JP2019109052A - Ｘ線回折測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置のコストアップ及び装置維持のための工数と費用を大幅に抑制し、測定対象物の検査範囲が広範囲であっても、短時間で広範囲の検査を行うことができるＸ線回折測定装置を提供する。【解決手段】 Ｘ線が測定対象物に照射されたとき、測定対象物にて発生する回折Ｘ線を通過させるスリット１９を回折環が形成される箇所に円状に設け、半径方向の縁を測定対象物が正常でありＸ線照射点が設定された位置であるときの、回折環の半径方向におけるＸ線強度分布曲線を標準偏差σの正規分布曲線とみなしたとき、正規分布曲線の両側における１．５σ乃至４σの箇所が半径方向の縁になるようにする。スリット１９を通過した回折Ｘ線を電離箱２０に入射させ、電離箱２０の電極を通して流れる電流の強度を回折Ｘ線の強度として検出する。【選択図】図３

Description

本発明は、測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物で発生した回折Ｘ線の強度を測定するＸ線回折測定装置に関する。

従来から、金属性物体の表面の硬さを非破壊で測定する方法としてＸ線回折を用いた方法がある。この方法は例えば特許文献１に示されているように、金属性物体の対象物にＸ線を照射して、対象物で発生した回折Ｘ線によりＸ線回折像を形成し、形成した像の回折Ｘ線の強度分布に基づく特性値（半価幅、積分幅等）を求めて、予め得られている特性値と表面硬さとの関係を用いて表面硬さを求める方法である。この方法は高い精度で表面硬さを求めることができるが、この方法により表面積が大きい測定対象物で表面硬さの異常箇所を検出する検査を行おうとすると、Ｘ線の照射点を変えながら多くの箇所の表面硬さを測定しなければならず、膨大な検査時間がかかる。これは、表面硬さに限らず、回折Ｘ線の強度分布に基づく特性値から求める値がどのような値であっても同じである。この問題に対応するＸ線回折測定装置として、以下の特許文献２には、出射されるＸ線の光軸からの距離を異ならせて複数のシンチレーションカウンターを配置し、測定対象物の表面に垂直にＸ線を照射し、回折Ｘ線の強度を該複数のシンチレーションカウンターで測定するＸ線回折測定装置が示されている。このＸ線回折測定装置は、シンチレーションカウンターの中心軸の出射Ｘ線の光軸からの距離とシンチレーションカウンターで測定したＸ線強度とから、回折Ｘ線の強度分布に基づく特性値（半価幅、積分幅等）を算出している。そして、シンチレーションカウンターによるＸ線強度の検出は僅かの時間で行うことができるので、Ｘ線回折測定装置を測定対象物に対して高速で移動させても、Ｘ線が照射された箇所を連続して検査することができる。よって、このＸ線回折測定装置を用い、測定対象物を装置に対して移動させれば、測定対象範囲が広い測定対象物でも短時間で検査を行うことができる。

特許第５２９２５６８号公報 特許第６０２０８４８号公報

しかしながら、特許文献２のＸ線回折測定装置は、複数のシンチレーションカウンターを用いているため装置のコストがアップするという問題がある。また、複数のシンチレーションカウンターをすべて精度が維持されるよう管理しなければならず、装置を維持する工数や費用がかかるという問題もある。

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、測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物で発生した回折Ｘ線の強度を測定するＸ線回折測定装置であって、測定対象物を装置に対して移動させれば、短時間で広範囲の検査を行うことができるＸ線回折測定装置において、装置のコストアップ及び装置維持のための工数と費用を大幅に抑制することができるＸ線回折測定装置を提供することにある。さらに、コストアップを大幅に抑制しても、特許文献２に示されたＸ線回折測定装置と同等以上の検査精度を有するＸ線回折測定装置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線を略平行光にして出射するＸ線出射手段と、Ｘ線出射手段から出射されるＸ線が測定対象物に照射されたとき、測定対象物にて発生する回折Ｘ線を通過させるスリットであって、回折Ｘ線により回折環が形成される箇所に円状に形成され、測定対象物が正常であり測定対象物におけるＸ線照射点が設定された位置であるときの、回折環の半径方向におけるＸ線強度分布曲線を標準偏差σの正規分布曲線とみなしたとき、正規分布曲線の両側における１．５σ乃至４σの箇所が半径方向の縁になるようにされたスリットと、内部に正極と負極とからなる電極を設け、Ｘ線により電離するガスを封入した電離箱であって、スリットを通過した回折Ｘ線が入射し、入射した回折Ｘ線により発生するガスの電離現象により、電極を通して入射した回折Ｘ線の強度に対応する強度の電流が流れる電離箱と、電離箱に流れる電流の強度を、スリットを通過した回折Ｘ線の強度として検出する強度検出手段とを備えたＸ線回折測定装置としたことにある。

これによれば、Ｘ線が測定対象物に照射されたとき、スリットを通過する回折Ｘ線は、回折環の半径方向におけるＸ線強度分布曲線を標準偏差σの正規分布曲線とみなしたとき、正規分布曲線の両側における１．５σ乃至４σの箇所を下限と上限にした範囲となり、測定箇所（Ｘ線照射点）が正常であれば、Ｘ線照射点が設定された位置から多少ずれても、大部分の回折Ｘ線がスリットを通過する。これに対し、測定箇所が表面硬さまたはそれ以外の特性の異常で回折Ｘ線の強度分布が変化したときは、Ｘ線強度分布曲線は、正常時よりもなだらかな曲線となり、言い換えると、Ｘ線強度分布曲線を標準偏差σの正規分布曲線とみなすと標準偏差σは正常時よりも大きくなり、多くの回折Ｘ線がスリットで遮断される。よって、測定箇所（Ｘ線照射点）に、表面硬さ等、回折Ｘ線の強度分布が変化する異常があったとき、電離箱に入射する回折Ｘ線の強度すなわち強度検出手段が検出する電離箱に流れる電流の強度は大きく変化し、測定箇所の異常を検出することができる。すなわち、Ｘ線照射点が設定された位置になるよう測定対象物に対するＸ線回折測定装置の位置を定め、測定対象物と装置の位置関係が大きく変化しないように測定対象物を装置に対して移動させれば、１つの電離箱を有するＸ線回折測定装置により、特許文献２に示される装置と同様に回折Ｘ線の強度分布が変化する異常を検出することができ、装置のコストアップ及び装置維持のための工数と費用を大幅に抑制することができる。なお、回折Ｘ線の強度分布が変化する異常は、Ｘ線強度分布曲線がなだらかになる異常のみならず、測定対象物の表面に皮膜や錆があることでＸ線強度分布曲線のピーク強度が小さくなる異常も含む。この場合も、電離箱に入射する回折Ｘ線の強度は大きく変化するので異常を検出することができる。

また、本発明の他の特徴は、Ｘ線出射手段は、Ｘ線を出射するＸ線管とＸ線管から出射されたＸ線を通過させる貫通孔とから構成され、貫通孔は電離箱に形成されたものであり、電離箱の内部における貫通孔の周囲には正極または負極が形成されていることにある。これによれば、Ｘ線管と電離箱とを近接させて配置することができ、Ｘ線回折測定装置を小型化することができる。

また、本発明の他の特徴は、Ｘ線出射手段から出射されるＸ線の光軸と交差するよう微小断面の平行光を照射する平行光照射手段であって、Ｘ線の光軸と交差する点が測定対象物におけるＸ線照射点であるとき、Ｘ線強度分布曲線のピーク点がスリットの半径方向における中心になるよう平行光を照射する平行光照射手段と、平行光照射手段が出射した平行光が測定対象物に照射されたとき、測定対象物の平行光照射点で発生する散乱光の一部または反射光を光センサで受光し、光センサの受光位置からＸ線の光軸と交差する点と測定対象物におけるＸ線照射点との間の距離を、ずれ距離として検出するずれ距離検出手段とを備えたＸ線回折測定装置としたことにある。

これによれば、強度検出手段が検出する強度（電離箱に入射する回折Ｘ線の強度）が大きく変化したとき、ずれ距離検出手段が検出するずれ距離も大きく変化すれば、回折Ｘ線の強度の変化は、測定箇所の回折Ｘ線の強度分布が変化する異常によるものではなく、測定対象物と装置の位置関係が変化したことのよるものとすることができる。この場合は、測定対象物の厚さ異常、測定対象物の載置の仕方異常またはＸ線回折測定装置の位置ずれ等が考えられるが、標準厚さの測定対象物を用意しておけば異常の原因をつきとめることができる。すなわち、回折Ｘ線の強度分布が変化する異常をより正確に検出することができる。なお、平行光がＸ線の光軸と交差する点は、Ｘ線照射点がこの点に合致するとスリットを通過する回折Ｘ線の強度分布が最適になる点であるので、設定されたＸ線照射点の位置であり、別の言い方をすると基準のＸ線照射点である。このため、この点と実際のＸ線照射点との間の距離を、ずれ距離という。

また、本発明の他の特徴は、平行光照射手段とずれ距離検出手段とを備えた上記Ｘ線回折測定装置において、強度検出手段が検出した強度と予め設定した合否判定レベルとを比較して合否判定を行う判定手段であって、検出した強度または合否判定レベルを、ずれ距離検出手段が検出したずれ距離を用いて補正したうえで合否判定を行う判定手段を備えたことにある

これによれば、測定対象物とＸ線回折測定装置の位置関係が多少変化しても、すなわち、ずれ距離検出手段が検出するずれ距離が０から多少変化しても、スリットを通過する（電離箱に入射する）回折Ｘ線の強度は微小にしか変化しないが、判定手段はこの微小の変化分がないように強度検出手段が検出した強度または合否判定レベルを補正するので、測定対象物の測定箇所（Ｘ線照射点）が正常であれば、強度検出手段が検出する強度と合否判定レベルとの強度関係は略一定になる。よって、回折Ｘ線の強度分布が変化する異常をより精度よく検出することができる。なお、強度検出手段が検出した強度または合否判定レベルの補正は、補正テーブルまたは補正式を用いて行うことができる。そして、この補正テーブルまたは補正式は、正常な測定対象物にＸ線を照射して強度検出手段により強度を検出することを、ずれ距離を０から微量づつプラス方向とマイナス方向に変化させながら行い、それぞれのずれ距離に対する検出強度の変化割合を求めれば得ることができる。

本発明の一実施形態に係るＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムを示す全体概略図である。 図１のＸ線回折測定装置の拡大図である。 図２のＸ線回折測定装置の底面壁の垂直方向からＸ線回折測定装置を見た図である。 図２のＸ線回折測定装置における電離箱を出射Ｘ線の光軸を含む平面で切断した断面図である。 電離箱に入射する回折Ｘ線の強度分布曲線を回折Ｘ線を通過させるスリットと重ねて示した図であり、（ａ）は測定箇所が正常な場合と異常な場合を対比させた図、（ｂ）はＸ線照射点が設定された位置から変化した場合を示した図である。 図１のＸ線回折測定システムのコントローラが実行するプログラムのフロー図である。 本発明の別の実施形態に係るＸ線回折測定装置の拡大図である。

本発明の一実施形態に係る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４を用いて説明する。このＸ線回折測定システムは、Ｘ線回折測定装置、高電圧電源６５、コンピュータ装置７０、先端検出センサ７５及びベルトコンベアのように一定速度で移動する長尺状のステージＳｔを有する移動機構から構成される。ステージＳｔは平面で、移動方向がこの平面に平行であり、一定間隔で測定対象物ＯＢが載置されている。よって、ステージＳｔが移動すると、載置された測定対象物ＯＢは移動して次々にＸ線回折測定装置の直下に来る。そして、Ｘ線回折測定システムは、Ｘ線回折測定装置の直下に来た測定対象物ＯＢに対して先端から後端までＸ線を連続的に照射して回折Ｘ線の強度を検出し、それぞれの測定対象物ＯＢごとに異常箇所を検出する検査を行う。なお、本実施形態では測定対象物ＯＢは鉄製の平板とする。

Ｘ線回折測定装置は、筐体４０内にＸ線を出射するＸ線出射器１０、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線を通過させる貫通孔２０ａが中心に形成され、測定対象物ＯＢのＸ線照射点で発生する回折Ｘ線を入射する電離箱２０、出射されるＸ線の光軸と交差するようにレーザ光を出射するレーザ照射器１２を収容している。また、筐体４０内には、レーザ照射器１２から出射されたレーザ光の照射点で発生する散乱光の１部を集光して結像する結像レンズ３０とラインセンサ３２とからなる撮像ユニットが収容されている。さらに、筐体４０内には、Ｘ線出射器１０、電離箱２０、レーザ照射器１２及びラインセンサ３２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４０外で２点鎖線で囲まれた各種回路は、筐体４０内の２点鎖線内に納められている。なお、図１においては、回路基板、電線、固定具及び空冷ファン等は省略されている。

筐体４０は略直方体状に形成され、底面壁４０ａ、前面壁４０ｂ、上面壁４０ｃ、後面壁４０ｄ、及び側面壁４０ｅを有する。底面壁４０ａにはＸ線出射器１０から電離箱２０内の貫通孔２０ａを介して出射されるＸ線を通過させ、Ｘ線照射点で発生する回折Ｘ線を通過させる、円形孔４０ａ１が形成されている。図３は筐体４０を底面壁４０ａの垂直方向から見た図であるが、図３に示すように、円形孔４０ａ１は電離箱２０の底面に円状に形成されたスリット１９よりやや径が大きく、出射Ｘ線を通過させるとともにスリット１９を介して電離箱２０に入射する回折Ｘ線を通過させるようになっている。電離箱２０内の貫通孔２０ａから出射されるＸ線の光軸は、底面壁４０ａ及び上面壁４０ｃに略垂直であり、前面壁４０ｂ、後面壁４０ｄ及び側面壁４０ｅに略平行である。また、側面壁４０ｅには接続部５１が設けられており、接続部５１が固定具５０に固定されることで、筐体４０は固定具５０に連結されている。そして、固定具５０は位置と姿勢を微調整することが可能であり、筐体４０は位置と姿勢が微調整され、ステージＳｔの平面に対しＸ線が垂直方向から照射され、ステージＳｔ上の測定対象物ＯＢが標準の厚さであるとき、Ｘ線照射点は設定された位置（後述するＸ線レーザ交差点）になるようになっている。

Ｘ線出射器１０は、長尺状に形成され、筐体４０内の上部にて図示左右方向に延設されて筐体４０に固定されており、高電圧電源６５からの高電圧の供給を受け、Ｘ線制御回路６２により制御されて、Ｘ線を出射口１１から出射する。

Ｘ線制御回路６２は、後述するコンピュータ装置７０を構成するコントローラ７１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６５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６２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は温度が一定に保たれる。

電離箱２０は内部に正極と負極を有し、放射線により電離するガスを封入したものであり、作動原理は市場で一般に流通しているものと同等である。電離箱２０に放射線（この場合はＸ線）が入射すると、封入したガスが電離し、正極と負極の間には電離した量、すなわち入射した放射線の強度に相当する強度の電流が流れ、後述する強度検出回路６０は、この電流の強度を検出することで入射した放射線（この場合はＸ線）の強度を取得する。図２及び図３に示されるように電離箱２０は円筒状に形成され、底面にＸ線を入射させるためのスリット１９が円状に形成されており、中心に貫通孔２０ａが形成されている。そして、電離箱２０は、底面が底面壁４０ａの内壁と接触するとともに、貫通孔２０ａの中心軸がＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸と一致するように、筐体４０内に固定されている。

図４は、電離箱２０を出射Ｘ線の光軸を含む平面で切断した断面図により電離箱２０の内部構造を示したものである。この切断面は図３では電離箱２０の中心を通るラインであるが、図３の横方向と微小な角度を成すラインである。これは断面図にスリット１９が描かれるようにする為である。なお、図を分かりやすくするため、後述する三角状ミラー１７は図４からは除かれている。図４に示すように電離箱２０は中心に貫通孔２０ａが形成されているが、この貫通孔２０ａは円筒状パイプ１８を底面２３の中心に開けられた孔に嵌め込んで固定し、上面２２に固定された円柱状の絶縁体２６の中心に開けられた孔に嵌め込んで固定したものである。また、円柱状の絶縁体２６は上面２２に開けられた孔に嵌め込んで固定したものである。円筒状パイプ１８は貫通孔２０ａを通過するＸ線の遮蔽能力が高い材質で適切な厚さで作成されており、貫通孔２０ａから電離箱２０の内部に入射するＸ線は無視できる程度に小さくされている。Ｘ線の遮蔽能力が高い材質としては鉛、銅又は鉄などを用いることができる。電離箱２０の内部には貫通孔２０ａを囲むように円筒状の正極２７が配置されており、円筒状の側面２１の近傍に円筒状の負極２９が配置されている。円筒状の正極２７は円柱状の絶縁体２６に固定され、絶縁体２６は上面２２に固定されることで、電離箱２０内部で固定されている。同様に、円筒状の負極２９は円筒状の絶縁体２８に固定され、円筒状の絶縁体２８は上面２２に開けられた孔に嵌め込んで固定されることで、電離箱２０の内部で固定されている。なお、絶縁体２８が上面２２に嵌め込んで固定される箇所は、上面２２の側面２１の近傍に数箇所形成された孔である。正極２７及び負極２９は一部が絶縁体２６及び絶縁体２８から電離箱２０の外側に出ており、この箇所から正極２７と負極２９間に電圧を印加することができる。

図３に示すように電離箱２０の底面２３には電離箱２０の中心軸（貫通孔２０ａの中心軸）を中心とした円状のスリット１９が形成されており、このスリット１９は図４に示すように、底面２３に形成された断面が凸状の孔に、放射線透過用の物体１９を嵌め込んで固定したものである。放射線透過用の物体１９はＸ線の透過率が高くて機械的強度が大きければどのような材質でもよく、例えばポリカーボネートなどを用いることができる。電離箱２０の内部はＸ線により電離するガスが封入されており、スリット１９から電離箱２０の内部に入射したＸ線により封入したガスが電離し、電圧が印加された正極２７及び負極２９の間には電流が流れる。

貫通孔２０ａ（円筒状パイプ１８）には、上側と下側の端に微小な孔が開けられた通路部材２４，２５が固定されており、Ｘ線出射器１０の出射口１１から出射されたＸ線は、通路部材２４の孔から貫通孔２０ａに入り、通路部材２５の孔から出射する。出射口１１から出射されるＸ線は拡散するＸ線であるが、通路部材２４の孔、貫通孔２０ａ及び通路部材２５の孔を通過することで貫通孔２０ａの中心軸（電離箱２０の中心軸）に平行なＸ線になる。

貫通孔２０ａを介して測定対象物ＯＢにＸ線が照射されると照射箇所で回折Ｘ線が発生するが、回折Ｘ線は出射Ｘ線の光軸に対する角度がブラッグの条件に合致する角度である箇所で強度の高いＸ線となり、これは、出射Ｘ線の光軸に垂直なあらゆる方向において成り立つため、出射Ｘ線の光軸に垂直な面には回折環が形成される。この回折環は出射Ｘ線の光軸に垂直なあらゆる面にて形成されるが、測定対象物ＯＢのＸ線照射点からの距離が大きいほど半径が大きくなる。また、この回折環の半径方向のＸ線強度分布曲線は正規分布曲線に近い曲線となる。スリット１９は、測定対象物ＯＢにおけるＸ線照射点が設定された位置（後述するＸ線レーザ交差点）にあるとき、半径方向の中心を回折環が通る位置に形成されている。別の言い方をすると、回折環の半径方向におけるＸ線強度分布曲線のピーク位置が、スリット１９の半径方向の中心と一致する位置に形成されている。そしてスリット１９の幅は、電離箱２０に入射する回折Ｘ線の量が適切になる幅にされている。この点は後程、詳細に説明する。

強度検出回路６０は、後述するコントローラ７１から作動開始の指令が入力すると、電離箱２０の正極２７及び負極２９の間に電圧を印加するとともに、正極２７及び負極２９の間に流れる電流の強度を検出し、検出した電流の強度を設定された時間間隔でデジタルデータにしてコントローラ７１に出力する。強度検出回路６０は、正極２７及び負極２９の間に流れる電流の強度を、該電流を高い抵抗を通すことで電圧に変換するか又はコンデンサで充電して電荷量に変換することで検出する。上述したように検出した電流の強度は、電離箱２０に入射したＸ線の強度に相当するので、コントローラ７１は作動開始の指令を出力すると、電離箱２０に入射したＸ線の強度が設定された時間間隔で入力することになる。

なお、電離箱２０の正極２７及び負極２９の間に印加する電圧を上昇させると、電離箱２０は比例計数管になり、更に上昇させるとガイガー・ミュラー管（ＧＭ管）になるが、入射した回折Ｘ線の強度に相当する強度の電流を発生させることができれば、正極２７及び負極２９の間に印加する電圧は適宜設定してよい。よって請求項に記載されている電離箱は、比例計数管及びガイガー・ミュラー管のように入射したＸ線によるガスの電離現象により正極と負極の間に電流が発生するものであれば、どのようなものも含まれる。

図２及び図３に示すように、筐体４０の底面壁４０ａの短尺方向における中心線位置で長尺方向の先端位置付近には、レーザ照射器１２が、その中心軸が底面壁４０ａに平行かつ前面壁４０ｂに垂直になるよう取り付けられている。レーザ照射器１２は、円筒状の枠体１３にレーザ光源１４を固定具１５で固定し、円筒状の枠体１３の先端近傍にコリメーティングレンズ１６を固定したものであり、レーザ光源１４から出射されたレーザ光は、コリメーティングレンズ１６で平行光になって出射される。レーザ光源１４はレーザ駆動回路６１から駆動信号が入力することでレーザ光を出射し、レーザ駆動回路６１は、後述するコントローラ７１から照射開始の指令が入力すると、レーザ光源１４が設定された強度のレーザ光を出射するための駆動信号を出力する。レーザ照射器１２から出射されるレーザ光は、電離箱２０の底面２３に固定された三角状ミラー１７で反射し測定対象物ＯＢに照射される。三角状ミラー１７で反射した後のレーザ光の光軸は、出射Ｘ線の光軸と交差するようになっており、出射Ｘ線の光軸とレーザ光の光軸とは１つの平面に含まれる。以下、この平面を基準平面という。三角状ミラー１７の反射面の法線は基準平面に平行であり、三角状ミラー１７で反射する前のレーザ光の光軸も基準平面に含まれる。よって、基準平面は底面壁４０ａの短尺方向の中心線を含み、前面壁４０ｂに垂直な平面と略同一な平面である。

三角状ミラー１７で反射した後のレーザ光の光軸が出射Ｘ線の光軸と交差する点を測定対象物ＯＢのＸ線照射点としたとき、電離箱２０の底面２３にあるスリット１９の半径方向の中心を回折環が通るよう、厳密な言い方をすると、回折環の半径方向のＸ線強度分布曲線のピーク点がスリット１９の半径方向の中心と合致するよう三角状ミラー１７は位置が調整されている。以下、出射Ｘ線の光軸とレーザ光の光軸の交差点を、Ｘ線レーザ交差点という。Ｘ線レーザ交差点は、電離箱２０の底面２３にあるスリット１９に回折Ｘ線を入射させるのに最適なＸ線照射点であり、設定されたＸ線照射点の位置である。別の言い方をすると基準のＸ線照射点である。

底面壁４０ａには円筒状の枠体３１に結像レンズ３０が固定されており、結像レンズ３０の光軸は基準平面に含まれている。そして、結像レンズ３０の光軸と中心が交差するようラインセンサ３２が筐体４０内で固定されている。結像レンズ３０とラインセンサ３２は撮影ユニットを形成しており、被写界深度はＸ線レーザ交差点を中心とした範囲になるよう、結像レンズ３０に対するラインセンサ３２の位置が設定されている。レーザ照射器１２からレーザ光が出射されると、測定対象物ＯＢのレーザ光照射点では散乱光と反射光が発生するが、散乱光の一部は結像レンズ３０に入射してラインセンサ３２で結像し、ラインセンサ３２にはレーザ光照射点の像ができる。ラインセンサ３２はＣＣＤ又はＣＭＯＳ等からなる画素を１列に並べたものであり、後述するずれ距離検出回路６３からの信号が入力すると、ずれ距離検出回路６３にそれぞれの画素が蓄積した電荷量（受光強度に相当）に相当する強度の信号を並んだ画素順に出力する。

ずれ距離検出回路６３は、後述するコントローラ７１から作動開始の指令が入力すると、ラインセンサ３２から設定された時間間隔で信号を入力し、画素順に信号強度（受光強度に相当）をデジタルデータにする。これは、ラインセンサ３２の長尺方向の受光強度分布曲線をデジタルデータにしたものであり、次いで、ずれ距離検出回路６３は内蔵するプログラムを作動させて、このデジタルデータから受光強度分布曲線のピーク位置を算出する。これは、ラインセンサ３２の長尺方向におけるレーザ光照射点の像の位置を検出することである。さらに距離検出回路６３は、予め記憶されているピーク位置（レーザ光照射点の像の位置）とＸ線照射点のＸ線レーザ交差点からの距離との関係に、検出したピーク位置を当てはめて、Ｘ線照射点のＸ線レーザ交差点からの距離を算出し、このデジタルデータをずれ距離としてコントローラ７１に出力する。上述したように、Ｘ線レーザ交差点は基準のＸ線照射点であるため、ずれ距離は、実際のＸ線照射点の基準のＸ線照射点からのずれ距離である。なお、これは３角測量法により距離を求める方法であるが、実際に受光強度分布曲線のピーク位置と１：１の関係になるのは、レーザ光照射点のＸ線レーザ交差点からの距離である。ただし、出射Ｘ線の測定対象物ＯＢの表面に対する角度がほぼ一定であれば、レーザ光照射点とＸ線照射点の位置関係は１：１の関係になるので、Ｘ線照射点のＸ線レーザ交差点からの距離も受光強度分布曲線のピーク位置と１：１の関係になる。

Ｘ線照射点のＸ線レーザ交差点からの距離（ずれ距離）と受光強度分布曲線のピーク位置との関係は、次のようにすれば得ることができる。基準厚さの直方体形状の測定対象物ＯＢをステージＳｔに載置し、Ｘ線感光フィルムを測定対象物ＯＢの上面に置いてＸ線を照射し、Ｘ線照射点がわかるようにする。次に、筐体４０の位置を調整してレーザ光がＸ線照射点に合致するようにし、このときの受光強度分布曲線のピーク位置を検出する。これが、ずれ距離０のピーク位置になる。そして、厚さが異なる直方体形状の測定対象物ＯＢを次々にステージＳｔに載置し、受光強度分布曲線のピーク位置を検出する。２回目以降の測定対象物ＯＢの厚さから最初の測定対象物ＯＢの厚さを減算したものが、Ｘ線照射点のＸ線レーザ交差点からの距離（ずれ距離）であるので、これにより、Ｘ線照射点のＸ線レーザ交差点からの距離（ずれ距離）と受光強度分布曲線のピーク位置との関係を得ることができる。なお、測定対象物ＯＢの上面及び筐体４０の上面壁４０ｃに水準器をセットし、測定対象物ＯＢの上面及び筐体４０の上面壁４０ｃが常に水平になるよう調整しながら上記操作を行えば、測定対象物ＯＢの上面に精度よく垂直にＸ線が照射されるので、該関係を精度よく得ることができる。

ステージＳｔの側面の近傍には、測定対象物ＯＢの先端および後端が出射Ｘ線が照射される位置になったことを検出するための端検出センサ７５が取り付けられている。端検出センサ７５はステージＳｔの反対側の側面近傍にあるレーザ光の受光の有無により、測定対象物ＯＢの先端および後端を確認するものであり、レーザ光を受光すると所定強度の信号を出力し、レーザ光の受光がないと信号の出力はないようになっている。端検出回路７６は端検出センサ７５と一体になっており、後述するコントローラ７１から作動指令が入力した後、端検出センサ７５から入力する信号の強度が所定強度から０になると、「先端検出」を意味する信号をコントローラ７１に出力し、０から所定強度になると「後端検出」を意味する信号をコントローラ７１に出力する。なお、端検出センサ７５が検出するライン（反対側にあるレーザ光の光軸）は、測定対象物ＯＢの移動方向に対して出射Ｘ線の光軸よりやや後方にあり、後述するように、「先端検出」の信号が出力されたときは、予め設定された時間をおいて回折Ｘ線の強度の検出を行い、「後端検出」の信号が出力されたときは、即座に回折Ｘ線の強度の検出を停止するようになっている。これは、出射Ｘ線が測定対象物ＯＢの先端及び後端の縁にかかった状態では正常な検査ができないため、この状態のときは検査を行わないようにするためである。

コンピュータ装置７０は、コントローラ７１、入力装置７２及び表示装置７３からなる。コントローラ７１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とともに、入力したデジタルデータを用いて演算を行い、合否を判定する処理を行う。入力装置７２は、コントローラ７１に接続されて、作業者により、各種パラメータ、作動指示などの入力のために利用される。表示装置７３も、コントローラ７１に接続されて、Ｘ線回折測定システムの各種の設定状況、作動状況及び検査結果などを表示する。

ここで、コントローラ７１が入力するデジタルデータである、強度検出回路６０から入力する電離箱２０に入射した回折Ｘ線の強度と、ずれ距離検出回路６３から入力するＸ線照射点のＸ線レーザ交差点からの距離（ずれ距離）とから測定対象物ＯＢを検査する（異常を検出する）ことができることを説明する。図５は、実際のＸ線照射点がＸ線レーザ交差点（基準のＸ線照射点）に合致したとき、スリット１９の半径方向（回折環の半径方向）におけるＸ線強度分布曲線にスリット１９を重ね合わせて示したものであり、図５（ａ）において、実線は測定箇所が正常な場合のＸ線強度分布曲線であり、２点鎖線はスリット１９の縁である。Ｘ線強度分布曲線のピーク点が、スリット１９の半径方向の中心になっており、Ｘ線強度分布曲線の強度が減少して０付近になる箇所が、スリット１９の半径方向の縁になっている。Ｘ線強度分布曲線を標準偏差σの正規分布曲線とみなすと、スリット１９の短尺方向の縁は、２．５σ程度の箇所にされている。図５（ａ）において、点線は測定箇所に表面硬さまたはそれ以外の特性の異常で回折Ｘ線の強度分布が変化したときのＸ線強度分布曲線であり、この曲線は正常時よりもなだらかな曲線となる。言い換えると、Ｘ線強度分布曲線を標準偏差σの正規分布曲線とみなすと標準偏差σは正常時よりも大きくなる。このため、スリット１９を通過する回折Ｘ線は大きく減少する。よって、測定箇所（Ｘ線照射点）に、表面硬さ等、回折Ｘ線の強度分布が変化する異常があったとき、検出される回折Ｘ線の強度は大きく減少する。なお、本実施形態ではスリット１９の半径方向の縁は、Ｘ線強度分布曲線を標準偏差σの正規分布曲線とみなすと、２．５σ程度の箇所としたが、スリット１９の半径方向の縁は、対象とする測定対象物ＯＢを多く検査して最適な箇所にすればよく、１．５σ〜４σの範囲で適宜設定されるものである。なお、回折Ｘ線の強度分布が変化する異常は、Ｘ線強度分布曲線がなだらかになる異常のみならず、測定対象物ＯＢの表面に皮膜や錆があることでＸ線強度分布曲線のピーク強度が小さくなる異常も含む。この場合も、スリット１９を通過する回折Ｘ線は大きく減少するので異常を検出することができる。

図５（ｂ）は、測定箇所が正常で、実際のＸ線照射点がＸ線レーザ交差点（基準のＸ線照射点）からずれたときの、スリット１９の半径方向（回折環の半径方向）におけるＸ線強度分布曲線にスリット１９を重ね合わせて示したものである。図５（ｂ）において、実線はＸ線照射点がＸ線レーザ交差点に合致した場合のＸ線強度分布曲線であり、点線および１点鎖線はＸ線照射点がＸ線レーザ交差点からずれたときのＸ線強度分布曲線であり、２点鎖線はスリット１９の半径方向の縁である。点線および１点鎖線のＸ線強度分布曲線のピーク位置はスリット１９の半径方向の中心からずれるが、スリット１９を通過する回折Ｘ線は多少減少するにとどまる。よって、測定対象物ＯＢが移動したとき、Ｘ線レーザ交差点の測定対象物ＯＢ表面からの変位が微小であれば、合否判定レベルを適切に定め、強度検出回路６０が検出した回折Ｘ線の強度とこの合否判定レベルとを比較することで、合否を判定する（異常箇所を検出する）ことができる。

また、測定対象物ＯＢに厚さの異常、測定対象物ＯＢの載置の仕方異常またはＸ線回折測定装置の位置ずれ等があり、Ｘ線照射点のＸ線レーザ交差点からのずれが大きい場合は、スリット１９を通過する回折Ｘ線は大きく減少するが、この場合は、検出したずれ距離も大きいので、回折Ｘ線の強度分布が変化する異常とは別の異常であることを判別することができる。そして、異常の原因は標準厚さの測定対象物ＯＢを用意しておけばつきとめることができる。

また、回折Ｘ線の強度分布が変化する異常には異常の度合いがあり、図５（ａ）に点線で示すＸ線強度分布曲線のなだらかさの度合い（標準偏差σの正規分布曲線とみなしたときの標準偏差σの大きさ）にも幅がある。このため、検出した回折Ｘ線の強度の減少度合いが小さくても、合否判定を精度よく行うことができるよう、合否判定レベルを検出したずれ距離により補正することを行っている。これは、ずれ距離と（回折Ｘ線強度／ずれ距離０における回折Ｘ線強度）との関係を得て記憶しておき、検出したずれ距離から（回折Ｘ線強度／ずれ距離０における回折Ｘ線強度）を求め、基準の合否判定レベルに（回折Ｘ線強度／ずれ距離０における回折Ｘ線強度）を乗算することで補正するものである。ずれ距離と（回折Ｘ線強度／ずれ距離０における回折Ｘ線強度）との関係は、上述した、ずれ距離と受光強度分布曲線のピーク位置との関係を求める作業を行う際、Ｘ線を照射して回折Ｘ線の強度を検出すれば得ることができる。

次に、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、一定速度で移動する長尺状のステージＳｔに載置された測定対象物ＯＢを次々に検査する場合のＸ線回折測定システムの作動について、コントローラ７１が実行するプログラムのフロー図である図６に沿って説明する。まず、作業者は移動機構を操作してステージＳｔを載置された測定対象物ＯＢの移動を開始し、次いで入力装置７２から検査開始の指令を入力する。これによりコントローラ７１は図６に示すフローのプログラムの実行をステップＳ１にて開始する。

まず、コントローラ７１はステップＳ２にて、コントローラ７１に内蔵されたクロックによる時間計測を開始し、ステップＳ３にて端検出回路７６に作動開始の指令を出力する。これにより端検出回路７６は、上述したように端検出センサ７５からの信号により測定対象物ＯＢの先端と後端を検出するごとに、「先端検出」及び「後端検出」を意味する信号をコントローラ７１に出力する。次にコントローラ７１はステップＳ４にて測定対象物ＯＢを識別する番号であるｍを「１」にし、ステップＳ５にて測定点を識別する番号であるｎを「０」にする。そして、ステップＳ６にて端検出回路７６から最初の測定対象物ＯＢにおける「先端検出」の信号が入力するのを待ち、入力するとＹｅｓと判定してステップＳ７へ行き、ステップＳ７にてＸ線制御回路６２に出射開始の指令を出力し、ステップＳ８にてレーザ駆動回路６１に出射開始の指令を出力し、ステップＳ９にてずれ距離検出回路６３にデータ出力開始の指令を出力し、ステップＳ１０にて強度検出回路６０にデータ出力開始の指令を出力する。これにより、Ｘ線回折測定装置（筐体４０）からＸ線とレーザ光が測定対象物ＯＢに向けて照射され、Ｘ線照射点のＸ線レーザ交差点からの距離（ずれ距離）と回折Ｘ線強度のデジタルデータがコントローラ７１に入力するようになる。

次に、コントローラ７１はステップＳ１１にて計測時間をリセットして０にし、ステップＳ１２にて予め設定した時間Ｔが経過するのを待つ。これは、上述したように、端検出センサ７５が検出するライン（反対側にあるレーザ光の光軸）は、測定対象物ＯＢの移動方向に対して出射Ｘ線の光軸よりやや後方にあり、出射Ｘ線が測定対象物ＯＢの縁にかかると正確な検査が行われないため、Ｘ線照射点が測定対象物ＯＢの縁より微小距離だけ離れ、正確に検査を行うことができるまで待つためのものである。そして、時間Ｔが経過するとＹｅｓと判定してステップＳ１３へ行き、ステップＳ１３にて計測時間がＴ＋ｎ・Δｔ以上になったか判定する。最初ｎは「０」にされているので、即座にＹｅｓと判定してステップＳ１４へ行き、ステップＳ１４にて強度検出回路６０から入力している回折Ｘ線強度データＩ（ｎ，ｍ）をメモリに取込み、ステップＳ１５にてずれ距離検出回路６３から入力しているずれ距離Ｄ（ｎ，ｍ）をメモリに取込む。次にステップＳ１６にて、取込んだずれ距離Ｄ（ｎ，ｍ）を予め記憶しているずれ距離と（回折Ｘ線強度／ずれ距離０における回折Ｘ線強度）との関係に当てはめて補正係数として使用する（回折Ｘ線強度／ずれ距離０における回折Ｘ線強度）を求め、合否判定レベルＬに求めた補正係数を乗算して補正合否判定レベルＬ’を求める。そしてステップＳ１７にて、取込んだ回折Ｘ線強度データＩ（ｎ，ｍ）が補正合否判定レベルＬ’以上である場合はＹｅｓと判定してステップＳ１９へ行き、取込んだ回折Ｘ線強度データＩ（ｎ，ｍ）が補正合否判定レベルＬ’未満である場合はＮｏと判定してステップＳ１８へ行き、回折Ｘ線強度データＩ（ｎ，ｍ）を異常箇所データとして別のメモリ領域に記憶した後、ステップＳ１９へ行く。

次に、コントローラ７１はステップＳ１９にて取込んだずれ距離Ｄ（ｎ，ｍ）の絶対値が許容値Ａ以下である場合は、Ｙｅｓと判定してステップＳ２１へ行き、取込んだずれ距離Ｄ（ｎ，ｍ）の絶対値が許容値Ａを超える場合はＮｏと判定してステップＳ２０へ行き、ずれ距離Ｄ（ｎ，ｍ）を異常箇所データとして別のメモリ領域に記憶した後、ステップＳ２１へ行く。次に、コントローラ７１はステップＳ２１にて、端検出回路７６から最初の測定対象物ＯＢにおける「後端検出」の信号が入力したか判定するが、この段階では検査を開始したばかりであるのでＮｏと判定してステップＳ２２へ行き、ｎをインクリメントしてステップＳ１３に戻る。そして、ステップＳ１３にて計測時間がＴ＋ｎ・Δｔ（この場合はＴ＋Δｔ）になるまで待ち、計測時間がＴ＋ｎ・ΔｔになるとＹｅｓと判定してステップＳ１４へ行き、上述したステップＳ１４乃至ステップＳ２２の処理を行ってステップＳ１３へ戻る。このようにして計測時間がＴ，Ｔ＋Δｔ，Ｔ＋２・Δｔと、Δｔづつ増えるごとに、回折Ｘ線強度データＩ（ｎ，ｍ）及びずれ距離Ｄ（ｎ，ｍ）が取込まれてそれぞれ合否判定が行われ、不合格（異常検出）の場合はＩ（ｎ，ｍ）又はずれ距離Ｄ（ｎ，ｍ）が異常箇所データとして別のメモリ領域に記憶されていく。そして、端検出回路７６から「後端検出」の信号が入力すると、ステップＳ２１にてＹｅｓと判定してステップＳ２３へ行き、ステップＳ２３乃至ステップＳ２６にて、Ｘ線制御回路６２とレーザ駆動回路６１に出射停止の指令を出力し、ずれ距離検出回路６３と強度検出回路６０にデータ出力停止の指令を出力する。これにより、次の測定対象物ＯＢが来るまでＸ線とレーザ光の照射は停止し、ずれ距離検出回路６３と強度検出回路６０はデータの出力を停止する。なお、上述したように、端検出センサ７５が検出するライン（反対側にあるレーザ光の光軸）は、測定対象物ＯＢの移動方向に対して出射Ｘ線の光軸よりやや後方にあるため、端検出センサ７５が後端を検出したときは、出射Ｘ線は測定対象物ＯＢの後端の縁にかかっていない。よって、「後端検出」の信号が入力したときは、即座にＸ線とレーザ光の照射を停止し、データの出力を停止する。

次に、コントローラ７１はステップＳ２７にて、異常箇所データとして別のメモリ領域に記憶した回折Ｘ線強度データＩ（ｎ，ｍ）又はずれ距離Ｄ（ｎ，ｍ）があるか判定し、ない場合はＮｏと判定してステップＳ２８へ行き、「合格」の表示を、ｍ＝１に対応する測定対象物ＯＢの識別情報とともに表示装置７３へ表示させる。また、別のメモリ領域に記憶した回折Ｘ線強度データＩ（ｎ，ｍ）又はずれ距離Ｄ（ｎ，ｍ）がある場合は、Ｙｅｓと判定してステップＳ２９へ行き、「不合格」の表示を測定対象物ＯＢの識別情報とともに表示装置７３へ表示させる。そして、ステップＳ３０にて、記憶したデータのｎ、予め記憶されているステージＳｔの移動速度Ｆ、時間Ｔおよび端検出センサ７５が検出するラインから出射Ｘ線の光軸までの距離Ｂから、Ｆ・（Ｔ＋ｎ・Δｔ）−Ｂの計算を行い、異常箇所の測定対象物ＯＢの先端からの距離を計算する。さらに、補正された合否判定レベルＬ’と回折Ｘ線強度データＩ（ｎ，ｍ）との比、またはずれ距離Ｄ（ｎ，ｍ）と許容値Ａとの差を、予め記憶されている異常度合のテーブルに当てはめて、異常度合を定める。異常度合のテーブルは、補正された合否判定レベルＬ’と回折Ｘ線強度データＩとの比、およびずれ距離Ｄと許容値Ａとの差を数値の範囲ごとに分け、「微」，「小」，「中」，「大」，「特大」又は「１」，「２」，「３」，「４」，「５」というように異常度合を定めたものである。なお、合否判定レベルＬ’と回折Ｘ線強度データＩ（ｎ，ｍ）との比の数値、およびずれ距離Ｄ（ｎ，ｍ）と許容値Ａとの差の数値を、そのまま異常の度合いとしてもよい。そして、コントローラ７１は、このように計算した異常箇所の先端からの距離と定めた異常の度合を、異常の種類（回折Ｘ線の強度分布が変化した異常か、ずれ距離が許容値を超えた異常か）とともに表示装置７３へ表示する。この表示において、数値での表示に加えて図で異常箇所と異常の度合を示す表示を行うと検査結果が分かりやすい。

次に、コントローラ７１はステップＳ３１にて、ｍをインクリメントしてステップＳ５に戻り、ｍ＝２の測定対象物ＯＢに対して、上述したステップＳ５乃至ステップＳ３０の処理を行う。そして、ステップＳ３１にて、ｍをインクリメントしてステップＳ５に戻り、ｍ＝３の測定対象物ＯＢに対して同様の処理を行う。このようにして、移動するステージＳｔに載置されて次々に移動してくる測定対象物ＯＢが検査され、検査結果が表示装置７３に表示される。作業者は表示装置７３に表示される結果を見て、不合格と判定された測定対象物ＯＢをステージＳｔから取り除き、それ以外の測定対象物ＯＢと分別する。なお、不合格がずれ距離によるものである場合は、異常の原因が測定対象物ＯＢの厚さによるものか、測定対象物ＯＢのステージＳｔへの載置の仕方によるものかを調査する。また、ずれ距離による不合格が連続して発生する場合は、後述するように検査を停止し、Ｘ線回折測定装置（筐体４０）の位置が変化していないか調査する。いずれの場合も、標準厚さの測定対象物ＯＢを用意しておけば異常の原因をつきとめることができる。そして、検査する測定対象物ＯＢがなくなり、作業者が入力装置７２から検査停止の指令を入力すると、ステップＳ３２にてＹｅｓと判定してステップＳ３３へ行き、ステップＳ３３にて端検出回路７６へ作動停止の指令を出力し、内蔵されたクロックによる時間計測を停止する。次にステップＳ３４にて、異常箇所データとして記憶した回折Ｘ線強度データＩ（ｎ，ｍ）及びずれ距離Ｄ（ｎ，ｍ）を別のメモリ領域に移動して、次回の検査の際に使用するメモリ領域を空にし、ステップＳ３５にてプログラムの実行を終了する。

このように、ステージＳｔを移動させた後、入力装置７２から検査開始の指令を入力すれば、コントローラ７１がインストールされたプログラムを実行することで、ステージＳｔに載置された測定対象物ＯＢの検査が次々に行われ、検査結果が順に表示装置７３に表示される。作業者は異常が検出された測定対象物ＯＢの異常の原因を詳細に分析したいときは、該測定対象物ＯＢをＸ線回折像を得るＸ線回折装置にセットして、異常箇所のＸ線回折像を測定すればよい。なお、コントローラ７１に設定されている合否判定レベルＬは、測定対象物ＯＢに照射されるＸ線の強度が一定である必要がある。上述したように、Ｘ線制御回路６２は、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、高電圧電源６５からＸ線出射器１０に供給される駆動電流及び駆動電圧を制御しているが、長期間が経過するとＸ線出射器１０から出射されるＸ線の強度が変化する可能性がある。よって、定期的に標準の測定対象物ＯＢを測定して回折Ｘ線強度データＩが許容範囲内にあることを確認する必要がある。そして、許容範囲外になったときは、Ｘ線制御回路６２の設定を変えて標準の測定対象物ＯＢの回折Ｘ線強度データＩを許容範囲内にするか、又は合否判定レベルＬを設定し直し、その時点の回折Ｘ線強度データＩの平均値を中央値にした新たな許容範囲を定める必要がある。

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線回折測定装置を、対象とする測定対象物ＯＢに向けてＸ線を略平行光にして出射するＸ線出射器１０及び貫通孔２０ａからなるＸ線出射手段と、Ｘ線出射手段から出射されるＸ線が測定対象物ＯＢに照射されたとき、測定対象物ＯＢにて発生する回折Ｘ線を通過させるスリット１９であって、回折Ｘ線により回折環が形成される箇所に円状に形成され、測定対象物ＯＢが正常であり測定対象物ＯＢにおけるＸ線照射点が設定された位置であるときの、回折環の半径方向におけるＸ線強度分布曲線を標準偏差σの正規分布曲線とみなしたとき、正規分布曲線の両側における１．５σ乃至４σの箇所が半径方向の縁になるようにされたスリット１９と、内部に正極２７と負極２９とからなる電極を設け、Ｘ線により電離するガスを封入した電離箱２０であって、スリット１９を通過した回折Ｘ線が入射し、入射した回折Ｘ線により発生するガスの電離現象により、電極を通して入射した回折Ｘ線の強度に対応する強度の電流が流れる電離箱２０と、電離箱２０に流れる電流の強度を、スリット１９を通過した回折Ｘ線の強度として検出する強度検出回路６０とを備えたＸ線回折測定装置としている。

これによれば、Ｘ線が測定対象物ＯＢに照射されたとき、スリット１９を通過する回折Ｘ線は、回折環の半径方向におけるＸ線強度分布曲線を標準偏差σの正規分布曲線とみなしたとき、正規分布曲線の両側における１．５σ乃至４σの箇所を下限と上限にした範囲となり、測定箇所（Ｘ線照射点）が正常であれば、Ｘ線照射点が設定された位置から多少ずれても、大部分の回折Ｘ線がスリット１９を通過する。これに対し、測定箇所が表面硬さまたはそれ以外の特性の異常で回折Ｘ線の強度分布が変化したときは、Ｘ線強度分布曲線は、正常時よりもなだらかな曲線となり、言い換えると、Ｘ線強度分布曲線を標準偏差σの正規分布曲線とみなすと標準偏差σは正常時よりも大きくなり、多くの回折Ｘ線がスリット１９で遮断される。よって、測定箇所（Ｘ線照射点）に、表面硬さ等、回折Ｘ線の強度分布が変化する異常があったとき、電離箱２０に入射する回折Ｘ線の強度すなわち強度検出回路６０が検出する電離箱２０に流れる電流の強度は大きく変化し、測定箇所の異常を検出することができる。すなわち、Ｘ線照射点が設定された位置になるよう測定対象物ＯＢに対するＸ線回折測定装置の位置を定め、測定対象物ＯＢと装置の位置関係が大きく変化しないように測定対象物ＯＢを装置に対して移動させれば、１つの電離箱２０を有するＸ線回折測定装置により、先行技術と同様に回折Ｘ線の強度分布が変化する異常を検出することができ、装置のコストアップ及び装置維持のための工数と費用を大幅に抑制することができる。

また、上記実施形態においては、Ｘ線出射手段は、Ｘ線を出射するＸ線出射器１０とＸ線出射器１０から出射されたＸ線を通過させる貫通孔２０ａとから構成され、貫通孔２０ａは電離箱２０に形成されたものであり、電離箱２０の内部における貫通孔２０ａの周囲には正極２７が形成されているようにしている。これによれば、Ｘ線出射器１０と電離箱２０とを近接させて配置することができ、Ｘ線回折測定装置を小型化することができる。

また、上記実施形態においては、Ｘ線出射器１０及び貫通孔２０ａからなるＸ線出射手段から出射されるＸ線の光軸と交差するよう微小断面のレーザ光を照射するレーザ光照射器１２及び三角状ミラー１７であって、Ｘ線の光軸と交差する点が測定対象物ＯＢにおけるＸ線照射点であるとき、Ｘ線強度分布曲線のピーク点がスリット１９の半径方向における中心になるようレーザ光を照射するレーザ光照射器１２及び三角状ミラー１７と、レーザ光照射器１２及び三角状ミラー１７が出射したレーザ光が測定対象物ＯＢに照射されたとき、測定対象物ＯＢのレーザ光照射点で発生する散乱光の一部をラインセンサ３２で受光し、ラインセンサ３２の受光位置からＸ線の光軸と交差する点と測定対象物ＯＢにおけるＸ線照射点との間の距離を、ずれ距離として検出するずれ距離検出回路６３とを備えたＸ線回折測定装置としている。

これによれば、強度検出回路６０が検出する強度（電離箱２０に入射する回折Ｘ線の強度）が大きく変化したとき、ずれ距離検出回路６３が検出するずれ距離も大きく変化すれば、回折Ｘ線の強度の変化は、測定箇所の回折Ｘ線の強度分布が変化する異常によるものではなく、測定対象物ＯＢと装置の位置関係が変化したことのよるものとすることができる。この場合は、測定対象物ＯＢの厚さ異常、測定対象物ＯＢの載置の仕方異常またはＸ線回折測定装置の位置ずれ等が考えられるが、標準厚さの測定対象物ＯＢを用意しておけば異常の原因をつきとめることができる。すなわち、回折Ｘ線の強度分布が変化する異常をより正確に検出することができる。

また、上記実施形態においては、強度検出回路６０が検出した強度と予め設定した合否判定レベルとを比較して合否判定を行うコントローラ７１にインストールされたプログラムであって、合否判定レベルＬをずれ距離検出回路６３が検出したずれ距離を用いて補正したうえで合否判定を行うプログラムを備えている。

これによれば、測定対象物ＯＢとＸ線回折測定装置の位置関係が多少変化しても、すなわち、ずれ距離検出回路６３が検出するずれ距離が０から多少変化しても、スリット１９を通過する（電離箱２０に入射する）回折Ｘ線の強度は微小にしか変化しないが、コントローラ７１にインストールされたプログラムはこの微小の変化分がないように合否判定レベルＬを補正するので、測定対象物ＯＢの測定箇所（Ｘ線照射点）が正常であれば、強度検出回路６０が検出する強度と合否判定レベルＬとの強度関係は略一定になる。よって、回折Ｘ線の強度分布が変化する異常をより精度よく検出することができる。

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、本発明を測定対象物ＯＢが移動機構のステージＳｔ上に載置され一定速度で移動する場合に適用したが、Ｘ線回折測定装置を持ち運んで複数の対象箇所を検査する場合にも本発明は適用することができる。図７はこの場合のＸ線回折測定装置の構造を示した図である。上記実施形態のＸ線回折測定装置と異なっている点は、レーザ照射器１２、三角状ミラー１７及び結像レンズ３０とラインセンサ３２からなる撮像ユニットを備えず、底面壁４０ａの円形孔４０ａ１に嵌め込むように固定された円筒体５６を備え、測定対象物ＯＢに円筒体５６を密着させることでＸ線照射点を設定された位置（基準のＸ線照射点）にしている点である。及び、Ｘ線回折測定装置を運搬可能なように取っ手５５を上面壁５０ｃに取り付けている点である。作業者は取っ手５５を持って円筒体５６の中心軸が測定対象物ＯＢと交差する箇所が検査対象箇所になるよう、測定対象物ＯＢに円筒体５６を密着させ、上記実施形態のようにＸ線を出射して電離箱２０に入射する回折Ｘ線の強度を測定する。これにより、上記実施形態と同様、検査対象箇所（Ｘ線照射点）を検査することができる。また、円筒体５６を測定対象物ＯＢに密着させることで回折Ｘ線をＸ線回折測定装置から外に出さないようにし、作業者のＸ線被曝量を無視できるレベルまで下げることができる。なお、上記実施形態のようにＸ線回折測定装置を固定し、測定対象物ＯＢを繰り返し固定されたステージＳｔ上に載置しながら、連続して検査する場合にも本発明は適用することができる。

また、上記実施形態では、Ｘ線照射点のＸ線レーザ交差点（基準のＸ線照射点）からのずれ距離を検出して合否判定レベルを補正するようにしたが、合否判定レベルを補正することに替えて、検出したずれ距離が常に０になるよう、Ｘ線回折測定装置の位置を制御するようにしてもよい。この場合はＸ線回折測定装置（筐体４０）を出射Ｘ線の光軸方向に移動する機構を設け、ずれ距離を検出するごとに、検出したずれ距離分、Ｘ線回折測定装置（筐体４０）が移動するようフィードバック制御を行うようにすればよい。この形態は、測定対象物ＯＢの表面が凹凸があるものである場合や、測定対象物ＯＢの移動方向と測定対象物ＯＢの表面が平行でない場合（表面に傾きがある場合）などに有効である。

また、測定対象物ＯＢの表面の凹凸度合いが大きい場合や測定対象物ＯＢの移動方向と測定対象物ＯＢの表面が成す角度が場所ごとに異なる場合は、ずれ距離が常に０になるとともに、測定対象物ＯＢの表面に対する出射Ｘ線の光軸が常に垂直になるよう、Ｘ線回折測定装置の位置に加えて姿勢も制御するようにしてもよい。この場合は、Ｘ線回折測定装置（筐体４０）を出射Ｘ線の光軸方向に移動する機構に加えてＸ線回折測定装置（筐体４０）を測定対象物ＯＢの移動方向に平行な２つの軸周りに傾斜角を変化させる機構を設け、測定対象物ＯＢの表面の法線に対する出射Ｘ線の光軸が成す角度を微小時間間隔で検出し、検出するごとにこの角度が０になるようＸ線回折測定装置（筐体４０）の姿勢をフィードバック制御するようにすればよい。測定対象物ＯＢの表面の法線に対する出射Ｘ線の光軸が成す角度は、レーザ照射器１２から三角状ミラー１７を介して照射されるレーザ光の反射光を受光するエリアセンサを設け、エリアセンサの受光位置から検出するようにすればよい。

また、上記実施形態では、合否判定レベルＬに、ずれ距離検出回路６３が検出したずれ距離を予め記憶されている関係に当てはめて得られる（回折Ｘ線強度／ずれ距離０における回折Ｘ線強度）を乗算して、合否判定レベルＬ’にしたうえで合否を判定するようにした。しかし、これに替えて強度検出回路６０が検出した回折Ｘ線の強度（電離箱２０に入射した回折Ｘ線の強度）であるＩ（ｎ，ｍ）をずれ距離から得られる（回折Ｘ線強度／ずれ距離０における回折Ｘ線強度）で除算して、Ｉ（ｎ，ｍ）’ にしたうえで合否を判定するようにしてもよい。

また、上記実施形態２では、レーザ照射器１２から出射されるレーザ光を三角状ミラー１７を介してＸ線の光軸と交差するようにし、Ｘ線レーザ交差点が基準のＸ線照射点になるようにしたが、微小な断面径の平行光を照射することができればレーザ光以外のものを照射してもよい。例えば、ＬＥＤ光のようなインコヒーレント光を、微小な内径の円筒状パイプを通過させることで微小な断面径の平行光にして照射してもよい。

また、上記実施形態では、スリット１９を電離箱２０の底面２３に形成したが、回折Ｘ線が電離箱２０に入射する手前にスリットがあっても、回折環の半径方向におけるＸ線強度分布曲線を標準偏差σの正規分布曲線とみなしたとき、スリットの半径方向の縁が正規分布曲線の両側における１．５σ乃至４σの箇所になるようになっていればよい。よって、電離箱２０の底面２３には広い面積で入射口を設け、底面２３の手前にスリットが形成された円状の平板を配置してもよい。

また、上記実施形態では、Ｘ線回折測定装置（筐体４０）が固定され、測定対象物ＯＢを載置したステージＳｔが移動機構により移動するシステムにした。しかし、Ｘ線回折測定装置（筐体４０）と相対的に測定対象物ＯＢが移動すれば本発明は適用することができるので、測定対象物ＯＢが固定されているときはＸ線回折測定装置（筐体４０）を移動機構にセットし、Ｘ線回折測定装置を測定対象物ＯＢに対して移動するシステムにすればよい。

また、上記実施形態２では、測定対象物ＯＢの検査結果として、合否判定結果及び不合格の場合の異常箇所と異常の程度を表示装置７３に表示した。しかし、これ以外に回折Ｘ線強度データＩ（ｎ，ｍ）又はずれ距離Ｄ（ｎ，ｍ）で算出可能なものを計算し、表示するようにしてもよい。例えば、移動方向における回折Ｘ線強度変化曲線、これから計算される平均値、最大値、最小値及び変動範囲を表示してもよいし、移動方向における測定対象物ＯＢの表面プロファイルやこれから計算される変動範囲、Ｒａ値及びＲＭＳ値を表示してもよい。

また、上記実施形態では、端検出センサ７５はステージＳｔの反対側から出射されているレーザ光の受光の有無により、測定対象物ＯＢの先端および後端を検出するものにしたが、端検出センサ７５は測定対象物ＯＢの先端および後端を検出できれば、どのような作動原理のものでもよい。例えば、端検出センサ７５を撮像機能のあるものにし、ステージＳｔの反対側に輝点や特殊なマークを設けて、撮像画像から輝点や特殊なマークがなくなることや現れることで測定対象物ＯＢの先端および後端を検出するものであってもよい。

また、上記実施形態では、結像レンズ３０によりラインセンサ３２に結像されたレーザ光照射点の受光位置によりずれ距離を検出している。しかし、測定対象物ＯＢが表面が平面で厚さが均一のものに限定されており、全体の厚さのみが変化する可能性があるときは、これに替えてレーザ光の反射光をラインセンサのように受光位置を検出できる光センサで受光し、受光位置によりずれ距離を検出してもよい。

また、上記実施形態では、ずれ距離を検出して合否判定レベルＬを補正するようにしたが、測定対象物ＯＢの厚さが一定になるよう製造工程が管理されており、ステージＳｔの平面が移動方向とに対し高精度に平行であれば、合否判定レベルＬは一定で判定を行い、異常が検出されたときのみ、ずれ距離に変化がないかチェックしたうえで異常判定をするようにしてもよい。また、この場合も、結像レンズ３０とラインセンサ３２を、レーザ光の反射光の受光位置を検出できる光センサに替えてずれ距離を検出するようにしてもよい。

さらに、この場合で、測定対象物ＯＢの載置の仕方の異常やＸ線回折測定装置（筐体４０）の取付け位置の変化をＸ線回折測定システム以外に設けた手段で検出することができるならば、レーザ照射器１２、三角状ミラー１７、結像レンズ３０とラインセンサからなる撮像ユニット、及びずれ距離検出回路６３を備えないＸ線回折測定装置としてもよい。また、スリット１９の半径方向の縁が、上述したように標準偏差σの正規分布曲線の１．５σ乃至４σの箇所になっていれば、Ｘ線強度分布曲線のピーク位置がスリット１９の中心からずれていてもよい。

また、上記実施形態では、電離箱２０に貫通孔２０ａを設け、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線が貫通孔２０ａを通って出射するようにすることで、Ｘ線出射器１０と電離箱２０とを近接させて配置させ、Ｘ線回折測定装置が小型になるようにした。しかし、Ｘ線回折測定装置が大型になってもよければ、Ｘ線出射器１０とＸ線通過させる円筒状パイプを出射Ｘ線の出射方向に対して電離箱２０より前に配置し、電離箱２０は貫通孔２０ａを設けないものにしてもよい。

１０…Ｘ線出射器、１１…出射口、１２…レーザ照射器、１３…枠体、１４…レーザ光源、１５…固定具、１６…コリメーティングレンズ、１７…三角状ミラー、１８…円筒状パイプ、１９…スリット、２０…電離箱、２０ａ…貫通孔、２４，２５…通路部材、２６…絶縁体、２７…正極、２８…絶縁体、２９…負極、３０…結像レンズ、３１…枠体、３２…ラインセンサ、４０…筐体、４０ａ…底面壁、４０ａ１…円形孔、４０ｂ…前面壁、４０ｃ…上面壁、４０ｄ…後面壁、４０ｅ…側面壁、５０…固定具、５１…接続部、５５…取っ手、７０…コンピュータ装置、７１…コントローラ、７２…入力装置、７３…表示装置、７５…端検出センサ、Ｓｔ…ステージ、ＯＢ…測定対象物

Claims (4)

1. 対象とする測定対象物に向けてＸ線を略平行光にして出射するＸ線出射手段と、
   前記Ｘ線出射手段から出射されるＸ線が測定対象物に照射されたとき、前記測定対象物にて発生する回折Ｘ線を通過させるスリットであって、前記回折Ｘ線により回折環が形成される箇所に円状に形成され、前記測定対象物が正常であり前記測定対象物におけるＸ線照射点が設定された位置であるときの、前記回折環の半径方向におけるＸ線強度分布曲線を標準偏差σの正規分布曲線とみなしたとき、前記正規分布曲線の両側における１．５σ乃至４σの箇所が半径方向の縁になるようにされたスリットと、
   内部に正極と負極とからなる電極を設け、Ｘ線により電離するガスを封入した電離箱であって、前記スリットを通過した回折Ｘ線が入射し、前記入射した回折Ｘ線により発生する前記ガスの電離現象により、前記電極を通して前記入射した回折Ｘ線の強度に対応する強度の電流が流れる電離箱と、
   前記電離箱に流れる電流の強度を、前記スリットを通過した回折Ｘ線の強度として検出する強度検出手段とを備えることを特徴とするＸ線回折測定装置。
2. 請求項１に記載のＸ線回折測定装置において、
   前記Ｘ線出射手段は、Ｘ線を出射するＸ線管と前記Ｘ線管から出射されたＸ線を通過させる貫通孔とから構成され、
   前記貫通孔は前記電離箱に形成されたものであり、前記電離箱の内部における前記貫通孔の周囲には前記正極または負極が形成されていることを特徴とするＸ線回折測定装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のＸ線回折測定装置において、
   前記Ｘ線出射手段から出射されるＸ線の光軸と交差するよう微小断面の平行光を照射する平行光照射手段であって、前記Ｘ線の光軸と交差する点が前記測定対象物におけるＸ線照射点であるとき、前記Ｘ線強度分布曲線のピーク点が前記スリットの半径方向における中心になるよう平行光を照射する平行光照射手段と、
   前記平行光照射手段が出射した平行光が前記測定対象物に照射されたとき、前記測定対象物の平行光照射点で発生する散乱光の一部または反射光を光センサで受光し、前記光センサの受光位置から前記Ｘ線の光軸と交差する点と前記測定対象物におけるＸ線照射点との間の距離を、ずれ距離として検出するずれ距離検出手段とを備えたことを特徴とするＸ線回折測定装置。
4. 請求項３に記載のＸ線回折測定装置において、
   前記強度検出手段が検出した強度と予め設定した合否判定レベルとを比較して合否判定を行う判定手段であって、前記検出した強度または前記合否判定レベルを、前記ずれ距離検出手段が検出したずれ距離を用いて補正したうえで合否判定を行う判定手段を備えたことを特徴とするＸ線回折測定装置。

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