JP2003202222A - 変位測定方法、変位測定装置、変位測定用冶具、ｘ線分析用ホルダの治具、ｘ線分析方法及びｘ線分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被測定物に高さや厚みの差があっても、また
表面が傾斜していてもそれらの影響を排除し、表面形状
を正確に測定できる変位測定方法、変位測定装置、変位
計測用の冶具を提供する。また、Ｘ線分析用ホルダの治
具、Ｘ線分析方法及びＸ線分析装置を提供する。 【解決手段】 この変位測定装置は、被測定物３の表面
４の被測定面について変位測定を行うとともに変位測定
の際の基準となる変位測定平面１ａを有する変位測定部
１と、変位測定平面に対し所定の位置関係になるように
位置決められた測定基準平面１１ａと、被測定物を傾斜
自在の状態から測定基準平面に表面の一部が当接するよ
うに付勢する付勢手段１５ａ〜１５ｃとを有し被測定物
を測定基準平面に固定して保持する保持部１０と、を備
える。保持部で傾斜自在の被測定物の表面の一部を測定
基準平面に付勢し当接させることで被測定物を変位測定
平面に対し所定の位置関係に位置決めた状態で変位測定
を実行できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定物の表面の
変位を測定する変位測定方法、変位測定装置、変位測定
用冶具、Ｘ線分析用ホルダの治具、変位測定方法を用い
たＸ線分析方法及びＸ線分析装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、蛍光Ｘ線分析装置の使用用途の一
つとして工場等の管理分析についての使用があり、この
工場の管理分析では製品の生産工程と対応して多数の試
料について分析が行われる。このため、日々行われる蛍
光Ｘ線分析を迅速に行うことが生産性の向上のために求
められている。

【０００３】一方、蛍光Ｘ線分析は分析試料の表面形
状、高さ形状に差があると、Ｘ線強度に影響を与え、分
析値が変動してしまい、精度のよい蛍光Ｘ線分析を行う
ことができない問題があった。これに対し、本願の発明
者らは、先に、分析対象の試料の分析面形状に基づいて
Ｘ線強度の補正を行うことで精度の良い蛍光Ｘ線分析が
可能な蛍光Ｘ線分析装置を提案した（特願２０００−２
７３０２０）。

【０００４】蛍光Ｘ線分析を行う前に分析試料の表面形
状を測定するための従来の変位測定方法によれば、図９
のように、試料台の上に試料を載せて変位計測装置から
光ビームを照射してその表面からの反射光を受光するこ
とで試料の表面の変位を測定し、試料台を図のように横
方向及び紙面垂直方向に移動しながら測定を繰り返し、
所定の領域における表面形状を測定する。

【０００５】上述のように蛍光Ｘ線分析を行う前には分
析試料の表面形状を正確に把握する必要があるが、上述
の従来の変位測定によれば、次のような問題があった。 （１）測定対象の試料の個体差により、試料厚み・高さ
が異なると正確な形状差が測定できない。 （２）試料に傾斜（傾き）があると、測定結果に試料傾
斜の影響が加わるため、本来の試料表面形状を反映しな
い測定結果となる。

【０００６】このため、上述の従来の方法で表面形状を
測定した試料についてＸ線分析により得られたＸ線強度
を補正するとき、結果として、正確に補正することがで
きず、Ｘ線分析結果の精度が低下してしまう。また、試
料によっては、比較的薄い板状のものがあり、試料をホ
ルダに保持した状態で上述の表面形状測定を行うことが
あるが、この場合も、上述と同様の問題が生じる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な従来技術の問題に鑑み、分析対象の試料等の被測定物
に高さや厚みの差があっても、また表面が傾斜していて
もそれらの影響を排除し、表面形状を正確に測定できる
変位測定方法、変位測定装置、変位計測用の冶具を提供
することを目的とする。

【０００８】また、上述の変位測定方法を用いてＸ線分
析の精度を向上できるようにしたＸ線分析方法及びＸ線
分析装置、更にはＸ線分析方法及びＸ線分析装置に用い
ることのできるＸ線分析用ホルダの治具を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による変位測定方法は、被測定物の表面の被
測定面について変位測定部側の変位測定平面を基準にし
て変位測定を行う変位測定方法であって、前記被測定物
を傾斜自在の状態から、前記変位測定平面に対し所定の
位置関係になるように位置決められた測定基準平面に前
記表面の一部が当接するように付勢することで前記被測
定物を前記測定基準平面に固定して前記被測定面の変位
測定を行うことを特徴とする。

【００１０】この変位測定方法によれば、傾斜自在の被
測定物の表面の一部を測定基準平面に付勢し当接させる
ことで被測定物を変位測定平面に対し所定の位置関係に
位置決めた状態で変位測定を実行できるから、測定対象
の複数の被測定物の被測定面に高さや厚みの差があって
も、また表面が傾斜していてもそれらの影響を排除で
き、表面形状を正確に測定できる。なお、上記変位測定
の方法としては、被測定物の表面に変位測定平面から光
ビームを照射し、その表面からの反射光を受光すること
で表面の変位測定を行う非接触方法、または、短針を被
測定物の表面に接触させて表面の変位測定を行う接触方
法を適用できる。

【００１１】また、前記所定の位置関係は、前記測定基
準平面と前記変位測定平面との間が平行であること及び
一定の距離であることの少なくとも一方とすることがで
きる。これにより、被測定物の表面の一部が当接する測
定基準平面を変位測定平面と平行な状態として変位測定
でき、また測定基準平面から変位測定平面までの距離を
所定距離にして変位測定できる。

【００１２】また、本発明による変位測定装置は、被測
定物の表面の被測定面について変位測定を行うとともに
前記変位測定の際の基準となる変位測定平面を有する変
位測定部と、前記変位測定平面に対し所定の位置関係に
なるように位置決められた測定基準平面と、前記被測定
物を傾斜自在の状態から前記測定基準平面に前記表面の
一部が当接するように付勢する付勢手段とを有し前記被
測定物を前記付勢手段による付勢で前記測定基準平面に
固定して保持する保持部と、を備えることを特徴とす
る。

【００１３】この変位測定装置によれば、保持部におい
て傾斜自在の被測定物の表面の一部を測定基準平面に付
勢し当接させることで被測定物を変位測定平面に対し所
定の位置関係に位置決めた状態で変位測定を実行できる
から、測定対象の複数の被測定物の表面に高さや厚みの
差があっても、また表面が傾斜していてもそれらの影響
を排除でき、表面形状を正確に測定できる。なお、上記
変位測定部は、被測定物の表面に変位測定平面から光ビ
ームを照射し、その表面からの反射光を受光することで
表面の変位測定を行う非接触方式、または、短針を被測
定物の表面に接触させて表面の変位測定を行う接触方式
で構成できる。

【００１４】また、前記所定の位置関係は、前記測定基
準平面と前記変位測定平面との間が平行であること及び
一定の距離であることの少なくとも一方とすることがで
きる。これにより、被測定物の表面の一部が当接する測
定基準平面を変位測定平面と平行な状態として変位測定
でき、また測定基準平面から変位測定平面までの距離を
所定距離として変位測定できる。

【００１５】また、前記保持部は、前記測定基準平面が
形成された基準部材と、前記基準部材と対向するように
設けられた対向部材と、前記基準部材と前記対向部材と
の間に前記被測定物を傾斜自在に支持するように設けら
れた中間部材と、を有し、前記付勢手段が前記被測定物
を前記測定基準平面に当接させるように前記中間部材を
前記基準部材に向けて付勢するように構成できる。

【００１６】また、前記基準部材が前記変位測定部に対
向するように配置され、前記基準部材と前記対向部材と
の間に設けられた支持部材が前記中間部材を移動可能に
支持し、前記中間部材が前記被測定物を前記表面の反対
側面で点接触状態で支持するとともに、前記変位測定部
側からの光ビームが前記表面に照射されるように前記基
準部材に孔を設けるように構成できる。

【００１７】また、本発明による変位測定用冶具は、被
測定物の表面の被測定面について外部の変位測定平面を
基準にして変位測定を行うときに前記被測定物を保持す
るための冶具であって、前記変位測定平面に対し所定の
位置関係になるように位置決められた測定基準平面と、
前記被測定物を傾斜自在の状態から前記測定基準平面に
前記表面の一部が当接するように付勢する付勢手段と、
を備え、前記被測定物を前記付勢手段による付勢で前記
測定基準平面に固定して保持することを特徴とする。

【００１８】この変位測定用冶具によれば、傾斜自在の
被測定物の表面の一部を測定基準平面に付勢し当接させ
ることで被測定物を変位測定平面に対し所定の位置関係
に位置決めた状態で変位測定を実行できる。従って、変
位測定時において測定対象の複数の被測定物の表面に高
さや厚みの差があっても、また表面が傾斜していてもそ
れらの影響を排除でき、表面形状を正確に測定できる。

【００１９】上記変位測定用冶具は、前記測定基準平面
が形成された基準部材と、前記基準部材と対向するよう
に設けられた対向部材と、前記基準部材と前記対向部材
との間に前記被測定物を傾斜自在に支持するように設け
られた中間部材と、を更に備え、前記付勢手段が前記被
測定物を前記測定基準平面に当接させるように前記中間
部材を前記基準部材に向けて付勢するように構成でき
る。

【００２０】前記基準部材と前記対向部材との間に設け
られた支持部材が前記中間部材を移動可能に支持し、前
記中間部材が前記被測定物を前記表面の反対側面で点接
触状態で支持するとともに、前記基準部材が前記変位測
定部に対向するように配置され、前記変位測定のための
光ビームが前記表面に照射されるように前記基準部材に
孔を設けるように構成できる。

【００２１】また、本発明によるＸ線分析用ホルダの治
具は、Ｘ線分析の対象である試料が収容されるホルダを
外部の基準平面に対し位置決め可能なように保持するた
めの冶具であって、前記基準平面に対し所定の位置関係
になるように位置決められた位置決め基準平面と、前記
ホルダを傾斜自在の状態から前記位置決め基準平面に前
記ホルダの一部が当接するように付勢する付勢手段と、
を備え、前記ホルダを前記付勢手段による付勢で前記位
置決め基準平面に固定して保持することを特徴とする。

【００２２】このＸ線分析用ホルダの冶具によれば、傾
斜自在の状態のホルダの一部を位置決め基準平面に付勢
し当接させることでホルダを外部の基準平面に対し所定
の位置関係に位置決めた状態にできる。従って、例えば
基準平面を変位測定部側の変位測定平面とし、試料表面
の変位測定を行うとき、使用する複数のホルダに高さや
厚みの差があっても、またホルダが傾斜していてもそれ
らの影響を排除でき、試料の表面形状を正確に測定でき
る。また、Ｘ線分析時にも、ホルダの一部をＸ線分析に
関する基準平面に当接させた状態でＸ線分析を行うこと
ができる。これにより、Ｘ線分析を変位測定と同様の状
態で行うことができる。

【００２３】また、本発明によるＸ線分析方法は、ホル
ダに収容されたＸ線分析の対象である試料の表面につい
て変位測定部側の変位測定平面を基準にして変位測定を
行う際に、前記ホルダを傾斜自在の状態から前記変位測
定平面に対し所定の位置関係になるように位置決められ
た測定基準平面に前記ホルダの一部が当接するように付
勢することで前記ホルダを前記測定基準平面に固定して
前記表面の変位測定を行うステップと、前記変位を測定
した試料を前記ホルダに収容した状態でＸ線分析を行う
ステップと、前記Ｘ線分析の結果を前記表面の変位計測
結果に基づいて補正するステップと、を含むことを特徴
とする。

【００２４】このＸ線分析方法によれば、傾斜自在の状
態のホルダの一部を測定基準平面に付勢し当接させるこ
とでホルダを変位測定平面に対し所定の位置関係に位置
決めた状態にできる。従って、試料表面の変位測定を行
うとき、使用する複数のホルダに高さや厚みの差があっ
ても、またホルダが傾斜していてもそれらの影響を排除
でき、試料の表面形状を正確に測定できるので、この測
定結果に基づいてＸ線分析結果を精度よく補正でき、そ
のためＸ線分析結果の精度を向上できる。

【００２５】また、前記Ｘ線分析のステップを実行する
際に、前記ホルダの前記一部をＸ線分析に関する基準平
面に当接させることにより、Ｘ線分析を変位測定と同様
の状態で同じ相対位置関係の下で行うことができるの
で、Ｘ線分析結果の精度を更に向上できる。

【００２６】また、前記試料のＸ線分析のステップの実
行後に、前記Ｘ線分析を行った試料について前記変位測
定のステップを実行するようにしてもよい。即ち、両ス
テップの順番を逆にして試料のＸ線分析を実行してから
その試料の変位測定を行ってもよい。

【００２７】また、前記試料の表面の高さ変位情報と前
記Ｘ線分析におけるＸ線強度との関係情報を予め求めて
おき、前記表面の変位測定結果から得た前記試料の表面
高さ変位情報に基づいて前記Ｘ線強度を補正することが
好ましい。

【００２８】また、本発明によるＸ線分析装置は、ホル
ダに収容されたＸ線分析の対象である試料の表面につい
て変位測定を行うとともに前記変位測定の際の基準とな
る変位測定平面を有する変位測定部と、前記変位測定平
面に対し所定の位置関係になるように位置決められた測
定基準平面と、前記ホルダを傾斜自在の状態から前記測
定基準平面に前記ホルダの一部が当接するように付勢す
る付勢手段とを有し前記ホルダを前記付勢手段による付
勢で前記測定基準平面に固定して保持する保持部と、前
記試料が前記ホルダに収容されかつ前記ホルダの前記一
部がＸ線分析に関する基準面に当接した状態で前記試料
についてＸ線分析を行うＸ線分析手段と、前記Ｘ線分析
の結果を前記表面の変位計測結果に基づいて補正する補
正手段と、を備えることを特徴とする。

【００２９】このＸ線分析装置によれば、傾斜自在の状
態のホルダの一部を測定基準平面に付勢し当接させるこ
とでホルダを変位測定平面に対し所定の位置関係に位置
決めた状態にできる。従って、試料表面の変位測定を行
うとき、使用する複数のホルダに高さや厚みの差があっ
ても、またホルダが傾斜していてもその影響を排除で
き、試料の表面形状を正確に測定できるので、この測定
結果に基づいてＸ線分析結果を精度よく補正でき、その
ためＸ線分析結果の精度を向上できる。更に、Ｘ線分析
を変位測定と同様の状態で同じ相対位置関係の下で行う
ことができるので、Ｘ線分析結果の精度を更に向上でき
る。

【００３０】また、前記試料の表面の高さ変位情報と前
記Ｘ線分析におけるＸ線強度との関係情報を記憶する記
憶手段を備え、前記補正手段が前記表面の変位測定結果
から得た前記試料の表面高さ変位情報と前記記憶手段に
記憶された関係情報とにより前記Ｘ線強度を補正するこ
とが好ましい。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明による第１及び第２
の実施の形態について図面を用いて説明する。

【００３２】〈第１の実施の形態〉

【００３３】図１は第１の実施の形態を示す変位測定装
置の概略的構成を示す正面図である。図１に示すよう
に、本実施の形態の変位測定装置は、表面変位測定の対
象である被測定物３の表面４に対し変位測定平面１ａか
らレーザ光を照射しその表面４からの反射光を受光する
ことで変位測定平面１ａと表面４との間の距離を計測す
ることにより表面４の変位測定を行うレーザ変位計１
と、レーザ変位計１を制御しかつ得られた測定データを
処理する制御部２と、被測定物３を保持するための保持
部１０と、を備える。

【００３４】保持部１０は、レーザ変位計１の変位測定
平面１ａに対向するように位置し変位測定時に保持部側
の基準となる測定基準平面１１ａを有する基準部材１１
と、基準部材１１と対向するように設けられ図では底板
を構成する対向部材１２と、基準部材１１と対向部材１
２との間に被測定物３を支持するように設けられた中間
部材１３と、対向部材１２と基準部材１１とを平行とな
るように連結し互いを固定しかつ中間部材１３を支持す
る棒状の複数の支持部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、各
支持部材１４ａ〜１４ｃに挿入された状態で対向部材１
２と中間部材１３との間に配置されて中間部材１３を図
の上方に付勢する複数のコイルばね１５ａ、１５ｂ、１
５ｃと、を備える。

【００３５】基準部材１１の図の下面に形成された測定
基準平面１１ａは、レーザ変位計１の変位測定平面１ａ
に対し平行になるとともに変位測定平面１ａとの間の距
離ａが一定の距離になるように設定されている。レーザ
変位計１はレーザ光の照射部と反射光の受光部とを備え
るが、この照射部と受光部とが変位測定平面１ａを基準
にして変位測定を行うので、保持部１０側では測定基準
平面１１ａを変位測定時の基準にできる。また、基準部
材１１は、被測定物３の表面４がレーザ変位計１からの
レーザ光で照射されるように孔部１１ｂを有する。

【００３６】中間部材１３は、その中央部分に被測定物
３が収まるような凹部１３ａを有し、凹部１３ａ内のほ
ぼ中央に略球状のボール部材１３ｂが取り付けられてい
る。被測定物３が凹部１３ａ内に位置するとき、被測定
物３の底面５がボール部材１３ｂと点接触状態となり、
被測定物３はボール部材１３ｂを中心に３６０度の範囲
で傾斜自在となる。このボール部材１３ｂにより被測定
物３が自由に傾斜できるので、中間部材１３と一体に図
１の上方に押し上げられたとき、その表面４が測定基準
平面１１ａに容易に密着して当接する。

【００３７】また、中間部材１３は、複数の支持部材１
４ａ〜１４ｃにより比較的大きく傾斜可能なように支持
されており、被測定物３の傾斜、高さ、厚みの差異を緩
和させることができるような自由度の高い構造となって
いる。

【００３８】中間部材１３が凹部１３ａ内で被測定物３
を支持した状態でコイルばね１５ａ〜１５ｃにより図の
上方に付勢されると、被測定物３がその端部４ａで基準
部材１１の測定基準平面１１ａに押し付けられて当接す
ることにより、被測定物３がレーザ変位計１の変位測定
平面１ａに対し平行になり変位測定平面１ａとの間の距
離が一定の距離ａになるようになっている。

【００３９】次に、図１の変位測定装置による変位測定
の動作について説明する。図１の保持部１０は対向部材
１２が破線で示すＸＹステージの試料台１９に載ってお
り、試料台１９上でＸＹ方向に平面的に移動するように
なっている。

【００４０】まず、被測定物３を中間部材１３の凹部１
３ａに収めると、被測定物３が底面５でボール部材１３
ｂに載って傾斜自在となるが、中間部材１３がコイルば
ね１５ａ〜１５ｃにより図の上方に付勢されることによ
り、被測定物３の表面４がその外周端部４ａで基準部材
１１の測定基準平面１１ａに押し付けられて当接する。
これにより被測定物３を保持部１０内に保持するが、こ
のとき、表面４が傾斜していても表面４の外周端部４ａ
と測定基準平面１１ａとの当接により被測定物３がレー
ザ変位計１の変位測定平面１ａに対し平行になるととも
に、被測定物３の厚さ（高さ）に関わらず変位測定平面
１ａとの間の距離が一定の距離ａになる。

【００４１】上述の状態で、レーザ変位計１がレーザ光
を被測定物３の表面４に照射し、表面４からの反射光を
受光することで、変位測定平面１ａと表面４との間の距
離を測定し、この変位測定データを制御部２で処理して
から表示し出力する。被測定物３の表面４上で一点の測
定が終了すると、保持部１０全体をＸＹステージで図１
の横方向または紙面垂直方向に移動させて変位測定を繰
り返しながら表面４の所定の領域内の変位測定を行う。

【００４２】以上のようにして被測定物３の表面４につ
いて変位測定を行うが、上述のように、被測定物３が測
定基準平面１１ａを基準にして変位測定平面１ａと平行
にかつ変位測定平面１ａとの間の距離が一定に保たれて
いるので、被測定物の厚さが異なったり表面が傾斜して
いても、その変位測定に及ぼす影響を排除できかつ測定
対象の多数の被測定物の個体差による影響を排除でき
る。このため、被測定物の高さ・厚みの個体差に関係な
く、各被測定物の表面形状のみが反映した変位測定結果
を得ることができ、正確な変位測定及び表面形状測定が
可能となる。

【００４３】次に、被測定部３の代わりに図１の変位測
定装置に装着可能なＸ線分析用の試料を収容したホルダ
について図２を参照して説明する。図２は、広く一般に
用いられている理学電機工業株式会社製のＸ線分析用の
試料を収容可能なＸ線分析用ホルダの断面図である。

【００４４】図２に示すように、ホルダ２１は、円筒状
に形成されたホルダ本体２２と、板状の試料２０を収容
する試料受け部２３と、試料受け部２３を覆うようにし
て本体２２の上端に取り付けられる蓋部２４と、試料２
０を覆いかつ試料２０の表面が露出するように孔２５ａ
が設けられるとともに蓋部２４に取り付けられるマスク
２５と、本体２２内の底部に固定された盲板２７と、試
料受け部２３を図の上方に付勢するように本体２２内の
盲板２７と試料受け部２３との間に設けられたばね２６
と、を備える。

【００４５】ホルダ２１では試料受け部２３がばね２６
で付勢されるため、試料２０が図の上方に付勢されてマ
スク２５と試料受け部２３との間で保持されるが、この
とき、試料２０の表面２０ａが蓋部２４の外周端部２４
ａと同一平面で保持されるようになっている。

【００４６】試料２０が上述のホルダ２１内に収容され
て固定された状態で、図１の保持部１０をＸ線分析用試
料のホルダ２１の冶具とし、図１に示す被測定物３の代
わりにホルダ２１を取り付けることができる。この場
合、基準部材１１の測定基準平面１１ａにホルダ２１の
蓋部２４の外周端部２４ａが付勢されて当接するように
なっている。なお、ホルダ２１のマスク２５の外周端面
が測定基準平面１１ａに当接するようにしてもよい。

【００４７】図１において、ホルダ２１を中間部材１３
の凹部１３ａに載せてから複数のコイルばね１５ａ〜１
５ｃで図の上方に付勢されることによりホルダ２１の外
周端部２４ａが基準部材１１の測定基準平面１１ａに当
接する。これにより、図１の被測定物３と同様に、ホル
ダ２１が傾斜していても外周端部２４ａがレーザ変位計
１の変位測定平面１ａに対し平行になるとともに、ホル
ダ２１の厚さ（高さ）に関わらず変位測定平面１ａとの
間の距離が一定になる。この状態で、レーザ変位計１に
よりホルダ２１に収容された試料２０の表面２０ａにつ
いて変位測定を行うので、使用する複数のホルダ２１の
厚さが異なったりホルダ本体２２の底面２２ａが傾斜し
ていても、その変位測定に及ぼす影響を排除できかつホ
ルダ２１の加工精度等に起因する個体差による影響を排
除できるので、正確な変位測定及び表面形状測定が可能
となる。

【００４８】次に、試料２０の表面２０ａにＸ線を照射
して試料２０の蛍光Ｘ線分析を後述の図５のように行う
が、この場合、ホルダ２１を外周端部２４ａで基準平面
に対し平行かつ一定距離を保った状態でＸ線分析を行う
ことができ、また、変位測定時と同じ状態で蛍光Ｘ線分
析を行うのでＸ線分析結果の精度を更に向上でき、好ま
しい。

【００４９】

【実施例】

【００５０】次に、図１、図２に示す変位計測装置によ
り表面変位（表面形状）測定を行った実施例を説明す
る。被測定物３としては、図２のホルダ２１に保持した
試料２０とした。この試料は、粉末の分析試料と融剤と
を配合し加熱溶融後に冷却固化する公知のガラスビード
法を用いて作製した蛍光Ｘ線分析用の分析試料であっ
た。この試料２０を収容したホルダを図１の保持部１０
に保持した状態で試料台１９の上でＸＹ方向に平面的に
移動させながら表面２０ａの変位測定を行った。また、
比較例としてホルダ２１を従来の図９のような試料台に
載せた状態で同じ試料について同じレーザ変位計を用い
て変位測定を行った。その測定結果を図３，図４に示
す。

【００５１】図３（ａ）は実施例による試料表面の１ラ
イン分の変位量の測定結果であり、図３（ｂ）は比較例
による同じ試料表面の１ライン分の変位量の測定結果で
ある。図４（ａ）は実施例による試料全体の測定結果を
立体的に示す図でありｚ方向が表面の変位量（高さ）を
示し、図４（ｂ）は比較例による試料全体の測定結果を
立体的に示す図である。図３，図４から分かるように、
比較例では試料・ホルダの傾きの影響が現れており、試
料表面が水平で測定されないため傾いた表面形状が得ら
れ、正常な試料表面形状を得ることができないのに対
し、実施例では試料・ホルダの傾斜の影響がなく試料表
面を水平にして本来の表面形状を反映した変位測定がで
き、正常な試料形状を得ることができた。

【００５２】〈第２の実施の形態〉

【００５３】次に、第２の実施の形態による蛍光Ｘ線分
析装置について図５を参照して説明する。図５は第２の
実施の形態のＸ線分析装置の要部を示す正面図である。
図５に示すように、このＸ線分析装置は、変位測定部４
０で図２の試料２０を収容したホルダ２１を保持した状
態で試料２０の表面の変位測定を行い、そのホルダ２１
をＸ線分析室３７に搬送しホルダ２１に収容した試料２
０のＸ線分析を行うように構成されている。

【００５４】図５に示すように、蛍光Ｘ線分析装置は、
試料２０をそれぞれ保持した複数のホルダ２１を公転可
能に保持するターンテーブル４１と、ターンテーブル４
１を回転させるモータ３２と、ターンテーブル４１上の
変位測定位置４２でホルダ２１に収容された試料２０の
表面変位を測定するための変位測定部４０と、ターンテ
ーブル４１上の試料受渡位置３０に対しホルダ２１を把
持しながら移動させるためのアーム部３３ａを有するア
ーム搬送部３３と、アーム搬送部３３により搬送された
ホルダ２１を一時的に保管し内部が配管３４ａを通して
真空排気される予備室３４とを備える。

【００５５】また、図５の蛍光Ｘ線分析装置は、ホルダ
２１を予備室３４とＸ線分析位置３１との間を移動させ
る間に保持する保持部材３６と、保持部材３６を予備室
３４とＸ線分析位置３１との間を搬送するための搬送部
３５と、配管３７ａを通して真空排気される蛍光Ｘ線分
析室３７と、蛍光Ｘ線分析室３７内のＸ線分析位置３１
にあるホルダ２１の試料２０の表面に対しＸ線を照射す
るＸ線管３８と、Ｘ線管３８からの試料２０に対するＸ
線照射で表面２０ａから発生する蛍光Ｘ線の強度を検出
し分光分析を行う分光室３９と、ホルダ２１の外周端部
２４ａが位置決め基準部材４５の基準平面４５ａに当接
するように傾斜自在の状態のホルダ２１をばね部材３１
ｂで付勢しながら保持する保持部３１ａと、を備える。
ホルダ２１の外周端部２４ａが基準平面４５ａに当接し
た状態でホルダ２１がＸ線分析位置３１でＸ線分析に適
する所定位置に位置決めされる。基準平面４５ａがＸ線
管３８の図の長手軸方向ｈに対し直交するように設定さ
れており、ホルダ２１が所定位置に位置決められると、
ホルダ２１の外周端部２４ａが長手軸方向ｈに対し直交
するように位置決められる。

【００５６】また、予備室３４とＸ線分析室３７との間
に、両室３４と３７を隔離しかつ連通させるように図５
の矢印のように移動可能な移動部材３４ｂが設けられて
おり、予備室３４は、真空排気するときに移動部材３４
ｂで密閉され、Ｘ線分析室１７との間でホルダ２１を移
動させるときに移動部材３４ｂで開放されるようになっ
ている。

【００５７】図５の蛍光Ｘ線分析装置の変位測定部４０
は、図１と同様のレーザ変位計１と、ホルダ２１の外周
端部２４ａが当接する測定基準平面４３ａを有する基準
部４３と、測定基準平面４３ａにホルダ２１の外周端部
２４ａが当接するように傾斜自在の状態のホルダ２１を
ばね部材４４ａで付勢しながら保持する保持部４４と、
を備える。測定基準平面４３ａはレーザ変位計１の変位
測定平面１ａに対し平行でかつ所定の距離となるように
位置決められている。保持部４４がターンテーブル４１
の変位測定位置４２にあるときに、保持部４４に保持さ
れたホルダ２１の試料表面２０ａにレーザ変位計１から
レーザ光を照射することで図１と同様に表面２０ａにお
ける変位量を測定できる。なお、保持部４４のばね部材
４４ａを複数配置してもよい。同様にＸ線分析室３７内
のばね部材３１ｂも複数配置してもよい。

【００５８】次に、図５の蛍光Ｘ線分析装置の動作につ
いて図６のフローチャートにより説明する。まず、試料
２０を収容したホルダ２１を図５のようにターンテーブ
ル４１上の保持部４４内でばね部材４４ａで付勢するこ
とでホルダ２１の外周端部２４ａを基準部４３の測定基
準平面４３ａに当接させることにより、ホルダ２１を変
位測定位置４２にセットする（Ｓ０１）。次に、試料２
０の表面２０ａの変位測定を上述と同様にして行い、そ
の変位量測定値を図１の制御部２で記憶してから（Ｓ０
２）、ホルダ２１を変位測定位置４２から排出し（Ｓ０
３）、ホルダ２１をターンテーブル４１、アーム搬送部
３３及び搬送部３５により試料受渡位置３０から予備室
３４を経てＸ線分析室３７内のＸ線分析位置３１に移動
させる（Ｓ０４）。このとき、ホルダ２１はその外周端
部２４ａが保持部３１ａのばね部材３１ｂによる付勢で
位置決め基準部材４５の基準平面４５ａに当接し、ホル
ダ２１がＸ線分析位置３１でＸ線管３８に対し所定位置
に位置決めされる。

【００５９】次に、ホルダ２１内の試料２０の表面２０
ａに対しＸ線管３８からＸ線を照射し、このＸ線照射で
表面２０ａから発生した蛍光Ｘ線が分光室３９に向か
い、分光室３９でその強度が検出され測定されて分光分
析される（Ｓ０５）。このようにして得られた蛍光Ｘ線
分析データを工程Ｓ０２で測定した試料２０の表面（分
析面）２０ａの変位量（表面高さ）に基づいて補正して
から（Ｓ０６）、分析データとして出力する（Ｓ０
７）。

【００６０】上述の工程Ｓ０６における補正の例を図７
により説明する。図７は、元素Ｐｂの分析時における試
料２０の分析面２０ａの平均高さとＸ線強度との関係を
実験的に求め、この関係を図７に示す近似式により表し
たものである。図７のように、工程Ｓ０２の測定で得た
図３（ａ）、図４（ａ）のような縦軸（ｚ方向）の高さ
から所定領域内における平均高さｚを求め、図７の近似
式で平均高さｚに対応するＸ線強度ｓを求め、このＸ線
強度ｓを補正されたＸ線強度とする。なお、図７のよう
な近似式が図１の制御装置２の記憶部に記憶されてい
る。

【００６１】上述の図７のような関係データを分析対象
の各元素ごとに予め求めておき、各元素ごとに補正する
ことで、試料２０に含まれる各元素成分についての分析
データを得ることができる。このとき、分析面２０ａの
変位量（高さ）を精度よく測定できるので、精度よく補
正された分析データを得ることができる。

【００６２】また、上述の蛍光Ｘ線分析（Ｓ０５）が終
了すると、その分析の終了した試料２０のホルダ２１を
Ｘ線分析位置３１から上述と逆の経路で排出する（Ｓ０
８）。

【００６３】以上のようにして、ホルダ２１内の試料２
０について表面変位測定及びＸ線分析を行うことができ
るが、この場合、工程Ｓ０２においてホルダ２１の外周
端部２４ａが当接する基準平面４３ａがレーザ変位計１
の変位測定平面１ａに対し平行であり、ホルダ２１の厚
さ（高さ）に関わらず変位測定平面１ａとの間の距離が
一定になるので、正確な変位測定ができる。また、工程
Ｓ０５において試料２０を収容したホルダ２１の外周端
部２４ａが基準平面４５ａに当接することでホルダ２１
をＸ線管３８に対し所定位置に正確に位置決めした状態
でＸ線分析を行うことができる。このように、変位測定
とＸ線分析とをホルダ２１の外周端部２４ａが基準平面
４３ａと４５ａに対し同じ相対位置関係でそれぞれ同じ
ように当接した状態で実行できるので、Ｘ線分析結果の
精度を更に向上できる。

【００６４】また、一般的に蛍光Ｘ線分析を行なう場
合、分析試料を蛍光Ｘ線分析装置専用の図２のようなホ
ルダに入れて分析が行なわれるが、薄帯試料を分析する
際にも同様のホルダに収容して分析が行なわれるが、試
料が薄いため、ホルダにセットしたときに薄帯試料は変
形を起こし易い。その結果、試料の変形により表面形状
が変わり、蛍光Ｘ線測定強度が変動して、薄帯試料の分
析値が本来の値からずれてしまう。これに対し、本実施
の形態では、上述のように、ホルダに収容したままの状
態で試料の表面形状の測定を行い、ホルダによる傾きや
高さの個体差に左右されることなく、試料そのものの表
面形状の測定を行うことができ、その形状測定した状態
で蛍光Ｘ線分析を行うので、表面形状測定及び蛍光Ｘ線
分析を精度よく行うことができる。

【００６５】次に、図５の蛍光Ｘ線分析装置による別の
動作について図８を参照して説明する。この分析工程
は、最初にホルダ内の試料のＸ線分析を行い、その後そ
の試料の変位量測定を行うものであり、それ以外は図６
と同様である。まず、試料２０を収容したホルダ２１を
ターンテーブル４１上にセットし（Ｓ２１）、ホルダ２
１を試料受渡位置３０からＸ線分析室３７内のＸ線分析
位置３１に移動させる（Ｓ２２）。Ｘ線分析位置３１で
ホルダ２１内の試料２０について分光分析を行う（Ｓ２
３）。次に、ホルダ２１をＸ線分析位置３１から試料受
渡位置３０まで排出してから（Ｓ２４）、ターンテーブ
ル４１で回転移動し、保持部４４内でホルダ２１を変位
測定位置４２にセットする（Ｓ２５）。次に、試料２０
の表面２０ａの変位測定を行い（Ｓ２６）、この試料２
０の表面（分析面）２０ａの変位量（表面高さ）に基づ
いて工程Ｓ２３で得た蛍光Ｘ線分析データを補正してか
ら（Ｓ２７）、分析データとして出力する（Ｓ２８）。
一方、変位測定の終了したホルダ２１は変位測定位置４
２から排出する（Ｓ２９）。このようにして、図６と同
様にＸ線分析と変位測定とを実行することができ、図６
の場合と同様の効果を得ることができる。

【００６６】なお、図１の保持部１０または図５の保持
部４４と同様の構造を有するように変位測定用の冶具を
構成でき、また、被測定物をＸ線分析用のホルダ内の試
料とすることができるので、Ｘ線分析用ホルダの治具を
構成できる。

【００６７】以上のように本発明を実施の形態により説
明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、
本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能であ
る。例えば、中間部材１３を付勢する構造は、図１の構
造に限定されず、被測定物を載せる中間部材を図の下方
からゴム・ばね等の弾性部材からなる付勢機構で上方に
付勢し押し上げかつ自由傾斜するような他の構造であっ
てもよい。この場合、中間部材を付勢する付勢機構とし
て、スポンジ、空気圧、油圧、ネジ上げ式等による構造
としてもよい。また、中間部材は、板状に限定されず、
被測定物を載せて付勢される構造であればよく、例え
ば、棒状またはメッシュ部材等の構造でもよく、また面
状の部材ではなく、傾斜の自由度が一層効くボール等で
もよい。

【００６８】また、被測定物としては蛍光Ｘ線分析用の
試料に限定されずに、表面での変位量や表面形状を測定
する必要のある他の物であってもよいことは勿論であ
る。また、図１では、被測定物を上方で位置決める構成
としたが、下方、水平方向または水平方向から傾斜した
状態で位置決めるようにしてもよいことは勿論である。
また、この位置決めに応じて測定基準平面を図１のよう
な上方に設定した上面基準のみならず、下面基準、側面
基準としてもよい。

【００６９】また、図１の変位測定装置では、測定基準
平面１１ａと変位測定平面１ａとの間を平行かつ一定距
離に設定したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、両者が傾斜していてもよいことは勿論である。例え
ば、図５において、基準平面４５ａとＸ線管３８の長手
軸方向ｈとが直交状態から９０度未満になるように設定
してもよく、この場合、変位測定部４０においても、測
定基準平面４３ａと変位測定平面１ａとが同様の相対位
置になるように設定することで、変位測定とＸ線分析と
を同じ相対位置関係の下で実行でき、好ましい。

【００７０】

【発明の効果】本発明による変位測定方法、変位測定装
置、変位計測用の冶具によれば、測定対象の複数の被測
定物に高さや厚みの差があっても、また表面が傾斜して
いてもそれらの影響を排除し、表面形状を正確に測定で
きる。また、本発明によるＸ線分析用ホルダの治具、Ｘ
線分析方法及びＸ線分析装置によれば、Ｘ線分析の精度
を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態を示す変位測定装置の概略的
構成を示す正面図である。

【図２】図１の保持部に装着できる、Ｘ線分析用の試料
を収容するＸ線分析用ホルダの断面図である。

【図３】図３（ａ）は本実施例による試料表面の１ライ
ン分の変位量の測定結果を示す図であり、図３（ｂ）は
比較例による同じ試料表面の１ライン分の変位量の測定
結果を示す図である。

【図４】図４（ａ）は実施例による試料全体の測定結果
を立体的に示す図であり、図４（ｂ）は比較例による試
料全体の測定結果を立体的に示す図である。

【図５】第２の実施の形態のＸ線分析装置の要部を示す
正面図である。

【図６】図５の蛍光Ｘ線分析装置の動作を説明するため
のフローチャートである。

【図７】蛍光Ｘ線分析結果を補正するための試料分析面
の平均高さと蛍光Ｘ線強度との関係を示す図である。

【図８】図５の蛍光Ｘ線分析装置の別の動作を説明する
ためのフローチャートである。

【図９】従来の表面変位の測定方法を示す図である。

【符号の説明】

１ レーザ変位計（変位測定部） １ａ 変位測定平面 ３ 被測定物 ４ 被測定物３の表面 １０ 保持部 １１ 基準部材 １１ａ 測定基準平面 １２ 対向部材 １３ 中間部材 １３ａ ボール部材 １４ａ〜１４ｃ 支持部材 １５ａ〜１５ｃ コイルばね（付勢手段） ２０ 試料 ２０ａ 試料２０の表面、分析面 ２１ ホルダ ２４ａ ホルダ２１の外周端部（ホルダの一
部） ３１ Ｘ線分析位置 ３１ａ 保持部 ３１ｂ ばね部材 ３７ Ｘ線分析室 ３８ Ｘ線管 ４５ａ 基準平面 ４０ 変位測定部 ４２ 変位測定位置 ４３ａ 基準平面（測定基準平面） ４４ 保持部 ４４ａ ばね部材（付勢手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 常雄 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA06 AA24 AA53 BB05 CC00 GG04 MM03 PP22 2F069 AA42 AA66 GG07 GG52 GG62 HH09 JJ14 MM02 MM24 2G001 AA01 BA04 CA01 FA08 JA12 PA02 PA06 PA11 PA16 QA02 RA03

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物の表面の被測定面について変位
   測定部側の変位測定平面を基準にして変位測定を行う変
   位測定方法であって、 前記被測定物を傾斜自在の状態から、前記変位測定平面
   に対し所定の位置関係になるように位置決められた測定
   基準平面に前記表面の一部が当接するように付勢するこ
   とで前記被測定物を前記測定基準平面に固定して前記被
   測定面の変位測定を行うことを特徴とする変位測定方
   法。
2. 【請求項２】 前記所定の位置関係は、前記測定基準平
   面と前記変位測定平面との間が平行であること及び一定
   の距離であることの少なくとも一方であることを特徴と
   する請求項１に記載の変位測定方法。
3. 【請求項３】 被測定物の表面の被測定面について変位
   測定を行うとともに前記変位測定の際の基準となる変位
   測定平面を有する変位測定部と、 前記変位測定平面に対し所定の位置関係になるように位
   置決められた測定基準平面と、前記被測定物を傾斜自在
   の状態から前記測定基準平面に前記表面の一部が当接す
   るように付勢する付勢手段とを有し前記被測定物を前記
   付勢手段による付勢で前記測定基準平面に固定して保持
   する保持部と、 を備えることを特徴とする変位測定装置。
4. 【請求項４】 前記所定の位置関係は、前記測定基準平
   面と前記変位測定平面との間が平行であること及び一定
   の距離であることの少なくとも一方であることを特徴と
   する請求項３に記載の変位測定装置。
5. 【請求項５】 前記保持部は、前記測定基準平面が形成
   された基準部材と、前記基準部材と対向するように設け
   られた対向部材と、前記基準部材と前記対向部材との間
   に前記被測定物を傾斜自在に支持するように設けられた
   中間部材と、を有し、前記付勢手段が前記被測定物を前
   記測定基準平面に当接させるように前記中間部材を前記
   基準部材に向けて付勢することを特徴とする請求項３ま
   たは４に記載の変位測定装置。
6. 【請求項６】 前記基準部材が前記変位測定部に対向す
   るように配置され、前記基準部材と前記対向部材との間
   に設けられた支持部材が前記中間部材を移動可能に支持
   し、前記中間部材が前記被測定物を前記表面の反対側面
   で点接触状態で支持するとともに、前記変位測定部側か
   らの光ビームが前記表面に照射されるように前記基準部
   材に孔を設けたことを特徴とする請求項３，４または５
   に記載の変位測定装置。
7. 【請求項７】 被測定物の表面の被測定面について外部
   の変位測定平面を基準にして変位測定を行うときに前記
   被測定物を保持するための冶具であって、 前記変位測定平面に対し所定の位置関係になるように位
   置決められた測定基準平面と、前記被測定物を傾斜自在
   の状態から前記測定基準平面に前記表面の一部が当接す
   るように付勢する付勢手段と、を備え、前記被測定物を
   前記付勢手段による付勢で前記測定基準平面に固定して
   保持することを特徴とする変位測定用冶具。
8. 【請求項８】 前記測定基準平面が形成された基準部材
   と、前記基準部材と対向するように設けられた対向部材
   と、前記基準部材と前記対向部材との間に前記被測定物
   を傾斜自在に支持するように設けられた中間部材と、を
   更に備え、前記付勢手段が前記被測定物を前記測定基準
   平面に当接させるように前記中間部材を前記基準部材に
   向けて付勢することを特徴とする請求項７に記載の変位
   測定用冶具。
9. 【請求項９】 前記基準部材と前記対向部材との間に設
   けられた支持部材が前記中間部材を移動可能に支持し、
   前記中間部材が前記被測定物を前記表面の反対側面で点
   接触状態で支持するとともに、前記基準部材が前記変位
   測定部に対向するように配置され、前記変位測定のため
   の光ビームが前記表面に照射されるように前記基準部材
   に孔を設けたことを特徴とする請求項７または８に記載
   の変位測定用冶具。
10. 【請求項１０】 Ｘ線分析の対象である試料が収容され
    るホルダを外部の基準平面に対し位置決め可能なように
    保持するための冶具であって、 前記基準平面に対し所定の位置関係になるように位置決
    められた位置決め基準平面と、前記ホルダを傾斜自在の
    状態から前記位置決め基準平面に前記ホルダの一部が当
    接するように付勢する付勢手段と、を備え、前記ホルダ
    を前記付勢手段による付勢で前記位置決め基準平面に固
    定して保持することを特徴とするＸ線分析用ホルダの治
    具。
11. 【請求項１１】 ホルダに収容されたＸ線分析の対象で
    ある試料の表面について変位測定部側の変位測定平面を
    基準にして変位測定を行う際に、前記ホルダを傾斜自在
    の状態から前記変位測定平面に対し所定の位置関係にな
    るように位置決められた測定基準平面に前記ホルダの一
    部が当接するように付勢することで前記ホルダを前記測
    定基準平面に固定して前記表面の変位測定を行うステッ
    プと、 前記変位を測定した試料を前記ホルダに収容した状態で
    Ｘ線分析を行うステップと、 前記Ｘ線分析の結果を前記表面の変位計測結果に基づい
    て補正するステップと、を含むことを特徴とするＸ線分
    析方法。
12. 【請求項１２】 前記Ｘ線分析のステップを実行する際
    に、前記ホルダの前記一部をＸ線分析に関する基準平面
    に当接させることを特徴とする請求項１１に記載のＸ線
    分析方法。
13. 【請求項１３】 前記試料のＸ線分析のステップの実行
    後に、前記Ｘ線分析を行った試料について前記変位測定
    のステップを実行することを特徴とする請求項１１また
    は１２に記載のＸ線分析方法。
14. 【請求項１４】 前記試料の表面の高さ変位情報と前記
    Ｘ線分析におけるＸ線強度との関係情報を予め求めてお
    き、前記表面の変位測定結果から得た前記試料の表面高
    さ変位情報に基づいて前記Ｘ線強度を補正する請求項１
    １，１２または１３に記載のＸ線分析方法。
15. 【請求項１５】 ホルダに収容されたＸ線分析の対象で
    ある試料の表面について変位測定を行うとともに前記変
    位測定の際の基準となる変位測定平面を有する変位測定
    部と、 前記変位測定平面に対し所定の位置関係になるように位
    置決められた測定基準平面と、前記ホルダを傾斜自在の
    状態から前記測定基準平面に前記ホルダの一部が当接す
    るように付勢する付勢手段とを有し前記ホルダを前記付
    勢手段による付勢で前記測定基準平面に固定して保持す
    る保持部と、 前記試料が前記ホルダに収容されかつ前記ホルダの前記
    一部がＸ線分析に関する基準面に当接した状態で前記試
    料についてＸ線分析を行うＸ線分析手段と、 前記Ｘ線分析の結果を前記表面の変位計測結果に基づい
    て補正する補正手段と、を備えることを特徴とするＸ線
    分析装置。
16. 【請求項１６】 前記試料の表面の高さ変位情報と前記
    Ｘ線分析におけるＸ線強度との関係情報を記憶する記憶
    手段、を備え、 前記補正手段が前記表面の変位測定結果から得た前記試
    料の表面高さ変位情報と前記記憶手段に記憶された関係
    情報とにより前記Ｘ線強度を補正する請求項１５に記載
    のＸ線分析装置。