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(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】P2024169003
(43)【公開日】2024-12-05
(54)【発明の名称】Ｘ線測定装置
(51)【国際特許分類】
G01N 23/2055 20180101AFI20241128BHJP
G01N 23/207 20180101ALI20241128BHJP
【ＦＩ】
G01N23/2055 320
G01N23/207
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023086166
(22)【出願日】2023-05-25
(71)【出願人】
【識別番号】000005197
【氏名又は名称】株式会社不二越
(74)【代理人】
【識別番号】100176072
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 功
(74)【代理人】
【識別番号】100169225
【弁理士】
【氏名又は名称】山野 明
(72)【発明者】
【氏名】乾 典規
【テーマコード（参考）】
2G001
【Ｆターム（参考）】
2G001AA01
2G001BA25
2G001CA01
2G001DA06
2G001DA08
2G001FA16
2G001GA13
2G001HA01
2G001HA02
2G001JA06
2G001KA07
(57)【要約】
【課題】Ｘ線測定にかかる手間を削減できる。
【解決手段】Ｘ線測定装置は、被測定物に対してＸ線を照射する照射部と、被測定物を回折したＸ線を検出する複数の検出部と、検出部が検出したＸ線の回折プロフィルの積分強度を算出する積分強度算出部と、積分強度算出部が算出した複数の検出部に関する積分強度に基づいて照射部が照射したＸ線の被測定物に対する入射角を算出する入射角算出部とを備える。
【選択図】図１
【解決手段】Ｘ線測定装置は、被測定物に対してＸ線を照射する照射部と、被測定物を回折したＸ線を検出する複数の検出部と、検出部が検出したＸ線の回折プロフィルの積分強度を算出する積分強度算出部と、積分強度算出部が算出した複数の検出部に関する積分強度に基づいて照射部が照射したＸ線の被測定物に対する入射角を算出する入射角算出部とを備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被測定物に対してＸ線を照射する照射部と、
前記被測定物を回折したＸ線を測定する複数の検出部と、
前記検出部が検出したＸ線の回折プロフィルの積分強度を算出する積分強度算出部と、
前記積分強度算出部が算出した複数の前記検出部に関する積分強度に基づいて、前記照射部が照射したＸ線の前記被測定物に対する入射角を算出する入射角算出部と、
を備えることを特徴とするＸ線測定装置。
前記被測定物を回折したＸ線を測定する複数の検出部と、
前記検出部が検出したＸ線の回折プロフィルの積分強度を算出する積分強度算出部と、
前記積分強度算出部が算出した複数の前記検出部に関する積分強度に基づいて、前記照射部が照射したＸ線の前記被測定物に対する入射角を算出する入射角算出部と、
を備えることを特徴とするＸ線測定装置。
【請求項2】
前記照射部は、前記複数の検出部の間に配置されていることを特徴とする、
請求項１に記載のＸ線測定装置。
請求項１に記載のＸ線測定装置。
【請求項3】
前記入射角算出部は、前記積分強度算出部が算出した複数の前記検出部に関する積分強度同士の比を算出し、算出した比に基づいて前記照射部が照射したＸ線の前記被測定物に対する入射角を算出することを特徴とする、
請求項２に記載のＸ線測定装置。
請求項２に記載のＸ線測定装置。
【請求項4】
前記複数の検出部が検出したＸ線の回折プロフィル及び前記入射角算出部が算出した入射角に基づいて、前記被測定物に関するパラメータを算出するパラメータ算出部をさらに備えることを特徴とする、
請求項２又は３に記載のＸ線測定装置。
請求項２又は３に記載のＸ線測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、Ｘ線測定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、被測定物に対してＸ線を照射して、被測定物を回折したＸ線を測定するＸ線測定装置が知られている。
【0003】
これに関し、特許文献１には、被測定物の傾斜を表す傾斜情報の入力を受け付け、傾斜情報を用いて被測定物の面法線及び散乱ベクトルのズレ量を補正するための補正量を決定し、Ｘ線回折測定時に補正量に基づいてＸ線測定装置のヘッドを駆動させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２１－９６０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、Ｘ線測定を行う前に、予め非測定物に対するＸ線の入射角の算出に用いる情報を取得している必要があった。よって、被測定物ごとに予め情報を取得しておく必要があり、Ｘ線測定にかかる手間が増加してしまうという問題があった。
【0006】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、Ｘ線測定にかかる手間を削減できるＸ線測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明のＸ線測定装置は、被測定物に対してＸ線を照射する照射部と、前記被測定物を回折したＸ線を検出する複数の検出部と、前記検出部が測定したＸ線の回折プロフィルの積分強度を算出する積分強度算出部と、前記積分強度算出部が算出した複数の前記検出部に関する積分強度に基づいて、前記照射部が照射したＸ線の前記被測定物に対する入射角を算出する入射角算出部とを備える。
【0008】
また、前記照射部は、前記複数の検出部の間に配置されている。
【0009】
また、前記入射角算出部は、前記積分強度算出部が算出した複数の前記検出部に関する積分強度同士の比を算出し、算出した比に基づいて前記照射部が照射したＸ線の前記被測定物に対する入射角を算出する。
【0010】
また、本発明のＸ線測定装置は、前記複数の検出部が検出したＸ線の回折プロフィル及び前記入射角算出部が算出した入射角に基づいて、前記被測定物に関するパラメータを算出するパラメータ算出部をさらに備える。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、Ｘ線測定装置は、Ｘ線測定にかかる手間を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本実施形態に係るＸ線測定装置の全体構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態（以下、「本実施形態」という。）について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素及びステップに対しては可能な限り同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【0014】
＜全体構成＞
図１は、本実施形態に係るＸ線測定装置１の全体構成を概略的に示す図である。Ｘ線測定装置１は、被測定物３０に対してＸ線を照射し、被測定物３０を回折したＸ線を検出し、検出したＸ線に基づいて被測定物３０に関するパラメータを測定する。図１に示すように、Ｘ線測定装置１は、例えば、制御装置１０と、動力機構２０とを含んで構成される。
図１は、本実施形態に係るＸ線測定装置１の全体構成を概略的に示す図である。Ｘ線測定装置１は、被測定物３０に対してＸ線を照射し、被測定物３０を回折したＸ線を検出し、検出したＸ線に基づいて被測定物３０に関するパラメータを測定する。図１に示すように、Ｘ線測定装置１は、例えば、制御装置１０と、動力機構２０とを含んで構成される。
【0015】
動力機構２０は、例えば、多関節型アームを備えるロボットであり、制御装置１０によって動作が制御される。動力機構２０は、制御装置１０の制御に従って、多関節型アームを駆動する。また、動力機構２０は、制御装置１０の制御に従って、載置台４０に載置された被測定物３０に対してＸ線を照射し、被測定物３０を回折したＸ線を検出する。また、動力機構２０は、被測定物３０を回折したＸ測の検出結果や動力機構２０に関する種々の情報などを制御装置１０に対して既知の手段により送信する。動力機構２０は、例えば、基台部２５と、多関節型アームと、作業部２７とを含んで構成される。また、多関節型アームは、アーム部２６Ａ～２６Ｃと、駆動部２１Ａ～２１Ｄとを含んで構成される。
【0016】
基台部２５は、動力機構２０を支えるための基台であり、動力機構２０の図示しない設置面に接するように設置され、当該設置面に固定される。基台部２５は、駆動部２１Ａを介してアーム部２６Ａと接続される。
【0017】
アーム部２６Ａ～２６Ｃは、動力機構２０に設けられ、駆動部２１Ａ～２１Ｄのうちいずれかを介して他の構成要素に対して回動できるように両端が他の構成要素に接続される。具体的には、アーム部２６Ａは、一端がアーム部２６Ａの延伸方向に対して水平な軸を回動軸として回動できるように駆動部２１Ａを介して基台部２５に接続され、他端がアーム部２６Ａの延伸方向に対して垂直な軸を回動軸として回動できるように駆動部２１Ｂを介してアーム部２６Ｂに接続される。
【0018】
アーム部２６Ｂは、一端がアーム部２６Ｂの延伸方向に対して垂直な軸を回動軸として回動できるように駆動部２１Ｂを介してアーム部２６Ａに接続され、他端がアーム部２６Ｂの延伸方向に対して垂直な軸を回動軸として回動できるように駆動部２１Ｃを介してアーム部２６Ｃに接続される。
【0019】
アーム部２６Ｃは、一端がアーム部２６Ｃの延伸方向に対して垂直な軸を回動軸として回動できるように駆動部２１Ｃを介してアーム部２６Ｂに接続され、他端がアーム部２６Ｃの延伸方向に対して水平な軸を回動軸として回動できるように駆動部２１Ｄを介して作業部２７に接続される。
【0020】
駆動部２１Ａ～２１Ｄは、動力機構２０に設けられ、動力機構２０における２つの構成要素が互いに回動できるように、当該２つの構成要素を接続する。具体的には、駆動部２１Ａは、アーム部２６Ａの延伸方向に対して水平な軸を回動軸として回動できるように基台部２５及びアーム部２６Ａを接続する。駆動部２１Ｂは、アーム部２６Ａの延伸方向に対して垂直な軸を回動軸として回動できるようにアーム部２６Ａ及び２６Ｂを接続する。また、駆動部２１Ｃは、アーム部２６Ｂの延伸方向に対して垂直な軸を回動軸として回動できるようにアーム部２６Ｂ及び２６Ｃを接続する。また、駆動部２１Ｄは、アーム部２６Ｃの延伸方向に対して水平な軸を回動軸として回動できるようにアーム部２６Ｃ及び作業部２７を接続する。
【0021】
作業部２７は、多関節型アームの先端に設けられており、被測定物３０に対するＸ線の照射、及び被測定物３０から回折したＸ線の検出を行う。作業部２７は、アーム部２６Ｃの延伸方向に対して水平な軸を回動軸として回動できるように駆動部２１Ｄを介してアーム部２６Ｃの他端に接続される。作業部２７は、照射部２２と、検出部２３及び２４とを含んで構成される。
【0022】
照射部２２は、制御装置１０の制御に従って、照射口からＸ線を被測定物３０に照射する。照射部２２は、作業部２７において検出部２３及び２４の間に設けられる。具体的には、照射部２２は、検出部２３及び２４の検出器の表面によって形成される平面上において、照射口が検出部２３及び２４の検出範囲の間となるように設けられる。
【0023】
検出部２３及び２４は、例えば、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）センサであり、被測定物３０を回折して検出器の表面に入射したＸ線の検出を行う。検出部２３及び２４は、Ｘ線の測定結果を多関節型アームや配線などを介して制御装置１０に送信する。また、検出部２３及び２４は、互いの測定面がほぼ同じ平面上となり、かつ間に照射部２２の照射口が配置されるように作業部２７に設けられる。
【0024】
制御装置１０は、動力機構２０と通信可能に構成されており、動力機構２０に対して動作を制御するための制御命令を送信する。また、制御装置１０は、動力機構２０から被測定物３０に対するＸ線による検出結果や動力機構２０に関する種々の情報などを取得する。また、制御装置１０は、動力機構２０から取得した被測定物３０に対するＸ線による検出結果に基づいて、被測定物３０に関するパラメータを測定する。制御装置１０は、取得又は算出した情報を画面表示や音声出力などによってＸ線測定装置１の管理者やユーザに知らせたり、動力機構２０の動作の制御に反映させたりする。
【0025】
＜ハードウェア構成＞
図２は、図１に示す制御装置１０のハードウェア構成の一例を示す図である。図２に示すように、制御装置１０は、例えば、記憶装置１１と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２と、メモリ１３と、通信装置１４と、入出力装置１５とを含んで主要部が構成される。
図２は、図１に示す制御装置１０のハードウェア構成の一例を示す図である。図２に示すように、制御装置１０は、例えば、記憶装置１１と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２と、メモリ１３と、通信装置１４と、入出力装置１５とを含んで主要部が構成される。
【0026】
記憶装置１１は、ハードディスク等で構成される。この記憶装置１１は、ＣＰＵ１２における処理の実行に必要な各種プログラムや各種の情報、及び処理結果の情報を記憶する。
【0027】
ＣＰＵ１２は、メモリ１３或いは記憶装置１１等に格納された所定のプログラムを実行することにより、各種の機能手段として機能する。この機能手段の詳細については後述する。
【0028】
メモリ１３に、所定のプログラムや、ＣＰＵ１２が所定のプログラムを実行する際に必要なデータなどが一時的に記憶される。
【0029】
通信装置１４は、外部の装置と通信するための通信インターフェース等で構成される。通信装置１４は、例えば、動力機構２０との間で各種の情報を送受信する。
【0030】
入出力装置１５は、制御装置１０の操作者が制御装置１０に対して操作を行うための入力を受け付けるとともに、制御装置１０に関する情報を操作者に対して表示する。具体的には、入出力装置１５は、操作者による制御装置１０に対する各種命令（被測定物３０に対するＸ線照射の状況など）を受け付ける。また、入出力装置１５は、測定したＸ線に関する情報や測定結果から算出した被測定物３０に関するパラメータの値などを操作者に対して表示する。
【0031】
なお、制御装置１０は、専用又は汎用のコンピュータなどの情報処理装置を用いて実現することができる。また、制御装置１０は、単一の情報処理装置より構成されるものであっても、複数の情報処理装置より構成されるものであってもよい。また、図２は、制御装置１０が有する主要なハードウェア構成の一部を示しているに過ぎず、制御装置１０は、コンピュータが一般的に備える他の構成を備えても良い。
【0032】
＜機能的構成＞
図３は、図１に示す制御装置１０における機能的構成を動力機構２０とともに示す図である。図３に示すように、制御装置１０は、機能的構成として、例えば、積分強度算出部１１０と、入射角算出部１２０と、パラメータ算出部１３０と、制御部１４０と、入出力部１５０と、記憶部１６０とを含んで構成される。
図３は、図１に示す制御装置１０における機能的構成を動力機構２０とともに示す図である。図３に示すように、制御装置１０は、機能的構成として、例えば、積分強度算出部１１０と、入射角算出部１２０と、パラメータ算出部１３０と、制御部１４０と、入出力部１５０と、記憶部１６０とを含んで構成される。
【0033】
制御部１４０は、入出力部１５０を介して制御装置１０の操作者から入力される制御命令や記憶部１６０に記憶されている制御命令などに基づいて、動力機構２０の駆動部２１Ａ～２１Ｄ及び照射部２２に対して、動作を制御するための制御命令を送信する。また、制御部１４０は、動力機構２０の検出部２３及び２４から被測定物３０に対するＸ線による検出結果を取得し、動力機構２０の駆動部２１Ａ～２１Ｄから動力機構２０の状態に関する情報を取得する。また、制御装置１０は、動力機構２０から取得した情報や記憶部１６０に記憶されている各種情報、積分強度算出部１１０、入射角算出部１２０及びパラメータ算出部１３０の算出結果などを必要に応じて積分強度算出部１１０、入射角算出部１２０及びパラメータ算出部１３０に伝達するか、記憶部１６０に記憶するか、又は入出力部１５０を介して制御装置１０の操作者に対して出力する。
【0034】
積分強度算出部１１０は、検出部２３及び２４が測定したＸ線の回折プロフィルを生成し、さらに生成した回折プロフィルの積分強度を算出する。具体的には、積分強度算出部１１０は、制御部１４０から伝達される動力機構２０の検出部２３及び２４によるＸ線の検出結果を参照し、検出部２３による検出結果及び検出部２４による検出結果のそれぞれに対して回折プロフィルを生成する。さらに、積分強度算出部１１０は、生成した２つの回折プロフィルのそれぞれについて積分強度を算出する。積分強度算出部１１０は、制御部１４０を介して、算出した２つの積分強度を入射角算出部１２０に伝達する。
【0035】
入射角算出部１２０は、積分強度算出部１１０が算出した検出部２３及び２４に関する積分強度に基づいて、照射部２２が照射したＸ線の被測定物３０に対する入射角を算出する。具体的には、入射角算出部１２０は、制御部１４０から伝達される検出部２３及び２４に関する積分強度を参照し、参照した積分強度の比を算出する。続いて、入射角算出部１２０は、算出した比に基づいて、照射部２２が照射したＸ線の被測定物３０に対する入射角を算出する。積分強度算出部１１０は、制御部１４０を介して、算出した入射角をパラメータ算出部１３０に伝達する。
【0036】
なお、入射角の算出方法としては、例えば、算出した積分強度の比を予め定められている対応関係に当てはめることによって入射角を算出する方法や、算出した積分強度の比を予め定められている関係式に代入して関係式の演算結果を入射角として算出する方法などが挙げられる。この場合において、制御装置１０は、好適には、被測定物３０の表面におけるＸ線照射範囲が楕円形又は円形となり、さらに被測定物３０の表面におけるＸ線照射範囲の曲率及びＸ線照射範囲の直径の比が１０：１以上となるように、照射部２２から被測定物３０にＸ線を照射する。
【0037】
パラメータ算出部１３０は、検出部２３及び２４が測定したＸ線の回折プロフィル及び入射角算出部１２０が算出したＸ線の入射角に基づいて、被測定物３０に関するパラメータを算出する。具体的には、パラメータ算出部１３０は、検出部２３及び２４が測定したＸ線の回折プロフィル及び入射角算出部１２０が算出したＸ線の入射角に基づいて、被測定物３０の残留応力など特性に関するパラメータを算出する。パラメータ算出部１３０は、制御部１４０を介して、算出したパラメータの値を記憶部１６０に記憶し、入出力部１５０に伝達する。なお、パラメータ算出部１３０は、被測定物３０の特性に関するパラメータとして、例えば、被測定物３０の残留応力である垂直応力及びせん断応力を算出する。
【0038】
入出力部１５０は、制御装置１０の操作者による制御装置１０に対する各種命令を受け付け、受け付けた命令を制御部１４０に伝達する。また、入出力部１５０は、制御部１４０から伝達されるパラメータ算出部１３０による被測定物３０に関するパラメータの算出結果や、動力機構２０に関する各種情報を画面表示や音などによって操作者に対して出力する。
【0039】
記憶部１６０は、動力機構２０の動作を制御するための制御プログラムと、入射角算出部１２０が被測定物３０に対するＸ線の入射角を算出するために用いる対応関係や関係式と、パラメータ算出部１３０がパラメータを算出するための関係式と、その他、制御装置１０が予め記憶して必要がある各種値や情報などを記憶する。
【0040】
＜一連の処理の流れの一例＞
以上、制御装置１０の機能的構成について説明した。次に、Ｘ線測定装置１における一連の処理の流れについて詳しく説明する。図７は、図１に示すＸ線測定装置１の一連の処理の流れを示すフローチャートの一例である。なお、以下の処理の順番及び内容は、適宜変更することができる。
以上、制御装置１０の機能的構成について説明した。次に、Ｘ線測定装置１における一連の処理の流れについて詳しく説明する。図７は、図１に示すＸ線測定装置１の一連の処理の流れを示すフローチャートの一例である。なお、以下の処理の順番及び内容は、適宜変更することができる。
【0041】
（ステップＳＰ１０）
制御装置１０は、制御部１４０によって、被測定物３０にＸ線を照射するために動力機構２０の動作の制御を行う。具体的には、制御装置１０は、制御部１４０によって、照射部２２の照射口ＰＡが被測定物３０の測定箇所Ｏに向かうように、駆動部２１Ａ～２１Ｄを駆動させるように動力機構２０の動作を制御する。続いて、制御装置１０は、照射部２２から被測定物３０に対してＸ線を照射するように、動力機構２０の動作を制御する。ここで、照射部２２と、検出部２３及び２４と、照射部２２から照射されるＸ線と、被測定物３０を回折したＸ線との間の位置関係について図４Ａ～図４Ｃ、及び図５を参照しつつ説明する。
制御装置１０は、制御部１４０によって、被測定物３０にＸ線を照射するために動力機構２０の動作の制御を行う。具体的には、制御装置１０は、制御部１４０によって、照射部２２の照射口ＰＡが被測定物３０の測定箇所Ｏに向かうように、駆動部２１Ａ～２１Ｄを駆動させるように動力機構２０の動作を制御する。続いて、制御装置１０は、照射部２２から被測定物３０に対してＸ線を照射するように、動力機構２０の動作を制御する。ここで、照射部２２と、検出部２３及び２４と、照射部２２から照射されるＸ線と、被測定物３０を回折したＸ線との間の位置関係について図４Ａ～図４Ｃ、及び図５を参照しつつ説明する。
【0042】
図４Ａは、図１に示すＸ線測定装置１における動力機構２０及びＸ線の被測定物３０に対する位置関係を示す斜視図である。また、図４Ｂは、図４Ａに示す斜視図をＸ軸方向から見た図である。また、図４Ｃは、図４Ａに示す斜視図をＺ軸方向から見た図である。また、図５は、図４Ａに示す照射部２２並びに検出部２３及び２４をＸ線の照射方向から見た図である。
【0043】
図４Ａ～４Ｃ及び図５において、被測定物３０の測定箇所Ｏがある測定面に対して垂直な方向に伸びる仮想の軸をＺ軸とする。また、図４Ａ～４Ｃ及び図５において、Ｚ軸に対して垂直でありかつ被測定物３０の測定面に対して水平な方向に伸びる仮想の軸をＸ軸とする。さらに、図４Ａ～４Ｃ及び図５において、Ｚ軸及びＸ軸に対して垂直でありかつ被測定物３０の測定面に対して水平な方向に伸びる仮想の軸をＹ軸とする。また、図４Ａ～４Ｃ及び図５において、検出部２３がＸ線ＲＢを受ける箇所のうちの一点を点ＰＢとする。また、図４Ａ～４Ｃ及び図５において、検出部２４がＸ線ＲＣを受ける箇所のうちの一点を点ＰＣとする。また、Ｘ線ＲＡ及びＲＣの間の角度を角度２ηとする。なお、図４Ａ～４Ｃ及び図５において、照射部２２の照射口ＰＡ、検出部２３及び２４の測定面は、ほぼ同一平面Ｃ上にある。平面Ｃ上において、照射部２２の照射口ＰＡからある方向に向かう線分を線分ＷＢとする。また、平面Ｃ上において、照射部２２の照射口ＰＡから線分ＷＢとは判定側に向かう方向の線分を線分ＷＣとする。
【0044】
図４Ａ～４Ｃ及び図５に示すように、照射部２２は、照射口ＰＡからＸ線ＲＡを被測定物３０の測定箇所Ｏに対して照射する。具体的には、照射部２２は、Ｚ軸に対して角度Ψとなるように、Ｘ線ＲＡを被測定物３０の測定箇所Ｏに対して照射する。また、照射部２２は、Ｘ線測定装置１をＺ軸方向から見た場合に、Ｘ軸及びＹ軸からなる平面上において、Ｘ軸に対して角度φとなるように、Ｘ線ＲＡを被測定物３０の測定箇所Ｏに対して照射する。
【0045】
図７に戻って、処理は、ステップＳＰ１２の処理に移行する。
【0046】
（ステップＳＰ１２）
制御装置１０は、検出部２３及び２４によって、被測定物３０を回折したＸ線を検出する。具体的には、図４Ａ～４Ｃ及び図５を参照して、検出部２３は、被測定物３０を回折したＸ線ＲＢを検出する。ここで、検出部２３は、Ｘ線ＲＡの照射方向から平面Ｃを見た場合、照射口ＰＡを原点として線分ＷＢに対して右回り方向に角度αＢとなる位置に設けられている。図４Ａ～４Ｃ及び図５において、角度αＢは、０°である。また、検出部２４は、被測定物３０を回折したＸ線ＲＣを測定する。ここで、検出部２４は、Ｘ線ＲＡの照射方向から平面Ｃを見た場合、照射口ＰＡを原点として線分ＷＢに対して右回り方向に角度αＣとなる位置に設けられている。図４Ａ～４Ｃ及び図５において、角度αＣは、１８０°である。
制御装置１０は、検出部２３及び２４によって、被測定物３０を回折したＸ線を検出する。具体的には、図４Ａ～４Ｃ及び図５を参照して、検出部２３は、被測定物３０を回折したＸ線ＲＢを検出する。ここで、検出部２３は、Ｘ線ＲＡの照射方向から平面Ｃを見た場合、照射口ＰＡを原点として線分ＷＢに対して右回り方向に角度αＢとなる位置に設けられている。図４Ａ～４Ｃ及び図５において、角度αＢは、０°である。また、検出部２４は、被測定物３０を回折したＸ線ＲＣを測定する。ここで、検出部２４は、Ｘ線ＲＡの照射方向から平面Ｃを見た場合、照射口ＰＡを原点として線分ＷＢに対して右回り方向に角度αＣとなる位置に設けられている。図４Ａ～４Ｃ及び図５において、角度αＣは、１８０°である。
【0047】
図７に戻って、制御装置１０は、制御部１４０によって、検出部２３及び２４が検出したＸ線の検出結果を積分強度算出部１１０に伝達する。そして、処理は、ステップＳＰ１４の処理に移行する。
【0048】
（ステップＳＰ１４）
制御装置１０は、積分強度算出部１１０によって、検出部２３及び２４が検出したＸ線ＲＢ及びＲＣの検出結果に基づいて、検出部２３が検出したＸ線ＲＢの回折プロフィルの積分強度と、検出部２４が検出したＸ線ＲＣの回折プロフィルの積分強度とを算出する。ここで、Ｘ線ＲＢ及びＲＣの回折プロフィルについて、図６Ａ及び図６Ｂを参照しつつ説明する。
制御装置１０は、積分強度算出部１１０によって、検出部２３及び２４が検出したＸ線ＲＢ及びＲＣの検出結果に基づいて、検出部２３が検出したＸ線ＲＢの回折プロフィルの積分強度と、検出部２４が検出したＸ線ＲＣの回折プロフィルの積分強度とを算出する。ここで、Ｘ線ＲＢ及びＲＣの回折プロフィルについて、図６Ａ及び図６Ｂを参照しつつ説明する。
【0049】
図６Ａは、図４Ａに示す検出部２３及び２４のうち一の検出部２３が検出したＸ線ＲＢの回折プロフィルを示す図である。また、図６Ｂは、図４Ａに示す検出部２３及び２４のうち他の検出部２４が測定したＸ線ＲＣの回折プロフィルを示す図である。図６Ａにおいて、横軸は、検出部２３における検出箇所を示し、具体的には、平面Ｃ上における点ＰＡから点ＰＢを通過して円周に向かう仮想の軸における位置をピクセル数で示している。また、図６Ｂにおいて、横軸は、検出部２４における検出箇所を示し、具体的には、平面Ｃ上における点ＰＡから点ＰＣを通過して円周に向かう仮想の軸における位置をピクセル数で示している。また、縦軸は、いずれも測定したＸ線の強度をcps（count per seconds）で示している。
【0050】
制御装置１０は、まず、積分強度算出部１１０によって、検出部２３及び２４が検出したＸ線ＲＢ及びＲＣの検出結果から、検出箇所毎のＸ線強度を含むように、回折プロフィルを生成する。続いて、制御装置１０は、積分強度算出部１１０によって、生成した回折プロフィル毎に、検出したＸ線の測定値の傾きなどから山なりの形状のグラフになっている部分を抽出し、抽出した山なりの形状の部分の幅と高さとを算出する。ここで、幅は、山なりの形状の部分の横軸方向の長さである。また、高さは、山なりの形状の部分の縦軸方向の最大値及び最小値の差である。また、制御装置１０は、生成した回折プロフィル毎に、山なりの形状の部分の高さに対して幅を乗算し、乗算結果を回折プロフィルの積分強度として算出する。そして、制御装置１０は、制御部１４０によって、積分強度算出部１１０が算出した検出部２３及び２４に関するＸ線ＲＢ及びＲＣの回折プロフィルの積分強度を入射角算出部１２０に伝達する。図７に戻って、処理は、ステップＳＰ１６の処理に移行する。
【0051】
（ステップＳＰ１６）
制御装置１０は、入射角算出部１２０によって、積分強度算出部１１０が算出したＸ線ＲＢ及びＲＣの回折プロフィルの積分強度に基づいて、照射部２２が照射したＸ線ＲＡの被測定物３０に対する入射角Ψを算出する。具体的には、制御装置１０は、入射角算出部１２０によって、Ｘ線ＲＢの回折プロフィルの積分強度に対するＸ線ＲＣの回折プロフィルの積分強度の比を算出する。続いて、制御装置１０は、入射角算出部１２０によって、算出した比を記憶部１６０が記憶している対応関係に当てはめて、当てはめた結果対応する値を入射角Ψとして算出する。ここで、対応関係は、例えば、算出する入射角Ψの値が１０００通り～１０００００通り程度になるように、積分強度の比及び入射角Ψの組み合わせを含む。制御装置１０は、制御部１４０によって、入射角算出部１２０が算出した入射角Ψをパラメータ算出部１３０に伝達する。そして、処理は、ステップＳＰ１８の処理に移行する。
制御装置１０は、入射角算出部１２０によって、積分強度算出部１１０が算出したＸ線ＲＢ及びＲＣの回折プロフィルの積分強度に基づいて、照射部２２が照射したＸ線ＲＡの被測定物３０に対する入射角Ψを算出する。具体的には、制御装置１０は、入射角算出部１２０によって、Ｘ線ＲＢの回折プロフィルの積分強度に対するＸ線ＲＣの回折プロフィルの積分強度の比を算出する。続いて、制御装置１０は、入射角算出部１２０によって、算出した比を記憶部１６０が記憶している対応関係に当てはめて、当てはめた結果対応する値を入射角Ψとして算出する。ここで、対応関係は、例えば、算出する入射角Ψの値が１０００通り～１０００００通り程度になるように、積分強度の比及び入射角Ψの組み合わせを含む。制御装置１０は、制御部１４０によって、入射角算出部１２０が算出した入射角Ψをパラメータ算出部１３０に伝達する。そして、処理は、ステップＳＰ１８の処理に移行する。
【0052】
（ステップＳＰ１８）
制御装置１０は、パラメータ算出部１３０によって、入射角算出部１２０が算出したＸ線ＲＡの被測定物３０に対する入射角Ψに基づいて、被測定物３０のパラメータを算出する。具体的には、制御装置１０は、パラメータ算出部１３０によって、入射角算出部１２０が算出した入射角Ψを次の関係式に代入することによって、被測定物３０の垂直応力σ及びせん断応力τを算出する。垂直応力σは、σ＝－｛Ｅ／（１＋ν）｝×｛１／ｓｉｎ２η｝×｛１／ｓｉｎ２Ψ｝×∂ａ１（０）／∂ｃｏｓα［式１］で表される。また、せん断応力τは、τ＝－［Ｅ／｛２（１＋ν）｝］×｛１／ｓｉｎ２η｝×｛１／ｓｉｎΨ｝×∂ａ２（０）／∂ｓｉｎα［式２］で表される。ここで、Ｘ線的ヤング率は、Ｅである。また、Ｘ線的ポアソン比は、νである。また、測定ひずみの第１ひずみパラメータは、ａ１（０）である。また、測定ひずみの第２ひずみパラメータは、ａ２（０）である。また、回折したＸ線によって検出部２３及び２４の検出器の表面に形成される像（すなわち回折環）の中心角は、αである。制御装置１０は、制御部１４０によって、パラメータ算出部１３０が算出した被測定物３０のパラメータを記憶部１６０に記憶するとともに、入出力部１５０を介して制御装置１０の操作者に被測定物３０のパラメータの値を出力する。そして、図７に示す一連の処理は、終了する。
制御装置１０は、パラメータ算出部１３０によって、入射角算出部１２０が算出したＸ線ＲＡの被測定物３０に対する入射角Ψに基づいて、被測定物３０のパラメータを算出する。具体的には、制御装置１０は、パラメータ算出部１３０によって、入射角算出部１２０が算出した入射角Ψを次の関係式に代入することによって、被測定物３０の垂直応力σ及びせん断応力τを算出する。垂直応力σは、σ＝－｛Ｅ／（１＋ν）｝×｛１／ｓｉｎ２η｝×｛１／ｓｉｎ２Ψ｝×∂ａ１（０）／∂ｃｏｓα［式１］で表される。また、せん断応力τは、τ＝－［Ｅ／｛２（１＋ν）｝］×｛１／ｓｉｎ２η｝×｛１／ｓｉｎΨ｝×∂ａ２（０）／∂ｓｉｎα［式２］で表される。ここで、Ｘ線的ヤング率は、Ｅである。また、Ｘ線的ポアソン比は、νである。また、測定ひずみの第１ひずみパラメータは、ａ１（０）である。また、測定ひずみの第２ひずみパラメータは、ａ２（０）である。また、回折したＸ線によって検出部２３及び２４の検出器の表面に形成される像（すなわち回折環）の中心角は、αである。制御装置１０は、制御部１４０によって、パラメータ算出部１３０が算出した被測定物３０のパラメータを記憶部１６０に記憶するとともに、入出力部１５０を介して制御装置１０の操作者に被測定物３０のパラメータの値を出力する。そして、図７に示す一連の処理は、終了する。
【0053】
＜効果＞
以上、本実施形態では、Ｘ線測定装置１は、被測定物３０に対してＸ線ＲＡを照射する照射部２２と、被測定物３０を回折したＸ線ＲＢ及びＲＣを検出する複数の検出部２３及び２４とを備える。また、Ｘ線測定装置１は、検出部２３及び２４が検出したＸ線ＲＢ及びＲＣの回折プロフィルの積分強度を算出する積分強度算出部１１０と、積分強度算出部１１０が算出した検出部２３及び２４に関する積分強度に基づいて、照射部２２が照射したＸ線ＲＡの被測定物３０に対する入射角Ψを算出する入射角算出部１２０とを備える。
以上、本実施形態では、Ｘ線測定装置１は、被測定物３０に対してＸ線ＲＡを照射する照射部２２と、被測定物３０を回折したＸ線ＲＢ及びＲＣを検出する複数の検出部２３及び２４とを備える。また、Ｘ線測定装置１は、検出部２３及び２４が検出したＸ線ＲＢ及びＲＣの回折プロフィルの積分強度を算出する積分強度算出部１１０と、積分強度算出部１１０が算出した検出部２３及び２４に関する積分強度に基づいて、照射部２２が照射したＸ線ＲＡの被測定物３０に対する入射角Ψを算出する入射角算出部１２０とを備える。
【0054】
したがって、Ｘ線測定装置１は、照射部２２が照射したＸ線ＲＡの被測定物３０に対する入射角Ψを算出するため、入射角Ψを予め算出しておく必要がなく、Ｘ線測定にかかる手間を削減できる。
【0055】
また、照射部２２は、複数の検出部２３及び２４の間に配置されている。したがって、Ｘ線測定装置１は、被測定物３０を回折したＸ線を検出する箇所が検出部２３及び２４によって異なるため、Ｘ線の回折プロフィルの積分強度の違いによって、高精度でＸ線を測定できる。
【0056】
また、入射角算出部１２０は、積分強度算出部１１０が算出した複数の検出部２３及び２４に関する積分強度同士の比を算出し、算出した比に基づいて照射部２２が照射したＸ線ＲＡの被測定物３０に対する入射角Ψを算出する。したがって、Ｘ線測定装置１は、積分強度同士の比によって入射角Ψを算出するため、Ｘ線の強度の絶対値によらず高精度でＸ線を測定できる。
【0057】
また、Ｘ線測定装置１は、複数の検出部２３及び２４が検出したＸ線ＲＢ及びＲＣの回折プロフィル及び入射角算出部１２０が算出した入射角Ψに基づいて、被測定物３０に関するパラメータを算出するパラメータ算出部１３０をさらに備える。したがって、Ｘ線測定装置１は、入射角Ψを予め算出しておく必要がなく、被測定物３０のパラメータの測定にかかる手間を削減できる。
【0058】
また、パラメータ算出部１３０は、複数の検出部２３及び２４が検出したＸ線ＲＢ及びＲＣの回折プロフィル及び入射角算出部１２０が算出した入射角Ψに基づいて、被測定物３０のパラメータとして、被測定物３０の垂直応力σ及びせん断応力τを算出する。したがって、Ｘ線測定装置１は、入射角Ψを予め算出しておく必要がなく、被測定物３０の垂直応力σ及びせん断応力をτの測定にかかる手間を削減できる。
【0059】
＜変形例＞
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。すなわち、上記の実施形態に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。また、上記実施形態及び後述する変形例が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。すなわち、上記の実施形態に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。また、上記実施形態及び後述する変形例が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【0060】
例えば、本実施形態では、入射角算出部１２０は、入射角Ψの算出にあたって、検出部２３及び２４が検出したＸ線ＲＢ及びＲＣの回折プロフィルの積分強度を用いるが、これに限られるものではない。入射角算出部１２０は、検出部２３及び２４が検出したＸ線ＲＢ及びＲＣの回折プロフィルの山なりの形状の部分の高さ及び幅の組み合わせを用いて、入射角Ψを算出しても良い。入射角算出部１２０は、例えば、記憶部１６０に記憶されているＸ線の回折プロフィルの山なりの形状の部分の高さ及び幅の組み合わせと、入射角Ψとの対応関係を参照し、検出部２３及び２４が測定したＸ線ＲＢ及びＲＣの回折プロフィルの山なりの形状の部分の高さ及び幅を当該対応関係に当てはめることによって、入射角Ψを算出する。
【0061】
この構成によれば、制御装置１０は、積分強度の算出元となる回折プロフィルの山なりの形状の部分の高さ及び幅の組み合わせによって、入射角Ψを算出するため、Ｘ線測定にかかる手間を削減しつつ、Ｘ線測定の精度を向上できる。
【0062】
また、制御装置１０は、照射部２２が照射するＸ線ＲＡの被測定物３０に対する入射角Ψの変動を検知する異常検知部をさらに備えていても良い。異常検知部は、入射角算出部１２０によって入射角Ψが算出された場合、前回算出された入射角Ψと今回算出された入射角Ψの差を算出する。異常検知部は、算出した差が予め定められている閾値以上である場合、入射角Ψの変動が異常であると判定して、入出力部１５０を介して、入射角Ψの変動が異常であることを示す通知をＸ線測定装置１の操作者に出力する。さらに、異常検知部は、入射角Ψの変動が異常であると判定した場合、動力機構２０を停止するように駆動部２１Ａ～２１Ｄの動作を制御しても良い。
【0063】
この構成によれば、制御装置１０は、入射角Ψの急激な変動をＸ線測定装置１の操作者に通知するため、被測定物３０やＸ線測定装置１に異常があるかもしれないことを操作者に知らせることができる。
【符号の説明】
【0064】
１…Ｘ線測定装置、２２…照射部、２３…検出部、２４…検出部、３０…被測定物、１１０…積分強度算出部、１２０…入射角算出部、１３０…パラメータ算出部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】