JP2015079011A - Ｘ線測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】持ち運びが可能なために測定に際して手振れ、振動等の影響を受け易いＸ線測定装置でありながら、正確で安定した信頼性の高い測定データを得ることができるＸ線測定装置を提供する。【解決手段】可搬型、例えばハンドヘルドタイプのＸ線測定装置１において、Ｘ線測定装置１の振動や手振れを距離センサ、ジャイロセンサ等といった振動量検知センサ１２によって検知し、２次元Ｘ線検出器８を用いて得たＸ線強度の測定値を振動量検知センサ１２を用いて得た変動量に基づいて補正する。この補正は、Ｘ線源Ｆに関する補正や、Ｘ線検出器８に関する補正や、コンピュータ１３のＣＰＵ及びプログラムソフトを用いた演算による補正、等とすることができる。変動量を補償するための測定条件値が過剰に大きいときにサンプリングされたＸ線強度は積算に含めない。【選択図】図１

Description

本発明は、持運びが可能であるハウジングにＸ線源及びＸ線検出手段を収納して成るＸ線測定装置に関する。

従来、例えば特許文献１において、持運びが可能なＸ線測定装置が開示されている。このＸ線測定装置においては、ハウジングの内部にＸ線源及びＸ線検出手段が格納されている。このＸ線測定装置は、種々の測定場所に持ち運んでＸ線測定を行うことができるので、非常に便利である。

このような持運びが可能なＸ線測定装置は、測定時に装置自体が振動や手振れによって動いてしまうおそれがある。特に、持ち運びが可能なＸ線測定装置がハンドヘルドタイプ（すなわち手持ち型）のＸ線測定装置である場合には、手振れの影響が大きく出てしまって、正確なデータを取得できないおそれがある。

特許文献１に開示されたＸ線測定装置では、Ｘ線を出射すると共に測定対象物から出た回折Ｘ線を取込むためのＸ線口の周辺部分を、ゴム状のリング部材を介して測定対象物へ押し付けることにより、Ｘ線測定装置に手振れや位置変動が発生することを回避している。

米国特許出願公開第ＵＳ２００９／０２７４２７４号明細書

しかしながら、Ｘ線測定装置においては、測定中に測定対象物の定位置にＸ線を照射すること、及びＸ線検出器が測定対象物からの回折Ｘ線を変動の無い安定した正確な回折角度において検出すること、が信頼性の高い測定データを得る上で要請される事項であり、ゴム状のリング部材を用いてＸ線測定装置を保持するだけでは、その要請に十分に応えることができない。

本発明は、従来装置における上記の問題点に鑑みて成されたものであって、持ち運びが可能なために測定に際して手振れ、振動等の影響を受け易いＸ線測定装置でありながら、正確で安定した信頼性の高い測定データを得ることができるＸ線測定装置を提供することを目的とする。

本発明に係るＸ線測定装置は、測定対象物に入射するＸ線を発生するＸ線源と、前記測定対象物から出たＸ線を検出するＸ線検出手段と、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出手段を収容したハウジングと、を有するＸ線測定装置において、前記ハウジングの振動量を検知する振動量検知センサと、前記Ｘ線源、前記Ｘ線検出手段及び前記振動量検知センサを制御する制御手段と、を有しており、前記制御手段は、サンプリング時間ごとに前記Ｘ線検出手段によってＸ線強度を求め、求められたＸ線強度を積算し、サンプリング時間ごとに前記振動量検知センサによって振動量を検知し、その振動量に基づいて前記ハウジングの前記測定対象物に対する位置の変動量（δ（ｔ））を求め、その変動量に基づいてその変動量を補償するための測定条件値を求め、前記Ｘ線検出手段を用いて得られる測定値を補正するための処理を前記測定条件値に基づいて行い、前記測定条件値のいずれか１つが補償できない程に大きく変動したときには、対応するＸ線強度を前記の積算に含めない、ことを特徴とする。

上記構成のＸ線測定装置において、前記ハウジングは、持ち運ぶことができる（すなわち、可搬型の）ハウジング、又は人が手で持ち運ぶことができる（すなわち、ハンドヘルドタイプの）ハウジングである。このようにＸ線測定装置を可搬型やハンドヘルドタイプとして形成すれば、固定型のＸ線測定装置に比べて振動の影響が出易くなるが、本発明を適用すればその振動の影響を効果的に解消できる。

上記構成のＸ線測定装置によれば、振動を検知し、その検知結果に基づいて測定値を補正するので、持ち運びが可能なために測定に際して手振れ、振動等の影響を受け易いＸ線測定装置でありながら、正確で安定した信頼性の高い測定データを得ることができる。

上記構成において、Ｘ線検出手段を用いて得られる測定値を補正するための処理としては、例えば、
（ア）Ｘ線検出手段によって求められた測定値を適宜のアプリケーションソフトウエアによってソフト的に補正することや、
（イ）Ｘ線測定装置の入射側の光学系を構成するＸ線源及び／又はＸ線光学要素の位置を調整して試料に照射されるＸ線を調整することや、
（ウ）Ｘ線測定装置の受光側の光学系を構成するＸ線検出手段及び／又はＸ線光学要素の位置を調整してＸ線検出手段のＸ線取込部に対するＸ線の状態を調整すること、
等が考えられる。

本発明に係るＸ線測定装置において、前記振動量検知センサが検知した振動量に基づいて求められる変動量は、
（ア）当該振動量検知センサと前記測定対象物との間の距離の変動量、
（イ）当該振動量検知センサと前記測定対象物とを結ぶ線に対して直交する面内での変動量、及び
（ウ）当該振動量検知センサの前記測定対象物に対する傾きの変動量
の少なくとも１つとすることができる。

本発明に係るＸ線測定装置において、前記振動量検知センサは、距離の変動を検知する距離センサ、速度の変動を検知する速度センサ、加速度の変動を検知する加速度センサ、及び角速度の変動を検知する角速度センサのいずれか１つ又はそれらの２つ以上の組合せとすることができる。
距離センサは、例えば、レーザ光の発光から受光までの時間に基づいて距離を計測するセンサを用いることができる。角速度センサは、例えばジャイロセンサを用いることができる。

例えば、速度センサによって取得した速度データに基づいて、振動、手振れ等の変化量データを演算によって求めることができ、振動等を補正するための指令信号をその変化量データに基づいて生成することができ、その補正指令信号に基づいてＸ線測定装置の振動を補正できる。また、例えば、加速度センサによって取得したか速度データをフーリエ変換して振れ速度データ及び振れ量データを求めることができる。

また、例えば、ジャイロセンサによって角速度データを取得し、加速度センサによって移動方向のデータを取得し、取得したそれらのデータに基づいてＸ線測定装置の傾斜角を求めることができる。また、例えば、ジャイロセンサによって角速度データを取得し、その角速度データを積分して、Ｘ線測定装置の角度の変化を取得できる。

本発明に係るＸ線測定装置において、前記振動量検知センサは、前記ハウジングに固定することができる。固定する位置は、ハウジングの内部でも良く、ハウジングの外部でも良い。振動量検知センサをハウジングに固定すれば、当該センサはハウジングの変動量を正確に検知できる。

本発明に係るＸ線測定装置において、前記Ｘ線検出手段を用いて得られる測定値を補正するための前記処理は、前記Ｘ線検出手段の位置を制御する処理とすることができる。Ｘ線検出手段の位置の制御は、例えば、Ｘ線検出手段を機械的に移動させる装置、例えばアクチュエータを用いて行うことができる。また、アクチュエータの動作を制御するための装置は、例えば、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）とプログラムソフトとの組合せによって構成できる。

本発明に係るＸ線測定装置において、前記Ｘ線検出手段の位置を制御する処理は、前記Ｘ線検出手段と前記測定対象物との間の距離を変動させることとすることができる。こうすれば、Ｘ線検出手段によって測定するＸ線強度を補正することができる。

本発明に係るＸ線測定装置において、前記Ｘ線検出手段の位置を制御する処理は、前記測定対象物から出るＸ線の中心線に対して直角方向へ当該Ｘ線検出手段を移動させることとすることができる。こうすれば、Ｘ線検出手段によって測定するＸ線検出角度を補正することができる。

本発明に係るＸ線測定装置において、前記Ｘ線検出手段の位置を制御する処理は、当該Ｘ線検出手段の前記測定対象物に対する傾斜角度を変動させる処理とすることができる。こうすれば、Ｘ線を取込む単位領域におけるＸ線を取込む角度及びＸ線を取込む強度を補正することができる。

本発明に係るＸ線測定装置において、前記Ｘ線検出手段の位置を制御する処理は、（ア）前記Ｘ線検出手段と前記測定対象物との間の距離を変動させることと、（イ）前記測定対象物から出るＸ線の中心線に対して直角方向へ当該Ｘ線検出手段を移動させることと、（ウ）当該Ｘ線検出手段の前記測定対象物に対する傾斜角度を変動させることとのいずれか２つの組合せ又は３つの組合せとすることができる。

本発明に係るＸ線測定装置において、前記Ｘ線検出手段を用いて得られる測定値を補正するための前記処理は、前記Ｘ線源から出て前記測定対象物へ入射するＸ線を当該測定対象物の一定位置に入射させるための処理とすることができる。

このような処理は、例えば、前記Ｘ線源の前記測定対象物に対する向きを制御することや、入射光学系を構成する複数のＸ線光学要素の少なくとも１つの位置を制御することにより前記Ｘ線源から出たＸ線の進行方向を制御すること、等によって達成できる。

Ｘ線源の向きを制御したり、Ｘ線光学要素の位置を制御したりするための装置は、例えば、Ｘ線源を機械的又は電気的に移動させる装置、例えばアクチュエータや、Ｘ線源から出たＸ線の進行方向を電界によって変化させる装置等を用いることができる。また、アクチュエータ等の動作を制御する装置は、例えば、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）とプログラムソフトとの組合せによって構成できる。

本発明に係るＸ線測定装置において、前記Ｘ線検出手段を用いて得られる測定値を補正するための前記処理は、当該Ｘ線検出手段によって得られたデータをプログラムソフトによる演算によって加工する処理とすることができる。このような処理を行うための装置は、例えば、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）とプログラムソフトとの組合せによって構成できる。

本発明に係るＸ線測定装置において、前記Ｘ線検出手段は、１次元Ｘ線検出器、２次元Ｘ線検出器、ピクセル検出器のいずれかとすることができる。１次元Ｘ線検出器は、直線上でのＸ線強度の位置分解能を有しているＸ線検出器である。１次元Ｘ線検出器は、例えば、Ｘ線を検出できる微小なＸ線受光素子を複数個、直線状に並べることによって形成できる。

２次元Ｘ線検出器は、平面内でのＸ線強度の位置分解能を有しているＸ線検出器である。２次元Ｘ線検出手段は、例えば、複数の微小なＸ線受光素子を平面内に並べて成る半導体Ｘ線検出器によって形成できる。２次元Ｘ線検出手段は、画素ごとにＸ線を検出でき、画素ごとに信号を出力できる構成の検出器によって形成できる。２次元Ｘ線検出手段は、例えば、複数の半導体Ｘ線受光素子を平面状に並べて成る半導体イメージセンサを用いて構成できる。このような半導体Ｘ線受光素子としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）を適用できる。

また、２次元Ｘ線検出手段は、フォトン・カウンティング型ピクセル２次元Ｘ線検出器、すなわちパルス計数型ピクセルアレイ２次元検出器によって構成することもできる。フォトン・カウンティング型ピクセル２次元Ｘ線検出器は、Ｘ線によって励起されるフォトンを直接に電気信号に変換して出力するピクセル（画素）を複数個、２次元的に配列して成るＸ線検出器である。

本発明に係るＸ線測定装置によれば、ハウジングの振動やハウジングを持つ手の手振れを検知し、その検知結果に基づいて測定値を補正するので、持ち運びが可能なために測定に際して手振れ、振動等の影響を受け易いＸ線測定装置でありながら、正確で安定した信頼性の高い測定データを得ることができる。

本発明に係るＸ線測定装置の一実施形態の側面断面図である。 図１のＸ線測定装置の主要部である制御部の具体例を示すブロック図である。 図２の制御部によって実行される制御の流れの一部を示すフローチャートである。 図２の制御部によって実行される制御の内容の一部を示す図である。

以下、本発明に係るＸ線測定装置を実施形態に基づいて説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されないことはもちろんである。また、本明細書に添付した図面では特徴的な部分を分かり易く示すために実際のものとは異なった比率で構成要素を示す場合がある。

（第１の実施形態）
図１は、本発明に係るＸ線測定装置の一実施形態を示している。このＸ線測定装置１は、本実施形態では、測定対象物２に欠陥があるか否かをＸ線を用いて非破壊で検査するものである。また、本実施形態のＸ線測定装置は、いわゆるハンドヘルドタイプのＸ線測定装置である。なお、本発明がハンドヘルドタイプ以外の可搬型のＸ線測定装置に適用できることは明らかである。

Ｘ線測定装置１は、Ｘ線を透過させない材料によって形成されたハウジング、すなわち容器３を有している。Ｘ線を透過させない材料は、例えば、鉄、タングステン及びモリブデンの少なくとも１つを含有する材料である。容器３の外周面の一部にはハンドル４が固定されている。ハンドル４は、ハウジング３の外側方向（すなわち、図の横方向）へ延びる円柱、角柱等といった柱形状に形成されている。ハンドル４は、人である測定者が片手又は両手で握ることができる大きさになっている。また、望ましくは、ハンドル４の表面を滑り難くするための表面処理が当該ハンドル４に施されている。

ハウジング３の大きさは、長さＬ０が例えば１００ｍｍ〜３００ｍｍ、長さＬ０に直交する方向（すなわち、図の紙面を貫通する方向）の長さである幅が例えば１００ｍｍ〜２５０ｍｍ、そして高さＨ０が例えば７５ｍｍ〜２００ｍｍに設定されている。

ハウジング３の内部には、Ｘ線発生装置であるＸ線管７と、Ｘ線検出手段である２次元Ｘ線検出器８とが設けられている。Ｘ線管７の内部には、例えば陰極であるフィラメント（図示せず）と、対陰極であるターゲット（図示せず）とが設けられている。フィラメントは通電によって発熱して熱電子を放出する。放出された熱電子がターゲットに衝突する領域がＸ線焦点Ｆであり、このＸ線焦点ＦからＸ線が発生する。こうして発生したＸ線は、矢印Ｒ１で模式的に示すように、Ｘ線管７の外部へ放出される。

Ｘ線管７から放出されて測定対象物２へ照射されるＸ線は、測定の種類に応じて連続Ｘ線又は単色Ｘ線とされる。単色Ｘ線を用いる場合は、Ｘ線光路上にモノクロメータやフィルタ等が設けられる。本実施形態のＸ線測定装置１は、集中法に基づいた測定を行う装置であっても良いし、平行ビーム法に基づいた測定を行う装置であっても良いし、蛍光Ｘ線測定装置であっても良い。

集中法に基づく場合は、Ｘ線源Ｆで発生して発散するＸ線を測定対象物２へ入射させ、測定対象物２で回折したＸ線をＸ線検出器８の受光面上の１点に集束させる。平行ビーム法に基づく場合は、発散するＸ線ビームを平行化するＸ線光学要素（例えば、コリメータ、ソーラスリット）を入射側及び／又は受光側に配置する。蛍光Ｘ線測定の場合は、Ｘ線を波長別に選択して取り出すための分光結晶を受光側に配置する。

ハウジング３の底面には、Ｘ線管７から放出されたＸ線をハウジング３の外部へ放出するための開口９が設けられている。開口９は、矢印Ａ方向から見て、円形、矩形、又はそれらに近い形状である。測定に際しては開口９が測定対象物２に対面するようにハウジング３が測定対象物２に対して配置される。こうして、開口９を通過したＸ線が測定対象物２の表面へ照射される。

２次元Ｘ線検出器８は、本実施形態では、複数の微小なＸ線受光素子を平面内に並べて成る半導体Ｘ線検出器によって形成されている。この２次元Ｘ線検出器８は、画素ごとにＸ線を検出でき、画素ごとに信号を出力できる構成の検出器である。この２次元Ｘ線検出器８は、例えば、複数の半導体Ｘ線受光素子を平面状に並べて成る半導体イメージセンサを用いて構成できる。このような半導体Ｘ線受光素子としては、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳを適用できる。

また、２次元Ｘ線検出器８は、フォトン・カウンティング型ピクセル２次元Ｘ線検出器、すなわちパルス計数型ピクセルアレイ２次元検出器によって構成することもできる。フォトン・カウンティング型ピクセル２次元Ｘ線検出器は、Ｘ線によって励起されるフォトンを直接に電気信号に変換して出力するピクセル（画素）を複数個、２次元的に配列して成るＸ線検出器である。

また、２次元Ｘ線検出器８に代えて、１次元Ｘ線検出器を用いることもできる。１次元Ｘ線検出器は、例えば、複数の半導体Ｘ線受光素子を直線状に並べて成る半導体イメージセンサを用いて構成できる。このような半導体Ｘ線受光素子としては、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳを適用できる。

図１において、ハウジング３の内部に、振動量検知センサ１２と、制御部１３とが設けられている。振動量検知センサ１２は、レーザ光を用いて距離を検知する距離センサと、速度の変動を検知する速度センサと、加速度を検知する加速度センサと、角速度を検知する角速度センサとしてのジャイロセンサの各センサを有している。なお、必要に応じて、それらの各センサのうちの適宜の１つ、２つ又は３つを組合せて用いることができる。

Ｘ線管７にアクチュエータ１０Ａが連結されている。アクチュエータ１０Ａは次の動作を行うことができる。
（１）Ｘ線管７を位置調整のためにＸ線照射点Ｂを中心として矢印Ｃで示すように回転揺動させることができる。これにより、これにより、Ｘ線管７から出射するＸ線の向きを変えることができる。
（２）Ｘ線管７をハウジング３に対して横方向（Ｘｓ）、前後方向（Ｙｓ）及び高さ方向（Ｚｓ）のそれぞれの方向へ位置調整のために平行移動させることができる。

上記の（１）及び／又は（２）の動作により、Ｘ線源Ｆから出て測定対象物２へ入射するＸ線の入射位置を調整することができる。このＸ線入射位置の調整により、例えば、ハウジング３を持つ手に手振れが発生した場合でも、測定対象物２へ入射するＸ線の位置を一定位置に維持することができる。

Ｘ線検出器８にアクチュエータ１０Ｂが連結されている。アクチュエータ１０Ｂは次の動作を行うことができる。
（１）Ｘ線検出器８を位置調整のためにＸ線照射点Ｂを中心として矢印Ｄで示すように回転揺動させることができる。
（２）Ｘ線検出器８を位置調整のためにＸ線照射点Ｂに近づき又は遠ざかる方向（矢印Ｅ方向）へ平行移動させることができる。
（３）Ｘ線検出器８を位置調整のために、測定対象物２から出るＸ線Ｒ２の中心線に対して直角方向（図のＧ方向及びそれに直角の方向）へ平行移動させることができる。

アクチュエータ１０Ａ及び１０Ｂは、任意の回転揺動機構と任意の平行移動機構との組合せによって構成することができる。

制御部１３は、例えば図２に示すように、演算制御部であるＣＰＵ（Central Processing Unit）１４と、記憶媒体としてのメモリ１５と、通信部１６とを有している。通信部１６は外部の通信機器１８とデータ通信を行う。ＣＰＵ１４、メモリ１５及び通信部１６の各機器は、データ伝送路であるバス１７によって結ばれている。本実施形態では、外部の通信機器１８としてパーソナルコンピュータが用いられている。図１の距離センサ１２は、図２において入出力インターフェース１９を介してＣＰＵ１４に接続されている。

メモリ１５は、ハードディスク等といった機械式メモリや、半導体メモリや、その他の任意の記憶媒体によって構成されている。メモリ１５の記憶領域内には、図１に示した各種の機器を用いてＸ線測定の作用を実現するためのプログラムであるＸ線測定プログラム２２がインストールされている。また、メモリ１５の記憶領域内には、測定結果のデータを記憶する領域である測定データファイル２３が設定されている。

図１において、ハウジング３の外部に電源２４が設置されている。ハウジング３の内部に設けられた各種の電気使用機器に対してケーブル２５を通して電源２４から電力を供給することができる。電源２４はハウジング３の内部に設置しても良い。

本実施形態のＸ線測定装置１を用いて測定対象物２に対してＸ線測定を行う際には、まず、測定者がハンドル４を手で持って、Ｘ線測定装置１の全体を測定対象物２まで持ち運び、ハウジング３の開口９を測定対象物２の所望の測定点へ載せる。次に、起動スイッチ（図示せず）をＯＮにすると、図２のＸ線測定プログラム２２が起動して、以下に説明する機能を実現する。

すなわち、図１において、まず、Ｘ線管７からＸ線Ｒ１が放出される。Ｘ線Ｒ１の測定対象物２に対する入射角θｉが、測定対象物２の結晶格子面に対して所定の回折条件を満たす角度に一致すれば、測定対象物２から回折Ｘ線Ｒ２が発生する。このときの回折Ｘ線Ｒ２の回折角２θは入射角θｉの２倍の角度である。回折角２θで回折した回折Ｘ線Ｒ２は、測定対象物２に対して見込み角θｄで配置された２次元Ｘ線検出器８の受光面によって読み取られる。Ｘ線検出器８による回折線の読取りは、所定のサンプリング時間（例えば数マイクロ秒（μｓ））ごとに行われる。Ｘ線検出器８の見込み角θｄはＸ線入射角θｉに等しい角度である。

２次元Ｘ線検出器８の受光面は所定の面積を持った平面であり、その平面内の位置は（ｘ，ｙ）座標によって特定できる。従って、Ｘ線検出器８の受光面内のどのピクセル（画素）がＸ線を受光したかは、（ｘ，ｙ）座標によって特定できる。Ｘ線検出器８は測定したＸ線強度を電気信号の形で制御部１３へ伝送する。制御部１３は送られてきたＸ線強度データに基づいて２次元的な図形である回折図形のデータを作成する。この回折図形を図２のコンピュータ１８のディスプレイ上に画像として表示し、これを測定者が観察すれば、測定対象物２に欠陥があるか否かを即座に判定できる。

図２のメモリ１５内のＸ線測定プログラム２２は以上のようなＸ線測定作業を実現するのであるが、その実現プロセスの中には、図３に示すようなＸ線強度の取得プロセスが含まれている。以下、このプロセスについて説明する。

まず、ステップＳ１において、図２のＣＰＵ１４は数マイクロ秒（μｓ）のサンプリング時間に同期して、すなわちＸ線測定に対してリアルタイムで、図１のセンサ１２を用いてハウジング３の測定対象物２に対する位置の変動量δ（ｔ）を検知する。（ｔ）は、サンプリング時間ごとに変動量が求められることを示している。

変動量δ（ｔ）には、振動量検知センサ１２と測定対象物２との間の距離（Ｄ０）に関する変動量と、振動量検知センサ１２と測定対象物２とを結ぶ線に対して直交する面内での変動量と、振動量検知センサ１２の測定対象物２に対する傾きに関する変動量と、の各変動量が含まれる。

次に、ＣＰＵ１４は、取得した変動量δ（ｔ）に基づいて、ステップＳ２において、変動量δ（ｔ）を補償するための各種の測定条件値を演算によって求める。具体的には、Ｘ線入射角θｉ、面内回転角φｉ、Ｘ線管７に関する平行移動量Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ、Ｘ線検出器８の測定対象物２に対する見込み角度θｄ、及びＸ線検出器８の測定対象物２に対する距離Ｒｄの各値を変動量δ（ｔ）を考慮して演算によって求める。

例えば、ＣＰＵ１４は、図４に示すように、Ｎｏ．１〜４の４回のサンプリング時間に対してθｉ、φｉ、Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ、θｄ及びＲｄの各値を変動量δ（ｔ）に基づいて演算によって求める。次に、ＣＰＵ１４は、求められた各条件値に基づいて図１のアクチュエータ１０Ａ及びアクチュエータ１０Ｂを作動して、θｉ、φｉ、Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ、θｄ及びＲｄの各値を演算結果に一致させる（ステップＳ３）。これにより、Ｘ線検出器８によって求められる測定値が補償される。

次に、ＣＰＵ１４は、Ｎｏ．１〜４の規定のサンプリング時間ごとにＸ線測定を行う（ステップＳ４）。具体的には、図１のＸ線管７からＸ線を放射して測定対象物２のＸ線照射点Ｂへ照射する。測定対象物２から回折Ｘ線が発生すると、その回折Ｘ線はＸ線検出器８によって検出される。例えば図４の個々のサンプリング時間において「単ショット」の欄で示される（ａ）〜（ｄ）のような回折Ｘ線が検出される。検出された各回折Ｘ線のデータは、振動や手振れ等に起因したＸ線測定装置１の位置変動量を補償した後のデータであるので、正確で信頼性の高いデータである。

ＣＰＵ１４は、測定された単ショットのデータを積算し（ステップＳ６）、その積算値が所定の値になったときに測定を終了する（ステップＳ６、Ｓ７、Ｓ８）。図４に示す測定の場合、測定Ｎｏ．２における条件値のうちＺｓ＝１０は、本実施形態においては補償手段であるアクチュエータ１０Ａによる補償ができない程に大きな変動になっている。従って、この測定値は破棄して、積算に含めないことにする（ステップＳ９）。

本実施形態に係るＸ線測定装置においては、ステップＳ１において振動量検知センサ１２によって検知されたハウジング３の変動量に基づいて、ステップＳ３においてＸ線管７及び２次元Ｘ線検出器８の位置を補正することにしたので、本実施形態に係るＸ線測定装置は、持ち運びが可能なために測定に際して手振れ、振動等の影響を受け易いＸ線測定装置でありながら、正確で安定した信頼性の高い測定データを得ることができるようになった。

（第２の実施形態）
上記の第１の実施形態では、振動量検知センサ１２を、距離センサと、速度センサと、加速度センサと、ジャイロセンサとの各センサによって構成した。また、Ｘ線管７を位置調整のために、回転揺動可能（図１のＣ方向）及び平行移動可能（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）に設けた。さらに、２次元Ｘ線検出器８を位置調整のために、回転揺動可能（図１のＤ方向）、測定対象物２に対して平行移動可能（図１のＥ方向）、及びＸ線Ｒ２の中心線に対して直角方向（図１のＧ方向及びそれに直角の方向）へ平行移動可能に設けた。

第２の実施形態に係るＸ線測定装置においては、Ｘ線入射角θｉが一定値となるようにＸ線管７をハウジング３に固定し、Ｘ線検出器の見込み角θｄが一定値になるように２次元Ｘ線検出器８をハウジング３に固定する。このため、図１に示したアクチュエータ１０Ａ及びアクチュエータ１０Ｂは、本実施形態では使用しない。

さらに、本実施形態では、振動量検知センサ１２は、レーザ光を用いた距離センサだけによって構成する。従って、センサ１２によって検知される変動量は、ハウジング３の測定対象物２に対する距離の変動量だけである。

制御部１３は、Ｘ線管７及びＸ線検出器８を機械的に移動させることによってハウジング３の変動量を補償するのではなく、図２のメモリ１５内にインストールされた所定のアプリケーションソフトによって実現される機能に従って、２次元Ｘ線検出器８によって得られた測定データを演算によって数値的に補償する。具体的には、ハウジング３の変動量をＸ線検出器８のＸ線受光面の平面座標内の直交２成分に分割し、測定によって得た回折線データにおける位置情報をそれらの変動量成分によって補償する。

この第２の実施形態においても、振動量検知センサ１２によって検知されたハウジング３の変動量に基づいて２次元Ｘ線検出器８の測定情報を補償することにしたので、本実施形態に係るＸ線測定装置は、持ち運びが可能なために測定に際して手振れ、振動等の影響を受け易いＸ線測定装置でありながら、正確で安定した信頼性の高い測定データを得ることができるようになった。

（変形例）
上記第２の実施形態では、Ｘ線管７をハウジング３に固定し、２次元Ｘ線検出器８をハウジング３に固定した上で、２次元Ｘ線検出器８によって得られた測定データをアプリケーションソフトによって実現される機能に従って演算によって数値的に補償するようにした。このような構成とは別に、Ｘ線管７をアクチュエータ１０Ａによって位置調整できるようにし、２次元Ｘ線検出器８をアクチュエータ１０Ｂによって位置調整できるようにした上で、２次元Ｘ線検出器８によって得られた測定データをアプリケーションソフトによって実現される機能に従って演算によって数値的に補償するように構成することもできる。

（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。

例えば、上記の第１の実施形態では、図１において、振動量検知センサ１２を、距離センサと、速度センサと、加速度センサと、ジャイロセンサとの各センサによって構成した。また、Ｘ線管７を位置調整のために、回転揺動可能（図１のＣ方向）及び平行移動可能（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）に設けた。さらに、２次元Ｘ線検出器８を位置調整のために、回転揺動可能（図１のＤ方向）、測定対象物２に対して平行移動可能（図１のＥ方向）、及びＸ線Ｒ２に対して直角方向（Ｇ方向及びそれと直角方向）に平行移動可能に設けた。

これに対し、振動量検知センサ１２は、距離センサと、速度センサと、加速度センサと、ジャイロセンサとの全てを含んで構成する場合に限られず、距離センサ、速度センサ、加速度センサ及びジャイロセンサのいずれか１つ、それらの２つ、又はそれらの３つの組合せとすることができる。また、距離センサ、速度センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ以外の任意のセンサを用いることもできる。

さらに、本発明は、Ｘ線管７及び２次元Ｘ線検出器８の両方を位置調整のために移動させる場合に限られず、どちらか一方を位置調整のために選択的に移動させる構成とすることもできる。

以上に説明した実施形態では、Ｘ線管７をアクチュエータ１０Ａによって機械的に移動させることにより、入射Ｘ線Ｒ１の進行方向を調整した。これに対し、Ｘ線管７の内部又は外部に電極を設け、この電極によって形成される電界の作用によって入射Ｘ線Ｒ１の進行方向を調整することもできる。

１．Ｘ線測定装置、 ２．測定対象物、 ３．ハウジング（容器）、 ４．ハンドル、 ７．Ｘ線管（Ｘ線発生装置）、 ８．２次元Ｘ線検出器（Ｘ線検出手段） ９．開口、 １０Ａ,１０Ｂ．アクチュエータ、 １２．振動量検知センサ、 １３．制御部、 １４．ＣＰＵ、 １５．メモリ、 １６．通信部、 １７．バス、 １８．コンピュータ（外部の通信機器）、 １９．入出力インターフェース、 ２５．ケーブル、 Ｂ．Ｘ線照射点、 Ｃ，Ｄ．回転揺動方向、 Ｅ．平行移動方向、 Ｆ．Ｘ線焦点（Ｘ線源）、 Ｌ０．長さ、 Ｈ０．高さ、 Ｒ１．入射Ｘ線、 Ｒ２．回折Ｘ線、 Ｘ０．高さ方向中心線、 θｉ．入射角、 θｄ．Ｘ線検出器の見込み角、 ２θ：回折角、 φｉ．面内角

Claims (7)

1. 測定対象物に入射するＸ線を発生するＸ線源と、
   前記測定対象物から出たＸ線を検出するＸ線検出手段と、
   前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出手段を収容したハウジングと、
   を有するＸ線測定装置において、
   前記ハウジングの振動量を検知する振動量検知センサと、
   前記Ｘ線源、前記Ｘ線検出手段及び前記振動量検知センサを制御する制御手段と、を有しており、
   前記制御手段は、
   サンプリング時間ごとに前記Ｘ線検出手段によってＸ線強度を求め、
   求められたＸ線強度を積算し、
   サンプリング時間ごとに前記振動量検知センサによって振動量を検知し、
   その振動量に基づいて前記ハウジングの前記測定対象物に対する位置の変動量（δ（ｔ））を求め、
   その変動量に基づいてその変動量を補償するための測定条件値を求め、
   前記Ｘ線検出手段を用いて得られる測定値を補正するための処理を前記測定条件値に基づいて行い、
   前記測定条件値のいずれか１つが補償できない程に大きく変動したときには、対応するＸ線強度を前記の積算に含めない、
   ことを特徴とするＸ線測定装置。
   
2. 前記振動量検知センサが検知した振動量に基づいて求められる変動量は、
   （１）当該振動量検知センサと前記測定対象物との間の距離の変動量、
   （２）当該振動量検知センサと前記測定対象物とを結ぶ線に対して直交する面内での変動量、及び
   （３）当該振動量検知センサの前記測定対象物に対する傾きの変動量
   の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１記載のＸ線測定装置。
   
3. 前記振動量検知センサは、
   距離の変動を検知する距離センサ、
   速度の変動を検知する速度センサ、
   加速度の変動を検知する加速度センサ、及び
   角速度の変動を検知する角速度センサ
   のいずれか１つ又はそれらの２つ以上の組合せであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＸ線測定装置。
   
4. 前記振動量検知センサは、前記ハウジングに固定されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のＸ線測定装置。
   
5. 前記Ｘ線検出手段を用いて得られる測定値を補正するための処理は、
   前記Ｘ線源の位置を制御することか、
   前記Ｘ線検出手段の位置を制御することか、
   前記Ｘ線検出手段によって得られたデータをプログラムソフトによる演算によって加工することか、
   であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のＸ線測定装置。
   
6. 前記Ｘ線検出手段は、
   １次元Ｘ線検出器、２次元Ｘ線検出器、ピクセル検出器のいずれかである
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載のＸ線測定装置。
   
7. 前記ハウジングは人が手で持ち運ぶことができ、人がハウジングを手で持ってハウジングのＸ線出射用開口を測定対象物に対面させた状態で測定が行われることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１つに記載のＸ線測定装置。

Images