の弾性率であり、νｈｋｌは（ｈｋｌ）結晶面のポアソン比である。
測定された当該（ｈｋｌ）結晶面（例えばＡｌ（１１１）結晶面）の２つの主応力の方向歪みε（９０°-θｈｋｌ、９０°）及びε（９０°-θｈｋｌ、０°）に基づき、それぞれ式（２）、（３）に従って、サンプル被測定部位表面法線方向に垂直する２つの主応力σｘｘ、σｙｙ、即ち、サンプル被測定部位の平面応力テンソルσを算出する。
２つの主応力の方向は未知であれば、弾性力学理論に従って、３つの方向の歪みのみを測定すれば、２つの主応力及び１つのせん断応力の大きさ、方向を測定でき、即ち、サンプル被測定部位の平面応力テンソルσである。
注釈：（Ψ、Φ）は（ｈｋｌ）結晶面極線図での座標を利用して結晶面方向を示し、Ｘ軸はＹ軸に垂直し、圧延板材を例として、（９０°、０°）は圧延方向ＲＤを示し（一般的に、Ｙ軸と重なるように定義される）、（９０°、９０°）は横方向ＴＤを示し（一般的に、Ｘ軸と重なるように定義される）、Ψは法線方向ＮＤ（一般的に、Ｚ軸と重なるように定義される）から外れた角度であり、明らかに、０°≦Ψ≦９０°であり、ΦはＮＤ方向を軸（Ｚ軸）として反時計回りに回転し、ＲＤ方向（Ｙ軸）から開始する角度であり、明らかに０°≦Φ＜３６０°である。
さらに、複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）とのデバイリング又は強い回折スポットを同時に測定すると、複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）結晶面とのε（９０°-θｈｋｌ、Φ）及びその分布を算出でき、取得した複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）結晶面のε（９０°-θｈｋｌ、Φ）及びその分布に基づき、それぞれ計算することで、対応する複数の応力テンソルσを取得でき、そして、算術平均方法又は最小二乗法を使用し、より正確な応力テンソル
を算出でき、即ち、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位に対してそれぞれ露光測定を１回行うと、当該応力テンソル
を測定できる。
ｂ）強いテクスチャーが存在するサンプルに対して、歪みの測定方向はテクスチャー状況に基づき決定され、回折強度極大値（大きな極密度又は強い回折スポット）方向が（ｈｋｌ）結晶面極線図の最も外輪にあるとともに、２つの主応力εｘｘ、εｙｙ方向又は付近方向にある測定対象となる強い回折結晶面（ｈｋｌ）を選択する。
Ψ角回転ステージを回動させることで、サンプルを回動させ、これによって、サンプル被測定部位の表面法線方向が入射ビームと重なって、それぞれ露光し、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面によって回折されたデバイリング又は強い回折スポットを測定し、デバイリングでの強い回折スポットにピークを決定し、α角及びβ角を決定し、α角は、極密度極大値がｘ軸に偏向した角度であり、β角は別の極密度極大値がｙ軸に偏向した角度であり、例えば、圧延アルミ板Ａｌ（１１１）極線図の最も外輪での横方向（ＴＤ）、及び圧延方向（ＲＤ）から２０°程度外れた方向（例えば、α＝０°、β＝２０°）である。
ａ）に記載の方法に従って、ε（９０°-θｈｋｌ、９０°＋α）、ε（９０°-θｈｋｌ、β）を測定し、同様、θｈｋｌ＜５．５°、即ち、ε（９０°-θｈｋｌ、Φ）＝ε（９０°、Φ）に鑑みると、測定した歪みε（９０°-θｈｋｌ、９０°＋α）をεαと記して、測定した歪みε（９０°-θｈｋｌ、β）をεβと記して、以下の２つの式に代入し
これによって、２つの主応力σｘｘ、σｙｙ方向の主歪みεｘｘ及びεｙｙを算出でき、εｘｘ及びεｙｙを式（２）、（３）に代入し、最後、２つの主応力σｘｘ、σｙｙ、即ち、サンプル被測定部位の応力テンソルσを算出する。
ともかく、平面応力状態にあるサンプルに対して、θを回動させることで、サンプルを回動させ、これによって、サンプル被測定部位の表面法線方向が入射ビームと重なって、即ち、入射サンプルに垂直し、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面によって回折されたデバイリング又は強い回折スポットに対してそれぞれ露光測定を１回行うと、式（２）、（３）に従って、計算してサンプル被測定部位表面法線方向に垂直するサンプル被測定部位の平面応力テンソルσを取得できる。
（２）一般応力状態にあるサンプルに対して、テスト対象となる回折結晶面として、比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）を選択し、少なくとも６つの（Ψ、Φ）方向の歪みを測定し、６つのΨ角は全て同様ではなく、その最大Ψと最小Ψとの差はできるだけ大きくし、６つのΦ角の差もできるだけ大きくし、２つの異なるΨ角のみで、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面によって回折されたデバイリング又は強い回折スポットに対してそれぞれ露光測定を１回行うと、サンプル被測定部位の応力テンソルσを測定できる。
（ａ）強くないテクスチャー材料のサンプルに対して、まず、Ψ＝Ψ１まで回動させ、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位に対してそれぞれ露光し、各結晶面によって回折されたデバイリングを測定し、そして、サンプルをΨ＝Ψ２まで回動させ、Ψ２とΨ１との差はできるだけ大きくし、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位に対して再び露光し、各結晶面によって回折されたデバイリングをそれぞれ測定し、ピークを決定し、（ｈｋｌ）結晶面の６つの方向の位置決め結果２θｓ-ｈｋｌ及び２θ０-ｈｋｌを選択し、式（１）に従って、６つの（Ψｉ、Φｉ）方向（ｈｋｌ）結晶面の歪みε（Ψｉ、Φｉ）を算出し、歪みは以下の通り、
ε(Ψｉ,Φｉ)＝ａｉ ２εｘｘ＋ｂｉ ２εｙｙ＋ｃｉ ２εｙｙ＋２ａｉｂｉεｘｙ＋２ｂｉｃｉεｙｚ＋２ｃｉａｉεｚｘ……………………（６）
式において、ａｉ、ｂｉ、ｃｉはそれぞれ歪みε(Ψｉ,Φｉ)の、Ｘ、Ｙ、Ｚでの方向余弦であり、ａｉ＝ｓｉｎΨｉｃｏｓΦｉ、ｂｉ＝ｓｉｎΨｉｓｉｎΦｉ、ｃｉ＝ｃｏｓΦｉである。
測定した６つの方向の歪みε（Ψｉ、Φｉ）及びその方向余弦を式（６）に代入し、連立一次方程式を解いて、歪みεｉｊ(ｉ＝ｘ,ｙ,ｚ;ｊ＝ｘ,ｙ,ｚ)を取得でき、εｉｊに対して線形変換を行うと、３つの主歪みεＤ ＸＸ、εＤ ＹＹ、εＤ ＺＺを取得でき、最後、公式（７）に従って、サンプル被測定部位の応力テンソルσ（又は３つの主応力σＤ ＸＸ、σＤ ＹＹ、σＤ ＺＺの大きさ及び方向）を算出し、
式（７）におけるＥは（ｈｋｌ）結晶面の弾性率であり、νは（ｈｋｌ）結晶面のポアソン比である。
明らかに、３つの主応力σＤ ＸＸ、σＤ ＹＹ、σＤ ＺＺの方向を既知すれば、３つの（Ψｉ、Φｉ）方向の歪みのみを測定し、サンプル被測定部位の応力テンソルσを取得できる。サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位に対してそれぞれ露光測定を２回行うと、当該応力テンソルσを測定できる。
さらに、複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）とのデバイリングを同時に測定するため、複数のε（Ψｉ、Φｉ）を算出でき、対応する複数の応力テンソルσを取得でき、算術平均方法又は最小二乗法計算を使用し、より正確な応力テンソル
を算出し、即ち、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位に対してそれぞれ露光測定を２回行うと、当該応力テンソル
を正確に測定できる。
（ｂ）強いテクスチャー材料が存在するサンプルに対する残留応力テストにおいて、上記歪みの測定方向はテクスチャー状況に基づき決定され、測定対象となる強い回折結晶面（ｈｋｌ）の回折強度極大値（大きな極密度又は強い回折スポット）方向を選択して歪みを測定する。
Ψを回動させることで、露光して、異なるΨ角のサンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位によって回折されたデバイリングを測定し、強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）との６つの強い回折スポット、即ち、６つの回折強度極大値又は強い回折スポットの方向を選択し、ピークを決定し、式（１）に従って、６つの方向の歪みε（Ψｉ、Φｉ）を算出し、式（６）の連立一次方程式に従って、線形変換を行うと、３つの主歪みεＤ ＸＸ、εＤ ＹＹ、εＤ ＺＺを取得でき、弾性力学式（７）に従って、最後、サンプル被測定部位の応力テンソルσ（又は３つの主応力σＤ ＸＸ、σＤ ＹＹ、σＤ ＺＺの大きさ及び方向）を取得する。
ここで、６つの方向の歪みは同一｛ｈ１ｋ１ｌ１｝結晶面ファミリではなくてもよく、即ち、いくつかの方向歪みは（ｈ１ｋ１ｌ１）結晶面で測定され、他の方向歪みは（ｈ２ｋ２ｌ２）結晶面で測定され、歪みから応力を計算する式において、測定した歪みに対応する弾性率Ｅｈｋｌ、ポアソン比νｈｋｌを使用する。
注釈：応力なしサンプルの製造について、対応する標準規定又は文献紹介を参照し、焼鈍又は線切断の方式で製造されてもよい。
ステップ７：サンプル内部の別の１つの部位の内部位相、テクスチャー、応力をテストしようとすると、全ての測定対象となる部位のテストを完成するまで、ステップ４、ステップ５、及びステップ６を繰り返して、コンピュータを利用してデータを処理し、サンプルの各部位の内部位相、テクスチャー、応力など、及びその分布を取得する。
ステップ１：サンプルの材質及び厚さに基づき、適切な波長の短波長特徴Ｘ線（例えば、タングステンターゲットＸ線管が放射するＷｋα１、又はウランターゲットＸ線管が放射するＵｋα１など）を選択し、前記アレイ検知器の２つのエネルギー閾値を設定することで、アレイ検知器の各画素が、選択した短波長特徴Ｘ線（例えばＷｋα１又はＷｋα、或いは、Ｕｋα１若しくはＵｋαなど）を検知する。
ステップ２：サンプルをサンプル台に固定し、サンプル被測定部を回折装置円の円心に位置させる。
ステップ３：選択した短波長特徴Ｘ線に基づき、１．５倍ターゲット材励起電圧以上の管電圧を印加し、Ｘ線照射システムをオンにする。
ステップ４：露光し、被測定部位結晶体物質によって回折されたデバイリング又は回折パターンを測定し、ピークを決定し、粉末回折カードと比較して、被測定部位結晶体物質の位相を決定する。
ステップ５：被測定部位の主な位相のテクスチャー又は配向をテストしようとすると、Ψ角回転ステージを回動させることで、ステッピング走査測定を行って、露光し、異なるΨ角での被測定部位結晶体物質によって回折されたデバイリングを測定し、ピークを決定し、各回折結晶面デバイリングの各方向の回折強度を測定し、回折経路の長さに基づき、吸収校正を行って、校正後の各回折結晶面デバイリングの各方向の回折強度を取得し、これにより、主な位相の複数の強い回折結晶面と、比較的に強い回折結晶面との透過極線図を算出し、結晶系タイプに基づき、主な位相の複数の強い回折結晶面の透過極線図を選択し、対応する回折結晶面の完全極線図、又は配向分布関数（ＯＤＦ）を算出する。
注釈：晶系が異なるため、対称性が異なって、対称性が高い結晶系であるほど、対応する回折結晶面の完全極線図、又は配向分布関数（ＯＤＦ）を算出するための透過極線図の数が少なくて、上記異なるθで、被測定部位結晶体物質によって回折されたデバイリングの測定で、計算を必要とする主な位相回折結晶面（デバイリング）の数が少なく、例えば、ｆｃｃ結晶系に対して、３つの強い回折結晶面の透過極線図のみをテストすれば、計算し、対応する完全極線図又は配向分布関数（ＯＤＦ）を取得でき、（１１１）、（２００）、（２２０）結晶面などを測定した三強線の透過極線図のみを利用すれば、対応する回折結晶面の完全極線図、又は配向分布関数（ＯＤＦ）を算出できる。
ステップ６：被測定部位の残留応力をテストしようとすると、主な位相の１つの（ｈｋｌ）結晶面、又は複数の（ｈｋｌ）結晶面の複数の方向歪みを測定し、弾性力学の応力歪み関係に基づき、サンプル被測定部位の応力テンソルσを算出する。
（１）平面応力状態にあるサンプルに対する残留応力テスト。
（ａ）強くないテクスチャー材料のサンプルに対して、Ψ角回転ステージをそれぞれ回動させることで、サンプル、応力なしサンプルを回動させ、これによって、サンプル被測定部位及び応力なしサンプルの対応する部位の表面法線方向は入射ビームと重なって、露光し、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面によって回折されたデバイリング又は強い回折スポットをそれぞれ測定し、ピークを決定し、サンプル被測定部位の各結晶面の各方向の回折角２θｓ-ｈｋｌ、及び応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面の各方向の回折角２θ０-ｈｋｌを取得し、ある（ｈｋｌ）結晶面（例えば、Ａｌ（１１１）結晶面）に対して、歪みに基づき、
【数2】
式において、ｄｓ-ｈｋｌはサンプル被測定部位の被測定方向の（ｈｋｌ）結晶面ピッチであり、ｄ０-ｈｋｌは応力なしサンプルの対応する部位の対応する方向の対応する結晶面ピッチであり、Δｄｈｋｌはサンプル被測定部位の被測定方向の（ｈｋｌ）結晶面ピッチの変化量である。
短波長特徴Ｘ線の波長が０．０２ｎｍ程度に短いことに基づき、ほとんどの物質の強い回折結晶面と、比較的に強い回折結晶面との回折角２θは一般的に１１°より小さく、即ち、θｈｋｌ＜５．５°（例えば、選択された短波長特徴Ｘ線がＷｋα１であり、結晶面Ａｌ（１１１）に対する回折角２θ１１１≒５．１２°、θ１１１≒２．５６°）であるため、上記算出した当該（ｈｋｌ）結晶面の各方向歪みε（９０°-θｈｋｌ、Φ）と、サンプル被測定部位表面法線方向に垂直する当該（ｈｋｌ）結晶面の各方向歪みε（９０°、Φ）との差が小さく、即ち、５．５°より小さく、等しいと見なしてもよく（０°≦Φ≦１８０°）、即ち、ε（９０°、Φ）＝ε（９０°-θｈｋｌ、Φ）である。
弾性力学の平面応力問題の応力－歪み関係に基づき、ｘｙ平面において、既知するように、ｘ軸、ｙ軸はそれぞれ主応力方向であり、ｘ方向の歪みεｘｘ、即ち、ε（９０°-θｈｋｌ、９０°）、及びｙ方向の歪みεｙｙ、即ち、ε（９０°-θｈｋｌ、０°）をそれぞれ測定してから、以下の式に基づき、２つの主応力σｘｘ、σｙｙを算出する。
【数3】
【数4】
測定された当該（ｈｋｌ）結晶面（例えばＡｌ（１１１）結晶面）の２つの主応力の方向歪みε（９０°-θｈｋｌ、９０°）及びε（９０°-θｈｋｌ、０°）に基づき、それぞれ式（２）、（３）に従って、サンプル被測定部位表面法線方向に垂直する２つの主応力σｘｘ、σｙｙ、即ち、サンプル被測定部位の平面応力テンソルσを算出する。
２つの主応力の方向は未知であれば、弾性力学理論に従って、３つの方向の歪みのみを測定すれば、２つの主応力及び１つのせん断応力の大きさ、方向を測定でき、即ち、サンプル被測定部位の平面応力テンソルσである。
注釈：（Ψ、Φ）は（ｈｋｌ）結晶面極線図での座標を利用して結晶面方向を示し、Ｘ軸はＹ軸に垂直し、圧延板材を例として、（９０°、０°）は圧延方向ＲＤを示し（一般的に、Ｙ軸と重なるように定義される）、（９０°、９０°）は横方向ＴＤを示し（一般的に、Ｘ軸と重なるように定義される）、Ψは法線方向ＮＤ（一般的に、Ｚ軸と重なるように定義される）から外れた角度であり、明らかに、０°≦Ψ≦９０°であり、ΦはＮＤ方向を軸（Ｚ軸）として反時計回りに回転し、ＲＤ方向（Ｙ軸）から開始する角度であり、明らかに０°≦Φ＜３６０°である。
さらに、複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）とのデバイリング又は強い回折スポットを同時に測定すると、複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）結晶面とのε（９０°-θｈｋｌ、Φ）及びその分布を算出でき、取得した複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）結晶面のε（９０°-θｈｋｌ、Φ）及びその分布に基づき、それぞれ計算することで、対応する複数の応力テンソルσを取得でき、そして、算術平均方法又は最小二乗法を使用し、より正確な応力テンソル
【数5】
【数6】
ｂ）強いテクスチャーが存在するサンプルに対して、歪みの測定方向はテクスチャー状況に基づき決定され、回折強度極大値（大きな極密度又は強い回折スポット）方向が（ｈｋｌ）結晶面極線図の最も外輪にあるとともに、２つの主応力εｘｘ、εｙｙ方向又は付近方向にある測定対象となる強い回折結晶面（ｈｋｌ）を選択する。
Ψ角回転ステージを回動させることで、サンプルを回動させ、これによって、サンプル被測定部位の表面法線方向が入射ビームと重なって、それぞれ露光し、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面によって回折されたデバイリング又は強い回折スポットを測定し、デバイリングでの強い回折スポットにピークを決定し、α角及びβ角を決定し、α角は、極密度極大値がｘ軸に偏向した角度であり、β角は別の極密度極大値がｙ軸に偏向した角度であり、例えば、圧延アルミ板Ａｌ（１１１）極線図の最も外輪での横方向（ＴＤ）、及び圧延方向（ＲＤ）から２０°程度外れた方向（例えば、α＝０°、β＝２０°）である。
ａ）に記載の方法に従って、ε（９０°-θｈｋｌ、９０°＋α）、ε（９０°-θｈｋｌ、β）を測定し、同様、θｈｋｌ＜５．５°、即ち、ε（９０°-θｈｋｌ、Φ）＝ε（９０°、Φ）に鑑みると、測定した歪みε（９０°-θｈｋｌ、９０°＋α）をεαと記して、測定した歪みε（９０°-θｈｋｌ、β）をεβと記して、以下の２つの式に代入し
【数7】
【数8】
ともかく、平面応力状態にあるサンプルに対して、θを回動させることで、サンプルを回動させ、これによって、サンプル被測定部位の表面法線方向が入射ビームと重なって、即ち、入射サンプルに垂直し、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面によって回折されたデバイリング又は強い回折スポットに対してそれぞれ露光測定を１回行うと、式（２）、（３）に従って、計算してサンプル被測定部位表面法線方向に垂直するサンプル被測定部位の平面応力テンソルσを取得できる。
（２）一般応力状態にあるサンプルに対して、テスト対象となる回折結晶面として、比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）を選択し、少なくとも６つの（Ψ、Φ）方向の歪みを測定し、６つのΨ角は全て同様ではなく、その最大Ψと最小Ψとの差はできるだけ大きくし、６つのΦ角の差もできるだけ大きくし、２つの異なるΨ角のみで、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面によって回折されたデバイリング又は強い回折スポットに対してそれぞれ露光測定を１回行うと、サンプル被測定部位の応力テンソルσを測定できる。
（ａ）強くないテクスチャー材料のサンプルに対して、まず、Ψ＝Ψ１まで回動させ、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位に対してそれぞれ露光し、各結晶面によって回折されたデバイリングを測定し、そして、サンプルをΨ＝Ψ２まで回動させ、Ψ２とΨ１との差はできるだけ大きくし、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位に対して再び露光し、各結晶面によって回折されたデバイリングをそれぞれ測定し、ピークを決定し、（ｈｋｌ）結晶面の６つの方向の位置決め結果２θｓ-ｈｋｌ及び２θ０-ｈｋｌを選択し、式（１）に従って、６つの（Ψｉ、Φｉ）方向（ｈｋｌ）結晶面の歪みε（Ψｉ、Φｉ）を算出し、歪みは以下の通り、
ε(Ψｉ,Φｉ)＝ａｉ ２εｘｘ＋ｂｉ ２εｙｙ＋ｃｉ ２εｙｙ＋２ａｉｂｉεｘｙ＋２ｂｉｃｉεｙｚ＋２ｃｉａｉεｚｘ……………………（６）
式において、ａｉ、ｂｉ、ｃｉはそれぞれ歪みε(Ψｉ,Φｉ)の、Ｘ、Ｙ、Ｚでの方向余弦であり、ａｉ＝ｓｉｎΨｉｃｏｓΦｉ、ｂｉ＝ｓｉｎΨｉｓｉｎΦｉ、ｃｉ＝ｃｏｓΦｉである。
測定した６つの方向の歪みε（Ψｉ、Φｉ）及びその方向余弦を式（６）に代入し、連立一次方程式を解いて、歪みεｉｊ(ｉ＝ｘ,ｙ,ｚ;ｊ＝ｘ,ｙ,ｚ)を取得でき、εｉｊに対して線形変換を行うと、３つの主歪みεＤ ＸＸ、εＤ ＹＹ、εＤ ＺＺを取得でき、最後、公式（７）に従って、サンプル被測定部位の応力テンソルσ（又は３つの主応力σＤ ＸＸ、σＤ ＹＹ、σＤ ＺＺの大きさ及び方向）を算出し、
【数9】
明らかに、３つの主応力σＤ ＸＸ、σＤ ＹＹ、σＤ ＺＺの方向を既知すれば、３つの（Ψｉ、Φｉ）方向の歪みのみを測定し、サンプル被測定部位の応力テンソルσを取得できる。サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位に対してそれぞれ露光測定を２回行うと、当該応力テンソルσを測定できる。
さらに、複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）とのデバイリングを同時に測定するため、複数のε（Ψｉ、Φｉ）を算出でき、対応する複数の応力テンソルσを取得でき、算術平均方法又は最小二乗法計算を使用し、より正確な応力テンソル
【数10】
【数11】
（ｂ）強いテクスチャー材料が存在するサンプルに対する残留応力テストにおいて、上記歪みの測定方向はテクスチャー状況に基づき決定され、測定対象となる強い回折結晶面（ｈｋｌ）の回折強度極大値（大きな極密度又は強い回折スポット）方向を選択して歪みを測定する。
Ψを回動させることで、露光して、異なるΨ角のサンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位によって回折されたデバイリングを測定し、強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）との６つの強い回折スポット、即ち、６つの回折強度極大値又は強い回折スポットの方向を選択し、ピークを決定し、式（１）に従って、６つの方向の歪みε（Ψｉ、Φｉ）を算出し、式（６）の連立一次方程式に従って、線形変換を行うと、３つの主歪みεＤ ＸＸ、εＤ ＹＹ、εＤ ＺＺを取得でき、弾性力学式（７）に従って、最後、サンプル被測定部位の応力テンソルσ（又は３つの主応力σＤ ＸＸ、σＤ ＹＹ、σＤ ＺＺの大きさ及び方向）を取得する。
ここで、６つの方向の歪みは同一｛ｈ１ｋ１ｌ１｝結晶面ファミリではなくてもよく、即ち、いくつかの方向歪みは（ｈ１ｋ１ｌ１）結晶面で測定され、他の方向歪みは（ｈ２ｋ２ｌ２）結晶面で測定され、歪みから応力を計算する式において、測定した歪みに対応する弾性率Ｅｈｋｌ、ポアソン比νｈｋｌを使用する。
注釈：応力なしサンプルの製造について、対応する標準規定又は文献紹介を参照し、焼鈍又は線切断の方式で製造されてもよい。
ステップ７：サンプル内部の別の１つの部位の内部位相、テクスチャー、応力をテストしようとすると、全ての測定対象となる部位のテストを完成するまで、ステップ４、ステップ５、及びステップ６を繰り返して、コンピュータを利用してデータを処理し、サンプルの各部位の内部位相、テクスチャー、応力など、及びその分布を取得する。
【発明の効果】
【0016】
有益な效果について、本発明を使用すれば、センチメートルレベルの厚さのサンプル内部の１つの部位の回折パターン、即ち、回折された１つ又は複数のデバイリング又は回折スポットを迅速に非破壊検出でき、サンプル内部の１つの部位の位相、テクスチャー、応力などの結晶体構成及びその構成変化に対する迅速な非破壊検出分析を実現し、技術背景に記載の技術及び装置の検知効率より、１０倍以上向上し、且つ、露光ごとに測定した回折情報はより多く、正確であり、検出効率及び精度を大幅に向上させる。本発明を使用すれば、サンプルの１つの部位の物質回折の多方向の同時イメージング、及びサンプルの１つの部位の物質によって回折されたデバイリング又は回折パターンの同時イメージングを実現し、同時イメージングされるデバイリング又は回折パターンに基づき、サンプルの１つの部位の物質の位相、テクスチャー、応力などの迅速な非破壊検出分析を行うことができる。本発明の技術案を使用すれば、材料／ワークピース内部の位相、テクスチャー、応力など、及びその分布に対する迅速な非破壊検出分析の操作過程は簡単且つ確実であり、より重要なのは、本発明が提供する装置及びその方法において、その装置の構成は簡単であり、コストが低く、高エネルギー同期放射の硬Ｘ線回折装置及び技術の商品化が困難であり、普及されにくくて、背景技術が開示した技術案のテスト効率が低下するという欠陥を克服し、企業、大学、研究機関に、高エネルギー同期放射の硬Ｘ線回折装置に類似する機能、相当する検知効率を有する装置及び方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の回折装置の模式図である。
【図2】本発明の回折装置の入射コリメータの円形光通過孔の断面模式図である。
【図3】本発明の回折装置の入射コリメータの矩形光通過孔の断面模式図である。
【図4】本発明の受信コリメータの平面図（受信コリメータの細い直径端から観察）である。
【図5】本発明の受信コリメータの径方向断面模式図である。
【図6】本発明の回折装置のアレイ検知器が回折角２θを測定する模式図である。
【図7】サンプル内部で測定した結晶面（ｈｋｌ）の配向座標系の模式図である。
【図8】サンプル内部で測定した結晶面（ｈｋｌ）配向の、極線図での表徴である。
【図9】本発明の実施例が使用する測定及び計算ブロック図である。
【図10】圧延アルミ板の典型的なテクスチャー｛１１１｝極線図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下は、図面及び具体的な実施例を結合して本発明をさらに説明し、以下の実施例は本発明の保護範囲に対する限定ではなく、当業者が本発明の内容に基づき完成した非本質的な改良及び調整も本発明の保護範囲内に該当する。
【0019】
実施例１
本実施例はまず、アレイ検知による短波長特徴Ｘ線回折測定装置を説明する。図１～図５に示すように、Ｘ線照射システム、サンプル台及びＸ線検知システムなどを含み、Ｘ線照射システムが放出したＸ線が入射コリメータ２を通過した後形成した入射Ｘ線７は、サンプル台に固定されるサンプル３の被測定部位に照射し、Ｘ線検知システムは、サンプル内部の被測定部位によって回折された短波長特徴Ｘ線強度、及びその分布を定時に測定する。なお、Ｘ線照射システムは放射源、及び入射コリメータ２を含み、入射コリメータ２はサンプル３に入射されるＸ線ビームの発散度合い、断面の形状及び大きさを限定し、放射源は原子番号が５５より大きい重金属ターゲットＸ線管１、供給電圧レベルが１６０ｋｖ以上である高圧電源及びそのコントローラを含み、Ｘ線検知システムは、受信コリメータ４及び受信コリメータ４にマッチングするアレイ検知器５を含み、Ｘ線ビーム７は垂直してＸ線検知システムに入射する。Ｘ線照射システム、サンプル台及びＸ線検知システムは同一プラットフォーム又は同一スタンドに固定される。
アレイ検知器５は、サンプル被測定部位の物質によって回折されるとともに、受信コリメータ４の光通過孔６を通過した回折線８、及び受信コリメータ４の光通過孔６を通過した他の迷光線を検知し受信し、当該Ｘ線検知システムは、入射Ｘ線ビーム７の中心線が光通過孔６の中心軸線であり、光通過孔６のインナーコーン辺６１と光通過孔６のインナーコーン辺６２との延長線が、入射Ｘ線ビーム７の中心線での１点に交差し、当該点が、装置の回折装置円の円心９であり、サンプル被測定部位が装置の回折装置円の円心９に位置することを、特徴とする。
Ｘ線照射システムはＸ線装置であり、そのＸ線管の陽極ターゲット材は、原子番号が４６より大きいタングステン、金、ウランなどの重金属材料から製造され、１２０ｋＶ～６００ｋＶの電圧で、短波長Ｘ線を放出する。
アレイ検知器５の各検知画素はいずれも単一光子測定であり、２つ以上のエネルギー閾値を有するマルチエネルギーアレイ検知器であり、設定したエネルギー閾値に基づき、その各画素は何れも１本の短波長特徴Ｘ線を測定でき、また、アレイ検知器５はさらにエネルギー分散型アレイ検知器を使用してもよく、即ち、各画素は何れも複数のエネルギースペクトルを測定できる。アレイ検知器５の各画素のサイズ仕様範囲は０．０２ｍｍ～０．２ｍｍである。アレイ検知器５はテルル化カドミウムアレイ検知器、又はテルル化カドミウム亜鉛アレイ検知器、又はヒ化ガリウムアレイ検知器である。
装置の回折装置円の円心９からアレイ検知器５までの距離ｔは１５０ｍｍ～１５００ｍｍである。
受信コリメータ４の中間部には位置決め孔１０が設けられ、位置決め孔１０の軸線は入射コリメータ２の中心線と重なって、位置決め孔１０内にはＸ線吸収装置１１がさらに設けられている。Ｘ線吸収装置１１は、アレイ検知器５がハイスループットの入射Ｘ線ビーム７により照射され損壊されることを防止する上に、Ｘ線吸収装置９を通過した入射Ｘ線１２の強度分布を検知することで、透過Ｘ線１２の最大強度の位置を決定でき、即ち、回折が生じた際のデバイリングの円心位置を決定できる。
入射コリメータ２、受信コリメータ４及びアレイ検知器５の遮蔽箱５１は何れも十分に厚く、大きな原子番号のタングステン、鉛、金などの重金属材料から製造され、Ｘ線が入射コリメータ２の光通過孔２１、受信コリメータ４の光通過孔６及び位置決め孔１０から通過してから、アレイ検知器５の遮蔽箱５１の受信ウインドウから通過して、アレイ検知器５の検知領域に入るようにし、他の方向のＸ線を遮蔽する。
サンプル３は、サンプル台の平行移動ステージ３１に固定され、平行移動ステージ３１はΦ角回転ステージ３２に固定され、Φ角回転ステージ３２はΨ角回転ステージ３３に固定され、Φ角回転ステージ３２とΨ角回転ステージ３３との回動軸は互いに垂直し、回折装置円の円心９に交差し、これによって、Φ角が回動するか、それともΨ角が回動するかに関わらず、サンプル３の被測定部位は常に回折装置円の円心９に位置する。位置決め孔１０の中心線と入射コリメータ２の中心線とは同一直線にあり、Ψ＝０°である場合、平行移動ステージ３１のＺ軸に平行する。
本実施例はまず、アレイ検知による短波長特徴Ｘ線回折測定装置を説明する。図１～図５に示すように、Ｘ線照射システム、サンプル台及びＸ線検知システムなどを含み、Ｘ線照射システムが放出したＸ線が入射コリメータ２を通過した後形成した入射Ｘ線７は、サンプル台に固定されるサンプル３の被測定部位に照射し、Ｘ線検知システムは、サンプル内部の被測定部位によって回折された短波長特徴Ｘ線強度、及びその分布を定時に測定する。なお、Ｘ線照射システムは放射源、及び入射コリメータ２を含み、入射コリメータ２はサンプル３に入射されるＸ線ビームの発散度合い、断面の形状及び大きさを限定し、放射源は原子番号が５５より大きい重金属ターゲットＸ線管１、供給電圧レベルが１６０ｋｖ以上である高圧電源及びそのコントローラを含み、Ｘ線検知システムは、受信コリメータ４及び受信コリメータ４にマッチングするアレイ検知器５を含み、Ｘ線ビーム７は垂直してＸ線検知システムに入射する。Ｘ線照射システム、サンプル台及びＸ線検知システムは同一プラットフォーム又は同一スタンドに固定される。
アレイ検知器５は、サンプル被測定部位の物質によって回折されるとともに、受信コリメータ４の光通過孔６を通過した回折線８、及び受信コリメータ４の光通過孔６を通過した他の迷光線を検知し受信し、当該Ｘ線検知システムは、入射Ｘ線ビーム７の中心線が光通過孔６の中心軸線であり、光通過孔６のインナーコーン辺６１と光通過孔６のインナーコーン辺６２との延長線が、入射Ｘ線ビーム７の中心線での１点に交差し、当該点が、装置の回折装置円の円心９であり、サンプル被測定部位が装置の回折装置円の円心９に位置することを、特徴とする。
Ｘ線照射システムはＸ線装置であり、そのＸ線管の陽極ターゲット材は、原子番号が４６より大きいタングステン、金、ウランなどの重金属材料から製造され、１２０ｋＶ～６００ｋＶの電圧で、短波長Ｘ線を放出する。
アレイ検知器５の各検知画素はいずれも単一光子測定であり、２つ以上のエネルギー閾値を有するマルチエネルギーアレイ検知器であり、設定したエネルギー閾値に基づき、その各画素は何れも１本の短波長特徴Ｘ線を測定でき、また、アレイ検知器５はさらにエネルギー分散型アレイ検知器を使用してもよく、即ち、各画素は何れも複数のエネルギースペクトルを測定できる。アレイ検知器５の各画素のサイズ仕様範囲は０．０２ｍｍ～０．２ｍｍである。アレイ検知器５はテルル化カドミウムアレイ検知器、又はテルル化カドミウム亜鉛アレイ検知器、又はヒ化ガリウムアレイ検知器である。
装置の回折装置円の円心９からアレイ検知器５までの距離ｔは１５０ｍｍ～１５００ｍｍである。
受信コリメータ４の中間部には位置決め孔１０が設けられ、位置決め孔１０の軸線は入射コリメータ２の中心線と重なって、位置決め孔１０内にはＸ線吸収装置１１がさらに設けられている。Ｘ線吸収装置１１は、アレイ検知器５がハイスループットの入射Ｘ線ビーム７により照射され損壊されることを防止する上に、Ｘ線吸収装置９を通過した入射Ｘ線１２の強度分布を検知することで、透過Ｘ線１２の最大強度の位置を決定でき、即ち、回折が生じた際のデバイリングの円心位置を決定できる。
入射コリメータ２、受信コリメータ４及びアレイ検知器５の遮蔽箱５１は何れも十分に厚く、大きな原子番号のタングステン、鉛、金などの重金属材料から製造され、Ｘ線が入射コリメータ２の光通過孔２１、受信コリメータ４の光通過孔６及び位置決め孔１０から通過してから、アレイ検知器５の遮蔽箱５１の受信ウインドウから通過して、アレイ検知器５の検知領域に入るようにし、他の方向のＸ線を遮蔽する。
サンプル３は、サンプル台の平行移動ステージ３１に固定され、平行移動ステージ３１はΦ角回転ステージ３２に固定され、Φ角回転ステージ３２はΨ角回転ステージ３３に固定され、Φ角回転ステージ３２とΨ角回転ステージ３３との回動軸は互いに垂直し、回折装置円の円心９に交差し、これによって、Φ角が回動するか、それともΨ角が回動するかに関わらず、サンプル３の被測定部位は常に回折装置円の円心９に位置する。位置決め孔１０の中心線と入射コリメータ２の中心線とは同一直線にあり、Ψ＝０°である場合、平行移動ステージ３１のＺ軸に平行する。
【0020】
具体的な応用方式において、入射コリメータ２の光通過孔２１は単一の円孔又は矩形孔であり、入射コリメータ２の長さは２０ｍｍ～２００ｍｍであり、入射コリメータ２の発散度合いは０．０２°～０．５°であり、受信コリメータ４の長さは１００ｍｍ～１２００ｍｍであり、その光通過孔６のインナーコーン辺６１と入射Ｘ線ビーム７との間の夾角はγであり、γの値の範囲は２°～１０°であり、光通過孔６のインナーコーン辺６１とインナーコーン辺６２との間の夾角はδであり、δの値の範囲は０．５°～６°であり、且つγ＋δは１２°以下である。
【0021】
当該短波長特徴Ｘ線回折測定装置は、コンピュータにより運動及び測定を制御し、その平行移動ステージ３１、Φ角回転ステージ３２、及びΨ角回転ステージ３３の動作はいずれもコンピュータにより制御、及び実行され、プログラムに従って測定分析を行って、図９は関する測定制御、計算フローブロック図を示す。
【0022】
当該短波長特徴Ｘ線回折測定装置を使用すれば、測定部位によって回折されたデバイリングを直観的に測定でき、Ｘ線回折フラットパネルカメラに類似する回折パターンｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎを取得する。
【0023】
実施例２
本実施例のサンプルは、厚さが測定可能な最大厚さより小さい結晶体材料製品を使用し、例えば鉄製品は、ＵＫα１を使用してテストする場合、その測定可能な最大厚さは１０ｍｍ程度である。
本実施例のサンプルは、厚さが測定可能な最大厚さより小さい結晶体材料製品を使用し、例えば鉄製品は、ＵＫα１を使用してテストする場合、その測定可能な最大厚さは１０ｍｍ程度である。
【0024】
実施例の回折装置に基づき、入射コリメータ２の光通過孔２１は単一の円孔であり、入射コリメータ２の長さは２０ｍｍ～２００ｍｍであり、入射コリメータ２の発散度合いは０．０２°～０．５°であり、受信コリメータ４の長さは１００ｍｍ～１２００ｍｍであり、その光通過孔６のインナーコーン辺６１と入射Ｘ線ビーム７との間の夾角はγであり、γの値の範囲は２°～１０°であり、光通過孔６のインナーコーン辺６１とインナーコーン辺６２との間の夾角はδであり、δの値の範囲は０．５°～６°である。
【0025】
本実施例が提供するテスト分析方法は、短波長特徴Ｘ線の透過法を使用し、そのステップは以下を含み、
ステップ１：サンプルの材質及び厚さに基づき、適切な波長の短波長特徴Ｘ線（例えば、タングステンターゲットＸ線管が放射するＷｋα１、又はウランターゲットＸ線管が放射するＵｋα１など）を選択し、アレイ検知器５の２つのエネルギー閾値を設定することで、アレイ検知器の各画素が、選択した短波長特徴Ｘ線、例えばＷｋα１、又はＵｋα１などを検知するようにする。
ステップ２：サンプル３をサンプル台に固定し、コンピュータによって制御し、Ｘ、Ｙ、Ｚ平行移動システムを利用してサンプル被測定部を回折装置円の円心に位置させる。
ステップ３：選択した短波長特徴Ｘ線に基づき、１．５倍ターゲット材励起電圧以上の管電圧を印加し、Ｘ線照射システムをオンにする。
ステップ４：コンピュータにより、被測定部位結晶体物質によって回折されたデバイリングに対して露光測定を行って、ピークを決定し、粉末回折カードと比較して、被測定部位結晶体物質の位相を決定するように制御する。
ステップ５：被測定部位の主な位相のテクスチャーをテストしようとすると、コンピュータは測定分析を行って、Ψを回動させることで、ステッピング走査測定を行って、異なるΨ方向の被測定部位結晶体物質によって回折されたデバイリングに対して露光測定を行って、ピークを決定し、各回折結晶面デバイリングの各方向の回折強度を測定し、回折経路の長さに基づき、吸収校正を行って、校正後の各回折結晶面デバイリングの各方向の回折強度を取得する。これに基づき、主な位相の複数の強い回折結晶面と、比較的に強い回折結晶面との透過極線図を算出し、結晶系タイプに基づき、主な位相の複数の強い回折結晶面の透過極線図を選択し、回折結晶面に対応する完全極線図又は配向分布関数ＯＤＦを算出するように制御する。
注釈：結晶系が異なるため、対称性が異なって、対称性が高い結晶系であるほど、回折結晶面に対応する完全極線図又は配向分布関数ＯＤＦを算出するための透過極線図の数が少なくて、上記異なるθで、被測定部位結晶体物質によって回折されたデバイリングの測定で、計算を必要とする主な位相回折結晶面の数が少ない。例えば、ｆｃｃ結晶系に対して、３つの強い回折結晶面の透過極線図のみをテストすれば、対応する完全極線図又は配向分布関数ＯＤＦを算出でき、１１１、２００、２２０結晶面などを測定した三強線の透過極線図のみを利用すれば、回折結晶面に対応する完全極線図又は配向分布関数ＯＤＦを算出できる。
ステップ６：被測定部位の残留応力をテストしようとすると、コンピュータにより測定分析を行うように制御する。
（１）強くないテクスチャー材料サンプルに対する残留応力テスト；
ａ）、平面応力状態にあるサンプルに対して、Ψ角を回動させることで、サンプルを回動させ、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の表面法線方向が入射ビーム７と重なるようにし、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面によって回折されたデバイリングをそれぞれ露光測定を行って、ピークを決定し、サンプル被測定部位の各結晶面の各方向の回折角２θｓ-ｈｋｌ、及び応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面の各方向の回折角２θ０-ｈｋｌを取得し、ある（ｈｋｌ）結晶面、例えばＡｌ（１１１）結晶面に対して、歪みに基づき
ε＝(ｓｉｎθ０-ｈｋｌ／ｓｉｎθｓ-ｈｋｌ)-１……………………（１）
サンプル被測定部位の表面法線方向との夾角は９０°-θｈｋｌであり、サンプル被測定部位の表面法線方向を軸として取り囲まれたｈｋｌ結晶面の各方向歪みε（９０°-θｈｋｌ、Φ）、及びその分布を算出する。
短波長特徴Ｘ線の波長が０．０２ｎｍ程度に短いことに基づき、ほとんどの物質の強い回折結晶面と、比較的に強い回折結晶面との回折角２θは１１°より小さく、即ち、θｈｋｌ＜５．５°であり、例えば、選択された短波長特徴Ｘ線はＷｋα１であり、結晶面Ａｌ（１１１）に対する回折角２θ１１１≒５．１２°、θ１１１≒２．５６°であるため、上記算出した当該ｈｋｌ結晶面の各方向歪みε（９０°-θｈｋｌ、Φ）と、サンプル被測定部位表面法線方向に垂直する当該ｈｋｌ結晶面の各方向歪みε（９０°、Φ）との差が小さく、即ち、５．５°より小さく、等しいと見なしてもよく、即ち、０°≦Φ≦１８０°であり、ε（９０°、Φ）ε＝（９０°-θｈｋｌ、Φ）である。
弾性力学の平面応力問題の応力－歪み関係に基づき、ｘｙ平面において、既知するように、ｘ軸、ｙ軸はそれぞれ主応力方向であり、ｘ方向の歪みεｘｘ、即ちε（９０°-θｈｋｌ、９０°）、及びｙ方向の歪みεｙｙ、即ち、ε（９０°-θｈｋｌ、０°）をそれぞれ測定してから、以下の式に基づき
２つの主応力σｘｘ、σｙｙを算出し、Ｅｈｋｌはｈｋｌ結晶面の弾性率であり、νｈｋｌはｈｋｌ結晶面のポアソン比である。
測定された当該ｈｋｌ結晶面、例えばＡｌ１１１結晶面の２つの主応力方向歪みε（９０°-θｈｋｌ、９０°）及びε（９０°-θｈｋｌ、０°）に基づき、それぞれ式（２）、（３）に従って、サンプル被測定部位表面法線方向に垂直する２つの主応力σｘｘ、σｙｙ、即ち、サンプル被測定部位の平面応力テンソルσを算出する。
２つの主応力の方向は未知であれば、弾性力学理論に従って、３つの方向の歪みのみを測定すれば、２つの主応力及び１つのせん断応力の大きさ、方向を測定でき、即ち、サンプル被測定部位の平面応力テンソルσを測定できる。
注釈：図７、図８に示すように、（Ψ、Φ）はｈｋｌ結晶面極線図での座標を利用して結晶面方向を示し、Ｘ軸はＹ軸に垂直し、圧延板材を例として、（９０°、０°）は圧延方向ＲＤを示し、一般的に、Ｙ軸と重なるように定義し、（９０°、９０°）は横方向ＴＤを示し、一般的に、Ｘ軸と重なるように定義し、Ψは法線方向ＮＤから外れ一般的に、Ｚ軸と重なるように定義する角度である。明らかに、０°≦Ψ≦９０°であり、ΦはＮＤ方向を軸としてＺ軸反時計回りに回転し、ＲＤ方向、Ｙ軸から開始する角度である。
さらに、複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面ｈｋｌとのデバイリングを同時に測定すると、複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面ｈｋｌ結晶面とのε（９０°-θｈｋｌ、Φ）及びその分布を算出でき、取得した複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面ｈｋｌ結晶面とのε（９０°-θｈｋｌ、Φ）及びその分布に基づき、それぞれ計算することで、対応する複数の応力テンソルσを取得でき、平均値を取ると、より正確な応力テンソル
を取得でき、即ち、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位に対してそれぞれ露光測定を１回行うと、当該応力テンソル
を測定できる。
ｂ）強いテクスチャーが存在するサンプルに対して、歪みの測定方向はテクスチャー状況に基づき決定され、回折強度極大値（大きな極密度又は強い回折スポット）方向が（ｈｋｌ）結晶面極線図の最も外輪にあるとともに、２つの主応力εｘｘ、εｙｙ方向又は付近方向にある測定対象となる強い回折結晶面（ｈｋｌ）を選択する必要がある。
Ψ角を回動させることで、サンプルを回動させ、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の表面法線方向が入射ビーム７と重なるようにし、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面によって回折されたデバイリングに対して、それぞれ露光測定を行って、デバイリングでの強い回折スポットにピークを決定し、α角及びβ角を決定し、図１０に示すように、α角は、極密度極大値がｘ軸に偏向した角度であり、β角は別の極密度極大値がｙ軸に偏向した角度であり、例えば、圧延アルミ板Ａｌ｛１１１｝極線図の最も外輪での横方向ＴＤ、及び圧延方向ＲＤから２０°ほど外れた方向であり、例えば、α＝０°β＝２０°である。
ａ）の方法に従って、ε（９０°-θｈｋｌ、９０°＋α）、ε（９０°-θｈｋｌ、β）を測定し、同様に、θｈｋｌ＜５．５°、即ち、ε（９０°、Φ）＝ε（９０°-θｈｋｌ、Φ）に鑑みると、測定した歪みε（９０°-θｈｋｌ、９０°＋α）をεαと記して、測定した歪みε（９０°-θｈｋｌ、β）をεβと記して、以下の２つの式に代入し、
これによって、２つの主応力σｘｘ、σｙｙ方向の主歪みεｘｘ及びεｙｙを算出でき、εｘｘ及びεｙｙを式２、３に代入し、最後に、２つの主応力σｘｘ、σｙｙ、即ち、サンプル被測定部位の応力テンソルσを算出する。
ともかく、平面応力状態にあるサンプルに対して、Ψを回動させることで、サンプル３を回動させ、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の表面法線方向が入射ビーム７と重なるようにし、即ち、サンプル３に垂直して入射し、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面によって回折されたデバイリングに対してそれぞれ露光測定を１回行って、式（２）、（３）に従って、計算してサンプル被測定部位表面法線方向に垂直するサンプル被測定部位の平面応力テンソルσを取得できる。
（２）、一般応力状態にあるサンプルに対して、テスト対象となる回折結晶面として、強い又は比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）を選択し、少なくとも６つの（Ψ、Φ）方向の歪みを測定し、６つのΨ角は全て同様ではなく、６つのΦ角的差できるだけ大きくする必要がある。
ａ）強くないテクスチャー材料のサンプルに対して、まず、Ψ＝Ψ１まで回動させ、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位に対してそれぞれ露光し、各結晶面によって回折されたデバイリングを測定し、そして、サンプルをΨ＝Ψ２まで回動させ、Ψ２とΨ１との差はできるだけ大きくし、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位に対して再び露光し、各結晶面によって回折されたデバイリングをそれぞれ測定し、ピークを決定し、ｈｋｌ結晶面の６つの方向のピーク決め結果２θｓ-ｈｋｌ及び２θ０-ｈｋｌを選択し、式（１）に従って計算して、６つの（Ψｉ、Φｉ）方向ｈｋｌ結晶面の歪みε(Ψｉ、Φｉ)を取得する。歪みは以下の通りであり、
ε(Ψｉ,Φｉ)＝ａｉ ２εｘｘ＋ｂｉ ２εｙｙ＋ｃｉ ２εｙｙ＋２ａｉｂｉεｘｙ＋２ｂｉｃｉεｙｚ＋２ｃｉａｉεｚｘ………………（６）
そのうち、ａｉ、ｂｉ、ｃｉはそれぞれ歪みε(Ψｉ,Φｉ)の、Ｘ、Ｙ、Ｚでの方向余弦であり、ａｉ＝ｓｉｎΨｉｃｏｓΦｉ、ｂｉ＝ｓｉｎΨｉｓｉｎΦｉ、ｃｉ＝ｃｏｓΨｉである。
測定した６つの方向の歪みε（Ψｉ、Φｉ）及びその方向余弦を式６に代入し、連立一次方程式を解いて、歪みεｉｊ(ｉ＝ｘ,ｙ,ｚ;ｊ＝ｘ,ｙ,ｚ)を取得でき、εｉｊに対して線形変換を行うと、３つの主歪みεＤ ＸＸ、εＤ ＹＹ、εＤ ＺＺを取得でき、最後、サンプル被測定部位の応力テンソルσ、又は３つの主応力σＤ ＸＸ、σＤ ＹＹ、σＤ ＺＺの大きさ及び方向を取得する。
式（７）におけるＥは（ｈｋｌ）結晶面の弾性率であり、νは（ｈｋｌ）結晶面のポアソン比である。
明らかに、３つの主応力σＤ ＸＸ、σＤ ＹＹ、σＤ ＺＺの方向を既知すれば、３つのΨｉ、Φｉ方向の歪みのみを測定すれば、サンプル被測定部位の応力テンソルσを算出でき、即ち、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位に対してそれぞれ露光測定を２回行うと、サンプル被測定部位の応力テンソルσを測定できる。
さらに、複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）のデバイリングを同時に測定するため、複数のε（Ψｉ、Φｉ）を算出でき、対応する複数の応力テンソルσを取得でき、平均値を取ると、より正確な応力テンソル
を取得でき、即ち、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位に対してそれぞれ露光測定を２回行うと、当該応力テンソル
を正確に測定できる。
ｂ）強いテクスチャー材料サンプルに対する残留応力テストにおいて、歪みの測定方向はテクスチャー状況に基づき決定され、測定対象となる強い回折結晶面（ｈｋｌ）の回折強度極大値（大きな極密度又は強い回折スポット）方向を選択して歪みを測定する必要がある。
Ψを回動させることで、露光して、異なるΨ角のサンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位によって回折されたデバイリングを測定し、強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）との６つの強い回折スポット、即ち、６つの回折強度極大値の強い回折スポットを選択し、ピークを決定し、６つの方向の歪みε（Ψｉ、Φｉ）を測定し、線形変換を行うと、３つの主歪みεＤ ＸＸ、εＤ ＹＹ、εＤ ＺＺを取得でき、弾性力学式７に従って、最後に、サンプル被測定部位の応力テンソルσ、又は３つの主応力σＤ ＸＸ、σＤ ＹＹ、σＤ ＺＺの大きさ及び方向を取得する。
ここで、６つの方向の歪みは同一｛ｈ１ｋ１ｌ１｝結晶面ファミリではなくてもよく、即ち、いくつかの方向歪みは（ｈ１ｋ１ｌ１）結晶面を使用して測定し、他の方向歪みは（ｈ２ｋ２ｌ２）結晶面を使用して測定し、歪みから応力を計算する式において、測定された歪みに対応する弾性率Ｅｈｋｌ、ポアソン比νｈｋｌを使用する。
ステップ７：サンプル内部の別の１つの部位の内部位相、テクスチャー、応力をテストしようとすると、全ての測定対象となる部位のテストを完成するまで、ステップ４、ステップ５、及びステップ６を繰り返して、コンピュータを利用してデータを処理し、サンプルの各部位の内部位相、テクスチャー、応力など、及びその分布を取得する。
ステップ１：サンプルの材質及び厚さに基づき、適切な波長の短波長特徴Ｘ線（例えば、タングステンターゲットＸ線管が放射するＷｋα１、又はウランターゲットＸ線管が放射するＵｋα１など）を選択し、アレイ検知器５の２つのエネルギー閾値を設定することで、アレイ検知器の各画素が、選択した短波長特徴Ｘ線、例えばＷｋα１、又はＵｋα１などを検知するようにする。
ステップ２：サンプル３をサンプル台に固定し、コンピュータによって制御し、Ｘ、Ｙ、Ｚ平行移動システムを利用してサンプル被測定部を回折装置円の円心に位置させる。
ステップ３：選択した短波長特徴Ｘ線に基づき、１．５倍ターゲット材励起電圧以上の管電圧を印加し、Ｘ線照射システムをオンにする。
ステップ４：コンピュータにより、被測定部位結晶体物質によって回折されたデバイリングに対して露光測定を行って、ピークを決定し、粉末回折カードと比較して、被測定部位結晶体物質の位相を決定するように制御する。
ステップ５：被測定部位の主な位相のテクスチャーをテストしようとすると、コンピュータは測定分析を行って、Ψを回動させることで、ステッピング走査測定を行って、異なるΨ方向の被測定部位結晶体物質によって回折されたデバイリングに対して露光測定を行って、ピークを決定し、各回折結晶面デバイリングの各方向の回折強度を測定し、回折経路の長さに基づき、吸収校正を行って、校正後の各回折結晶面デバイリングの各方向の回折強度を取得する。これに基づき、主な位相の複数の強い回折結晶面と、比較的に強い回折結晶面との透過極線図を算出し、結晶系タイプに基づき、主な位相の複数の強い回折結晶面の透過極線図を選択し、回折結晶面に対応する完全極線図又は配向分布関数ＯＤＦを算出するように制御する。
注釈：結晶系が異なるため、対称性が異なって、対称性が高い結晶系であるほど、回折結晶面に対応する完全極線図又は配向分布関数ＯＤＦを算出するための透過極線図の数が少なくて、上記異なるθで、被測定部位結晶体物質によって回折されたデバイリングの測定で、計算を必要とする主な位相回折結晶面の数が少ない。例えば、ｆｃｃ結晶系に対して、３つの強い回折結晶面の透過極線図のみをテストすれば、対応する完全極線図又は配向分布関数ＯＤＦを算出でき、１１１、２００、２２０結晶面などを測定した三強線の透過極線図のみを利用すれば、回折結晶面に対応する完全極線図又は配向分布関数ＯＤＦを算出できる。
ステップ６：被測定部位の残留応力をテストしようとすると、コンピュータにより測定分析を行うように制御する。
（１）強くないテクスチャー材料サンプルに対する残留応力テスト；
ａ）、平面応力状態にあるサンプルに対して、Ψ角を回動させることで、サンプルを回動させ、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の表面法線方向が入射ビーム７と重なるようにし、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面によって回折されたデバイリングをそれぞれ露光測定を行って、ピークを決定し、サンプル被測定部位の各結晶面の各方向の回折角２θｓ-ｈｋｌ、及び応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面の各方向の回折角２θ０-ｈｋｌを取得し、ある（ｈｋｌ）結晶面、例えばＡｌ（１１１）結晶面に対して、歪みに基づき
ε＝(ｓｉｎθ０-ｈｋｌ／ｓｉｎθｓ-ｈｋｌ)-１……………………（１）
サンプル被測定部位の表面法線方向との夾角は９０°-θｈｋｌであり、サンプル被測定部位の表面法線方向を軸として取り囲まれたｈｋｌ結晶面の各方向歪みε（９０°-θｈｋｌ、Φ）、及びその分布を算出する。
短波長特徴Ｘ線の波長が０．０２ｎｍ程度に短いことに基づき、ほとんどの物質の強い回折結晶面と、比較的に強い回折結晶面との回折角２θは１１°より小さく、即ち、θｈｋｌ＜５．５°であり、例えば、選択された短波長特徴Ｘ線はＷｋα１であり、結晶面Ａｌ（１１１）に対する回折角２θ１１１≒５．１２°、θ１１１≒２．５６°であるため、上記算出した当該ｈｋｌ結晶面の各方向歪みε（９０°-θｈｋｌ、Φ）と、サンプル被測定部位表面法線方向に垂直する当該ｈｋｌ結晶面の各方向歪みε（９０°、Φ）との差が小さく、即ち、５．５°より小さく、等しいと見なしてもよく、即ち、０°≦Φ≦１８０°であり、ε（９０°、Φ）ε＝（９０°-θｈｋｌ、Φ）である。
弾性力学の平面応力問題の応力－歪み関係に基づき、ｘｙ平面において、既知するように、ｘ軸、ｙ軸はそれぞれ主応力方向であり、ｘ方向の歪みεｘｘ、即ちε（９０°-θｈｋｌ、９０°）、及びｙ方向の歪みεｙｙ、即ち、ε（９０°-θｈｋｌ、０°）をそれぞれ測定してから、以下の式に基づき
【数12】
【数13】
測定された当該ｈｋｌ結晶面、例えばＡｌ１１１結晶面の２つの主応力方向歪みε（９０°-θｈｋｌ、９０°）及びε（９０°-θｈｋｌ、０°）に基づき、それぞれ式（２）、（３）に従って、サンプル被測定部位表面法線方向に垂直する２つの主応力σｘｘ、σｙｙ、即ち、サンプル被測定部位の平面応力テンソルσを算出する。
２つの主応力の方向は未知であれば、弾性力学理論に従って、３つの方向の歪みのみを測定すれば、２つの主応力及び１つのせん断応力の大きさ、方向を測定でき、即ち、サンプル被測定部位の平面応力テンソルσを測定できる。
注釈：図７、図８に示すように、（Ψ、Φ）はｈｋｌ結晶面極線図での座標を利用して結晶面方向を示し、Ｘ軸はＹ軸に垂直し、圧延板材を例として、（９０°、０°）は圧延方向ＲＤを示し、一般的に、Ｙ軸と重なるように定義し、（９０°、９０°）は横方向ＴＤを示し、一般的に、Ｘ軸と重なるように定義し、Ψは法線方向ＮＤから外れ一般的に、Ｚ軸と重なるように定義する角度である。明らかに、０°≦Ψ≦９０°であり、ΦはＮＤ方向を軸としてＺ軸反時計回りに回転し、ＲＤ方向、Ｙ軸から開始する角度である。
さらに、複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面ｈｋｌとのデバイリングを同時に測定すると、複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面ｈｋｌ結晶面とのε（９０°-θｈｋｌ、Φ）及びその分布を算出でき、取得した複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面ｈｋｌ結晶面とのε（９０°-θｈｋｌ、Φ）及びその分布に基づき、それぞれ計算することで、対応する複数の応力テンソルσを取得でき、平均値を取ると、より正確な応力テンソル
【数14】
【数15】
ｂ）強いテクスチャーが存在するサンプルに対して、歪みの測定方向はテクスチャー状況に基づき決定され、回折強度極大値（大きな極密度又は強い回折スポット）方向が（ｈｋｌ）結晶面極線図の最も外輪にあるとともに、２つの主応力εｘｘ、εｙｙ方向又は付近方向にある測定対象となる強い回折結晶面（ｈｋｌ）を選択する必要がある。
Ψ角を回動させることで、サンプルを回動させ、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の表面法線方向が入射ビーム７と重なるようにし、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面によって回折されたデバイリングに対して、それぞれ露光測定を行って、デバイリングでの強い回折スポットにピークを決定し、α角及びβ角を決定し、図１０に示すように、α角は、極密度極大値がｘ軸に偏向した角度であり、β角は別の極密度極大値がｙ軸に偏向した角度であり、例えば、圧延アルミ板Ａｌ｛１１１｝極線図の最も外輪での横方向ＴＤ、及び圧延方向ＲＤから２０°ほど外れた方向であり、例えば、α＝０°β＝２０°である。
ａ）の方法に従って、ε（９０°-θｈｋｌ、９０°＋α）、ε（９０°-θｈｋｌ、β）を測定し、同様に、θｈｋｌ＜５．５°、即ち、ε（９０°、Φ）＝ε（９０°-θｈｋｌ、Φ）に鑑みると、測定した歪みε（９０°-θｈｋｌ、９０°＋α）をεαと記して、測定した歪みε（９０°-θｈｋｌ、β）をεβと記して、以下の２つの式に代入し、
【数16】
【数17】
ともかく、平面応力状態にあるサンプルに対して、Ψを回動させることで、サンプル３を回動させ、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の表面法線方向が入射ビーム７と重なるようにし、即ち、サンプル３に垂直して入射し、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面によって回折されたデバイリングに対してそれぞれ露光測定を１回行って、式（２）、（３）に従って、計算してサンプル被測定部位表面法線方向に垂直するサンプル被測定部位の平面応力テンソルσを取得できる。
（２）、一般応力状態にあるサンプルに対して、テスト対象となる回折結晶面として、強い又は比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）を選択し、少なくとも６つの（Ψ、Φ）方向の歪みを測定し、６つのΨ角は全て同様ではなく、６つのΦ角的差できるだけ大きくする必要がある。
ａ）強くないテクスチャー材料のサンプルに対して、まず、Ψ＝Ψ１まで回動させ、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位に対してそれぞれ露光し、各結晶面によって回折されたデバイリングを測定し、そして、サンプルをΨ＝Ψ２まで回動させ、Ψ２とΨ１との差はできるだけ大きくし、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位に対して再び露光し、各結晶面によって回折されたデバイリングをそれぞれ測定し、ピークを決定し、ｈｋｌ結晶面の６つの方向のピーク決め結果２θｓ-ｈｋｌ及び２θ０-ｈｋｌを選択し、式（１）に従って計算して、６つの（Ψｉ、Φｉ）方向ｈｋｌ結晶面の歪みε(Ψｉ、Φｉ)を取得する。歪みは以下の通りであり、
ε(Ψｉ,Φｉ)＝ａｉ ２εｘｘ＋ｂｉ ２εｙｙ＋ｃｉ ２εｙｙ＋２ａｉｂｉεｘｙ＋２ｂｉｃｉεｙｚ＋２ｃｉａｉεｚｘ………………（６）
そのうち、ａｉ、ｂｉ、ｃｉはそれぞれ歪みε(Ψｉ,Φｉ)の、Ｘ、Ｙ、Ｚでの方向余弦であり、ａｉ＝ｓｉｎΨｉｃｏｓΦｉ、ｂｉ＝ｓｉｎΨｉｓｉｎΦｉ、ｃｉ＝ｃｏｓΨｉである。
測定した６つの方向の歪みε（Ψｉ、Φｉ）及びその方向余弦を式６に代入し、連立一次方程式を解いて、歪みεｉｊ(ｉ＝ｘ,ｙ,ｚ;ｊ＝ｘ,ｙ,ｚ)を取得でき、εｉｊに対して線形変換を行うと、３つの主歪みεＤ ＸＸ、εＤ ＹＹ、εＤ ＺＺを取得でき、最後、サンプル被測定部位の応力テンソルσ、又は３つの主応力σＤ ＸＸ、σＤ ＹＹ、σＤ ＺＺの大きさ及び方向を取得する。
【数18】
明らかに、３つの主応力σＤ ＸＸ、σＤ ＹＹ、σＤ ＺＺの方向を既知すれば、３つのΨｉ、Φｉ方向の歪みのみを測定すれば、サンプル被測定部位の応力テンソルσを算出でき、即ち、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位に対してそれぞれ露光測定を２回行うと、サンプル被測定部位の応力テンソルσを測定できる。
さらに、複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）のデバイリングを同時に測定するため、複数のε（Ψｉ、Φｉ）を算出でき、対応する複数の応力テンソルσを取得でき、平均値を取ると、より正確な応力テンソル
【数19】
【数20】
ｂ）強いテクスチャー材料サンプルに対する残留応力テストにおいて、歪みの測定方向はテクスチャー状況に基づき決定され、測定対象となる強い回折結晶面（ｈｋｌ）の回折強度極大値（大きな極密度又は強い回折スポット）方向を選択して歪みを測定する必要がある。
Ψを回動させることで、露光して、異なるΨ角のサンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位によって回折されたデバイリングを測定し、強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）との６つの強い回折スポット、即ち、６つの回折強度極大値の強い回折スポットを選択し、ピークを決定し、６つの方向の歪みε（Ψｉ、Φｉ）を測定し、線形変換を行うと、３つの主歪みεＤ ＸＸ、εＤ ＹＹ、εＤ ＺＺを取得でき、弾性力学式７に従って、最後に、サンプル被測定部位の応力テンソルσ、又は３つの主応力σＤ ＸＸ、σＤ ＹＹ、σＤ ＺＺの大きさ及び方向を取得する。
ここで、６つの方向の歪みは同一｛ｈ１ｋ１ｌ１｝結晶面ファミリではなくてもよく、即ち、いくつかの方向歪みは（ｈ１ｋ１ｌ１）結晶面を使用して測定し、他の方向歪みは（ｈ２ｋ２ｌ２）結晶面を使用して測定し、歪みから応力を計算する式において、測定された歪みに対応する弾性率Ｅｈｋｌ、ポアソン比νｈｋｌを使用する。
ステップ７：サンプル内部の別の１つの部位の内部位相、テクスチャー、応力をテストしようとすると、全ての測定対象となる部位のテストを完成するまで、ステップ４、ステップ５、及びステップ６を繰り返して、コンピュータを利用してデータを処理し、サンプルの各部位の内部位相、テクスチャー、応力など、及びその分布を取得する。
【0026】
実施例３
本実施例のサンプルは、厚さが測定可能な最大厚さより小さい結晶体材料製品であり、例えば、アルミ製品に対して、ＷＫα１を使用してテストする場合、その測定可能な最大厚さは４０ｍｍ程度である。本実施例が使用する装置は実施例１と基本的に同様であり、相違点はただ以下の通りであり、
前記Ｘ線照射システム、前記Ｘ線検知システムはΨ角回転ステージ３３に固定され、Ψ角回転ステージ３３と、平行移動ステージ３１とΦ角回転ステージ３２とからなるサンプル台とは１つのプラットフォームに固定され、サンプル３はサンプル台的平行移動ステージ３１に固定され、平行移動ステージ３１はΦ角回転ステージ３２に固定され、Φ角回転ステージ３２は前記１つのプラットフォームに固定され、Φ角回転ステージ３２とΨ角回転ステージ３３との回動軸は互いに垂直し、回折装置円の円心９に交差し、これによって、Φ角が回動するか、それともΨ角が回動するかに関わらず、サンプル３の被測定部位は常に回折装置円の円心９に位置する。
そのテスト分析方法のステップについて実施例２を参照する。
本実施例のサンプルは、厚さが測定可能な最大厚さより小さい結晶体材料製品であり、例えば、アルミ製品に対して、ＷＫα１を使用してテストする場合、その測定可能な最大厚さは４０ｍｍ程度である。本実施例が使用する装置は実施例１と基本的に同様であり、相違点はただ以下の通りであり、
前記Ｘ線照射システム、前記Ｘ線検知システムはΨ角回転ステージ３３に固定され、Ψ角回転ステージ３３と、平行移動ステージ３１とΦ角回転ステージ３２とからなるサンプル台とは１つのプラットフォームに固定され、サンプル３はサンプル台的平行移動ステージ３１に固定され、平行移動ステージ３１はΦ角回転ステージ３２に固定され、Φ角回転ステージ３２は前記１つのプラットフォームに固定され、Φ角回転ステージ３２とΨ角回転ステージ３３との回動軸は互いに垂直し、回折装置円の円心９に交差し、これによって、Φ角が回動するか、それともΨ角が回動するかに関わらず、サンプル３の被測定部位は常に回折装置円の円心９に位置する。
そのテスト分析方法のステップについて実施例２を参照する。
【0027】
実施例４
本実施例のサンプルは、２０ｍｍの厚さを有する２００ｍｍＲＤ方向＊２００ｍｍＲＤ方向の圧延アルミ板であり、平面応力状態にあり、その主応力、主歪みの方向はそれぞれ圧延方向ＲＤ、横方向ＴＤである。回折結晶面はＡｌ（１１１）結晶面であり、図１０はその典型的なテクスチャー｛１１１｝極線図である。極線図の最も外輪で、図７及び図８の歪み、応力方向を参照し、図１０に示すように、（９０°、９０°）及び（９０°、２７０°）方向で、α＝０°又は１８０°であり、即ち、横方向はＡｌ（１１１）結晶面回折強度の極大値方向であり、（９０°、-１８．５°）、（９０°、１８．５°）及び（９０°、１６１．５°）、（９０°、１９８．５°）方向、即ち、圧延方向から１８．５°外れた方向はＡｌ（１１１）結晶面回折強度の極大値方向である。
本実施例が使用する装置及び方法について実施例１を参照し、相違点は主に各パラメータの選択にあり、具体的に以下の通り、
使用する回折装置は、２２５ＫＶの反射型タングステンターゲットＸ線装置１＋入射コリメータ２からなるＸ線照射システム、平行移動ステージ３１＋Φ角回転ステージ３２＋Ψ角回転ステージ３３からなるサンプル台、受信コリメータ４＋アレイ検知器５＋アレイ検知器の遮蔽箱５１からなるＸ線検知システムなどを含む。装置はコンピュータプログラムにより測定分析を制御する。Ｘ線照射システム、サンプル台及びＸ線検知システムは同一プラットフォーム又は同一スタンドに固定される。
入射Ｘ線７は垂直してＸ線検知システムに入射し、アレイ検知器５は、サンプル被測定部位物質によって回折されるとともに、受信コリメータ４の環状光通過孔６を通過した回折線８を検知し受信し、他の方向からの散放射線は何れも受信コリメータ４及びアレイ検知器５の遮蔽箱５１により遮蔽され、入射Ｘ線７の中心線は環状光通過孔６の中心軸線であり、光通過孔６のインナーコーン辺６１と光通過孔６のアウターコーン辺６２との延長線は入射Ｘ線７の中心線での１点に交差し、当該点が、装置の回折装置円の円心９であり、サンプル３被測定部位が装置の回折装置円の円心９に位置する。
サンプル３はサンプル台の平行移動ステージ３１に固定され、平行移動ステージ３１はΦ角回転ステージ３２に固定され、Φ角回転ステージ３２はΨ角回転ステージ３３に固定され、Ψ角回転ステージ３３は前記同一プラットフォームに固定され、Φ角回転ステージ３２とΨ角回転ステージ３３との回動軸は互いに垂直し、回折装置円の円心９に交差し、これによって、Φ角が回動するか、それともΨ角が回動するかに関わらず、サンプル３の被測定部位は常に回折装置円の円心９に位置する。
アレイ検知器５は２ｍｍの厚さを有するテルル化カドミウムのアレイ検知器であり、その各検知画素のサイズは何れも０．１ｍｍ＊０．１ｍｍであり、その各検知画素は何れも単一光子測定であり、２つのエネルギー閾値を有するデュアルエネルギアレイ検知器であり、その各画素は何れも回折されたＷｋα１特徴Ｘ線を測定できる。
入射コリメータ２の長さは１００ｍｍであり、その光通過孔２１の横断面は単一の正方形孔であり、その辺長は０．２ｍｍであり、当該入射コリメータ２の発散度合いは０．４５°である。
受信コリメータ４の長さは２００ｍｍであり、その光通過孔６の横断面は単一の環状孔であり、そのインナーコーン辺６１の半頂角はγであり、即ち、インナーコーン辺６１と入射Ｘ線ビーム７との間の夾角はγであり、その値は４．５°であり、光通過孔６のインナーコーン辺６１とインナーコーン辺６２との間の夾角はδであり、その値は１．５°であり、サンプル３に近接する受信コリメータ４の小端の環状孔半径はそれぞれ３．９３ｍｍ、５．２５ｍｍであり、アレイ検知器５に取り付けられる受信コリメータ４の大端の環状孔半径はそれぞれ１９．６７ｍｍ、２６．２８ｍｍであり、サンプル３の被測定部位、即ち、回折装置円の円心９から、受信コリメータ４の小端までの距離は５０ｍｍであり、回折装置円心９からアレイ検知器５までの距離は２５０ｍｍである。
受信コリメータ４の中間部には、直径が１ｍｍである円形位置決め孔１０が設けられ、その位置決め孔１０の軸線は、入射コリメータ２の光通過孔２１の中心線と重なって、位置決め孔１０内にはＸ線吸収装置１１がさらに設けられている。Ｘ線吸収装置１１、アレイ検知器５がハイスループットの入射Ｘ線ビーム７により直接的に照射され損壊されることを防止する上に、Ｘ線吸収装置１１を通過した入射Ｘ線１２の強度分布を検知することで、Ｘ線吸収装置９を透過した入射Ｘ線ビームの最大強度の位置を決定でき、即ち、回折が生じた際のデバイリングの円心位置を決定できる。
入射コリメータ２、受信コリメータ４及びアレイ検知器５の遮蔽箱５１は何れも、十分な厚さを有するタングステン、鉛、金などの重金属材料から製造され、Ｘ線が入射コリメータ２の光通過孔２１を通過し、受信コリメータ４の光通過孔６を通過した回折線８、及びまた位置決め孔１０及びそのＸ線吸収装置１１を通過した入射Ｘ線１２が、アレイ検知器５の遮蔽箱の受信ウインドウを介してアレイ検知器５の検知領域に入るようにし、他の部位、他の方向からの迷光であるＸ線を遮蔽する。
本実施例のサンプルは、２０ｍｍの厚さを有する２００ｍｍＲＤ方向＊２００ｍｍＲＤ方向の圧延アルミ板であり、平面応力状態にあり、その主応力、主歪みの方向はそれぞれ圧延方向ＲＤ、横方向ＴＤである。回折結晶面はＡｌ（１１１）結晶面であり、図１０はその典型的なテクスチャー｛１１１｝極線図である。極線図の最も外輪で、図７及び図８の歪み、応力方向を参照し、図１０に示すように、（９０°、９０°）及び（９０°、２７０°）方向で、α＝０°又は１８０°であり、即ち、横方向はＡｌ（１１１）結晶面回折強度の極大値方向であり、（９０°、-１８．５°）、（９０°、１８．５°）及び（９０°、１６１．５°）、（９０°、１９８．５°）方向、即ち、圧延方向から１８．５°外れた方向はＡｌ（１１１）結晶面回折強度の極大値方向である。
本実施例が使用する装置及び方法について実施例１を参照し、相違点は主に各パラメータの選択にあり、具体的に以下の通り、
使用する回折装置は、２２５ＫＶの反射型タングステンターゲットＸ線装置１＋入射コリメータ２からなるＸ線照射システム、平行移動ステージ３１＋Φ角回転ステージ３２＋Ψ角回転ステージ３３からなるサンプル台、受信コリメータ４＋アレイ検知器５＋アレイ検知器の遮蔽箱５１からなるＸ線検知システムなどを含む。装置はコンピュータプログラムにより測定分析を制御する。Ｘ線照射システム、サンプル台及びＸ線検知システムは同一プラットフォーム又は同一スタンドに固定される。
入射Ｘ線７は垂直してＸ線検知システムに入射し、アレイ検知器５は、サンプル被測定部位物質によって回折されるとともに、受信コリメータ４の環状光通過孔６を通過した回折線８を検知し受信し、他の方向からの散放射線は何れも受信コリメータ４及びアレイ検知器５の遮蔽箱５１により遮蔽され、入射Ｘ線７の中心線は環状光通過孔６の中心軸線であり、光通過孔６のインナーコーン辺６１と光通過孔６のアウターコーン辺６２との延長線は入射Ｘ線７の中心線での１点に交差し、当該点が、装置の回折装置円の円心９であり、サンプル３被測定部位が装置の回折装置円の円心９に位置する。
サンプル３はサンプル台の平行移動ステージ３１に固定され、平行移動ステージ３１はΦ角回転ステージ３２に固定され、Φ角回転ステージ３２はΨ角回転ステージ３３に固定され、Ψ角回転ステージ３３は前記同一プラットフォームに固定され、Φ角回転ステージ３２とΨ角回転ステージ３３との回動軸は互いに垂直し、回折装置円の円心９に交差し、これによって、Φ角が回動するか、それともΨ角が回動するかに関わらず、サンプル３の被測定部位は常に回折装置円の円心９に位置する。
アレイ検知器５は２ｍｍの厚さを有するテルル化カドミウムのアレイ検知器であり、その各検知画素のサイズは何れも０．１ｍｍ＊０．１ｍｍであり、その各検知画素は何れも単一光子測定であり、２つのエネルギー閾値を有するデュアルエネルギアレイ検知器であり、その各画素は何れも回折されたＷｋα１特徴Ｘ線を測定できる。
入射コリメータ２の長さは１００ｍｍであり、その光通過孔２１の横断面は単一の正方形孔であり、その辺長は０．２ｍｍであり、当該入射コリメータ２の発散度合いは０．４５°である。
受信コリメータ４の長さは２００ｍｍであり、その光通過孔６の横断面は単一の環状孔であり、そのインナーコーン辺６１の半頂角はγであり、即ち、インナーコーン辺６１と入射Ｘ線ビーム７との間の夾角はγであり、その値は４．５°であり、光通過孔６のインナーコーン辺６１とインナーコーン辺６２との間の夾角はδであり、その値は１．５°であり、サンプル３に近接する受信コリメータ４の小端の環状孔半径はそれぞれ３．９３ｍｍ、５．２５ｍｍであり、アレイ検知器５に取り付けられる受信コリメータ４の大端の環状孔半径はそれぞれ１９．６７ｍｍ、２６．２８ｍｍであり、サンプル３の被測定部位、即ち、回折装置円の円心９から、受信コリメータ４の小端までの距離は５０ｍｍであり、回折装置円心９からアレイ検知器５までの距離は２５０ｍｍである。
受信コリメータ４の中間部には、直径が１ｍｍである円形位置決め孔１０が設けられ、その位置決め孔１０の軸線は、入射コリメータ２の光通過孔２１の中心線と重なって、位置決め孔１０内にはＸ線吸収装置１１がさらに設けられている。Ｘ線吸収装置１１、アレイ検知器５がハイスループットの入射Ｘ線ビーム７により直接的に照射され損壊されることを防止する上に、Ｘ線吸収装置１１を通過した入射Ｘ線１２の強度分布を検知することで、Ｘ線吸収装置９を透過した入射Ｘ線ビームの最大強度の位置を決定でき、即ち、回折が生じた際のデバイリングの円心位置を決定できる。
入射コリメータ２、受信コリメータ４及びアレイ検知器５の遮蔽箱５１は何れも、十分な厚さを有するタングステン、鉛、金などの重金属材料から製造され、Ｘ線が入射コリメータ２の光通過孔２１を通過し、受信コリメータ４の光通過孔６を通過した回折線８、及びまた位置決め孔１０及びそのＸ線吸収装置１１を通過した入射Ｘ線１２が、アレイ検知器５の遮蔽箱の受信ウインドウを介してアレイ検知器５の検知領域に入るようにし、他の部位、他の方向からの迷光であるＸ線を遮蔽する。
【0028】
本実施例のテスト分析方法において、ステップは以下を含み、
ステップ１：サンプルは、２０ｍｍの厚さを有する２００ｍｍ＊２００ｍｍの圧延アルミ板であり、検知光子のエネルギーの上限、下限閾値をそれぞれ５５ｋｅＶ、６１ｋｅＶに設定し、短波長特徴Ｘ線Ｗｋαを選択し、アレイ検知器の各画素はＷｋαを検知する。圧延アルミ板の結晶粒が太いため、以下の回折スペクトルの露光測定において、ワブラー法を利用して、回折に参加する結晶粒の数を増やし、結晶粒の太さの測定に対する影響を抑制する。
ステップ２：２０ｍｍの厚さを有する２００ｍｍＲＤ方向＊２００ｍｍＴＤ方向の圧延アルミ板をサンプル台に固定することで、入射線は垂直してアルミ板に入射し、ＴＤ方向はＸ軸に平行し、ＲＤ方向はＹ軸に平行し、Ｘ、Ｙ、Ｚ平行移動システムを利用して、その被測定部位置を回折装置円の円心に位置させる。
ステップ３：管電圧を２００Ｋｖ、管電流を４ｍＡに設定し、Ｘ線照射システムをオンにする。
ステップ４：コンピュータにより測定分析を行うように制御し、サンプルに対して露光測定を１００ｓ行って、被測定部位結晶体物質によって回折されたデバイリングを測定し、ピークを決定し、粉末回折カードと比較して、被測定部位結晶体物質のデバイリングは、主な位相がｆ．ｃ．ｃ．晶系であるＡｌ１１１に属すると、決定する。
ステップ５：コンピュータにより測定分析を行うように制御し、Ψを回動させることで、ステッピング走査測定を行って、それぞれ２００ｓ露光し、異なるΨ箇所の被測定部位結晶体物質によって回折されたデバイリングを測定し、ピークを決定し、各回折結晶面デバイリングの各方向の回折強度を測定し、そのテクスチャーが圧延テクスチャーであるように測定する。
ステップ６：コンピュータにより測定分析を行うように制御し、平面応力状態にある強いテクスチャー圧延アルミ板内部の残留応力をテストし、その主応力方向はそれぞれ圧延方向ＲＤ、横方向ＴＤであり、２つの方向の歪み測定によって、２つの主応力を算出できる。θ１１１≒２．５６°に鑑みると、Ａｌ（１１１）結晶面の各方向歪みε（９０°-θ１１１、Φ）と、サンプル被測定部位表面法線方向に垂直する当該１１１結晶面の各方向歪みε（９０°、Φ）との差は小さく、等しいと見なしてもよく、即ち、ε（９０°、Φ）＝ε（９０°-θ１１１、Φ）であるため、２つの（９０°-θ１１１、Φ）方向の歪み測定によって、２つの主応力を算出でき、具体的に以下の通り、
ａ：平行移動ステージ３１が動くことで、サンプル被測定部位を回折装置円の円心９に平行移動させ、Ψを回動させることで、サンプルをΨ＝０°まで回動させることで、入射ビーム７は垂直してサンプルに入射し、サンプル被測定部位を通過し、露光測定を２００ｓ行って、Ａｌ（１１１）結晶面によって回折されたデバイリングを測定し、測定したＡｌ（１１１）結晶面によって回折されたデバイリングに、６つの回折強度極大値方向が存在し、それぞれ２つの横方向ＴＤの付近α＝０°である際の（９０°-θ１１１、９０°）、（９０°-θ１１１、２７０°）方向、及び４つの圧延方向ＲＤの付近β＝１８．５°である際の（９０°-θ１１１、-β）、（９０°-θ１１１、β）、（９０°-θ１１１、１８０°-β）、（９０°-θ１１１、１８０°＋β）方向であり、ピークを決定し、サンプル被測定部位の２つの横方向ＴＤ付近でα角外れた方向の２θｓ-１１１ＴＤα、４つの圧延方向ＲＤ付近でβ角外れた方向の２θｓ-１１１ＲＤβをそれぞれ取得する。
ｂ：平行移動ステージが動くことで、応力なしサンプルの対応する部位を回折装置円の円心に平行移動させ、Ψを回動させることで、サンプルをΨ＝０°まで回動させ、これによって、入射ビーム７は垂直に応力なしサンプルに入射し、応力なしサンプルの対応する部位を通過し、同じように、露光測定を２００ｓ行うと、応力なしサンプルの対応する厚さ部位の２つの横方向ＴＤ付近でα角外れた方向の２θ０-１１１ＴＤα、４つの圧延方向ＲＤ付近でβ角外れた方向の２θ０-１１１ＲＤβを測定して算出できる。
ｃ：サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する厚さ部位のピーク決め結果から、１つの横方向ＴＤ付近でα角外れた方向の位置決め結果２θｓ-１１１ＴＤ、２θ０-１１１ＴＤ、及び１つの圧延方向ＲＤ付近でβ角外れた方向の位置決め結果２θｓ-１１１ＲＤβ、２θ０-１１１ＲＤβ、又は２つの横方向ＴＤピーク決め結果の算術平均、及び４つの圧延方向ＲＤからα角外れたピーク決定結果の算術平均をそれぞれ選択し、式（１）ε＝(ｓｉｎθ０-１１１／ｓｉｎθｓ-１１１)-１に従って、それぞれサンプル被測定部位横方向ＴＤ付近でα角外れた方向の歪みεα＝ε（９０°-θ１１１、９０°）、及び圧延方向ＲＤ付近でβ角外れた方向の歪みεβ＝ε（９０°-θ１１１、１８．５°）を取得し、この場合、α＝０°、β＝１８．５°である。
ｄ：測定した歪みεα、εβ及びα＝０°及びβ＝１８．５°を式（４）、（５）に代入すると、サンプル被測定部位の２つの主歪みεｘｘ及びεｙｙを算出でき、εｘｘ及びεｙｙを式（２）、（３）に代入すると、サンプル被測定部位の２つの主歪みσｘｘ及びσｙｙ、即ち、σＴＤ及びσＲＤを算出でき、サンプル被測定部位の応力テンソルσを取得する。
ステップ７：当該アルミ板サンプル内部の他の部位の応力をテストしようとすると、全ての測定対象となる部位のテストを完成するまで、ａ、ｂ、ｃ、ｄを繰り返して、当該アルミ板サンプル内部応力など、及びその分布を取得する。
ステップ１：サンプルは、２０ｍｍの厚さを有する２００ｍｍ＊２００ｍｍの圧延アルミ板であり、検知光子のエネルギーの上限、下限閾値をそれぞれ５５ｋｅＶ、６１ｋｅＶに設定し、短波長特徴Ｘ線Ｗｋαを選択し、アレイ検知器の各画素はＷｋαを検知する。圧延アルミ板の結晶粒が太いため、以下の回折スペクトルの露光測定において、ワブラー法を利用して、回折に参加する結晶粒の数を増やし、結晶粒の太さの測定に対する影響を抑制する。
ステップ２：２０ｍｍの厚さを有する２００ｍｍＲＤ方向＊２００ｍｍＴＤ方向の圧延アルミ板をサンプル台に固定することで、入射線は垂直してアルミ板に入射し、ＴＤ方向はＸ軸に平行し、ＲＤ方向はＹ軸に平行し、Ｘ、Ｙ、Ｚ平行移動システムを利用して、その被測定部位置を回折装置円の円心に位置させる。
ステップ３：管電圧を２００Ｋｖ、管電流を４ｍＡに設定し、Ｘ線照射システムをオンにする。
ステップ４：コンピュータにより測定分析を行うように制御し、サンプルに対して露光測定を１００ｓ行って、被測定部位結晶体物質によって回折されたデバイリングを測定し、ピークを決定し、粉末回折カードと比較して、被測定部位結晶体物質のデバイリングは、主な位相がｆ．ｃ．ｃ．晶系であるＡｌ１１１に属すると、決定する。
ステップ５：コンピュータにより測定分析を行うように制御し、Ψを回動させることで、ステッピング走査測定を行って、それぞれ２００ｓ露光し、異なるΨ箇所の被測定部位結晶体物質によって回折されたデバイリングを測定し、ピークを決定し、各回折結晶面デバイリングの各方向の回折強度を測定し、そのテクスチャーが圧延テクスチャーであるように測定する。
ステップ６：コンピュータにより測定分析を行うように制御し、平面応力状態にある強いテクスチャー圧延アルミ板内部の残留応力をテストし、その主応力方向はそれぞれ圧延方向ＲＤ、横方向ＴＤであり、２つの方向の歪み測定によって、２つの主応力を算出できる。θ１１１≒２．５６°に鑑みると、Ａｌ（１１１）結晶面の各方向歪みε（９０°-θ１１１、Φ）と、サンプル被測定部位表面法線方向に垂直する当該１１１結晶面の各方向歪みε（９０°、Φ）との差は小さく、等しいと見なしてもよく、即ち、ε（９０°、Φ）＝ε（９０°-θ１１１、Φ）であるため、２つの（９０°-θ１１１、Φ）方向の歪み測定によって、２つの主応力を算出でき、具体的に以下の通り、
ａ：平行移動ステージ３１が動くことで、サンプル被測定部位を回折装置円の円心９に平行移動させ、Ψを回動させることで、サンプルをΨ＝０°まで回動させることで、入射ビーム７は垂直してサンプルに入射し、サンプル被測定部位を通過し、露光測定を２００ｓ行って、Ａｌ（１１１）結晶面によって回折されたデバイリングを測定し、測定したＡｌ（１１１）結晶面によって回折されたデバイリングに、６つの回折強度極大値方向が存在し、それぞれ２つの横方向ＴＤの付近α＝０°である際の（９０°-θ１１１、９０°）、（９０°-θ１１１、２７０°）方向、及び４つの圧延方向ＲＤの付近β＝１８．５°である際の（９０°-θ１１１、-β）、（９０°-θ１１１、β）、（９０°-θ１１１、１８０°-β）、（９０°-θ１１１、１８０°＋β）方向であり、ピークを決定し、サンプル被測定部位の２つの横方向ＴＤ付近でα角外れた方向の２θｓ-１１１ＴＤα、４つの圧延方向ＲＤ付近でβ角外れた方向の２θｓ-１１１ＲＤβをそれぞれ取得する。
ｂ：平行移動ステージが動くことで、応力なしサンプルの対応する部位を回折装置円の円心に平行移動させ、Ψを回動させることで、サンプルをΨ＝０°まで回動させ、これによって、入射ビーム７は垂直に応力なしサンプルに入射し、応力なしサンプルの対応する部位を通過し、同じように、露光測定を２００ｓ行うと、応力なしサンプルの対応する厚さ部位の２つの横方向ＴＤ付近でα角外れた方向の２θ０-１１１ＴＤα、４つの圧延方向ＲＤ付近でβ角外れた方向の２θ０-１１１ＲＤβを測定して算出できる。
ｃ：サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する厚さ部位のピーク決め結果から、１つの横方向ＴＤ付近でα角外れた方向の位置決め結果２θｓ-１１１ＴＤ、２θ０-１１１ＴＤ、及び１つの圧延方向ＲＤ付近でβ角外れた方向の位置決め結果２θｓ-１１１ＲＤβ、２θ０-１１１ＲＤβ、又は２つの横方向ＴＤピーク決め結果の算術平均、及び４つの圧延方向ＲＤからα角外れたピーク決定結果の算術平均をそれぞれ選択し、式（１）ε＝(ｓｉｎθ０-１１１／ｓｉｎθｓ-１１１)-１に従って、それぞれサンプル被測定部位横方向ＴＤ付近でα角外れた方向の歪みεα＝ε（９０°-θ１１１、９０°）、及び圧延方向ＲＤ付近でβ角外れた方向の歪みεβ＝ε（９０°-θ１１１、１８．５°）を取得し、この場合、α＝０°、β＝１８．５°である。
ｄ：測定した歪みεα、εβ及びα＝０°及びβ＝１８．５°を式（４）、（５）に代入すると、サンプル被測定部位の２つの主歪みεｘｘ及びεｙｙを算出でき、εｘｘ及びεｙｙを式（２）、（３）に代入すると、サンプル被測定部位の２つの主歪みσｘｘ及びσｙｙ、即ち、σＴＤ及びσＲＤを算出でき、サンプル被測定部位の応力テンソルσを取得する。
ステップ７：当該アルミ板サンプル内部の他の部位の応力をテストしようとすると、全ての測定対象となる部位のテストを完成するまで、ａ、ｂ、ｃ、ｄを繰り返して、当該アルミ板サンプル内部応力など、及びその分布を取得する。
【0029】
実施例５
本実施例のサンプルは６ｍｍの厚さを有する配向結晶化される１００ｍｍ＊１５ｍｍのニッケル基超合金である。本実施例が使用する装置は実施例３の装置と類似し、主な相違点は以下の通り、
（１）２２５ＫＶの反射型金ターゲットＸ線装置１を放射源とし、Ａｕｋαの回折パターンを測定する。
（２）入射コリメータ２の長さは５０ｍｍであり、その光通過孔２１の横断面は単一の円形孔であり、その直径は０．０５ｍｍであり、当該入射コリメータ２の発散度合いは０．１１°である。
（３）アレイ検知器５は３ｍｍの厚さを有するヒ化ガリウムのアレイ検知器であり、その各検知画素のサイズは何れも０．０５５ｍｍ＊０．０５５ｍｍであり、その各検知画素は何れも単一光子測定であり、２つのエネルギー閾値を有するデュアルエネルギアレイ検知器であり、その各画素は何れも回折されたＡｕｋα特徴Ｘ線を測定できる。
（４）受信コリメータ４の長さは３００ｍｍであり、その光通過孔６の横断面は単一の環状孔であり、そのインナーコーン辺６１の半頂角γ、即ち、インナーコーン辺６１と入射Ｘ線ビーム７との間の夾角γ＝３．５°であり、光通過孔６のインナーコーン辺６１とインナーコーン辺６２との間の夾角δ＝４．０°であり、サンプル３に近接する小端の環状孔半径はそれぞれ６．１ｍｍ、１３．２ｍｍであり、アレイ検知器５に取り付けられる大端の環状孔半径はそれぞれ２４．５ｍｍ、５２．７ｍｍであり、サンプル３の被測定部位、即ち、回折装置円の円心９から、受信コリメータ４の小端までの距離は１００ｍｍであり、回折装置円の円心９からアレイ検知器５までの距離は４００ｍｍである。
（５）受信コリメータ４の中間部には、直径が２ｍｍである円形位置決め孔１０が設けられ、その位置決め孔１０の軸線は入射コリメータ２の光通過孔２１の中心線と重なって、位置決め孔１０内にはＸ線吸収装置１１がさらに設けられている。Ｘ線吸収装置１１、アレイ検知器５がハイスループットの入射Ｘ線ビーム７により直接的に照射され損壊されることを防止する上に、Ｘ線吸収装置１１を通過した入射Ｘ線１２の強度分布を検知することで、Ｘ線吸収装置１１を透過した入射Ｘ線ビーム１２の最大強度の位置を決定でき、即ち、回折が生じた際のデバイリングの円心位置を決定できる。
本実施例のサンプルは６ｍｍの厚さを有する配向結晶化される１００ｍｍ＊１５ｍｍのニッケル基超合金である。本実施例が使用する装置は実施例３の装置と類似し、主な相違点は以下の通り、
（１）２２５ＫＶの反射型金ターゲットＸ線装置１を放射源とし、Ａｕｋαの回折パターンを測定する。
（２）入射コリメータ２の長さは５０ｍｍであり、その光通過孔２１の横断面は単一の円形孔であり、その直径は０．０５ｍｍであり、当該入射コリメータ２の発散度合いは０．１１°である。
（３）アレイ検知器５は３ｍｍの厚さを有するヒ化ガリウムのアレイ検知器であり、その各検知画素のサイズは何れも０．０５５ｍｍ＊０．０５５ｍｍであり、その各検知画素は何れも単一光子測定であり、２つのエネルギー閾値を有するデュアルエネルギアレイ検知器であり、その各画素は何れも回折されたＡｕｋα特徴Ｘ線を測定できる。
（４）受信コリメータ４の長さは３００ｍｍであり、その光通過孔６の横断面は単一の環状孔であり、そのインナーコーン辺６１の半頂角γ、即ち、インナーコーン辺６１と入射Ｘ線ビーム７との間の夾角γ＝３．５°であり、光通過孔６のインナーコーン辺６１とインナーコーン辺６２との間の夾角δ＝４．０°であり、サンプル３に近接する小端の環状孔半径はそれぞれ６．１ｍｍ、１３．２ｍｍであり、アレイ検知器５に取り付けられる大端の環状孔半径はそれぞれ２４．５ｍｍ、５２．７ｍｍであり、サンプル３の被測定部位、即ち、回折装置円の円心９から、受信コリメータ４の小端までの距離は１００ｍｍであり、回折装置円の円心９からアレイ検知器５までの距離は４００ｍｍである。
（５）受信コリメータ４の中間部には、直径が２ｍｍである円形位置決め孔１０が設けられ、その位置決め孔１０の軸線は入射コリメータ２の光通過孔２１の中心線と重なって、位置決め孔１０内にはＸ線吸収装置１１がさらに設けられている。Ｘ線吸収装置１１、アレイ検知器５がハイスループットの入射Ｘ線ビーム７により直接的に照射され損壊されることを防止する上に、Ｘ線吸収装置１１を通過した入射Ｘ線１２の強度分布を検知することで、Ｘ線吸収装置１１を透過した入射Ｘ線ビーム１２の最大強度の位置を決定でき、即ち、回折が生じた際のデバイリングの円心位置を決定できる。
【0030】
当該テスト分析方法について、実施例４を参照し、主な相違点は以下の通り、
（１）ステップ１：サンプルは、６ｍｍの厚さを有する１００ｍｍ＊１５ｍｍのニッケル基超合金であり、検知光子のエネルギーの上限、下限閾値をそれぞれ６５ｋｅＶ、７３ｋｅＶに設定し、短波長特徴Ｘ線Ａｕｋαを選択し、アレイ検知器の各画素はＡｕｋαを検知する。
（２）ステップ２：長さ方向はＸ軸に平行し、幅方向はＹ軸に平行する。
（３）ステップ３：管電圧２００Ｋｖを、管電流を１２ｍＡに設定し、Ｘ線照射システムをオンにする。
（４）ステップ４：サンプルに対して露光測定を２００ｓ行うと、三強線の比較によって、被測定部位結晶体物質の主な位相が簡単立方晶系のＡｌＮｉ３及びｆ．ｃ．ｃ．晶系のＮｉであると決定する。
（５）ステップ５：異なるΨ角の各回折結晶面のデバイスポット又はリングの各方向の回折強度を測定、強い配向テクスチャーであると決定する。
（６）ステップ６：上記ステップ５のテスト結果から、選択されたＡｌＮｉ３の６つの強い回折スポットは、異なる回折結晶面及び回折方向の６つの強い回折スポットであり、それぞれサンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位に対して、露光測定を４００ｓ行って、合計、露光測定を１２回行って、６つの方向の歪みを測定し算出し、式（６）に代入し、連立一次方程式を解いて、歪みεｉｊ(ｉ＝ｘ,ｙ,ｚ;ｊ＝ｘ,ｙ,ｚ)を取得でき、εｉｊに対して線形変換を行うと、３つの主歪みεＤ ＸＸ、εＤ ＹＹ、εＤ ＺＺ及びその方向を取得でき、計算されたεＤ ＸＸ、εＤ ＹＹ、εＤ ＺＺを公式（７）に代入すれば、サンプル被測定部位の応力テンソルσ、又は３つの主応力σＤ ＸＸ、σＤ ＹＹ、σＤ ＺＺの大きさ及び方向を算出できる。
ここで、計算に用いられる弾性率Ｅｈｋｌ及びポアソン比νｈｋｌはそれぞれ対応する結晶面ｈｋｌの値である。
（１）ステップ１：サンプルは、６ｍｍの厚さを有する１００ｍｍ＊１５ｍｍのニッケル基超合金であり、検知光子のエネルギーの上限、下限閾値をそれぞれ６５ｋｅＶ、７３ｋｅＶに設定し、短波長特徴Ｘ線Ａｕｋαを選択し、アレイ検知器の各画素はＡｕｋαを検知する。
（２）ステップ２：長さ方向はＸ軸に平行し、幅方向はＹ軸に平行する。
（３）ステップ３：管電圧２００Ｋｖを、管電流を１２ｍＡに設定し、Ｘ線照射システムをオンにする。
（４）ステップ４：サンプルに対して露光測定を２００ｓ行うと、三強線の比較によって、被測定部位結晶体物質の主な位相が簡単立方晶系のＡｌＮｉ３及びｆ．ｃ．ｃ．晶系のＮｉであると決定する。
（５）ステップ５：異なるΨ角の各回折結晶面のデバイスポット又はリングの各方向の回折強度を測定、強い配向テクスチャーであると決定する。
（６）ステップ６：上記ステップ５のテスト結果から、選択されたＡｌＮｉ３の６つの強い回折スポットは、異なる回折結晶面及び回折方向の６つの強い回折スポットであり、それぞれサンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位に対して、露光測定を４００ｓ行って、合計、露光測定を１２回行って、６つの方向の歪みを測定し算出し、式（６）に代入し、連立一次方程式を解いて、歪みεｉｊ(ｉ＝ｘ,ｙ,ｚ;ｊ＝ｘ,ｙ,ｚ)を取得でき、εｉｊに対して線形変換を行うと、３つの主歪みεＤ ＸＸ、εＤ ＹＹ、εＤ ＺＺ及びその方向を取得でき、計算されたεＤ ＸＸ、εＤ ＹＹ、εＤ ＺＺを公式（７）に代入すれば、サンプル被測定部位の応力テンソルσ、又は３つの主応力σＤ ＸＸ、σＤ ＹＹ、σＤ ＺＺの大きさ及び方向を算出できる。
ここで、計算に用いられる弾性率Ｅｈｋｌ及びポアソン比νｈｋｌはそれぞれ対応する結晶面ｈｋｌの値である。
【0031】
実施例６
本実施例のサンプルは８ｍｍの厚さを有する４００ｍｍＲＤ方向＊３００ｍｍＴＤ方向の低炭素圧延鋼板であり、平面応力状態にあり、その主応力方向はそれぞれＲＤ、ＴＤである。本実施例が使用する装置は実施例４の装置と類似し、主な相違点は以下の通り、
（１）３２０ＫＶの反射型ウランターゲットＸ線装置１を放射源とし、Ｕｋα１の回折パターンを測定する。
（２）入射コリメータ２の長さは７５ｍｍであり、その光通過孔２１の横断面は単一の円形孔であり、その直径は０．０５ｍｍであり、当該入射コリメータ２の発散度合いは０．０８°である。
（３）アレイ検知器５は２ｍｍの厚さを有するテルル化カドミウムアレイ検知器であり、その各検知画素のサイズは何れも０．０７５ｍｍ＊０．０７５ｍｍであり、その各検知画素は何れも単一光子測定であり、２つのエネルギー閾値を有するデュアルエネルギアレイ検知器であり、その各画素は何れも回折されたＵｋα１特徴Ｘ線を測定できる。
（４）受信コリメータ４の長さは６７５ｍｍであり、その光通過孔６の横断面は単一の環状孔であり、そのインナーコーン辺６１の半頂角γ、即ち、インナーコーン辺６１と入射Ｘ線ビーム７との間の夾角γ＝３．０°であり、光通過孔６のインナーコーン辺６１とインナーコーン辺６２との間の夾角δ＝４．０°であり、サンプル３に近接する小端の環状孔半径はそれぞれ３．９ｍｍ、９．２ｍｍであり、アレイ検知器５に取り付けられる大端の環状孔半径はそれぞれ３９．３ｍｍ、９２．１ｍｍであり、サンプル３の被測定部位、即ち、回折装置円の円心９から受信コリメータ４の小端までの距離は７５ｍｍであり、回折装置円の円心９からアレイ検知器５までの距離は７５０ｍｍである。
（５）受信コリメータ４の中間部には、直径が２ｍｍである円形位置決め孔１０が設けられることで、Ｘ線吸収装置１１を透過した入射Ｘ線ビーム１２の最大強度の位置を決定し、即ち、回折が生じた際のデバイリングの円心位置を決定できる。
本実施例のサンプルは８ｍｍの厚さを有する４００ｍｍＲＤ方向＊３００ｍｍＴＤ方向の低炭素圧延鋼板であり、平面応力状態にあり、その主応力方向はそれぞれＲＤ、ＴＤである。本実施例が使用する装置は実施例４の装置と類似し、主な相違点は以下の通り、
（１）３２０ＫＶの反射型ウランターゲットＸ線装置１を放射源とし、Ｕｋα１の回折パターンを測定する。
（２）入射コリメータ２の長さは７５ｍｍであり、その光通過孔２１の横断面は単一の円形孔であり、その直径は０．０５ｍｍであり、当該入射コリメータ２の発散度合いは０．０８°である。
（３）アレイ検知器５は２ｍｍの厚さを有するテルル化カドミウムアレイ検知器であり、その各検知画素のサイズは何れも０．０７５ｍｍ＊０．０７５ｍｍであり、その各検知画素は何れも単一光子測定であり、２つのエネルギー閾値を有するデュアルエネルギアレイ検知器であり、その各画素は何れも回折されたＵｋα１特徴Ｘ線を測定できる。
（４）受信コリメータ４の長さは６７５ｍｍであり、その光通過孔６の横断面は単一の環状孔であり、そのインナーコーン辺６１の半頂角γ、即ち、インナーコーン辺６１と入射Ｘ線ビーム７との間の夾角γ＝３．０°であり、光通過孔６のインナーコーン辺６１とインナーコーン辺６２との間の夾角δ＝４．０°であり、サンプル３に近接する小端の環状孔半径はそれぞれ３．９ｍｍ、９．２ｍｍであり、アレイ検知器５に取り付けられる大端の環状孔半径はそれぞれ３９．３ｍｍ、９２．１ｍｍであり、サンプル３の被測定部位、即ち、回折装置円の円心９から受信コリメータ４の小端までの距離は７５ｍｍであり、回折装置円の円心９からアレイ検知器５までの距離は７５０ｍｍである。
（５）受信コリメータ４の中間部には、直径が２ｍｍである円形位置決め孔１０が設けられることで、Ｘ線吸収装置１１を透過した入射Ｘ線ビーム１２の最大強度の位置を決定し、即ち、回折が生じた際のデバイリングの円心位置を決定できる。
【0032】
本実施例が使用するテスト分析方法について、実施例４を参照し、主な相違点は以下の通り、
（１）ステップ１：サンプルは８ｍｍの厚さを有する４００ｍｍＲＤ方向＊３００ｍｍＴＤ方向の低炭素圧延鋼板であり、平面応力状態にあり、その主応力方向はそれぞれＲＤ、ＴＤであり、検知光子のエネルギーの上限、下限閾値をそれぞれ９３ｋｅＶ、１０３ｋｅＶに設定し、短波長特徴Ｘ線Ａｕｋαを選択し、アレイ検知器の各画素はＡｕｋαを検知する。
（２）ステップ３：管電圧を２８０Ｋｖ、管電流を５ｍＡに設定し、Ｘ線照射システムをオンにする。
（３）ステップ４：サンプルに対して露光測定を９００ｓ行って、三強線の比較に基づき、被測定部位結晶体物質の主な位相がｂ．ｃ．ｃ．晶系のα-Ｆｅであると決定する。
（４）ステップ５：Ψを回動させることで、サンプル３を回動させ、これによって、入射ビーム７は垂直してサンプルに入射し、サンプル被測定部位を通過し、且つ垂直して応力なしサンプルに入射し、その対応する部位を通過し、それぞれ露光測定を１２００ｓ行って、サンプル被測定部位及び応力なしサンプルの対応する部位のα-Ｆｅ（１１０）、α-Ｆｅ（２００）、α-Ｆｅ（２１１）などの強い回折結晶面によって回折されたデバイリングを測定する。
（５）測定したサンプル被測定部位α-Ｆｅ（１１０）結晶面によって回折されたデバイリングで、４つの回折強度極大値方向が存在し、即ち、２つの横方向ＴＤ付近の（９０°-θ１１０、９０°）、（９０°-θ１１０、２７０°）方向、及び２つの圧延方向ＲＤ付近の（９０°-θ１１０、０°）、（９０°-θ１１０、１８０°）方向であり、θ１１０は約１．７８°であり、ピークを決定し、サンプル被測定部位の２つの横方向ＴＤ付近の２θｓ-１１０ＴＤ、２つの圧延方向ＲＤ付近の２θｓ-１１０ＲＤをそれぞれ取得し、同じように、測定した応力なしサンプルの対応する部位α-Ｆｅ（１１０）結晶面によって回折されたデバイリングで、応力なしサンプルの対応する部位の２つの横方向ＴＤ付近の２θ０-１１０ＴＤ、２つの圧延方向ＲＤ付近の２θ０-１１０ＲＤをそれぞれ取得する。
（６）サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する厚さ部位のピーク決め結果から、１つの横方向ＴＤピーク決め結果及び１つの圧延方向ＲＤのピーク決め結果、又は２つの横方向ＴＤピーク決め結果の算術平均及び２つの圧延方向ＲＤから外れたピーク決め結果の算術平均をそれぞれ選択し、ε＝(ｓｉｎθ０-１１０／ｓｉｎθｓ-１１０)-１に従って、それぞれサンプル被測定部位横方向ＴＤの歪みε（９０°-θ１１０、９０°）及び圧延方向ＲＤの歪みε（９０°-θ１１０、０°）を算出する。
（７）θ１１０≒１．７８°<５．５°に鑑みると、εＴＤ＝ε（０°、９０°）９＝ε（９０°-θ１１０、９０°）、εＲＤ＝ε（９０°、０°）＝ε（９０°-θ１１０、０°）にし、測定した歪みεＴＤ及びεＲＤを式（２）、（３）に代入し、２つの方向の主応力σＴＤ及びσＲＤ、即ち、サンプル被測定部位のテンソルσを算出する。
（８）同様に、測定したサンプル被測定部位α-Ｆｅ（２００）又はα-Ｆｅ（２１１）結晶面によって回折されたデバイリングで、複数の回折強度極大値方向で、歪みを測定し、式（４）、（５）に従って、２つの主歪みεＴＤ及びεＲＤを計算し、式（２）、（３）に従って、２つの方向の主応力σＴＤ及びσＲＤ、即ち、サンプル被測定部位のテンソルσを算出する。正確さを向上させるために、これらの算術平均を取って、サンプル被測定部位の２つの方向の主応力σＴＤ及びσＲＤ、即ち、応力テンソルσを取得する。
（１）ステップ１：サンプルは８ｍｍの厚さを有する４００ｍｍＲＤ方向＊３００ｍｍＴＤ方向の低炭素圧延鋼板であり、平面応力状態にあり、その主応力方向はそれぞれＲＤ、ＴＤであり、検知光子のエネルギーの上限、下限閾値をそれぞれ９３ｋｅＶ、１０３ｋｅＶに設定し、短波長特徴Ｘ線Ａｕｋαを選択し、アレイ検知器の各画素はＡｕｋαを検知する。
（２）ステップ３：管電圧を２８０Ｋｖ、管電流を５ｍＡに設定し、Ｘ線照射システムをオンにする。
（３）ステップ４：サンプルに対して露光測定を９００ｓ行って、三強線の比較に基づき、被測定部位結晶体物質の主な位相がｂ．ｃ．ｃ．晶系のα-Ｆｅであると決定する。
（４）ステップ５：Ψを回動させることで、サンプル３を回動させ、これによって、入射ビーム７は垂直してサンプルに入射し、サンプル被測定部位を通過し、且つ垂直して応力なしサンプルに入射し、その対応する部位を通過し、それぞれ露光測定を１２００ｓ行って、サンプル被測定部位及び応力なしサンプルの対応する部位のα-Ｆｅ（１１０）、α-Ｆｅ（２００）、α-Ｆｅ（２１１）などの強い回折結晶面によって回折されたデバイリングを測定する。
（５）測定したサンプル被測定部位α-Ｆｅ（１１０）結晶面によって回折されたデバイリングで、４つの回折強度極大値方向が存在し、即ち、２つの横方向ＴＤ付近の（９０°-θ１１０、９０°）、（９０°-θ１１０、２７０°）方向、及び２つの圧延方向ＲＤ付近の（９０°-θ１１０、０°）、（９０°-θ１１０、１８０°）方向であり、θ１１０は約１．７８°であり、ピークを決定し、サンプル被測定部位の２つの横方向ＴＤ付近の２θｓ-１１０ＴＤ、２つの圧延方向ＲＤ付近の２θｓ-１１０ＲＤをそれぞれ取得し、同じように、測定した応力なしサンプルの対応する部位α-Ｆｅ（１１０）結晶面によって回折されたデバイリングで、応力なしサンプルの対応する部位の２つの横方向ＴＤ付近の２θ０-１１０ＴＤ、２つの圧延方向ＲＤ付近の２θ０-１１０ＲＤをそれぞれ取得する。
（６）サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する厚さ部位のピーク決め結果から、１つの横方向ＴＤピーク決め結果及び１つの圧延方向ＲＤのピーク決め結果、又は２つの横方向ＴＤピーク決め結果の算術平均及び２つの圧延方向ＲＤから外れたピーク決め結果の算術平均をそれぞれ選択し、ε＝(ｓｉｎθ０-１１０／ｓｉｎθｓ-１１０)-１に従って、それぞれサンプル被測定部位横方向ＴＤの歪みε（９０°-θ１１０、９０°）及び圧延方向ＲＤの歪みε（９０°-θ１１０、０°）を算出する。
（７）θ１１０≒１．７８°<５．５°に鑑みると、εＴＤ＝ε（０°、９０°）９＝ε（９０°-θ１１０、９０°）、εＲＤ＝ε（９０°、０°）＝ε（９０°-θ１１０、０°）にし、測定した歪みεＴＤ及びεＲＤを式（２）、（３）に代入し、２つの方向の主応力σＴＤ及びσＲＤ、即ち、サンプル被測定部位のテンソルσを算出する。
（８）同様に、測定したサンプル被測定部位α-Ｆｅ（２００）又はα-Ｆｅ（２１１）結晶面によって回折されたデバイリングで、複数の回折強度極大値方向で、歪みを測定し、式（４）、（５）に従って、２つの主歪みεＴＤ及びεＲＤを計算し、式（２）、（３）に従って、２つの方向の主応力σＴＤ及びσＲＤ、即ち、サンプル被測定部位のテンソルσを算出する。正確さを向上させるために、これらの算術平均を取って、サンプル被測定部位の２つの方向の主応力σＴＤ及びσＲＤ、即ち、応力テンソルσを取得する。
【0033】
実施例４の測定装置及び方法を使用して、２０ｍｍの厚さを有するアルミ板内部の１つの部位（被測定部位）のＡｌ（１１１）結晶面回折スペクトルを測定することを例として、ほんの数分しかかからなく、テスト効率は、背景技術の開示文献の技術案より１０倍ほど高くて、両回転ステージの高精度測角器を必要とせず、構成及び操作方式を大幅に簡単化する。
【0034】
以上説明した短波長特徴Ｘ線回折測定装置および短波長特徴Ｘ線回折測定装置の測定分析方法は、以下のように表現することができる。
【0035】
第１態様の短波長特徴Ｘ線回折測定装置は、
Ｘ線照射システム、サンプル台及びＸ線検知システムを含む、アレイ検知による短波長特徴Ｘ線回折測定装置であって、
Ｘ線照射システムは、放射源と入射コリメータ（２）とを含み、放射源は、原子番号が５５より大きい重金属ターゲットＸ線管（１）、供給電圧レベルが１６０ｋｖ以上である高圧電源及びそのコントローラを含み、Ｘ線照射システムが放出したＸ線は、入射コリメータ（２）を通過した後、入射Ｘ線ビーム（７）を形成し、サンプル台に固定されるサンプルの被測定部位に照射し、Ｘ線検知システムは、サンプル内部の被測定部位によって回折された短波長特徴Ｘ線強度、及びその分布を定時に測定し、Ｘ線検知システムは、受信コリメータ（４）、及び受信コリメータ（４）にマッチングするアレイ検知器（５）を含む短波長特徴Ｘ線回折測定装置であって、
前記アレイ検知器（５）は、サンプル被測定部位物質によって回折されるとともに、前記受信コリメータ（４）の光通過孔Ａ（６）を通過した回折線（８）、及び前記受信コリメータ（４）の光通過孔Ａ（６）を通過した他の迷光線のみを検知し受信し、
前記光通過孔Ａ（６）の第１のインナーコーン辺（６１）の延長線と、第２のインナーコーン辺（６２）の延長線とは前記入射Ｘ線ビーム（７）の中心線で交差し、当該交差点は前記装置の回折装置円の円心であり、サンプル被測定部位は前記装置の回折装置円の円心に位置することを特徴とする。
Ｘ線照射システム、サンプル台及びＸ線検知システムを含む、アレイ検知による短波長特徴Ｘ線回折測定装置であって、
Ｘ線照射システムは、放射源と入射コリメータ（２）とを含み、放射源は、原子番号が５５より大きい重金属ターゲットＸ線管（１）、供給電圧レベルが１６０ｋｖ以上である高圧電源及びそのコントローラを含み、Ｘ線照射システムが放出したＸ線は、入射コリメータ（２）を通過した後、入射Ｘ線ビーム（７）を形成し、サンプル台に固定されるサンプルの被測定部位に照射し、Ｘ線検知システムは、サンプル内部の被測定部位によって回折された短波長特徴Ｘ線強度、及びその分布を定時に測定し、Ｘ線検知システムは、受信コリメータ（４）、及び受信コリメータ（４）にマッチングするアレイ検知器（５）を含む短波長特徴Ｘ線回折測定装置であって、
前記アレイ検知器（５）は、サンプル被測定部位物質によって回折されるとともに、前記受信コリメータ（４）の光通過孔Ａ（６）を通過した回折線（８）、及び前記受信コリメータ（４）の光通過孔Ａ（６）を通過した他の迷光線のみを検知し受信し、
前記光通過孔Ａ（６）の第１のインナーコーン辺（６１）の延長線と、第２のインナーコーン辺（６２）の延長線とは前記入射Ｘ線ビーム（７）の中心線で交差し、当該交差点は前記装置の回折装置円の円心であり、サンプル被測定部位は前記装置の回折装置円の円心に位置することを特徴とする。
【0036】
第２態様の短波長特徴Ｘ線回折測定装置は、
第１態様の短波長特徴Ｘ線回折測定装置において、
前記アレイ検知器（５）の各検知画素はいずれも単一光子測定であり、２つ以上のエネルギー閾値を有するマルチエネルギーアレイ検知器を使用し、設定したエネルギー閾値に基づき、各画素は何れも１本の短波長特徴Ｘ線を測定でき、又は、前記アレイ検知器（５）はエネルギー分散型アレイ検知器を使用することを特徴とする。
第１態様の短波長特徴Ｘ線回折測定装置において、
前記アレイ検知器（５）の各検知画素はいずれも単一光子測定であり、２つ以上のエネルギー閾値を有するマルチエネルギーアレイ検知器を使用し、設定したエネルギー閾値に基づき、各画素は何れも１本の短波長特徴Ｘ線を測定でき、又は、前記アレイ検知器（５）はエネルギー分散型アレイ検知器を使用することを特徴とする。
【0037】
第３態様の短波長特徴Ｘ線回折測定装置は、
第１態様または第２態様の短波長特徴Ｘ線回折測定装置において、
前記入射コリメータ（２）の光通過孔Ｂ（２１）は、円孔又は矩形孔であり、前記入射コリメータ（２）の長さは２０ｍｍ～２００ｍｍであり、発散度合いは０．０２°～０．５°であることを特徴とする。
第１態様または第２態様の短波長特徴Ｘ線回折測定装置において、
前記入射コリメータ（２）の光通過孔Ｂ（２１）は、円孔又は矩形孔であり、前記入射コリメータ（２）の長さは２０ｍｍ～２００ｍｍであり、発散度合いは０．０２°～０．５°であることを特徴とする。
【0038】
第４態様の短波長特徴Ｘ線回折測定装置は、
第１態様から第３態様のいずれか１つの短波長特徴Ｘ線回折測定装置において、
前記受信コリメータ（４）の長さは１００ｍｍ～１２００ｍｍであり、前記受信コリメータ（４）の光通過孔Ａ（６）の第１のインナーコーン辺（６１）と、前記入射Ｘ線ビーム（７）との間の夾角はγであり、γの値の範囲は２°～１０°であり、前記光通過孔Ａ（６）の第１のインナーコーン辺（６１）と第２のインナーコーン辺（６２）との間の夾角はδであり、δの値の範囲は０．５°～６°であり、且つγ＋δは１２°以下であることを特徴とする。
第１態様から第３態様のいずれか１つの短波長特徴Ｘ線回折測定装置において、
前記受信コリメータ（４）の長さは１００ｍｍ～１２００ｍｍであり、前記受信コリメータ（４）の光通過孔Ａ（６）の第１のインナーコーン辺（６１）と、前記入射Ｘ線ビーム（７）との間の夾角はγであり、γの値の範囲は２°～１０°であり、前記光通過孔Ａ（６）の第１のインナーコーン辺（６１）と第２のインナーコーン辺（６２）との間の夾角はδであり、δの値の範囲は０．５°～６°であり、且つγ＋δは１２°以下であることを特徴とする。
【0039】
第５態様の短波長特徴Ｘ線回折測定装置は、
第４態様の短波長特徴Ｘ線回折測定装置において、
前記受信コリメータ（４）の中間部には位置決め孔（１０）が設けられ、位置決め孔（１０）の軸線は前記入射コリメータ（２）の中心線と重なって、位置決め孔（１０）内にはＸ線吸収装置（１１）がさらに設けられ、
前記入射コリメータ（２）、前記受信コリメータ（４）及び前記アレイ検知器（５）の遮蔽箱は何れも遮蔽要求を満たす重金属材料から製造され、他の部位、他の方向からの迷光であるＸ線を遮蔽し、Ｘ線が前記入射コリメータ（２）の光通過孔Ｂ（２１）、前記受信コリメータ（４）の光通過孔Ａ（６）、前記位置決め孔（１０）及びそのＸ線吸収装置から通過してから、前記アレイ検知器（５）の遮蔽箱の受信ウインドウを介して、前記アレイ検知器（５）の検知領域に入るようにすることを特徴とする。
第４態様の短波長特徴Ｘ線回折測定装置において、
前記受信コリメータ（４）の中間部には位置決め孔（１０）が設けられ、位置決め孔（１０）の軸線は前記入射コリメータ（２）の中心線と重なって、位置決め孔（１０）内にはＸ線吸収装置（１１）がさらに設けられ、
前記入射コリメータ（２）、前記受信コリメータ（４）及び前記アレイ検知器（５）の遮蔽箱は何れも遮蔽要求を満たす重金属材料から製造され、他の部位、他の方向からの迷光であるＸ線を遮蔽し、Ｘ線が前記入射コリメータ（２）の光通過孔Ｂ（２１）、前記受信コリメータ（４）の光通過孔Ａ（６）、前記位置決め孔（１０）及びそのＸ線吸収装置から通過してから、前記アレイ検知器（５）の遮蔽箱の受信ウインドウを介して、前記アレイ検知器（５）の検知領域に入るようにすることを特徴とする。
【0040】
第６態様の短波長特徴Ｘ線回折測定装置は、
第５態様の短波長特徴Ｘ線回折測定装置において、
前記Ｘ線照射システム、サンプル台及び前記Ｘ線検知システムは同一プラットフォームに固定され、サンプル（３）はサンプル台の平行移動ステージ（３１）に固定され、平行移動ステージ（３１）はΦ角回転ステージ（３２）に固定され、Φ角回転ステージ（３２）はΨ角回転ステージ（３３）に固定され、Ψ角回転ステージ（３３）は前記同一プラットフォームに固定され、Φ角回転ステージ（３２）とΨ角回転ステージ（３３）との回動軸は互いに垂直するとともに、回折装置円の円心（９）で交差することで、Φ角が回動するか、それともΨ角が回動するかに関わらず、サンプル（３）の被測定部位は常に回折装置円の円心（９）に位置し、その座標を（０,０,０）に設定し、
又は、
前記Ｘ線照射システム、前記Ｘ線検知システムは、Ψ角回転ステージ（３３）に固定され、Ψ角回転ステージ（３３）と、平行移動ステージ（３１）とΦ角回転ステージ（３２）とからなるサンプル台とは１つのプラットフォームに固定され、サンプル（３）はサンプル台の平行移動ステージ（３１）に固定され、平行移動ステージ（３１）はΦ角回転ステージ（３２）に固定され、Φ角回転ステージ（３２）は前記１つのプラットフォームに固定され、Φ角回転ステージ（３２）とΨ角回転ステージ（３３）との回動軸は互いに垂直するとともに、回折装置円の円心（９）で交差することで、Φ角が回動するか、それともΨ角が回動するかに関わらず、サンプル（３）の被測定部位は常に回折装置円の円心（９）に位置し、その座標を（０,０,０）に設定することを特徴とする。
第５態様の短波長特徴Ｘ線回折測定装置において、
前記Ｘ線照射システム、サンプル台及び前記Ｘ線検知システムは同一プラットフォームに固定され、サンプル（３）はサンプル台の平行移動ステージ（３１）に固定され、平行移動ステージ（３１）はΦ角回転ステージ（３２）に固定され、Φ角回転ステージ（３２）はΨ角回転ステージ（３３）に固定され、Ψ角回転ステージ（３３）は前記同一プラットフォームに固定され、Φ角回転ステージ（３２）とΨ角回転ステージ（３３）との回動軸は互いに垂直するとともに、回折装置円の円心（９）で交差することで、Φ角が回動するか、それともΨ角が回動するかに関わらず、サンプル（３）の被測定部位は常に回折装置円の円心（９）に位置し、その座標を（０,０,０）に設定し、
又は、
前記Ｘ線照射システム、前記Ｘ線検知システムは、Ψ角回転ステージ（３３）に固定され、Ψ角回転ステージ（３３）と、平行移動ステージ（３１）とΦ角回転ステージ（３２）とからなるサンプル台とは１つのプラットフォームに固定され、サンプル（３）はサンプル台の平行移動ステージ（３１）に固定され、平行移動ステージ（３１）はΦ角回転ステージ（３２）に固定され、Φ角回転ステージ（３２）は前記１つのプラットフォームに固定され、Φ角回転ステージ（３２）とΨ角回転ステージ（３３）との回動軸は互いに垂直するとともに、回折装置円の円心（９）で交差することで、Φ角が回動するか、それともΨ角が回動するかに関わらず、サンプル（３）の被測定部位は常に回折装置円の円心（９）に位置し、その座標を（０,０,０）に設定することを特徴とする。
【0041】
第７態様の短波長特徴Ｘ線回折測定装置は、
第５態様または第６態様の短波長特徴Ｘ線回折測定装置において、
前記位置決め孔（１０）の中心線と前記入射コリメータ（２）の中心線とは同一直線にあり、Ψ＝０°の場合、平行移動ステージ（３１）のＺ軸に平行し、サンプルが回動するか、それとも平行移動するかに関わらず、回折されたデバイリング円心位置の座標は何れも変更されず、回折装置円の円心（９）からアレイ検知器（５）までの距離はｔであり、ｔの値は１５０ｍｍ～１５００ｍｍであり、デバイリング円心位置の座標を（０,０,－ｔ）に設定することを特徴とする。
第５態様または第６態様の短波長特徴Ｘ線回折測定装置において、
前記位置決め孔（１０）の中心線と前記入射コリメータ（２）の中心線とは同一直線にあり、Ψ＝０°の場合、平行移動ステージ（３１）のＺ軸に平行し、サンプルが回動するか、それとも平行移動するかに関わらず、回折されたデバイリング円心位置の座標は何れも変更されず、回折装置円の円心（９）からアレイ検知器（５）までの距離はｔであり、ｔの値は１５０ｍｍ～１５００ｍｍであり、デバイリング円心位置の座標を（０,０,－ｔ）に設定することを特徴とする。
【0042】
第８態様の短波長特徴Ｘ線回折測定装置は、
第７態様の短波長特徴Ｘ線回折測定装置において、
前記アレイ検知器（５）の各画素仕様範囲は０．０２ｍｍ～０．２ｍｍであり、前記アレイ検知器（５）はテルル化カドミウムアレイ検知器、テルル化カドミウム亜鉛アレイ検知器又はヒ化ガリウムアレイ検知器を使用することを特徴とする。
第７態様の短波長特徴Ｘ線回折測定装置において、
前記アレイ検知器（５）の各画素仕様範囲は０．０２ｍｍ～０．２ｍｍであり、前記アレイ検知器（５）はテルル化カドミウムアレイ検知器、テルル化カドミウム亜鉛アレイ検知器又はヒ化ガリウムアレイ検知器を使用することを特徴とする。
【0043】
第９態様の測定分析方法は、
第１態様から第８態様のいずれか１つの短波長特徴Ｘ線回折測定装置の測定分析方法であって、以下のステップを含み、
ステップ１：サンプルの材質及び厚さに基づき、適切な波長の短波長特徴Ｘ線を選択し、前記アレイ検知器（５）の２つのエネルギー閾値を設定し、
ステップ２：サンプル（３）をサンプル台に固定し、サンプル被測定部を回折装置円の円心（９）に位置させ、
ステップ３：選択した短波長特徴Ｘ線に基づき、１．５倍ターゲット材励起電圧以上の管電圧を印加し、Ｘ線照射システムをオンにし、
ステップ４：露光して、被測定部位結晶体物質によって回折されたデバイリング又は回折パターンを測定し、ピークを決定し、粉末回折カードと比較して、被測定部位結晶体物質の位相を決定し、
ステップ５：被測定部位の主な位相のテクスチャー又は配向をテストしようとすると、Ψ角回転ステージ（３３）を回動させることで、ステッピング走査測定を行って、露光し、異なるΨ角での被測定部位結晶体物質によって回折されたデバイリングを測定し、ピークを決定し、各回折結晶面デバイリングの各方向の回折強度を測定し、回折経路の長さに基づき、吸収校正を行って、校正後の各回折結晶面デバイリングの各方向の回折強度を取得し、これにより、主な位相の複数の強い回折結晶面と、比較的に強い回折結晶面との透過極線図を算出し、結晶系タイプに基づき、主な位相の複数の強い回折結晶面の透過極線図を選択し、対応する回折結晶面の完全極線図、又は配向分布関数（ＯＤＦ）を算出し、
ステップ６：被測定部位の残留応力をテストしようとすると、主な位相の１つの（ｈｋｌ）結晶面、又は複数の（ｈｋｌ）結晶面の複数の方向歪みを測定し、弾性力学の応力歪み関係に基づき、サンプル被測定部位の応力テンソルσを算出し、
ステップ７：サンプル内部の別の１つの部位の内部位相、テクスチャー、応力をテストしようとすると、全ての測定対象となる部位のテストを完成するまで、ステップ４、ステップ５、及びステップ６を繰り返して、データを処理した後、サンプルの各部位の内部位相、テクスチャー、応力など、及びその分布を取得することを特徴とする。
第１態様から第８態様のいずれか１つの短波長特徴Ｘ線回折測定装置の測定分析方法であって、以下のステップを含み、
ステップ１：サンプルの材質及び厚さに基づき、適切な波長の短波長特徴Ｘ線を選択し、前記アレイ検知器（５）の２つのエネルギー閾値を設定し、
ステップ２：サンプル（３）をサンプル台に固定し、サンプル被測定部を回折装置円の円心（９）に位置させ、
ステップ３：選択した短波長特徴Ｘ線に基づき、１．５倍ターゲット材励起電圧以上の管電圧を印加し、Ｘ線照射システムをオンにし、
ステップ４：露光して、被測定部位結晶体物質によって回折されたデバイリング又は回折パターンを測定し、ピークを決定し、粉末回折カードと比較して、被測定部位結晶体物質の位相を決定し、
ステップ５：被測定部位の主な位相のテクスチャー又は配向をテストしようとすると、Ψ角回転ステージ（３３）を回動させることで、ステッピング走査測定を行って、露光し、異なるΨ角での被測定部位結晶体物質によって回折されたデバイリングを測定し、ピークを決定し、各回折結晶面デバイリングの各方向の回折強度を測定し、回折経路の長さに基づき、吸収校正を行って、校正後の各回折結晶面デバイリングの各方向の回折強度を取得し、これにより、主な位相の複数の強い回折結晶面と、比較的に強い回折結晶面との透過極線図を算出し、結晶系タイプに基づき、主な位相の複数の強い回折結晶面の透過極線図を選択し、対応する回折結晶面の完全極線図、又は配向分布関数（ＯＤＦ）を算出し、
ステップ６：被測定部位の残留応力をテストしようとすると、主な位相の１つの（ｈｋｌ）結晶面、又は複数の（ｈｋｌ）結晶面の複数の方向歪みを測定し、弾性力学の応力歪み関係に基づき、サンプル被測定部位の応力テンソルσを算出し、
ステップ７：サンプル内部の別の１つの部位の内部位相、テクスチャー、応力をテストしようとすると、全ての測定対象となる部位のテストを完成するまで、ステップ４、ステップ５、及びステップ６を繰り返して、データを処理した後、サンプルの各部位の内部位相、テクスチャー、応力など、及びその分布を取得することを特徴とする。
【0044】
第１０態様の測定分析方法は、
第９態様の測定分析方法において、
ステップ６において、平面応力状態にあるサンプルに対する残留応力テストは、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面によって回折されたデバイリング又は強い回折スポットに対してそれぞれ露光測定を１回行うだけで、サンプル被測定部位の応力テンソルσを測定でき、Ψ角回転ステージ（３３）を回動させることで、サンプル被測定部位及び応力なしサンプルの対応する部位の表面法線方向は前記入射ビーム（７）と重なるようにし、そして、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面によって回折されたデバイリングに対してそれぞれ露光測定を行って、ピークを決定して、サンプル被測定部位各結晶面各方向の回折角２θｓ-ｈｋｌ、及び応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面の各方向の回折角２θ０-ｈｋｌを取得し、式（１）に従って、歪みε（９０°-θｈｋｌ、Φ）を算出し、式（２）、（３）に従って、サンプル被測定部位の応力テンソルσを算出し、
複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）とのデバイリング又は強い回折スポットを同時に測定すると、複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）結晶面とのε（９０°-θｈｋｌ、Φ）及びその分布を算出でき、取得した複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）結晶面とのε（９０°-θｈｋｌ、Φ）及びその分布に基づき、対応する複数の応力テンソルσをそれぞれ算出でき、そして、算術平均方法又は最小二乗法計算を使用し、より正確な応力テンソル
を算出することを特徴とする。
第９態様の測定分析方法において、
ステップ６において、平面応力状態にあるサンプルに対する残留応力テストは、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面によって回折されたデバイリング又は強い回折スポットに対してそれぞれ露光測定を１回行うだけで、サンプル被測定部位の応力テンソルσを測定でき、Ψ角回転ステージ（３３）を回動させることで、サンプル被測定部位及び応力なしサンプルの対応する部位の表面法線方向は前記入射ビーム（７）と重なるようにし、そして、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面によって回折されたデバイリングに対してそれぞれ露光測定を行って、ピークを決定して、サンプル被測定部位各結晶面各方向の回折角２θｓ-ｈｋｌ、及び応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面の各方向の回折角２θ０-ｈｋｌを取得し、式（１）に従って、歪みε（９０°-θｈｋｌ、Φ）を算出し、式（２）、（３）に従って、サンプル被測定部位の応力テンソルσを算出し、
複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）とのデバイリング又は強い回折スポットを同時に測定すると、複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）結晶面とのε（９０°-θｈｋｌ、Φ）及びその分布を算出でき、取得した複数の強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）結晶面とのε（９０°-θｈｋｌ、Φ）及びその分布に基づき、対応する複数の応力テンソルσをそれぞれ算出でき、そして、算術平均方法又は最小二乗法計算を使用し、より正確な応力テンソル
【数21】
【0045】
第１１態様の測定分析方法は、
第１０態様の測定分析方法において、
強いテクスチャーが存在するサンプルに対する残留応力テストにおいて、歪みの測定方向はテクスチャー状況に基づき決定され、測定対象となる強い回折結晶面（ｈｋｌ）を選択し、回折強度極大値方向が（ｈｋｌ）結晶面極線図の最も外輪にあるとともに、２つの主応力εｘｘ、εｙｙ方向又は付近方向にあり、露光し測定して、ε（９０°-θｈｋｌ、９０°＋α）、ε（９０°-θｈｋｌ、β）を取得し、式（４）、（５）に従って、２つの主応力σｘｘ、σｙｙ方向の主歪みεｘｘ及びεｙｙを算出し、εｘｘ及びεｙｙを式（２）、（３）に代入し、最後、２つの主応力σｘｘ、σｙｙ、即ち、サンプル被測定部位の応力テンソルσを算出することを特徴とする。
第１０態様の測定分析方法において、
強いテクスチャーが存在するサンプルに対する残留応力テストにおいて、歪みの測定方向はテクスチャー状況に基づき決定され、測定対象となる強い回折結晶面（ｈｋｌ）を選択し、回折強度極大値方向が（ｈｋｌ）結晶面極線図の最も外輪にあるとともに、２つの主応力εｘｘ、εｙｙ方向又は付近方向にあり、露光し測定して、ε（９０°-θｈｋｌ、９０°＋α）、ε（９０°-θｈｋｌ、β）を取得し、式（４）、（５）に従って、２つの主応力σｘｘ、σｙｙ方向の主歪みεｘｘ及びεｙｙを算出し、εｘｘ及びεｙｙを式（２）、（３）に代入し、最後、２つの主応力σｘｘ、σｙｙ、即ち、サンプル被測定部位の応力テンソルσを算出することを特徴とする。
【0046】
第１２態様の測定分析方法は、
第９態様の測定分析方法において、
ステップ６において、一般応力状態にあるサンプルに対して、２つの異なるΨ角のみで、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面によって回折されたデバイリング又は強い回折スポットに対してそれぞれ露光測定を１回行うだけで、サンプル被測定部位の応力テンソルσを測定でき、まず、Ψ＝Ψ１になるように、Ψ角回転ステージ（３３）を回動させ、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位に対してそれぞれ露光し、各結晶面によって回折されたデバイリングを測定し、そして、サンプルをΨ＝Ψ２まで回動させ、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位に対して再びそれぞれ露光し、各結晶面によって回折されたデバイリング又は強い回折スポットを測定し、ピークを決定し、（ｈｋｌ）結晶面の６つの方向ピーク決め結果２θｓ-ｈｋｌ及び２θ０-ｈｋｌを選択し、式（１）に従って、６つの（Ψｉ、Φｉ）方向（ｈｋｌ）結晶面の歪みε（Ψｉ、Φｉ）を算出し、式（６）に従って、連立一次方程式を解いて、歪みεｉｊ(ｉ＝ｘ,ｙ,ｚ;ｊ＝ｘ,ｙ,ｚ)を取得でき、εｉｊに対して線形変換を行うと、３つの主歪みεＤ ＸＸ、εＤ ＹＹ、εＤ ＺＺを取得でき、最後、式（７）に従って、サンプル被測定部位の応力テンソルσを算出することを特徴とする。
第９態様の測定分析方法において、
ステップ６において、一般応力状態にあるサンプルに対して、２つの異なるΨ角のみで、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位の各結晶面によって回折されたデバイリング又は強い回折スポットに対してそれぞれ露光測定を１回行うだけで、サンプル被測定部位の応力テンソルσを測定でき、まず、Ψ＝Ψ１になるように、Ψ角回転ステージ（３３）を回動させ、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位に対してそれぞれ露光し、各結晶面によって回折されたデバイリングを測定し、そして、サンプルをΨ＝Ψ２まで回動させ、サンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位に対して再びそれぞれ露光し、各結晶面によって回折されたデバイリング又は強い回折スポットを測定し、ピークを決定し、（ｈｋｌ）結晶面の６つの方向ピーク決め結果２θｓ-ｈｋｌ及び２θ０-ｈｋｌを選択し、式（１）に従って、６つの（Ψｉ、Φｉ）方向（ｈｋｌ）結晶面の歪みε（Ψｉ、Φｉ）を算出し、式（６）に従って、連立一次方程式を解いて、歪みεｉｊ(ｉ＝ｘ,ｙ,ｚ;ｊ＝ｘ,ｙ,ｚ)を取得でき、εｉｊに対して線形変換を行うと、３つの主歪みεＤ ＸＸ、εＤ ＹＹ、εＤ ＺＺを取得でき、最後、式（７）に従って、サンプル被測定部位の応力テンソルσを算出することを特徴とする。
【0047】
第１３態様の測定分析方法は、
第１２態様の測定分析方法において、
強いテクスチャー材料が存在するサンプルに対する残留応力テストにおいて、歪みの測定方向はテクスチャー状況に基づき決定され、測定対象となる強い回折結晶面（ｈｋｌ）の回折強度極大値方向を選択し、歪みを測定し、具体的に、Ψ角回転ステージ（３３）を回動させることで、異なるΨ角のサンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位によって回折されたデバイリングに対して露光測定を行って、強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）との６つの強い回折スポットを選択し、ピークを決定し、式（１）に従って、６つの方向歪みε（Ψｉ、Φｉ）を算出し、式（６）の連立一次方程式に従って、線形変換を行うと、３つの主歪みεＤ ＸＸ、εＤ ＹＹ、εＤ ＺＺを取得でき、弾性力学式（７）に従って、最後、サンプル被測定部位の応力テンソルσ、又は３つの主応力σＤ ＸＸ、σＤ ＹＹ、σＤ ＺＺの大きさ及び方向を取得することを特徴とする。
第１２態様の測定分析方法において、
強いテクスチャー材料が存在するサンプルに対する残留応力テストにおいて、歪みの測定方向はテクスチャー状況に基づき決定され、測定対象となる強い回折結晶面（ｈｋｌ）の回折強度極大値方向を選択し、歪みを測定し、具体的に、Ψ角回転ステージ（３３）を回動させることで、異なるΨ角のサンプル被測定部位、応力なしサンプルの対応する部位によって回折されたデバイリングに対して露光測定を行って、強い回折結晶面と比較的に強い回折結晶面（ｈｋｌ）との６つの強い回折スポットを選択し、ピークを決定し、式（１）に従って、６つの方向歪みε（Ψｉ、Φｉ）を算出し、式（６）の連立一次方程式に従って、線形変換を行うと、３つの主歪みεＤ ＸＸ、εＤ ＹＹ、εＤ ＺＺを取得でき、弾性力学式（７）に従って、最後、サンプル被測定部位の応力テンソルσ、又は３つの主応力σＤ ＸＸ、σＤ ＹＹ、σＤ ＺＺの大きさ及び方向を取得することを特徴とする。
【符号の説明】
【0048】
１ ・・・Ｘ線管
２ ・・・入射コリメータ
２１ ・・・入射コリメータの光通過孔
３ ・・・サンプル
３１ ・・・平行移動ステージ
３２ ・・・Φ角回転ステージ
３３ ・・・Ψ角回転ステージ
４ ・・・受信コリメータ
５ ・・・アレイ検知器
５１ ・・・アレイ検知器の遮蔽箱
６ ・・・受信コリメータの光通過孔
６１ ・・・光通過孔のインナーコーン面
６２ ・・・光通過孔のアウターコーン面
７ ・・・入射コリメータを通過した入射Ｘ線
８ ・・・受信コリメータを通過した回折線
９ ・・・回折装置円の円心
１０ ・・・受信コリメータでの位置決め孔
１１ ・・・Ｘ線吸収装置
１２ ・・・Ｘ線吸収装置を通過した透過線
２ ・・・入射コリメータ
２１ ・・・入射コリメータの光通過孔
３ ・・・サンプル
３１ ・・・平行移動ステージ
３２ ・・・Φ角回転ステージ
３３ ・・・Ψ角回転ステージ
４ ・・・受信コリメータ
５ ・・・アレイ検知器
５１ ・・・アレイ検知器の遮蔽箱
６ ・・・受信コリメータの光通過孔
６１ ・・・光通過孔のインナーコーン面
６２ ・・・光通過孔のアウターコーン面
７ ・・・入射コリメータを通過した入射Ｘ線
８ ・・・受信コリメータを通過した回折線
９ ・・・回折装置円の円心
１０ ・・・受信コリメータでの位置決め孔
１１ ・・・Ｘ線吸収装置
１２ ・・・Ｘ線吸収装置を通過した透過線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】