JP2002333409A - X-ray stress measuring device - Google Patents
X-ray stress measuring deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、材料の非破壊検査
に応用されるX線応力測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an X-ray stress measuring apparatus applied to nondestructive inspection of materials.
【0002】[0002]
【従来の技術】微小結晶からなる材料に応力が加わると
結晶の格子間隔が変化する。平行化されたX線を試料に
照射すると、格子間隔に応じてX線が回折する。試料に
応力がある場合には、この回折角が変化する。X線応力
測定は、このX線の回折現象を利用することによって、
応力で変化した格子間隔変化を回折角変化して求め、こ
の回折角変化から試料に加わる応力や残留応力を測定す
る。2. Description of the Related Art When stress is applied to a material composed of fine crystals, the lattice spacing of the crystals changes. When the sample is irradiated with the collimated X-rays, the X-rays are diffracted according to the lattice spacing. This diffraction angle changes when the sample has a stress. X-ray stress measurement uses this X-ray diffraction phenomenon,
The change in the lattice spacing caused by the stress is obtained by changing the diffraction angle, and the stress applied to the sample and the residual stress are measured from the change in the diffraction angle.
【0003】従来から知られているX線応力測定とし
て、X線の回折像を蛍光板やフィルム上に形成したパタ
ーンの変化を観察したり、X線の回折像をコリメータ付
の検出素子の角度を振りながら走査することによって、
回折角を測定するものが知られている。[0003] Conventionally known X-ray stress measurements include observing changes in a pattern formed on an X-ray diffraction image on a phosphor plate or a film, and measuring the X-ray diffraction image on the angle of a collimator-equipped detection element. By scanning while shaking,
A device for measuring a diffraction angle is known.
【0004】図3,4は、従来のX線応力測定の例を説
明するための概略図である。図3に示す例は、フィルム
上に形成した回折像のパターン変化を観察することによ
って、応力測定を行う例である。図3(a)において、
X線源12から発せられたX線は、スリット13(ある
いはピンホール)で絞られた後、試料Sに照射される。
照射X線は試料結晶で回折される。この回折X線をフィ
ルム14上に映し出すことによって図3(b),(c)
に示すような回折像パターンを観察することができる。FIGS. 3 and 4 are schematic diagrams for explaining an example of conventional X-ray stress measurement. The example shown in FIG. 3 is an example in which the stress is measured by observing a change in the pattern of the diffraction image formed on the film. In FIG. 3A,
The X-ray emitted from the X-ray source 12 is irradiated on the sample S after being narrowed down by the slit 13 (or pinhole).
The irradiated X-ray is diffracted by the sample crystal. By projecting this diffracted X-ray on the film 14, FIGS.
Can be observed.
【0005】試料Sに応力が加えられると、試料結晶の
格子間隔が変化するため回折角が変化し、これによって
回折像パターンも図3(b)あるいは図3(c)のよう
に変化する。When a stress is applied to the sample S, the diffraction interval changes because the lattice spacing of the sample crystal changes, and the diffraction image pattern also changes as shown in FIG. 3 (b) or 3 (c).
【0006】図4に示す例は、検出素子の角度を振って
回折X線の回折角を測定することによって応力測定を行
う例である。図4(a)において、X線源22から発せ
られたX線をスリット23で絞って試料Sに照射し、試
料Sで回折された回折X線を計数管等のX線検出器24
で検出して計数手段26で計数し、記録手段27に記録
する。このとき、ここで、X線検出器24は、ゴニオメ
ータ等で移動することによって走査円に沿って測定す
る。The example shown in FIG. 4 is an example in which the stress is measured by measuring the diffraction angle of the diffracted X-ray while changing the angle of the detection element. 4A, an X-ray emitted from an X-ray source 22 is focused on a slit 23 to irradiate the sample S, and the diffracted X-ray diffracted by the sample S is converted into an X-ray detector 24 such as a counter tube.
Is detected by the counting means 26, counted by the counting means 26, and recorded in the recording means 27. At this time, the X-ray detector 24 measures along the scanning circle by moving with a goniometer or the like.
【0007】ここで、試料面法線と回折面法線との成す
角(入射角)をψとし、入射X線方向と回折X線方向と
の成す角(回折角)を2θとし、入射X線と回折X線は
回折面法線に対して等角となる。回折X線の回折強度が
ピークとなる角度2θは、回折面法線の方向(角ψ)に
応じて変化する。Here, the angle (incident angle) between the sample surface normal and the diffraction surface normal is defined as ψ, the angle between the incident X-ray direction and the diffracted X-ray direction (diffraction angle) is defined as 2θ, and the incident X The ray and the diffracted X-ray are equiangular with respect to the normal to the diffraction plane. The angle 2θ at which the diffraction intensity of the diffracted X-ray peaks changes according to the direction (angle ψ) of the normal to the diffraction surface.
【0008】X線の入射角ψを変えて回折角2θを測定
し、sin2ψを変数としてプロットすると、理論的には
2θとsin2ψの関係は直線となり、この直線の傾きは
試料表面の応力に比例する。図4に示すX線応力測定装
置は、この2θ−sin2ψ線図(回帰直線)を得るため
に、測定する試料表面の一点を入射角ψのX線で照射し
ながら、X線検出器の位置を走査して検出強度のピーク
を求め、このときの回折角2θを求める。なお、図4
(b),(c)は入射角ψ1,ψ2で回折角2θ 1,2
θ2(2θ1,2θ2)を求める例を示している。この
回折角2θを検出する動作を、X線の入射角ψを変えな
がら繰り返し、図4(d),(e)に示すように、sin
2ψを横軸2θを縦軸としてプロットし、プロットされ
た点を最小二乗法を用いて回帰直線を求め、回帰直線の
傾きから応力を求める。なお、図4(d),(e)は応
力が加えられた場合の回折強度曲線及び2θ−sin2ψ
線図を示している。[0008] The diffraction angle 2θ is measured by changing the incident angle X of the X-ray.
And then sin2If プ ロ ッ ト is plotted as a variable, theoretically
2θ and sin2The relationship of ψ is a straight line, and the slope of this straight line is
It is proportional to the stress on the sample surface. X-ray stress measurement device shown in FIG.
Is the 2θ-sin2To obtain a 図 diagram (regression line)
Irradiate a point on the surface of the sample to be measured with X-rays at an angle of incidence ψ.
While scanning the position of the X-ray detector,
And the diffraction angle 2θ at this time is determined. FIG.
(B) and (c) are diffraction angles 2θ at incident angles ψ1 and ψ2. 1, 2
θ2(2θ1, 2θ2) Is shown. this
Change the operation of detecting the diffraction angle 2θ by changing the X-ray incident angle ψ.
Then, as shown in FIGS. 4D and 4E, sin
2ψ is plotted on the horizontal axis 2θ and the vertical axis is plotted.
The regression line is calculated using the least squares method.
Find the stress from the slope. FIGS. 4 (d) and (e) show the results.
Diffraction intensity curve and 2θ-sin when force is applied2ψ
FIG.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】従来用いられているX
線応力測定装置では、検出器で検出される回折X線のX
線量は極めて少ないため、測定に時間がかかるという問
題がある。従来のX線応力測定装置は、X線源で発生し
たX線の一部をスリットやピンホールによって切り出す
ことによって特定の方向のみ取り出しているため、入射
X線のX線量は制限されることになる。また、試料に照
射されたX線のほとんどは試料で吸収あるいは透過され
るため、回折X線のX線量は照射X線量に対してわずか
である。したがって、入射X線のX線量及び回折X線の
X線量は共に制限されるため、測定に寄与するX線量は
極めてわずかとなる。SUMMARY OF THE INVENTION Conventionally used X
In the X-ray stress measuring device, the X-ray diffraction
Since the dose is extremely small, there is a problem that measurement takes time. The conventional X-ray stress measurement device extracts only a specific direction by cutting out a part of the X-ray generated by the X-ray source with a slit or pinhole, so the X-ray dose of the incident X-ray is limited. Become. Further, since most of the X-rays irradiated on the sample are absorbed or transmitted by the sample, the X-ray dose of the diffracted X-rays is slightly smaller than the irradiation X-ray. Therefore, the X-ray dose of the incident X-ray and the X-ray dose of the diffracted X-ray are both limited, and the X-ray dose contributing to the measurement is extremely small.
【0010】このようにわずかなX線量をフィルム法に
よって測定するには、フィルムの露光時間が長時間化す
ることになり、また、検出器を走査する回折角検出法に
よって測定するには、検出器の検出時間に長時間を要
し、走査時間は長時間化することになる。X線源のX線
量を増やすことによって走査時間を短縮することができ
るが、そのためには、大型のX線源を要することにな
る。In order to measure such a small amount of X-ray by the film method, the exposure time of the film becomes long, and to measure by the diffraction angle detection method in which the detector is scanned, the detection time is short. It takes a long time to detect the detector, and the scanning time becomes long. The scanning time can be shortened by increasing the X-ray dose of the X-ray source, but this requires a large X-ray source.
【0011】連続X線を発生する連続型X線源であれ
ば、ある程度のX線量を発生することができるため、測
定時間の長時間化の問題を低減することができるが、パ
ルス状のX線を発生するパルスX線源では発生するX線
量が少ないため、測定時間の長時間化は特に大きな問題
となる。また、パルスX線源のX線量を増加させるに
は、パルスX線を多数回発生させる必要があり、パルス
X線源が高価化したり、パルスX線源の寿命が低下する
という問題が発生する。A continuous X-ray source that generates continuous X-rays can generate a certain amount of X-rays, so that the problem of lengthening the measurement time can be reduced. Since a pulsed X-ray source that generates a ray generates a small amount of X-ray, prolonging the measurement time is a particularly serious problem. Further, in order to increase the X-ray dose of the pulse X-ray source, it is necessary to generate pulse X-rays many times, which causes a problem that the pulse X-ray source becomes expensive and the life of the pulse X-ray source is shortened. .
【0012】そこで、本発明は前記した従来の問題点を
解決し、X線検出器で検出される回折X線のX線量を増
やし、測定時間を短縮することを目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, to increase the amount of X-ray diffracted X-rays detected by an X-ray detector, and to shorten the measurement time.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明は、X線源から試
料に照射されるX線量を増やし、X線検出手段に到達す
る回折X線のX線量を増やすことによって、X線検出器
で検出される回折X線のX線量を増やし測定時間を短縮
するものである。本発明のX線応力測定装置は、X線源
から発せられたX線を平行化し試料に照射するX線平行
化手段と、試料から発せられる回折X線を検出する複数
のX線検出素子を含むX線検出手段と、試料から発せら
れる回折X線を反射し、焦点位置上の前記X線検出手段
に集光するX線反射集光手段とを備えた構成とすること
によってX線量を増やし、X線検出手段上において、回
折X線の集光位置に測定することによって応力を測定す
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an X-ray detector by increasing the amount of X-rays irradiated to a sample from an X-ray source and increasing the amount of X-rays of diffracted X-rays reaching X-ray detecting means. This is to increase the X-ray dose of the diffracted X-rays detected and shorten the measurement time. The X-ray stress measuring device of the present invention comprises: an X-ray collimating means for collimating X-rays emitted from an X-ray source and irradiating the sample with a plurality of X-ray detecting elements for detecting diffracted X-rays emitted from the sample. Increasing the X-ray dose by providing a configuration including an X-ray detecting unit including the X-ray detecting unit and a X-ray reflecting and condensing unit that reflects diffracted X-rays emitted from the sample and condenses the X-ray detecting unit on the focal position. The stress is measured by measuring the diffraction X-ray on the X-ray detecting means at the focus position.
【0014】本発明のX線平行化手段は、X線源から四
方に散乱するX線を平行化することによって、X線源か
ら放出されるX線の一部のみを利用していた従来のX線
応力測定と比較して、試料を照射するX線量を増やすこ
とができる。The X-ray collimating means of the present invention collimates X-rays scattered in all directions from the X-ray source, thereby utilizing only a part of the X-rays emitted from the X-ray source. As compared with the X-ray stress measurement, the X-ray dose for irradiating the sample can be increased.
【0015】また、本発明のX線反射集光手段は、焦点
位置にX線検出手段を配置することによって、試料から
発せられる回折X線をX線検出手段に集光する。回折X
線を集光することによって、回折X線の一部のみを利用
していた従来のX線応力測定と比較して、検出する回折
X線のX線量を増やすことができる。The X-ray reflection / condensing means of the present invention focuses diffracted X-rays emitted from the sample on the X-ray detecting means by disposing the X-ray detecting means at the focal position. Diffraction X
By condensing the rays, it is possible to increase the X-ray dose of the diffracted X-rays to be detected, as compared with the conventional X-ray stress measurement using only a part of the diffracted X-rays.
【0016】したがって、本発明のX線応力測定装置
は、試料を照射するX線のX線量の増加と、X線検出手
段で検出する回折X線のX線量の増加とによって、X線
応力測定に寄与するX線量を増やすことができる。X線
応力測定に寄与するX線量を増やすことによって、測定
時間を短縮することができる。Therefore, the X-ray stress measurement apparatus of the present invention measures the X-ray stress by increasing the X-ray dose of the X-ray irradiating the sample and increasing the X-ray dose of the diffracted X-ray detected by the X-ray detecting means. Can be increased. The measurement time can be shortened by increasing the X-ray dose that contributes to the X-ray stress measurement.
【0017】X線検出手段の一形態として、複数のX線
検出素子を線状(アレイ状)に配置する構成とすること
ができる。X線検出素子を線状(アレイ状)に配置する
ことによって、回折X線の線状の強度分布を一回の測定
で測定することができる。回折X線強度のピーク位置と
回折X線の回折角2θとの関係を予め求めておくことに
よって、回折X線強度のピーク位置から回折角2θを求
めることができ、sin 2ψに対する2θの傾きから一方
向の応力を求めることができる。As one form of the X-ray detecting means, a plurality of X-rays
A configuration in which the detection elements are arranged in a line (array)
Can be. X-ray detectors are arranged in a line (array)
Measurement of the linear intensity distribution of diffracted X-rays
Can be measured. Peak position of diffraction X-ray intensity
It is necessary to obtain the relationship between the diffraction X-ray and the diffraction angle 2θ in advance.
Therefore, the diffraction angle 2θ is determined from the peak position of the diffraction X-ray intensity.
Can be sin 2From the slope of 2θ to ψ
Direction stress can be determined.
【0018】また、X線検出手段の他の形態として、複
数のX線検出素子を平面状に配置する構成とすることが
できる。X線検出素子を平面状に配置することによっ
て、回折X線の面内の強度分布を一回の測定で測定する
ことができる。回折X線強度のピーク位置と回折X線の
回折角2θとの関係を予め求めておくことによって、回
折X線強度のピーク位置から回折角2θを求めることが
でき、sin2ψに対する2θの傾きから応力を任意の方
向の応力を求めることができる。Further, as another form of the X-ray detecting means, it is possible to adopt a configuration in which a plurality of X-ray detecting elements are arranged in a plane. By disposing the X-ray detecting element in a plane, the in-plane intensity distribution of the diffracted X-ray can be measured by one measurement. By previously obtaining the relationship between the peak position of the diffraction X-ray intensity and the diffraction angle 2θ of the diffraction X-ray, the diffraction angle 2θ can be obtained from the peak position of the diffraction X-ray intensity, and the inclination of 2θ with respect to sin 2 ψ. , The stress in any direction can be obtained.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明のX線応
力測定装置の概要を説明するための概略図である。X線
応力測定装置1は、X線源2と、X線源2から発せられ
たX線の進行方向を一方向に平行にそろえるX線コリメ
ータ3と、試料Sで回折された回折X線を反射させX線
検出器4上に集光させるX線ミラー5と、複数のX線検
出素子からなりX線ミラー5の焦点上に配置されるX線
検出器4とを備える。また、X線検出器4で検出した検
出信号を信号処理する信号処理手段6、処理結果を記録
する記録手段7の他に、図示しない表示手段を備えるこ
とができる。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the outline of the X-ray stress measuring device of the present invention. The X-ray stress measurement apparatus 1 includes an X-ray source 2, an X-ray collimator 3 for aligning the traveling directions of the X-rays emitted from the X-ray source 2 in one direction, and a diffracted X-ray diffracted by the sample S. An X-ray mirror 5 that reflects light and condenses it on the X-ray detector 4, and an X-ray detector 4 including a plurality of X-ray detection elements and arranged at the focal point of the X-ray mirror 5 are provided. Further, in addition to the signal processing means 6 for performing signal processing on the detection signal detected by the X-ray detector 4 and the recording means 7 for recording the processing result, display means (not shown) can be provided.
【0020】X線コリメータ3は、X線源2から発せら
れ進行方向が異なるX線を平行にそろえて試料Sに入射
する。従来では、スリットやピンホールを通過したX線
のみを照射しているため、照射されるX線のX線量は制
限されるが、X線コリメータ3によってX線源2から進
行方向が異なる方向に発せられるX線を試料S方向に向
けて平行化することによって、試料Sに同一の入射角で
入射するX線のX線量を増加させることができる。The X-ray collimator 3 parallelly aligns X-rays emitted from the X-ray source 2 and traveling in different directions to be incident on the sample S. Conventionally, since only X-rays that have passed through a slit or a pinhole are applied, the amount of X-rays to be applied is limited, but the X-ray collimator 3 causes the X-ray source 2 to travel in different directions from the X-ray source 2. By collimating the emitted X-rays toward the sample S, the X-ray dose of the X-rays incident on the sample S at the same incident angle can be increased.
【0021】同一の入射角で照射されたX線は試料Sで
回折され、回折X線が放出される。入射X線方向と回折
X線方向との成す角(回折角)を2θとし、回折面法線
の方向を角ψとすると、回折X線の回折強度がピークと
なる角度2θは、回折面法線の方向(角ψ)に応じて変
化する。X-rays irradiated at the same incident angle are diffracted by the sample S, and diffracted X-rays are emitted. Assuming that the angle (diffraction angle) between the incident X-ray direction and the diffraction X-ray direction is 2θ and the direction of the normal to the diffraction surface is an angle ψ, the angle 2θ at which the diffraction intensity of the diffraction X-ray peaks is determined by the diffraction surface method. It changes according to the direction of the line (angle ψ).
【0022】X線ミラー5は、試料Sからの回折X線を
X線検出器4の方向に反射し、焦点上に配置したX線検
出器4上に集光する。このとき、回折X線がX線検出器
4上に集光する位置は回折角2θに依存するため、X線
検出器4上に集光する回折X線のピーク位置を求めるこ
とによって回折角2θを知ることができる。また、回折
X線は、X線ミラー5によってX線検出器4上の一点に
集光させられることによってそのX線量は増加するた
め、X線検出器4上で検出される回折X線強度は増加す
る。The X-ray mirror 5 reflects the diffracted X-rays from the sample S in the direction of the X-ray detector 4 and focuses the X-rays on the X-ray detector 4 arranged at the focal point. At this time, since the position at which the diffracted X-rays converge on the X-ray detector 4 depends on the diffraction angle 2θ, the peak position of the diffracted X-ray condensed on the X-ray detector 4 is determined to obtain the diffraction angle 2θ. You can know. Further, since the amount of diffracted X-rays is increased by being focused on one point on the X-ray detector 4 by the X-ray mirror 5, the intensity of the diffracted X-rays detected on the X-ray detector 4 is To increase.
【0023】したがって、本発明のX線応力測定装置1
では、X線コリメータ3によって試料Sに入射するX線
のX線量を増加させると共に、X線ミラー5によってX
線検出器4上に集光するX線のX線量を増加させること
によって、X線検出器で検出するX線のX線量を増加さ
せることができる。Therefore, the X-ray stress measuring apparatus 1 of the present invention
Then, the X-ray collimator 3 increases the amount of X-rays incident on the sample S, and the X-ray mirror 5
By increasing the X-ray dose of X-rays condensed on the X-ray detector 4, the X-ray dose of X-rays detected by the X-ray detector can be increased.
【0024】X線検出器4は、複数のX線検出素子を線
状(アレイ状)あるいは面状の配置して形成される。線
状(アレイ状)に配置した場合には、各X線検出素子が
検出する検出強度と当該X線検出素子の位置から、回折
X線の線方向に沿ったX線強度分布を求めることができ
る。また、面状に配置した場合には、各X線検出素子が
検出する検出強度と当該X線検出素子の位置から、回折
X線の面内のX線強度分布を求めることができる。The X-ray detector 4 is formed by arranging a plurality of X-ray detecting elements in a linear (array) or planar shape. When arranged in a line (array), the X-ray intensity distribution along the line direction of the diffracted X-rays can be obtained from the detection intensity detected by each X-ray detection element and the position of the X-ray detection element. it can. When the X-ray detectors are arranged in a plane, the in-plane X-ray intensity distribution of the diffracted X-rays can be obtained from the detection intensity detected by each X-ray detector and the position of the X-ray detector.
【0025】なお、図1(a)において、実線と破線で
示す回折X線は、試料Sに加えられる応力が変化した状
態を示し、X線ミラー5によってX線検出器4上に集光
される回折X線の位置は実線と破線とで集光位置がず
れ、この集光位置のずれによって応力変化を知ることが
できる。In FIG. 1A, the diffracted X-ray indicated by the solid line and the broken line indicates a state in which the stress applied to the sample S has changed, and is condensed on the X-ray detector 4 by the X-ray mirror 5. In the position of the diffracted X-ray, the light-condensing position is shifted between the solid line and the broken line, and the shift in the light-condensing position allows a change in stress to be known.
【0026】X線の入射角ψを変えて回折角2θを測定
し、sin2ψを変数としてプロットして得られる2θとs
in2ψの直線の傾きから試料表面の応力を求めることが
できる。従来の測定装置では、前記図4に示すように、
所定の入射角ψ毎にコリメータ付きの検出素子の角度を
変えて強度測定を複数回行い、複数個の回折X線の強度
から回折強度曲線を求め、この回折強度曲線から回折X
線の検出強度のピーク位置を求めて回折角2θを測定し
ている。これに対して、本発明のX線応力測定装置で
は、所定の入射角ψ毎に一回の測定で回折強度曲線を求
め、X線検出器上のおいて回折X線の検出強度がピーク
を示す位置から回折角2θを測定する。The diffraction angle 2θ is measured by changing the X-ray incident angle ψ, and 2θ and s obtained by plotting sin 2変 数 as a variable
The stress on the sample surface can be determined from the slope of the in 2直線 line. In a conventional measuring device, as shown in FIG.
The intensity is measured a plurality of times by changing the angle of the detection element with a collimator for each predetermined incident angle ψ, and a diffraction intensity curve is obtained from the intensities of a plurality of diffraction X-rays.
The diffraction angle 2θ is measured by determining the peak position of the detected intensity of the line. On the other hand, in the X-ray stress measuring apparatus of the present invention, the diffraction intensity curve is obtained by one measurement at each predetermined incident angle ψ, and the detection intensity of the diffracted X-ray has a peak on the X-ray detector. The diffraction angle 2θ is measured from the indicated position.
【0027】図1(b)は、回折強度曲線の一例を示し
ている。例えば、入射角ψ1の場合に、X線検出器上の
D1にあるX線検出素子が回折強度のピークを検出する
としたとき、予め求めておいたX線検出器上のX線検出
素子の位置Dと回折角2θとの関係から回折角2θ1を
求めることができる。同様に、入射角がψ2の場合に
は、回折強度のピークを検出するX線検出器上の位置D
2から回折角2θ2を求めることができる。FIG. 1B shows an example of a diffraction intensity curve. For example, when the X-ray detector at D1 on the X-ray detector detects the peak of the diffraction intensity when the incident angle is ψ1, the position of the X-ray detector on the X-ray detector obtained in advance is determined. The diffraction angle 2θ1 can be obtained from the relationship between D and the diffraction angle 2θ. Similarly, when the incident angle is ψ2, the position D on the X-ray detector for detecting the peak of the diffraction intensity
2, the diffraction angle 2θ2 can be obtained.
【0028】求めた回折角2θについて、入射角ψと回
折角2θとの関係を図1(c)に示すようにsin2ψを
横軸2θを縦軸としてプロットし、プロットされた点を
最小二乗法を用いて回帰直線を求め、回帰直線の傾き
(2θとsin2ψの直線の傾き)から試料表面の応力を
求める。ここで、応力をσ、傾きをM、応力定数をS
(=−(E/(2・(1+ν)))・cotθ0)とする
と、σ=S・Mで表される。なお、EはX線的ヤング率
であり、νはX線的ポアソン比である。With respect to the obtained diffraction angle 2θ, the relationship between the incident angle ψ and the diffraction angle 2θ is plotted with sin 2 (as the horizontal axis 2θ as the vertical axis, as shown in FIG. A regression line is determined using the square method, and the stress on the sample surface is determined from the slope of the regression line (the slope of the line of 2θ and sin 2 ψ). Here, the stress is σ, the slope is M, and the stress constant is S
If (= − (E / (2 · (1 + ν))) · cotθ 0 ), it is represented by σ = S · M. E is the X-ray Young's modulus, and ν is the X-ray Poisson's ratio.
【0029】図1(d),(e)は、応力が加えられた
状態あるいは、加えられる応力が変化した状態を示して
いる。試料Sに加えられる応力が変化すると、回折X線
の回折角度2θも変化する。本発明のX線応力測定装置
では、この回折X線の回折角度2θの変化は、X線検出
器上でピークを検出するX線検出素子の位置変化として
検出される。例えば、入射角ψ1の場合には回折角2θ
´1に対応する検出位置D´1において回折X線強度の
ピークを検出し、入射角ψ2の場合には回折角2θ´2
に対応する検出位置D´2において回折X線強度のピー
クを検出する。検出したピーク位置D´1,D´2に基
づいて、予め求めてX線検出素子の位置Dと回折角2θ
との関係から回折角2θ´1,2θ´2を求め、sin2
ψと2θとの傾きから応力を求める。FIGS. 1D and 1E show a state where a stress is applied or a state where the applied stress is changed. When the stress applied to the sample S changes, the diffraction angle 2θ of the diffracted X-ray also changes. In the X-ray stress measurement device of the present invention, the change in the diffraction angle 2θ of the diffracted X-ray is detected as a change in the position of an X-ray detection element that detects a peak on the X-ray detector. For example, when the incident angle ψ1, the diffraction angle 2θ
A peak of the diffracted X-ray intensity is detected at a detection position D′ 1 corresponding to ′ 1, and when the incident angle is ψ2, the diffraction angle 2θ′2
Is detected at the detection position D'2 corresponding to. Based on the detected peak positions D'1 and D'2, the position D of the X-ray detecting element and the diffraction angle 2.theta.
Determine the diffraction angle 2θ'1,2θ'2 from the relationship between, sin 2
The stress is determined from the slope between ψ and 2θ.
【0030】ここで、X線検出器4が線状(アレイ状)
に配置される複数のX線検出素子で形成される場合に
は、線方向の応力を求めることができ、X線検出器4が
面状に配置される複数のX線検出素子で形成される場合
には、面内の応力分布を求めることができる。Here, the X-ray detector 4 is linear (array).
In the case where the X-ray detector 4 is formed of a plurality of X-ray detection elements, the stress in the linear direction can be obtained. In such a case, an in-plane stress distribution can be obtained.
【0031】図2は、複数のX線検出素子を面状に配置
したX線検出器4による検出を説明するための概略図で
ある。図2(a),(b)において、曲線は、複数個の
X線検出素子8を面状に配置して形成されるX線検出器
4上に集光される回折X線の強度分布を、各入射角ψ
1,ψ2,ψ3について模式的に示している。各入射角
ψに対する回折X線の強度分布によって、応力の平面内
の分布を知ることができ、例えば、x,y方向あるいは
任意の方向の応力を求めることができる。なお、図2
(b)は応力変化を示しており、図2(a)と異なる回
折X線の強度分布を表すことになる。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining detection by the X-ray detector 4 in which a plurality of X-ray detection elements are arranged in a plane. 2A and 2B, the curves show the intensity distribution of the diffracted X-rays focused on the X-ray detector 4 formed by arranging a plurality of X-ray detection elements 8 in a plane. , Each incident angle ψ
1, ψ2 and ψ3 are schematically shown. The distribution of the stress in the plane can be known from the intensity distribution of the diffracted X-ray for each incident angle ψ, and for example, the stress in the x and y directions or any direction can be obtained. Note that FIG.
FIG. 2B shows a change in stress, which represents a different intensity distribution of the diffracted X-rays from FIG.
【0032】信号処理手段6は、X線検出器4で検出し
た回折X線の強度及び検出したX線検出素子の位置に基
づいて、回折X線の強度分布及び応力を求める信号処理
を行う。記録手段7は、信号処理手段6で求めたる強度
分布や応力を記録する。また、図示しない表示手段に表
示する。The signal processing means 6 performs signal processing for obtaining the intensity distribution and stress of the diffracted X-ray based on the intensity of the diffracted X-ray detected by the X-ray detector 4 and the position of the detected X-ray detecting element. The recording means 7 records the intensity distribution and stress obtained by the signal processing means 6. In addition, it is displayed on display means (not shown).
【0033】[0033]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のX線応力
測定装置によれば、X線検出器で検出される回折X線の
X線量を増やし、測定時間を短縮することができる。As described above, according to the X-ray stress measuring apparatus of the present invention, the amount of X-ray diffracted X-rays detected by the X-ray detector can be increased, and the measuring time can be shortened.
【図1】本発明のX線応力測定装置の概要を説明するた
めの概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an outline of an X-ray stress measuring device of the present invention.
【図2】本発明の複数のX線検出素子を面状に配置した
X線検出器による検出を説明するための概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining detection by an X-ray detector in which a plurality of X-ray detection elements of the present invention are arranged in a plane.
【図3】従来のX線応力測定の例を説明するための概略
図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an example of conventional X-ray stress measurement.
【図4】従来のX線応力測定の例を説明するための概略
図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining an example of conventional X-ray stress measurement.
1…X線応力測定装置、2…X線源、3…X線コリメー
タ、4…X線検出器、5…X線ミラー、6…信号処理手
段、7…記録手段、8…X線検出素子、12…X線源、
13…スリット、14…スクリーン、22…X線源、2
3…スリット、24…X線検出器、26…計数手段、2
7…記録手段、S…試料。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... X-ray stress measuring device, 2 ... X-ray source, 3 ... X-ray collimator, 4 ... X-ray detector, 5 ... X-ray mirror, 6 ... Signal processing means, 7 ... Recording means, 8 ... X-ray detection element , 12 ... X-ray source,
13 slit, 14 screen, 22 X-ray source, 2
3 slit, 24 X-ray detector, 26 counting means, 2
7: recording means, S: sample.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八木 隆志 茨城県北相馬郡守谷町守谷甲932−57 Fターム(参考) 2G001 AA01 BA18 DA08 DA09 FA01 GA04 KA07 SA02 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on front page (72) Inventor Takashi Yagi 932-57 Moriya Ko, Moriya-cho, Kitasoma-gun, Ibaraki F-term (reference) 2G001 AA01 BA18 DA08 DA09 FA01 GA04 KA07 SA02
Claims (3)
料に照射するX線平行化手段と、試料から発せられる回
折X線を検出する複数のX線検出素子を含むX線検出手
段と、試料から発せられる回折X線を反射し、焦点位置
上の前記X線検出手段に集光するX線反射集光手段とを
備え、前記X線検出手段上における回折X線の集光位置
に基づいて応力を測定することを特徴とするX線応力測
定装置。1. An X-ray collimator for collimating X-rays emitted from an X-ray source and irradiating the specimen with X-rays, and an X-ray detector comprising a plurality of X-ray detectors for detecting diffracted X-rays emitted from the specimen. And an X-ray reflection condensing means for reflecting diffracted X-rays emitted from the sample and condensing the X-rays on the X-ray detecting means at a focal position, and the condensing position of the diffracted X-rays on the X-ray detecting means An X-ray stress measurement device for measuring a stress based on a stress.
子を線状に配置することを特徴とする請求項1記載のX
線応力測定装置。2. The X-ray detecting apparatus according to claim 1, wherein said X-ray detecting means arranges a plurality of X-ray detecting elements in a line.
Linear stress measurement device.
子を平面状に配置することを特徴とする請求項1記載の
X線応力測定装置。3. An X-ray stress measuring apparatus according to claim 1, wherein said X-ray detecting means arranges a plurality of X-ray detecting elements in a plane.
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- 2001-05-09 JP JP2001138587A patent/JP2002333409A/en not_active Withdrawn
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