7578271 Ｘ線回折測定装置、Ｘ線回折測定システム及び回折環撮像方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-28

(45)【発行日】2024-11-06

(54)【発明の名称】Ｘ線回折測定装置、Ｘ線回折測定システム及び回折環撮像方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/205 20180101AFI20241029BHJP

【ＦＩ】

G01N23/205

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020192254

(22)【出願日】2020-11-19

(65)【公開番号】P2022080998

(43)【公開日】2022-05-31

【審査請求日】2023-10-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000112004

【氏名又は名称】パルステック工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100130281

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 道幸

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100214813

【弁理士】

【氏名又は名称】中嶋 幸江

(72)【発明者】

【氏名】丸山 洋一

【審査官】中尾 太郎

(56)【参考文献】

【文献】特公昭４６－０００７１８（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開平１１－０３０５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０４０７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０９９１４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１７６８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０３２２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０６３１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１２４２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４４８９４２５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２３／２０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象とする測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射手段と、
前記Ｘ線出射手段から前記測定対象物に向けてＸ線が照射された際、前記測定対象物にて発生した回折Ｘ線を、前記Ｘ線出射手段から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する撮像面にて受光し、前記撮像面に前記回折Ｘ線の像である回折環を撮像する回折環撮像手段と、
前記Ｘ線出射手段及び前記回折環撮像手段を内蔵する筐体とを備えたＸ線回折測定装置において、
前記筐体を前記Ｘ線の光軸に対して垂直な回転軸周りに揺動させる揺動手段と、
前記揺動手段の回転軸の位置を前記測定対象物に対して変化させる回転軸位置変化手段と、
前記測定対象物から見て前記撮像面の手前に配置された、前記撮像面に平行な面を有し、前記回折Ｘ線の一部を通過させる通過口を有するマスクであって、前記通過口の中心線が前記Ｘ線の光軸を通るようになっているマスクと、
前記マスクの通過口の位置を前記測定対象物に対して変化させる通過口位置変化手段と、
前記回転軸位置変化手段により前記揺動手段の回転軸の位置を変化させ、前記通過口位置変化手段により前記マスクの通過口の位置を変化させるとき、前記測定対象物に対する前記撮像面の前記Ｘ線の光軸周りの回転位置を固定した状態にしたうえで、前記マスクの通過口の中心線が、常に前記Ｘ線の光軸を含み前記揺動手段の回転軸に垂直な平面内に含まれるようにする揺動回転軸－通過口関係固定手段とを備え、
さらに、前記撮像面を前記Ｘ線の光軸周りに回転させる撮像面回転手段を備え、
前記揺動手段の揺動部分と前記マスクとは、前記筐体と一体になっており、
前記回転軸位置変化手段及び前記通過口位置変化手段は、前記筐体を前記Ｘ線の光軸周りに回転させる筐体回転手段であり、
前記揺動回転軸－通過口関係固定手段は、前記撮像面回転手段による回転と前記筐体回転手段による回転との回転量が等しく、回転方向が逆方向になるよう制御する制御手段であることを特徴とするＸ線回折測定装置。

【請求項2】

請求項１に記載のＸ線回折測定装置において、
前記Ｘ線出射手段は、Ｘ線を出射するＸ線管と前記Ｘ線管から出射されたＸ線を通過させることで略平行光にする貫通孔群とを備え、
前記撮像面はイメージングプレートであって、中央に前記貫通孔群の１つである貫通孔が形成されたテーブルに固定されており、
前記撮像面回転手段は、回転することにより前記テーブルを前記貫通孔群の中心軸回りに回転させる出力軸を有するモータであって、前記出力軸の中心軸が前記貫通孔群の中心軸に一致するように配置され、前記貫通孔群の１つである貫通孔が前記出力軸に形成されたモータであり、
前記イメージングプレートにレーザ光を照射するとともに、前記レーザ光の照射によって前記イメージングプレートから出射された光の強度を検出するレーザ検出装置と、
前記テーブルを、前記イメージングプレートに平行な方向に前記レーザ検出装置に対して相対的に移動させる移動手段と、
前記モータにより前記テーブルが回転され、かつ前記移動手段によって前記テーブルが移動されている状態で、前記レーザ検出装置によって繰り返し検出される光の強度を、前記モータの回転角度及び前記移動手段の移動位置と同じタイミングで取込み、回折環読取りデータとするデータ読み取り手段とを備えたことを特徴とするＸ線回折測定装置。

【請求項3】

対象とする測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射手段と、
前記Ｘ線出射手段から前記測定対象物に向けてＸ線が照射された際、前記測定対象物にて発生した回折Ｘ線を、前記Ｘ線出射手段から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する撮像面にて受光し、前記撮像面に前記回折Ｘ線の像である回折環を撮像する回折環撮像手段と、
前記Ｘ線出射手段及び前記回折環撮像手段を内蔵する筐体と、
前記筐体を前記Ｘ線の光軸に対して垂直な回転軸周りに揺動させる揺動手段であって、揺動部分が前記筐体と一体になっている揺動手段と、
前記測定対象物から見て前記撮像面の手前に前記筐体と一体になって配置された、前記撮像面に平行な面を有し、前記回折Ｘ線の一部を通過させる通過口を有するマスクであって、前記通過口の中心線が前記Ｘ線の光軸を通るようになっているマスクと、
前記撮像面を前記Ｘ線の光軸周りに回転させる撮像面回転手段とを備えたＸ線回折測定装置、及び、
前記測定対象物を載置するステージと、
前記ステージを回転させるステージ回転手段とを備えたステージ装置
を含むＸ線回折測定システムにおいて、
前記Ｘ線回折測定装置の筐体に対する前記ステージ装置のステージの位置及び姿勢を調整する位置姿勢調整手段と、
前記ステージ回転手段により前記ステージを回転させ、前記撮像面回転手段により前記撮像面を回転させるとき、前記ステージ回転手段による回転と前記撮像面回転手段による回転との回転量及び回転方向が等しくなるよう制御する制御手段とを備えたことを特徴とするＸ線回折測定システム。

【請求項4】

対象とする測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射手段と、
前記Ｘ線出射手段から前記測定対象物に向けてＸ線が照射された際、前記測定対象物にて発生した回折Ｘ線を、前記Ｘ線出射手段から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する撮像面にて受光し、前記撮像面に前記回折Ｘ線の像である回折環を撮像する回折環撮像手段と、
前記Ｘ線出射手段及び前記回折環撮像手段を内蔵する筐体と、
前記測定対象物から見て前記撮像面の手前に配置された、前記撮像面に平行な面を有し、前記回折Ｘ線の一部を通過させる通過口を有するマスクであって、前記通過口の中心線が前記Ｘ線の光軸を通るようになっているマスクと、
前記撮像面を前記Ｘ線の光軸周りに回転させる撮像面回転手段とを備えたＸ線回折測定装置、及び、
前記測定対象物を載置するステージと、
前記ステージを回転させるステージ回転手段と、
前記ステージを前記ステージ回転手段とともに前記ステージ回転手段の回転軸に対して垂直な回転軸周りに揺動させる揺動手段であって、前記ステージに前記測定対象物を載置したとき、前記揺動手段の回転軸が前記測定対象物の平面内に含まれるようになっている揺動手段とを備えたステージ装置
を含むＸ線回折測定システムにおいて、
前記Ｘ線回折測定装置の筐体に対する前記ステージ装置のステージの位置及び姿勢を調整する位置姿勢調整手段と、
前記ステージ回転手段により前記ステージを回転させ、前記撮像面回転手段により前記撮像面を回転させるとき、前記ステージ回転手段による回転と前記撮像面回転手段による回転との回転量及び回転方向が等しくなるよう制御する制御手段とを備えたことを特徴とするＸ線回折測定システム。

【請求項5】

対象とする測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射手段と、
前記Ｘ線出射手段から前記測定対象物に向けてＸ線が照射された際、前記測定対象物にて発生した回折Ｘ線を、前記Ｘ線出射手段から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する撮像面にて受光し、前記撮像面に前記回折Ｘ線の像である回折環を撮像する回折環撮像手段と、
前記Ｘ線出射手段及び前記回折環撮像手段を内蔵する筐体と、
前記測定対象物から見て前記撮像面の手前に配置された、前記撮像面に平行な面を有し、前記回折Ｘ線の一部を通過させる通過口を有するマスクであって、前記通過口の中心線が前記Ｘ線の光軸を通るようになっているマスクと、
前記マスクを前記Ｘ線の光軸周りに回転させるマスク回転手段とを備えたＸ線回折測定装置、及び、
前記測定対象物を載置するステージと、
前記ステージを回転させるステージ回転手段と、
前記ステージを前記ステージ回転手段とともに前記ステージ回転手段の回転軸に対して垂直な回転軸周りに揺動させる揺動手段であって、前記ステージに前記測定対象物を載置したとき、前記揺動手段の回転軸が前記測定対象物の平面内に含まれるようになっている揺動手段と、
前記揺動手段を前記ステージ回転手段と同じ回転軸で回転させる揺動回転手段とを備えたステージ装置
を含むＸ線回折測定システムにおいて、
前記Ｘ線回折測定装置の筐体に対する前記ステージ装置のステージの位置及び姿勢を調整する位置姿勢調整手段と、
前記ステージ回転手段により前記ステージを回転させ、前記揺動回転手段により前記揺動手段を回転させ、前記マスク回転手段により前記マスクを回転させるとき、前記撮像面回転手段による回転と前記揺動回転手段による回転との回転量が等しく、回転方向が逆方向になり、前記ステージ回転手段による回転と前記マスク回転手段による回転との回転量及び回転方向が等しくなるよう制御する制御手段とを備えたことを特徴とするＸ線回折測定システム。

【請求項6】

Ｘ線出射手段から対象とする測定対象物に向けてＸ線を出射し、測定対象物にて発生した回折Ｘ線を、出射したＸ線の光軸に対して垂直に交差する撮像面にて受光し、前記撮像面に回折Ｘ線の像である回折環を撮像する回折環撮像方法において、
前記回折環を撮像するとき、
前記測定対象物におけるＸ線の照射点を通り前記Ｘ線の光軸に垂直な軸を回転軸にして、前記Ｘ線出射手段と前記撮像面とを一体として前記測定対象物に対して相対的に揺動させるとともに、前記回転軸の位置を前記測定対象物に対して変化させ、
前記測定対象物から見て前記撮像面の手前に配置された、前記撮像面に平行な面を有し、前記回折Ｘ線の一部を通過させる通過口を有するマスクであって、前記通過口の中心線が前記Ｘ線の光軸を通るようになっているマスクの通過口の位置を前記測定対象物に対して変化させ、
その際、前記測定対象物に対する前記撮像面の前記Ｘ線の光軸周りの回転位置を固定した状態にしたうえで、前記マスクの通過口の中心線が、常に前記Ｘ線の光軸を含み前記回転軸に垂直な平面内に含まれるようにすることを特徴とする回折環撮像方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物で発生する回折Ｘ線により撮像面に回折環を撮像するＸ線回折測定装置、Ｘ線回折測定システム及び回折環撮像方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物で発生する回折Ｘ線により撮像面に回折Ｘ線による像である回折環を撮像し、該回折環の形状データを用いてｃｏｓα法による演算処理を行うことで、測定対象物の残留応力等の特性値を測定するＸ線回折測定装置が知られている。そのようなＸ線回折測定装置としては、例えば特許文献１に示されるように、回折環を撮像する機能と撮像した回折環を読み取る機能を備えたＸ線回折測定装置がある。特許文献１に示されている装置は、Ｘ線出射器、イメージングプレート等の回折環撮像手段、レーザ検出装置等の回折環読取手段、および移動機構と回転機構等のレーザ走査手段及びＬＥＤ照射器等の回折環消去手段等を１つの筐体内に備えている。そして、測定対象物にＸ線を照射して発生する回折Ｘ線により、回折環をイメージングプレートに撮像する撮像工程、イメージングプレートにレーザ検出装置からのレーザ光を走査しながら照射することで回折環の形状を検出する読取工程、及び該回折環をＬＥＤ光の照射により消去する消去工程を連続して行えるようになっている。このＸ線回折測定装置は小型で軽量のため、測定対象物がある場所まで装置を運搬して測定を行うことができ、また、短時間で測定を行うことができる。

【0003】

Ｘ線回折測定の対象となる物体には様々なものがあるが、その中には結晶粒が大きいものがあり、そのような測定対象物においては回折面があらゆる方向に一様に存在せず、Ｘ線照射点から見て回折環が撮像される方向の特定方向における回折Ｘ線の強度が小さい場合がある。そのような場合は、撮像される回折環が不連続になったり、一部が不明瞭になったりする。この問題に対応するＸ線回折測定装置としては、例えば特許文献２に示されるＸ線回折測定装置のように、装置の筐体を複数の方向に揺動させる機構を設け、Ｘ線照射点を揺動の中心にして該筐体を揺動させながらＸ線照射することで回折環を撮像するＸ線回折測定装置がある。このＸ線回折測定装置によれば、Ｘ線照射点から見て回折環が撮像される方向において、ほとんどの方向における回折Ｘ線の強度が大きくなり、連続かつ明瞭な回折環を撮像することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５８３５１９１号公報

【文献】特許第６１９５１４０号公報

【0005】

しかしながら、本願発明者は、特許文献２に示されるＸ線回折測定装置を用いて様々な測定対象物を測定した結果、残留応力がほとんど無くても撮像される回折環が真円から変形する場合がある、すなわち、撮像される回折環が残留応力とは別の要因で真円からずれる場合があることを確認した。また、本願発明者は、Ｘ線回折測定装置の筐体を１方向のみに揺動させる場合でも同様の現象があることを確認した。よって、Ｘ線回折測定装置の筐体を複数の方向に揺動させて回折環を撮像し、連続かつ明瞭な回折環を撮像したとしても、測定対象物によっては精度のよい残留応力を測定することができないという問題がある。

【0006】

本発明はこの問題を解消するためなされたもので、その目的は、測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物で発生する回折Ｘ線により撮像面に回折環を撮像するＸ線回折測定装置、Ｘ線回折測定システム及び回折環撮像方法において、Ｘ線回折測定装置の筐体を複数の方向に揺動させて回折環を撮像し、連続かつ明瞭な回折環を撮像するとともに、撮像される回折環の真円からのずれを、ほとんど残留応力によるものにすることができるＸ線回折測定装置、Ｘ線回折測定システム及び回折環撮像方法を提供することにある。

【0007】

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、対象とする測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射手段と、Ｘ線出射手段から測定対象物に向けてＸ線が照射された際、測定対象物にて発生した回折Ｘ線を、Ｘ線出射手段から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する撮像面にて受光し、撮像面に回折Ｘ線の像である回折環を撮像する回折環撮像手段と、Ｘ線出射手段及び回折環撮像手段を内蔵する筐体とを備えたＸ線回折測定装置において、筐体をＸ線の光軸に対して垂直な回転軸周りに揺動させる揺動手段と、揺動手段の回転軸の位置を測定対象物に対して変化させる回転軸位置変化手段と、測定対象物から見て撮像面の手前に配置された、撮像面に平行な面を有し、回折Ｘ線の一部を通過させる通過口を有するマスクであって、通過口の中心線がＸ線の光軸を通るようになっているマスクと、マスクの通過口の位置を測定対象物に対して変化させる通過口位置変化手段と、回転軸位置変化手段により揺動手段の回転軸の位置を変化させ、通過口位置変化手段によりマスクの通過口の位置を変化させるとき、測定対象物に対する撮像面のＸ線の光軸周りの回転位置を固定した状態にしたうえで、マスクの通過口の中心線が、常にＸ線の光軸を含み揺動手段の回転軸に垂直な平面内に含まれるようにする揺動回転軸－通過口関係固定手段とを備えたＸ線回折測定装置としたことにある。

【0008】

これによれば、Ｘ線出射手段からＸ線を出射させ、回折環撮像手段により撮像面に回折環を撮像する際、揺動手段によりＸ線回折測定装置の筐体を揺動させ、回転軸位置変化手段により揺動手段の回転軸の位置を変化させ、通過口位置変化手段によりマスクの通過口の位置を変化させるようにし、さらに、揺動回転軸－通過口関係固定手段により、測定対象物に対する撮像面のＸ線の光軸周りの回転位置を固定した状態にしたうえで、マスクの通過口の中心線が、常にＸ線の光軸を含み揺動手段の回転軸に垂直な平面内に含まれるようにする。本願出願人は、このようにして様々な測定対象物に対してＸ線回折測定を行った結果、このＸ線回折測定装置によれば、連続かつ明瞭な回折環を撮像するとともに、撮像される回折環の真円からのずれを、ほとんど残留応力によるものにすることができることを確認した。すなわち、Ｘ線回折測定装置の筐体を揺動させて回折環を撮像した場合、撮像される回折環が残留応力とは別の要因で真円からずれる原因は、揺動の回転軸に垂直な平面が撮像面と交差するラインの方向（以下、揺動方向という）と、撮像される回折環の半径方向とが一致していないためであることを確認した。撮像される回折環の半径方向と揺動方向とが大きく異なっている場合、揺動の特定角度において回折Ｘ線の強度が大きいと、回折環の半径方向におけるＸ線強度曲線がガウス分布のようなピーク位置が明確な分布でなくなり、ピーク位置を精度よく定めることができなくなるため回折環が真円から大きくずれることになる。よって、上述したＸ線回折測定装置により筐体を揺動させて回折環を撮像すれば、撮像される回折環の半径方向と揺動方向とがほぼ同じ方向になり、揺動の特定角度において回折Ｘ線の強度が大きくても、回折環の半径方向におけるＸ線強度曲線のピーク位置を精度よく定めることができるようになり、撮像される回折環の真円からのずれは、ほとんど残留応力によるものになる。

【0009】

また、本発明の他の特徴は、撮像面をＸ線の光軸周りに回転させる撮像面回転手段を備え、揺動手段の揺動部分とマスクとは、筐体と一体になっており、回転軸位置変化手段及び通過口位置変化手段は、筐体をＸ線の光軸周りに回転させる筐体回転手段であり、揺動回転軸－通過口関係固定手段は、撮像面回転手段による回転と筐体回転手段による回転との回転量が等しく、回転方向が逆方向になるよう制御する制御手段であるようにしたことにある。

【0010】

これによれば、筐体回転手段により筐体を回転させても、撮像面回転手段により撮像面が反対方向に同じだけ回転されるので、測定対象物に対する撮像面のＸ線の光軸周りの回転位置は固定される。そして、揺動手段の揺動部分とマスクとが筐体と一体になっているので、揺動手段の回転軸の位置とマスクの通過口の位置との関係は固定される。すなわち、これによれば、筐体を回転させずに揺動手段の回転軸を回転させる機構や、撮像面の手前に配置したマスクを回転させる機構を設けずとも、測定対象物に対する撮像面のＸ線の光軸周りの回転位置を固定し、揺動手段の回転軸の位置とマスクの通過口の位置との関係を固定して、揺動手段の回転軸の位置と通過口の位置とを変化させることができる。よって、追加する機構が複雑にならないので、装置のコストアップを抑制することができる。

【0011】

また、本発明の他の特徴は、Ｘ線出射手段は、Ｘ線を出射するＸ線管とＸ線管から出射されたＸ線を通過させることで略平行光にする貫通孔群とを備え、撮像面はイメージングプレートであって、中央に貫通孔群の１つである貫通孔が形成されたテーブルに固定されており、撮像面回転手段は、回転することによりテーブルを貫通孔群の中心軸回りに回転させる出力軸を有するモータであって、出力軸の中心軸が貫通孔群の中心軸に一致するように配置され、貫通孔群の１つである貫通孔が出力軸に形成されたモータであり、イメージングプレートにレーザ光を照射するとともに、レーザ光の照射によってイメージングプレートから出射された光の強度を検出するレーザ検出装置と、テーブルを、イメージングプレートに平行な方向にレーザ検出装置に対して相対的に移動させる移動手段と、モータによりテーブルが回転され、かつ移動手段によってテーブルが移動されている状態で、レーザ検出装置によって繰り返し検出される光の強度を、モータの回転角度及び移動手段の移動位置と同じタイミングで取込み、回折環読取りデータとするデータ読み取り手段とを備えたＸ線回折測定装置としたことにある。

【0012】

これによれば、撮像された回折環を読み取る手段の１つとして撮像面であるイメージングプレートを回転させる手段を設けているので、本発明を実施するために新たに撮像面を回転させる手段を設ける必要がなく、さらに装置のコストアップを抑制することができる。すなわち、先行技術文献の特許文献１に示されるＸ線回折測定装置に本発明を適用すれば、装置のコストアップを抑制することができる。

【0013】

また、本発明の他の特徴は、対象とする測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射手段と、Ｘ線出射手段から測定対象物に向けてＸ線が照射された際、測定対象物にて発生した回折Ｘ線を、Ｘ線出射手段から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する撮像面にて受光し、撮像面に回折Ｘ線の像である回折環を撮像する回折環撮像手段と、Ｘ線出射手段及び回折環撮像手段を内蔵する筐体と、筐体をＸ線の光軸に対して垂直な回転軸周りに揺動させる揺動手段であって、揺動部分が筐体と一体になっている揺動手段と、測定対象物から見て撮像面の手前に筐体と一体になって配置された、撮像面に平行な面を有し、回折Ｘ線の一部を通過させる通過口を有するマスクであって、通過口の中心線がＸ線の光軸を通るようになっているマスクと、撮像面をＸ線の光軸周りに回転させる撮像面回転手段とを備えたＸ線回折測定装置、及び、測定対象物を載置するステージと、ステージを回転させるステージ回転手段とを備えたステージ装置を含むＸ線回折測定システムにおいて、Ｘ線回折測定装置の筐体に対するステージ装置のステージの位置及び姿勢を調整する位置姿勢調整手段と、ステージ回転手段によりステージを回転させ、撮像面回転手段により撮像面を回転させるとき、ステージ回転手段による回転と撮像面回転手段による回転との回転量及び回転方向が等しくなるよう制御する制御手段とを備えたＸ線回折測定システムとしたことにある。

【0014】

これによれば、位置姿勢調整手段によりＸ線回折測定装置の筐体に対するステージ装置のステージの位置及び姿勢を調整することで、Ｘ線の光軸とステージ回転手段の回転軸の位置とを合致させることができる。そして、そのような状態で、ステージ回転手段によりステージを回転させ、さらに撮像面回転手段により撮像面を、ステージ回転手段による回転の回転量と回転方向に等しくなるよう回転させると、測定対象物を基準にして見れば、測定対象物に対する撮像面のＸ線の光軸周りの回転位置を固定し、揺動手段の回転軸の位置とマスクの通過口の位置との関係を固定して、揺動手段の回転軸の位置と通過口の位置とを変化させることができる。よって、これによっても、上述したＸ線回折測定装置と同じ効果を得ることができる。

【0015】

また、本発明の他の特徴は、対象とする測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射手段と、Ｘ線出射手段から測定対象物に向けてＸ線が照射された際、測定対象物にて発生した回折Ｘ線を、Ｘ線出射手段から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する撮像面にて受光し、撮像面に回折Ｘ線の像である回折環を撮像する回折環撮像手段と、Ｘ線出射手段及び回折環撮像手段を内蔵する筐体と、測定対象物から見て撮像面の手前に配置された、撮像面に平行な面を有し、回折Ｘ線の一部を通過させる通過口を有するマスクであって、通過口の中心線がＸ線の光軸を通るようになっているマスクと、撮像面をＸ線の光軸周りに回転させる撮像面回転手段とを備えたＸ線回折測定装置、及び、測定対象物を載置するステージと、ステージを回転させるステージ回転手段と、ステージをステージ回転手段とともにステージ回転手段の回転軸に対して垂直な回転軸周りに揺動させる揺動手段であって、ステージに測定対象物を載置したとき、揺動手段の回転軸が測定対象物の平面内に含まれるようになっている揺動手段とを備えたステージ装置を含むＸ線回折測定システムにおいて、Ｘ線回折測定装置の筐体に対するステージ装置のステージの位置及び姿勢を調整する位置姿勢調整手段と、ステージ回転手段によりステージを回転させ、撮像面回転手段により撮像面を回転させるとき、ステージ回転手段による回転と撮像面回転手段による回転との回転量及び回転方向が等しくなるよう制御する制御手段とを備えたＸ線回折測定システムとしたことにある。

【0016】

これによれば、上述したＸ線回折測定システムにおいて、揺動手段を筐体を揺動させる手段からステージを揺動させる手段に変更したのみであり、測定対象物を基準にして見れば、測定対象物に対する撮像面のＸ線の光軸周りの回転位置を固定し、揺動手段の回転軸の位置とマスクの通過口の位置との関係を固定して、揺動手段の回転軸の位置と通過口の位置とを変化させることができる。よって、これによっても、上述したＸ線回折測定システムと同じ効果を得ることができる。

【0017】

また、本発明の他の特徴は、対象とする測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射手段と、Ｘ線出射手段から測定対象物に向けてＸ線が照射された際、測定対象物にて発生した回折Ｘ線を、Ｘ線出射手段から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する撮像面にて受光し、撮像面に回折Ｘ線の像である回折環を撮像する回折環撮像手段と、Ｘ線出射手段及び回折環撮像手段を内蔵する筐体と、測定対象物から見て撮像面の手前に配置された、撮像面に平行な面を有し、回折Ｘ線の一部を通過させる通過口を有するマスクであって、通過口の中心線がＸ線の光軸を通るようになっているマスクと、マスクをＸ線の光軸周りに回転させるマスク回転手段とを備えたＸ線回折測定装置、及び、測定対象物を載置するステージと、ステージを回転させるステージ回転手段と、ステージをステージ回転手段とともにステージ回転手段の回転軸に対して垂直な回転軸周りに揺動させる揺動手段であって、ステージに測定対象物を載置したとき、揺動手段の回転軸が測定対象物の平面内に含まれるようになっている揺動手段と、揺動手段をステージ回転手段と同じ回転軸で回転させる揺動回転手段とを備えたステージ装置を含むＸ線回折測定システムにおいて、Ｘ線回折測定装置の筐体に対するステージ装置のステージの位置及び姿勢を調整する位置姿勢調整手段と、ステージ回転手段によりステージを回転させ、揺動回転手段により揺動手段を回転させ、マスク回転手段によりマスクを回転させるとき、撮像面回転手段による回転と揺動回転手段による回転との回転量が等しく、回転方向が逆方向になり、ステージ回転手段による回転とマスク回転手段による回転との回転量及び回転方向が等しくなるよう制御する制御手段とを備えたＸ線回折測定システムとしたことにある。

【0018】

これによれば、位置姿勢調整手段によりＸ線回折測定装置の筐体に対するステージ装置のステージの位置及び姿勢を調整することで、Ｘ線の光軸とステージ回転手段の回転軸の位置とを合致させることができる。そして、そのような状態で、ステージ回転手段によりステージを回転させ、撮像面回転手段により揺動手段を、ステージ回転手段による回転の回転量に等しく、回転方向が逆方向になるよう回転させ、さらにマスク回転手段によりマスクを、ステージ回転手段による回転の回転量と回転方向に等しくなるよう回転させると、測定対象物を基準にして見れば、測定対象物に対する撮像面のＸ線の光軸周りの回転位置を固定し、揺動手段の回転軸の位置とマスクの通過口の位置との関係を固定して、揺動手段の回転軸の位置と通過口の位置とを変化させることができる。よって、これによっても、上述したＸ線回折測定システムと同じ効果を得ることができる。

【0019】

また、本発明は、Ｘ線出射手段から対象とする測定対象物に向けてＸ線を出射し、測定対象物にて発生した回折Ｘ線を、出射したＸ線の光軸に対して垂直に交差する撮像面にて受光し、撮像面に回折Ｘ線の像である回折環を撮像する回折環撮像方法の発明としても実施し得るものであり、回折環を撮像するとき、測定対象物におけるＸ線の照射点を通りＸ線の光軸に垂直な軸を回転軸にして、Ｘ線出射手段と撮像面とを一体として測定対象物に対して相対的に揺動させるとともに、回転軸の位置を測定対象物に対して変化させ、測定対象物から見て撮像面の手前に配置された、撮像面に平行な面を有し、回折Ｘ線の一部を通過させる通過口を有するマスクであって、通過口の中心線がＸ線の光軸を通るようになっているマスクの通過口の位置を測定対象物に対して変化させ、その際、測定対象物に対する撮像面のＸ線の光軸周りの回転位置を固定した状態にしたうえで、マスクの通過口の中心線が、常にＸ線の光軸を含み揺動の回転軸に垂直な平面内に含まれるようにする回折環撮像方法の発明としても実施し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態に係るＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムを示す全体概略図である。

【図2】図１のＸ線回折測定装置の拡大図である。

【図3】図２のＸ線回折測定装置におけるＸ線出射機構部分を拡大して示す部分断面図である。

【図4】図２のＸ線回折測定装置におけるＸ線が装置外に出る箇所を出射Ｘ線の光軸方向から見た図である。

【図5】図３において、出射Ｘ線と同じ光軸となる可視のＬＥＤ光を出射する部分を拡大して示す斜視図である。

【図6】回折環を撮像する際のＸ線回折測定装置の回転位置と、撮像面に対するマスクの通過口の位置とを対比して示した図である。

【図7】本発明の別の実施形態に係るＸ線回折測定装置とステージ装置の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

（第１実施形態）
本発明の一実施形態に係るＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムの構成について図１乃至図５を用いて説明する。なお、このＸ線回折測定装置が先行技術文献の特許文献１に示されているＸ線回折測定装置と異なっている点で本願の発明に関わる点は、Ｘ線回折測定装置の筐体５０を揺動させるとともに回転させる機構を備える点、Ｘ線回折測定装置の筐体５０のＸ線出射部分に通過口のあるマスク１００を装着している点、及びＸ線回折測定装置の筐体５０を揺動させるとともに回転させる際、イメージングプレート１５をＸ線回折測定装置の筐体５０の回転方向の逆方向に同じ回転量だけ回転させる制御機能を備える点である。また、本実施形態は、本願出願人が特許文献１に示されるＸ線回折測定装置を小型化するために開発したＸ線回折測定装置をベースにしているため、本願の発明に直接関わらない点においても特許文献１に示されているＸ線回折測定装置と異なっている箇所がある。以下、特許文献１に示されているＸ線回折測定システムと機能及び構造が同じ箇所は、同じであることを述べて簡略的に説明するにとどめ、異なっている箇所は詳細に説明するようにする。

【0022】

図１及び図２に示すように、このＸ線回折測定システムは、Ｘ線回折測定装置１、揺動回転機構５、コンピュータ装置９０、高電圧電源９５及びアーム式移動装置（先端５９のみ図示）から構成される。そして、このＸ線回折測定システムは、測定対象物ＯＢに対するＸ線回折測定装置１の位置及び姿勢をアーム式移動装置を操作することで調整したうえで、Ｘ線回折測定装置１からＸ線を照射して回折環を撮像し、撮像された回折環を読み取って、その形状から測定対象物ＯＢの残留応力等を測定する。また、このＸ線回折測定システムは、回折環を撮像する際、揺動回転機構５によりＸ線回折測定装置１を揺動させるとともに回転させるようになっている。なお、以下、図１及び図２の紙面垂直方向をＸ軸方向、横方向をＹ軸方向、縦方向をＺ軸方向として説明する。

【0023】

図１及び図２に示すように、Ｘ線回折測定装置１は筐体５０内に、Ｘ線管１０、イメージングプレート１５を取り付けるテーブル１６、テーブル１６を回転及び移動させるテーブル駆動機構２０及び回折環を検出するレーザ検出装置３０等を備えている。そして、Ｘ線回折測定装置１は筐体５０内に、Ｘ線管１０、テーブル駆動機構２０及びレーザ検出装置３０に接続され、それらの作動を制御したり、検出信号を入力したりするための各種回路も内蔵されており、図１において筐体５０外に示された２点鎖線で囲われた各種回路は、筐体５０内の２点鎖線内に納められている。そして、これらの各種回路はコンピュータ装置９０に接続され、コンピュータ装置９０のコントローラ９１から入力する指令により作動する。コンピュータ装置９０は入力装置９２及び表示装置９３を有し、入力装置９２からの入力及びインスト－ルされているプログラムの作動により、上述した各種回路に指令を出力し、また該各種回路が出力したデータを入力してメモリに記憶する。また、図１に示すように、Ｘ線回折測定システムは高電圧電源９５を備え、高電圧電源９５はＸ線管１０がＸ線を出射するための電圧及び電流をＸ線管１０に出力する。これらの構成は、特許文献１に示されているＸ線回折測定システムと同じである。

【0024】

図２に示すように、Ｘ線回折測定装置１の筐体５０は、底面壁５０ａ、前面壁５０ｂ、後面壁５０ｅ、上面壁５０ｆ、側面壁（図示せず）、底面壁５０ａと前面壁５０ｂの角部を紙面の表側から裏側に向けて切り欠くように設けた切欠き部壁５０ｃと繋ぎ壁５０ｄ及び後面壁５０ｅと上面壁５０ｆの角部をなくすように設けた傾斜壁５０ｇを有するように形成されている。切欠き部壁５０ｃは底面壁５０ａに対し所定の角度を成す平板と底面壁５０ａにほぼ平行な平板とからなり、繋ぎ壁５０ｄは側面壁と垂直であり前面壁５０ｂと所定の角度を有している。この所定の角度は、例えば３０～４０度であり、Ｘ線回折測定装置１から出射するＸ線は前面壁５０ｂ及び側面壁に略平行であるため、繋ぎ壁５０ｄが測定対象物ＯＢの表面に平行になるようＸ線回折測定装置１の筐体５０の姿勢を調整すると、測定対象物ＯＢに対するＸ線の入射角は、この所定の角度に等しくなる。切欠き部壁５０ｃには円形孔５０ｃ１があり、回折環撮像時にはこの円形孔５０ｃ１を通過してＸ線が出射され、測定対象物ＯＢにて発生した回折Ｘ線はこの円形孔５０ｃ１を通過して撮像がされる。なお、切欠き部壁５０ｃには円形孔５０ｃ１の一部だけ回折Ｘ線を通過させるようにするマスク１００が装着されており、撮像される回折環は全体の一部である。この箇所の詳細は後述する。

【0025】

コンピュータ装置９０のコントローラ９１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、大容量記憶装置などを備えたマイクロコンピュータを主要部とした電子制御装置であり、入力装置９２からの指令の入力により、大容量記憶装置に記憶されたプログラムを実行してＸ線回折測定装置１の作動を制御するとともに、入力したデジタルデータを用いて演算を行い、残留応力等の特性値の算出及び回折Ｘ線強度の分布図の作成等を行う。また、コントローラ９１は、入力装置９２から入力した測定条件やＸ線回折測定システムの作動状況、及び演算の結果得られた特性値や分布図を表示装置９３に表示する。コンピュータ装置９０の構成及び機能は、特許文献１に示されているＸ線回折測定システムと同じである。

【0026】

図１及び図２に示すように、Ｘ線管１０は筐体５０内の上部にて図示左右方向に延設されて固定されている。この固定は、Ｘ線管１０の側面が、後述するテーブル駆動機構２０の板状プレート２６に形成された円柱側面の一部の形状になっている溝に嵌合することで、位置決めがされたうえで行われている。そして、Ｘ線管１０は、高電圧電源９５からの高電圧の供給を受けると、その側面に形成された円状の出射口１１からＸ線を図示下方向に出射する。図３に示すように、板状プレート２６において出射口１１と合わさる箇所には貫通孔２６ａが形成されており、出射口１１から出射したＸ線は貫通孔２６ａを通過して下方向に進む。Ｘ線制御回路７１は、コントローラ９１から指令が入力すると、Ｘ線管１０から一定強度のＸ線が出射するように、高電圧電源９５からＸ線管１０に供給される駆動電流及び駆動電圧を制御する。また、Ｘ線管１０は、図示しない冷却装置を備えていて、Ｘ線制御回路７１は、この冷却装置に供給される駆動信号も制御する。

【0027】

図２に示すように、テーブル駆動機構２０は、筐体５０に固定され、Ｘ線管１０の下方にて移動ステージ２１を備えている。移動ステージ２１の紙面反対側には凸部があり、この凸部はテーブル駆動機構２０における板状プレート２６に固定されたブロック１９とブロック２９に固定された板状のガイド２５にある溝に嵌合している。これにより移動ステージ２１は板状のガイド２５にある溝の方向にのみ移動可能になっており、ブロック１９に固定されたフィードモータ２２、スクリューロッド２３及びブロック２９に固定された軸受部２４が回転することにより移動する。この移動方向は、Ｘ線管１０の中心軸方向であり、別の表現をすると出射Ｘ線の光軸に垂直で筺体５０の側面壁に平行な方向である。フィードモータ２２内には、エンコーダ２２ａが組み込まれており、エンコーダ２２ａはフィードモータ２２が回転するとパルス列信号を、図１に示す位置検出回路７２及びフィードモータ制御回路７３へ出力する。

【0028】

位置検出回路７２及びフィードモータ制御回路７３は、コントローラ９１からの指令により作動し、位置検出回路７２はエンコーダ２２ａからのパルス列信号をカウントすることで、移動限界位置を原点とした移動距離である移動位置をフィードモータ制御回路７３とコントローラ９１に出力する。また、フィードモータ制御回路７３は、コントローラ９１から入力した移動位置が位置検出回路７２から入力する移動位置に等しくなるまで、フィードモータ２２に駆動信号を出力する。さらに、フィードモータ制御回路７３は、コントローラ９１から移動方向と移動速度が入力すると、エンコーダ２２ａからのパルス列信号から計算される移動速度が入力した移動速度になるよう駆動信号の強度を制御する。位置検出回路７２及びフィードモータ制御回路７３のこれらの機能により、コントローラ９１が指令を出力することで、移動ステージ２１及び移動ステージ２１と一体になっているスピンドルモータ２７、テーブル１６及びイメージングプレート１５等は、回折環撮像位置、回折環読取位置及び回折環消去位置に移動し、コントローラ９１が指定する移動方向に指定した移動速度で移動する。これらの機能は、特許文献１に示されているＸ線回折測定システムと同じである。

【0029】

コントローラ９１の指令により移動ステージ２１が回折環撮像位置になっていると、図３に示すように、Ｘ線管１０の出射口１１から出射され板状プレート２６の貫通孔２６ａを通過したＸ線は、回転プレート４５の方向に進む。後述するように、回転プレート４５はモータ４６の出力軸４６ａに接続されており、モータ４６の回転により位置を変えるので、回転プレート４５を貫通孔２６ａから出射したＸ線の進行方向にないようにすることができる。その状態であれば、貫通孔２６ａを通過したＸ線は移動ステージ２１に形成された貫通孔２１ａに入射する。貫通孔２１ａに入射したＸ線は、移動ステージ２１に固定されたスピンドルモータ２７に形成された貫通孔２７ｂの先端に固定されている通路部材２８の貫通孔２８ａを通過する。スピンドルモータ２７の出力軸２７ａには貫通孔２７ａ１が形成されており、貫通孔２７ｂは貫通孔２７ａ１と中心軸が合ったうえでつながっている。このため、貫通孔２８ａを通過したＸ線は、貫通孔２７ｂ、貫通孔２７ａ１を通過する。

【0030】

テーブル１６は円盤状であり、その中心軸に形成された貫通孔１６ａがスピンドルモータ２７の出力軸２７ａの貫通孔２７ａ１と位置が合うよう出力軸２７ａに固定されている。そして、テーブル１６は、中心軸周りに下面中央部から下方へ突出した突出部１７を有し、突出部１７の外周面には、ねじ山が形成されている。テーブル１６の下面に貫通孔１５ａを突出部１７に嵌め込むようにイメージングプレート１５を取り付け、突出部１７の外周面上にナット状の固定具１８をねじ込むことにより、イメージングプレート１５はテーブル１６に固定される。突出部１７にも貫通孔２７ａ１、貫通孔１６ａと位置が合うよう貫通孔１７ａが形成されており、固定具１８には通路部材２８の貫通孔２８ａと同程度の径の貫通孔１８ａが形成されている。よって、貫通孔２７ｂ、貫通孔２７ａ１を通過したＸ線は、貫通孔１６ａ、貫通孔１７ａ及び貫通孔１８ａを通過し、略平行なＸ線となって、筐体５０の円形孔５０ｃ１から出射する。上述したように、Ｘ線管１０から出射されたＸ線が貫通孔群を通過して出射する構造は、特許文献１に示されているＸ線回折測定装置と同じである。

【0031】

図４は、筐体５０の円形孔５０ｃ１部分にマスク１００が装着された状態を、出射Ｘ線の光軸方向から見た図である。図４に示すように、マスク１００には通過口１００ａ、１００ｂ、１００ｃが形成されており、貫通孔１８ａから出射したＸ線は、通過口１００ｃを通過することで円形孔５０ｃ１から出射するが、測定対象物ＯＢで発生した回折Ｘ線は、通過口１００ａ、１００ｂを通過したもののみが、イメージングプレート１５で受光される。よって、イメージングプレート１５で撮像される回折環は通過口１００ａ、１００ｂに対応する箇所のみである。通過口１００ａ，１００ｂの中心線は、Ｘ線の光軸を通るようになっており、イメージングプレート１５の回転角度０のラインと平行である。よって、Ｘ線回折測定装置１が図２の状態（Ｘ線の光軸とＸ線照射点部分の法線がＹＺ平面にある状態）でイメージングプレート１５が回転角度０の状態にあると、回折環は０°付近と１８０°付近のみに撮像される。通過口１００ａ，１００ｂの周方向の幅は適宜定めることができるが、図４では１つの例として３０°の幅にされている。また、後述する揺動回転機構５の揺動の回転軸は出射Ｘ線の光軸に垂直に交差するとともに、マスク１００の通過口１００ａ，１００ｂの中心線の方向に垂直である。よって、マスク１００の通過口１００ａ，１００ｂの中心線は揺動手段の回転軸に垂直な平面と平行であり、言い換えると、マスク１００の通過口１００ａ，１００ｂの中心線の方向は、揺動回転機構５の揺動方向と一致している。

【0032】

図４に示すように、切欠き部壁５０ｃにはマスク１００を装着させるための断面形状がＬ字状の嵌込部１０１，１０２が設けられている。嵌込部１０１，１０２は図４の左端がストッパになっており、マスク１００を円形孔５０ｃ１に装着するときは、嵌込部１０１，１０２の溝にマスク１００の２つの縁を挿入してストッパにより動かなくなるまでスライドさせればよい。最後までスライドさせると、マスク１００の通過口１００ａ，１００ｂ及び１００ｃは適切な位置になる。また、マスク１００は装着することも取り外すことも可能であり、本実施形態のＸ線回折測定システムは、本願発明による測定の他、特許文献１に示されているＸ線回折測定システムと同様の測定も可能である。

【0033】

スピンドルモータ２７内にはエンコーダ２７ｃが組み込まれ、エンコーダ２７ｃは、パルス列信号を、図１に示すスピンドルモータ制御回路７４と回転角度検出回路７５へ出力する。さらに、エンコーダ２７ｃは、スピンドルモータ２７が１回転するごとにインデックス信号を、回転角度検出回路７５及びコントローラ９１に出力する。スピンドルモータ制御回路７４は、コントローラ９１から回転速度を入力すると、エンコーダ２７ｃから入力するパルス列信号から計算される回転速度が入力した回転速度になるように、駆動信号をスピンドルモータ２７に出力する。また、回転角度検出回路７５は、エンコーダ２７ｃからインデックス信号を入力したタイミングで回転角度を０にし、その後に入力するパルス列信号のパルス数から回転角度を計算してコントローラ９１に出力する。これにより、コントローラ９１の指令でテーブル１６は指定された回転速度で回転し、回転角度データがコントローラ９１に入力する。これらの機能は、特許文献１に示されているＸ線回折測定システムと同じである。なお、イメージングプレート１５の回転角度０°の位置は、後述するレーザ検出装置３０からのレーザ照射によりイメージングプレート１５に撮像された回折環を読み取る際、インデックス信号を入力した時点でレーザ光が照射されている位置であり、この位置はイメージングプレート１５の各半径位置においてあるためラインである。そして、移動ステージ２１の移動においてイメージングプレート１５の中心軸は、出射Ｘ線の光軸とイメージングプレート１５における回転角度０°のラインとが成す平面内に保たれた状態で、出射Ｘ線の光軸に垂直な方向に移動する。以下、出射Ｘ線の光軸とイメージングプレート１５における回転角度０°のラインとが成す平面を基準平面という。基準平面は図１及び図２においてはＹＺ平面である。

【0034】

図１に示すように、レーザ検出装置３０はレーザ検出制御回路７７により制御され、回折環を撮像したイメージングプレート１５にレーザ光を照射し、イメージングプレート１５で発光した光の強度から、レーザ光照射位置における回折Ｘ線の強度を検出する。コントローラ９１の指令で移動ステージ２１が回折環読取位置になり、スピンドルモータ２７とフィードモータ２２が回転を開始したとき、レーザ検出制御回路７７にはコントローラ９１から指令が入力し、レーザ検出制御回路７７はレーザ検出装置３０に対し、レーザ光出射、出射レーザ光の強度制御、レーザ光照射点のイメージングプレート１５への合焦制御、及びイメージングプレート１５での発光強度のコントローラ９１への出力といった制御を行う。レーザ検出装置３０の構造は、先行技術文献の特許文献１に示されているＸ線回折測定システムと同じであり、レーザ検出制御回路７７の機能は、特許文献１と同じである。なお、特許文献１に示されているＸ線回折測定システムでは、レーザ検出制御回路７７は、上述した制御ごとにいくつかの回路に分割されて示されている。コントローラ９１は、レーザ検出制御回路７７、スピンドルモータ制御回路７４及びフィードモータ制御回路７３に指令を出力した後、レーザ検出制御回路７７から入力する発光強度のデータを、位置検出回路７２と回転角度検出回路７５が出力するデジタルデータと同じタイミングで取り込む。これにより、コントローラ９１には撮像した回折環における回折Ｘ線の強度データが、移動距離データ及び回転角度データとともに蓄積される。これが回折環読取機能であり、この機能は特許文献１に示されているＸ線回折測定システムと同じである。

【0035】

また、図２に示すように、レーザ検出装置３０にはＬＥＤ光源４３が設けられており、ＬＥＤ光源４３は図１に示すＬＥＤ駆動回路８４によって制御されて、可視光を発してイメージングプレート１５に撮像された回折環を消去する。回折環読取りがされた後、コントローラ９１の指令によりテーブル１６が回転を継続したまま移動ステージ２１が所定位置に戻り移動を再開したとき、ＬＥＤ駆動回路８４にコントローラ９１から指令が入力し、ＬＥＤ駆動回路８４はＬＥＤ光源４３が所定の強度の可視光を出射する駆動信号を出力する。これが回折環消去機能であり、この機能も特許文献１に示されているＸ線回折測定システムと同じである。

【0036】

図３に示すように、移動ステージ２１は、板状プレート２６と対向する面にモータ４６を取り付けており、モータ４６は出力軸４６ａに回転プレート４５を取り付けている。図５は、このモータ４６と回転プレート４５の拡大斜視図である。回転プレート４５は、モータ４６の回転により回転プレート４５がストッパ４７ａに当たるまで回転すると、貫通孔２６ａ、２１ａの中心軸と回転プレート４５が交差する箇所が中心となるようにＬＥＤ光源４４を取り付けている。ＬＥＤ光源４４は、図１に示すＬＥＤ駆動回路８５から駆動信号が入力すると可視光を出射し、その可視光は前述した出射Ｘ線の光路と同様の光路で出射して測定対象物ＯＢに照射される。これにより、出射Ｘ線の光軸及びＸ線の照射点を可視光の光軸および照射点として把握することができる。また、モータ４６の回転により回転プレート４５がストッパ４７ｂに当たるまで回転すると、貫通孔２６ａと貫通孔２１ａの間には何もなくなり、前述したように貫通孔２６ａから出射されたＸ線は貫通孔２１ａに入射する。モータ４６は図１に示すモータ制御回路８６からの駆動信号により図５に示すＤ１方向及びＤ２方向に回転するようになっており、モータ制御回路８６は、コントローラ９１からの回転方向の指令が入力すると、モータ４６のエンコーダ４６ｂからのパルス列信号が入力しなくなるまで、入力した回転方向に回転するための駆動信号を出力する。また、ＬＥＤ駆動回路８５は、コントローラ９１からの指令が入力すると駆動信号をＬＥＤ光源４４に出力する。これにより、回転プレート４５の回転位置及びＬＥＤ光源４４からの可視光照射は、コントローラ９１により制御される。この出射Ｘ線の光軸と同じ光軸で可視光を照射する構造及び制御の方法は、モータ４６の取り付け箇所を除いて特許文献１に示されるＸ線回折測定システムと同じである。

【0037】

図２及び図４に示すように、筐体５０の切欠き部壁５０ｃにはカメラＣＡが取り付けられている。カメラＣＡは結像レンズ４８を取り付けた鏡筒と撮像器４９とから構成され、撮像器４９は結像レンズ４８により画像が形成される箇所に設けられている。撮像器４９は、ＣＣＤ受光器又はＣＭＯＳ受光器で構成され、各撮像素子ごとの受光強度に相当する強度の信号をセンサ信号取出回路８８に出力する。カメラＣＡは、イメージングプレート１５に対して基準位置にある測定対象物ＯＢにおける可視光の照射点を中心とした領域の画像を撮像するデジタルカメラとして機能する。イメージングプレート１５に対して基準位置とは、可視光の照射点からイメージングプレート１５までの距離が、設定値となる位置である。この場合の結像レンズ４８及び撮像器４９による被写界深度は、前記照射点を中心とした前後の範囲で設定されている。センサ信号取出回路８８は、撮像器４９の各撮像素子ごとの信号強度データを、各撮像素子の位置（すなわち画素位置）が分かるデータと共に、又は各撮像素子の位置の順にコントローラ９１に出力する。コントローラ９１は入力した信号強度データを用いて、表示装置９３に撮影画像を表示する。このカメラ機能は、特許文献１に示されているＸ線回折測定システムと同じである。

【0038】

コントローラ９１は、入力装置９２から位置及び姿勢調整の指令を入力すると、モータ制御回路８６にモータ４６をＤ１方向に回転させる指令を出し、ＬＥＤ駆動回路８５に可視光出射の指令を出力し、さらにセンサ信号取出回路８８に作動開始の指令を出力する。これにより、出射Ｘ線と光軸が等しい可視光が測定対象物ＯＢに照射され、測定対象物ＯＢの可視光照射点付近の撮影画像データがコントローラ９１に入力し、表示装置９３には入力した撮影画像データから作成された撮影画像が表示される。作業者はこの撮影画像を見ながら、撮影画像上の可視光照射点と可視光の受光点が後述する基準位置になるよう、アーム式移動装置を用いてＸ線回折測定装置１の位置と姿勢の調整を行う。この調整方法は、測定対象物ＯＢの位置と姿勢を調整する替わりにＸ線回折測定装置１の位置と姿勢を調整する点を除き、特許文献１に示されているＸ線回折測定システムと同じである。

【0039】

図２に示すように揺動回転機構５は、駆動ステージ５１と固定ステージ５２からなるゴニオステージの固定ステージ５２の面を回転テーブル５４に固定させ、回転テーブル５４をモータ５５の出力軸に連結させた構造をしている。そして、ゴニオステージの駆動ステージ５１は連結部５８にねじ止めで固定されており、連結部５８はＸ線回折測定装置１の筐体５０にねじ止めで固定されている。また、モータ５５は、連結部５７にねじ止めで固定されており、連結部５７は固定台５６にねじ止めで固定されており、固定台５６はアーム式移動装置の先端５９に図２の紙面垂直周り（Ｘ軸周り）に回転可能に連結されている。これにより、Ｘ線回折測定装置１の筐体５０は揺動回転機構５と共に、アーム式移動装置を操作することにより、位置及び姿勢を変化させることができるようになっている。

【0040】

また、ゴニオステージの駆動ステージ５１の回転軸は、出射Ｘ線の光軸と垂直に交差し、基準平面に垂直になっている。別の表現をすると、出射Ｘ線の光軸と垂直に交差し、Ｘ線管１０の中心軸方向、移動ステージ２１の移動方向及び筐体５０の側面壁に垂直になっている。そして、その交差する点を、Ｘ線（ＬＥＤ光）の照射点にしたとき、該交差する点からイメージングプレート１５までの距離は、設定値となるようになっている。また、回転テーブル５４（モータ５５）の回転軸は、出射Ｘ線（ＬＥＤ光）の光軸と一致している。よって、アーム式移動装置によりＸ線回折測定装置１の筐体５０の位置及び姿勢を調整し、Ｘ線（ＬＥＤ光）の照射点からイメージングプレート１５までの距離を設定値にして、ゴニオステージの駆動ステージ５１を駆動させ、モータ５５を回転させると、Ｘ線回折測定装置１の筐体５０はＸ線（ＬＥＤ光）の照射点を中心に揺動するとともに、揺動の回転軸位置が変化する。別の表現をするとＸ線（ＬＥＤ光）の照射点を中心に揺動するとともに、揺動方向が変化する。

【0041】

図１に示すように、駆動ステージ５１を駆動させるモータ５３は、モータ制御回路８０から入力する駆動信号により回転駆動する。モータ制御回路８０は、コントローラ９１から回転角度の上限値と下限値及び回転速度が入力すると、入力した回転角度の上限値と下限値及び回転速度を記憶する。そして、コントローラ９１から揺動開始の指令が入力すると、記憶されている回転角度の上限値と下限値の間を記憶されている回転速度でモータ５３が正回転と逆回転を繰り返し行うよう、駆動信号を出力する。モータ制御回路８０がモータ５３に出力する駆動信号を正回転から逆回転又はこの反対に切り替えるのは、回転角度検出回路８１から設定された短い時間間隔で回転角度のデジタルデータを入力し続け、入力した回転角度が記憶された回転角度の上限値または下限値に達したタイミングで行う。また、モータ５３が記憶されている回転速度で回転するようにする制御は、モータ５３内に組み込まれたエンコーダ５３ａが出力するパルス列信号の所定時間当たりのパルス数が記憶されている回転速度に相当するパルス数になるよう駆動信号の強度を制御することで行う。エンコーダ５３ａが出力するパルス列信号は、位相がπ／２ずれた２つの信号があり、どちらの信号の位相が進んでいるかにより回転方向を判別することができる。

【0042】

回転角度検出回路８１は、エンコーダ５３ａから入力するパルス列信号のパルス数をカウントし、モータ５３の回転方向に応じてカウントアップまたはカウントダウンさせて積算カウント値とし、積算カウント値を回転角度としてモータ制御回路８０に出力する。回転角度が０となる位置は、駆動ステージ５１の左右の側面が固定ステージ５２の左右の側面と共に１つの平面内に含まれる位置であり、言い換えると駆動ステージ５１が正側と負側の駆動限界位置の中間にある位置である。回転角度検出回路８１が回転角度０の位置で積算カウント値を０に設定するのは、Ｘ線回折測定装置１に電源を投入したときコントローラ９１からの指令により次の作動がされることにより行われる。電源の投入時において、コントローラ９１はモータ制御回路８０と回転角度検出回路８１に回転角度０の設定を指令する信号を出力し、この指令が入力すると、モータ制御回路８０は駆動ステージ５１が図２において左周りに回転する駆動信号を出力し、回転角度検出回路８１は、エンコーダ５３ａから入力するパルス列信号のパルス数をカウントする。そして、回転角度検出回路８１は、パルス列信号のパルス数がカウントされなくなると、積算カウント値をリセットして０にし、駆動限界位置を意味する信号をモータ制御回路８０に出力する。モータ制御回路８０は駆動限界位置を意味する信号が入力すると、モータ５３の回転方向を逆にする駆動信号を出力し、回転角度検出回路８１から入力する回転角度が予め記憶されている回転角度になったとき駆動信号の出力を停止する。そして、回転角度検出回路８１はパルス列信号のパルス数がカウントされなくなると、再び積算カウント値をリセットして０にする。

【0043】

図１に示すように、回転テーブル５４を駆動させるモータ５５は、モータ制御回路８２から入力する駆動信号により回転駆動する。モータ制御回路８２は、コントローラ９１から回転角度が入力すると、回転角度検出回路８３から入力する回転角度が入力した回転角度になるまで駆動信号を出力する。これにより、回転テーブル５４及びそれに連結しているゴニオステージとＸ線回折測定装置１の筐体５０はコントローラ９１が指令した回転角度になる。回転角度検出回路８３は、エンコーダ５５ａから入力するパルス列信号のパルス数をカウントし、モータ５５の回転方向に応じてカウントアップまたはカウントダウンさせて積算カウント値とし、積算カウント値を回転角度としてモータ制御回路８２に出力する。そして、エンコーダ５５ａからインデックス信号を入力したタイミングで積算カウント値を０にする。コントローラ９１は様々な回転角度を出力するが、回転角度の基準値は、Ｘ線回折測定装置１の筐体５０が図１及び図２の状態のときの回転角度であり、より詳細には、アーム式移動装置の先端５９の中心軸方向が基準平面や筐体５０の側面壁に平行になるときの回転角度である。そして、回転角度の上限値は、基準値より９０°プラスさせた回転角度であり、回転角度の下限値は、基準値より９０°マイナスさせた回転角度である。よって、コントローラ９１が回転角度の上限値から下限値まで回転角度を出力すると、Ｘ線回折測定装置１の筐体５０は前面壁５０ｂが図２の紙面手前を向いた状態から、図２の状態を経由して後面壁５０ｅが図２の紙面手前を向いた状態まで回転する。別の表現をすると前面壁５０ｂの法線ベクトルが図２の正側のＸ軸方向から負側のＸ軸方向まで回転する。

【0044】

以下、Ｘ線回折測定システムを作動させてＸ線回折測定を行う際の、コンピュータ装置９０及びＸ線回折測定装置１内の各種回路の作動に従って説明する。まず、上述したように、入力装置９２から位置及び姿勢調整の指令を入力して、出射Ｘ線と同じ光軸の可視光を出射させ、表示装置９３に表示されるカメラＣＡの撮影画像における可視光の照射点と受光点が基準位置になるようＸ線回折測定装置１の位置と姿勢を調整する。これにより、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離は設定値になり、測定対象物ＯＢに対するＸ線の入射角は設定値になり、Ｘ線照射点における測定対象物ＯＢの法線は基準平面に含まれるようになる。また、上述したように、Ｘ線回折測定装置１の筐体５０における揺動の回転軸が出射Ｘ線の光軸と交差する点は、Ｘ線照射点に合致する。次に、入力装置９２から測定開始の指令を入力すると、コントローラ９１はモータ制御回路８２に回転角度の上限値を出力し、モータ５５が回転角度検出回路８３が出力する回転角度が上限値になるまで回転する。この時、コントローラ９１はスピンドルモータ制御回路７４にも９０°の回転角度を出力し、回転角度検出回路７５が出力する回転角度が、９０°になるまでスピンドルモータ２７を微速回転させる。なお、９０°の最初に付くプラス又はマイナスの符号は、回転角度が０から９０°に変化したとき、筐体５０の回転の反対方向になるよう定められる。この状態は、イメージングプレート１５だけを見ると、図２の状態でイメージングプレート１５を回転角度０にした状態である。

【0045】

次にコントローラ９１はモータ制御回路８０と回転角度検出回路８１に指令を出力して、Ｘ線回折測定装置１の筐体５０を揺動させ、Ｘ線制御回路７１に指令を出力してＸ線管１０からＸ線を出射させる。これにより、測定対象物ＯＢで発生し、マスク１００の通過口１００ａ及び１００ｂを通過した回折Ｘ線により、イメージングプレート１５には回折環の一部が撮像されていく。コントローラ９１には時間計測機能があり、Ｘ線制御回路７１に指令を出力してから経過した時間を計測する。そして経過した時間が予め設定されている時間に到達すると、Ｘ線制御回路７１に指令を出力してＸ線管１０からのＸ線出射を停止させる。次にコントローラ９１はモータ制御回路８２に回転角度の上限値から３０°小さい値を出力し、モータ５５は回転角度検出回路８３が出力する回転角度がその回転角度になるまで回転する。３０°は図４に示した通過口１００ａ及び１００ｂの周方向の幅の回転角度に等しい回転角度であり、通過口１００ａ及び１００ｂの周方向の幅の回転角度により定められる値である。この時、コントローラ９１はスピンドルモータ制御回路７４にも、筐体５０の回転の反対方向に３０°回転する回転角度を出力する。この状態も、イメージングプレート１５だけを見ると、図２の状態でイメージングプレート１５を回転角度０にした状態であり、測定対象物ＯＢに対しては回転していない。そして、コントローラ９１はこの状態でＸ線制御回路７１に指令を出力してＸ線を出射させ、先と同様イメージングプレート１５に回折環の一部が撮像させる。イメージングプレート１５は測定対象物ＯＢに対しては回転していないが、Ｘ線回折測定装置１の筐体５０が３０°回転しているので、マスク１００の通過口１００ａ及び１００ｂも３０°回転しており、イメージングプレート１５に撮像される回折環の一部は、先の撮像位置より３０°回転した位置になる。また、ゴニオステージの駆動ステージ５１もＸ線回折測定装置１の筐体５０と一体になっているので、揺動方向も３０°回転している。すなわち、イメージングプレート１５に撮像される一部の回折環の中央における半径方向と揺動方向とは一致している。

【0046】

この後、同様に、Ｘ線回折測定装置１の筐体５０を３０°回転させ、イメージングプレート１５を反対方向に３０°回転させるごとに、Ｘ線を出射させて、イメージングプレート１５に回折環の一部を撮像させていく。そして、最後の回折環の撮像は、Ｘ線回折測定装置１の筐体５０を回転角度の上限値から１５０°回転させた状態であり、この撮像が終了すると、イメージングプレート１５に回折環が全周撮像される。いずれの撮像においても、Ｘ線回折測定装置１の筐体５０が回転した分、イメージングプレート１５が反対方向に回転しており、イメージングプレート１５は測定対象物ＯＢに対しては回転していない。そして、マスク１００の通過口１００ａ及び１００ｂと揺動方向、別の表現をすると揺動の回転軸は、回折環の一部を撮像するごとに同じ回転角度だけ回転し、回折環の撮像時においては、撮像される一部の回折環の中央における半径方向と揺動方向とは常に一致している。

【0047】

図６は、上方から見たＸ線回折測定装置１の回転状態と、イメージングプレート１５に対するマスク１００の通過口１００ａ及び１００ｂの位置とを対比させた図である。図６においては図を見やすくするため、回転テーブル５４、モータ５５、固定台５６、及びアーム式移動装置の先端５９は除かれている。回折環撮像において、Ｘ線回折測定装置１は図６の（ａ）から（ｃ）に向けて３０°間隔で回転し、これに伴ってマスク１００の通過口１００ａ及び１００ｂも３０°間隔で回転する。また、駆動ステージ５１もＸ線回折測定装置１の筐体５０と一体になっているので、揺動方向も３０°間隔で回転し、揺動方向と通過口１００ａ及び１００ｂの中心線方向とは常に一致している。このときイメージングプレート１５は、Ｘ線回折測定装置１の回転方向の反対方向に同じ回転角度だけ回転するので、測定対象物ＯＢから見ると動いていないと見なすことができ、マスク１００の通過口１００ａ及び１００ｂが図６の（ａ）から（ｃ）になったとき回折環は全周が撮像されることになる。ただし、図６の（ａ）と（ｃ）は通過口１００ａと１００ｂが互いに替わったのみで同じ状態であり、図６の（ｃ）の状態まで回折環を撮像すると、重複して回折環が撮像されることになるので、実際は、図６の（ｃ）の状態から右回りに３０°回転した状態が最後の回折環撮像状態である。図２を見ると分かるように、Ｘ線回折測定装置１の筐体５０を図２の状態から３６０°回転させると、測定対象物ＯＢの表面に平行な面よりＸ線回折測定装置１の筐体５０が下になるときがある。しかし、図６の（ａ）から（ｃ）までの回転であれば、すなわち、図２の状態からプラス側に９０°の状態からマイナス側に９０°の状態の間での回転であれば、Ｘ線回折測定装置１の筐体５０は測定対象物ＯＢの表面に平行な面より下にはならず、上述したように回折環を撮像することができる。

【0048】

上述したように、Ｘ線回折測定装置１の筐体５０が回転しても、イメージングプレート１５は常に、図２の状態で回転角度０にした状態であるので、イメージングプレート１５に撮像した回折環は、特許文献１に示されているＸ線回折測定装置１で撮像した回折環と同じと見なすことができる。よって、イメージングプレート１５に撮像した回折環を読み取る方法は、特許文献１に示されているＸ線回折測定システムと同じである。すなわち、テーブル１６を回転させるとともに移動ステージ２１を移動させ、レーザ検出装置３０からレーザ照射して、イメージングプレート１５のそれぞれの箇所における回折Ｘ線強度のデータを、回転角度データ及び移動位置データと共にコントローラ９１に出力して、これらのデータをコントローラ９１のメモリに記憶する。また、この後の回折環を消去する方法も、特許文献１に示されているＸ線回折測定システムと同じであり、テーブル１６を回転させるとともに移動ステージ２１を移動させて、レーザ検出装置３０のＬＥＤ光源４３からＬＥＤ光を照射することで回折環を消去する。また、コントローラ９１のメモリに記憶されたデータを用いて、残留応力等の特性値を計算する方法も特許文献１に示されているＸ線回折測定システムと同じであり、コントローラ９１は計算の結果得られた残留応力等の特性値を、測定条件及び回折Ｘ線強度に基づくマップ等と共に表示装置９３に表示する。

【0049】

上記説明からも理解できるように、上記実施形態においては、対象とする測定対象物ＯＢに向けてＸ線を出射するＸ線管１０及び貫通孔２６ａ，２１ａ，２８ａ，２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ，１８ａからなるＸ線出射機構と、Ｘ線出射機構から測定対象物ＯＢに向けてＸ線が照射された際、測定対象物ＯＢにて発生した回折Ｘ線を、Ｘ線出射機構から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差するイメージングプレート１５にて受光し、イメージングプレート１５に回折Ｘ線の像である回折環を撮像するテーブル１６、イメージングプレート１５及び固定具１８等からなる回折環撮像機構と、Ｘ線出射機構及び回折環撮像機構を内蔵する筐体５０とを備えたＸ線回折測定装置１において、筐体５０をＸ線の光軸に対して垂直な回転軸周りに揺動させる駆動ステージ５１，固定ステージ５２及びモータ５３等からなる揺動機構と、揺動機構の回転軸の位置を、測定対象物ＯＢに対して変化させるモータ５５等からなる回転軸位置変化機構と、測定対象物ＯＢから見てイメージングプレート１５の手前に配置された、イメージングプレート１５に平行な面を有し、回折Ｘ線の一部を通過させる通過口１００ａ，１００ｂを有するマスク１００であって、通過口１００ａ，１００ｂの中心線がＸ線の光軸を通るようになっているマスク１００と、マスク１００の通過口１００ａ，１００ｂの位置を、測定対象物ＯＢに対して変化させるモータ５５等からなる通過口位置変化機構と、回転軸位置変化機構により揺動機構の回転軸の位置を変化させ、通過口位置変化機構によりマスク１００の通過口１００ａ，１００ｂの位置を変化させるとき、測定対象物ＯＢに対するイメージングプレート１５のＸ線の光軸周りの回転位置を固定した状態にしたうえで、マスク１００の通過口１００ａ，１００ｂの中心線が、常にＸ線の光軸を含み揺動機構の回転軸に垂直な平面内に含まれるようにする手段とを備えたＸ線回折測定システムとしている。

【0050】

これによれば、Ｘ線管１０からＸ線を出射させ、イメージングプレート１５に回折環を撮像する際、揺動機構によりＸ線回折測定装置１の筐体５０を揺動させ、回転軸位置変化機構により揺動機構の回転軸の位置を変化させ、通過口位置変化機構によりマスク１００の通過口１００ａ，１００ｂの位置を変化させるようにし、さらに、測定対象物ＯＢに対するイメージングプレート１５のＸ線の光軸周りの回転位置を固定した状態にしたうえで、マスク１００の通過口１００ａ，１００ｂの中心線が、常にＸ線の光軸を含み揺動機構の回転軸に垂直な平面内に含まれるようにすることができる。本願出願人は、このようにして回折環を撮像すれば、連続かつ明瞭な回折環を撮像できるとともに、撮像される回折環の真円からのずれを、ほとんど残留応力によるものにすることができることを確認した。すなわち、従来のようにＸ線回折測定装置１の筐体５０を揺動させて回折環を撮像した場合、撮像される回折環が残留応力とは別の要因で真円からずれる原因は、揺動方向（揺動の回転軸に垂直な平面が撮像面と交差するラインの方向）と、撮像される回折環の半径方向とが一致していないためである。しかし、上記実施形態によるＸ線回折測定システムによれば、撮像される回折環の半径方向と揺動方向とがほぼ同じ方向になるので、撮像される回折環の真円からのずれは、ほとんど残留応力によるものになる。

【0051】

また、上記実施形態においては、イメージングプレート１５をＸ線の光軸周りに回転させるスピンドルモータ２７等の撮像面回転機構を備え、揺動機構の揺動部分とマスク１００とは、筐体５０と一体になっており、回転軸位置変化機構及び通過口位置変化機構は、筐体５０をＸ線の光軸周りに回転させるモータ５５等の筐体回転機構であり、測定対象物ＯＢに対するイメージングプレート１５のＸ線の光軸周りの回転位置を固定する手段を、撮像面回転手段による回転と筐体回転手段による回転との回転量が等しく、回転方向が逆方向になるよう制御する手段であるようにしている。

【0052】

これによれば、筐体回転機構により筐体５０を回転させても、撮像面回転機構によりイメージングプレート１５が反対方向に同じだけ回転されるので、測定対象物ＯＢに対するイメージングプレート１５のＸ線の光軸周りの回転位置は固定される。そして、揺動機構の揺動部分とマスク１００とが筐体５０と一体になっているので、揺動機構の回転軸の位置とマスク１００の通過口１００ａ，１００ｂの位置との関係は固定される。すなわち、これによれば、筐体５０を回転させずに揺動機構の回転軸を回転させる機構や、イメージングプレート１５の手前に配置したマスク１００を回転させる機構を設けずとも、測定対象物ＯＢに対するイメージングプレート１５のＸ線の光軸周りの回転位置を固定し、揺動機構の回転軸の位置とマスク１００の通過口１００ａ，１００ｂの位置との関係を固定して、揺動機構の回転軸の位置と通過口１００ａ，１００ｂの位置とを変化させることができる。よって、追加する機構が複雑にならないので、Ｘ線回折測定装置１のコストアップを抑制することができる。

【0053】

また、上記実施形態においては、Ｘ線出射機構は、Ｘ線を出射するＸ線管１０とＸ線管１０から出射されたＸ線を通過させることで略平行光にする貫通孔２６ａ，２１ａ，２８ａ，２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ，１８ａとを備え、イメージングプレート１５は、中央に貫通孔１６ａが形成されたテーブル１６に固定されており、撮像面回転機構は、回転することによりテーブル１６を貫通孔２６ａ，２１ａ，２８ａ，２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ，１８ａの中心軸回りに回転させる出力軸２７ａを有するスピンドルモータ２７であって、出力軸２７ａの中心軸が貫通孔２６ａ，２１ａ，２８ａ，２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ，１８ａの中心軸に一致するように配置され、貫通孔２７ａ１が出力軸２７ａに形成されたスピンドルモータ２７であり、イメージングプレート１５にレーザ光を照射するとともに、レーザ光の照射によってイメージングプレート１５から出射された光の強度を検出するレーザ検出装置３０と、テーブル１６を、イメージングプレート１５に平行な方向にレーザ検出装置３０に対して相対的に移動させるテーブル駆動機構２０と、スピンドルモータ２７によりテーブル１６が回転され、かつテーブル駆動機構２０によってテーブル１６が移動されている状態で、レーザ検出装置３０によって繰り返し検出される光の強度を、スピンドルモータ２７の回転角度及びテーブル駆動機構２０の移動位置と同じタイミングで取込み、回折環読取りデータとするデータ読み取り機能とを備えたＸ線回折測定システムとしている。

【0054】

これによれば、撮像された回折環を読み取る機能の１つとしてイメージングプレート１５を回転させるスピンドルモータ２７を設けているので、本発明を実現するために新たにイメージングプレート１５を回転させる機構を設ける必要がなく、さらにＸ線回折測定装置１のコストアップを抑制することができる。すなわち、先行技術文献の特許文献１に示されるＸ線回折測定装置に本発明を適用すれば、装置のコストアップを抑制することができる。

【0055】

（第２実施形態）
上記第１実施形態においては、揺動回転機構５をＸ線回折測定装置１の上面壁５０ｆに接続させ、Ｘ線回折測定装置１の筐体５０を揺動させるとともに、揺動を行う機構と共に回転させるようにした。しかし、これに替えて揺動回転機構５から回転機構を除いて揺動のみを行う機構にし、測定対象物ＯＢを載置するステージに回転機構を設け、該回転機構の回転軸と出射Ｘ線の光軸とを合致させたうえで、Ｘ線回折測定装置１の筐体５０を揺動させ、測定対象物ＯＢを回転させても、本発明は実施することができる。なお、この場合は、ステージに測定対象物ＯＢを載置し、回転機構の回転軸と出射Ｘ線の光軸とを合致させる必要があるので測定対象物ＯＢは直方体状の小片である必要がある。図７は、このような実施形態のＸ線回折測定装置１を含むＸ線回折測定システムの構成を示した図であり、上記第１実施形態の図２に相当する図である。なお、第２実施形態のＸ線回折測定システムは、上記第１実施形態のＸ線回折測定システムと機能及び構造が同じ箇所があるので、そのような箇所は図７に同じ番号を付すとともに以下の説明では同じであることを述べるにとどめ、異なる箇所のみを説明する。

【0056】

第２実施形態のＸ線回折測定システムは、Ｘ線回折測定装置１、揺動機構５’、アーム式移動装置、高電圧電源９５、コンピュータ装置９０、及びステージ装置６０から構成され、上記第１実施形態と構成上異なっている点は、揺動回転機構５が揺動機構５’になり、ステージ装置６０が追加された点である。このＸ線回折測定システムは、Ｘ線回折測定装置１を出射するＸ線の光軸が重力方向にほぼ平行になるような姿勢にし、測定対象物ＯＢに対するＸ線回折測定装置１の位置及び姿勢をアーム式移動装置とステージ装置６０の双方を操作することで調整する。位置及び姿勢の調整を、出射Ｘ線の光軸と光軸が同じ可視のＬＥＤ光を照射し、カメラＣＡで撮影した照射点付近の撮影画像を見ながら行う方法は第１実施形態と同じである。また、Ｘ線回折測定においては、回折環を撮像するとき上記第１実施形態がモータ５５によりＸ線回折測定装置１の筐体５０を回転させるのに対し、第２実施形態はステージ装置６０のモータ６９を回転させる点のみが異なり、それ以外は第１実施形態と同じである。

【0057】

揺動機構５’は、第１実施形態の揺動回転機構５から回転テーブル５４、モータ５５、回転台５６、及び連結部５７を取り除き、ゴニオステージの固定ステージ５２に連結プレート１１０を固定して、連結プレート１１０を図７の紙面垂直周りに（Ｘ軸周りに）回転可能になるようアーム式移動装置の先端５９に連結したものである。揺動機構５’の作動態様は第１実施形態の揺動回転機構５の揺動部分と同じである。

【0058】

ステージ装置６０は傾斜ブロックＢＬに測定対象物ＯＢが載置され、傾斜ブロックＢＬの位置及び姿勢を調整する機構と傾斜ブロックＢＬを回転する機構を備える。位置及び姿勢が調整する機構は、特許文献１に示されているＸ線回折測定システムのステージ装置と同じであり、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の移動とＸ，Ｙ軸周りの傾斜角変更を行う機構を有し、傾斜ブロックＢＬ及びそこに載置された測定対象物ＯＢの位置と姿勢を調整することができる。ステージ装置６０は、設置プレート６２の上に高さ調整機構６３、操作子６３ａ及び第１プレート６４からなるＺ軸方向移動機構があり、その上に第２プレート６５及び操作子６５ａからなるＸ軸周り傾斜角変更機能があり、その上に第３プレート６６及び操作子６６ａからなるＹ軸周り傾斜角変更機能があり、その上に第４プレート６７及び操作子６７ａからなるＸ軸方向移動機能があり、その上に第５プレート６８、操作子６８ａ及び移動プレート６１からなるＹ軸方向移動機能がある。移動プレート６１には円柱状の穴が開けられ、その穴に嵌め込むようにモータ６９がセットされており、モータ６９の出力軸は回転テーブル７０に連結され、傾斜ブロックＢＬは回転テーブル７０に固定されている。これにより、操作子６３ａ，６５ａ，６６ａ，６７ａ，６８ａを回転させることで、連結傾斜ブロックＢＬ及びそこに載置された測定対象物ＯＢの位置と姿勢を変化させることができる。

【0059】

傾斜ブロックＢＬの傾斜面にはモータ６９の回転軸と交差する点が十字状マークの交差点として示されており、測定対象物ＯＢは測定点がこの十字状マークの交差点に略一致するように、傾斜ブロックＢＬの傾斜面にセットされる。また、傾斜ブロックＢＬの傾斜面とモータ６９の回転軸とが成す角度は、９０°からＸ線入射角の設定値を減算した角度であり、傾斜ブロックＢＬの傾斜面に対してＸ線入射角を基準値にし、該傾斜面の法線が基準平面内に含まれるようにすると、モータ６９の回転軸と出射Ｘ線の光軸とは平行になる。

【0060】

測定対象物ＯＢに対するＸ線回折測定装置１の位置及び姿勢の調整は、第1実施形態ではＸ線照射点からイメージングプレート１５までの距離を設定値にし、測定対象物ＯＢに対するＸ線の入射角を設定値にし、Ｘ線照射点における測定対象物ＯＢの法線が基準平面に含まれるようにすることであるが、第２実施形態ではこれに加え、出射Ｘ線の光軸とモータ６９の回転軸とを一致させる目的がある。第1実施形態のときと同様に測定対象物ＯＢに対するＸ線回折測定装置１の位置及び姿勢を調整した後、傾斜ブロックＢＬの傾斜面に示された十字状マークの交差点にＬＥＤ光照射点を合致させれば出射Ｘ線の光軸とモータ６９の回転軸とは一致するが、十字状マークの交差点は測定対象物ＯＢを載置すると見えなくなるので、これのみではおおよそでの調整になる。よって、モータ６９により傾斜ブロックＢＬを１回転させ、その時のＬＥＤ光照射点のカメラＣＡの撮影画像における位置が変動しないようにする。出射Ｘ線の光軸とモータ６９の回転軸とが一致すれば、ＬＥＤ光の照射点は高さ方向に変動しないため、撮影画像における変動がなくなる。

【0061】

第１実施形態の図１に示されたモータ制御回路８２と回転角度検出回路８３は、第２実施形態ではステージ装置６０に設けられ、モータ制御回路８２はモータ６９に駆動信号を出力し、モータ６９内にあるエンコーダ６９ａからのパルス列信号は、モータ制御回路８２と回転角度検出回路８３に入力する。モータ制御回路８２と回転角度検出回路８３の作動態様は、第１実施形態と同じであり、傾斜ブロックＢＬ（測定対象物ＯＢ）の回転角度をコントローラ９１から指令された回転角度にする。回折環撮像における、傾斜ブロックＢＬ（測定対象物ＯＢ）の回転は、第１実施形態においてＸ線回折測定装置１の筐体５０が回転する替わりにされるものであり、第１実施形態と同様に３０°ごとに１５０°の回転がされる。ただし、第２実施形態においてはＸ線回折測定装置１の筐体５０が測定対象物ＯＢと接触する可能性はないので、回転角度の範囲は限定されない。また、傾斜ブロックＢＬ（測定対象物ＯＢ）が回転しても、測定対象物ＯＢから見てイメージングプレート１５の回転位置は固定されている必要があるため、第１実施形態と同様、コントローラ９１からスピンドルモータ制御回路７４に指令が出力し、イメージングプレート１５も傾斜ブロックＢＬと同じ回転角度だけ回転する。ただし、この回転方向は、第１実施形態とは異なり傾斜ブロックＢＬ（測定対象物ＯＢ）の回転方向と同じである。より詳細に説明すると、図７のように、測定対象物ＯＢの法線が基準平面に含まれる状態でイメージングプレート１５（テーブル１６）の回転角度を０にし、この状態からの傾斜ブロックＢＬ（測定対象物ＯＢ）の回転と同じ方向に同じ回転角度だけイメージングプレート１５を回転させる。そのようにすると、測定対象物ＯＢを基準にすれば、イメージングプレート１５は図７の状態で回転角度を０にした状態のまま固定され、傾斜ブロックＢＬ（測定対象物ＯＢ）が回転した分、マスク１００の通過口１００ａ，１００ｂと揺動機構５’の揺動の回転軸（揺動方向）とが回転したと見ることができる。すなわち、これは測定対象物ＯＢを基準にすれば第１実施形態のときと同じ動きであり、第１実施形態と同じ効果を得ることができる。

【0062】

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

【0063】

上記第２実施形態のＸ線回折測定システムでは、Ｘ線回折測定装置１の筐体５０を揺動させる揺動機構５’を設け、ステージ装置６０に傾斜ブロックＢＬ（測定対象物ＯＢ）を回転する回転機構を設けた。しかし、Ｘ線回折測定装置１の筐体５０を揺動させる替わりに、ステージ装置６０の傾斜ブロックＢＬ（測定対象物ＯＢ）を回転機構と共に揺動させるようにし、該回転機構が回転した分だけ、イメージングプレート１５（テーブル１６）を回転させても、本発明は実施することができる。この場合は、図７に示されるステージ装置６０の操作子６５ａをモータにし、該モータを正回転と逆回転させればよい。これによっても、測定対象物ＯＢを基準にすればイメージングプレート１５は図７の状態で回転角度を０にした状態のまま固定され、マスク１００の通過口１００ａ，１００ｂと揺動の回転軸（揺動方向）とが同じ位置関係を保ったまま回転したと見ることができ、第１実施形態と同じ効果を得ることができる。ただし、この場合は、揺動の回転軸とステージ装置６０の回転機構の回転軸（出射Ｘ線の光軸）とが交差する点は固定されるので、測定対象物ＯＢは直方体状の小片である上に厚さが定められたものに限定される。

【0064】

また、上記第１実施形態及び第２実施形態のＸ線回折測定装置１は、測定対象物ＯＢで発生した回折Ｘ線により、イメージングプレート１５に回折環を撮像し、レーザ検出装置３０からレーザ光照射しながら走査して照射位置と光の強度を検出することで回折環を読取る装置にした。しかし、回折環を撮像し、読み取ることができるならば、イメージングプレート１５とは別の撮像手段を用いた装置であっても、本発明は適用することができる。例えば、イメージングプレート１５と同じ広さの平面を有するＸ線固体撮像素子を備え、Ｘ線固体撮像素子の各画素が出力する電気信号により回折Ｘ線の強度分布を検出する装置でも適用可能である。また、微小サイズのＸ線検出センサを位置を検出しながら走査し、Ｘ線検出センサが出力する電気信号とＸ線検出センサの走査位置から、回折Ｘ線の強度分布を検出する装置でも適用可能である。なお、請求項における、撮像面に回折Ｘ線の像である回折環を撮像する、なる記載は、微小領域ごとの回折Ｘ線強度を電気信号で検出する場合も含むものとする。ただし、回折Ｘ線強度を電気信号で検出する場合は、上記第１実施形態及び第２実施形態のように撮像面を回転させる機構を設けることは困難であるため、別の回転機構を設ける必要がある。

【0065】

第１実施形態において、回転させることが困難な撮像手段を用いるときは、揺動回転機構５とＸ線回折測定装置１の筐体５０との間に、揺動回転機構５の回転軸と同じ回転軸を有する別の回転機構を設ける。さらに、Ｘ線回折測定装置１の円形孔５０ｃ１の周囲に円形状の凹部を設け、この凹部に円形状の凸部を設けたマスク１００が嵌合するようにし、マスク１００の外周部分を円形でギアの歯があるようにし、このギアの歯にモータの先端をギア状にして嵌合させ、モータを回転させることでマスク１００を回転させる機構を設ける。そして、揺動回転機構５が回転した分、該別の回転機構を逆方向に回転させ、マスク１００を同じ方向に回転させればよい。

【0066】

また、第２実施形態において、回転させることが困難な撮像手段を用いるときは、揺動機構５’とＸ線回折測定装置１の筐体５０との間に、出射Ｘ線の光軸と同じ回転軸を有する筐体５０の回転機構を設け、上述したようにマスク１００を回転させる機構を設ける。そして、回転テーブル７０（傾斜ブロックＢＬ，測定対象物ＯＢ）が回転した分、筐体５０の回転機構を同じ方向に回転させ、マスク１００を逆方向に回転させればよい。

【0067】

また、上述した第２実施形態の変形例のように、ステージ装置６０に回転機構と揺動機構を設けた形態に回転させることが困難な撮像手段を用いるときは、ステージ装置６０の揺動機構の下に回転テーブル７０の回転軸と同じ回転軸を有する別の回転機構を設け、上述したようにマスク１００を回転させる機構を設ける。そして、該別の回転軸が回転した分、回転テーブル７０（傾斜ブロックＢＬ，測定対象物ＯＢ）を逆方向に回転させ、マスク１００を逆方向に回転させればよい。

【0068】

また、上記第１実施形態及び第２実施形態は本発明を実施可能なＸ線回折測定システムとしての実施形態であるが、本発明は、先行技術文献の特許文献１に示されるＸ線回折測定システム、揺動機構、回転機構、測定対象物ＯＢを載置するステージ、上記第１実施形態及び第２実施形態と同様のマスク１００を別々に用意して適切に組み合わせれば実施することができる。より詳細には、Ｘ線を測定対象物ＯＢに照射して回折環を撮像するとき、Ｘ線回折測定装置１を測定対象物ＯＢに対して相対的に揺動させるとともに、揺動の回転軸の位置を測定対象物ＯＢに対して回転させ、測定対象物ＯＢから見て回折環の撮像面の手前にマスク１００を配置して測定対象物ＯＢに対して回転させ、その際、測定対象物ＯＢに対する撮像面のＸ線の光軸周りの回転位置を固定した状態にしたうえで、マスク１００の通過口１００ａ，１００ｂの中心線が、常にＸ線の光軸を含み揺動の回転軸に垂直な平面内に含まれるように構成すれば、実施することができる。

【0069】

また、上記第１実施形態及び第２実施形態のＸ線回折測定装置１は、イメージングプレート１５に撮像された回折環を読み取る機能を備えた装置にしたが、Ｘ線回折測定装置１はイメージングプレート１５に回折環を撮像するのみの装置であっても、本発明は適用することができる。この場合は、回折環が撮像されたイメージングプレート１５を装置から取り外して別の装置で読み取るようにすればよい。また、回折環のデータ（回折Ｘ線の強度分布のデータ）から残留応力等の特性値を計算する装置をさらに別の装置にしてもよい。この場合は、データを別の装置に移す必要があるが、その方法はネット回線を用いてデータを転送する方法、ＵＳＢメモリ等の記憶媒体を介する方法等、様々な方法がある。

【0070】

また、上記第１実施形態及び第２実施形態においては、マスク１００の通過口１００ａ，１００ｂの円周方向の幅は３０°の回転角度の幅にしたが、この幅は適宜設定できる幅である。ただし、幅を小さくすると測定精度が上がる半面、測定時間が長くなり、幅を大きくすると測定時間が短くなる半面、測定精度は落ちる。よって、測定精度と測定時間の兼ね合いで通過口１００ａ，１００ｂの円周方向の幅を決めればよい。また、上記実施形態のようにマスク１００のＸ線回折測定装置１への装着と取り外しが可能であれば、通過口１００ａ，１００ｂは様々な円周方向の幅のものを用意しておいてもよい。

【0071】

また、上記第１実施形態及び第２実施形態においては、モータ５５及びモータ６９による回転を、それぞれの回折環撮像の間に、通過口１００ａ，１００ｂの円周方向の回転角度分行うようにした。しかし、これに替えて、モータ５５及びモータ６９の回転を低速で連続して行い、回折環撮像をモータ５５及びモータ６９による回転が継続している間。行うようにしてもよい。この場合、回折環の周方向におけるそれぞれの点での撮像時間（回折Ｘ線の受光時間）を同一にする必要があるため、図６に示すように、回転を１８０°行う必要がある。

【0072】

また、上記第１実施形態においてはアーム式移動装置により、上記第２実施形態においては、アーム式移動装置とステージ装置６０により、測定対象物ＯＢに対するＸ線回折測定装置１の筐体５０の位置と姿勢を調整できる構造にしたが、Ｘ線回折測定装置１の筐体５０の位置と姿勢を調整できるならば、その機構はどのような機構であってもよい。例えば、Ｘ線回折測定装置１を、ステージが３方向に移動可能で、ステージに２軸周りに回転可能なゴニオステージを取り付けた装置に取り付けたものでもよい。また、測定対象物ＯＢが一定形状のものに限定され、測定対象物ＯＢに対するＸ線回折測定装置１の筐体５０の位置と姿勢が固定されていれば、位置と姿勢を調整する機構をなくしてもよい。

【0073】

また、上記第１実施形態及び第２実施形態においては、マスク１００をＸ線回折測定装置１の筐体５０の外側に装着する構造にした。しかし、Ｘ線回折測定の測定方法が本発明による方法に限定され、通過口１００ａ，１００ｂの円周方向の幅を固定してもよければ、マスク１００をＸ線回折測定装置１の筐体５０の内部で、測定対象物ＯＢから見てイメージングプレート１５の手前に、平面がイメージングプレート１５と平行になるように固定してもよい。

【符号の説明】

【0074】

１…Ｘ線回折測定装置、５…揺動回転機構、５’…揺動機構、１０…Ｘ線管、１１…出射口、１５…イメージングプレート、１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ，２１ａ，２７ａ１，２７ｂ、２８ａ…貫通孔、１６…テーブル、１７…突出部、１８…固定具、１９…ブロック、２０…テーブル駆動機構、２１…移動ステージ、２２…フィードモータ、２３…スクリューロッド、２４…軸受部、２５…ガイド、２６…板状プレート、２７…スピンドルモータ、２８…通路部材、２９…ブロック、３０…レーザ検出装置、４３…ＬＥＤ光源，４４…ＬＥＤ光源、４５…回転プレート、４６…モータ、４７ａ，４７ｂ…ストッパ、４８…結像レンズ、４９…撮像器、５０…筐体、５０ａ…底面壁、５０ｃ…切欠き部壁、５０ｃ１…円形孔、５０ｄ…繋ぎ壁、５１…駆動ステージ、５２…固定ステージ、５３…モータ、５４…回転テーブル、５５…モータ、５６…固定台、５７…連結部、５８…連結部、５９…アーム式移動装置の先端、６０…ステージ装置、６１…移動プレート、６３ａ，６５ａ，６６ａ，６７ａ，６８ａ…操作子、６９…モータ、７０…回転テーブル、９０…コンピュータ装置、９１…コントローラ、９２…入力装置、９３…表示装置、９５…高電圧電源、１００…マスク、１００ａ，１００ｂ，１００ｃ…通過口、１０１，１０２…嵌込部、１１０…連結プレート、ＯＢ…測定対象物、ＣＡ…カメラ、ＢＬ…傾斜ブロック

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】