JP2015222236A

JP2015222236A - Ｘ線回折測定方法および入射角度調整用治具

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Publication number: JP2015222236A
Application number: JP2014107327A
Authority: JP
Inventors: 宜也藤田; Nobuya Fujita
Original assignee: Pulstec Industrial Co Ltd
Current assignee: Pulstec Industrial Co Ltd
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2015-12-10
Anticipated expiration: 2034-05-23
Also published as: JP6032500B2

Abstract

【課題】測定対象物が運搬不可能で測定箇所が小さい場合や水平でない場合でも、精度よく測定箇所に設定値通りの距離と入射角度でＸ線を照射して、Ｘ線回折測定を行う。
【解決手段】測定対象物ＯＢの測定箇所に治具Ｊを吸着させて、Ｘ線回折測定装置から光軸位置がＸ線の光軸と同じＬＥＤ光を照射し、Ｘ線回折測定装置に備えたカメラで撮像を行う。アーム式移動装置を操作してＸ線回折測定装置の筐体５０の位置と姿勢を調整し、ＬＥＤ光の照射点が治具Ｊの基準点に合致し、カメラの撮像画像に表示されるＬＥＤ光の照射点とＬＥＤ光の反射光の受光点が、撮像画像に独立して表示される基準位置に合致するようにする。その後、Ｘ線回折測定装置からＸ線を出射し、発生したＸ線の回折光を受光することで回折環を撮像する。
【選択図】図２

Description

本発明は、測定対象物にＸ線を照射して測定対象物で回折したＸ線によりＸ線回折環を形成するＸ線回折測定において、測定対象物に対するＸ線の入射角、Ｘ線の照射位置およびＸ線の照射点からＸ線回折環形成平面までの距離を調整する方法及び該調整時に使用する治具に関する。

従来から、例えば特許文献１に示されるように測定対象物に所定の角度でＸ線を照射して、測定対象物で回折したＸ線により感光性を有するイメージングプレートの表面にＸ線回折環（以下、回折環という）を形成し、形成された回折環にレーザ光を走査しながら照射して回折環の形状を読取り、読取った回折環の形状からｃｏｓα法による分析を行って測定対象物の残留応力を測定するＸ線回折測定装置が知られている。この回折環の形状を用いたｃｏｓα法による残留応力の計算方法は、例えば以下の特許文献２に示されており、残留応力を計算するには回折環の形状の他に、格子面間隔等の既知のパラメーター、Ｘ線の照射点からイメージングプレート（回折環形成平面）までの距離Ｌ、及びＸ線の測定対象物に対する入射角ψが必要である。測定対象物が直方体形状であれば、特許文献１に示されるように、Ｘ線の光軸の測定対象物を載置するステージ平面に対する角度が、常に設定値になるようにＸ線回折測定装置を構成し、距離Ｌが設定値になるときの測定対象物表面の高さを予め求めておけば、距離Ｌ及び入射角ψとも設定値にすることができる。即ち、ステージ平面をその法線方向に移動させ、測定対象物表面の高さが設定した高さになるよう調整すれば、距離Ｌ及び入射角ψは設定値にすることができる。しかし、測定対象物が大型であったり固定されていたりする場合は、測定対象物を運搬したり、ステージに載置することは不可能である。このような測定対象物に対して測定が可能なＸ線回折測定装置として、以下の特許文献３には運搬可能なＸ線回折測定装置であって、測定対象物に装置の筐体の切り欠き部を合わせることで、距離Ｌと入射角ψを設定値にすることができるＸ線回折測定装置が紹介されている。

特開２０１２−２２５７９６号公報特開２００５−２４１３０８号公報特開２０１３−１１３７３７号公報

しかしながら、運搬不可能な測定対象物において、測定箇所の平面部分が小さい場合や、測定箇所の平面部分が重力方向に対して垂直でない、即ち水平でない場合は、特許文献３のようにＸ線回折測定装置をセットすることは困難であり、距離Ｌと入射角ψを精度よく設定値にすることは困難であるという問題がある。また、それ以前に測定箇所にＸ線の照射位置を合わせることも困難であるという問題がある。

本発明はこの問題を解消するためなされたもので、その目的は、運搬不可能な測定対象物において、測定箇所の平面部分が小さい場合や測定箇所の平面部分が水平でない場合でも、精度よく測定箇所にＸ線の照射位置を合わせ、距離Ｌと入射角ψを精度よく設定値通りにしてＸ線回折測定を行うことができるＸ線回折測定方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、対象とする測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、Ｘ線出射器から測定対象物に向けてＸ線を照射して、測定対象物にて発生したＸ線の回折光を、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する撮像面にて受光し、Ｘ線の回折光の像である回折環を撮像する回折環撮像手段と、Ｘ線出射器からＸ線が出射されていない状態で、Ｘ線出射器から出射されるＸ線と光軸を同一にした平行光である可視光を測定対象物に出射する可視光出射器と、可視光の照射点を含む領域の測定対象物の画像を結像する結像レンズ、及び結像レンズによって結像された画像を撮像する撮像器を有し、撮像された画像を表す撮像信号を出力するカメラと、カメラから出力される撮像信号を入力して、撮像器によって撮像された画像を画面上に表示する表示器であって、測定対象物における可視光の照射点から撮像面までの距離が設定された距離であるとき、撮像器によって撮像される照射点の画像上の位置を照射点基準位置として、撮像信号により表示される画像とは独立して画面上に表示し、可視光の照射点が照射点基準位置と合致し、測定対象物における可視光の入射角度が設定された入射角度であるとき、撮像器によって撮像される反射光の受光点の画像上の位置を受光点基準位置として、撮像信号により表示される画像とは独立して画面上に表示する表示器と、Ｘ線出射器、撮像面、可視光出射器及びカメラを含む筐体と、筐体に連結され、筐体の位置と姿勢を変化させ固定する複数の関節を有する移動装置とを備えたＸ線回折測定装置を用い、さらに、測定対象物に吸着する平面状の吸着部と、吸着部の平面と平行である反射平面と、反射平面上又は反射平面に平行かつ反射平面の近傍の平面上に描画された基準点及び基準方向線とを有する治具であって、可視光出射器が出射する可視光が、基準方向線を含む反射平面に垂直な平面内の方向から、反射平面に設定された入射角度で入射し、基準点に照射されたとき、可視光の光軸の延長線上に吸着部の中心があり、基準点と吸着部との間の距離が既知である治具を用いたＸ線回折測定方法において、測定対象物の測定箇所に基準方向線が測定方向と合致するよう治具の吸着部を吸着させ、可視光出射器から可視光を出射させて、カメラにて撮像され表示器に表示される画像を見ながら、可視光の照射点が基準点及び照射点基準位置と合致し、反射光の受光点が受光点基準位置と合致するよう、複数の関節を有する移動装置により筐体の位置と姿勢を調整する位置姿勢調整ステップと、治具を除去し、回折環撮像手段により回折環を形成する回折環形成ステップとを行うことにある。

これによれば、運搬不可能な測定対象物において、測定箇所の平面部分が小さい場合や測定箇所の平面部分が水平でない場合でも、測定箇所に治具の吸着部を吸着させ、Ｘ線回折測定装置の可視光出射器から可視光を出射させて、カメラにて撮像される画像を見ながら、可視光の照射点が治具の基準点及び画像上の照射点基準位置と合致し、反射光の受光点が画像上の受光点基準位置と合致するよう、Ｘ線回折測定装置の筐体の位置と姿勢を調整すれば、精度よく測定箇所にＸ線の照射位置を合わせ、距離Ｌと入射角ψを精度よく設定値通りにすることができる。また、この調整は測定対象物の反射率が小さくて充分な反射光が生じない場合でも、行うことができる。

また、治具の反射平面は透光性板状物質の表面であり、基準点及び基準方向線が描画された面は透光性板状物質の裏面又は裏面に合致された面であり、基準点は基準方向線上にクロスマークで表示されているようにするとよい。これによれば、可視光は透光性板状物質の表面で反射するとともに入射して裏面と合致した面で散乱して照射点を生じさせるので、カメラの撮像画像において可視光照射点と反射光受光点が確認しやすく、調整を行いやすくすることができる。

また、本発明は、測定対象物の測定箇所に平行光である可視光が設定された方向から設定された入射角度で照射されるよう調整する際に使用する治具の発明としても実施し得るものである。

本発明の実施において用いられるＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムの全体概略図である。図１のＸ線回折測定装置の拡大図である。図２のＸ線回折測定装置におけるＸ線が通過する部分を拡大して示す部分断面図である。図３のプレート部分の拡大斜視図である。Ｘ線回折測定装置の位置と姿勢の調整に用いられる治具の構造を示す図である。Ｘ線回折測定システムを用いて測定対象物の残留応力の測定を行うときの工程図である。（Ａ）はＸ線回折測定装置のＸ，Ｙ軸方向の位置の調整及びＺ軸周りの角度の調整を説明するための図であり、（Ｂ）は前記位置及び角度調整時の画像を示す図である。（Ａ）はＸ線回折測定装置のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の位置の調整を説明するための図であり、（Ｂ）は前記位置調整時の画像を示す図である。（Ａ）はＸ線回折測定装置のＸ軸周り，Ｙ軸周りの傾きの調整を説明するための図であり、（Ｂ）は前記傾き調整時の画像を示す図である。（Ａ）はＸ線回折測定装置のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の位置及びＸ，Ｙ軸周りの傾きの微調整を説明するための図であり、（Ｂ）は前記微調整時の画像を示す図である。

本発明の実施形態において用いられるＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムの構成について図１乃至図５を用いて説明する。このＸ線回折測定システムは、Ｘ線回折測定システムを測定対象物ＯＢの所まで運搬して測定対象物ＯＢの残留応力を測定及び評価するものである。Ｘ線回折測定装置はアーム式移動装置の先端に連結され、測定対象物ＯＢに対して位置と姿勢が最適になるよう調整したうえでＸ線照射により回折環を撮像することができるようになっている。なお、本実施形態では、測定対象物ＯＢは固定された鉄製の部材で表面の反射率が低いものである。

Ｘ線回折測定装置は、Ｘ線を出射するＸ線出射器１０、回折Ｘ線による回折環が形成されるイメージングプレート１５を取り付けるためのテーブル１６と、テーブル１６を回転及び移動させるテーブル駆動機構２０と、イメージングプレート１５に形成された回折環の形状を測定するためのレーザ検出装置３０と、これらのＸ線出射器１０、イメージングプレート１５、テーブル１６、テーブル駆動機構２０及びレーザ検出装置３０を収容する筐体５０とを備えている。そして、Ｘ線回折測定システムは、前記Ｘ線回折測定装置とともに、コンピュータ装置９０、高電圧電源９５、及び測定対象物ＯＢの測定箇所にセットする治具Ｊを備えている。また、筐体５０内には、Ｘ線出射器１０、テーブル１６、テーブル駆動機構２０及びレーザ検出装置３０に接続されて作動制御したり、検出信号を入力したりするための各種回路も内蔵されており、図１において筐体５０外に示された２点鎖線で示された各種回路は、筐体５０内の２点鎖線内に納められている。なお、図１及び図２においては、回路基板、電線、固定具、空冷ファンなどは省略されている。

筐体５０は、略直方体状に形成されるとともに、底面壁５０ａ、前面壁５０ｂ、後面壁５０ｅ、上面壁５０ｆ、側面壁（図示せず）、及び底面壁５０ａと前面壁５０ｂの角部を紙面の表側から裏側に向けて切り欠くように設けた切欠き部壁５０ｃと繋ぎ壁５０ｄを有するように形成されている。切欠き部壁５０ｃは底面壁５０ａに垂直な平板と平行な平板とからなり、繋ぎ壁５０ｄは側面壁と垂直であり底面壁５０ａと所定の角度を有している。この所定の角度は、例えば３０〜４５度である。側面壁の１つには、支持アーム５１に接続される接続部（図示せず）が設けられており、接続部は図１及び図２の紙面の垂直周りに回転可能になっている。支持アーム５１は、図示されていないアーム式移動装置の先端であり、アーム式移動装置を操作することにより、筐体５０（Ｘ線回折測定装置）を任意の位置と姿勢にすることができる。これにより、測定対象物ＯＢに対して筐体５０（Ｘ線回折測定装置）の位置と姿勢を調整することができる。

Ｘ線出射器１０は、長尺状に形成され、筐体５０内の上部にて図示左右方向に延設されて筐体５０に固定されており、高電圧電源９５からの高電圧の供給を受け、Ｘ線制御回路７１により制御されて、Ｘ線を図１の下方に向けて出射する。筐体５０の側面壁は出射されるＸ線の光軸に対して略平行で、底面壁５０ａは出射されるＸ線の光軸に対して略垂直になっている。よって、底面壁５０ａを測定対象物ＯＢの表面と平行にすると、出射されるＸ線は測定対象物ＯＢの表面に対して垂直になる。また、繋ぎ壁５０ｄを測定対象物ＯＢの表面と平行にすると、出射されるＸ線は測定対象物ＯＢの表面の法線に対して繋ぎ壁５０ｄと底面壁５０ａとが成す角度（例えば３０〜４５度）になる。

Ｘ線制御回路７１は、後述するコンピュータ装置９０を構成するコントローラ９１によって制御され、Ｘ線出射器１０から一定の強度のＸ線が出射されるように、Ｘ線出射器１０に高電圧電源９５から供給される駆動電流及び駆動電圧を制御する。また、Ｘ線出射器１０は、図示しない冷却装置を備えていて、Ｘ線制御回路７１は、この冷却装置に供給される駆動信号も制御する。これにより、Ｘ線出射器１０の温度が一定に保たれる。

テーブル駆動機構２０は、Ｘ線出射器１０の下方にて、移動ステージ２１を備えている。移動ステージ２１は、フィードモータ２２及びスクリューロッド２３により、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線の光軸と測定対象物ＯＢの法線とが成す平面内であって、前記Ｘ線の光軸に垂直な方向に移動可能となっている。フィードモータ２２は、テーブル駆動機構２０内に固定されていて筐体５０に対して移動不能となっている。スクリューロッド２３は、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線の光軸に垂直な方向に延設されていて、その一端部がフィードモータ２２の出力軸に連結されている。スクリューロッド２３の他端部は、テーブル駆動機構２０内に設けた軸受部２４に回転可能に支持されている。また、移動ステージ２１は、それぞれテーブル駆動機構２０内にて固定された、対向する１対の板状のガイド２５，２５により挟まれていて、スクリューロッド２３の軸線方向に沿って移動可能となっている。すなわち、フィードモータ２２を正転又は逆転駆動すると、フィードモータ２２の回転運動が移動ステージ２１の直線運動に変換される。フィードモータ２２内には、エンコーダ２２ａが組み込まれている。エンコーダ２２ａは、フィードモータ２２が所定の微小回転角度だけ回転するたびに、ハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号を位置検出回路７２及びフィードモータ制御回路７３へ出力する。

位置検出回路７２及びフィードモータ制御回路７３は、コントローラ９１からの指令により作動開始する。測定開始直後において、フィードモータ制御回路７３は、フィードモータ２２を駆動して移動ステージ２１をフィードモータ２２側へ移動させる。位置検出回路７２は、エンコーダ２２ａから出力されるパルス列信号が入力されなくなると、移動ステージ２１が移動限界位置に達したことを表す信号をフィードモータ制御回路７３に出力し、カウント値を「０」に設定する。フィードモータ制御回路７３は、位置検出回路７２から移動限界位置に達したことを表す信号を入力すると、フィードモータ２２への駆動信号の出力を停止する。上記の移動限界位置を移動ステージ２１の原点位置とする。したがって、位置検出回路７２は、移動ステージ２１が図１及び図２にて左上方向に移動して移動限界位置に達したとき「０」を表す位置信号を出力し、移動ステージ２１が移動限界位置から右下方向へ移動すると、エンコーダ２２ａからのパルス列信号をカウントし、移動限界位置からの移動距離ｘを表す信号を位置信号として出力する。

フィードモータ制御回路７３は、コントローラ９１から移動ステージ２１の移動先の位置を表す設定値を入力すると、その設定値に応じてフィードモータ２２を正転又は逆転駆動する。位置検出回路７２は、エンコーダ２２ａが出力するパルス信号のパルス数をカウントする。そして、位置検出回路７２は、カウントしたパルス数を用いて移動ステージ２１の現在の位置（移動限界位置からの移動距離ｘ）を計算し、コントローラ９１及びフィードモータ制御回路７３に出力する。フィードモータ制御回路７３は、位置検出回路７２から入力した移動ステージ２１の現在の位置が、コントローラ９１から入力した移動先の位置と一致するまでフィードモータ２２を駆動する。

また、フィードモータ制御回路７３は、移動ステージ２１の移動速度を表す設定値をコントローラ９１から入力する。そして、エンコーダ２２ａから入力したパルス信号の単位時間当たりのパルス数を用いて、移動ステージ２１の移動速度を計算し、前記計算した移動ステージ２１の移動速度がコントローラ９１から入力した移動速度になるようにフィードモータ２２を駆動する。

一対のガイド２５，２５の上端は、板状の上壁２６によって連結されている。上壁２６には、貫通孔２６ａが設けられていて、貫通孔２６ａの中心位置はＸ線出射器１０の出射口１１の中心位置に対向しており、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線は、出射口１１及び貫通孔２６ａを介してテーブル駆動機構２０内に入射する。

後述するイメージングプレート１５が回折環撮像位置にある状態（図１乃至図３の状態）において、移動ステージ２１の貫通孔２６ａと対向する位置には、図３に拡大して示すように、貫通孔２１ａが形成されている。移動ステージ２１には、出射口１１及び貫通孔２６ａ，２１ａの中心軸線位置を回転中心とする出力軸２７ａを有するスピンドルモータ２７が組み付けられている。出力軸２７ａは、円筒状に形成され、回転中心を中心軸とする断面円形の貫通孔２７ａ１を有する。スピンドルモータ２７の出力軸２７ａと反対側には、貫通孔２７ａ１の中心位置を中心軸線とする貫通孔２７ｂが設けられている。貫通孔２７ｂの内周面上には、貫通孔２７ｂの一部の内径を小さくするための円筒状の通路部材２８が固定されている。

また、スピンドルモータ２７内には、エンコーダ２２ａと同様のエンコーダ２７ｃが組み込まれている。エンコーダ２７ｃは、スピンドルモータ２７が所定の微小回転角度だけ回転する度に、ハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号を、スピンドルモータ制御回路７４及び回転角度検出回路７５へ出力する。さらに、エンコーダ２７ｃは、スピンドルモータ２７が１回転するごとに、所定の短い期間だけローレベルからハイレベルに切り替わるインデックス信号を、コントローラ９１及び回転角度検出回路７５に出力する。

スピンドルモータ制御回路７４及び回転角度検出回路７５は、コントローラ９１からの指令により作動開始する。スピンドルモータ制御回路７４は、コントローラ９１から、スピンドルモータ２７の回転速度を表す設定値を入力する。そして、エンコーダ２７ｃから入力したパルス信号の単位時間当たりのパルス数を用いてスピンドルモータ２７の回転速度を計算し、計算した回転速度がコントローラ９１から入力した回転速度（設定値）になるように、駆動信号をスピンドルモータ２７に供給する。回転角度検出回路７５は、エンコーダ２７ｃから出力されたパルス列信号のパルス数をカウントし、そのカウント値を用いてスピンドルモータ２７の回転角度すなわちイメージングプレート１５の回転角度θｐを計算して、コントローラ９１に出力する。そして、回転角度検出回路７５は、エンコーダ２７ｃから出力されたインデックス信号を入力すると、カウント値を「０」に設定する。すなわち、インデックス信号を入力した位置が回転角度０°の位置である。なお、イメージングプレート１５の回転角度０°の位置とは、後述するレーザ検出装置３０からのレーザ照射によりイメージングプレート１５に形成された回折環を読み取る際、インデックス信号を入力した時点でレーザ光が照射されている位置である。この位置は各半径位置においてあるためラインである。

テーブル１６は、円形状に形成され、スピンドルモータ２７の出力軸２７ａの先端部に固定されている。テーブル１６の中心軸と、スピンドルモータ２７の出力軸の中心軸とは一致している。テーブル１６は、一体的に設けられて下面中央部から下方へ突出した突出部１７を有していて、突出部１７の外周面には、ねじ山が形成されている。突出部１７の中心軸は、スピンドルモータ２７の出力軸２７ａの中心軸と一致している。テーブル１６の下面には、イメージングプレート１５が取付けられる。イメージングプレート１５は、表面に蛍光体が塗布された円形のプラスチックフィルムである。イメージングプレート１５の中心部には、貫通孔１５ａが設けられていて、この貫通孔１５ａに突出部１７を通し、突出部１７の外周面上にナット状の固定具１８をねじ込むことにより、イメージングプレート１５が、固定具１８とテーブル１６の間に挟まれて固定される。固定具１８は、円筒状の部材で、内周面に、突出部１７のねじ山に対応するねじ山が形成されている。

テーブル１６、突出部１７及び固定具１８にも貫通孔１６ａ，１７ａ，１８ａがそれぞれ設けられており、貫通孔１６ａ，１７ａ，１８ａの中心軸はテーブル１６の中心軸と同じであり、貫通孔１８ａの内径は貫通孔１６ａ，１７ａに比べて小さく、前述した通路部材２８の内径と同じである。したがって、スピンドルモータ２７の出力軸２７ａから出射されたＸ線は、貫通孔１６ａ，１７ａ，１８ａを介するとともに、切欠き部壁５０ｃに設けた円形孔５０ｃ１を介して外部下方に位置する測定対象物ＯＢに向かって出射される。この場合、通路部材２８の内径及び貫通孔１８ａの内径は小さいので、通路部材２８を介して貫通孔２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ内に入射したＸ線はやや拡散しているが、貫通孔１８ａから出射されるＸ線は貫通孔２７ａ１の軸線に平行な平行光となり、円形孔５０ｃ１から出射される。また、この円形孔５０ｃ１の内径は、測定対象物ＯＢからの回折光をイメージングプレート１５に導くために大きい。

イメージングプレート１５は、フィードモータ２２によって駆動されて、移動ステージ２１、スピンドルモータ２７及びテーブル１６と共に、原点位置から回折環を撮像する回折環撮像位置へ移動する。前述のように、この回折環撮像位置において、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線が測定対象物ＯＢに照射されるようになっている。また、イメージングプレート１５は、スピンドルモータ２７によって駆動されて回転しながら、フィードモータ２２によって駆動されて、移動ステージ２１、スピンドルモータ２７及びテーブル１６と共に、撮像した回折環を読み取る回折環読取り領域内、及び回折環を消去する回折環消去領域内を移動する。なお、この場合のイメージングプレート１５の移動においては、イメージングプレート１５の中心軸が、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線の光軸とイメージングプレート１５における回転角度０°の位置（ライン）とが成す平面内に保たれた状態で、前記Ｘ線の光軸に垂直な方向に移動する。

レーザ検出装置３０は、回折環を撮像したイメージングプレート１５にレーザ光を照射して、イメージングプレート１５から入射した光の強度を検出する。レーザ検出装置３０は、測定対象物ＯＢ及び回折環撮像位置にあるイメージングプレート１５からフィードモータ２２側に充分離れている。すなわち、イメージングプレート１５が回折環撮像位置にあるとき、測定対象物ＯＢにて回折したＸ線がレーザ検出装置３０によって遮られないようになっている。レーザ検出装置３０は、レーザ光源３１と、コリメートレンズ３２、反射鏡３３、ダイクロイックミラー３４、及び対物レンズ３６を備えている。

レーザ光源３１は、レーザ駆動回路７７によって制御されて、イメージングプレート１５に照射するレーザ光を出射する。レーザ駆動回路７７は、コントローラ９１によって制御され、レーザ光源３１から所定の強度のレーザ光が出射されるように、駆動信号を制御して供給する。レーザ駆動回路７７は、後述するフォトディテクタ４２から出力された受光信号を入力して、受光信号の強度が所定の強度になるようにレーザ光源３１に出力する駆動信号を制御する。これにより、イメージングプレート１５に照射されるレーザ光の強度が一定に維持される。

コリメートレンズ３２は、レーザ光源３１から出射されたレーザ光を平行光に変換する。反射鏡３３は、コリメートレンズ３２にて平行光に変換されたレーザ光を、ダイクロイックミラー３４に向けて反射する。ダイクロイックミラー３４は、反射鏡３３から入射したレーザ光の大半（例えば、９５％）をそのまま透過させる。対物レンズ３６は、ダイクロイックミラー３４から入射したレーザ光をイメージングプレート１５の表面に集光させる。この対物レンズ３６から出射されるレーザ光の光軸は、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線の光軸とイメージングプレート１５における回転角度０°の位置（ライン）とが成す平面内であって、前記Ｘ線の光軸に平行な方向、すなわち移動ステージ２１の移動方向に対して垂直な方向である。

対物レンズ３６には、フォーカスアクチュエータ３７が組み付けられている。フォーカスアクチュエータ３７は、対物レンズ３６をレーザ光の光軸方向に移動させるアクチュエータである。なお、対物レンズ３６は、フォーカスアクチュエータ３７が通電されていないときに、その可動範囲の中心に位置する。

対物レンズ３６によって集光されたレーザ光を、イメージングプレート１５の表面であって、回折環が撮像されている部分に照射すると、輝尽発光（Ｐｈｏｔｏ−ＳｔｉｍｕｌａｔｅｄＬｕｍｉｎｅｓｅｎｃｅ）現象が生じる。すなわち、回折環を撮像した後、イメージングプレート１５にレーザ光を照射すると、イメージングプレート１５の蛍光体が回折Ｘ線の強度に応じた光であって、レーザ光の波長よりも波長が短い光を発する。イメージングプレート１５に照射されて反射したレーザ光の反射光及び蛍光体から発せられた光は、対物レンズ３６を通過して、ダイクロイックミラー３４にて蛍光体から発せられた光の大部分は反射し、レーザ光の反射光の大部分は透過する。ダイクロイックミラー３４の反射方向には、集光レンズ３８、シリンドリカルレンズ３９及びフォトディテクタ４０が設けられている。集光レンズ３８は、ダイクロイックミラー３４から入射した光を、シリンドリカルレンズ３９に集光する。シリンドリカルレンズ３９は、透過した光に非点収差を生じさせる。フォトディテクタ４０は、分割線で区切られた４つの同一正方形状の受光素子からなる４分割受光素子によって構成されており、時計回りに配置された受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに入射した光の強度に比例した大きさの検出信号を受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）として、増幅回路７８に出力する。

増幅回路７８は、フォトディテクタ４０から出力された受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）をそれぞれ同じ増幅率で増幅して受光信号（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’）を生成し、フォーカスエラー信号生成回路７９及びＳＵＭ信号生成回路８０へ出力する。本実施形態においては、非点収差法によるフォーカスサーボ制御を用いる。フォーカスエラー信号生成回路７９は、増幅された受光信号（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’）を用いて、演算によりフォーカスエラー信号を生成する。すなわち、フォーカスエラー信号生成回路７９は、（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）の演算を行い、この演算結果をフォーカスエラー信号としてフォーカスサーボ回路８１へ出力する。フォーカスエラー信号（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）は、レーザ光の焦点位置のイメージングプレート１５の表面からのずれ量を表している。

フォーカスサーボ回路８１は、コントローラ９１により制御され、フォーカスエラー信号に基づいて、フォーカスサーボ信号を生成してドライブ回路８２に出力する。ドライブ回路８２は、このフォーカスサーボ信号に応じてフォーカスアクチュエータ３７を駆動して、対物レンズ３６をレーザ光の光軸方向に変位させる。この場合、フォーカスエラー信号（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）の値が常に一定値（例えば、ゼロ）となるようにフォーカスサーボ信号を生成することにより、イメージングプレート１５の表面にレーザ光を集光させ続けることができる。

ＳＵＭ信号生成回路８０は、受光信号（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’）を合算してＳＵＭ信号（ａ’＋ｂ’＋ｃ’＋ｄ’）を生成し、Ａ／Ｄ変換回路８３に出力する。ＳＵＭ信号の強度は、イメージングプレート１５にて反射し、ダイクロイックミラー３４で反射した微量のレーザ光の強度と輝尽発光により発生した光の強度を合わせた強度に相当するが、イメージングプレート１５にて反射したレーザ光の強度はほぼ一定であるので、ＳＵＭ信号の強度は、輝尽発光により発生した光の強度に相当する。すなわち、ＳＵＭ信号の強度は、イメージングプレート１５に入射した回折Ｘ線の強度に相当する。Ａ／Ｄ変換回路８３は、コントローラ９１によって制御され、ＳＵＭ信号生成回路８０からＳＵＭ信号を入力し、入力したＳＵＭ信号の瞬時値をディジタルデータに変換してコントローラ９１に出力する。

また、レーザ検出装置３０は、集光レンズ４１及びフォトディテクタ４２を備えている。集光レンズ４１は、レーザ光源３１から出射されたレーザ光の一部であって、ダイクロイックミラー３４を透過せずに反射したレーザ光をフォトディテクタ４２の受光面に集光する。フォトディテクタ４２は、受光面に集光された光の強度に応じた受光信号を出力する受光素子である。従って、フォトディテクタ４２は、レーザ光源３１が出射したレーザ光の強度に相当する受光信号をレーザ駆動回路７７へ出力する。

また、対物レンズ３６に隣接して、ＬＥＤ光源４３が設けられている。ＬＥＤ光源４３は、ＬＥＤ駆動回路８４によって制御されて、可視光を発して、イメージングプレート１５に撮像された回折環を消去する。ＬＥＤ駆動回路８４は、コントローラ９１によって制御され、ＬＥＤ光源４３に、所定の強度の可視光を発生させるための駆動信号を供給する。

また、Ｘ線回折測定装置は、ＬＥＤ光源４４を有する。ＬＥＤ光源４４は、図２乃至図４に示すように、Ｘ線出射器１０とテーブル駆動機構２０の上壁２６との間に配置されたプレート４５の一端部下面に固定されている。プレート４５は、その他端部上面にて、筐体５０内に固定されたモータ４６の出力軸４６ａに固着されており、モータ４６の回転により、テーブル駆動機構２０の上壁２６に平行な面内を回転する。テーブル駆動機構２０の上壁２６にはストッパ部材４７ａ，４７ｂが設けられており、ストッパ部材４７ａは、プレート４５を図４のＤ１方向に回転させたとき、ＬＥＤ光源４４がＸ線出射器１０の出射口１１及びテーブル駆動機構２０の上壁２６の貫通孔２６ａに対向する位置（Ａ位置）に静止するように、プレート４５の回転を規制する。一方、ストッパ部材４７ｂは、プレート４５を図４のＤ２方向に回転させたとき、プレート４５がＸ線出射器１０の出射口１１とテーブル駆動機構２０の上壁２６の貫通孔２６ａとの間を遮断しない位置（Ｂ位置）に静止するように、プレート４５の回転を規制する。言い換えれば、Ａ位置は、プレート４５が図２及び図３に示す状態にある位置であり、ＬＥＤ光源４４から出射されるＬＥＤ光がスピンドルモータ２７の貫通孔２７ａ１に設けた通路部材２８の通路に入射する位置である。Ｂ位置は、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線がプレート４５によって遮られない位置である。

ＬＥＤ光源４４は、コントローラ９１によって作動制御されるＬＥＤ駆動回路８５からの駆動信号によりＬＥＤ光を出射する。ＬＥＤ光は拡散する可視光であり、プレート４５がＡ位置にあるとき、その一部は、貫通孔２６ａ，２１ａ、通路部材２８の通路及び貫通孔２７ｂを介して、スピンドルモータ２７の出力軸２７ａの貫通孔２７ａ１に入射し、貫通孔１６ａ，１７ａ，１８ａ及び切欠き部壁５０ｃの円形孔５０ｃ１から出射される。このＬＥＤ光の場合も、通路部材２８の内径及び貫通孔１８ａの内径は小さいので、通路部材２８を介して貫通孔２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ内に入射したＸ線はやや拡散しているが、貫通孔１８ａから出射されるＬＥＤ光は貫通孔２７ａ１の軸線に平行な平行光となり、円形孔５０ｃ１から出射される。したがって、ＬＥＤ光源４４、通路部材２８、貫通孔１８ａなどが、可視光である平行光を測定対象物ＯＢに出射する本発明の可視光出射器を構成する。

モータ４６はエンコーダ２２ａ，２７ａと同様なエンコーダ４６ｂを備えており、エンコーダ４６ｂはモータ４６が所定の微小回転角度だけ回転する度に、ハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号を回転制御回路８６に出力する。回転制御回路８６は、コントローラ９１から回転方向と回転開始の指示が入力されると、モータ４６に駆動信号を出力して、モータ４６を指示方向に回転させる。そして、エンコーダ４６ｂからのパルス列信号の入力が停止すると、駆動信号の出力を停止する。これにより、プレート４５を、上述したＡ位置及びＢ位置までそれぞれ回転させることができる。

筐体５０の切欠き部壁５０ｃには結像レンズ４８が設けられているとともに、筐体５０内部には撮像器４９が設けられている。撮像器４９は、多数の撮像素子をマトリクス状に配置したＣＣＤ受光器又はＣＭＯＳ受光器で構成され、各撮像素子で受光した光の強度に応じた大きさの受光信号（撮像信号）を撮像素子ごとにセンサ信号取出回路８７にそれぞれ出力する。これらの結像レンズ４８及び撮像器４９は、イメージングプレート１５に対して設定された位置にある測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の出射点（照射点）を中心とした領域の画像を撮像する。すなわち、結像レンズ４８及び撮像器４９は、測定対象物ＯＢを撮像するディジタルカメラとして機能する。このイメージングプレート１５に対して設定された位置とは、前記測定対象物ＯＢにおけるＸ線及びＬＥＤ光の出射点（照射点）からイメージングプレート１５までの垂直距離Ｌが、予め決められた所定距離となる位置である。なお、この場合の結像レンズ４８及び撮像器４９による被写界深度は、前記出射点を中心とした前後の範囲で設定されている。センサ信号取出回路８７は、撮像器４９の各撮像素子からの受光信号（撮像信号）の強度データを、各撮像素子の位置（すなわち画素位置）が分かるデータと共にコントローラ９１に出力する。したがって、コントローラ９１には、測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の照射点Ｐ１（図７乃至図１０参照）を含む、照射点Ｐ１近傍の画像を表す画像データが出力されることになる。

また、結像レンズ４８の光軸は、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸とイメージングプレート１５の回転基準位置のラインを含む平面に含まれるように調整されている。また、結像レンズ４８の光軸と、測定対象物ＯＢに照射されるＸ線及びＬＥＤ光の光軸が交わる点は、イメージングプレート１５に対して設定された位置にある測定対象物ＯＢにおけるＸ線及びＬＥＤ光の出射点（照射点）である。さらに、Ｘ線及びＬＥＤ光の測定対象物ＯＢに対する入射角度が設定値であるとき、結像レンズ４８の光軸と測定対象物ＯＢのＸ線及びＬＥＤ光の照射点における法線方向とが成す角度は前記入射角度に等しい角度である。

したがって、測定対象物ＯＢにおける測定箇所がイメージングプレート１５に対して設定された位置にあり、ＬＥＤ光源４４からのＬＥＤ光が測定対象物ＯＢに設定された入射角度で照射された場合には、照射点Ｐ１を含む測定対象物ＯＢの画像が撮像器４９で撮像されることに加えて、測定対象物ＯＢにて反射したＬＥＤ光の受光点Ｐ２（図９、図１０参照）も撮像器４９で照射点Ｐ１と同じ位置に撮像されることになる。すなわち、測定対象物ＯＢに照射されるＬＥＤ光は平行光であり、測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の照射点において、ＬＥＤ光は散乱光と、略平行光のまま反射する反射光を発生させる。そして、散乱光のうち結像レンズ４８に入射した光は撮像器４９の位置で結像して照射点Ｐ１の画像となり、結像レンズ４８に入射した反射光は結像レンズ４８により集光されて撮像器４９で受光され、受光点Ｐ２の画像となる。そして、測定対象物ＯＢにおける測定箇所がイメージングプレート１５に対して設定された位置にあり、ＬＥＤ光が測定対象物ＯＢに設定された入射角度で照射されたとき、結像レンズ４８に入射する散乱光の光軸と反射光の光軸は、いずれも結像レンズ４８の光軸と一致するため、照射点Ｐ１の画像と受光点Ｐ２の画像は同じ位置になる。なお、撮像器４９は測定対象物ＯＢを撮像するもので、撮像器４９は結像レンズ４８の焦点位置よりも若干量だけ後方に位置するので、厳密には、撮像器４９によって受光される反射光は集光した後にやや拡散したものである。

コンピュータ装置９０は、コントローラ９１、入力装置９２及び表示装置９３からなる。コントローラ９１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、大容量記憶装置などを備えたマイクロコンピュータを主要部とした電子制御装置であり、大容量記憶装置に記憶された各種プログラムを実行してＸ線回折測定装置の作動を制御する。入力装置９２は、コントローラ９１に接続されて、作業者により、各種パラメータ、作業指示などの入力のために利用される。表示装置９３は、表示画面上に撮像器４９によって撮像された照射点Ｐ１及び受光点Ｐ２を含む画像に加えて、測定対象物ＯＢの測定箇所に対するＸ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢を適正に設定するためのマークも表示される。このマークに関しては、詳しく後述する。さらに、表示装置９３は、作業者に対して各種の設定状況、作動状況、測定結果なども視覚的に知らせる。高電圧電源９５は、Ｘ線出射器１０にＸ線出射のための高電圧及び電流を供給する。

測定対象物ＯＢの表面が反射率が低い場合は充分なＬＥＤ光の反射光が得られず、撮像器４９で撮像され表示装置９３に表示される撮像画像に、明確に受光点Ｐ２が得られないことがある。この場合、測定対象物ＯＢの測定箇所には、図５に示す治具Ｊがセットされる。図５は治具Ｊを上方向から見た図と横方向から見た図である。治具Ｊは円盤部２と円柱部９からなる。円盤部２はプラスチックを円盤状に加工し、上面を所定深さで切削して、切削箇所にガラス板３を埋め込んだ構造である。ガラス板３の裏面に合致する円盤部２の表面には、基準方向線４、基準方向線４と交差して十字状のマークを形成するための線５、十字状のマークの交差箇所に基準点８、基準方向線４の線上に矢印７、及び基準方向線４の線上に円６が描かれている。基準点８はＸ線回折測定装置から照射されるＬＥＤ光の照射目標点とするものであり、矢印７はＬＥＤ光の照射方向を示すものであり、円６は円柱部９の位置を示すものである。Ｘ線回折測定装置からＬＥＤ光が照射されたときＬＥＤ光はガラス板３の表面で一部が反射し、一部が屈折して入射する。入射したＬＥＤ光は、ガラス板３の裏面で反射するととともにガラス板３の裏面に合致する円盤部２の表面で散乱する。これによりＸ線回折測定装置の撮像器４９にはＬＥＤ光の照射点と反射光の受光点が撮像される。ただし、ガラス板３は薄いため、ガラス板３の表面での反射光と裏面での反射光は同一の受光点として撮像される。また、ガラス板３は薄いため、ガラス板３の表面、裏面での反射点と円盤部２の表面での散乱点はすべて同一の点と見なすことができる。ガラス板３の裏面に合致する円盤部２の表面の色はＬＥＤ光の色と補色または等色相差の関係にある色になっており、例えば、ＬＥＤ光の色が赤である場合は、青、緑、青緑のいずれかの色になっている。これによりＬＥＤ光の照射点を見やすくすることができる。

円柱部９の底面近くの内部には磁石１０が埋め込まれており、測定対象物ＯＢが鉄やＳＵＳである場合は、円柱部９の底面が測定対象物ＯＢの表面に吸着する。円柱部９の底面はガラス板３の表面と平行になっており、ガラス板３の表面と測定対象物ＯＢの治具Ｊを吸着させた箇所の表面とは平行になる。上述のように円柱部９が取り付けられている部分の円盤部２の平面に相当する箇所には、丸印６が付けられており、上方から見たときに測定箇所の位置がわかるようになっている。そして、ＬＥＤ光が基準方向線４の矢印７が表示された方向から、ガラス板３の表面に所定の入射角度ψ（図５では３０°になっている）で入射し、基準点８に照射されるようにすると、ＬＥＤ光の光軸の延長線は円柱部９の底面の中心と交差するようになっている。また、ガラス板３の裏面から円柱部９の底面までの高さＨは既知の値であり、基準点８から円柱部９の底面の中心までの距離Ｈ／ｃｏｓψも既知の値である。なお、ＬＥＤ光は屈折してガラス板に入射するため、正確には距離はＨ／ｃｏｓψではないが、ガラス板３は薄いためＬＥＤ光は直進すると見なして、Ｈ／ｃｏｓψとすることができる。

以下に、上記のように構成したＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムを用いて、測定対象物ＯＢに対するＸ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢を調整したうえでＸ線を照射し、測定対象物ＯＢの残留応力を測定する具体的方法について説明する。この残留応力の測定は、Ｘ線回折測定システムを測定対象物ＯＢの所まで運搬して設置し、電源を投入することにより作動させた後、図５に示すように、位置姿勢調整工程Ｓ１、回折環撮像工程Ｓ２、回折環読取り工程Ｓ３，回折環消去工程Ｓ４及び残留応力計算工程Ｓ５を実行することにより行われる。

まず、Ｘ線入射角調整工程Ｓ１について説明する。最初に作業者は、Ｘ線回折測定装置の筐体５０に接続されたアーム式移動装置を操作することで、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢を調整して、おおよそでＸ線の照射点（測定箇所）及び照射方向（残留圧縮応力の測定方向）が意図した位置と方向になり、Ｘ線の照射点からイメージングプレート１５までの距離が設定値になるようにする。次に作業者は、測定対象物ＯＢの測定箇所に治具Ｊを円柱部９の底面を吸着させることでセットする。このとき、治具Ｊに描かれた基準方向線４が残留圧縮応力の測定方向になり、Ｘ線が照射される側に矢印７が来るようにする。次に作業者は、入力装置９２を操作して治具Ｊを用いた調整を行うことを入力する。この入力は、後述するように、治具Ｊを用いた調整を行う場合、Ｘ線の照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌが設定値よりやや大きくなるため、残留応力の計算において使用する距離Ｌは、設定値に既知の距離を加算した値とするためである。次に作業者は、入力装置９２を操作してステージ調整工程Ｓ１の開始をコントローラ９１に指示する。この指示に応答して、コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３を制御して、イメージングプレート１５を回折環撮像位置（図１及び図２の状態）に移動させる。また、コントローラ９１は、回転制御回路８６を制御し、モータ４６をストッパ部材４７ａによりプレート４５の回転が停止するまで図４のＤ１方向に回転させて、プレート４５をＡ位置まで回転させる。この状態では、ＬＥＤ光源４４がテーブル駆動機構２０の上壁２６に設けた貫通孔２６ａに対向して位置する。

その後、コントローラ９１は、ＬＥＤ駆動回路８５を制御して、ＬＥＤ光源４４を点灯させる。このＬＥＤ光源４４の点灯により、ＬＥＤ光源４４から出射されて拡散された可視光であるＬＥＤ光の一部は、貫通孔２６ａ、通路部材２８、貫通孔２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ，１８ａを介して固定具１８から出射される。この場合、通路部材２８及び貫通孔１８ａの内径は小さく、貫通孔１８ａから出射されるＸ線は貫通孔２７ａ１の軸線に平行な平行光である。この平行光であるＬＥＤ光は、筐体５０の切欠き部壁５０ｃに設けた円形孔５０ｃ１から外部へ出射され、治具Ｊ又はその近傍に照射される。

次に、コントローラ９１は、センサ信号取出回路８７に撮像器４９からの撮像信号の入力を指示して、撮像器４９による撮像信号をセンサ信号取出回路８７からコントローラ９１に出力させる。コントローラ９１は、この撮像信号を表示装置９３に出力して、撮像器４９によって撮像されたＬＥＤ光の照射位置近傍の画像を表示装置９３に表示させる。このとき、表示装置９３に表示される画像には、治具Ｊ及びＬＥＤ光の照射点Ｐ１の画像がある。また、ＬＥＤ光がガラス板３に設定された入射角度に近い角度で入射している場合は、ガラス板３で反射したＬＥＤ光が結像レンズ４８により集光されて、撮像器４９が受光した受光点Ｐ２も画像として表示される。さらに、コントローラ９１は、撮像器４９によって撮像された照射点Ｐ１及び受光された受光点Ｐ２を含む、撮像器４９からの撮像信号によって表示される画像とは独立して、結像レンズ４８の光軸が撮像器４９と交差する位置に相当する撮影画像上の位置に十字マークを表示する。

この場合、十字マークのクロス点は表示装置９３の画面の中心に位置し、十字マークのＸ軸方向は画面の横方向に対応し、十字マークのＹ軸方向は画面の縦方向に対応する。そして、十字マークのクロス点は、測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌが設定値であるときに、照射点Ｐ１が撮像器４９に撮像される位置であると同時に、距離Ｌが設定値であり、ＬＥＤ光が治具Ｊのガラス板３に設定された入射角度で入射されるとき、即ち測定対象物ＯＢの測定箇所に設定された入射角度で入射されるとき、ガラス板３での反射光が結像レンズ４８により集光されて、撮像器４９に受光点Ｐ２として受光される位置である。また、十字マークのＹ軸方向がＬＥＤ光及びＸ線の照射方向であり、これを治具Ｊのガラス板３に投影させた方向が残留応力の測定方向である。また、十字マークのＹ軸線は、Ｘ線の光軸と結像レンズ４８の光軸とを含む平面が、撮像器４９と交差するラインであり、治具Ｊのガラス板３の法線がＸ線の光軸と結像レンズ４８の光軸とを含む平面と平行であるときに受光点Ｐ２が表示されるラインである。

作業者は、表示装置９３に表示される画像を見ながら、アーム式移動装置を操作することで、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢を調整して、画面上における照射点Ｐ１が治具Ｊの基準点８の位置と合致するとともに十字マークのクロス点と合致し、治具Ｊの基準方向線４と十字マークのＹ軸方向が合致し、受光点Ｐ２が十字マークのクロス点と一致するようにする。この表示装置９３の画像を見ながらのＸ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢の調整手順について、図７乃至図１０を用いて説明する。図７（Ａ）乃至図１０（Ａ）は、Ｘ線回折測定装置を動かす方向、照射されるＬＥＤ光の光軸、撮像器４９に結像するＬＥＤ光の光路および反射したＬＥＤ光の光路を示しており、図７（Ｂ）乃至図１０（Ｂ）は表示装置９３に表示される画像を示している。

まず、作業者は図７（Ａ）に示すように、Ｘ線回折測定装置（ケース５０）をＸ軸及びＹ軸方向にそれぞれ移動させ、表示装置９３の表示画面上に治具ＪとＬＥＤ光の照射点Ｐ１が入るようにする。そして、図７（Ａ）に示すようにＸ線回折測定装置をＺ軸周りに回転させるとともに、表示装置９３の表示画面上から治具Ｊが消えないようにＸ線回折測定装置をＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させ、図７（Ｂ）に示すように治具Ｊの基準方向線４と十字マークのＹ軸が平行になるようにする。

次に、作業者は図８（Ａ）に示すようにＸ線回折測定装置をＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させ、ＬＥＤ光の照射点Ｐ１が治具Ｊの基準点８と合致するようにする。そして、Ｘ線回折測定装置をＺ軸方向へ微小移動させるとともにＸ軸方向、Ｙ軸方向へ微小移動させ、図８（Ｂ）に示すようにＬＥＤ光の照射点Ｐ１が治具Ｊの基準点８と合致したまま、表示画面の十字マークのクロス点に合致するようにする。ＬＥＤ光の照射点Ｐ１が治具Ｊの基準点８に合致していてもＸ線回折測定装置をＺ軸方向へ移動させるとＬＥＤ光の照射点Ｐ１はＹ軸方向に多少ずれるので、この位置調整は繰り返して行う必要がある。

次に、作業者は図９（Ａ）に示すように、Ｘ線回折測定装置をＸ軸周り、Ｙ軸周りにそれぞれ回転させ、図９（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ光の反射光の受光点Ｐ２が表示画面の十字マークのクロス点付近になるようにする。そして、図１０（Ａ）に示すように、Ｘ線回折測定装置のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向への微小移動とＸ軸周り及びＹ軸周りの微小回転を繰り返して行い、図１０（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ光の照射点Ｐ１が治具Ｊの基準点８及び表示画面の十字マークのクロス点と合致し、ＬＥＤ光の反射光の受光点Ｐ２が表示画面の十字マークのクロス点に合致するようにする。これによりＸ線回折測定装置（ケース５０）の位置と姿勢の調整が完了するので、作業者は治具Ｊを測定対象物ＯＢから取り外す。これにより測定対象物ＯＢの測定箇所へのＸ線の入射角度ψは設定値通りになる。また、測定箇所（Ｘ線の照射点）からイメージングプレート１５までの距離Ｌは、治具Ｊの基準点８までの距離を設定値にした分、設定値よりやや大きくなり、設定値＋（Ｈ／ｃｏｓψ）になる。ただし、後述する回折環の形状からの残留応力の計算において、距離Ｌとして設定値＋（Ｈ／ｃｏｓψ）を用いればよいので、設定値＋（Ｈ／ｃｏｓψ）を治具Ｊを用いたときの距離Ｌの設定値と見なしてよい。

次に作業者は、入力装置９２を操作してコントローラ９１に調整終了を指示する。この指示に応答して、コントローラ９１は、ＬＥＤ駆動回路８５を制御してＬＥＤ光源４４を消灯させ、センサ信号取出回路８７を制御して撮像器４９から撮像信号の入力停止及び撮像信号のコントローラ９１への出力を停止させ、かつ回転制御回路８６を制御して、モータ４６をストッパ部材４７ｂによりプレート４５の回転が停止するまで図４のＤ２方向に回転させて、プレート４５をＢ位置まで回転させる。このプレート４５の回転により、Ｘ線出射器１０からのＸ線がテーブル駆動機構２０の上壁２６に設けた貫通孔２６ａに入射され得る状態となる。

次の回折環撮像工程Ｓ２において、作業者は入力装置９２を用いて、測定対象物ＯＢの材質（本実施例では、鉄）を入力し、残留応力の測定開始をコントローラ９１に指示する。これにより、コントローラ９１は、まずイメージングプレート１５が撮像位置にある状態で、スピンドルモータ制御回路７４を制御して、イメージングプレート１５を低速回転させ、エンコーダ２７ｃからインデックス信号を入力した時点で、イメージングプレート１５の回転を停止させる。これにより、後述する回折環読取り工程Ｓ３による回折環の読取り開始時においてレーザ光が照射されている位置が回転角度０°の位置になる。

次に、コントローラ９１は、Ｘ線制御回路７１を制御してＸ線出射器１０にＸ線の出射を開始させ、所定時間の経過後に、Ｘ線制御回路７１を制御してＸ線出射器１０にＸ線の出射を停止させる。これにより、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線は、貫通孔２６ａ，２１ａ、通路部材２８、貫通孔２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ，１８ａ及び円形孔５０ｃ１を介して外部に出射され、測定対象物ＯＢの測定箇所に所定時間だけ照射される。この測定対象物ＯＢへのＸ線の所定時間の照射により、測定対象物ＯＢの測定箇所から回折Ｘ線が発生し、イメージングプレート１５には回折環が撮像される。

このような回折環撮像工程Ｓ２の後、コントローラ９１は、自動的に又は作業者による入力装置９２を用いた指示により、図５の回折環読取り工程Ｓ３を実行する。コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３を制御して、イメージングプレート１５を回折環読取り領域内の読取り開始位置へ移動させる。このイメージングプレート１５の読取り開始位置とは、対物レンズ３６の中心すなわちレーザ光の照射位置が回折環基準半径Ｒｏの円に対して若干だけ内側になるような位置である。この場合、位置検出回路７２から出力される位置信号は、移動ステージ２１が移動限界位置にある状態から移動ステージ２１が移動した移動距離ｘを表しており、移動ステージ２１すなわちテーブル１６（イメージングプレート１５）が移動限界位置にある状態で、テーブル１６（イメージングプレート１５）の中心から対物レンズ３６の中心位置までの距離は予め決められた所定値である。したがって、イメージングプレート１５の読取り開始位置への移動は、位置検出回路７２からの位置信号を用いて行われる。

回折環基準半径Ｒｏとは、測定対象物ＯＢの残留応力が「０」であるときに、測定対象物ＯＢに対するＸ線の照射によりイメージングプレート１５上に形成される回折環の半径であり、測定対象物ＯＢにおけるＸ線の回折角度Θｘ及びイメージングプレート１５から測定対象物ＯＢまでの距離Ｌに応じて決まる。そして、Ｘ線の回折角度Θｘは測定対象物ＯＢの材質で決まり、前記距離Ｌは前記Ｘ線入射角調整工程Ｓ１での調整により設定値＋（Ｈ／ｃｏｓψ）に調整されている。したがって、測定対象物ＯＢの材質ごとに予め回折角Θｘを記憶しておけば、前記入力した測定対象物ＯＢの材質を用いることにより、コントローラ９１は回折環基準半径ＲｏをＲｏ＝Ｌ・ｔａｎ（２Θｘ）の演算によって自動的に計算する。なお、同一の材質の測定対象物ＯＢの残留応力を繰り返し測定する場合には、前記回折環基準半径Ｒｏを計算することなく、繰り返し利用できる。

次に、コントローラ９１は、スピンドルモータ制御回路７４に、イメージングプレート１５が所定の一定回転速度で回転するように、スピンドルモータ２７の回転を制御させる。また、レーザ駆動回路７７を制御してレーザ光源３１によるレーザ光のイメージングプレート１５に対する照射を開始させる。その後、コントローラ９１は、フォーカスサーボ回路８１にフォーカスサーボ制御の開始を指示して、フォーカスサーボ回路８１にフォーカスサーボ制御を開始させる。したがって、対物レンズ３６が、レーザ光の焦点がイメージングプレート１５の表面に合うように光軸方向に駆動制御される。

次に、コントローラ９１は、回転角度検出回路７５及びＡ／Ｄ変換回路８３を作動させて、回転角度検出回路７５からスピンドルモータ２７（イメージングプレート１５）の基準位置からの回転角度θｐを入力させ始めるとともに、Ａ／Ｄ変換回路８３からＳＵＭ信号の瞬時値Ｉのディジタルデータをコントローラ９１に出力させ始める。次に、コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３を制御してフィードモータ２２を回転させて、イメージングプレート１５を読取り開始位置から図１及び図２の右下方向へ一定速度で移動させる。これにより、レーザ光の照射位置が、イメージングプレート１５において、回折環基準半径Ｒｏの若干内側の位置から外側方向に一定速度で相対移動し始める。この若干内側の位置は、撮像した回折環の半径が回折環基準半径Ｒｏからずれる可能性のある位置よりもやや内側の位置である。これにより、レーザ光の照射位置は、相対的にイメージングプレート１５上を螺旋状に回転し始める。

その後、コントローラ９１は、イメージングプレート１５が所定の小さな角度だけ回転するごとに、ＳＵＭ信号の瞬時値ＩのディジタルデータをＡ／Ｄ変換回路８３を介して入力するとともに、回転角度検出回路７５からの回転角度θｐ及び位置検出回路７２からの移動距離ｘを入力して、ＳＵＭ信号の瞬時値Ｉのディジタルデータを、基準位置からの回転角度θｐと、移動距離ｘに基づくイメージングプレート１５の中心からのレーザ光の照射位置の径方向距離ｒ（半径値ｒ）とに対応させて順次記憶する。この場合も、移動ステージ２１すなわちテーブル１６（イメージングプレート１５）が移動限界位置にある状態で、テーブル１６（イメージングプレート１５）の中心から対物レンズ３６の中心位置までの距離は予め決められた所定値であるので、前記半径値ｒは移動距離ｘを用いて計算される。これにより、螺旋状に回転するレーザ光の照射位置に関して、ＳＵＭ信号の瞬時値Ｉ、回転角度θｐ及び半径値ｒを表すデータが所定回転角度ごとに順次記憶されて蓄積されていく。

ＳＵＭ信号の瞬時値Ｉ、回転角度θｐ及び半径値ｒを表すデータの所定回転角度ごとの記憶動作と並行して、コントローラ９１は、回転角度θｐごとに半径値ｒに対するＳＵＭ信号の瞬時値Ｉの曲線を作成し、曲線のピークに対応した半径値ｒ_αとＳＵＭ信号強度値Ｉ_αを記憶する。これは回折環の回転角度αごとに半径方向における回折Ｘ線の強度分布を求め、回折Ｘ線の強度がピークとなる箇所の半径値ｒ_αと回折Ｘ線の強度に相当する強度Ｉ_αを求める処理である。そして、すべての回転角度θｐ（回転角度α）において半径値ｒ_αと強度Ｉ_αを取得し、検出するＳＵＭ信号の瞬時値Ｉが強度Ｉ_αに対して充分小さくなった（例えば１／１０以下になった）時点で、ＳＵＭ信号の瞬時値Ｉ、回転角度θｐ及び半径値ｒを表すデータを所定回転角度ごとに検出し記憶する処理を終了する。これにより、回折環における回折Ｘ線の強度に相当する強度の分布（瞬時値Ｉ、回転角度θｐ及び半径値ｒのデータ群）および回折環の形状（回転角度αごとの半径値ｒ_α）が検出されたことになる。

その後、コントローラ９１は、フォーカスサーボ回路８１によるフォーカスサーボ制御を停止させ、レーザ駆動回路７７によるレーザ光源３１のレーザ光の照射を停止させる。また、コントローラ９１は、Ａ／Ｄ変換回路８３及び回転角度検出回路７５の作動を停止させるとともに、フィードモータ制御回路７３によるフィードモータ２２の作動も停止させる。これにより、回折環読取り工程Ｓ３が終了される。なお、この状態では、位置検出回路７２の作動及びイメージングプレート１５の回転は、以前と同様のまま継続されている。

このような回折環読取り工程Ｓ３の後、コントローラ９１は、自動的に又は作業者による入力装置９２を用いた指示により、図５の回折環消去工程Ｓ４を実行する。この回折環消去工程においては、コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３を制御してイメージングプレート１５を回折環消去領域内の消去開始位置へ移動させる。このイメージングプレート１５の消去開始位置とは、ＬＥＤ光源４３から出力されるＬＥＤ光の中心が回折環基準半径Ｒｏの円に対して前記読取り開始位置の場合よりもさらに内側になるような位置である。この場合も、前記読取り開始位置の場合と同様に、イメージングプレート１５の移動は、位置検出回路７２からの位置信号を用いて行われる。

次に、コントローラ９１は、ＬＥＤ駆動回路８４を制御してＬＥＤ光源４３によるＬＥＤ光のイメージングプレート１５に対する照射を開始させるとともに、フィードモータ制御回路７３を制御して、イメージングプレート１５を前記消去開始位置から消去終了位置まで図１及び図２の右下方向に一定速度で移動させるように、フィードモータ２２を回転させる。消去終了位置とは、ＬＥＤ光源４３によるＬＥＤ光の中心が回折環基準半径Ｒｏよりも前記消去開始位置と同じ程度の距離だけ外側となる位置である。これにより、ＬＥＤ光源４３によるＬＥＤ光が、消去開始位置から消去終了位置まで、イメージングプレート１５上に螺旋状に照射され、前記回折Ｘ線によって形成された回折環が消去される。

次に、コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３を制御してイメージングプレート１５の移動を停止させるとともに、ＬＥＤ駆動回路８４を制御してＬＥＤ光源４３によるＬＥＤ光の照射を停止させる。また、コントローラ９１は、位置検出回路７２の作動を停止させるとともに、スピンドルモータ制御回路７４を制御してスピンドルモータ２７によるイメージングプレート１５の回転も停止させる。これにより、回折環消去工程Ｓ４が終了する。

このような回折環消去工程Ｓ４の後、コントローラ９１は、自動的に又は作業者による入力装置９２を用いた指示により、図５の残留応力計算工程Ｓ５を行う。なお、残留応力計算工程Ｓ５は、回折環消去工程Ｓ４と並行して行ってもよい。残留応力計算工程Ｓ５は、回折環読取り工程Ｓ３において得られた回折環の形状（回転角度αごとの半径値ｒ_α）を用いて、コントローラ９１が行うプログラムによる演算処理である。この演算処理における計算方法は、背景技術に特許文献２として示した特開２００５−２４１３０８号公報の〔００２６〕〜〔００４４〕に詳細に説明されているので省略するが、この計算において回折環の形状データと共に、Ｘ線の入射角度ψに入射角度の設定値が、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌに距離の設定値＋（Ｈ／ｃｏｓψ）が使用される。よって、上述した調整方法により精度よく入射角度ψと距離Ｌが調整されているので、残留応力（残留圧縮応力と残留せん断応力）を精度よく計算することができる。

コントローラ９１は残留応力の計算が終了すると、表示装置に９３に残留応力の計算結果を表示する。なお、これ以外に、回折環の強度分布画像（瞬時値Ｉを明度にして瞬時値Ｉ、回転角度θｐ及び半径値ｒのデータ群から得られる画像）及び入射角度ψ、距離Ｌ等の測定条件を表示するようにしてもよい。作業者は結果を見ることで、測定対象物ＯＢの疲労度の評価等を行うことができる。

上記説明からも理解できるように、上記実施形態においては、Ｘ線を照射して回折したＸ線により回折環を形成するＸ線回折測定装置に、出射されるＸ線と光軸を同一にしたＬＥＤ光を出射するＬＥＤ光源４４、貫通穴１５ａ等と、ＬＥＤ光の照射点を含む領域の測定対象物の画像を結像する結像レンズ４８、及び結像レンズ４８によって結像された画像を撮像する撮像器４９を有し、撮像された画像を表す撮像信号を出力するカメラと、カメラから出力される撮像信号を入力して、撮像器によって撮像された画像を画面上に表示する表示装置９３であって、測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の照射点からイメージングプレート１５までの距離が設定された距離であるとき、撮像器４９によって撮像される照射点の画像上の位置を十字マークとして、撮像信号により表示される画像とは独立して画面上に表示し、ＬＥＤ光の照射点が十字マークと合致し、測定対象物におけるＬＥＤ光の入射角度が設定された入射角度であるとき、撮像器によって撮像される反射光の受光点の画像上の位置も十字マークに合致する表示装置９３と、Ｘ線回折測定装置の筐体５０に連結され、筐体５０の位置と姿勢を変化させ固定するアーム式移動装置とを備えるＸ線回折測定装置を用い、さらに、測定対象物ＯＢに吸着する底面が平面の円柱部９と、円柱部９の底面と表面が平行であるガラス板３と、ガラス板３の裏面に合致する円盤部２の表面に描画された基準点８及び基準方向線４とを有する治具Ｊであって、ＬＥＤ光が、基準方向線４を含むガラス板３に垂直な平面内の方向から、ガラス板３に設定された入射角度で入射し、基準点８に照射されたとき、ＬＥＤ光の光軸の延長線上に円柱部９の底面の中心があり、基準点８と円柱部９の底面との間の距離が既知である治具Ｊを用いて、測定対象物ＯＢの測定箇所に基準方向線４が測定方向と合致するよう治具Ｊの円柱部９の底面を吸着させ、Ｘ線回折測定装置からＬＥＤ光を出射させて、カメラにて撮像され表示装置９３に表示される画像を見ながら、ＬＥＤ光の照射点が基準点８及び十字マークと合致し、反射光の受光点が十字マークと合致するよう、アーム式移動装置によりＸ線回折測定装置の筐体５０の位置と姿勢を調整し、その後、Ｘ線を照射して回折環を形成している。これによれば、運搬不可能な測定対象物ＯＢにおいて、測定箇所の平面部分が小さい場合や測定箇所の平面部分が水平でない場合でも、測定箇所に治具Ｊの吸着部を吸着させ、Ｘ線回折測定装置からＬＥＤ光を出射させて、カメラにて撮像される画像を見ながら、ＬＥＤ光の照射点が治具Ｊの基準点８及び画像上の十字マークと合致し、反射光の受光点が画像上の十字マークと合致するよう、Ｘ線回折測定装置の筐体５０の位置と姿勢を調整すれば、精度よく測定箇所にＸ線の照射位置を合わせ、距離Ｌと入射角ψを精度よく設定値通りにすることができる。また、この調整は測定対象物ＯＢの反射率が小さくて充分な反射光が生じない場合でも、行うことができる。

また、上記実施形態においては、使用する治具Ｊは、反射平面は透光性板状物質であるガラス板３の表面であり、基準点８及び基準方向線４が描画された面はガラス板３の裏面に合致された円盤部２の表面であり、基準点８は基準方向線４上にクロスマークで表示されている。これによれば、ＬＥＤ光はガラス板３の表面で反射するとともに入射して裏面と合致した円盤部２の表面で散乱して照射点を生じさせるので、Ｘ線回折測定装置のカメラの撮像画像においてＬＥＤ光の照射点とＬＥＤ光の反射光の受光点が確認しやすく、調整を行いやすくすることができる。

なお、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

上記実施形態では、治具Ｊは、反射平面にガラス板３を用い、測定対象物ＯＢの測定箇所への吸着のために円柱部９に埋め込んだ磁石１０を用いたが、測定対象物ＯＢに吸着可能な平面状の吸着部を有し、吸着部の平面と反射平面が平行であれば、治具Ｊはどのような構成のものでもよい。例えば、ガラス板３の替わりに透明のプラスチックの板を用いてもよいし、磁石１０の替わりに吸盤を用いてもよい。また、上記実施形態では、基準点８および基準方向線４は、ガラス板３に密着する円盤部２の表面に描画したが、ガラス板３の表面でもよいし、裏面でもよい。また、上記実施形態では、基準点８は基準方向線４を用いた十字のクロス点にしたが、ＬＥＤ光の照射点の目標位置が確認できればどのような描画の仕方で基準点８を示してもよい。

また、上記実施形態においては、ガラス板３の表面でのＬＥＤ光の反射点、ガラス板３の裏面でのＬＥＤ光の反射点、及びガラス板３の裏面に密着する円盤部２の上面でのＬＥＤ光の照射点は、ガラス板３が薄いためすべて同一の点と見なせるとした。しかし、ガラス板３をある程度厚くし、前記ＬＥＤ光の反射点及び照射点を別の点とした場合でも、Ｘ線回折測定装置の位置と姿勢の調整は可能である。この場合は、ガラス板３の裏面からの反射光は微量であるため無視できるので、ＬＥＤ光の照射点からイメージングプレート１５までの距離ＬとＬＥＤ光の入射角度ψが設定値であるときの、撮像画面における照射点Ｐ１と受光点Ｐ２の位置を目標位置として表示すればよい。なお、この場合は、距離Ｌの設定値に加算する距離はＨ／ｃｏｓψよりやや大きくなるが、距離Ｌの設定値に比べれば微量であるので、測定精度にはほとんど影響しない。ただし、より精度のよい測定を行いたい場合は、Ｈ／ｃｏｓψに加算する値をガラス板３の厚さと屈折率と入射角度ψから求めるようにすればよい。

また、上記実施形態においては、ＬＥＤ光の照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌが設定値であり、治具Ｊのガラス板３（測定対象物ＯＢの測定箇所）の表面に対するＬＥＤ光の入射角度が設定値であるとき、表示装置９３に表示される画像上のＬＥＤ光の照射点Ｐ１及びＬＥＤ光の反射光の受光点Ｐ２とも十字マークのクロス点に合うよう構成した。しかし、同一位置に合うことは必須ではないので、照射点Ｐ１及び受光点Ｐ２は異なる位置に合うようにしてもよい。この場合、結像レンズ４８の光軸位置を上記実施形態とは異なる位置にして、距離Ｌ、入射角度ψが設定値のとき、結像レンズ４８に入射する散乱光の光軸と反射光の光軸が異なるように構成すればよい。

また、上記実施形態においては、距離Ｌが設定値のとき、結像レンズ４８の光軸上にＬＥＤ光の照射点があるようにし、十字マークのクロス点は結像レンズ４８の光軸が撮像器４９と交差する点に対応するようにした。しかし、距離Ｌが設定値のとき、照射点Ｐ１が形成される位置を精度よく撮像画像中に表示できればよいので、距離Ｌが設定値のとき、ＬＥＤ光の照射点が結像レンズ４８の光軸からややずれた位置にあるようにし、十字マークのクロス点は結像レンズ４８の光軸が撮像器４９と交差する点からややずれた位置に対応するようにしてもよい。ただし、結像レンズ４８の中心を通過する光が結像レンズ４８の光軸から離れるほど、形成されるスポットは大きくなるので、十字マークのクロス点に対応する位置は、結像レンズ４８の光軸が撮像器４９と交差する位置近辺にあることが好ましい。

また、上記実施形態では、プレート４５、モータ４６及びストッパ部材４７ａによりＬＥＤ光源４４をＸ線の光軸上に移動させて、ＬＥＤ光を測定対象物ＯＢに照射する構造にした。しかし、これに代えて、出射Ｘ線と光軸を同一にした可視の平行光を照射することができれば、どのような構造にしてもよい。例えば、ビームスプリッタを出射Ｘ線の光軸上に配置し、ＬＥＤ光をビームスプリッタで反射させて出射Ｘ線と光軸を同一にして照射するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、スピンドルモータ２７の貫通孔２７ｂに内径の小さな通路部材２８を設けるとともに、固定具１８の貫通孔１８ａの内径を小さくして、ＬＥＤ光源４４から出射されたＬＥＤ光から小さな断面径の平行光が得られるようにしたが、小さな断面径の可視の平行光が得られるならば、別の構造にしてもよい。例えば、通路部材２８の軸長を長くすることにより、ＬＥＤ光源４４からのＬＥＤ光から小さな断面径の平行光が得られるようにしてもよい。また、可視光であるレーザ光を出射するレーザ光源の近くにコリメートレンズとエキスパンダ―レンズを配置し、出射する小さな断面径のレーザ光の光軸をスピンドルモータ２７の出力軸２７ａの貫通孔２７ａ１の中心軸線と一致させるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、イメージングプレート１５に回折環を形成した後、レーザ照射装置３０からのレーザ照射と光の強度検出により、回折環における回折Ｘ線の強度に相当する強度の分布を検出し、ＬＥＤ光の照射により回折環の消去を行ったが、回折環を形成してその強度分布を検出することができるならば、回折環の形成と強度分布の検出はどのような方法を用いてもよい。例えば、イメージングプレート１５の代わりにイメージングプレート１５と同じ広さの平面を有するＸ線ＣＣＤを備え、Ｘ線出射器１０からのＸ線照射の際、Ｘ線ＣＣＤの各画素が出力する電気信号により回折環における強度分布を検出するようにしてもよい。また、イメージングプレート１５と同じ広さの平面を有するＸ線ＣＣＤの代わりに微小サイズのＸ線ＣＣＤを位置を検出しながら走査し、Ｘ線ＣＣＤの各画素が出力する電気信号とＸ線ＣＣＤの走査位置から回折環における強度分布を検出するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、Ｘ線回折測定装置として、回折環の形成と回折Ｘ線の強度に相当する強度の分布、即ち回折環の読取りと回折環の消去と残留応力の計算を行える装置にしたが、測定に時間がかかってもよければ、Ｘ線回折測定装置は回折環の形成のみを行う装置にし、回折環が形成されたイメージングプレート１５をテーブル１６から取り外して別の装置にセットし、回折環の読取り、回折環の消去及び残留応力の計算を別の装置で行うようにしてもよい。また、残留応力の計算をさらに別の装置で行うようにしてもよい。

１０…Ｘ線出射器、１５…イメージングプレート、１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ，２１ａ，２６ａ，２７ａ１，２７ｂ…貫通孔、１６…テーブル、１８…固定具、２０…テーブル駆動機構、２１…移動ステージ、２２…フィードモータ、２３…スクリューロッド、２７…スピンドルモータ、２８…通路部材、３０…レーザ検出装置、３１…レーザ光源、３６…対物レンズ、４４…ＬＥＤ光源、４５…プレート、４６…モータ、４７ａ，４７ｂ…ストッパ部材、４８…結像レンズ、４９…撮像器、５０…筐体、５０ａ…底面壁、５０ｃ…切欠き部壁、５０ｄ…繋ぎ壁、５１…支持アーム、９０…コンピュータ装置、９１…コントローラ、９２…入力装置、９３…表示装置、９５…高電圧電源、ＯＢ…測定対象物、Ｊ…治具、２…円盤部、３…ガラス板、４…基準方向線、８…基準点、９…円柱部、１０…磁石

Claims

対象とする測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、
前記Ｘ線出射器から測定対象物に向けてＸ線を照射して、前記測定対象物にて発生したＸ線の回折光を、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する撮像面にて受光し、前記Ｘ線の回折光の像である回折環を撮像する回折環撮像手段と、
前記Ｘ線出射器からＸ線が出射されていない状態で、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線と光軸を同一にした平行光である可視光を測定対象物に出射する可視光出射器と、
前記可視光の照射点を含む領域の測定対象物の画像を結像する結像レンズ、及び前記結像レンズによって結像された画像を撮像する撮像器を有し、前記撮像された画像を表す撮像信号を出力するカメラと、
前記カメラから出力される撮像信号を入力して、前記撮像器によって撮像された画像を画面上に表示する表示器であって、測定対象物における前記可視光の照射点から前記撮像面までの距離が設定された距離であるとき、前記撮像器によって撮像される照射点の画像上の位置を照射点基準位置として、前記撮像信号により表示される画像とは独立して画面上に表示し、前記可視光の照射点が前記照射点基準位置と合致し、前記測定対象物における前記可視光の入射角度が設定された入射角度であるとき、前記撮像器によって撮像される反射光の受光点の画像上の位置を受光点基準位置として、前記撮像信号により表示される画像とは独立して画面上に表示する表示器と、
前記Ｘ線出射器、撮像面、可視光出射器及びカメラを含む筐体と、
前記筐体に連結され、前記筐体の位置と姿勢を変化させ固定する複数の関節を有する移動装置とを備えたＸ線回折測定装置を用い、さらに、
測定対象物に吸着する平面状の吸着部と、前記吸着部の平面と平行である反射平面と、前記反射平面上又は前記反射平面に平行かつ前記反射平面の近傍の平面上に描画された基準点及び基準方向線とを有する治具であって、前記可視光出射器が出射する可視光が、前記基準方向線を含む前記反射平面に垂直な平面内の方向から、前記反射平面に前記設定された入射角度で入射し、前記基準点に照射されたとき、前記可視光の光軸の延長線上に前記吸着部の中心があり、前記基準点と前記吸着部との間の距離が既知である治具を用いたＸ線回折測定方法であって、
前記測定対象物の測定箇所に前記基準方向線が測定方向と合致するよう前記治具の吸着部を吸着させ、前記可視光出射器から可視光を出射させて、前記カメラにて撮像され前記表示器に表示される画像を見ながら、前記可視光の照射点が前記基準点及び前記照射点基準位置と合致し、前記反射光の受光点が前記受光点基準位置と合致するよう、前記複数の関節を有する移動装置により前記筐体の位置と姿勢を調整する位置姿勢調整ステップと、
前記治具を除去し、前記回折環撮像手段により回折環を形成する回折環形成ステップとを行うことを特徴とするＸ線回折測定方法。
請求項１に記載のＸ線回折測定方法において、
前記治具の反射平面は、透光性板状物質の表面であり、前記基準点及び基準方向線が描画された面は前記透光性板状物質の裏面又は前記裏面に合致された面であり、前記基準点は前記基準方向線上にクロスマークで表示されていることを特徴とするＸ線回折測定方法。
測定対象物の測定箇所に平行光である可視光が設定された方向から設定された入射角度で照射されるよう調整する際に使用する治具であって、
測定対象物に吸着する平面状の吸着部と、前記吸着部の平面と平行である反射平面と、前記反射平面上又は前記反射平面に平行かつ前記反射平面の近傍の平面上に描画された基準点及び基準方向線とを有し、前記可視光が、前記基準方向線を含む前記反射平面に垂直な平面内の方向から、前記反射平面に前記設定された入射角度で入射し、前記基準点に照射されたとき、前記可視光の光軸の延長線上に前記吸着部の中心があり、前記基準点と前記吸着部との間の距離が既知である治具。