JP2001056303A - Ｘ線応力測定装置 - Google Patents
Ｘ線応力測定装置Info
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- JP2001056303A JP2001056303A JP11231359A JP23135999A JP2001056303A JP 2001056303 A JP2001056303 A JP 2001056303A JP 11231359 A JP11231359 A JP 11231359A JP 23135999 A JP23135999 A JP 23135999A JP 2001056303 A JP2001056303 A JP 2001056303A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な機構を有し、かつ、１回の測定で迅速
に試料の残留応力を求めることを可能にするＸ線応力測
定装置を提供する。 【解決手段】 試料３にＸ線を照射するＸ線装置１と、
Ｘ線装置１からのＸ線を細い平行ビームにするピンホー
ルコリメータ２と、ピンホールコリメータ２を通じて試
料３の測定点Ｏに照射されたＸ線が該試料３の特定の結
晶面に回折されて生ずる回折Ｘ線であって、前記測定点
を頂点とするコーン状に進行する回折Ｘ線ＸＲを受けて
その回折環Ｋの発光像を得る蛍光板４と、前記蛍光板４
に生じた回折環の発光像を撮像するＣＣＤカメラ７と、
前記ＣＣＤカメラ７で撮像された回折環の像を画像処理
し、前記回折環に含まれる前記試料の残留応力情報を情
報処理して求めるフレームグラバー８及びパーソナルコ
ンピュータ９を有する。
に試料の残留応力を求めることを可能にするＸ線応力測
定装置を提供する。 【解決手段】 試料３にＸ線を照射するＸ線装置１と、
Ｘ線装置１からのＸ線を細い平行ビームにするピンホー
ルコリメータ２と、ピンホールコリメータ２を通じて試
料３の測定点Ｏに照射されたＸ線が該試料３の特定の結
晶面に回折されて生ずる回折Ｘ線であって、前記測定点
を頂点とするコーン状に進行する回折Ｘ線ＸＲを受けて
その回折環Ｋの発光像を得る蛍光板４と、前記蛍光板４
に生じた回折環の発光像を撮像するＣＣＤカメラ７と、
前記ＣＣＤカメラ７で撮像された回折環の像を画像処理
し、前記回折環に含まれる前記試料の残留応力情報を情
報処理して求めるフレームグラバー８及びパーソナルコ
ンピュータ９を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属材料等の表面
の残留応力をＸ線回折法を利用して求めるＸ線応力測定
装置に関する。
の残留応力をＸ線回折法を利用して求めるＸ線応力測定
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属材料等の表面の残留応力をＸ線回折
法を利用して求めるＸ線応力測定装置は従来より知られ
ている。従来のＸ線応力測定装置は、いわゆるｓｉｎ２
φ法を用いたものが一般的である。
法を利用して求めるＸ線応力測定装置は従来より知られ
ている。従来のＸ線応力測定装置は、いわゆるｓｉｎ２
φ法を用いたものが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法は、試料に対するＸ線の入射角を変化させ、各入射角
における特定結晶格子面による回折線の回折角を測定す
る必要がある。それゆえ、この方法による装置は、特定
の入射角で回折角を測定するためのゴニオメータ機構
と、入射角自体を変えるために上記ゴニオメータとＸ線
管とを一体的に保持して試料に対して回転させる大掛か
りな機構とが必要となる。
法は、試料に対するＸ線の入射角を変化させ、各入射角
における特定結晶格子面による回折線の回折角を測定す
る必要がある。それゆえ、この方法による装置は、特定
の入射角で回折角を測定するためのゴニオメータ機構
と、入射角自体を変えるために上記ゴニオメータとＸ線
管とを一体的に保持して試料に対して回転させる大掛か
りな機構とが必要となる。
【０００４】本発明は、上述の背景のもとでなされたも
のであり、簡単な機構を有し、かつ、１回の測定で迅速
に試料の残留応力を求めることを可能にするＸ線応力測
定装置を提供することを目的とするものである。
のであり、簡単な機構を有し、かつ、１回の測定で迅速
に試料の残留応力を求めることを可能にするＸ線応力測
定装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決する手
段として第１の発明は、Ｘ線回折法を利用して試料の残
留応力を測定するＸ線応力測定装置において、前記試料
にＸ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源から前記試料の
測定点に照射されたＸ線が該試料の特定の結晶面に回折
されて生ずる回折Ｘ線であって、前記測定点を頂点とす
るコーン状に進行する回折Ｘ線によって形成される回折
環の像を検知する検知手段と、前記検知手段で検知され
た回折環の像を撮像する撮像装置と、前記撮像装置で撮
像された回折環の像を画像処理し、前記回折環に含まれ
る前記試料の残留応力情報を情報処理して求める情報処
理手段とを有することを特徴とするＸ線応力測定装置で
ある。
段として第１の発明は、Ｘ線回折法を利用して試料の残
留応力を測定するＸ線応力測定装置において、前記試料
にＸ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源から前記試料の
測定点に照射されたＸ線が該試料の特定の結晶面に回折
されて生ずる回折Ｘ線であって、前記測定点を頂点とす
るコーン状に進行する回折Ｘ線によって形成される回折
環の像を検知する検知手段と、前記検知手段で検知され
た回折環の像を撮像する撮像装置と、前記撮像装置で撮
像された回折環の像を画像処理し、前記回折環に含まれ
る前記試料の残留応力情報を情報処理して求める情報処
理手段とを有することを特徴とするＸ線応力測定装置で
ある。
【０００６】第２の発明は、Ｘ線回折法を利用して試料
の残留応力を測定するＸ線応力測定装置において、前記
試料にＸ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源からのＸ線
を細い平行ビームにするピンホールコリメータと、前記
ピンホールコリメータを通じて試料の測定点に照射され
たＸ線が該試料の特定の結晶面に回折されて生ずる回折
Ｘ線であって、前記測定点を頂点とするコーン状に進行
する回折Ｘ線を受けてその回折環の発光像を得る蛍光板
と、前記蛍光板に生じた回折環の発光像を撮像する撮像
装置と、前記撮像装置で撮像された回折環の像を画像処
理し、前記回折環に含まれる前記試料の残留応力情報を
情報処理して求める情報処理手段とを有することを特徴
とするＸ線応力測定装置である。
の残留応力を測定するＸ線応力測定装置において、前記
試料にＸ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源からのＸ線
を細い平行ビームにするピンホールコリメータと、前記
ピンホールコリメータを通じて試料の測定点に照射され
たＸ線が該試料の特定の結晶面に回折されて生ずる回折
Ｘ線であって、前記測定点を頂点とするコーン状に進行
する回折Ｘ線を受けてその回折環の発光像を得る蛍光板
と、前記蛍光板に生じた回折環の発光像を撮像する撮像
装置と、前記撮像装置で撮像された回折環の像を画像処
理し、前記回折環に含まれる前記試料の残留応力情報を
情報処理して求める情報処理手段とを有することを特徴
とするＸ線応力測定装置である。
【０００７】第３の発明は、前記ピンホールコリメータ
が、前記蛍光板の中心部を貫通して試料の測定点に向け
て配置され、前記蛍光板は、前記回折環の発光像が裏面
側からも検知可能に構成されたものであり、前記蛍光板
の裏面側には、該蛍光板に形成された回折環の像を反射
して撮像装置に導く反射鏡が設けられ、前記撮像装置に
は、前記反射鏡で反射された像をその受光面に結像させ
る光学系が設けられていることを特徴とするＸ線応力測
定装置である。
が、前記蛍光板の中心部を貫通して試料の測定点に向け
て配置され、前記蛍光板は、前記回折環の発光像が裏面
側からも検知可能に構成されたものであり、前記蛍光板
の裏面側には、該蛍光板に形成された回折環の像を反射
して撮像装置に導く反射鏡が設けられ、前記撮像装置に
は、前記反射鏡で反射された像をその受光面に結像させ
る光学系が設けられていることを特徴とするＸ線応力測
定装置である。
【０００８】第４の発明は、前記撮像装置がテレビジョ
ンカメラであることを特徴とする第１〜第３の発明にか
かるＸ線応力測定装置である。
ンカメラであることを特徴とする第１〜第３の発明にか
かるＸ線応力測定装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態にか
かるＸ線応力装置の構成を示す図、図２は測定処理の説
明図である。以下、図１〜図２を参照にしながら本発明
の一実施の形態にかかるＸ線応力装置を説明する。
かるＸ線応力装置の構成を示す図、図２は測定処理の説
明図である。以下、図１〜図２を参照にしながら本発明
の一実施の形態にかかるＸ線応力装置を説明する。
【００１０】図１において、符号１はＸ線発生装置であ
り、このＸ線発生装置１から射出されたＸ線は、ピンホ
ールコリメータ２を通じて試料（サンプル）３の表面に
照射されるようになっている。
り、このＸ線発生装置１から射出されたＸ線は、ピンホ
ールコリメータ２を通じて試料（サンプル）３の表面に
照射されるようになっている。
【００１１】また、上記ピンホールコリメータ２を通じ
て試料３にＸ線Ｘ０が照射されると、試料３の特定結晶
格子面によって回折Ｘ線ＸＲが生ずる。回折Ｘ線Ｘ
Ｒは、Ｘ線照射点Ｏを頂点とするコーン状の領域を進行
する。
て試料３にＸ線Ｘ０が照射されると、試料３の特定結晶
格子面によって回折Ｘ線ＸＲが生ずる。回折Ｘ線Ｘ
Ｒは、Ｘ線照射点Ｏを頂点とするコーン状の領域を進行
する。
【００１２】上記コーン状回折Ｘ線ＸＲの進行方向に
は、蛍光板４が設けられている。この蛍光板４は、上記
ピンホールコリメータ２によってその中心部が垂直に貫
通されており、コーン状に進行する回折Ｘ線ＸＲを受け
てその回折環の発光像を裏面側から検知可能なように形
成する。
は、蛍光板４が設けられている。この蛍光板４は、上記
ピンホールコリメータ２によってその中心部が垂直に貫
通されており、コーン状に進行する回折Ｘ線ＸＲを受け
てその回折環の発光像を裏面側から検知可能なように形
成する。
【００１３】さらに、上記蛍光板４の裏面に対向して平
面鏡５が設けられている。この平面鏡５は、その中心部
がピンホールコリメータ２によって貫通されて蛍光板４
と略４５°なすように配置され、蛍光板４に形成された
回折環の像を反射し、レンズ６を介してＣＣＤカメラ７
の受像部に上記回折環の像を結ばせる。
面鏡５が設けられている。この平面鏡５は、その中心部
がピンホールコリメータ２によって貫通されて蛍光板４
と略４５°なすように配置され、蛍光板４に形成された
回折環の像を反射し、レンズ６を介してＣＣＤカメラ７
の受像部に上記回折環の像を結ばせる。
【００１４】なお、蛍光板４で生じた光以外の外部光が
ＣＣＤカメラ７で検知されないようにするため、ピンホ
ールコリメータ２の一部、蛍光板４、平面鏡５、レンズ
６等は、ケース１０内に収納されている。したがって、
回折Ｘ線ＸＲも、光は通さないでＸ線のみを通過させる
材料で構成されたＸ線入射窓１１を通して蛍光板４に達
するようになっている。
ＣＣＤカメラ７で検知されないようにするため、ピンホ
ールコリメータ２の一部、蛍光板４、平面鏡５、レンズ
６等は、ケース１０内に収納されている。したがって、
回折Ｘ線ＸＲも、光は通さないでＸ線のみを通過させる
材料で構成されたＸ線入射窓１１を通して蛍光板４に達
するようになっている。
【００１５】ＣＣＤカメラ６によって検知された回折環
の像は、フレームグラバー８を介してパーソナルコンピ
ュータ９に送られて画像処理等が施され、回折環に含ま
れる上記試料の残留応力情報が所定の演算処理によって
求められるようになっている。
の像は、フレームグラバー８を介してパーソナルコンピ
ュータ９に送られて画像処理等が施され、回折環に含ま
れる上記試料の残留応力情報が所定の演算処理によって
求められるようになっている。
【００１６】この場合、画像信号は、通常のテレビジョ
ンシステムと同じ速度（ＮＴＳＣ方式では１／３０秒）
で画像データとして取り込んでもよいし、あるいは、Ｃ
ＣＤ素子に長時間露光蓄積して一回で読み取るようにし
てもよいし、あるいは、それらをさらに積算してデータ
の質を改善するようにしてもよい。
ンシステムと同じ速度（ＮＴＳＣ方式では１／３０秒）
で画像データとして取り込んでもよいし、あるいは、Ｃ
ＣＤ素子に長時間露光蓄積して一回で読み取るようにし
てもよいし、あるいは、それらをさらに積算してデータ
の質を改善するようにしてもよい。
【００１７】また、蛍光板４としては、例えば、ポリエ
チレンテレフタレート等のＸ線に透明な樹脂板の表面
に、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ（Ｔｂ）等の蛍光塗料を塗布したもの
を用いる。蛍光板４のサイズは、９６ｍｍ×９６ｍｍ程
度とし、ＣＣＤカメラ６としては、一般用ＣＣＤカメラ
を用いる。レンズ６としては、焦点距離１２〜１６ｍｍ
で、Ｆ＝１．４程度のものを用いる。
チレンテレフタレート等のＸ線に透明な樹脂板の表面
に、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ（Ｔｂ）等の蛍光塗料を塗布したもの
を用いる。蛍光板４のサイズは、９６ｍｍ×９６ｍｍ程
度とし、ＣＣＤカメラ６としては、一般用ＣＣＤカメラ
を用いる。レンズ６としては、焦点距離１２〜１６ｍｍ
で、Ｆ＝１．４程度のものを用いる。
【００１８】図２は上記フレームグラバー８及びパーソ
ナルコンピュータ９によって行われる画像処理及び演算
処理内容の説明図である。図２に示したように、試料３
の点ＯにＸ線Ｘ０を照射したときに蛍光板４に回折環Ｋ
が生じたとする。座標系を図示のように設定すると、例
えば、試料表面のｘ方向における応力σｘは、次式によ
って求められる。 σｘ＝［Ｅ／（１＋ν）］×［１／｛ｓｉｎ２（ψ０−
η）−ｓｉｎ２（ψ０＋η）｝×［∂εα／∂ｃｏｓ
α］
ナルコンピュータ９によって行われる画像処理及び演算
処理内容の説明図である。図２に示したように、試料３
の点ＯにＸ線Ｘ０を照射したときに蛍光板４に回折環Ｋ
が生じたとする。座標系を図示のように設定すると、例
えば、試料表面のｘ方向における応力σｘは、次式によ
って求められる。 σｘ＝［Ｅ／（１＋ν）］×［１／｛ｓｉｎ２（ψ０−
η）−ｓｉｎ２（ψ０＋η）｝×［∂εα／∂ｃｏｓ
α］
【００１９】上述の構成の装置によれば、蛍光板４に形
成した回折環を撮像装置で撮像し、画像処理及び演算処
理を施すことにより、試料の残留応力を求めることがで
きる。それゆえ、１回の測定で迅速に試料の残留応力を
求めることができる。
成した回折環を撮像装置で撮像し、画像処理及び演算処
理を施すことにより、試料の残留応力を求めることがで
きる。それゆえ、１回の測定で迅速に試料の残留応力を
求めることができる。
【００２０】しかも、この装置は、蛍光板４に形成した
回折環を画像処理及び演算処理するだけであるので、従
来の装置のように、特定の入射角で回折角を測定するた
めのゴニオメータ機構や入射角自体を変えるための大掛
かりな機械的機構等が全く必要ない。したがって、機械
的精度限界による照射点のずれ等の生ずる虞れがないと
共に測定に機械的駆動が不要であるために、所望の微小
部分を正確に指定してその残留応力を迅速に求めること
ができる。しかも、装置を極めて単純でかつ小型軽量な
構成とすることができる。したがってまた、装置の製造
コストを極めて廉価にできる。
回折環を画像処理及び演算処理するだけであるので、従
来の装置のように、特定の入射角で回折角を測定するた
めのゴニオメータ機構や入射角自体を変えるための大掛
かりな機械的機構等が全く必要ない。したがって、機械
的精度限界による照射点のずれ等の生ずる虞れがないと
共に測定に機械的駆動が不要であるために、所望の微小
部分を正確に指定してその残留応力を迅速に求めること
ができる。しかも、装置を極めて単純でかつ小型軽量な
構成とすることができる。したがってまた、装置の製造
コストを極めて廉価にできる。
【００２１】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、試料に
Ｘ線を照射するＸ線源と、Ｘ線源から試料の測定点に照
射されたＸ線が該試料の特定の結晶面に回折されて生ず
る回折Ｘ線であって、上記測定点を頂点とするコーン状
に進行する回折Ｘ線によって形成される回折環の像を検
知する検知手段と、この検知手段で検知された回折環の
像を撮像する撮像装置と、この撮像装置で撮像された回
折環の像を画像処理し、前記回折環に含まれる前記試料
の残留応力情報を情報処理して求める情報処理手段とを
有することを特徴とするもので、これにより、簡単な機
構を有し、かつ、１回の測定で迅速に試料の残留応力を
求めることを可能にするＸ線応力測定装置を得ているも
のである。
Ｘ線を照射するＸ線源と、Ｘ線源から試料の測定点に照
射されたＸ線が該試料の特定の結晶面に回折されて生ず
る回折Ｘ線であって、上記測定点を頂点とするコーン状
に進行する回折Ｘ線によって形成される回折環の像を検
知する検知手段と、この検知手段で検知された回折環の
像を撮像する撮像装置と、この撮像装置で撮像された回
折環の像を画像処理し、前記回折環に含まれる前記試料
の残留応力情報を情報処理して求める情報処理手段とを
有することを特徴とするもので、これにより、簡単な機
構を有し、かつ、１回の測定で迅速に試料の残留応力を
求めることを可能にするＸ線応力測定装置を得ているも
のである。
【図１】本発明の一実施の形態にかかるＸ線応力測定装
置の構成を示す図である。
置の構成を示す図である。
【図２】測定処理の説明図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｘ線回折法を利用して試料の残留応力を
測定するＸ線応力測定装置において、 前記試料にＸ線を照射するＸ線源と、 前記Ｘ線源から前記試料の測定点に照射されたＸ線が該
試料の特定の結晶面に回折されて生ずる回折Ｘ線であっ
て、前記測定点を頂点とするコーン状に進行する回折Ｘ
線によって形成される回折環の像を検知する検知手段
と、 前記検知手段で検知された回折環の像を撮像する撮像装
置と、 前記撮像装置で撮像された回折環の像を画像処理し、前
記回折環に含まれる前記試料の残留応力情報を情報処理
して求める情報処理手段とを有することを特徴とするＸ
線応力測定装置。 - 【請求項２】 Ｘ線回折法を利用して試料の残留応力を
測定するＸ線応力測定装置において、 前記試料にＸ線を照射するＸ線源と、 前記Ｘ線源からのＸ線を細い平行ビームにするピンホー
ルコリメータと、 前記ピンホールコリメータを通じて試料の測定点に照射
されたＸ線が該試料の特定の結晶面に回折されて生ずる
回折Ｘ線であって、前記測定点を頂点とするコーン状に
進行する回折Ｘ線を受けてその回折環の発光像を得る蛍
光板と、 前記蛍光板に生じた回折環の発光像を撮像する撮像装置
と、 前記撮像装置で撮像された回折環の像を画像処理し、前
記回折環に含まれる前記試料の残留応力情報を情報処理
して求める情報処理手段とを有することを特徴とするＸ
線応力測定装置。 - 【請求項３】 前記ピンホールコリメータが、前記蛍光
板の中心部を貫通して試料の測定点に向けて配置され、 前記蛍光板は、前記回折環の発光像が裏面側からも検知
可能に構成されたものであり、 前記蛍光板の裏面側には、該蛍光板に形成された回折環
の像を反射して撮像装置に導く反射鏡が設けられ、 前記撮像装置には、前記反射鏡で反射された像をその受
光面に結像させる光学系が設けられていることを特徴と
するＸ線応力測定装置。 - 【請求項４】 前記撮像装置がテレビジョンカメラであ
ることを特徴とする請求項１〜３に記載のＸ線応力測定
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11231359A JP2001056303A (ja) | 1999-08-18 | 1999-08-18 | Ｘ線応力測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11231359A JP2001056303A (ja) | 1999-08-18 | 1999-08-18 | Ｘ線応力測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001056303A true JP2001056303A (ja) | 2001-02-27 |
Family
ID=16922393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11231359A Pending JP2001056303A (ja) | 1999-08-18 | 1999-08-18 | Ｘ線応力測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001056303A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007519893A (ja) * | 2003-11-12 | 2007-07-19 | プロト マニュファクチャリング リミテッド | 材料特性情報を表示するシステムおよび方法 |
| JP2009002805A (ja) * | 2007-06-21 | 2009-01-08 | Rigaku Corp | 小角広角ｘ線測定装置 |
| JP2011027550A (ja) * | 2009-07-24 | 2011-02-10 | Kanazawa Univ | Ｘ線応力測定方法 |
| JP2012103224A (ja) * | 2010-11-15 | 2012-05-31 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | Ｘ線回折装置及びｘ線回折の測定方法 |
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-
1999
- 1999-08-18 JP JP11231359A patent/JP2001056303A/ja active Pending
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