JP2001336992A - Ｘ線応力測定方法及びｘ線応力測定装置 - Google Patents
Ｘ線応力測定方法及びｘ線応力測定装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のＸ線応力測定方法では、角度をψを変
更するとＸ線の侵入深さが異なり、異なる深さの応力を
測定することがあった。 【解決手段】 Ｘ線源２からのＸ線を被測定物１に所定
角度で入射し、該被測定物１で回析したＸ線をＸ線検出
器３で検出し、該検出値に基づいて内部応力を測定する
Ｘ線応力測定方法において、被測定物の任意箇所に被測
定物表面に対して設定角度でＸ線源より入射させ、被測
定物１上のＸ線照射点Ｐを通り被測定物１表面で入射Ｘ
線ｒ１と直角なω軸と、試料台１６と平行で、ω軸を回
転させた時に、入射Ｘ線ｒ１と一致するχ軸を中心に被
測定物を回転させるときに、Ｘ線照射点Ｐと入射Ｘ線ｒ
１と回析Ｘ線ｒ２をとおる面における、被測定物表面１
表面と入射Ｘ線ｒ１とのなす角が一定となるように被測
定物を回転させながら、回析面の法線Ｎと被測定物面の
法線Ｌとのなす角度ψを変化させて、回析線を測定す
る。
更するとＸ線の侵入深さが異なり、異なる深さの応力を
測定することがあった。 【解決手段】 Ｘ線源２からのＸ線を被測定物１に所定
角度で入射し、該被測定物１で回析したＸ線をＸ線検出
器３で検出し、該検出値に基づいて内部応力を測定する
Ｘ線応力測定方法において、被測定物の任意箇所に被測
定物表面に対して設定角度でＸ線源より入射させ、被測
定物１上のＸ線照射点Ｐを通り被測定物１表面で入射Ｘ
線ｒ１と直角なω軸と、試料台１６と平行で、ω軸を回
転させた時に、入射Ｘ線ｒ１と一致するχ軸を中心に被
測定物を回転させるときに、Ｘ線照射点Ｐと入射Ｘ線ｒ
１と回析Ｘ線ｒ２をとおる面における、被測定物表面１
表面と入射Ｘ線ｒ１とのなす角が一定となるように被測
定物を回転させながら、回析面の法線Ｎと被測定物面の
法線Ｌとのなす角度ψを変化させて、回析線を測定す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属やセラミック
スや、コーティング膜等の内部、特に、表層部に残留す
る内部応力を測定する技術に関する。
スや、コーティング膜等の内部、特に、表層部に残留す
る内部応力を測定する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】まず、Ｘ線応力測定方法の一般的な測定
原理について説明する。図３において、被測定物（以下
試料）１を矢印Ｆ方向に引っ張ると、格子面間隔ｄは面
法線が引っ張り方向に近い結晶ほど広くなる。また、試
料面法線Ｌと格子面法線Ｎがつくる角度をψとすると、
格子面間隔ｄの変化はψが大きいほど大きく、格子面間
隔ｄのψに対する変化は応力が大きいほど顕著となるの
で、Ｘ線応力測定ではこの変化を測定して応力を求め
る。本Ｘ線応力測定原理は、一般にsin2ψ法として知ら
れている。
原理について説明する。図３において、被測定物（以下
試料）１を矢印Ｆ方向に引っ張ると、格子面間隔ｄは面
法線が引っ張り方向に近い結晶ほど広くなる。また、試
料面法線Ｌと格子面法線Ｎがつくる角度をψとすると、
格子面間隔ｄの変化はψが大きいほど大きく、格子面間
隔ｄのψに対する変化は応力が大きいほど顕著となるの
で、Ｘ線応力測定ではこの変化を測定して応力を求め
る。本Ｘ線応力測定原理は、一般にsin2ψ法として知ら
れている。
【０００３】次に、金属板等の試料１の応力を測定する
場合について説明する。所定の位置に試料１を水平方向
に固定し、該試料１の上方にはＸ線を発生するＸ線源２
及びＸ線を検出するＸ線検出器３が設けられる。Ｘ線応
力測定方法はＸ線の回析現象を利用して応力を求める方
法であり、Ｘ線源２から出たＸ線ｒ１は試料１上の照射
点Ｐに入射すると、該試料１に入射したＸ線ｒ１と試料
１内の結晶格子面との間で所定の回析条件が満足される
と、試料１で回析が生じその回析Ｘ線ｒ２がＸ線検出器
３によって検出される。
場合について説明する。所定の位置に試料１を水平方向
に固定し、該試料１の上方にはＸ線を発生するＸ線源２
及びＸ線を検出するＸ線検出器３が設けられる。Ｘ線応
力測定方法はＸ線の回析現象を利用して応力を求める方
法であり、Ｘ線源２から出たＸ線ｒ１は試料１上の照射
点Ｐに入射すると、該試料１に入射したＸ線ｒ１と試料
１内の結晶格子面との間で所定の回析条件が満足される
と、試料１で回析が生じその回析Ｘ線ｒ２がＸ線検出器
３によって検出される。
【０００４】回析角をθ、Ｘ線の波長をλとすると、こ
の試料１の結晶粒はｂｒａｇｇの回析条件式（２ｄsin
θ＝ｎλ）を満たす間隔ｄを持つ格子面でＸ線を回析し
ている。また、その格子面の法線Ｎは入射Ｘ線ｒ１と回
析Ｘ線ｒ２とのなす角度（２η）を２分している。
の試料１の結晶粒はｂｒａｇｇの回析条件式（２ｄsin
θ＝ｎλ）を満たす間隔ｄを持つ格子面でＸ線を回析し
ている。また、その格子面の法線Ｎは入射Ｘ線ｒ１と回
析Ｘ線ｒ２とのなす角度（２η）を２分している。
【０００５】上記の測定系によって行なわれる応力測定
は、大きく分けて、結晶格子面法線Ｎの角度位置を変更
する格子面法線角度変更工程と、回析Ｘ線の回析ピーク
角度を測定する回析Ｘ線角度測定工程の二つの工程を有
している。なお、試料１の面法線をＬ、該試料面法線Ｌ
と結晶格子面法線Ｎとのなす角度をψ、試料面法線Ｌと
入射Ｘ線ｒ１とのなす角度をψ０とする。
は、大きく分けて、結晶格子面法線Ｎの角度位置を変更
する格子面法線角度変更工程と、回析Ｘ線の回析ピーク
角度を測定する回析Ｘ線角度測定工程の二つの工程を有
している。なお、試料１の面法線をＬ、該試料面法線Ｌ
と結晶格子面法線Ｎとのなす角度をψ、試料面法線Ｌと
入射Ｘ線ｒ１とのなす角度をψ０とする。
【０００６】格子面法線の角と変更工程において、Ｘ線
源２及びＸ線検出器３は一体状態のままＸ線照射点Ｐを
中心として所定のステップ角度ごとに試料１を回転（走
査）させる。つまり、光軸間角と２η値を一定に保持し
た状態でψ角またはψ０がステップ的に変化させる。こ
の各ステップ毎にＸ線回析角度のズレ量測定を行い応力
を検出するようにしている
源２及びＸ線検出器３は一体状態のままＸ線照射点Ｐを
中心として所定のステップ角度ごとに試料１を回転（走
査）させる。つまり、光軸間角と２η値を一定に保持し
た状態でψ角またはψ０がステップ的に変化させる。こ
の各ステップ毎にＸ線回析角度のズレ量測定を行い応力
を検出するようにしている
【０００７】回析Ｘ線の回析角度のズレ量測定工程は、
ψ角が任意の一つのステップ位置に固定された状態で、
Ｘ線源から試料１へＸ線を照射して、その時に発生する
回析Ｘ線ピークを検出する。試料１内に内部応力が発生
していない場合、その試料１についてのＸ線回析角度２
θは予め判っており、ψ角またはψ０角を変化させても
その２θ値は変化しない。従って、Ｘ線源２に対するＸ
線検出器３の角度位置をその２θ値にあわせておけば、
Ｘ線検出器３によって回析ピークが検出される。
ψ角が任意の一つのステップ位置に固定された状態で、
Ｘ線源から試料１へＸ線を照射して、その時に発生する
回析Ｘ線ピークを検出する。試料１内に内部応力が発生
していない場合、その試料１についてのＸ線回析角度２
θは予め判っており、ψ角またはψ０角を変化させても
その２θ値は変化しない。従って、Ｘ線源２に対するＸ
線検出器３の角度位置をその２θ値にあわせておけば、
Ｘ線検出器３によって回析ピークが検出される。
【０００８】ところが、試料１ないに内部応力が発生し
ていると、回析Ｘ線ピークは所定の２θ位置には発生せ
ず、角度ズレが生じる。このような場合には、Ｘ線源２
を固定状態にしてＸ線検出器３をＸ線照射点Ｐを中心と
して揺動させたり、または、Ｘ線源２を揺動させ、同時
にＸ線検出器３を揺動させることにより、回析条件を満
たす角度を探し、それにより、上記回析Ｘ線の回析ピー
ク角度が検出される。一般にＸ線源２及びＸ線検出器３
の両方を揺動させる測定方法はψ角一定法と呼ばれ、Ｘ
線検出器３のみを揺動させる測定方法はψ０角一定法と
呼ばれている。
ていると、回析Ｘ線ピークは所定の２θ位置には発生せ
ず、角度ズレが生じる。このような場合には、Ｘ線源２
を固定状態にしてＸ線検出器３をＸ線照射点Ｐを中心と
して揺動させたり、または、Ｘ線源２を揺動させ、同時
にＸ線検出器３を揺動させることにより、回析条件を満
たす角度を探し、それにより、上記回析Ｘ線の回析ピー
ク角度が検出される。一般にＸ線源２及びＸ線検出器３
の両方を揺動させる測定方法はψ角一定法と呼ばれ、Ｘ
線検出器３のみを揺動させる測定方法はψ０角一定法と
呼ばれている。
【０００９】以上のように、結晶格子面法線Ｎを決めら
れたステップ角度ごとに、順次回転させ、各ステップ角
度毎に回析Ｘ線の回析ピーク角度を測定して、測定され
た回析ピーク角度を図４に示すような、２θ−sin2ψ線
図にプロットする。こうして得られた値を線で結ぶとそ
の線はＡ・Ｂ・Ｃのように直線となる。試料１内に内部
応力が発生していない場合は、各ψ位置又は各ψ０位置
において、回析Ｘ線のピークにズレが生じないので、得
られる線図はＢのように傾きゼロの直線となる。また、
試料内に圧縮の内部応力が発生していると、得られる線
図はＡのように正の傾きを有する直線となる。更に、試
料内に引っ張りの内部応力が発生していると、得られる
線図は直線Ｃのように負の傾きを有する直線となる。従
って、２θ−sin2ψ線図において得られた直線の傾き方
向及び傾きの大きさを読み取れば、試料１内部に発生し
ている内部応力を知ることができる。
れたステップ角度ごとに、順次回転させ、各ステップ角
度毎に回析Ｘ線の回析ピーク角度を測定して、測定され
た回析ピーク角度を図４に示すような、２θ−sin2ψ線
図にプロットする。こうして得られた値を線で結ぶとそ
の線はＡ・Ｂ・Ｃのように直線となる。試料１内に内部
応力が発生していない場合は、各ψ位置又は各ψ０位置
において、回析Ｘ線のピークにズレが生じないので、得
られる線図はＢのように傾きゼロの直線となる。また、
試料内に圧縮の内部応力が発生していると、得られる線
図はＡのように正の傾きを有する直線となる。更に、試
料内に引っ張りの内部応力が発生していると、得られる
線図は直線Ｃのように負の傾きを有する直線となる。従
って、２θ−sin2ψ線図において得られた直線の傾き方
向及び傾きの大きさを読み取れば、試料１内部に発生し
ている内部応力を知ることができる。
【００１０】従来のＸ線応力測定方法においては、格子
面法線が試料１上のＸ線入射点Ｐを中心として、Ｘ線入
射点Ｐと入射Ｘ線ｒ１と回析Ｘ線ｒ２とをとおる面によ
り形成される面が、Ｘ線源２と検出器３が走査する面と
一致する並傾法と、Ｘ線入射点Ｐと入射Ｘ線ｒ１と回析
Ｘ線ｒ２とをとおる面により形成される面と、走査する
面を傾斜させる側傾法が知られている。並傾法および側
傾法のいずれの方法によっても、ψ角またはψ０角を変
化させると、入射Ｘ線ｒ１の角度が試料１面に対して角
度が変化するのでＸ線の試料に対する侵入深さが異なる
ので、正確な測定は難しい。つまり、従来の並傾法で
は、Ｘ線の入射角度、つまり、角度ω（図２）を変更し
てψ角を変える方法では、Ｘ線の侵入深さが異なってし
まうのである。つまり、入射角度が小さいと侵入深さは
浅く、入射角度が大きくなると侵入深さが深くなり、例
えば金属表面にメッキを施した場合の応力を測定した場
合、一般に試料深さ方向に応力の分布があるため、２θ
−sin2ψ線図が直線とはならず、応力値の評価が困難で
あった。このようなことから、回析角θが一定となるよ
うにして応力を測定する方法が各種提案されている。例
えば、特開平５−２８８６１６や特開平７−２６０５９
８の技術である。
面法線が試料１上のＸ線入射点Ｐを中心として、Ｘ線入
射点Ｐと入射Ｘ線ｒ１と回析Ｘ線ｒ２とをとおる面によ
り形成される面が、Ｘ線源２と検出器３が走査する面と
一致する並傾法と、Ｘ線入射点Ｐと入射Ｘ線ｒ１と回析
Ｘ線ｒ２とをとおる面により形成される面と、走査する
面を傾斜させる側傾法が知られている。並傾法および側
傾法のいずれの方法によっても、ψ角またはψ０角を変
化させると、入射Ｘ線ｒ１の角度が試料１面に対して角
度が変化するのでＸ線の試料に対する侵入深さが異なる
ので、正確な測定は難しい。つまり、従来の並傾法で
は、Ｘ線の入射角度、つまり、角度ω（図２）を変更し
てψ角を変える方法では、Ｘ線の侵入深さが異なってし
まうのである。つまり、入射角度が小さいと侵入深さは
浅く、入射角度が大きくなると侵入深さが深くなり、例
えば金属表面にメッキを施した場合の応力を測定した場
合、一般に試料深さ方向に応力の分布があるため、２θ
−sin2ψ線図が直線とはならず、応力値の評価が困難で
あった。このようなことから、回析角θが一定となるよ
うにして応力を測定する方法が各種提案されている。例
えば、特開平５−２８８６１６や特開平７−２６０５９
８の技術である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】特開平５−２８８６１
６の技術は、試料面法線Ｌに対して角度ψで入射する入
射Ｘ線ｒ１の光軸を中心に試料１を１８０度回転させ
て、２位置で回析Ｘ線を測定するようにしている。しか
し、２位置しかプロットできないために、データとして
は不足し、正確性では劣ってしまう。また、特開平７−
２６０５９８の技術では、Ｘ線源２と検出器３を固定し
た状態で回析角θが一定となるように、Ｘ線入射点Ｐと
入射Ｘ線ｒ１と回析Ｘ線ｒ２とをとおる面と、Ｘ線入射
点Ｐを通る試料表面と平行な面が交差する線を回転軸と
して、この軸を中心に試料を回転して半導体検出器によ
り、回析ピーク角度ではなく、回析エネルギーを測定し
ていた。しかしながら、半導体検出器を用いて回析エネ
ルギーを測定する方法では、エネルギー分解能が悪いた
め、正確な値は得られなかった。そこで、本発明は入射
Ｘ線ｒ１と試料表面との間の角度を一定としたまま、ψ
の角度を変化させて測定することで、正確な応力を測定
できるようにしたものである。
６の技術は、試料面法線Ｌに対して角度ψで入射する入
射Ｘ線ｒ１の光軸を中心に試料１を１８０度回転させ
て、２位置で回析Ｘ線を測定するようにしている。しか
し、２位置しかプロットできないために、データとして
は不足し、正確性では劣ってしまう。また、特開平７−
２６０５９８の技術では、Ｘ線源２と検出器３を固定し
た状態で回析角θが一定となるように、Ｘ線入射点Ｐと
入射Ｘ線ｒ１と回析Ｘ線ｒ２とをとおる面と、Ｘ線入射
点Ｐを通る試料表面と平行な面が交差する線を回転軸と
して、この軸を中心に試料を回転して半導体検出器によ
り、回析ピーク角度ではなく、回析エネルギーを測定し
ていた。しかしながら、半導体検出器を用いて回析エネ
ルギーを測定する方法では、エネルギー分解能が悪いた
め、正確な値は得られなかった。そこで、本発明は入射
Ｘ線ｒ１と試料表面との間の角度を一定としたまま、ψ
の角度を変化させて測定することで、正確な応力を測定
できるようにしたものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するた
めの手段を説明する。即ち、Ｘ線応力測定方法は、被測
定物の任意箇所に被測定物表面に対して設定角度でＸ線
源より入射させ、被測定物１上のＸ線照射点Ｐを通り被
測定物１表面で入射Ｘ線ｒ１と直角なω軸と、試料台１
６と平行で、ω軸を回転させた時に、入射Ｘ線ｒ１と一
致するχ軸を中心に被測定物を回転させるときに、被測
定物表面１表面と入射Ｘ線ｒ１とのなす角が一定となる
ように被測定物を回転させながら、回析面の法線Ｎと被
測定物面の法線Ｌとのなす角度ψを変化させて、回析線
を測定する。
る課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するた
めの手段を説明する。即ち、Ｘ線応力測定方法は、被測
定物の任意箇所に被測定物表面に対して設定角度でＸ線
源より入射させ、被測定物１上のＸ線照射点Ｐを通り被
測定物１表面で入射Ｘ線ｒ１と直角なω軸と、試料台１
６と平行で、ω軸を回転させた時に、入射Ｘ線ｒ１と一
致するχ軸を中心に被測定物を回転させるときに、被測
定物表面１表面と入射Ｘ線ｒ１とのなす角が一定となる
ように被測定物を回転させながら、回析面の法線Ｎと被
測定物面の法線Ｌとのなす角度ψを変化させて、回析線
を測定する。
【００１３】また、Ｘ線応力測定装置は、Ｘ線源２から
のＸ線を被測定物１に所定角度で入射し、該被測定物１
で回析したＸ線をＸ線検出器３で検出し、該検出値から
内部応力を測定する装置であって、被測定物１を載置す
る試料台１６と、該試料台１６を位置調整を介して支持
する試料受台１５と、該試料受台１５を試料台１６と平
行で、ω軸を回転させた時に、入射Ｘ線ｒ１と一致する
軸をχ軸としてその回りに回転可能に支持する揺動体１
４と、該揺動体１４を被測定物１上のＸ線照射点Ｐを通
り被測定物１表面で入射Ｘ線ｒ１と直角なω軸を中心に
回動可能に支持する基台１０と、前記Ｘ線検出器３を位
置調整可能に支持してω軸を中心に前記基台１０に回動
可能に支持される取付フレーム１３より構成する。
のＸ線を被測定物１に所定角度で入射し、該被測定物１
で回析したＸ線をＸ線検出器３で検出し、該検出値から
内部応力を測定する装置であって、被測定物１を載置す
る試料台１６と、該試料台１６を位置調整を介して支持
する試料受台１５と、該試料受台１５を試料台１６と平
行で、ω軸を回転させた時に、入射Ｘ線ｒ１と一致する
軸をχ軸としてその回りに回転可能に支持する揺動体１
４と、該揺動体１４を被測定物１上のＸ線照射点Ｐを通
り被測定物１表面で入射Ｘ線ｒ１と直角なω軸を中心に
回動可能に支持する基台１０と、前記Ｘ線検出器３を位
置調整可能に支持してω軸を中心に前記基台１０に回動
可能に支持される取付フレーム１３より構成する。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明を解決するための手段は以
上の如くであり、次に本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明のＸ線応力測定方法により測定するための
装置の概略図、図２はＸ線応力測定法を示す図である。
上の如くであり、次に本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明のＸ線応力測定方法により測定するための
装置の概略図、図２はＸ線応力測定法を示す図である。
【００１５】図１において、本発明のＸ線応力測定装置
は、基台１０上に一対の支持台１１・１１が載置固定さ
れ、該支持台１１・１１上にリング状の軸受体１２・１
２が固定され、該軸受体１２・１２の軸心をω軸とす
る。このω軸は入射Ｘ線ｒ１の方向を前後方向とする
と、左右水平方向に配置される。該軸受体１２・１２の
外側から両者を跨ぐように取付フレーム１３が装着さ
れ、該取付フレーム１３は支持部１３ａ・１３ａと、該
支持部１３ａ・１３ａを連結する水平部１３ｂからな
り、Π形に構成されて両側の支持部１３ａ・１３ａがω
軸を中心に回転可能に取り付けられ、図示しないアクチ
ュエーターによりω軸を中心に任意の角度に回転駆動可
能に構成されている。そして、該取付フレーム１３の水
平部１３ｂに左右方向（長手方向）に位置調整可能にＸ
線検出器３が装着され、該Ｘ線検出器３の検出方向はω
軸を向くように取り付けられている。こうして所謂、ゴ
ニオメータが構成される。
は、基台１０上に一対の支持台１１・１１が載置固定さ
れ、該支持台１１・１１上にリング状の軸受体１２・１
２が固定され、該軸受体１２・１２の軸心をω軸とす
る。このω軸は入射Ｘ線ｒ１の方向を前後方向とする
と、左右水平方向に配置される。該軸受体１２・１２の
外側から両者を跨ぐように取付フレーム１３が装着さ
れ、該取付フレーム１３は支持部１３ａ・１３ａと、該
支持部１３ａ・１３ａを連結する水平部１３ｂからな
り、Π形に構成されて両側の支持部１３ａ・１３ａがω
軸を中心に回転可能に取り付けられ、図示しないアクチ
ュエーターによりω軸を中心に任意の角度に回転駆動可
能に構成されている。そして、該取付フレーム１３の水
平部１３ｂに左右方向（長手方向）に位置調整可能にＸ
線検出器３が装着され、該Ｘ線検出器３の検出方向はω
軸を向くように取り付けられている。こうして所謂、ゴ
ニオメータが構成される。
【００１６】また、前記軸受体１２・１２の内側にはω
軸を中心に回動可能に揺動体１４の両側が支持され、図
示しないアクチュエーターによりω軸を中心に任意の角
度に回転駆動可能に構成されている。該揺動体１４は両
側のリング状の支持部１４ａ・１４ａ間にはω軸より偏
心した位置に連結部１４ｂが設けられ、該連結部１４ｂ
の中央に上方を開放した略Ｃ字状に構成した受部１４ｃ
が形成されている。該受部１４ｃに試料受台１５の回動
支持部１５ａが受部１４ｃに内接して回動可能に支持さ
れ、この回動の中心をχ軸とする。このχ軸はω軸を中
心として該回転支持部１５ａを回転させることにより、
Ｘ線源２からの入射Ｘ線ｒ１と一致させることができ
る。該回動支持部１５ａは受部１４ｃに対して図示しな
いアクチュエーターにより回動駆動されるようにしてい
る。
軸を中心に回動可能に揺動体１４の両側が支持され、図
示しないアクチュエーターによりω軸を中心に任意の角
度に回転駆動可能に構成されている。該揺動体１４は両
側のリング状の支持部１４ａ・１４ａ間にはω軸より偏
心した位置に連結部１４ｂが設けられ、該連結部１４ｂ
の中央に上方を開放した略Ｃ字状に構成した受部１４ｃ
が形成されている。該受部１４ｃに試料受台１５の回動
支持部１５ａが受部１４ｃに内接して回動可能に支持さ
れ、この回動の中心をχ軸とする。このχ軸はω軸を中
心として該回転支持部１５ａを回転させることにより、
Ｘ線源２からの入射Ｘ線ｒ１と一致させることができ
る。該回動支持部１５ａは受部１４ｃに対して図示しな
いアクチュエーターにより回動駆動されるようにしてい
る。
【００１７】前記回動支持部１５ａの下部からω軸下方
に向かってアーム１５ｂが延設され、該アーム１５ｂ上
に図示しない位置調整機構を介して試料台１６が配置さ
れる。該試料台１６上に載せた試料１の略中央表面が前
記ω軸とχ軸の交点となるように設定される。なお、前
記アクチュエーターはモーター等より構成されて、制御
回路と接続され、自動または手動操作によって適宜位置
まで駆動可能としている。
に向かってアーム１５ｂが延設され、該アーム１５ｂ上
に図示しない位置調整機構を介して試料台１６が配置さ
れる。該試料台１６上に載せた試料１の略中央表面が前
記ω軸とχ軸の交点となるように設定される。なお、前
記アクチュエーターはモーター等より構成されて、制御
回路と接続され、自動または手動操作によって適宜位置
まで駆動可能としている。
【００１８】次に、上記Ｘ線応力測定装置を用いて、si
n2ψ法により応力測定を行なう方法について図１、図２
より説明する。前記試料台１６上に試料１を載置保持さ
せ、位置調整機構により試料１の略中央表面がω軸上に
位置するように調整する。さらに試料１を試料表面に平
行な方向に駆動し、測定したい箇所とＸ線入射点Ｐを一
致させる。次に、Ｘ線を入射させる角度ωを設定して、
その角度となるように揺動体１４を回転させ固定する。
この状態でＸ線源側よりＸ線を照射し、Ｘ線検出部３で
Ｘ線信号を取り出し、取付フレーム１３を回転させて、
回析強度曲線を得て、回析強度が最高になる角度２θを
求める。
n2ψ法により応力測定を行なう方法について図１、図２
より説明する。前記試料台１６上に試料１を載置保持さ
せ、位置調整機構により試料１の略中央表面がω軸上に
位置するように調整する。さらに試料１を試料表面に平
行な方向に駆動し、測定したい箇所とＸ線入射点Ｐを一
致させる。次に、Ｘ線を入射させる角度ωを設定して、
その角度となるように揺動体１４を回転させ固定する。
この状態でＸ線源側よりＸ線を照射し、Ｘ線検出部３で
Ｘ線信号を取り出し、取付フレーム１３を回転させて、
回析強度曲線を得て、回析強度が最高になる角度２θを
求める。
【００１９】次に、ψ角を変えながらそれぞれのψ角の
ときの回析強度が最高になる角度２θを求め、この求め
た２θを２θ−sin2ψ線図にプロットしてその傾きより
応力を求めるのであるが、従来の並傾法では、揺動体１
４を回動してＸ線の入射角度、つまり、角度ωを変更し
てψ角を変えるようにして、この入射角ωを変更する方
法でプロットすると、図６の如くなり、sin2ψの大きい
域において非線形性が見られ、直線性が劣ることにより
正確な応力を測定することは難しいことがわかる。
ときの回析強度が最高になる角度２θを求め、この求め
た２θを２θ−sin2ψ線図にプロットしてその傾きより
応力を求めるのであるが、従来の並傾法では、揺動体１
４を回動してＸ線の入射角度、つまり、角度ωを変更し
てψ角を変えるようにして、この入射角ωを変更する方
法でプロットすると、図６の如くなり、sin2ψの大きい
域において非線形性が見られ、直線性が劣ることにより
正確な応力を測定することは難しいことがわかる。
【００２０】これに対して、本発明は並傾法と側傾法を
混合して組み合わせた新規なsin2ψ測定方法であり、Ｘ
線の侵入深さが一定となるように、試料１表面と入射Ｘ
線ｒ１のなす角度αを一定にしたままψを変化させて測
定できるようにしたものである。つまり、入射角度αを
設定すると、試料面法線Ｌと入射Ｘ線ｒ１と回析Ｘ線ｒ
２とが同一面上に位置するときは前記と同じ測定を行
い。次にψ角を変えるときには、先ず、χ軸を中心に試
料受台１５を回転させる。こうして回転させた状態で
は、前記の試料面法線Ｌと入射Ｘ線ｒ１と回析Ｘ線ｒ２
とが形成する面と試料表面が交差する線と、入射Ｘ線ｒ
１との間の角度は同一であるが、入射Ｘ線ｒ１と試料表
面との間の角度は回転方向によって大きくなったり、小
さくなったりする。そこで、ω軸を中心として揺動体１
４を回転させて、試料１に対する入射角度をαとなるよ
うにする。但し、入射角度をαを一定にするために、ω
軸の代わりに、χ軸を中心として試料台１５を回転させ
て、入射角度をαに変更する構成とすることも可能であ
る。
混合して組み合わせた新規なsin2ψ測定方法であり、Ｘ
線の侵入深さが一定となるように、試料１表面と入射Ｘ
線ｒ１のなす角度αを一定にしたままψを変化させて測
定できるようにしたものである。つまり、入射角度αを
設定すると、試料面法線Ｌと入射Ｘ線ｒ１と回析Ｘ線ｒ
２とが同一面上に位置するときは前記と同じ測定を行
い。次にψ角を変えるときには、先ず、χ軸を中心に試
料受台１５を回転させる。こうして回転させた状態で
は、前記の試料面法線Ｌと入射Ｘ線ｒ１と回析Ｘ線ｒ２
とが形成する面と試料表面が交差する線と、入射Ｘ線ｒ
１との間の角度は同一であるが、入射Ｘ線ｒ１と試料表
面との間の角度は回転方向によって大きくなったり、小
さくなったりする。そこで、ω軸を中心として揺動体１
４を回転させて、試料１に対する入射角度をαとなるよ
うにする。但し、入射角度をαを一定にするために、ω
軸の代わりに、χ軸を中心として試料台１５を回転させ
て、入射角度をαに変更する構成とすることも可能であ
る。
【００２１】このように試料１を入射Ｘ線ｒ１を軸とし
て角度χで回転させながら同時にω軸を中心に回転させ
て、cos χ×sin ωを一定(sinα) に固定しながらψ(c
osψ＝cos χ×cos(θ- ω) θ：ブラッグ角で決められ
る）を変化させると、Ｘ線と非測定物となる試料１の表
面のなす角度を一定にしたままψを変化させることがで
きる。こうして求めた２θを２θ−sin2ψ線図にプロッ
トした結果が、図５で示され、良い直線性が得られたこ
とを示している。
て角度χで回転させながら同時にω軸を中心に回転させ
て、cos χ×sin ωを一定(sinα) に固定しながらψ(c
osψ＝cos χ×cos(θ- ω) θ：ブラッグ角で決められ
る）を変化させると、Ｘ線と非測定物となる試料１の表
面のなす角度を一定にしたままψを変化させることがで
きる。こうして求めた２θを２θ−sin2ψ線図にプロッ
トした結果が、図５で示され、良い直線性が得られたこ
とを示している。
【００２２】以上のように、試料１に対する入射角度α
を一定にしたままψを変化させて測定すると、Ｘ線の侵
入深さが一定となり、所望の深さの応力測定が可能とな
り、また、入射角度(sinα）を変更して応力測定を行な
うことによって、容易に深さ方向の応力分布を精度良く
測定することができるのである。また、集合組織を持つ
ような試料の場合であっても、回析信号強度が極大とな
るψを何点か測定することによって、深さ方向の応力分
布を測定することもできる。
を一定にしたままψを変化させて測定すると、Ｘ線の侵
入深さが一定となり、所望の深さの応力測定が可能とな
り、また、入射角度(sinα）を変更して応力測定を行な
うことによって、容易に深さ方向の応力分布を精度良く
測定することができるのである。また、集合組織を持つ
ような試料の場合であっても、回析信号強度が極大とな
るψを何点か測定することによって、深さ方向の応力分
布を測定することもできる。
【００２３】
【発明の効果】以上の説明したように、請求項１におい
ては、Ｘ線源２からのＸ線を被測定物１に所定角度で入
射し、該被測定物１で回析したＸ線をＸ線検出器３で検
出し、該検出値に基づいて内部応力を測定するＸ線応力
測定方法において、被測定物の任意箇所に被測定物表面
に対して設定角度でＸ線源より入射させ、被測定物１上
のＸ線照射点Ｐを通り被測定物１表面で入射Ｘ線ｒ１と
直角なω軸と、試料台１６と平行で、ω軸を回転させた
時に、入射Ｘ線ｒ１と一致するχ軸を中心に被測定物を
回転させるときに、被測定物表面１表面と入射Ｘ線ｒ１
とのなす角が一定となるように被測定物を回転させなが
ら、回析面の法線Ｎと被測定物面の法線Ｌとのなす角度
ψを変化させて、回析線を測定するようにしたので、被
測定物表面１表面と入射Ｘ線ｒ１とのなす角が一定の状
態で測定できるようになり、Ｘ線の侵入深さが一定とな
り、同一深さの試料の応力を測定でき、精度の高い測定
が可能となった。そして、侵入深さを正確に位置決めし
て、その深さの回析を正確に測定できるので、深さ方向
の応力分布分析も可能となったのである。
ては、Ｘ線源２からのＸ線を被測定物１に所定角度で入
射し、該被測定物１で回析したＸ線をＸ線検出器３で検
出し、該検出値に基づいて内部応力を測定するＸ線応力
測定方法において、被測定物の任意箇所に被測定物表面
に対して設定角度でＸ線源より入射させ、被測定物１上
のＸ線照射点Ｐを通り被測定物１表面で入射Ｘ線ｒ１と
直角なω軸と、試料台１６と平行で、ω軸を回転させた
時に、入射Ｘ線ｒ１と一致するχ軸を中心に被測定物を
回転させるときに、被測定物表面１表面と入射Ｘ線ｒ１
とのなす角が一定となるように被測定物を回転させなが
ら、回析面の法線Ｎと被測定物面の法線Ｌとのなす角度
ψを変化させて、回析線を測定するようにしたので、被
測定物表面１表面と入射Ｘ線ｒ１とのなす角が一定の状
態で測定できるようになり、Ｘ線の侵入深さが一定とな
り、同一深さの試料の応力を測定でき、精度の高い測定
が可能となった。そして、侵入深さを正確に位置決めし
て、その深さの回析を正確に測定できるので、深さ方向
の応力分布分析も可能となったのである。
【００２４】また、請求項２の如く、Ｘ線源２からのＸ
線を被測定物１に所定角度で入射し、該被測定物１で回
析したＸ線をＸ線検出器３で検出し、該検出値から内部
応力を測定する装置であって、被測定物１を載置する試
料台１６と、該試料台１６を位置調整を介して支持する
試料受台１５と、該試料受台１５を試料台１６と平行
で、ω軸を回転させた時に、入射Ｘ線ｒ１と一致する軸
をχ軸としてその回りに回転可能に支持する揺動体１４
と、該揺動体１４を被測定物１上のＸ線照射点Ｐを通り
被測定物１表面で入射Ｘ線ｒ１と直角なω軸を中心に回
動可能に支持する基台１０と、前記Ｘ線検出器３を位置
調整可能に支持してω軸を中心に前記基台１０に回動可
能に支持される取付フレーム１３よりなるＸ線応力測定
装置としたので、この装置によって前述した方法によっ
てＸ線応力測定が可能となり、簡単な構成で試料を３次
元的に任意の角度に変更でき、容易に任意の角度に変更
できるようになったのである。
線を被測定物１に所定角度で入射し、該被測定物１で回
析したＸ線をＸ線検出器３で検出し、該検出値から内部
応力を測定する装置であって、被測定物１を載置する試
料台１６と、該試料台１６を位置調整を介して支持する
試料受台１５と、該試料受台１５を試料台１６と平行
で、ω軸を回転させた時に、入射Ｘ線ｒ１と一致する軸
をχ軸としてその回りに回転可能に支持する揺動体１４
と、該揺動体１４を被測定物１上のＸ線照射点Ｐを通り
被測定物１表面で入射Ｘ線ｒ１と直角なω軸を中心に回
動可能に支持する基台１０と、前記Ｘ線検出器３を位置
調整可能に支持してω軸を中心に前記基台１０に回動可
能に支持される取付フレーム１３よりなるＸ線応力測定
装置としたので、この装置によって前述した方法によっ
てＸ線応力測定が可能となり、簡単な構成で試料を３次
元的に任意の角度に変更でき、容易に任意の角度に変更
できるようになったのである。
【図１】本発明のＸ線応力測定方法により測定するため
の装置の概略図である。
の装置の概略図である。
【図２】Ｘ線応力測定法を示す図である。
【図３】Ｘ線応力測定原理を示す図である。
【図４】図３で得られる２θ−sin2ψ線図である。
【図５】本発明のＸ線応力測定により得られる２θ−si
n2ψ線図である。
n2ψ線図である。
【図６】従来の並傾法で測定して得られる２θ−sin2ψ
線図である。
線図である。
Ｐ Ｘ線照射点 ｒ１ 入射Ｘ線 １ 被測定物 ２ Ｘ線源 ３ Ｘ線検出器 １０ 基台 １３ 取付フレーム １４ 揺動体 １５ 試料受台 １６ 試料台
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嵩 良徳 神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号 川 崎重工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2G001 AA01 BA18 CA01 DA02 GA08 GA13 JA06 JA08 JA11 JA20 KA07 PA12
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｘ線源２からのＸ線を被測定物１に所定
角度で入射し、該被測定物１で回析したＸ線をＸ線検出
器３で検出し、該検出値に基づいて内部応力を測定する
Ｘ線応力測定方法において、被測定物の任意箇所に被測
定物表面に対して設定角度でＸ線源より入射させ、被測
定物１上のＸ線照射点Ｐを通り被測定物１表面で入射Ｘ
線ｒ１と直角なω軸と、試料台１６と平行で、ω軸を回
転させた時に入射Ｘ線ｒ１と一致するχ軸を中心に被測
定物を回転させるときに、被測定物表面１表面と入射Ｘ
線ｒ１とのなす角が一定となるように被測定物を回転さ
せながら、回析面の法線Ｎと被測定物面の法線Ｌとのな
す角度ψを変化させて、回析線を測定することを特徴と
するＸ線応力測定方法。 - 【請求項２】 Ｘ線源２からのＸ線を被測定物１に所定
角度で入射し、該被測定物１で回析したＸ線をＸ線検出
器３で検出し、該検出値から内部応力を測定する装置で
あって、被測定物１を載置する試料台１６と、該試料台
１６を位置調整を介して支持する試料受台１５と、該試
料受台１５を試料台１６と平行で、ω軸を回転させた時
に、入射Ｘ線ｒ１と一致する軸をχ軸としてその回りに
回転可能に支持する揺動体１４と、該揺動体１４を被測
定物１上のＸ線照射点Ｐを通り被測定物１表面で入射Ｘ
線ｒ１と直角なω軸を中心に回動可能に支持する基台１
０と、前記Ｘ線検出器３を位置調整可能に支持してω軸
を中心に前記基台１０に回動可能に支持される取付フレ
ーム１３よりなるＸ線応力測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000155702A JP4540184B2 (ja) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | Ｘ線応力測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000155702A JP4540184B2 (ja) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | Ｘ線応力測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001336992A true JP2001336992A (ja) | 2001-12-07 |
| JP4540184B2 JP4540184B2 (ja) | 2010-09-08 |
Family
ID=18660598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000155702A Expired - Fee Related JP4540184B2 (ja) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | Ｘ線応力測定方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4540184B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113358258A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-07 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种发动机叶片表面残余应力测试系统及其方法 |
| WO2022054511A1 (ja) * | 2020-09-10 | 2022-03-17 | 株式会社神戸製鋼所 | 測定システム及び測定方法 |
| WO2024239222A1 (en) * | 2023-05-23 | 2024-11-28 | Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. | Cabinet x-ray system with rotatable specimen tray |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5149081A (en) * | 1974-10-25 | 1976-04-27 | Hitachi Ltd | Shiryono etsukususenoryokusokuteiho |
| JPH03148027A (ja) * | 1989-11-02 | 1991-06-24 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 薄膜試料の応力測定方法 |
| JPH08136698A (ja) * | 1994-11-09 | 1996-05-31 | Nippon Steel Corp | 円弧状スライダー駆動式ゴニオメータおよび立体角回折計 |
| JPH0949812A (ja) * | 1995-08-08 | 1997-02-18 | Rigaku Corp | Ｘ線回折装置の試料ホルダ |
| JPH11304731A (ja) * | 1998-04-22 | 1999-11-05 | Rigaku Denki Kk | Ｘ線装置 |
| JP2000035409A (ja) * | 1998-07-17 | 2000-02-02 | Rigaku Corp | Ｘ線装置及びｘ線測定方法 |
-
2000
- 2000-05-26 JP JP2000155702A patent/JP4540184B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
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| JP2000035409A (ja) * | 1998-07-17 | 2000-02-02 | Rigaku Corp | Ｘ線装置及びｘ線測定方法 |
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|---|---|---|---|---|
| WO2022054511A1 (ja) * | 2020-09-10 | 2022-03-17 | 株式会社神戸製鋼所 | 測定システム及び測定方法 |
| JP7566698B2 (ja) | 2020-09-10 | 2024-10-15 | 株式会社神戸製鋼所 | 測定システム及び測定方法 |
| CN113358258A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-07 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种发动机叶片表面残余应力测试系统及其方法 |
| CN113358258B (zh) * | 2021-06-23 | 2023-02-28 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种发动机叶片表面残余应力测试系统及其方法 |
| WO2024239222A1 (en) * | 2023-05-23 | 2024-11-28 | Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. | Cabinet x-ray system with rotatable specimen tray |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4540184B2 (ja) | 2010-09-08 |
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