JP2022113921A - X-ray diffraction measurement apparatus and diffraction image width measurement method using x-ray diffraction measurement apparatus - Google Patents

X-ray diffraction measurement apparatus and diffraction image width measurement method using x-ray diffraction measurement apparatus Download PDF

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洋一 丸山
Yoichi Maruyama
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Abstract

To provide an X-ray diffraction measurement apparatus capable of obtaining a diffraction image width that is not affected by the distance from an X-ray irradiation spot to a diffraction ring imaging surface and a collimator that emits X-rays.SOLUTION: The X-ray diffraction measurement apparatus includes means for detecting an irradiation spot-imaging plane distance L that is the distance from an X-ray irradiation spot to an imaging plane of a diffraction ring, and an X-ray emission diameter R and an X-ray divergence angle θh of a collimator emitting X-rays are stored in an arithmetic device. The arithmetic device calculates a normal diffraction image width including elements of the ratio to the irradiation spot-imaging plane distance L, excluding elements based on the size of the X-ray irradiation spot and elements based on the X-ray divergence angle θh from the detected diffraction image width W, using the detected irradiation spot-imaging plane distance L, the stored X-ray emission diameter R and X-ray divergence angle θh.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、測定対象物にX線を照射し、測定対象物で回折したX線により形成される回折環の半径方向における回折像幅を測定するX線回折測定装置、および該X線回折測定装置を用いた測定に必要な演算用数値を回折像幅の測定とともに検出する回折像幅測定方法に関する。 The present invention provides an X-ray diffraction measurement apparatus for irradiating an object to be measured with X-rays and measuring the diffraction pattern width in the radial direction of a diffraction ring formed by the X-rays diffracted by the object to be measured, and the X-ray diffraction measurement. The present invention relates to a diffraction pattern width measuring method for detecting arithmetic numerical values necessary for measurement using an apparatus together with measurement of diffraction pattern width.

従来から、測定対象物に所定の入射角でX線を照射して、測定対象物で回折したX線を受光することで回折環を撮像し、撮像された回折環の形状を検出してcosα法による分析を行い、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。例えば特許文献1に示されているX線回折測定装置は、X線出射器、イメージングプレート等の回折環撮像手段、レーザ検出装置及びレーザ走査機構等の回折環読取手段、並びにLED照射器等の回折環消去手段等を1つの筐体内に備えている。そして、測定対象物に対するX線回折測定装置の位置と姿勢を調整する位置姿勢調整工程、測定対象物にX線を照射して発生する回折X線により、回折環をイメージングプレートに撮像する撮像工程、イメージングプレートにレーザ検出装置からのレーザ光を走査しながら照射することで回折環の形状を検出する読取工程、及び該回折環をLED光の照射により消去する消去工程を連続して行い、得られた回折環の形状を演算処理することで測定対象物の残留応力を測定することができるようになっている。また、X線回折測定装置で撮像される回折環から測定することができる測定対象物の特性は、残留応力の他に表面硬さがある。例えば特許文献2には、特許文献1と同様の工程を行うことで撮像された回折環のX線強度分布を検出し、回折環の全周にわたって回折環の半径方向におけるX線強度分布から半価幅を検出して平均し、得られた半価幅の平均値を予め得られている半価幅と表面硬さとの関係に当てはめることで、測定対象物の表面硬さを測定するX線回折測定装置が示されている。 Conventionally, an object to be measured is irradiated with X-rays at a predetermined incident angle, and the X-rays diffracted by the object to be measured are received to capture an image of a diffraction ring, and the shape of the imaged diffraction ring is detected to detect cos α An X-ray diffraction measurement apparatus is known that performs analysis by a method and measures the residual stress of an object to be measured. For example, the X-ray diffraction measurement apparatus disclosed in Patent Document 1 includes an X-ray emitter, a diffraction ring imaging means such as an imaging plate, a diffraction ring reading means such as a laser detection device and a laser scanning mechanism, and an LED irradiator. Diffraction ring elimination means and the like are provided in one housing. Then, a position and attitude adjusting process for adjusting the position and attitude of the X-ray diffraction measurement device with respect to the object to be measured, and an imaging process for imaging the diffraction ring on the imaging plate using diffracted X-rays generated by irradiating the object to be measured with X-rays. , a reading step of detecting the shape of the diffraction ring by irradiating the imaging plate while scanning a laser beam from a laser detection device, and an erasing step of erasing the diffraction ring by irradiating LED light, The residual stress of the object to be measured can be measured by arithmetically processing the shape of the obtained diffraction ring. In addition to the residual stress, the properties of the object to be measured that can be measured from the diffraction ring imaged by the X-ray diffraction measurement device include surface hardness. For example, in Patent Document 2, the X-ray intensity distribution of the imaged diffraction ring is detected by performing the same process as in Patent Document 1, and half of the X-ray intensity distribution in the radial direction of the diffraction ring is detected over the entire circumference of the diffraction ring. X-ray for measuring the surface hardness of the object to be measured by detecting and averaging the value width and applying the obtained average value of the half value width to the relationship between the half value width and the surface hardness obtained in advance A diffractometer is shown.

特許文献2のX線回折測定装置により測定対象物の表面硬さを測定する場合、測定対象物のX線照射点から回折環が撮像される撮像面までの距離(以下、照射点―撮像面間距離という)及びX線を出射するコリメータとは、半価幅と表面硬さの関係を得たときと値が一致している必要がある。
コリメータはX線を通過させる貫通孔であり、数値にするならば、出射するX線の径(以下、X線出射径という)と出射するX線の進行方向における拡がり度合(以下、X線拡がり角という)である。一致していることが必要な理由は、半価幅は、照射点―撮像面間距離、X線出射径及びX線拡がり角により変化するためである。そして、照射点―撮像面間距離の値を予め設定した値にするには、特許文献1に示されている、出射X線と同じ光軸で可視のLED光を出射し、可視光の照射点付近の撮影画像を得る機能を用いて、可視光照射点の撮影画像上の位置を所定の位置にすればよい。また、半価幅と表面硬さとの関係をコリメータ(特許文献1,2では固定具18)ごとに照射点―撮像面間距離を設定値にしたうえで得て、表面硬さを計算する演算を行うコンピュータ装置に記憶させておき、コリメータを変更した際、コンピュータ装置にコリメータの識別情報を入力すればよい。
When measuring the surface hardness of the object to be measured by the X-ray diffraction measurement device of Patent Document 2, the distance from the X-ray irradiation point of the object to be measured to the imaging surface where the diffraction ring is imaged (hereinafter, irradiation point-imaging surface ) and the collimator for emitting X-rays must match the values obtained when the relationship between the half width and the surface hardness is obtained.
The collimator is a through-hole through which X-rays pass. If expressed numerically, the diameter of the emitted X-rays (hereinafter referred to as the X-ray emission diameter) and the degree of spread of the emitted X-rays in the traveling direction (hereinafter referred to as the X-ray spread angle). The reason why it is necessary to match is that the half width varies depending on the distance between the irradiation point and the imaging surface, the X-ray emission diameter, and the X-ray divergence angle. Then, in order to set the value of the distance between the irradiation point and the imaging surface to a preset value, visible LED light is emitted on the same optical axis as the emitted X-rays, as shown in Patent Document 1, and irradiation of visible light is performed. The position of the visible light irradiation point on the captured image may be set to a predetermined position using the function of obtaining the captured image near the point. In addition, the relationship between the half-value width and the surface hardness is obtained for each collimator (fixture 18 in Patent Documents 1 and 2) after setting the distance between the irradiation point and the imaging surface to a set value, and the calculation of the surface hardness is performed. is stored in the computer device that performs the above, and when the collimator is changed, the identification information of the collimator can be input to the computer device.

特許第5835191号公報Japanese Patent No. 5835191 特許第6055970号公報Japanese Patent No. 6055970

しかしながら、可視光照射点の撮影画像上の位置が所定の位置になるよう、測定対象物に対するX線回折測定装置の位置と姿勢を調整する作業は、測定対象物の形状が一定でないときは時間がかかり、例えばラインで流れている厚さが一定でない測定対象物を連続して測定するときなどのように、多くの形状が一定でない測定対象物を連続して測定する場合は、測定効率が悪くなるという問題がある。また、X線回折測定装置のコリメータの種類が多い場合は、コリメータごとに半価幅と表面硬さ等の特性値との関係を得て記憶しておくのに時間がかかり、作業効率が悪くなるという問題もある。これは、半価幅に限らず、回折環の半径方向におけるX線強度分布の拡がり度合を示す幅であればどのような幅であっても同じであり、以下、X線回折像におけるX線強度分布の拡がり度合を示す幅を総称して回折像幅という。 However, the work of adjusting the position and posture of the X-ray diffraction measurement device with respect to the object to be measured so that the position of the visible light irradiation point on the photographed image is at a predetermined position may take time if the shape of the object to be measured is not constant. For example, when continuously measuring objects with uneven thickness flowing in a line, measurement efficiency decreases when measuring many objects with uneven shapes. There is a problem of getting worse. In addition, when there are many types of collimators in the X-ray diffraction measurement device, it takes time to obtain and store the relationship between the half-value width and the characteristic value such as the surface hardness for each collimator, resulting in poor work efficiency. There is also the problem of becoming This is not limited to the half-value width, but is the same for any width as long as it indicates the degree of spread of the X-ray intensity distribution in the radial direction of the diffraction ring. The width indicating the degree of spread of the intensity distribution is generically called the diffraction pattern width.

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、測定対象物で回折したX線により形成される回折環の半径方向における回折像幅を測定するX線回折測定装置において、照射点―撮像面間距離やコリメータの影響を受けない回折像幅(以下、正規回折像幅という)を取得することが可能なX線回折測定装置を提供することにある。すなわち、X線回折測定装置の位置と姿勢の調整が不要で、コリメータごとに回折像幅と表面硬さ等の特性値との関係を得ておく必要がないため、効率よく該特性値を測定可能なX線回折測定装置を提供することにある。及び該X線回折測定装置において正規回折像幅を算出する際に用いる演算用数値を 正規回折像幅の測定とともに検出する回折像幅測定方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve this problem, and its object is to irradiate an object to be measured with X-rays, and measure the width of the diffraction pattern in the radial direction of the diffraction ring formed by the X-rays diffracted by the object to be measured. Provided is an X-ray diffraction measurement apparatus capable of acquiring a diffraction image width (hereinafter referred to as normal diffraction image width) that is not affected by the distance between the irradiation point and the imaging surface or the collimator in the X-ray diffraction measurement apparatus to be measured. That's what it is. That is, there is no need to adjust the position and posture of the X-ray diffraction measurement device, and there is no need to obtain the relationship between the diffraction image width and the characteristic value such as surface hardness for each collimator, so the characteristic value can be efficiently measured. The object is to provide an X-ray diffraction measuring apparatus capable of achieving the above. Another object of the present invention is to provide a method for measuring the width of a diffraction pattern, which measures the width of the normal diffraction pattern and detects the arithmetic numerical value used in calculating the width of the normal diffraction pattern in the X-ray diffraction measurement apparatus.

上記目的を達成するために、X線管から出射されたX線を、貫通孔を通過させて対象とする測定対象物に向けて出射するX線出射手段と、X線出射手段により前記測定対象物に向けてX線が照射された際、測定対象物のX線照射点にて発生した回折X線を撮像面にて受光し、回折X線により形成される回折環の半径方向におけるX線強度分布を検出するX線強度分布検出手段と、X線強度分布検出手段により検出されたX線強度分布を用いて、回折環の半径方向におけるX線強度分布に基づく幅である回折像幅を検出する回折像幅検出手段とを備えたX線回折測定装置において、X線照射点から撮像面までの距離である照射点―撮像面間距離を検出する距離検出手段を備え、回折像幅検出手段は、距離検出手段が検出した照射点―撮像面間距離L、予め記憶されているX線出射手段が出射するX線の径であるX線出射径R及びX線出射手段が出射するX線の進行方向における拡がり度合であるX線拡がり角θhを用いて、X線強度分布検出手段により検出されたX線強度分布から検出される回折像幅Wから、X線照射点の大きさに基づく要素とX線拡がり角θhに基づく要素が除かれるとともに、照射点―撮像面間距離Lに対する割合の要素を含めた正規回折像幅を算出するようにしたことにある。 In order to achieve the above object, X-ray emitting means for passing X-rays emitted from an X-ray tube through a through hole and emitting them toward an object to be measured; When an object is irradiated with X-rays, the diffracted X-rays generated at the X-ray irradiation point of the object to be measured are received by the imaging surface, and the X-rays in the radial direction of the diffraction ring formed by the diffracted X-rays Using the X-ray intensity distribution detecting means for detecting the intensity distribution and the X-ray intensity distribution detected by the X-ray intensity distribution detecting means, the diffraction image width, which is the width based on the X-ray intensity distribution in the radial direction of the diffraction ring, is determined. an X-ray diffraction measurement apparatus comprising a diffraction image width detecting means for detecting a diffraction image width, comprising a distance detecting means for detecting a distance between an irradiation point and an imaging surface, which is the distance from an X-ray irradiation point to an imaging surface, and detecting a diffraction image width; The means includes the irradiation point-imaging surface distance L detected by the distance detection means, the X-ray emission diameter R which is the diameter of the X-ray emitted by the X-ray emission means stored in advance, and the X-ray emitted by the X-ray emission means. Using the X-ray divergence angle θh, which is the degree of divergence in the traveling direction of the rays, the size of the X-ray irradiation point is determined from the diffraction image width W detected from the X-ray intensity distribution detected by the X-ray intensity distribution detecting means. and the element based on the X-ray divergence angle θh are removed, and the normal diffraction pattern width is calculated including the factor of the ratio to the distance L between the irradiation point and the imaging plane.

これによれば、回折環の半径方向におけるX線強度分布から検出される回折像幅Wは、照射点―撮像面間距離L、X線出射径R及びX線拡がり角θhにより変化するが、回折像幅検出手段が、距離検出手段が検出した照射点―撮像面間距離L及び予め記憶されているX線出射径R及びX線拡がり角θhを用いて、検出された回折像幅WからX線照射点の大きさに基づく要素とX線拡がり角θhに基づく要素を除くとともに、照射点―撮像面間距離Lに対する割合の要素を含めた正規回折像幅を算出することで、照射点―撮像面間距離Lやコリメータ(X線出射径R及びX線拡がり角θh)の影響を受けない正規回折像幅を得ることができる。すなわち、X線回折測定装置の位置と姿勢の調整が不要で、コリメータごとに回折像幅と表面硬さ等の特性値との関係を得ておく必要がないようにすることができる。 According to this, the diffraction image width W detected from the X-ray intensity distribution in the radial direction of the diffraction ring varies depending on the distance L between the irradiation point and the imaging surface, the X-ray exit diameter R, and the X-ray divergence angle θh. Diffraction image width detection means detects the detected diffraction image width W from the detected diffraction image width W using the irradiation point-imaging surface distance L detected by the distance detection means and the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh stored in advance. By calculating the normal diffraction image width including the factor of the ratio to the distance L between the irradiation point and the imaging plane, while excluding the element based on the size of the X-ray irradiation point and the element based on the X-ray divergence angle θh, the irradiation point - It is possible to obtain a regular diffraction pattern width that is not affected by the distance L between imaging surfaces and the collimator (X-ray exit diameter R and X-ray divergence angle θh). That is, it is possible to eliminate the need to adjust the position and attitude of the X-ray diffraction measurement apparatus and obtain the relationship between the diffraction image width and the characteristic value such as surface hardness for each collimator.

また、本発明の他の特徴は、回折像幅検出手段は、距離検出手段が検出した照射点―撮像面間距離Lを用いて、X線強度分布検出手段により検出されたX線強度分布から回折像幅WをX線照射点を原点にした角度の単位で検出する第1の演算ステップと、距離検出手段が検出した照射点―撮像面間距離L、予め記憶されているX線出射径R及びX線拡がり角θhを用いて、X線照射点の大きさに基づく回折像幅をX線照射点を原点にした角度の単位で算出する第2の演算ステップと、回折像幅Wから角度の単位にしたX線照射点の大きさに基づく回折像幅を減算するとともに、角度の単位のX線拡がり角θhを加算して正規回折像幅とする第3の演算ステップとを行うようにしたことにある。 Another feature of the present invention is that the diffraction image width detection means uses the irradiation point-imaging plane distance L detected by the distance detection means to determine the X-ray intensity distribution detected by the X-ray intensity distribution detection means. A first calculation step of detecting the diffraction pattern width W in units of angles with the X-ray irradiation point as the origin, the irradiation point-imaging surface distance L detected by the distance detection means, and the X-ray emission diameter stored in advance. Using R and the X-ray divergence angle θh, a second calculation step of calculating the diffraction pattern width based on the size of the X-ray irradiation point in units of angles with the X-ray irradiation point as the origin; a third calculation step of subtracting the diffraction pattern width based on the size of the X-ray irradiation spot in angular units and adding the X-ray divergence angle θh in angular units to obtain a normal diffraction pattern width; I did it.

これによれば、簡単な演算により、照射点―撮像面間距離Lやコリメータ(X線出射径R及びX線拡がり角θh)の影響を受けない正規回折像幅を得ることができる。 According to this, it is possible to obtain a regular diffraction pattern width that is not affected by the irradiation point-imaging surface distance L and the collimator (X-ray emission diameter R and X-ray divergence angle θh) by simple calculation.

また、本発明の他の特徴は、X線出射手段から測定対象物に向けてX線が照射された際の、測定対象物におけるX線入射角を検出する入射角検出手段を備え、回折像幅検出手段は、第1の演算ステップにおいて、回折環の回転角度ごとに、回折像幅Wを角度の単位で検出し、第2の演算ステップにおいて、回折環の回転角度ごとに、入射角検出手段により検出されたX線入射角をも用いて、X線照射点の大きさに基づく回折像幅を角度の単位で算出し、第3の演算ステップにおいて、前記回折環の回転角度ごとに正規回折像幅を算出し、得られた複数の正規回折像幅を平均するようにしたことにある。 Another feature of the present invention is that it comprises incident angle detection means for detecting the X-ray incident angle on the object to be measured when the object to be measured is irradiated with X-rays from the X-ray emitting means, and a diffraction image is obtained. The width detection means detects the diffraction image width W in units of angle for each rotation angle of the diffraction ring in the first calculation step, and detects the incident angle for each rotation angle of the diffraction ring in the second calculation step. Also using the X-ray incident angle detected by means, a diffraction pattern width based on the size of the X-ray irradiation spot is calculated in units of angles, and in a third calculation step, normalized for each rotation angle of the diffraction ring A diffraction pattern width is calculated and a plurality of normal diffraction pattern widths obtained are averaged.

これによれば、測定対象物が複雑な形状をしている等の理由で回折X線の一部が妨害され、回折環が全周形成できない場合であっても、正規回折像幅を精度よく求めることができる。先行技術文献の特許文献2に示されるように、測定対象物に垂直以外の方向からX線を入射した場合、回折像幅Wは回折環の周方向(回転角度)に対して変化し、この変化曲線の振幅はX線入射角により変化するが、回折環の全周にわたる回転角度ごとの回折像幅Wを平均した値は、X線入射角によらず一定である。別の表現をすると、回折環の全周にわたる回転角度ごとの回折像幅Wを平均した値は、測定対象物に垂直方向からX線を入射させ、回折環の回転角度に対して回折像幅Wが変化しないようにした場合の回折像幅Wと等しい値である。よって、正規回折像幅の算出を回折環の全周にわたる回転角度ごとの回折像幅Wを平均した値を用いて行えば、回折像幅Wの回折環の回転角度に対する変化は無視することができる。しかしながら、回折環が全周形成できない場合は、回折環の全周にわたる回転角度ごとの回折像幅Wを平均することはできなくなる。そのような場合でも、回折環の回転角度ごとに正規回折像幅を算出し、得られた複数の正規回折像幅を平均すれば、正規回折像幅を精度よく求めることができる。 According to this, even if part of the diffracted X-rays are obstructed due to the object being measured having a complicated shape, etc., and the entire circumference of the diffraction ring cannot be formed, the regular diffraction image width can be obtained with high accuracy. can ask. As shown in Patent Document 2 of the prior art document, when the X-ray is incident on the object to be measured from a direction other than perpendicular, the diffraction image width W changes with respect to the circumferential direction (rotation angle) of the diffraction ring. Although the amplitude of the change curve varies depending on the X-ray incident angle, the average value of the diffraction image width W for each rotation angle over the entire circumference of the diffraction ring is constant regardless of the X-ray incident angle. In other words, the value obtained by averaging the diffraction pattern width W for each rotation angle over the entire circumference of the diffraction ring is obtained by making the X-ray incident on the object to be measured from the vertical direction, and diffracting the diffraction image width with respect to the rotation angle of the diffraction ring. This value is equal to the diffraction pattern width W when W is kept unchanged. Therefore, if the normal diffraction image width is calculated using the average value of the diffraction image width W for each rotation angle over the entire circumference of the diffraction ring, the change in the diffraction image width W with respect to the rotation angle of the diffraction ring can be ignored. can. However, if the diffraction ring cannot be formed around the entire circumference, it becomes impossible to average the diffraction image width W for each rotation angle over the entire circumference of the diffraction ring. Even in such a case, the normal diffraction image width can be obtained with high accuracy by calculating the normal diffraction image width for each rotation angle of the diffraction ring and averaging the obtained normal diffraction image widths.

また、本発明の他の特徴は、X線出射手段が出射するX線と光軸が同一の可視の平行光を出射する可視光出射手段と、可視光出射手段から出射された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信号を出力するカメラと、結像レンズが、可視光出射手段が出射した可視光の反射光を入射し撮像器が反射光を受光したときの、撮像器が出力する信号から作成した撮影画像における受光点の大きさを検出し、受光点の大きさを、予め記憶されている受光点大きさとX線出射径R及びX線拡がり角θhとの関係に適用して、回折像幅検出手段が演算に使用するX線出射径R及びX線拡がり角θhを決定する演算用数値決定手段とを備えたことにある。 Another feature of the present invention is visible light emitting means for emitting visible parallel light having the same optical axis as the X-ray emitted by the X-ray emitting means, and irradiation of the visible light emitted from the visible light emitting means. a camera having an imaging lens that forms an image of an object to be measured in an area including points, and an imaging device that takes an image formed by the imaging lens, and outputs a signal representing the imaged image; When the imaging lens receives the reflected light of visible light emitted by the visible light emitting means and the image pickup device receives the reflected light, the size of the light receiving point in the captured image created from the signal output by the image pickup device is detected. Then, by applying the size of the light-receiving point to the relationship between the size of the light-receiving point stored in advance, the X-ray emission diameter R, and the X-ray divergence angle θh, the X-ray emission used for calculation by the diffraction pattern width detection means and a calculation numerical value determination means for determining the diameter R and the X-ray divergence angle θh.

これによれば、X線回折測定装置のコリメータを交換した際、コリメータの識別情報を入力せずとも、X線回折測定装置により標準試料の測定を行えば、演算用数値決定手段が受光点の大きさからコリメータの特性であるX線出射径R及びX線拡がり角θhを演算に使用する値として決定するので、入力忘れを防止することができる。X線回折測定装置のコリメータを交換した際、標準試料を測定して測定値が正常であることが確認される。そのとき、先行技術文献の特許文献1に示されるように、測定の前に可視光出射手段により可視光を出射し、カメラにより可視光の照射点付近の撮影を行い、撮影画像における照射点及び可視光の反射光により生じる受光点の撮影画像上での位置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と姿勢が調整される。この時の撮影画像上での受光点の大きさは、コリメータ、すなわちX線出射手段の貫通孔により変わるため、貫通孔の特性であるX線出射径R及びX線拡がり角θhと受光点の大きさとを対応させて記憶させておけば、受光点の大きさから演算に使用するX線出射径R及びX線拡がり角θhを決定することができる。 According to this, when the collimator of the X-ray diffraction measuring device is replaced, if the standard sample is measured by the X-ray diffraction measuring device without inputting the identification information of the collimator, the numerical value determination means for calculation can determine the light receiving point. Since the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle .theta.h, which are the characteristics of the collimator, are determined as values to be used for calculation from the size, it is possible to prevent forgetting to input them. When the collimator of the X-ray diffraction measurement device is replaced, a standard sample is measured to confirm that the measured values are normal. At that time, as shown in Patent Document 1 of the prior art document, visible light is emitted by the visible light emitting means before measurement, the vicinity of the irradiation point of the visible light is photographed by the camera, and the irradiation point and the irradiation point in the photographed image The position and orientation of the X-ray diffraction measurement apparatus with respect to the object to be measured are adjusted so that the position of the light-receiving point generated by the reflected light of the visible light on the photographed image is the set position. Since the size of the light receiving point on the photographed image at this time varies depending on the collimator, that is, the through hole of the X-ray emitting means, If the sizes are associated with each other and stored, the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh used for calculation can be determined from the size of the light receiving point.

また、本発明の他の特徴は、X線管から出射されたX線を、貫通孔を通過させて対象とする測定対象物に向けて出射するX線出射手段と、X線出射手段により測定対象物に向けてX線が照射された際、測定対象物のX線照射点にて発生した回折X線を撮像面にて受光し、回折X線により形成される回折環の半径方向におけるX線強度分布を検出するX線強度分布検出手段と、X線強度分布検出手段により検出されたX線強度分布を用いて、回折環の半径方向におけるX線強度分布に基づく幅である回折像幅を検出する回折像幅検出手段と、X線照射点から撮像面までの距離である照射点―撮像面間距離を検出する距離検出手段とを備えたX線回折測定装置を作動させ、回折像幅検出手段により検出された回折像幅Wから、X線出射手段が出射するX線の径であるX線出射径R及びX線出射手段が出射するX線の進行方向における拡がり度合であるX線拡がり角θhを用いて、X線照射点の大きさに基づく要素とX線拡がり角θhに基づく要素が除かれるとともに、照射点―撮像面間距離に対する割合の要素を含めた正規回折像幅を測定する回折像幅測定方法において、少なくとも3つの照射点―撮像面間距離においてそれぞれ、X線回折測定装置を作動させ、同一測定対象物において得られる少なくとも3つのX線強度分布から、少なくとも3つの回折像幅Wを検出するとともに、距離検出手段により少なくとも3つの照射点―撮像面間距離Lを検出する測定ステップと、回折像幅W,照射点―撮像面間距離L、正規回折像幅、X線出射径R及びX線拡がり角θhにより成立する式に、少なくとも3つの回折像幅W及び少なくとも3つの照射点―撮像面間距離Lを代入することで成立する少なくとも3つの式から、未知数であるX線出射径R及びX線拡がり角θhを算出するとともに正規回折像幅を算出する演算ステップとから成る回折像幅測定方法としたことにある。 Another feature of the present invention is that the X-ray emitted from the X-ray tube passes through the through-hole and is emitted toward the object to be measured, and the X-ray emission means performs measurement. When an object is irradiated with X-rays, the diffracted X-rays generated at the X-ray irradiation point of the object to be measured are received by the imaging surface, and the X-ray in the radial direction of the diffraction ring formed by the diffracted X-rays Using the X-ray intensity distribution detection means for detecting the X-ray intensity distribution and the X-ray intensity distribution detected by the X-ray intensity distribution detection means, the diffraction image width which is the width based on the X-ray intensity distribution in the radial direction of the diffraction ring and a distance detection means for detecting the distance between the X-ray irradiation point and the image pickup surface, which is the distance from the X-ray irradiation point to the image pickup surface. From the diffraction image width W detected by the width detection means, the X-ray emission diameter R, which is the diameter of the X-rays emitted by the X-ray emission means, and the degree of spread of the X-rays emitted by the X-ray emission means in the traveling direction, X Using the line divergence angle θh, the element based on the size of the X-ray irradiation point and the element based on the X-ray divergence angle θh are removed, and the normal diffraction image width including the element of the ratio to the distance between the irradiation point and the imaging plane In the diffraction pattern width measurement method for measuring, the X-ray diffraction measurement device is operated at each of at least three irradiation point-imaging plane distances, and from at least three X-ray intensity distributions obtained on the same measurement object, at least three a measurement step of detecting two diffraction image widths W and detecting at least three distances L between the irradiation point and the imaging surface by distance detection means; , from at least three equations established by substituting at least three diffraction image widths W and at least three irradiation point-imaging surface distances L into the equations established by the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh, The diffraction pattern width measuring method comprises the steps of calculating the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh, which are unknown quantities, and calculating the normal diffraction pattern width.

これによれば、少なくとも3つの照射点―撮像面間距離LでX線回折測定装置により同一測定対象物の回折像幅Wを測定して、演算処理をするのみで、正規回折像幅の算出に必要なX線出射径R及びX線拡がり角θhを取得することができ、さらに測定した測定対象物の正規回折像幅も取得することができる。 According to this, the diffraction image width W of the same measurement object is measured with an X-ray diffraction measurement device at least three irradiation point-imaging surface distances L, and the normal diffraction image width is calculated only by performing arithmetic processing. It is possible to obtain the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh necessary for , and also to obtain the normal diffraction pattern width of the measured object.

また、X線回折測定装置がX線出射手段から測定対象物に向けてX線が照射された際の、測定対象物におけるX線入射角を検出する入射角検出手段を備えているならば、上述した回折像幅測定方法を変更して、少なくとも2つの照射点―撮像面間距離においてそれぞれ、X線回折測定装置を作動させ、同一測定対象物において得られる少なくとも2つのX線強度分布における、回折環の0°と180°の回転角度付近からそれぞれ回折像幅Wを検出するとともに、距離検出手段により少なくとも2つの照射点―撮像面間距離Lを検出し、入射角検出手段により少なくとも2つのX線入射角θxを検出する測定ステップと、回折像幅W,照射点―撮像面間距離L、X線入射角θx、正規回折像幅、X線出射径R及びX線拡がり角θhにより成立する式に、少なくとも4つの回折像幅W、及び少なくとも2つの照射点―撮像面間距離Lと入射角θxを代入することで成立する少なくとも4つの式から、未知数であるX線出射径R及びX線拡がり角θhを算出するとともに正規回折像幅を算出する演算ステップとから成る回折像幅測定方法としてもよい。 Further, if the X-ray diffraction measurement apparatus is provided with incident angle detection means for detecting the X-ray incident angle on the object to be measured when the object to be measured is irradiated with X-rays from the X-ray emitting means, By changing the diffraction pattern width measurement method described above, the X-ray diffraction measurement device is operated at each of at least two irradiation point-imaging plane distances, and at least two X-ray intensity distributions obtained on the same measurement object are: The diffraction image width W is detected from the vicinity of the rotation angles of 0° and 180° of the diffraction ring, the distance detection means detects at least two irradiation point-imaging surface distances L, and the incident angle detection means detects at least two distances. Established by the measurement step of detecting the X-ray incident angle θx, the diffraction image width W, the distance L between the irradiation point and the imaging surface, the X-ray incident angle θx, the normal diffraction image width, the X-ray exit diameter R, and the X-ray divergence angle θh From at least four equations established by substituting at least four diffraction image widths W, at least two irradiation point-imaging surface distances L, and incident angles θx into the equations, the unknown X-ray emission diameter R and A diffraction pattern width measuring method may be provided that includes a calculation step of calculating the X-ray divergence angle θh and calculating the normal diffraction pattern width.

これによれば、少なくとも2つの照射点―撮像面間距離LでX線回折測定装置により同一測定対象物の回折像幅Wを測定して、演算処理をするのみで、正規回折像幅の算出に必要なX線出射径R及びX線拡がり角θhを取得することができ、さらに測定した測定対象物の正規回折像幅も取得することができる。 According to this, the diffraction image width W of the same measurement object is measured with an X-ray diffraction measurement device at least two irradiation point-imaging surface distances L, and the normal diffraction image width is calculated only by performing arithmetic processing. It is possible to obtain the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh necessary for , and also to obtain the normal diffraction pattern width of the measured object.

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。1 is an overall schematic diagram showing an X-ray diffraction measurement system including an X-ray diffraction measurement device according to an embodiment of the present invention; FIG. 図1のX線回折測定装置の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of the X-ray diffraction measurement apparatus of FIG. 1; 図2のX線回折測定装置におけるX線出射機構部分を拡大して示す部分断面図である。3 is a partial cross-sectional view showing an enlarged X-ray emission mechanism portion in the X-ray diffraction measurement apparatus of FIG. 2; FIG. 図3において、出射X線と同じ光軸となる可視のLED光を出射する部分を拡大して示す斜視図である。FIG. 4 is an enlarged perspective view showing a portion of FIG. 3 that emits visible LED light having the same optical axis as that of emitted X-rays. X線回折測定装置のカメラの撮影画像における可視光照射点の位置が照射点―撮像面間距離により変化する様子を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing how the position of a visible light irradiation point in an image captured by a camera of an X-ray diffraction measurement device changes depending on the distance between the irradiation point and the imaging surface. 回折環の半価幅WをX線照射点の径による半価幅Wp、X線拡がり角θhによる半価幅Wh及び測定対象物の特性による半価幅Wcの要素に分けて、X線出射径RとX線拡がり角θhを誇張して示した図である。The half-value width W of the diffraction ring is divided into the elements of the half-value width Wp due to the diameter of the X-ray irradiation point, the half-value width Wh due to the X-ray divergence angle θh, and the half-value width Wc due to the characteristics of the measurement object, and the X-ray is emitted. It is the figure which exaggerated and showed the diameter R and the X-ray divergence angle (theta)h. 図6の回折環の半価幅WからX線照射点の径による半価幅Wp、X線拡がり角θhによる半価幅Whを除外し、測定対象物の特性による半価幅Wcのみにした状態を概念的に示した図である。The half-value width Wp due to the diameter of the X-ray irradiation point and the half-value width Wh due to the X-ray divergence angle θh are excluded from the half-value width W of the diffraction ring in FIG. 4 is a diagram conceptually showing a state; FIG. 回折環の周方向(回転角度)に対する半価幅の変化曲線をX線入射角ごとに示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a change curve of the half-value width with respect to the circumferential direction (rotational angle) of the diffraction ring for each X-ray incident angle; X線を入射角θxで入射したときの、回折環の0°と180°における半価幅Wを図6と同様にして示す図である。7 is a diagram similar to FIG. 6 showing the half width W of the diffraction ring at 0° and 180° when X-rays are incident at an incident angle θx; FIG. 図9におけるX線照射点付近を、入射するX線と回折環の180°付近に向かう回折X線のみで示した図である。FIG. 10 is a diagram showing the vicinity of the X-ray irradiation point in FIG. 9 only with incident X-rays and diffracted X-rays directed toward the vicinity of 180° of the diffraction ring. 図9におけるX線照射点付近を、入射するX線と回折環の0°付近に向かう回折X線のみで示した図である。FIG. 10 is a diagram showing the vicinity of the X-ray irradiation point in FIG. 9 only with incident X-rays and diffracted X-rays directed toward the vicinity of 0° of the diffraction ring. 測定対象物の形状により回折環に欠落部分が発生する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the missing part generate|occur|produces in a diffraction ring by the shape of a measuring object. 回折環の周方向に対する半価幅の変化曲線がsinカーブになることを理論的に説明するための図で、X線照射点を拡大して出射X線の光軸方向(点線)と測定対象物の法線方向(実線)から見た図である。A diagram for theoretically explaining that the change curve of the half-value width with respect to the circumferential direction of the diffraction ring becomes a sine curve. It is the figure seen from the normal line direction (solid line) of an object. 回折環の周方向に対する半価幅の変化曲線がsinカーブになることを理論的に説明するための図で、X線照射点を拡大してX軸に平行な方向から見た図である。It is a diagram for theoretically explaining that the change curve of the half-value width with respect to the circumferential direction of the diffraction ring becomes a sine curve, and is an enlarged view of the X-ray irradiation point as seen from the direction parallel to the X-axis. 回折環の周方向に対する半価幅の変化曲線がsinカーブになることを理論的に説明するための図で、X線入射角が0°のときの回折環とX線照射点を直交座標により示した図である。This is a diagram for theoretically explaining that the change curve of the half-value width with respect to the circumferential direction of the diffraction ring becomes a sine curve. It is a diagram showing. 回折環の周方向に対する半価幅の変化曲線がsinカーブになることを理論的に説明するための図で、X線入射角を所定の角度にしたときの回折環とX線照射点を直交座標により示した図である。A diagram for theoretically explaining that the change curve of the half-value width with respect to the circumferential direction of the diffraction ring becomes a sine curve. FIG. 4 is a diagram shown by coordinates;

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5を用いて説明する。なお、このX線回折測定システムが先行技術文献の特許文献1に示されているX線回折測定システムと異なっている点で本願の発明に関わる点は、コンピュータ装置90のコントローラ91が実行する演算プログラムに新たな演算プログラムを備わっている点であり、X線回折測定システムの外観上の構成には、本願の発明に関わる点はない。ただし、本実施形態のX線回折測定装置は、本願出願人が特許文献1に示されるX線回折測定装置を小型化するために開発したX線回折測定装置をベースにしているため、本願の発明に直接関わらない点において特許文献1に示されているX線回折測定装置と異なっている箇所がある。さらに、本実施形態のX線回折測定システムは、ラインで流れる測定対象物OBの表面硬さと残留応力を連続して測定するシステムであるため、その点においても特許文献1に示されるX線回折測定システムと異なっている箇所がある。以下、特許文献1に示されているX線回折測定システムと機能及び構造が同じ箇所は、同じであることを述べて簡略的に説明するにとどめ、異なっている箇所は詳細に説明するようにする。 A configuration of an X-ray diffraction measurement system including an X-ray diffraction measurement apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. Note that this X-ray diffraction measurement system differs from the X-ray diffraction measurement system disclosed in Patent Document 1 of the prior art document, and the point related to the invention of the present application is that the calculation executed by the controller 91 of the computer device 90 The only difference is that the program has a new calculation program, and the external configuration of the X-ray diffraction measurement system has nothing to do with the present invention. However, since the X-ray diffraction measurement apparatus of the present embodiment is based on the X-ray diffraction measurement apparatus developed by the applicant of the present application to reduce the size of the X-ray diffraction measurement apparatus disclosed in Patent Document 1, There are some points that are different from the X-ray diffraction measurement apparatus shown in Patent Document 1 in points that are not directly related to the invention. Furthermore, since the X-ray diffraction measurement system of the present embodiment is a system for continuously measuring the surface hardness and residual stress of the measurement object OB flowing in the line, the X-ray diffraction measurement system shown in Patent Document 1 is also used in this respect. There are some points that are different from the measurement system. In the following, portions having the same functions and structures as those of the X-ray diffraction measurement system disclosed in Patent Document 1 will be simply described as being the same, and different portions will be described in detail. do.

図1及び図2に示すように、このX線回折測定システムは、X線回折測定装置1、コンピュータ装置90、高電圧電源95、アーム式移動装置(先端51のみ図示)及び搬送装置から構成される。そして、このX線回折測定システムは、搬送装置のステージStに所定の間隔ごとに載置された測定対象物OBがX線回折測定装置1の直下に来るごとに、X線回折測定装置1からX線を照射して測定対象物OBの表面硬さと残留応力を測定する。表面硬さを測定する方法は、X線照射により発生する回折X線により回折環を撮像するとともに撮像された回折環を読取り、回折環の半径方向におけるX線強度分布曲線の半価幅を予めコントローラ91に記憶させている半価幅と表面硬さとの関係に適用させることで表面硬さにするものであり、先行技術文献の特許文献2に示されている通りである。本願の発明の特徴点は、該X線強度分布曲線の半価幅から照射点―撮像面間距離及びX線を出射するコリメータ(X線出射径R及びX線拡がり角θh)によらない正規半価幅を算出したうえで、記憶させている正規半価幅と表面硬さとの関係に適用させて表面硬さを求める点である。なお、以下、図1及び図2の紙面垂直方向をX軸方向、横方向(ステージStの移動方向)をY軸方向、縦方向をZ軸方向として説明する。 As shown in FIGS. 1 and 2, this X-ray diffraction measurement system comprises an X-ray diffraction measurement device 1, a computer device 90, a high voltage power supply 95, an arm-type moving device (only the tip 51 is shown), and a transport device. be. In this X-ray diffraction measurement system, each time an object to be measured OB placed on the stage St of the transport device at predetermined intervals comes directly under the X-ray diffraction measurement device 1, the X-ray diffraction measurement device 1 The surface hardness and residual stress of the measurement object OB are measured by irradiating it with X-rays. The method of measuring the surface hardness is to image the diffraction ring with diffracted X-rays generated by X-ray irradiation, read the imaged diffraction ring, and obtain the half width of the X-ray intensity distribution curve in the radial direction of the diffraction ring in advance. The surface hardness is obtained by applying it to the relationship between the half-value width and the surface hardness stored in the controller 91, as shown in Patent Document 2 of the prior art document. The characteristic point of the invention of the present application is that the normal The point is that after calculating the half-value width, it is applied to the stored relationship between the normal half-value width and the surface hardness to obtain the surface hardness. 1 and 2, the X-axis direction, the horizontal direction (moving direction of the stage St) as the Y-axis direction, and the vertical direction as the Z-axis direction.

図1及び図2に示すように、X線回折測定装置1は筐体50内に、X線管10、イメージングプレート15を取り付けるテーブル16、テーブル16を回転及び移動させるテーブル駆動機構20及び回折環を検出するレーザ検出装置30等を備えている。そして、X線回折測定装置1は筐体50内に、X線管10、テーブル駆動機構20及びレーザ検出装置30に接続され、それらの作動を制御したり、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点鎖線で囲われた各種回路は、筐体50内の2点鎖線内に納められている。そして、これらの各種回路はコンピュータ装置90に接続され、コンピュータ装置90のコントローラ91から入力する指令により作動する。コンピュータ装置90は入力装置92及び表示装置93を有し、入力装置92からの入力及びインスト-ルされているプログラムの作動により、上述した各種回路に指令を出力し、また該各種回路が出力したデータを入力してメモリに記憶する。また、図1に示すように、X線回折測定システムは高電圧電源95を備え、高電圧電源95はX線管10がX線を出射するための電圧及び電流をX線管10に出力する。これらの構成は、特許文献1に示されているX線回折測定システムと同じである。 As shown in FIGS. 1 and 2, the X-ray diffraction measurement apparatus 1 includes an X-ray tube 10, a table 16 for mounting an imaging plate 15, a table driving mechanism 20 for rotating and moving the table 16, and a diffraction ring. A laser detection device 30 or the like for detecting is provided. The X-ray diffraction measurement apparatus 1 is connected to the X-ray tube 10, the table drive mechanism 20 and the laser detection device 30 in the housing 50, and is used for controlling their operations and for inputting detection signals. Various circuits are also built in, and the various circuits enclosed by the two-dot chain lines shown outside the housing 50 in FIG. These various circuits are connected to the computer device 90 and operate according to commands input from the controller 91 of the computer device 90 . The computer device 90 has an input device 92 and a display device 93, and by input from the input device 92 and the operation of the installed program, commands are output to the various circuits described above, and the various circuits output commands. Enter data and store in memory. Further, as shown in FIG. 1, the X-ray diffraction measurement system includes a high voltage power supply 95, and the high voltage power supply 95 outputs to the X-ray tube 10 voltage and current for the X-ray tube 10 to emit X-rays. . These configurations are the same as the X-ray diffraction measurement system shown in Patent Document 1.

図2に示すように、X線回折測定装置1の筐体50は、底面壁50a、前面壁50b、後面壁50e、上面壁50f、側面壁(図示せず)、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及び後面壁50eと上面壁50fの角部をなくすように設けた傾斜壁50g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に対し所定の角度を成す平板と底面壁50aにほぼ平行な平板とからなり、繋ぎ壁50dは側面壁と垂直であり前面壁50bと所定の角度を有している。この所定の角度は、例えば30~40度であり、X線回折測定装置1から出射するX線は前面壁50b及び側面壁に略平行であるため、繋ぎ壁50dがステージStに平行になるようX線回折測定装置1の筐体50の姿勢を調整すると、測定対象物OBに対するX線入射角は、この所定の角度に等しくなる。切欠き部壁50cには円形孔50c1があり、回折環撮像時にはこの円形孔50c1を通過してX線が出射され、測定対象物OBにて発生した回折X線はこの円形孔50c1を通過して撮像がされる。 As shown in FIG. 2, the housing 50 of the X-ray diffraction measurement apparatus 1 includes a bottom wall 50a, a front wall 50b, a rear wall 50e, a top wall 50f, a side wall (not shown), a bottom wall 50a and a front wall 50b. A notch wall 50c and a connecting wall 50d provided so as to cut out the corners from the front side to the back side of the paper surface, and a sloped wall 50g provided so as to eliminate the corners of the rear wall 50e and the upper wall 50f is formed in The notch wall 50c is composed of a flat plate forming a predetermined angle with respect to the bottom wall 50a and a flat plate substantially parallel to the bottom wall 50a, and the connecting wall 50d is perpendicular to the side walls and has a predetermined angle with the front wall 50b. ing. This predetermined angle is, for example, 30 to 40 degrees, and since the X-rays emitted from the X-ray diffraction measurement apparatus 1 are substantially parallel to the front wall 50b and the side walls, the connecting wall 50d is arranged parallel to the stage St. By adjusting the posture of the housing 50 of the X-ray diffraction measurement apparatus 1, the X-ray incident angle with respect to the measurement object OB becomes equal to this predetermined angle. The notch wall 50c has a circular hole 50c1, and X-rays are emitted through the circular hole 50c1 when imaging the diffraction ring. image is captured.

コンピュータ装置90のコントローラ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、入力装置92からの指令の入力により、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1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、表面硬さ等の特性値の算出を行う。また、コントローラ91は、入力装置92から入力した測定条件やX線回折測定システムの作動状況、及び演算の結果得られた特性値や分布図等を表示装置93に表示する。コンピュータ装置90の構成及び機能は、特許文献1に示されているX線回折測定システムと同じである。 A controller 91 of the computer device 90 is an electronic control device whose main part is a microcomputer having a CPU, a ROM, a RAM, a large-capacity storage device, and the like. The stored program is executed to control the operation of the X-ray diffraction measurement apparatus 1, and the input digital data is used to perform calculations to calculate characteristic values such as surface hardness. The controller 91 also displays the measurement conditions input from the input device 92, the operation status of the X-ray diffraction measurement system, the characteristic values obtained as a result of calculation, the distribution map, and the like on the display device 93. FIG. The configuration and functions of the computer device 90 are the same as those of the X-ray diffraction measurement system disclosed in Patent Document 1.

図1及び図2に示すように、X線管10は筐体50内の上部にて図示左右方向に延設されて固定されている。この固定は、X線管10の側面が、後述するテーブル駆動機構20の板状プレート26に形成された円柱側面の一部の形状になっている溝に嵌合することで、位置決めがされたうえで行われている。そして、X線管10は、高電圧電源95からの高電圧の供給を受けると、その側面に形成された円状の出射口11からX線を図示下方向に出射する。図3に示すように、板状プレート26において出射口11と合わさる箇所には貫通孔26aが形成されており、出射口11から出射したX線は貫通孔26aを通過して下方向に進む。X線制御回路71は、コントローラ91から指令が入力すると、X線管10から一定強度のX線が出射するように、高電圧電源95からX線管10に供給される駆動電流及び駆動電圧を制御する。また、X線管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。 As shown in FIGS. 1 and 2, the X-ray tube 10 is fixed in the upper part of the housing 50 so as to extend in the horizontal direction. This fixation is performed by fitting the side surface of the X-ray tube 10 into a groove shaped as a part of the cylindrical side surface formed in the plate-like plate 26 of the table driving mechanism 20, which will be described later. It is done on the ground. When the X-ray tube 10 receives a high voltage from the high voltage power supply 95, the X-ray tube 10 emits X-rays downward in the drawing from a circular emission port 11 formed on its side surface. As shown in FIG. 3, a through-hole 26a is formed in the plate-like plate 26 at a location that is aligned with the exit port 11, and the X-rays emitted from the exit port 11 travel downward through the through-hole 26a. When a command is input from the controller 91, the X-ray control circuit 71 adjusts the drive current and drive voltage supplied from the high voltage power supply 95 to the X-ray tube 10 so that the X-ray tube 10 emits X-rays of constant intensity. Control. The X-ray tube 10 also includes a cooling device (not shown), and the X-ray control circuit 71 also controls drive signals supplied to this cooling device.

図2に示すように、テーブル駆動機構20は、筐体50に固定され、X線管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の紙面反対側には凸部があり、この凸部はテーブル駆動機構20における板状プレート26に固定されたブロック19とブロック29に固定された板状のガイド25にある溝に嵌合している。これにより移動ステージ21は板状のガイド25にある溝の方向にのみ移動可能になっており、ブロック19に固定されたフィードモータ22、スクリューロッド23及びブロック29に固定された軸受部24が回転することにより移動する。この移動方向は、X線管10の中心軸方向であり、別の表現をすると出射X線の光軸に垂直で筺体50の側面壁に平行な方向である。フィードモータ22内には、エンコーダ22aが組み込まれており、エンコーダ22aはフィードモータ22が回転するとパルス列信号を、図1に示す位置検出回路72及びフィードモータ制御回路73へ出力する。 As shown in FIG. 2 , the table driving mechanism 20 is fixed to the housing 50 and has a moving stage 21 below the X-ray tube 10 . A convex portion is provided on the opposite side of the moving stage 21, and this convex portion fits into grooves in the block 19 fixed to the plate-like plate 26 of the table driving mechanism 20 and the plate-like guide 25 fixed to the block 29. are in agreement. As a result, the moving stage 21 is movable only in the direction of the groove in the plate-shaped guide 25, and the feed motor 22 fixed to the block 19, the screw rod 23, and the bearing 24 fixed to the block 29 rotate. to move. This moving direction is the direction of the central axis of the X-ray tube 10 , or in other words, the direction perpendicular to the optical axis of the emitted X-rays and parallel to the side walls of the housing 50 . An encoder 22a is incorporated in the feed motor 22, and when the feed motor 22 rotates, the encoder 22a outputs a pulse train signal to the position detection circuit 72 and the feed motor control circuit 73 shown in FIG.

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し、位置検出回路72はエンコーダ22aからのパルス列信号をカウントすることで、移動限界位置を原点とした移動距離である移動位置をフィードモータ制御回路73とコントローラ91に出力する。また、フィードモータ制御回路73は、コントローラ91から入力した移動位置が位置検出回路72から入力する移動位置に等しくなるまで、フィードモータ22に駆動信号を出力する。さらに、フィードモータ制御回路73は、コントローラ91から移動方向と移動速度が入力すると、エンコーダ22aからのパルス列信号から計算される移動速度が入力した移動速度になるよう駆動信号の強度を制御する。位置検出回路72及びフィードモータ制御回路73のこれらの機能により、コントローラ91が指令を出力することで、移動ステージ21及び移動ステージ21と一体になっているスピンドルモータ27、テーブル16及びイメージングプレート15等は、回折環撮像位置、回折環読取位置及び回折環消去位置に移動し、コントローラ91が指定する移動方向に指定した移動速度で移動する。これらの機能は、特許文献1に示されているX線回折測定システムと同じである。 The position detection circuit 72 and the feed motor control circuit 73 are operated by commands from the controller 91, and the position detection circuit 72 counts the pulse train signal from the encoder 22a, thereby detecting the movement, which is the movement distance with the movement limit position as the origin. The position is output to feed motor control circuit 73 and controller 91 . Further, the feed motor control circuit 73 outputs drive signals to the feed motor 22 until the movement position input from the controller 91 becomes equal to the movement position input from the position detection circuit 72 . Further, when the moving direction and moving speed are input from the controller 91, the feed motor control circuit 73 controls the intensity of the drive signal so that the moving speed calculated from the pulse train signal from the encoder 22a becomes the input moving speed. With these functions of the position detection circuit 72 and the feed motor control circuit 73, the controller 91 outputs commands to move the moving stage 21 and the spindle motor 27 integrated with the moving stage 21, the table 16, the imaging plate 15, and the like. moves to the diffraction ring imaging position, the diffraction ring reading position, and the diffraction ring erasing position, and moves in the movement direction designated by the controller 91 at the movement speed designated. These functions are the same as those of the X-ray diffraction measurement system shown in Patent Document 1.

コントローラ91の指令により移動ステージ21が回折環撮像位置になっていると、図3に示すように、X線管10の出射口11から出射され板状プレート26の貫通孔26aを通過したX線は、回転プレート45の方向に進む。後述するように、回転プレート45はモータ46の出力軸46aに接続されており、モータ46の回転により位置を変えるので、回転プレート45を貫通孔26aから出射したX線の進行方向にないようにすることができる。その状態であれば、貫通孔26aを通過したX線は移動ステージ21に形成された貫通孔21aに入射する。貫通孔21aに入射したX線は、移動ステージ21に固定されたスピンドルモータ27に形成された貫通孔27bの先端に固定されている通路部材28の貫通孔28aを通過する。スピンドルモータ27の出力軸27aには貫通孔27a1が形成されており、貫通孔27bは貫通孔27a1と中心軸が合ったうえでつながっている。このため、貫通孔28aを通過したX線は、貫通孔27b、貫通孔27a1を通過する。 When the moving stage 21 is at the diffraction ring imaging position by a command from the controller 91, as shown in FIG. advances in the direction of the rotating plate 45 . As will be described later, the rotary plate 45 is connected to the output shaft 46a of the motor 46, and changes its position as the motor 46 rotates. can do. In this state, the X-rays passing through the through hole 26 a are incident on the through hole 21 a formed in the moving stage 21 . The X-rays incident on the through-hole 21 a pass through a through-hole 28 a of a passage member 28 fixed to the tip of a through-hole 27 b formed in a spindle motor 27 fixed to the moving stage 21 . A through-hole 27a1 is formed in the output shaft 27a of the spindle motor 27, and the through-hole 27b is connected to the through-hole 27a1 with its center axis aligned. Therefore, the X-rays passing through the through-hole 28a pass through the through-hole 27b and the through-hole 27a1.

テーブル16は円盤状であり、その中心軸に形成された貫通孔16aがスピンドルモータ27の出力軸27aの貫通孔27a1と位置が合うよう出力軸27aに固定されている。そして、テーブル16は、中心軸周りに下面中央部から下方へ突出した突出部17を有し、突出部17の外周面には、ねじ山が形成されている。テーブル16の下面に貫通孔15aを突出部17に嵌め込むようにイメージングプレート15を取り付け、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はテーブル16に固定される。突出部17にも貫通孔27a1、貫通孔16aと位置が合うよう貫通孔17aが形成されており、固定具18には通路部材28の貫通孔28aと同程度の径の貫通孔18aが形成されている。よって、貫通孔27b、貫通孔27a1を通過したX線は、貫通孔16a、貫通孔17a及び貫通孔18aを通過し、略平行なX線となって、筐体50の円形孔50c1から出射する。上述したように、X線管10から出射されたX線が貫通孔群を通過して出射する構造は、特許文献1に示されているX線回折測定装置と同じである。なお、固定具18の貫通孔18aがコリメータに相当し、コリメータを交換するとは固定具18を交換することである。 The table 16 is disk-shaped, and is fixed to the output shaft 27a of the spindle motor 27 so that the through hole 16a formed in the central axis thereof is aligned with the through hole 27a1 of the output shaft 27a of the spindle motor 27. As shown in FIG. The table 16 has a projecting portion 17 projecting downward from the central portion of the lower surface around the central axis, and a screw thread is formed on the outer peripheral surface of the projecting portion 17 . The imaging plate 15 is attached to the lower surface of the table 16 so that the projection 17 is fitted into the through hole 15a, and the imaging plate 15 is fixed to the table 16 by screwing a nut-shaped fixture 18 onto the outer peripheral surface of the projection 17. be done. The projecting portion 17 is also formed with a through hole 17a so as to be aligned with the through hole 27a1 and the through hole 16a. ing. Therefore, the X-rays passing through the through-hole 27b and through-hole 27a1 pass through the through-hole 16a, through-hole 17a and through-hole 18a, become substantially parallel X-rays, and exit from the circular hole 50c1 of the housing 50. . As described above, the structure in which the X-rays emitted from the X-ray tube 10 pass through the group of through-holes and are emitted is the same as that of the X-ray diffraction measurement apparatus disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-200013. Note that the through hole 18a of the fixture 18 corresponds to a collimator, and replacing the collimator means replacing the fixture 18 .

スピンドルモータ27内にはエンコーダ27cが組み込まれ、エンコーダ27cは、パルス列信号を、図1に示すスピンドルモータ制御回路74と回転角度検出回路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回転するごとにインデックス信号を、回転角度検出回路75及びコントローラ91に出力する。スピンドルモータ制御回路74は、コントローラ91から回転速度を入力すると、エンコーダ27cから入力するパルス列信号から計算される回転速度が入力した回転速度になるように、駆動信号をスピンドルモータ27に出力する。また、回転角度検出回路75は、エンコーダ27cからインデックス信号を入力したタイミングで回転角度を0にし、その後に入力するパルス列信号のパルス数から回転角度を計算してコントローラ91に出力する。これにより、コントローラ91の指令でテーブル16は指定された回転速度で回転し、回転角度データがコントローラ91に入力する。これらの機能は、特許文献1に示されているX線回折測定システムと同じである。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に撮像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り、この位置はイメージングプレート15の各半径位置においてあるためラインである。そして、移動ステージ21の移動においてイメージングプレート15の中心軸は、出射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°のラインとが成す平面内に保たれた状態で、出射X線の光軸に垂直な方向に移動する。以下、出射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°のラインとが成す平面を基準平面という。基準平面は図2においてはYZ平面である。 An encoder 27c is incorporated in the spindle motor 27, and the encoder 27c outputs a pulse train signal to the spindle motor control circuit 74 and the rotation angle detection circuit 75 shown in FIG. Furthermore, the encoder 27c outputs an index signal to the rotation angle detection circuit 75 and the controller 91 each time the spindle motor 27 rotates once. When the spindle motor control circuit 74 receives a rotation speed input from the controller 91, it outputs a drive signal to the spindle motor 27 so that the rotation speed calculated from the pulse train signal input from the encoder 27c becomes the input rotation speed. Further, the rotation angle detection circuit 75 sets the rotation angle to 0 at the timing when the index signal is input from the encoder 27 c , calculates the rotation angle from the pulse number of the pulse train signal input after that, and outputs the rotation angle to the controller 91 . As a result, the table 16 rotates at a designated rotational speed according to a command from the controller 91 , and rotation angle data is input to the controller 91 . These functions are the same as those of the X-ray diffraction measurement system shown in Patent Document 1. The position of the imaging plate 15 at a rotation angle of 0° is irradiated with a laser beam when an index signal is input when reading a diffraction ring imaged on the imaging plate 15 by laser irradiation from a laser detection device 30, which will be described later. This position is a line because it is at each radial position of the imaging plate 15 . In the movement of the moving stage 21, the central axis of the imaging plate 15 is maintained within the plane formed by the optical axis of the emitted X-rays and the line of the imaging plate 15 with a rotation angle of 0°. Move perpendicular to the axis. Hereinafter, the plane formed by the optical axis of the emitted X-ray and the line of the imaging plate 15 with a rotation angle of 0° will be referred to as a reference plane. The reference plane is the YZ plane in FIG.

図1に示すように、レーザ検出装置30はレーザ検出制御回路77により制御され、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、イメージングプレート15で発光した光の強度から、レーザ光照射位置における回折X線の強度を検出する。コントローラ91の指令で移動ステージ21が回折環読取位置になり、スピンドルモータ27とフィードモータ22が回転を開始したとき、レーザ検出制御回路77にはコントローラ91から指令が入力し、レーザ検出制御回路77はレーザ検出装置30に対し、レーザ光出射、出射レーザ光の強度制御、レーザ光照射点のイメージングプレート15への合焦制御、及びイメージングプレート15での発光強度のコントローラ91への出力といった制御を行う。レーザ検出装置30の構造は、先行技術文献の特許文献1に示されているX線回折測定システムと同じであり、レーザ検出制御回路77の機能は、特許文献1と同じである。なお、特許文献1に示されているX線回折測定システムでは、レーザ検出制御回路77は、上述した制御ごとにいくつかの回路に分割されて示されている。コントローラ91は、レーザ検出制御回路77、スピンドルモータ制御回路74及びフィードモータ制御回路73に指令を出力した後、レーザ検出制御回路77から入力する発光強度のデータを、位置検出回路72と回転角度検出回路75が出力するデジタルデータと同じタイミングで取り込む。これにより、コントローラ91には撮像した回折環における回折X線の強度データが、移動距離データ及び回転角度データとともに蓄積される。これが回折環読取機能であり、この機能は特許文献1に示されているX線回折測定システムと同じである。 As shown in FIG. 1, the laser detection device 30 is controlled by a laser detection control circuit 77 to irradiate the imaging plate 15 with an image of the diffraction ring with a laser beam. The intensity of the diffracted X-rays at the position is detected. When the moving stage 21 is moved to the diffraction ring reading position by a command from the controller 91 and the spindle motor 27 and the feed motor 22 start rotating, a command is input from the controller 91 to the laser detection control circuit 77 . controls the laser detection device 30 such as laser light emission, intensity control of the emitted laser light, focus control of the laser light irradiation point on the imaging plate 15, and output of the emission intensity of the imaging plate 15 to the controller 91. conduct. The structure of the laser detection device 30 is the same as that of the X-ray diffraction measurement system shown in Patent Document 1 of the prior art document, and the function of the laser detection control circuit 77 is the same as that of Patent Document 1. In the X-ray diffraction measurement system disclosed in Patent Document 1, the laser detection control circuit 77 is divided into several circuits for each control described above. After outputting commands to the laser detection control circuit 77, the spindle motor control circuit 74, and the feed motor control circuit 73, the controller 91 transmits the data of the emission intensity input from the laser detection control circuit 77 to the position detection circuit 72 and the rotation angle detection. It is captured at the same timing as the digital data output by the circuit 75 . As a result, the intensity data of the diffracted X-rays in the imaged diffraction ring are accumulated in the controller 91 together with the movement distance data and the rotation angle data. This is the diffraction ring reading function, and this function is the same as the X-ray diffraction measurement system disclosed in Patent Document 1.

また、図2に示すように、レーザ検出装置30にはLED光源43が設けられており、LED光源43は図1に示す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。回折環読取りがされた後、コントローラ91の指令によりテーブル16が回転を継続したまま移動ステージ21が所定位置に戻り移動を再開したとき、LED駆動回路84にコントローラ91から指令が入力し、LED駆動回路84はLED光源43が所定の強度の可視光を出射する駆動信号を出力する。これが回折環消去機能であり、この機能も特許文献1に示されているX線回折測定システムと同じである。 2, the laser detection device 30 is provided with an LED light source 43. The LED light source 43 is controlled by the LED driving circuit 84 shown in FIG. Erase the imaged diffraction ring. After the diffraction ring is read, when the moving stage 21 returns to a predetermined position while the table 16 continues to rotate according to a command from the controller 91 and resumes movement, a command is input from the controller 91 to the LED driving circuit 84 to drive the LED. A circuit 84 outputs a drive signal for causing the LED light source 43 to emit visible light of a predetermined intensity. This is the diffraction ring elimination function, and this function is also the same as that of the X-ray diffraction measurement system disclosed in Patent Document 1.

図3に示すように、移動ステージ21は、板状プレート26と対向する面にモータ46を取り付けており、モータ46は出力軸46aに回転プレート45を取り付けている。図4は、このモータ46と回転プレート45の拡大斜視図である。回転プレート45は、モータ46の回転により回転プレート45がストッパ47aに当たるまで回転すると、貫通孔26a、21aの中心軸と回転プレート45が交差する箇所が中心となるようにLED光源44を取り付けている。LED光源44は、図1に示すLED駆動回路85から駆動信号が入力すると可視光を出射し、その可視光は前述した出射X線の光路と同様の光路で出射して測定対象物OBに照射される。これにより、出射X線の光軸及びX線の照射点を可視光の光軸および照射点として把握することができる。また、モータ46の回転により回転プレート45がストッパ47bに当たるまで回転すると、貫通孔26aと貫通孔21aの間には何もなくなり、前述したように貫通孔26aから出射されたX線は貫通孔21aに入射する。モータ46は図1に示すモータ制御回路86からの駆動信号により図5に示すD1方向及びD2方向に回転するようになっており、モータ制御回路86は、コントローラ91からの回転方向の指令が入力すると、モータ46のエンコーダ46bからのパルス列信号が入力しなくなるまで、入力した回転方向に回転するための駆動信号を出力する。また、LED駆動回路85は、コントローラ91からの指令が入力すると駆動信号をLED光源44に出力する。これにより、回転プレート45の回転位置及びLED光源44からの可視光照射は、コントローラ91により制御される。この出射X線の光軸と同じ光軸で可視光を照射する構造及び制御の方法は、モータ46の取り付け箇所を除いて特許文献1に示されるX線回折測定システムと同じである。 As shown in FIG. 3, the moving stage 21 has a motor 46 attached to its surface facing the plate-like plate 26, and the motor 46 has a rotary plate 45 attached to its output shaft 46a. FIG. 4 is an enlarged perspective view of the motor 46 and the rotary plate 45. As shown in FIG. The LED light source 44 is attached so that when the rotating plate 45 is rotated by the rotation of the motor 46 until the rotating plate 45 hits the stopper 47a, the intersection of the central axes of the through holes 26a and 21a and the rotating plate 45 becomes the center. . The LED light source 44 emits visible light when a drive signal is input from the LED drive circuit 85 shown in FIG. be done. Thereby, the optical axis of the emitted X-rays and the irradiation point of the X-rays can be grasped as the optical axis and the irradiation point of the visible light. Further, when the rotating plate 45 rotates until it hits the stopper 47b due to the rotation of the motor 46, there is nothing between the through hole 26a and the through hole 21a. incident on. The motor 46 rotates in directions D1 and D2 shown in FIG. 5 by a drive signal from the motor control circuit 86 shown in FIG. Then, until the pulse train signal from the encoder 46b of the motor 46 is no longer input, a driving signal for rotating in the input rotation direction is output. Also, the LED driving circuit 85 outputs a driving signal to the LED light source 44 when a command from the controller 91 is input. Thereby, the rotational position of the rotating plate 45 and visible light irradiation from the LED light source 44 are controlled by the controller 91 . The structure and control method for irradiating visible light on the same optical axis as the emitted X-ray are the same as those of the X-ray diffraction measurement system disclosed in Patent Document 1, except for the mounting location of the motor 46 .

図1及び図2に示すように、筐体50の切欠き部壁50cにはカメラCAが取り付けられている。カメラCAは結像レンズ48を取り付けた鏡筒と撮像器49とから構成され、撮像器49は結像レンズ48により画像が形成される箇所に設けられている。撮像器49は、CCD受光器又はCMOS受光器で構成され、各撮像素子ごとの受光強度に相当する強度の信号をセンサ信号取出回路88に出力する。カメラCAは、イメージングプレート15に対して基準位置にある測定対象物OBにおける可視光の照射点を中心とした領域の画像を撮像するデジタルカメラとして機能する。イメージングプレート15に対して基準位置とは、可視光の照射点からイメージングプレート15までの距離(すなわち、照射点-撮像面間距離)が、基準値となる位置である。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、前記照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88は、撮像器49の各撮像素子ごとの信号強度データを、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、又は各撮像素子の位置の順にコントローラ91に出力する。コントローラ91は入力した信号強度データを用いて、表示装置93に撮影画像を表示する。このカメラ機能は、特許文献1に示されているX線回折測定システムと同じである。 As shown in FIGS. 1 and 2, a camera CA is attached to the notch wall 50c of the housing 50. As shown in FIG. The camera CA is composed of a lens barrel to which an imaging lens 48 is attached and an imaging device 49 , and the imaging device 49 is provided at a position where an image is formed by the imaging lens 48 . The imaging device 49 is composed of a CCD photodetector or a CMOS photodetector, and outputs to the sensor signal extraction circuit 88 a signal having an intensity corresponding to the intensity of light received by each imaging element. The camera CA functions as a digital camera that captures an image of an area around the visible light irradiation point on the measurement object OB located at a reference position with respect to the imaging plate 15 . The reference position with respect to the imaging plate 15 is a position where the distance from the irradiation point of visible light to the imaging plate 15 (that is, the distance between the irradiation point and the imaging surface) is a reference value. In this case, the depth of field by the image forming lens 48 and the image pickup device 49 is set in a range before and after the irradiation point. The sensor signal extraction circuit 88 outputs the signal intensity data for each imaging element of the imaging device 49 to the controller 91 together with data indicating the position of each imaging element (that is, the pixel position) or in order of the position of each imaging element. The controller 91 uses the input signal strength data to display the captured image on the display device 93 . This camera function is the same as that of the X-ray diffraction measurement system disclosed in Patent Document 1.

コントローラ91は、入力装置92から位置及び姿勢調整の指令を入力すると、モータ制御回路86にモータ46をD1方向に回転させる指令を出し、LED駆動回路85に可視光出射の指令を出力し、さらにセンサ信号取出回路88に作動開始の指令を出力する。これにより、出射X線と光軸が等しい可視光が測定対象物OBに照射され、測定対象物OBの可視光照射点付近の撮影画像データがコントローラ91に入力し、表示装置93には入力した撮影画像データから作成された撮影画像が表示される。作業者はステージStに基準厚さの測定対象物OBを載置したうえで、この撮影画像を見ながら、撮影画像上の可視光照射点と可視光の受光点が後述する基準位置になるよう、アーム式移動装置を用いてX線回折測定装置1の位置と姿勢の調整を行う。この調整方法は、測定対象物OBの位置と姿勢を調整する替わりにX線回折測定装置1の位置と姿勢を調整する点を除き、特許文献1に示されているX線回折測定システムと同じである。 When the controller 91 inputs a position and orientation adjustment command from the input device 92, the controller 91 issues a command to the motor control circuit 86 to rotate the motor 46 in the D1 direction, outputs a visible light emission command to the LED drive circuit 85, and furthermore An operation start command is output to the sensor signal extraction circuit 88 . As a result, the object to be measured OB is irradiated with visible light whose optical axis is the same as that of the emitted X-rays. A photographed image created from the photographed image data is displayed. The operator places an object OB to be measured having a reference thickness on the stage St, and while viewing the photographed image, adjusts the visible light irradiation point and the visible light receiving point on the photographed image to the reference positions to be described later. , the position and attitude of the X-ray diffraction measurement apparatus 1 are adjusted using the arm-type moving device. This adjustment method is the same as the X-ray diffraction measurement system disclosed in Patent Document 1, except that the position and orientation of the X-ray diffraction measurement apparatus 1 are adjusted instead of adjusting the position and orientation of the object to be measured OB. is.

撮影画像上の可視光の受光点の大きさは、コリメータ(固定具18の貫通孔18a)の内径により、すなわち、X線出射径R及びX線拡がり角θhにより変化する。コントローラ91のメモリには、固定具18の識別情報とX線出射径R及びX線拡がり角θhとが、可視光の受光点の大きさに対応させて記憶されている。コントローラ91は、入力装置92から位置及び姿勢調整の指令が入力されると、上述したように指令を出力した後、撮影画像上の基準位置に可視光の照射点と受光点が来ると、受光点の大きさを検出し、記憶されている上記の関係に当てはめて、対応する固定具18の識別情報とX線出射径R及びX線拡がり角θhを選定し、選定したX線出射径R及びX線拡がり角θhが後述する演算に使用するX線出射径R及びX線拡がり角θhと合致しているか確認する。合致していればコントローラ91は何も行わないが、もし異なっているときは、異なっていることを表示装置に表示したうえで、演算に使用するX線出射径R及びX線拡がり角θhを選定したものに変更する。固定具18の識別情報は作業者が入力装置91から入力することができ、これによっても、記憶されている上記の関係に当てはめて、演算に使用するX線出射径R及びX線拡がり角θhを決定することが可能である。しかし、作業者が固定具18を替えた後、固定具18の識別情報の入力を忘れても、上述したX線回折測定装置1の位置と姿勢の調整を行えば、後述する演算に使用するX線出射径R及びX線拡がり角θhを正当なものにすることができる。固定具18ごとのX線出射径R及びX線拡がり角θhの検出方法については後述する。 The size of the visible light receiving point on the captured image varies depending on the inner diameter of the collimator (the through hole 18a of the fixture 18), ie, the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh. The memory of the controller 91 stores the identification information of the fixture 18, the X-ray emission diameter R, and the X-ray divergence angle θh in association with the size of the visible light receiving point. When a position and attitude adjustment command is input from the input device 92, the controller 91 outputs the command as described above, and then receives visible light when the irradiation point and the light reception point of the visible light come to the reference positions on the captured image. The size of the point is detected, applied to the above stored relationship, the corresponding identification information of the fixture 18, the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh are selected, and the selected X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle .theta.h match the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle .theta.h used in calculations described later. If they match, the controller 91 does nothing, but if they are different, after displaying the difference on the display device, the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh used for calculation are set. Change to your choice. The identification information of the fixture 18 can be input by the operator from the input device 91, and the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh to be used for calculation are also applied to the above stored relationships. can be determined. However, even if the operator forgets to input the identification information of the fixture 18 after changing the fixture 18, if the position and posture of the X-ray diffraction measurement apparatus 1 are adjusted, the data can be used for the calculation described later. The X-ray exit diameter R and the X-ray divergence angle θh can be justified. A method of detecting the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh for each fixture 18 will be described later.

また、ステージStに載置される測定対象物OBはそれぞれ厚さが異なっており、X線回折測定装置1の位置と姿勢を調整した後、X線回折測定装置1は固定されるため、それぞれの測定対象物OBごとに照射点-撮像面間距離は異なる。コントローラ91には、入力した撮影画像データから照射点-撮像面間距離を算出する機能がある。これは、撮影画像上の可視光照射点の位置を検出し、予め記憶されている撮影画像上の可視光照射点の位置と照射点-撮像面間距離との関係に当てはめることで行われる。図5は測定対象物OBの表面の位置と撮影画像上の可視光照射点の位置とを対比して示した図である。図5に示すように、測定対象物OBの表面が照射点-撮像面間距離が基準値になる位置にあるとき、撮影画像上の可視光照射点の位置は撮影画像の中心位置(すなわち、基準位置)にあるが、照射点-撮像面間距離がこれより小さくなれば、撮影画像上の可視光照射点の位置は上方に移動し、これより大きくなれば、撮影画像上の可視光照射点の位置は下方に移動する。すなわち、撮影画像上の可視光照射点の位置と照射点-撮像面間距離とには1対1の関係があり、予めこの関係を得ておけば、撮影画像上の可視光照射点の位置から照射点-撮像面間距離を検出することができる。撮影画像上の可視光照射点の位置と照射点-撮像面間距離との関係は、金属粉を糊塗した無応力の測定対象物OBで撮影画像上の可視光照射点の位置を検出した後、X線を照射してイメージングプレート15に回折環を撮像し、撮像された回折環の径を測定すれば得ることができる。この場合、照射点-撮像面間距離は出射X線の光軸と回折環を形成する回折X線との成す角(180°-回折角)が金属の材質により既知であるため、回折環の径より算出することができる。 In addition, since the measurement objects OB placed on the stage St have different thicknesses, the X-ray diffraction measurement device 1 is fixed after the position and posture of the X-ray diffraction measurement device 1 are adjusted. The irradiation point-imaging plane distance differs for each measurement object OB. The controller 91 has a function of calculating the distance between the irradiation point and the imaging surface from the input photographed image data. This is performed by detecting the position of the visible light irradiation point on the photographed image and applying it to the previously stored relationship between the position of the visible light irradiation point on the photographed image and the distance between the irradiation point and the imaging surface. FIG. 5 is a diagram showing the position of the surface of the measurement object OB and the position of the visible light irradiation point on the photographed image in comparison. As shown in FIG. 5, when the surface of the object to be measured OB is at a position where the distance between the irradiation point and the imaging surface is the reference value, the position of the visible light irradiation point on the captured image is the center position of the captured image (that is, reference position), but if the distance between the irradiation point and the imaging plane becomes smaller than this, the position of the visible light irradiation point on the captured image moves upward, and if it becomes larger, the visible light irradiation on the captured image The position of the point moves downward. That is, there is a one-to-one relationship between the position of the visible light irradiation point on the captured image and the distance between the irradiation point and the imaging surface. , the distance between the irradiation point and the imaging plane can be detected. The relationship between the position of the visible light irradiation point on the photographed image and the distance between the irradiation point and the imaging surface is obtained after detecting the position of the visible light irradiation point on the photographed image with the stress-free measurement object OB coated with metal powder. , can be obtained by irradiating X-rays, capturing an image of the diffraction ring on the imaging plate 15, and measuring the diameter of the imaged diffraction ring. In this case, the angle between the optical axis of the emitted X-ray and the diffracted X-ray forming the diffraction ring (180°-diffraction angle) is known from the material of the metal. It can be calculated from the diameter.

図1及び図2に示すように、ステージStの側面の近傍には、測定対象物OBの先端を検出するための端検出センサ60が取り付けられている。端検出センサ60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の先端を検出するものであり、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61は端検出センサ60と一体になっており、コントローラ91から作動指令が入力した後、端検出センサ60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91に出力する。端検出センサ60が検出するライン(反対側にあるレーザ光の光軸)は、出射X線の光軸と交差する位置にあり、「先端検出」の信号がコントローラ91に入力すると、コントローラ91はLED駆動回路85とセンサ信号取出回路88に指令を出力して、上述したように、照射点-撮像面間距離を一定の時間間隔で検出する。また、コントローラ91には予めステージStの移動速度が入力されており、内蔵するタイマーによる時間計測により照射点-撮像面間距離を検出した際の、測定対象物OBの先端からの距離を検出することができる。これにより、コントローラ91は測定対象物OBの表面プロファイルを取得することができ、可視光照射点における可視光の入射角(X線入射角に等しい)を検出することができる。可視光の入射角(X線入射角)は、後述する正規半価幅の計算及び表面硬さの計算には用いられないが、同時に測定する残留応力の計算に用いられる。 As shown in FIGS. 1 and 2, an edge detection sensor 60 for detecting the tip of the measurement object OB is attached near the side surface of the stage St. The edge detection sensor 60 detects the edge of the object to be measured OB based on whether or not the laser beam is received in the vicinity of the side surface on the opposite side of the stage St. Upon receiving the laser beam, it outputs a signal with a predetermined intensity, If there is no light reception, there is no signal output. The edge detection circuit 61 is integrated with the edge detection sensor 60, and when the intensity of the signal input from the edge detection sensor 60 becomes 0 from a predetermined intensity after an operation command is input from the controller 91, it means "front edge detection". A signal is output to the controller 91. The line detected by the edge detection sensor 60 (the optical axis of the laser beam on the opposite side) is located at a position that intersects the optical axis of the emitted X-ray. A command is output to the LED driving circuit 85 and the sensor signal extracting circuit 88, and the distance between the irradiation point and the imaging surface is detected at regular time intervals, as described above. Further, the moving speed of the stage St is inputted in advance to the controller 91, and the distance from the tip of the object to be measured OB is detected when the distance between the irradiation point and the imaging surface is detected by time measurement by the built-in timer. be able to. As a result, the controller 91 can acquire the surface profile of the measurement object OB and detect the incident angle of visible light (equal to the X-ray incident angle) at the visible light irradiation point. The incident angle of visible light (X-ray incident angle) is not used for the calculation of the normal half width and the calculation of the surface hardness, which will be described later, but is used for the calculation of the residual stress measured at the same time.

ステージStを移動させる搬送装置のコントローラ(図示せず)にも端検出回路61からの「先端検出」の信号が入力し、搬送装置のコントローラは内蔵するタイマーが信号が入力してから時間計測をスタートさせ、計測する時間が予め設定した時間を経過したとき、ステージStを移動を停止しタイマーを停止して時間をリセットする。さらに、コントローラ91に「移動停止」の信号を出力する。これにより、常に測定対象物OBにおける可視光(X線)照射点の測定対象物OBの先端からの位置は一定になり、コントローラ91はX線回折測定を開始することができる。また、搬送装置のコントローラは、測定対象物OBの横方向の長さを入力すると、入力した長さの半分の長さを移動する時間を計算し、その時間を設定時間とする。これにより、測定対象物OBの可視光(X線)照射点、すなわち測定点は、常に測定対象物OBの中心になる。なお、コントローラ91が取得する測定対象物OBの表面プロファイルの終端が測定点になるが、それまでの測定対象物OBの表面プロファイルが得られているので、測定点における可視光の入射角(X線入射角)を検出することができる。 A controller (not shown) of the transport device that moves the stage St also receives the "front end detection" signal from the edge detection circuit 61, and the controller of the transport device starts measuring time after the signal is input by the built-in timer. When the time to be measured has passed a preset time, the movement of the stage St is stopped and the timer is stopped to reset the time. Furthermore, it outputs a signal of “stop moving” to the controller 91 . As a result, the position of the visible light (X-ray) irradiation point on the measurement object OB from the tip of the measurement object OB is always constant, and the controller 91 can start X-ray diffraction measurement. Further, when the horizontal length of the object to be measured OB is input, the controller of the transport device calculates the time required to move half the input length, and sets that time as the set time. As a result, the visible light (X-ray) irradiation point of the measurement object OB, that is, the measurement point is always the center of the measurement object OB. Note that the end of the surface profile of the object to be measured OB acquired by the controller 91 is the measurement point, but since the surface profile of the object to be measured OB up to that point is obtained, the incident angle (X line incidence angle) can be detected.

以下、X線回折測定システムを作動させてステージStに載置されている測定対象物OBの表面硬さと残留応力を順次測定する際の、コンピュータ装置90及びX線回折測定装置1内の各種回路の作動を説明するとともに、その説明の中で本発明の特徴点である正規半価幅を算出する演算方法について説明する。なお、X線回折測定装置1の位置と姿勢は、ステージStに基準厚さの測定対象物OBを載置し、上述したように可視のLED光を照射し、カメラCAの撮影画像上で可視光照射点と受光点が基準位置になるよう調整することで既に調整されているとする。まず作業者は、搬送装置のコントローラに測定対象物OBの横方向長さを入力したうえで作動開始を入力し、入力装置92からも測定開始を入力する。これにより、コントローラ91はX線回折測定装置1内の各種回路と端検出回路61に指令を出力し、テーブル駆動機構20を回折環撮像位置にし、回転プレート45をD1方向の終端まで回転させる。そして、端検出回路61から「先端検出」の信号が入力すると、LED駆動回路85とセンサ信号取出回路88に指令を出力して、上述したように、測定対象物OBの表面プロファイルを取得し、搬送装置のコントローラから「移動停止」の信号が入力すると、取得した測定対象物OBの表面プロファイルの終端における照射点-撮像面間距離とX線入射角を算出して記憶する。次にLED駆動回路85とセンサ信号取出回路88に作動停止の指令を出力し、モータ制御回路86に指令を出力して回転プレート45をD2方向の終端まで回転させ、スピンドルモータ制御回路74と回転角度検出回路75に指令を出力して、イメージングプレート15の回転角度を0°にし、X線制御回路71に指令を出力してX線管10からX線を出射させる。 Various circuits in the computer device 90 and the X-ray diffraction measurement device 1 when sequentially measuring the surface hardness and residual stress of the measurement object OB placed on the stage St by operating the X-ray diffraction measurement system are described below. will be explained, and in the explanation, the calculation method for calculating the normal half-value width, which is the characteristic point of the present invention, will be explained. The position and orientation of the X-ray diffraction measurement apparatus 1 are determined by placing the measurement object OB having the reference thickness on the stage St, irradiating visible LED light as described above, and obtaining a visible image on the captured image of the camera CA. Assume that the light irradiation point and the light receiving point have already been adjusted by adjusting the reference positions. First, the operator inputs the lateral length of the object to be measured OB to the controller of the conveying device and then inputs the start of operation, and also inputs the start of measurement from the input device 92 . As a result, the controller 91 outputs commands to various circuits in the X-ray diffraction measurement apparatus 1 and the edge detection circuit 61, brings the table drive mechanism 20 to the diffraction ring imaging position, and rotates the rotary plate 45 to the end in the D1 direction. Then, when the "tip detection" signal is input from the edge detection circuit 61, a command is output to the LED drive circuit 85 and the sensor signal extraction circuit 88 to acquire the surface profile of the measurement object OB as described above, When a "stop movement" signal is input from the controller of the transport device, the distance between the irradiation point and the imaging surface and the X-ray incident angle at the end of the obtained surface profile of the object to be measured OB are calculated and stored. Next, a command to stop operation is output to the LED drive circuit 85 and the sensor signal output circuit 88, a command is output to the motor control circuit 86 to rotate the rotating plate 45 to the end of the D2 direction, and the spindle motor control circuit 74 and the rotation A command is output to the angle detection circuit 75 to set the rotation angle of the imaging plate 15 to 0°, and a command is output to the X-ray control circuit 71 to cause the X-ray tube 10 to emit X-rays.

これにより、測定対象物OBで発生した回折X線により、イメージングプレート15には回折環が撮像されていく。コントローラ91には時間計測機能があり、X線制御回路71に指令を出力してから経過した時間を計測する。そして経過した時間が予め設定されている時間に到達すると、X線制御回路71に指令を出力してX線管10からのX線出射を停止させる。この後、コントローラ91は、X線回折測定装置1内の各種回路に指令を出力し、イメージングプレート15を回折環読取位置に移動させ、回転と移動を行いながらレーザ検出装置30からレーザ光を照射して各種回路が出力するデジタルデータを入力する。これによりイメージングプレート15に撮像された回折環が読取られるが、これは先行技術文献の特許文献1に示されているX線回折測定システムと同じである。回折環の読取りは、コントローラ91にイメージングプレート15上の位置データ(回転角度データと半径データ)と共にX線強度データを入力させて記憶させることであり、入力したデータを処理することで、回折環の半径方向のX線強度分布曲線を得ることができ、この曲線から半価幅を算出することができる。回折環は円であるため半径方向には多くの方向があるが、回折環の周方向に等間隔で半径方向のX線強度分布曲線を検出して半価幅を算出し、得られた複数の半価幅を平均する。半価幅と測定対象物OBの表面硬さには1対1の関係があり、この関係を予め記憶させておくことで半価幅から測定対象物OBの表面硬さを算出することができる。ただし、半価幅は照射点-撮像面間距離及びX線出射径RとX線拡がり角θhにより値が変化するため、算出した半価幅からX線回折測定の前に検出した照射点-撮像面間距離及びコントローラ91に記憶されているX線出射径RとX線拡がり角θhを用いて、照射点―撮像面間距離やコリメータの影響を受けない半価幅、言い換えると測定対象物OBの特性のみによる半価幅である正規半価幅を算出したうえで、表面硬さを算出する。 As a result, a diffraction ring is imaged on the imaging plate 15 by the diffracted X-rays generated by the measurement object OB. The controller 91 has a time measuring function, and measures the elapsed time after outputting a command to the X-ray control circuit 71 . When the elapsed time reaches a preset time, a command is output to the X-ray control circuit 71 to stop the X-ray emission from the X-ray tube 10 . After that, the controller 91 outputs commands to various circuits in the X-ray diffraction measurement device 1 to move the imaging plate 15 to the diffraction ring reading position, and irradiate the laser light from the laser detection device 30 while rotating and moving. input the digital data output by various circuits. The diffraction ring imaged on the imaging plate 15 is thereby read, and this is the same as the X-ray diffraction measurement system shown in the prior art document US Pat. The reading of the diffraction ring is to input and store the X-ray intensity data together with the position data (rotational angle data and radius data) on the imaging plate 15 into the controller 91. By processing the input data, the diffraction ring can be read. A radial X-ray intensity distribution curve can be obtained, and the half width can be calculated from this curve. Since the diffraction ring is a circle, there are many directions in the radial direction. average the half-value width of . There is a one-to-one relationship between the half-value width and the surface hardness of the object to be measured OB. By storing this relationship in advance, the surface hardness of the object to be measured OB can be calculated from the half-value width. . However, since the value of the half-value width varies depending on the distance between the irradiation point and the imaging surface, the X-ray emission diameter R, and the X-ray divergence angle θh, the calculated half-value width is used to determine the irradiation point detected before the X-ray diffraction measurement. Using the distance between the imaging planes and the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh stored in the controller 91, the half-value width that is not affected by the distance between the irradiation point and the imaging plane and the collimator, in other words, the measurement object After calculating the normal half-value width, which is the half-value width based only on the OB characteristics, the surface hardness is calculated.

以下に正規半価幅の算出方法を説明する。図6は出射X線の光軸を含む断面で測定対象物OBとイメージングプレート15を見たときの撮像した回折環の半価幅Wを、それぞれの要素ごとの半価幅に分割して示した図である。なお、図6ではあらゆる半価幅を、回折環を形成する回折X線の中心線から片側のみの半価幅で示しており、実際の半価幅はいずれもこの値の2倍であるが、一律に2倍すればいいので、分かりやすくするため片側のみの半価幅で示している。図6に示すように、半価幅WはX線照射点の径による半価幅Wpと出射X線の拡がりによる半価幅Whと測定対象物OBの特性による半価幅Wcに分けられる。半価幅WpはX線照射点の各部分から回折環を形成する回折X線が出射X線の光軸に対してすべて等しい角度θdで発生するとした場合の半価幅である。半価幅Whは、出射X線が拡がるためX線照射点の外周部分では測定対象物OBに対するX線の入射角分、回折環を形成する回折X線の出射X線の光軸に対する角度が減少することにより半価幅Wpから減少する分の半価幅である。半価幅Wcは正規半価幅であり、算出すべき値である。図6を見ると分かるように、検出した半価幅Wから半価幅(Wp-Wh)を減算することで測定対象物OBの特性による半価幅である正規半価幅Wcを得ることができる。図7は、検出した半価幅Wから半価幅(Wp-Wh)を減算し、正規半価幅Wcのみにした場合を視覚的に示した図であり、正規半価幅Wcのみにするとは、出射X線の断面径を0の状態で測定対象物OBに照射し回折環を撮像したときの半価幅にすることである。 A method for calculating the normal half-value width will be described below. FIG. 6 shows the half-value width W of the imaged diffraction ring when looking at the measurement object OB and the imaging plate 15 in a cross section including the optical axis of the emitted X-ray, divided into half-value widths for each element. It is a diagram. In FIG. 6, all half-value widths are shown as half-value widths on only one side from the center line of the diffracted X-rays forming the diffraction ring, and the actual half-value widths are both twice this value. , the half-value width of only one side is shown for the sake of clarity, since it should be uniformly doubled. As shown in FIG. 6, the half-value width W is divided into the half-value width Wp due to the diameter of the X-ray irradiation point, the half-value width Wh due to the spread of the emitted X-rays, and the half-value width Wc due to the characteristics of the measurement object OB. The half-value width Wp is the half-value width when it is assumed that the diffracted X-rays forming the diffraction ring from each portion of the X-ray irradiation point are all generated at the same angle θd with respect to the optical axis of the emitted X-rays. Since the emitted X-ray spreads, the half-value width Wh is equal to the incident angle of the X-ray with respect to the measurement object OB at the outer peripheral portion of the X-ray irradiation point, and the angle of the diffracted X-ray forming the diffraction ring with respect to the optical axis of the emitted X-ray is This is the half-value width that is reduced from the half-value width Wp by the decrease. The half-value width Wc is the normal half-value width and is a value to be calculated. As can be seen from FIG. 6, by subtracting the half-value width (Wp-Wh) from the detected half-value width W, the normal half-value width Wc, which is the half-value width due to the characteristics of the object to be measured OB, can be obtained. can. FIG. 7 is a diagram visually showing the case where the half-value width (Wp−Wh) is subtracted from the detected half-value width W to obtain only the normal half-value width Wc. is to set the cross-sectional diameter of emitted X-rays to be the half-value width when the measured object OB is irradiated with the X-rays and the diffraction ring is imaged.

ただし、図7を見ると分かるように、正規半価幅Wcも照射点-撮像面間距離Lにより値は変化するので、照射点-撮像面間距離Lによらない正規半価幅で算出する必要がある。照射点-撮像面間距離Lによらない正規半価幅を算出するには、照射点-撮像面間距離Lに対する割合の要素を含めた正規半価幅にすればよく、最も簡単には角度の単位で正規半価幅を算出すればよい。すなわち、図7にθwで示されている角度を算出すればよい。以下に角度単位の正規半価幅θwの算出の仕方を説明する。撮像される回折環を読取ることにより得られるデータは、上述したように回折X線強度、回転角度及び半径値を1つのデータとするデータ群であるが、半径値をtan-1{半径値/(照射点-撮像面間距離L)}の値にすることで、半径値を出射X線の光軸と成す角度の値にすることができる。そして、このデータで半価幅Wを検出すると、半価幅Wを角度の単位で得ることができる。長さの単位での半価幅Wは、上述したようにW=Wp-Wh+Wcであるが、角度の単位での半価幅Wは図6から以下の数1で表される。
(数1)
W=tan-1{(Wp・cosθd)/D} -θh +θw
θwは角度単位の正規半価幅、θhは半価幅Whの角度単位であり、この角度はX線照射点の外周部分では測定対象物OBに対するX線の入射角であり、X線拡がり角θhである。tan-1{(Wp・cosθd)/D}は半価幅Wpの角度単位であり、この式の中のDはX線照射点から回折環が撮像される箇所までの距離である。図6を見ると分かるように、半価幅WpはX線照射点の径に等しく、X線照射点の径はX線出射径Rと出射X線が拡がることによるX線照射点の径の増加分Fを足した値である。よって、Wp=F+Rとでき、X線照射点の径の増加分FはX線拡がり角θhと照射点-撮像面間距離Lを用いて、F=L・tanθhとすることができる。また、図6を見ると分かるように、距離DはD=L/sinθdとすることができる。よって、数1は以下の数2に変形することができる。
(数2)
W=tan-1{(R+L・tanθh)・cosθd・sinθd}/L}-θh +θw
数2を正規半価幅θwを左辺にした式にすると以下の数3が得られる。
(数3)
θw=W-tan-1{(R+L・tanθh)・cosθd・sinθd}/L}+θh
However, as can be seen from FIG. 7, the value of the normal half-value width Wc also varies depending on the distance L between the irradiation point and the imaging surface. There is a need. In order to calculate the normal half-value width that does not depend on the distance L between the irradiation point and the imaging surface, the normal half-value width including the factor of the ratio to the distance L between the irradiation point and the imaging surface can be used. The normal half width should be calculated in units of . That is, the angle indicated by θw in FIG. 7 should be calculated. A method of calculating the normal half width θw in angular units will be described below. The data obtained by reading the imaged diffraction ring is a data group in which the diffraction X-ray intensity, the rotation angle and the radius value are set as one data as described above, but the radius value is tan −1 {radius value/ (Irradiation point-imaging surface distance L)}, the radius value can be the value of the angle formed with the optical axis of the emitted X-rays. By detecting the half-value width W from this data, the half-value width W can be obtained in units of angles. The half-value width W in units of length is W=Wp−Wh+Wc as described above, but the half-value width W in units of angles is represented by Equation 1 below from FIG.
(Number 1)
W=tan −1 {(Wp·cos θd)/D} −θh +θw
θw is the normal half-value width in angle units, θh is the angle unit of the half-value width Wh, and this angle is the angle of incidence of the X-rays on the measurement object OB in the outer peripheral portion of the X-ray irradiation point, and the X-ray divergence angle θh. tan −1 {(Wp·cos θd)/D} is the angular unit of the half width Wp, and D in this formula is the distance from the X-ray irradiation point to the point where the diffraction ring is imaged. As can be seen from FIG. 6, the half width Wp is equal to the diameter of the X-ray irradiation point, and the diameter of the X-ray irradiation point is the difference between the X-ray emission diameter R and the diameter of the X-ray irradiation point due to the spread of the emitted X-rays. This is the value obtained by adding the increment F. Therefore, Wp=F+R, and the increment F of the diameter of the X-ray irradiation point can be expressed as F=L·tan θh using the X-ray divergence angle θh and the distance L between the irradiation point and the imaging surface. Also, as can be seen from FIG. 6, the distance D can be D=L/sin θd. Therefore, Equation 1 can be transformed into Equation 2 below.
(Number 2)
W=tan −1 {(R+L·tan θh)·cos θd·sin θd}/L}−θh+θw
The following Equation 3 is obtained by converting Equation 2 into an equation with the normal half width θw on the left side.
(Number 3)
θw=W−tan −1 {(R+L·tan θh)·cos θd·sin θd}/L}+θh

数3において、測定対象物OBの材質が既知ならばθdは(180°-回折角)であり、既知の値である。また、照射点-撮像面間距離L及び角度単位の半価幅Wは、上述したように検出される値である。従って、X線出射径R及びX線拡がり角θhがコントローラ91のメモリに記憶され、演算に使用する値が選定されていれば、数3を用いて角度単位の正規半価幅θwを算出することができる。演算に使用するX線出射径R及びX線拡がり角θhは、上述したように作業者が固定具18の識別情報を入力装置92から入力するか、コントローラ91が撮影画像における反射光の受光点の大きさを検出することで選定される。コントローラ91のメモリに記憶させる、固定具18ごとのX線出射径R及びX線拡がり角θhの検出の仕方は後述する。 In Equation 3, if the material of the object OB to be measured is known, θd is (180°-diffraction angle), which is a known value. Further, the distance L between the irradiation point and the imaging plane and the half width W in units of angle are values detected as described above. Therefore, if the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh are stored in the memory of the controller 91 and the values used for calculation are selected, the normal half width θw in angular units is calculated using Equation 3. be able to. The X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh used for calculation are determined by the operator inputting the identification information of the fixture 18 from the input device 92 as described above, or by the controller 91 determining the light receiving point of the reflected light in the captured image. is selected by detecting the size of A method of detecting the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh for each fixture 18 to be stored in the memory of the controller 91 will be described later.

正規半価幅θwを算出した後、コントローラ91は予め記憶されている正規半価幅θwと測定対象物OBの表面硬さとの関係に、算出した正規半価幅θwを当てはめて測定対象物OBの表面硬さを算出する。また、回折環の半径方向のX線強度分布曲線のピーク点を結んだ形状である回折環の形状から測定対象物OBの残留応力を算出するが、この算出方法は先行技術文献の特許文献1に示されているX線回折測定システムと同じである。コントローラ91は得られた測定対象物OBの表面硬さ及び残留応力等の特性値を、測定条件及び回折X線の強度分布に基づくマップ等と共に表示装置93に表示するとともに、予め設定された許容値と比較することで合否判定を表示する。また、コントローラ91は上述した演算を実施して結果を表示装置93に表示するのと並行して、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。この回折環消去の方法も、先行技術文献の特許文献1に示されているX線回折測定システムと同様である。コントローラ91は回折環が消去された後、イメージングプレート15を回折環撮像位置に戻して回転角度を0°にし、回転プレートをD1方向の終端まで回転させると、「測定終了」を意味する信号を搬送装置のコントローラに出力する。これにより搬送装置のコントローラはステージStの移動を再開する。以降は上述した作動が繰り返され、ステージStに載置された測定対象物OBの測定が次々と実施され、その結果が表示装置93に表示される。そして、作動を終了するときは、入力装置92から測定停止の指令を入力し、搬送装置のコントローラに作動停止を入力する。 After calculating the normal half-value width θw, the controller 91 applies the calculated normal half-value width θw to the previously stored relationship between the normal half-value width θw and the surface hardness of the object to be measured OB. Calculate the surface hardness of In addition, the residual stress of the object to be measured OB is calculated from the shape of the diffraction ring, which is a shape connecting the peak points of the X-ray intensity distribution curve in the radial direction of the diffraction ring. is the same as the X-ray diffraction measurement system shown in . The controller 91 displays the obtained characteristic values such as the surface hardness and residual stress of the object OB to be measured on the display device 93 together with the measurement conditions and a map based on the intensity distribution of the diffracted X-rays. Display the pass/fail judgment by comparing with the value. Further, the controller 91 performs the above-described calculation and displays the result on the display device 93, and at the same time erases the diffraction ring imaged on the imaging plate 15. FIG. This diffraction ring elimination method is also the same as the X-ray diffraction measurement system disclosed in Patent Document 1 of the prior art document. After the diffraction ring is erased, the controller 91 returns the imaging plate 15 to the diffraction ring imaging position, sets the rotation angle to 0°, rotates the rotation plate to the end in the D1 direction, and outputs a signal indicating "measurement end". Output to the transport device controller. As a result, the controller of the transport device resumes movement of the stage St. After that, the above-described operation is repeated, the measurement object OB placed on the stage St is measured one after another, and the results are displayed on the display device 93 . Then, when the operation is finished, a command to stop the measurement is input from the input device 92, and the operation stop is input to the controller of the conveying device.

なお、上述した正規半価幅θwの算出方法の説明は、図6及び図7に示すよう測定対象物OBに垂直にX線が照射されるとして説明しているが、実際は図1及び図2に示すように、測定対象物OBに設定された入射角近傍の入射角でX線が照射され、X線入射角は上述したようにX線回折測定前の測定対象物OBの表面プロファイル測定により検出される。そして、測定対象物OBにある入射角でX線を照射してイメージングプレート15に回折環を撮像した場合、回折環の周方向(回転角度)に対する半価幅は図8に示すように変化し、この変化の度合いはX線入射角が大きいほど大きくなる。しかし、回折環の周方向に等間隔で検出した半価幅を平均すると、平均した半価幅は、X線入射角以外の条件が同一であればX線入射角によらず等しい値になる。言い換えると、測定対象物OBに垂直にX線を照射した場合の回折環の周方向(回転角度)に対し半価幅は一定になるが、平均した半価幅は、X線入射角がどのような値でもこの一定になった半価幅に等しくなる。これは実際の測定でも確認されているが、理論的にそのようになることを証明することができ、この証明については後述する。よって、回折環の全周に渡る半価幅の平均値に対しては、上記の測定対象物OBに垂直にX線が照射されるとして行った正規半価幅θwの算出方法の説明が成り立つ。 In the above description of the method for calculating the normal half-value width θw, it is assumed that the X-rays are irradiated perpendicularly to the object to be measured OB as shown in FIGS. As shown in , the object to be measured OB is irradiated with X-rays at an incident angle near the set incident angle, and the X-ray incident angle is obtained by measuring the surface profile of the object to be measured OB before X-ray diffraction measurement, as described above. detected. When X-rays are irradiated onto the object to be measured OB at a certain incident angle and the image of the diffraction ring is captured on the imaging plate 15, the half width of the diffraction ring with respect to the circumferential direction (rotational angle) changes as shown in FIG. , the degree of this change increases as the X-ray incident angle increases. However, if the half-value widths detected at equal intervals in the circumferential direction of the diffraction ring are averaged, the average half-value widths will be the same value regardless of the X-ray incident angle if the conditions other than the X-ray incident angle are the same. . In other words, the half-value width is constant in the circumferential direction (rotation angle) of the diffraction ring when X-rays are irradiated perpendicularly to the measurement object OB. Even such a value is equal to this constant half-value width. Although this has been confirmed by actual measurements, it can be proved theoretically, and this proof will be described later. Therefore, for the average value of the half-value width over the entire circumference of the diffraction ring, the explanation of the calculation method of the normal half-value width θw performed assuming that the X-rays are irradiated perpendicularly to the measurement object OB holds true. .

なお、後述する証明では、回折環の周方向(回転角度)に対する半価幅の変化曲線がsinカーブになることも証明されている。従って、上述した説明では回折環の周方向に等間隔で半価幅を平均するとしたが、先行技術文献の特許文献2に示されているように回折環の周方向(回転角度)に対する半価幅の変化曲線に最も近いsinカーブの式を算出することで、そのsinカーブの中心線の値を半価幅の平均値として算出するという方法を用いてもよい。この算出方法は、測定対象物OBの特性や形状等により回折環が全周に渡って形成されない場合に有効である。 In the proof described later, it is also proved that the change curve of the half width with respect to the circumferential direction (rotational angle) of the diffraction ring is a sine curve. Therefore, in the above description, the half-value width is averaged at equal intervals in the circumferential direction of the diffraction ring. It is also possible to use a method of calculating an equation of a sine curve that is closest to the width change curve, and then calculating the value of the center line of the sine curve as the average value of the half-value width. This calculation method is effective when the diffraction ring cannot be formed over the entire circumference due to the characteristics, shape, or the like of the object to be measured OB.

上述したX線回折測定システムでは、コントローラ91のメモリにX線出射径R及びX線拡がり角θhが記憶されており、正規半価幅θwの算出においてこれらの値が用いられることを説明したが、X線出射径R及びX線拡がり角θhを検出する方法について以下に説明する。なお、この方法は、X線出射径R及びX線拡がり角θhが未知の場合の正規半価幅θwの測定方法としても適用できる方法であるので、測定対象物OBの正規半価幅θwを測定する方法として説明する。 In the X-ray diffraction measurement system described above, the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh are stored in the memory of the controller 91, and these values are used in calculating the normal half width θw. , the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh will be described below. This method can also be applied as a method for measuring the normal half-value width θw when the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh are unknown. It will be explained as a method of measurement.

この方法においては、作業者はステージStに正規半価幅θwを測定する測定対象物OBを1つ載置するが、搬送装置を作動させずステージStは移動させない。そして、作業者は入力装置92から指令を入力して、上述したようにX線回折測定システムから可視のLED光を照射し、カメラCAを作動させ、表示装置93に表示される撮影画像を見ながらアーム式移動装置を動かしてX線回折測定装置1の位置と姿勢を調整する。調整が完了した時点で入力装置92から指令を入力して照射点-撮像面間距離Lを取得し、入力装置92から測定開始の指令を入力して上述したようにX線回折測定を行って回折環の周方向の半価幅の平均値を取得する。これを照射点-撮像面間距離Lを3つの値L1,L2,L3において行う。 In this method, the operator places one measurement object OB for measuring the normal half width θw on the stage St, but does not operate the transport device and does not move the stage St. Then, the operator inputs a command from the input device 92, irradiates the visible LED light from the X-ray diffraction measurement system as described above, operates the camera CA, and looks at the photographed image displayed on the display device 93. The position and posture of the X-ray diffraction measuring apparatus 1 are adjusted by moving the arm type moving device while holding the position. When the adjustment is completed, an instruction is input from the input device 92 to obtain the distance L between the irradiation point and the imaging surface, and an instruction to start measurement is input from the input device 92 to perform the X-ray diffraction measurement as described above. Obtain the average value of the half-value width in the circumferential direction of the diffraction ring. This is performed for three values L1, L2, and L3 of the distance L between the irradiation point and the imaging surface.

照射点-撮像面間距離L1,L2,L3における角度単位の半価幅の平均値をW1,W2,W3とすると、これらの値を用いた演算により、X線出射径R及びX線拡がり角θhを算出し、正規半価幅θwも算出することができる。以下にその演算方法を順に説明する。照射点-撮像面間距離L1,L2,L3における角度単位の半価幅W1,W2,W3には、それぞれ数2の式が成立する。そして、それぞれの数2の式を変形すると以下の3つの式が得られる。
(数4)
tan(W1-θw+θh)/cosθd・sinθd = R/L1 + tanθh
(数5)
tan(W2-θw+θh)/cosθd・sinθd = R/L2 + tanθh
(数6)
tan(W3-θw+θh)/cosθd・sinθd = R/L3 + tanθh
数4から数5を減算し、変形することで、以下の数7が得られる。
(数7)
R={L1・L2/(L2-L1)}・{tan(W1-θw+θh)/cosθd・sinθd-tan(W2-θw+θh)/cosθd・sinθd}
また、数5から数6を減算し、変形することで、以下の数8が得られる。
(数8)
R={L2・L3/(L3-L2)}・{tan(W2-θw+θh)/cosθd・sinθd-tan(W3-θw+θh)/cosθd・sinθd}
数7から数8を減算することで、以下の数9が得られる。
(数9)
0={L1・L2/(L2-L1)}・{tan(W1-θw+θh)/cosθd・sinθd-tan(W2-θw+θh)/cosθd・sinθd}-{L2・L3/(L3-L2)}・{tan(W2-θw+θh)/cosθd・sinθd-tan(W3-θw+θh)/cosθd・sinθd}
Assuming that W1, W2, and W3 are the average values of the half-value widths in angular units at the distances L1, L2, and L3 between the irradiation point and the imaging plane, the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle can be obtained by calculation using these values. By calculating θh, the normal half width θw can also be calculated. The calculation method will be described in order below. Equations 2 are established for the half widths W1, W2, and W3 in angular units at the distances L1, L2, and L3 between the irradiation point and the imaging plane. Then, the following three equations can be obtained by transforming the equations of Equation 2.
(Number 4)
tan(W1−θw+θh)/cosθd·sinθd=R/L1+tanθh
(Number 5)
tan(W2−θw+θh)/cosθd·sinθd=R/L2+tanθh
(Number 6)
tan(W3-θw+θh)/cosθd·sinθd=R/L3+tanθh
By subtracting and transforming Equation 5 from Equation 4, Equation 7 below is obtained.
(Number 7)
R = {L1 · L2 / (L2 - L1)} · {tan (W1 - θw + θh) / cos θd · sin θd - tan (W2 - θw + θh) / cos θd · sin θd}
Also, by subtracting and transforming Equation 6 from Equation 5, Equation 8 below is obtained.
(Number 8)
R = {L2 · L3 / (L3 - L2)} · {tan (W2 - θw + θh) / cos θd · sin θd - tan (W3 - θw + θh) / cos θd · sin θd}
By subtracting Eq. 8 from Eq. 7, Eq. 9 below is obtained.
(Number 9)
0={L1 L2/(L2−L1)}・{tan (W1−θw+θh)/cos θd・sin θd−tan (W2−θw+θh)/cos θd・sin θd}−{L2・L3/(L3−L2)}・{tan(W2−θw+θh)/cosθd·sinθd−tan(W3−θw+θh)/cosθd·sinθd}

数9において、照射点-撮像面間距離L1,L2,L3、半価幅W1,W2,W3は得られており、θdは(180°-回折角)であり、既知の値である。よって、未知数はθwとθhであるが、(θw-θh)を1つの変数と見なせば、数9における変数は(θw-θh)の1つのみである。よって、数9において(θw-θh)を変化させて右辺が0に収束する(θw-θh)を算出することで(θw-θh)を求めることができる。そして、得られた(θw-θh)を数7又は数8に代入することで、X線出射径Rを求めることができ、得られた(θw-θh)及びX線出射径Rを数4乃至数6に代入すれば、tanθhを求めることができ、これからX線拡がり角θhを求めることができる。そして、(θw-θh)は既に得られているので正規半価幅θwを求めることもできる。 In Equation 9, the distances L1, L2, L3 between the irradiation point and the imaging plane and the half widths W1, W2, W3 are obtained, and θd is (180°-diffraction angle), which is a known value. Therefore, the unknowns are θw and θh, but if (θw-θh) is regarded as one variable, the only variable in Equation 9 is (θw-θh). Therefore, (θw-θh) can be obtained by changing (θw-θh) in Expression 9 and calculating (θw-θh) at which the right side converges to 0. Then, by substituting the obtained (θw−θh) into Equation 7 or Equation 8, the X-ray emission diameter R can be obtained. By substituting in Equation 6, tan θh can be obtained, and from this, the X-ray divergence angle θh can be obtained. Since (θw-θh) has already been obtained, the normal half width θw can also be obtained.

上述したX線出射径R、X線拡がり角θh及び正規半価幅θwを検出する方法は、測定対象物OBに対するX線入射角を検出することができるならば、変形が可能である。X線入射角は、上述したようにステージStを移動させ測定対象物OBの表面プロファイルを検出することで検出することができる。以下にX線出射径R及びX線拡がり角θhを検出し、正規半価幅θwも算出する別の方法を説明する。この方法においては、作業者はステージStに正規半価幅θwを測定する測定対象物OBを1つ載置し、入力装置92から指令を入力して、上述したようにX線回折測定システムから可視のLED光を照射し、カメラCAを作動させ表示装置93に表示される撮影画像を見ながらアーム式移動装置を動かしてX線回折測定装置1の位置と姿勢を調整する。調整が完了した時点で搬送装置を作動させてステージStを移動させ、入力装置92から指令を入力して照射点-撮像面間距離Lを一定間隔で取得することで測定対象物OBの表面プロファイルを取得し、測定点における照射点-撮像面間距離LとX線入射角を検出する。この後、作業者は入力装置92から測定開始の指令を入力し、上述したようにX線回折測定を行って半価幅を回折環の180°と0°の回転角度付近で取得する。これを照射点-撮像面間距離Lを2つの値L1,L2において行う。これにより得られる回折環の180°と0°の回転角度付近の半価幅W1’,W1”, W2’,W2”を用いて演算を行うことで、X線出射径R及びX線拡がり角θhを算出し、正規半価幅θwも算出することができる。以下にその演算方法を順に説明する。 The method of detecting the X-ray emission diameter R, the X-ray divergence angle θh, and the normal half width θw described above can be modified if the X-ray incident angle with respect to the measurement object OB can be detected. The X-ray incident angle can be detected by moving the stage St and detecting the surface profile of the measurement object OB as described above. Another method for detecting the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh and calculating the normal half width θw will be described below. In this method, the operator places one measurement object OB for measuring the normal half-value width θw on the stage St, inputs a command from the input device 92, Visible LED light is irradiated, the camera CA is operated, and the arm-type moving device is moved while viewing the photographed image displayed on the display device 93 to adjust the position and attitude of the X-ray diffraction measurement device 1 . When the adjustment is completed, the transport device is operated to move the stage St, a command is input from the input device 92, and the distance L between the irradiation point and the imaging surface is obtained at regular intervals, thereby obtaining the surface profile of the measurement object OB. is obtained, and the distance L between the irradiation point and the imaging surface at the measurement point and the X-ray incident angle are detected. Thereafter, the operator inputs a command to start measurement from the input device 92, performs the X-ray diffraction measurement as described above, and obtains the half-value width near the rotation angles of 180° and 0° of the diffraction ring. This is performed for two values L1 and L2 of the distance L between the irradiation point and the imaging surface. Calculations are performed using the half widths W1′, W1″, W2′, and W2″ near the rotation angles of 180° and 0° of the diffraction ring thus obtained to obtain the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle By calculating θh, the normal half width θw can also be calculated. The calculation method will be described in order below.

X線を入射角θxで入射した場合の回折環の180°と0°の回転角度付近の半価幅W’、W”は、図9に示すように異なる。図10は、X線照射点付近を拡大し回折環の180°付近を形成する回折X線のみを示した図であるが、回折環の180°付近におけるX線照射点の大きさによる半価幅Wp’はX線照射点の径(R+F)からBの長さを減算した値になる。そして、図10から分かるようにB=A・tanθdであり、A=(R+F)・tanθxであるので、X線照射点の大きさによる半価幅Wp’は以下の数10になる。
(数10)
Wp’=(R+F)・(1-tanθd・tanθx)
数10において、(1-tanθd・tanθx)は既知の値であるのでこれをKaとすると、Wp’=Ka・(R+F)となる。この式を数1のWpに代入し、F=L・tanθh、D=L/sinθdを代入すると、以下の数11が成立する。
(数11)
W’=tan-1{Ka・(R+L・tanθh)・cosθd・sinθd}/L}-θh +θw
The half-value widths W′ and W″ near the rotation angle of 180° and 0° of the diffraction ring when the X-ray is incident at the incident angle θx are different as shown in FIG. 9. FIG. It is a diagram showing only diffracted X-rays formed around 180° of the diffraction ring by enlarging the vicinity. The value is obtained by subtracting the length of B from the diameter (R + F) of .As can be seen from Fig. 10, B = A tan θd and A = (R + F) tan θx, so the size of the X-ray irradiation point The half-value width Wp' due to the height is given by the following equation (10).
(Number 10)
Wp′=(R+F)·(1−tan θd·tan θx)
In Equation 10, (1−tan θd·tan θx) is a known value, so if this is Ka, then Wp′=Ka·(R+F). Substituting this equation for Wp in Equation 1 and substituting F=L·tan θh and D=L/sin θd yields Equation 11 below.
(Number 11)
W′=tan −1 {Ka·(R+L·tan θh)·cos θd·sin θd}/L}−θh+θw

また、図11は、X線照射点付近を拡大し回折環の0°付近を形成する回折X線のみを示した図であるが、回折環の0°付近におけるX線照射点の径による半価幅Wp”はX線照射点の径(R+F)にdの長さを加算した値になる。そして、図11から分かるようにd=C・tanθdであり、C=(R+F)・tanθxであるので、X線照射点の径による半価幅Wp”は以下の数12になる。
(数12)
Wp”=(R+F)・(1+tanθd・tanθx)
数12において、(1+tanθd・tanθx)は既知の値であるのでこれをKbとすると、Wp”=Kb・(R+F)となる。この式を数1のWpに代入し、F=L・tanθh、D=L/sinθdを代入すると、以下の数13が成立する。
(数13)
W’=tan-1{Kb・(R+L・tanθh)・cosθd・sinθd}/L}-θh +θw
FIG. 11 is a diagram showing only the diffracted X-rays formed near the 0° diffraction ring by enlarging the vicinity of the X-ray irradiation point. The value width Wp'' is a value obtained by adding the length of d to the diameter (R+F) of the X-ray irradiation point. As can be seen from FIG. Therefore, the half-value width Wp″ due to the diameter of the X-ray irradiation point is given by the following equation (12).
(Number 12)
Wp"=(R+F)·(1+tan θd·tan θx)
In Equation 12, (1+tan θd·tan θx) is a known value, so if this is Kb, then Wp″=Kb·(R+F). By substituting D=L/sin θd, the following Equation 13 holds.
(Number 13)
W′=tan −1 {Kb·(R+L·tan θh)·cos θd·sin θd}/L}−θh+θw

照射点-撮像面間距離L1,L2において得られる回折環の180°と0°の回転角度付近の半価幅W1’,W1”, W2’,W2”を数11及び数13に代入し、変形することで以下の4つの式が得られる。なお、X線入射角θxは照射点-撮像面間距離L1,L2において異なっているので、Ka、Kbも異なり、照射点-撮像面間距離L1のときをKa、Kbとし、照射点-撮像面間距離L2のときをKa’、Kb’としている。
(数14)
tan(W1’-θw+θh)/Ka・cosθd・sinθd = R/L1 + tanθh
(数15)
tan(W1”-θw+θh)/Kb・cosθd・sinθd = R/L1 + tanθh
(数16)
tan(W2’-θw+θh)/Ka’・cosθd・sinθd = R/L2 + tanθh
(数17)
tan(W2”-θw+θh)/Kb’・cosθd・sinθd = R/L2 + tanθh
数14から数16を減算し、変形することで、以下の数18が得られる。
(数18)
R={L1・L2/(L2-L1)}・{tan(W1’-θw+θh)/Ka・cosθd・sinθd-tan(W2’-θw+θh)/Ka’・cosθd・sinθd}
また、数15から数17を減算し、変形することで、以下の数19が得られる。
(数19)
R={L1・L2/(L2-L1)}・{tan(W1”-θw+θh)/Kb・cosθd・sinθd-tan(W2”-θw+θh)/Kb’・cosθd・sinθd}
数18から数19を減算することで、以下の数20が得られる。
(数20)
0={L1・L2/(L2-L1)}・{tan(W1’-θw+θh)/Ka・cosθd・sinθd-tan(W2’-θw+θh)/Ka’・cosθd・sinθd}-{L1・L2/(L2-L1)}・{tan(W1”-θw+θh)/Kb・cosθd・sinθd-tan(W2”-θw+θh)/Kb’・cosθd・sinθd}
Substituting the half widths W1′, W1″, W2′, W2″ near the rotation angles of 180° and 0° of the diffraction ring obtained at the distances L1 and L2 between the irradiation point and the imaging plane into Equations 11 and 13, The transformation yields the following four equations. Since the X-ray incident angle θx differs between the irradiation point and the imaging surface distances L1 and L2, Ka and Kb also differ. Ka' and Kb' are set when the inter-surface distance is L2.
(number 14)
tan(W1′−θw+θh)/Ka·cos θd·sin θd=R/L1+tan θh
(Number 15)
tan(W1″-θw+θh)/Kb·cos θd·sin θd=R/L1+tan θh
(Number 16)
tan(W2′−θw+θh)/Ka′·cos θd·sin θd=R/L2+tan θh
(number 17)
tan(W2″-θw+θh)/Kb′cos θd sin θd=R/L2+tan θh
By subtracting and transforming Equation 16 from Equation 14, Equation 18 below is obtained.
(Number 18)
R={L1 L2/(L2−L1)}・{tan(W1′−θw+θh)/Ka・cosθd・sinθd−tan(W2′−θw+θh)/Ka′・cosθd・sinθd}
Also, by subtracting and transforming Equation 17 from Equation 15, Equation 19 below is obtained.
(Number 19)
R={L1 L2/(L2−L1)}・{tan(W1″−θw+θh)/Kb・cosθd・sinθd−tan(W2″−θw+θh)/Kb′・cosθd・sinθd}
By subtracting Equation 19 from Equation 18, Equation 20 below is obtained.
(number 20)
0={L1 L2/(L2−L1)}・{tan(W1′−θw+θh)/Ka・cosθd・sinθd−tan(W2′−θw+θh)/Ka′・cosθd・sinθd}−{L1・L2/ (L2−L1)}・{tan(W1″−θw+θh)/Kb・cosθd・sinθd−tan(W2″−θw+θh)/Kb′・cosθd・sinθd}

数20において、照射点-撮像面間距離L1,L2、半価幅をW1’,W1”, W2’,W2”は検出される値であり、θdは(180°-回折角)であり、既知の値である。また、Ka,Kb,Ka’,Kb’はX線入射角θxが検出されれば定まる値である。よって、未知数はθwとθhであるが、(θw-θh)を1つの変数と見なせば、数20における変数は(θw-θh)の1つのみである。よって、数20において(θw-θh)を変化させて右辺が0に収束する(θw-θh)を算出することで(θw-θh)を求めることができる。そして、得られた(θw-θh)を数18又は数19に代入することで、X線出射径Rを求めることができ、得られた(θw-θh)及びX線出射径Rを数14乃至数17に代入すれば、tanθhを求めることができ、これからX線拡がり角θhを求めることができる。そして、(θw-θh)は既に得られているので正規半価幅θwを求めることもできる。 In Equation 20, the distances L1 and L2 between the irradiation point and the imaging plane, the half-value widths W1′, W1″, W2′, and W2″ are the values to be detected, θd is (180°−diffraction angle), A known value. Also, Ka, Kb, Ka', and Kb' are values determined when the X-ray incident angle .theta.x is detected. Therefore, the unknowns are θw and θh, but if (θw-θh) is regarded as one variable, there is only one variable (θw-θh) in Equation (20). Therefore, (θw-θh) can be obtained by changing (θw-θh) in Equation 20 and calculating (θw-θh) at which the right side converges to 0. Then, by substituting the obtained (θw−θh) into Equation 18 or Equation 19, the X-ray emission diameter R can be obtained. 17, tan .theta.h can be obtained, and from this, the X-ray divergence angle .theta.h can be obtained. Since (θw-θh) has already been obtained, the normal half width θw can also be obtained.

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線管10から出射されたX線を、貫通孔26a,21a,28a,27b,27a1,16a,17a,18aを通過させて対象とする測定対象物OBに向けて出射するX線出射手段と、X線出射手段により測定対象物OBに向けてX線が照射された際、測定対象物OBのX線照射点にて発生した回折X線をイメージングプレート15にて受光し、回折X線により形成される回折環の半径方向におけるX線強度分布を検出するレーザ検出装置30,レーザ検出制御回路77及びコントローラ91にインストールされているプログラム等からなるX線強度分布検出手段と、X線強度分布検出手段により検出されたX線強度分布を用いて、回折環の半径方向におけるX線強度分布に基づく幅である半価幅を検出するコントローラ91にインストールされている演算プログラムからなる半価幅検出手段とを備えたX線回折測定システムにおいて、X線照射点からイメージングプレート15までの距離である照射点―撮像面間距離を検出するLED光源44,カメラCA,センサ信号取出回路88及びコントローラ91にインストールされているプログラム等からなる距離検出手段を備え、半価幅検出手段は、距離検出手段が検出した照射点―撮像面間距離L、予め記憶されているX線出射手段が出射するX線の径であるX線出射径R及びX線出射手段が出射するX線の進行方向における拡がり度合であるX線拡がり角θhを用いて、X線強度分布検出手段により検出されたX線強度分布から検出される半価幅Wから、X線照射点の大きさに基づく要素とX線拡がり角θhに基づく要素が除かれるとともに、照射点―撮像面間距離Lに対する割合の要素を含めた正規半価幅θwを算出するようにしている。 As can be understood from the above description, in the above embodiment, the X-rays emitted from the X-ray tube 10 pass through the through-holes 26a, 21a, 28a, 27b, 27a1, 16a, 17a, 18a and reach the object. and diffraction generated at the X-ray irradiation point of the object to be measured OB when the object to be measured OB is irradiated with X-rays by the X-ray emitting means A program installed in the laser detection device 30, the laser detection control circuit 77, and the controller 91 for receiving X-rays at the imaging plate 15 and detecting the X-ray intensity distribution in the radial direction of the diffraction ring formed by the diffracted X-rays. etc., and the X-ray intensity distribution detected by the X-ray intensity distribution detecting means, the half width, which is the width based on the X-ray intensity distribution in the radial direction of the diffraction ring, is detected. In an X-ray diffraction measurement system equipped with half-value width detection means consisting of an arithmetic program installed in a controller 91, the distance between the irradiation point and the imaging plane, which is the distance from the X-ray irradiation point to the imaging plate 15, is detected. The LED light source 44, the camera CA, the sensor signal extraction circuit 88, and the distance detection means including programs installed in the controller 91 are provided. L, X-ray emission diameter R, which is the diameter of X-rays emitted by the X-ray emission means, and X-ray divergence angle θh, which is the degree of expansion of X-rays emitted by the X-ray emission means in the direction of travel, which are stored in advance. the element based on the size of the X-ray irradiation point and the element based on the X-ray divergence angle θh are removed from the half width W detected from the X-ray intensity distribution detected by the X-ray intensity distribution detecting means, The normal half-value width θw including the factor of the ratio with respect to the distance L between the irradiation point and the imaging surface is calculated.

これによれば、回折環の半径方向におけるX線強度分布から検出される半価幅Wは、照射点―撮像面間距離L、X線出射径R及びX線拡がり角θhにより変化するが、半価幅検出手段が、距離検出手段が検出した照射点―撮像面間距離L及び予め記憶されているX線出射径R及びX線拡がり角θhを用いて、検出された半価幅WからX線照射点の大きさに基づく要素とX線拡がり角θhに基づく要素を除くとともに、照射点―撮像面間距離Lに対する割合の要素を含めた正規半価幅を算出することで、照射点―撮像面間距離Lやコリメータ(X線出射径R及びX線拡がり角θh)の影響を受けない正規半価幅θwを得ることができる。すなわち、X線回折測定装置1の位置と姿勢の調整が不要で、コリメータ(固定具18の貫通孔18a)ごとに半価幅と表面硬さ等の特性値との関係を得ておく必要がないようにすることができる。 According to this, the half width W detected from the X-ray intensity distribution in the radial direction of the diffraction ring changes depending on the distance L between the irradiation point and the imaging surface, the X-ray exit diameter R, and the X-ray divergence angle θh. A half-value width detection means uses the distance L between the irradiation point and the imaging surface detected by the distance detection means, the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh stored in advance, and from the detected half-value width W Excluding the element based on the size of the X-ray irradiation point and the element based on the X-ray divergence angle θh, and calculating the normal half width including the element of the ratio to the distance L between the irradiation point and the imaging plane, the irradiation point - It is possible to obtain a normal half width θw that is not affected by the distance L between imaging surfaces and the collimator (X-ray exit diameter R and X-ray divergence angle θh). That is, it is not necessary to adjust the position and posture of the X-ray diffraction measurement apparatus 1, and it is necessary to obtain the relationship between the half width and the characteristic value such as surface hardness for each collimator (through hole 18a of the fixture 18). can be prevented.

また、上記実施形態においては、半価幅検出手段は、距離検出手段が検出した照射点―撮像面間距離Lを用いて、X線強度分布検出手段により検出されたX線強度分布から半価幅WをX線照射点を原点にした角度の単位で検出する第1の演算ステップと、距離検出手段が検出した照射点―撮像面間距離L、予め記憶されているX線出射径R及びX線拡がり角θhを用いて、X線照射点の大きさに基づく半価幅をX線照射点を原点にした角度の単位で算出する第2の演算ステップと、半価幅Wから角度の単位にしたX線照射点の大きさに基づく半価幅を減算するとともに、角度の単位のX線拡がり角θhを加算して正規半価幅θwとする第3の演算ステップとを行うようにしている。 Further, in the above-described embodiment, the half-value width detection means uses the distance L between the irradiation point and the imaging plane detected by the distance detection means to determine the half-value width from the X-ray intensity distribution detected by the X-ray intensity distribution detection means. A first calculation step of detecting the width W in units of angles with the X-ray irradiation point as the origin, the irradiation point-imaging surface distance L detected by the distance detection means, the X-ray emission diameter R stored in advance, and A second calculation step of calculating, using the X-ray divergence angle θh, the half-value width based on the size of the X-ray irradiation point in units of angles with the X-ray irradiation point as the origin; and a third calculation step of subtracting the half-value width based on the size of the X-ray irradiation point in units and adding the X-ray divergence angle θh in units of angles to obtain the normal half-value width θw. ing.

これによれば、簡単な演算により、照射点―撮像面間距離Lや固定具18の貫通孔18aであるコリメータ(X線の径R及びX線拡がり角θh)の影響を受けない正規半価幅を得ることができる。 According to this, by a simple calculation, it is possible to obtain a normal half value that is not affected by the distance L between the irradiation point and the imaging surface and the collimator (X-ray diameter R and X-ray divergence angle θh) that is the through hole 18a of the fixture 18. width can be obtained.

また、上記実施形態においては、X線出射手段が出射するX線と光軸が同一の可視の平行光を出射するLED光源44、回転プレート45及びLED駆動回路85等からなる可視光出射手段と、可視光出射手段から出射された可視光の照射点を含む領域の測定対象物OB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信号を出力するカメラCAと、結像レンズ48が、可視光出射手段が出射した可視光の反射光を入射し撮像器49が反射光を受光したときの、撮像器49が出力する信号からセンサ信号取出回路88を介して作成した撮影画像における受光点の大きさを検出し、受光点の大きさを、予め記憶されている受光点大きさとX線出射径R及びX線拡がり角θhとの関係に適用して、半価幅検出手段が演算に使用するX線出射径R及びX線拡がり角θhを決定するコントローラ91にインストールされているプログラムである演算用数値決定手段とを備えている。 In the above-described embodiment, the visible light emitting means including the LED light source 44, the rotating plate 45, the LED driving circuit 85, and the like for emitting visible parallel light having the same optical axis as the X-ray emitted by the X-ray emitting means. , an imaging lens 48 that forms an image of the object to be measured OB in an area including the irradiation point of the visible light emitted from the visible light emitting means, and an imaging device 49 that picks up the image formed by the imaging lens 48. and a camera CA that outputs a signal representing a captured image, and an image forming lens 48 receives the reflected light of visible light emitted by the visible light emitting means and the image pickup device 49 receives the reflected light. , the size of the light receiving point in the photographed image created through the sensor signal extracting circuit 88 is detected from the signal output from the image pickup device 49, and the size of the light receiving point is compared with the size of the light receiving point stored in advance. A program installed in the controller 91 for determining the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh used for calculation by the half-value width detection means by applying to the relationship between the diameter R and the X-ray divergence angle θh. A calculation numerical value determination means is provided.

これによれば、X線回折測定装置1の固定具18を交換した際、固定具18の識別情報を入力せずとも、X線回折測定システムにより標準試料の測定を行えば、演算用数値決定手段が受光点の大きさからコリメータの特性であるX線出射径R及びX線拡がり角θhを演算に使用する値として決定するので、入力忘れを防止することができる。 According to this, when the fixture 18 of the X-ray diffraction measurement apparatus 1 is replaced, even if the identification information of the fixture 18 is not input, if the standard sample is measured by the X-ray diffraction measurement system, numerical values for calculation can be determined. Since the means determines the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh, which are the characteristics of the collimator, from the size of the light-receiving point as values to be used for calculation, it is possible to prevent forgetting to input.

また、上記実施形態においては、上記のように構成したX線回折測定システムにおいてX線出射径R及びX線拡がり角θhが未知の場合の正規半価幅θwを測定する半価幅測定方法を、少なくとも3つの照射点―撮像面間距離においてそれぞれ、X線回折測定システムを作動させ、同一測定対象物OBにおいて得られる少なくとも3つのX線強度分布から、少なくとも3つの半価幅Wを検出するとともに、距離検出手段により少なくとも3つの照射点―撮像面間距離Lを検出する測定ステップと、半価幅W,照射点―撮像面間距離L、正規半価幅θw、X線出射径R及びX線拡がり角θhにより成立する式に、少なくとも3つの半価幅W及び少なくとも3つの照射点―撮像面間距離Lを代入することで成立する少なくとも3つの式から、未知数であるX線出射径R及びX線拡がり角θhを算出するとともに正規半価幅θwを算出する演算ステップとから成る方法としている。 Further, in the above embodiment, the half-value width measuring method for measuring the normal half-value width θw when the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh are unknown in the X-ray diffraction measurement system configured as described above is provided. , operate the X-ray diffraction measurement system at each of at least three irradiation point-imaging plane distances, and detect at least three half widths W from at least three X-ray intensity distributions obtained at the same measurement object OB. In addition, a measuring step of detecting at least three irradiation point-imaging plane distances L by a distance detection means, a half width W, an irradiation point-imaging plane distance L, a normal half width θw, an X-ray emission diameter R, and From at least three equations established by substituting at least three half widths W and at least three irradiation point-imaging plane distances L into the equation established by the X-ray divergence angle θh, the unknown X-ray emission diameter A calculation step of calculating the R and the X-ray divergence angle θh and calculating the normal half width θw.

これによれば、少なくとも3つの照射点―撮像面間距離LでX線回折測定システムにより同一測定対象物OBの半価幅Wを測定して、演算処理をするのみで、正規半価幅θwの算出に必要なX線出射径R及びX線拡がり角θhを取得することができ、さらに測定した測定対象物OBの正規半価幅θwも取得することができる。 According to this, the normal half-value width θw It is possible to obtain the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh necessary for calculating , and also obtain the normal half width θw of the measured object OB.

また、上記実施形態においては、X線回折測定システムが、X線出射手段から測定対象物OBに向けてX線が照射された際の、測定対象物OBにおけるX線入射角を検出する距離検出手段、搬送装置及びコントローラ91にインストールされているプログラム等からなる入射角検出手段を備えているので、上述した半価幅測定方法を変更して、少なくとも2つの照射点―撮像面間距離においてそれぞれ、X線回折測定システムを作動させ、同一測定対象物OBにおいて得られる少なくとも2つのX線強度分布における、回折環の0°と180°の回転角度付近からそれぞれ半価幅Wを検出するとともに、距離検出手段により少なくとも2つの照射点―撮像面間距離Lを検出し、入射角検出手段により少なくとも2つのX線入射角θxを検出する測定ステップと、半価幅W,照射点―撮像面間距離L、X線入射角θx、正規半価幅θw、X線出射径R及びX線拡がり角θhにより成立する式に、少なくとも4つの半価幅W、及び少なくとも2つの照射点―撮像面間距離Lと入射角θxを代入することで成立する少なくとも4つの式から、未知数であるX線出射径R及びX線拡がり角θhを算出するとともに正規半価幅θwを算出する演算ステップとから成る半価幅測定方法としてもよい。 Further, in the above embodiment, the X-ray diffraction measurement system detects the X-ray incident angle on the measurement object OB when the X-ray emission means irradiates the measurement object OB with distance detection. Since it is provided with an incident angle detection means consisting of a program installed in means, a conveying device, and a controller 91, the half width measurement method described above is changed, and at least two distances between the irradiation point and the imaging plane , operating the X-ray diffraction measurement system, and detecting the half width W from the vicinity of the rotation angles of 0 ° and 180 ° of the diffraction ring in at least two X-ray intensity distributions obtained in the same measurement object OB, and a measuring step of detecting at least two distances L between the irradiation point and the imaging surface by distance detection means and detecting at least two X-ray incident angles θx by the incident angle detection means; At least four half widths W and at least two points between the irradiation point and the imaging plane calculating the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh, which are unknowns, and calculating the normal half width θw from at least four equations established by substituting the distance L and the incident angle θx. A half-value width measurement method may also be used.

これによれば、少なくとも2つの照射点―撮像面間距離LでX線回折測定システムにより同一測定対象物OBの半価幅Wを測定して、演算処理をするのみで、正規半価幅θwの算出に必要なX線出射径R及びX線拡がり角θhを取得することができ、さらに測定した測定対象物OBの正規半価幅θwも取得することができる。 According to this, the normal half-value width θw It is possible to obtain the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh necessary for calculating , and also obtain the normal half width θw of the measured object OB.

(変形例)
上記実施形態においては、回折環の周方向に等間隔で回折環の半径方向におけるX線強度分布曲線を検出し、それぞれの曲線から得られる半価幅を平均したうえで、検出した半価幅Wとした。上述したようにこの半価幅の平均値は、出射X線を垂直に測定対象物OBに照射して回折環の周方向における半価幅を一定にしたときの半価幅と同じ値であるため、X線出射径R及びX線拡がり角θhが既知であれば、X線入射角とは無関係に正規半価幅θwを算出することができる。また、回折環が全周に渡って形成されない場合でも、先行技術文献の特許文献2に示されているように回折環の周方向(回転角度)に対する半価幅の変化曲線に最も近いsinカーブの式を算出することで、そのsinカーブの中心線の値を半価幅の平均値として採用するという方法を用いることができる。しかしながら、例えば図12に示すように、測定対象物OBが複雑な形状をしているため、回折環の多くの部分が形成されない場合があり、このような場合は、回折環の周方向(回転角度)に対する半価幅の変化曲線に最も近いsinカーブの式を精度よく算出することが困難になる。このような場合でも、検出した回折環の半価幅Wから正規半価幅θwを算出する方法を変更することで、精度よく正規半価幅θwを算出することができる。以下に、この算出方法を説明する。
(Modification)
In the above embodiment, the X-ray intensity distribution curve in the radial direction of the diffraction ring is detected at equal intervals in the circumferential direction of the diffraction ring, the half-value width obtained from each curve is averaged, and the detected half-value width W. As described above, the average value of the half-value width is the same value as the half-value width when the output X-ray is vertically irradiated onto the object to be measured OB and the half-value width in the circumferential direction of the diffraction ring is kept constant. Therefore, if the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh are known, the normal half width θw can be calculated regardless of the X-ray incident angle. In addition, even if the diffraction ring is not formed over the entire circumference, a sine curve that is the closest to the change curve of the half-value width with respect to the circumferential direction (rotation angle) of the diffraction ring as shown in Patent Document 2 of the prior art document By calculating the following formula, a method of adopting the value of the center line of the sine curve as the average value of the half-value width can be used. However, as shown in FIG. 12, for example, since the measurement object OB has a complicated shape, there are cases where many parts of the diffraction ring are not formed. It becomes difficult to accurately calculate the equation of the sine curve that is closest to the change curve of the half-value width with respect to the angle). Even in such a case, the normal half-value width θw can be calculated with high accuracy by changing the method of calculating the normal half-value width θw from the detected half-value width W of the diffraction ring. This calculation method will be described below.

上記実施形態では、回折環の周方向位置(回転角度)ごとに検出した複数の半価幅を平均して半価幅Wにし、これから正規半価幅θwを算出したが、この変形例では、回折環のそれぞれの回転角度において検出される半価幅からそれぞれ正規半価幅を算出し、得られた複数の正規半価幅を平均して正規半価幅θwとする。以下、回折環の回転角度θpごとに検出した半価幅をW(θp)とし、回折環の回転角度θpごとの正規半価幅をθw(θp)とする。半価幅W(θp)を角度単位で検出した場合、上記実施形態と同様、数1が成立する。しかし、測定対象物OBに垂直にX線を照射するとは見なせないのでX線照射点は楕円になり、回折環の回転角度θpごとのX線照射点の大きさによる半価幅Wp、すなわちX線照射点の径による半価幅Wpは回折環の回転角度θpにより異なり、Wp(θp)となる。よって、数1は以下の数21の式になる。
(数21)
W(θp)=tan-1{(Wp(θp)・cosθd)/D} -θh +θw(θp)
回折環の回転角度θpごとの半価幅Wp(θp)を求める式は、理論的に算出することができ、以下の数22の式である。この式が成立することの証明は後述する。
(数22)
Wp(θp)=(R+F)・{1-tanθx・tanθd・sin(θp-90°)}
数22を数21に代入し、さらにF=L・tanθhを代入して式を変形すると以下の数23が得られる。
(数23)
θw(θp) = W(θp)-tan-1〔{(R+L・tanθh)・(1-tanθx・tanθd・sin(θp-90°))・cosθd・sinθd}/L〕 + θh
In the above embodiment, a plurality of half-value widths detected for each circumferential position (rotational angle) of the diffraction ring are averaged to obtain the half-value width W, from which the normal half-value width θw is calculated. A normal half-value width is calculated from half-value widths detected at respective rotation angles of the diffraction ring, and a plurality of obtained normal half-value widths are averaged to obtain a normal half-value width θw. Hereinafter, the half-value width detected for each rotation angle θp of the diffraction ring is defined as W(θp), and the normal half-value width for each rotation angle θp of the diffraction ring is defined as θw(θp). When the half width W(θp) is detected in angular units, Equation 1 holds as in the above embodiment. However, since it cannot be assumed that the X-rays are irradiated perpendicularly to the measurement object OB, the X-ray irradiation point becomes an ellipse, and the half width Wp due to the size of the X-ray irradiation point for each rotation angle θp of the diffraction ring, that is, The half-value width Wp depending on the diameter of the X-ray irradiation point varies depending on the rotation angle θp of the diffraction ring, and is Wp(θp). Therefore, Equation 1 becomes Equation 21 below.
(Number 21)
W(θp)=tan −1 {(Wp(θp)·cos θd)/D}−θh+θw(θp)
A formula for obtaining the half-value width Wp(θp) for each rotation angle θp of the diffraction ring can be theoretically calculated, and is the following formula (22). The proof that this formula holds will be described later.
(number 22)
Wp(θp)=(R+F)·{1−tan θx·tan θd·sin(θp−90°)}
By substituting Equation 22 into Equation 21 and further substituting F=L·tan θh to transform the equation, Equation 23 below is obtained.
(number 23)
θw (θp) = W (θp) - tan -1 [{(R+L tan θh) (1-tan θx tan θd sin (θp-90°)) cos θd sin θd}/L] + θh

数23の右辺において、W(θp)は回折環の回転角度θpごとに検出される値であり、照射点-撮像面間距離L、X線入射角θxはX線回折測定の前に検出される値であり、測定対象物OBの材質が既知ならばθdは既知の値であり、演算に使用するX線出射径R及びX線拡がり角θhはコントローラ91のメモリに記憶されている。よって、回折環の回転角度θpごとの正規半価幅θw(θp)は数23から算出することができる。そして、算出した正規半価幅θw(θp)を平均することで、上記実施形態と同様に正規半価幅θwを算出することができる。なお、理論的には正規半価幅θwは回折環の回転角度θpによらない値であるため、正規半価幅θw(θp)の回折環の回転角度θpに対する変化曲線は同一レベルで変動する曲線になる。 In the right side of Equation 23, W(θp) is a value detected for each rotation angle θp of the diffraction ring, and the irradiation point-imaging plane distance L and the X-ray incident angle θx are detected before X-ray diffraction measurement. If the material of the measurement object OB is known, θd is a known value, and the X-ray emission diameter R and X-ray divergence angle θh used for calculation are stored in the memory of the controller 91 . Therefore, the normal half width θw(θp) for each rotation angle θp of the diffraction ring can be calculated from Equation (23). By averaging the calculated normal half-value width θw (θp), the normal half-value width θw can be calculated in the same manner as in the above embodiment. Theoretically, since the normal half-value width θw is a value that does not depend on the rotation angle θp of the diffraction ring, the change curve of the normal half-value width θw (θp) with respect to the rotation angle θp of the diffraction ring fluctuates at the same level. become a curve.

次に、回折環の回転角度θpごとのX線照射点の径による半価幅Wp(θp)が数22の式で算出できることを証明する。なお、数22を変形すると以下の数24になる。
(数24)
Wp(θp)=-{(R+F)・tanθx・tanθd}・sin(θp-90°)+(R+F)
数24の式は、半価幅Wp(θp)がサインカーブになること、そのサインカーブの振幅はX線入射角θxが大きくなるほど大きくなること、サインカーブの中心線(すなわち平均値)はサインカーブの振幅によらず(すなわちX線入射角によらず)一定であることを示している。そして、X線拡がり角θh及び正規半価幅θwは回折環の回転角度θpによらない値であるので、検出される半価幅W(θp)もサインカーブになり、半価幅Wp(θp)と同じ特性を持つことを意味する。よって、数22の式が成立することの証明は、検出される半価幅の回折環の回転角度に対する変化曲線がサインカーブになり、サインカーブの中心線(すなわち平均値)はX線入射角によらず一定であることを証明することでもある。
Next, it will be proved that the half-value width Wp(θp) by the diameter of the X-ray irradiation point for each rotation angle θp of the diffraction ring can be calculated by Equation (22). By transforming Equation 22, Equation 24 below is obtained.
(number 24)
Wp(θp)=−{(R+F)・tanθx・tanθd}・sin(θp−90°)+(R+F)
Equation 24 shows that the half width Wp(θp) becomes a sine curve, that the amplitude of the sine curve increases as the X-ray incident angle θx increases, and that the center line (ie average value) of the sine curve is a sine curve It shows that it is constant regardless of the amplitude of the curve (that is, regardless of the X-ray incident angle). Since the X-ray divergence angle θh and the normal half-value width θw are values that do not depend on the rotation angle θp of the diffraction ring, the detected half-value width W (θp) also becomes a sine curve, and the half-value width Wp (θp ) has the same properties as Therefore, the proof that the formula of Equation 22 holds is that the change curve of the detected half-value width with respect to the rotation angle of the diffraction ring becomes a sine curve, and the center line (that is, the average value) of the sine curve is the X-ray incident angle It is also to prove that it is constant regardless of the

図13はX軸方向及びY軸方向を図2に示す座標軸の方向と一致させて、X線照射点をXY平面で見た図である。また、図13は、視点を変更して出射X線の光軸方向からX線照射点を見ると点線になることを示している。これは、測定対象物OBに、X線がある入射角で入射したときのX線照射点を測定対象物OBの法線方向から見ると、図13に実線で示すように楕円になるが、該X線照射点を、出射X線の光軸方向から見ると、図13に点線で示すように真円になることを示している。そして、出射X線の光軸方向から見たX線照射点の外周上の点Rは、視点を測定対象物OBの法線方向に変えると、点R’になると見なすことができる。回折環が形成される撮像面は、出射X線の光軸方向に垂直であり、出射X線の光軸は回折環の中心点を通るため、X線照射点の外周上の点Rを定める回転角度θpは、回折環の外周上の点を定める回転角度θpと同じである。そして、X線照射点の外周上の点RにおけるX線照射点の半径は、X線照射点を測定対象物OBの法線方向から見ると点Rは点R’になるので、中心から点R’までの距離である。この距離は回転角度θpにより変化するためXcr(θp)であり、X線照射点の楕円の短軸半径をa、長軸半径をbとして、楕円の式を適用すると、以下の数25が成立する。

Figure 2022113921000002
FIG. 13 is a view of the X-ray irradiation point viewed on the XY plane, with the X-axis direction and the Y-axis direction aligned with the directions of the coordinate axes shown in FIG. Also, FIG. 13 shows that when the viewpoint is changed and the X-ray irradiation point is viewed from the direction of the optical axis of the emitted X-rays, it becomes a dotted line. When the X-rays are incident on the object to be measured OB at a certain incident angle, the X-ray irradiation point becomes an ellipse as shown by the solid line in FIG. When the X-ray irradiation point is viewed from the direction of the optical axis of the emitted X-rays, it becomes a perfect circle as indicated by the dotted line in FIG. A point R on the outer circumference of the X-ray irradiation point seen from the direction of the optical axis of the emitted X-rays can be regarded as a point R' when the viewpoint is changed to the normal direction of the object to be measured OB. The imaging plane on which the diffraction ring is formed is perpendicular to the direction of the optical axis of the emitted X-rays, and the optical axis of the emitted X-rays passes through the center point of the diffraction ring. The rotation angle θp is the same as the rotation angle θp that defines a point on the circumference of the diffraction ring. The radius of the X-ray irradiation point at the point R on the outer circumference of the X-ray irradiation point is the point R' when the X-ray irradiation point is viewed from the normal direction of the object to be measured OB. It is the distance to R'. Since this distance changes with the rotation angle θp, it is Xcr(θp), and when the minor axis radius of the ellipse of the X-ray irradiation point is a and the major axis radius is b, the following equation 25 is established by applying the formula of the ellipse do.
Figure 2022113921000002

次にX線照射点をYZ平面で見ると、すなわちX軸方向に平行にX線照射点を見ると図14に示すようになり、X線照射点における出射X線の半径をXr、X線入射角をθxとすると、X線照射点の楕円の長軸半径は、Xr/cosθxとなる。そして、短軸半径は、出射X線の半径と同じであるのでXrである。よって、数25は以下の数26に書き換えることができる。

Figure 2022113921000003
なお、図14ではX軸方向から見ているため、Xcrはθp=90°のときの値であり、Xcr=Xr/cosθxであるが、上述したようにXcrは回転角度θpにより変化する値である。また、X線照射点における出射X線の半径Xrは、上記実施形態ではX線出射径RにX線照射点の径の増加分Fを加算した値であり、Xr=(R+F)である。 Next, when the X-ray irradiation point is viewed on the YZ plane, that is, when the X-ray irradiation point is viewed parallel to the X-axis direction, it becomes as shown in FIG. Assuming that the incident angle is θx, the major axis radius of the ellipse at the X-ray irradiation point is Xr/cos θx. The minor axis radius is Xr because it is the same as the radius of the emitted X-rays. Therefore, Equation 25 can be rewritten as Equation 26 below.
Figure 2022113921000003
Since FIG. 14 is viewed from the X-axis direction, Xcr is a value when θp=90°, and Xcr=Xr/cos θx. be. In the above-described embodiment, the radius Xr of the emitted X-rays at the X-ray irradiation point is the sum of the X-ray emission diameter R and the increment F of the diameter of the X-ray irradiation point, where Xr=(R+F).

次にX線照射点における半径がXcr(θp)のときのX線照射点の大きさに基づく半価幅Wp(θp)を考える。図14では、撮像面に平行な平面をPeで示してあり、半価幅Wp(θp)は、平面PeとX線照射点の中心とX線照射点の外周上の点からの出射X線とθdの角度を成す2つのラインが交差する点の間の長さである。半価幅Wp(θp)のときの該2つのラインの幅は、図14に示すようにWp(θp)・cosθdであり、測定対象物OBの平面、すなわちXY平面と回折環を形成する回折X線の進行方向とが成す角度をθk(θp)とすると、Wp(θp)・cosθdは、Xcr(θp)・sinθk(θp)である。よって、数26は以下の数27になる。

Figure 2022113921000004
なお、図14ではX軸方向から見ているため、θk=180°-θx-θdであるが、XY平面と回折環を形成する回折X線の進行方向とが成す角度は、回転角度θpにより変化する値である。 Next, consider the half width Wp(θp) based on the size of the X-ray irradiation point when the radius at the X-ray irradiation point is Xcr(θp). In FIG. 14, the plane parallel to the imaging plane is indicated by Pe, and the half width Wp (θp) is the plane Pe, the center of the X-ray irradiation point, and the emitted X-rays from points on the periphery of the X-ray irradiation point. is the length between the points where two lines forming an angle of .theta.d and .theta.d intersect. The width of the two lines at half width Wp(θp) is Wp(θp)·cos θd as shown in FIG. Assuming that the angle formed by the traveling direction of the X-ray is θk(θp), Wp(θp)·cos θd is Xcr(θp)·sin θk(θp). Therefore, Equation 26 becomes Equation 27 below.
Figure 2022113921000004
In FIG. 14, θk=180°−θx−θd because it is viewed from the X-axis direction. It is a variable value.

次に回折X線がXY平面と成す角度θk(θp)を求める式を考える。まず、図15に示すように、出射X線が測定対象物OBの平面に垂直に照射される場合を考え、X線照射点の中心座標を(0,0,0)とし、出射X線の光軸と撮像面が交差する点の座標を(0,0,L)とする。出射X線の光軸と回折環を形成する回折X線とがなす角度θdは一定であるので、出射X線の光軸と撮像面の回転角度θpのラインとを含む平面において、X線照射点の中心から発生した回折X線が撮像面と交差する点までの距離はL・tanθdである。よって、出射X線の光軸と撮像面の回転角度θpのラインとを含む平面において、X線照射点の中心から発生した回折X線が撮像面と交差する点の座標は(L・tanθd・cosθp,L・tanθd・sinθp,L)である。 Next, consider a formula for obtaining the angle θk (θp) formed by the diffracted X-rays with the XY plane. First, as shown in FIG. 15, assuming that emitted X-rays are emitted perpendicularly to the plane of the object to be measured OB, let the central coordinates of the X-ray irradiation point be (0, 0, 0), and the emitted X-rays Let (0, 0, L) be the coordinates of the point where the optical axis and the imaging plane intersect. Since the angle θd between the optical axis of the emitted X-rays and the diffracted X-rays forming the diffraction ring is constant, the X-ray irradiation is performed on the plane containing the optical axis of the emitted X-rays and the line of the rotation angle θp of the imaging plane. The distance from the center of the point to the point where the diffracted X-ray generated intersects the imaging plane is L·tan θd. Therefore, the coordinates of the point where the diffracted X-ray generated from the center of the X-ray irradiation point intersects the imaging plane on the plane including the optical axis of the emitted X-ray and the line of the rotation angle θp of the imaging plane are (L·tan θd· cos θp, L·tan θd·sin θp, L).

次にこの状態から、図16に示すように、出射X線をX軸周りにθxの角度だけ傾けた状態(X線入射角をθxにした状態)を考える。これは、X軸を回転軸としX軸方向に向かって左周りに座標群を回転させた状態と考えることができるので、回転前の座標(x,y,z)と回転後の座標(x’,y’,z’)には次の数28の式が成り立つ。

Figure 2022113921000005
この(x,y,z)に座標(0,0,0)、(0,0,L)及び(L・tanθd・cosθp,L・tanθd・sinθp,L)を代入したとき、対応する(x’,y’,z’)の座標は、(0,0,0)、(0,L・sinθx,L・cosθx)及び(L・tanθd・cosθp,L・tanθd・cosθx・sinθp+L・sinθx,-L・tanθd・sinθx・sinθp+L・cosθx)になる。この座標を座標O、座標Ic、座標Rとする。 Next, from this state, as shown in FIG. 16, a state in which emitted X-rays are tilted about the X-axis by an angle of θx (a state in which the X-ray incident angle is set to θx) is considered. Since this can be considered as a state in which the coordinate group is rotated counterclockwise toward the X-axis direction with the X-axis as the rotation axis, the coordinates (x, y, z) before rotation and the coordinates (x ', y', z') holds the following equation (28).
Figure 2022113921000005
When the coordinates (0, 0, 0), (0, 0, L) and (L tan θd cos θp, L tan θd sin θp, L) are substituted for this (x, y, z), the corresponding (x ', y', z') are (0, 0, 0), (0, L · sin θx, L · cos θx) and (L · tan θd · cos θp, L · tan θd · cos θx · sin θp + L · sin θx, - L·tan θd·sin θx·sin θp+L·cos θx). Let these coordinates be the coordinate O, the coordinate Ic, and the coordinate R.

次に、座標Oから座標Icに向かうベクトルVと座標Oから座標Rに向かうベクトルDとを外積したベクトルSを考える。このベクトルSは、出射X線の光軸と撮像面の回転角度θpのラインとを含む平面の法線ベクトルである。次にこのベクトルSと(0,0,1)の単位ベクトルとを外積したベクトルFを求める。このベクトルFは、出射X線の光軸と撮像面の回転角度θpのラインとを含む平面がX線照射点の平面(測定対象物OBの平面であり、XY平面)と交差するラインに平行なベクトルである。図16に示すように、回転角度θpの箇所の回折環を形成する回折X線がXY平面と成す角度θk(θp)は、ベクトルFとベクトルDが成す角度であり、ベクトルFおよびベクトルDの大きさを|F|および|D|とすると、以下のベクトルの内積の式である数29で求めることができる。

Figure 2022113921000006
ベクトルFとベクトルDの成分を座標O、座標Ic、座標Rの座標値と外積の計算により求め、数29に代入し、式を整理すると、以下の数30の式が成り立つ。
Figure 2022113921000007
Next, a vector S obtained by cross product of a vector V directed from the coordinate O to the coordinate Ic and a vector D directed from the coordinate O to the coordinate R is considered. This vector S is a normal vector of a plane including the optical axis of the emitted X-ray and the line of the rotation angle θp of the imaging plane. Next, a vector F is obtained by cross product of this vector S and a unit vector of (0, 0, 1). This vector F is parallel to the line where the plane including the optical axis of the emitted X-ray and the line of the rotation angle θp of the imaging plane intersects the plane of the X-ray irradiation point (the plane of the object to be measured OB, which is the XY plane). is a vector. As shown in FIG. 16, the angle θk (θp) formed between the XY plane and the diffracted X-ray forming the diffraction ring at the rotation angle θp is the angle formed by the vector F and the vector D. Assuming that the magnitudes are |F| and |D|, it can be obtained by Equation 29, which is the inner product formula of the vectors below.
Figure 2022113921000006
The components of vector F and vector D are obtained by calculating the coordinate values of coordinate O, coordinate Ic, and coordinate R, and the cross product, and substituting them into Equation 29 to rearrange the equations, the following Equation 30 holds.
Figure 2022113921000007

これで回折X線が平面と成す角度θkを求める式ができたので、数30を以下の数31によりsinθkの式にして数27に代入すると、数32が成立する。

Figure 2022113921000008
Figure 2022113921000009
Since the equation for obtaining the angle θk formed by the diffracted X-ray with the plane is thus obtained, equation 32 is obtained by converting equation 30 into equation sin θk using equation 31 below and substituting equation 27 into equation 32.
Figure 2022113921000008
Figure 2022113921000009

数32の右辺をcosθ=1/(tanθ+1)、sinθ=tanθ/(tanθ+1)、sinθ・cosθ=tanθ/(tanθ+1)の式を使用して√の外にcosθdを出し、残った√の中をtanθx、tanθd、sinθpからなる式にして整理すると、以下の数33になる。
(数33)
Wp(θp)・cosθd=Xr・cosθd・(1-tanθx・tanθd・sinθp)
この式の両辺からcosθdを削除し、Xr=(R+F)を代入すると以下の数34になる。
(数34)
Wp(θp)=(R+F)・(1-tanθx・tanθd・sinθp)
数34は図2におけるX軸方向を回転角度0にした場合の式であり、本来の回折環の回転角度0°の方向は、出射X線の光軸を含むYZ平面が撮像面と交差するラインとX線照射点における法線が交差する点に回折環の中心から向かう方向であるので、本来の回転角度θpを用いると、数34のsinθpは、sin(θp-90°)になり、これにより数22の式が成立する。以上の計算により、数22が理論的に成立することを証明することができた。
Using the equations cos 2 θ=1/(tan 2 θ+1), sin 2 θ=tan 2 θ/(tan 2 θ+1), sin θ·cos θ=tan θ/(tan 2 θ+1), Taking out cos θd outside and arranging the remaining √ into an equation consisting of tan θx, tan θd, and sin θp yields Equation 33 below.
(number 33)
Wp (θp) cos θd=Xr cos θd (1-tan θx tan θd sin θp)
Eliminating cos θd from both sides of this equation and substituting Xr=(R+F) yields Equation 34 below.
(number 34)
Wp (θp) = (R + F) (1-tan θx tan θd sin θp)
Equation 34 is an expression when the X-axis direction in FIG. Since it is the direction from the center of the diffraction ring to the point where the line and the normal to the X-ray irradiation point intersect, using the original rotation angle θp, sin θp in Equation 34 becomes sin (θp−90°), Equation 22 is thus established. By the above calculations, it was possible to prove that Equation 22 was theoretically established.

このように、上記変形例においては、第1の演算ステップにおいて、回折環の回転角度θpごとに、半価幅W(θp)を角度の単位で検出し、第2の演算ステップにおいて、回折環の回転角度θpごとに、X線出射径R、X線拡がり角θh及びX線入射角θxを用いて、X線照射点の大きさに基づく半価幅を角度の単位で算出し、第3の演算ステップにおいて、回折環の回転角度θpごとに半価幅W(θp)からX線照射点の大きさに基づく半価幅を減算し、X線拡がり角θhを加算することで正規半価幅θw(θp)を算出し、得られた複数の正規半価幅θw(θp)を平均して正規半価幅θwとしている。これによれば、測定対象物OBが複雑な形状をしている等の理由で回折X線の一部が妨害され、回折環が全周形成できない場合であっても、正規半価幅θwを精度よく求めることができる。 Thus, in the above modification, in the first calculation step, the half-value width W(θp) is detected in angular units for each rotation angle θp of the diffraction ring, and in the second calculation step, the diffraction ring For each rotation angle θp, the X-ray emission diameter R, X-ray divergence angle θh, and X-ray incidence angle θx are used to calculate the half width based on the size of the X-ray irradiation spot in units of angles. In the calculation step of , the half-value width based on the size of the X-ray irradiation point is subtracted from the half-value width W (θp) for each rotation angle θp of the diffraction ring, and the X-ray divergence angle θh is added, whereby the normal half-value The width θw (θp) is calculated, and a plurality of obtained normal half-value widths θw (θp) are averaged to obtain the normal half-value width θw. According to this, even if part of the diffracted X-rays are obstructed due to the object to be measured OB having a complicated shape, etc., and the diffraction ring cannot be formed all around, the normal half-value width θw can be obtained. It can be obtained with high accuracy.

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態及び変形例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。 Furthermore, the implementation of the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and various modifications are possible without departing from the object of the present invention.

上記実施形態及び変形例におけるX線回折測定装置1は、イメージングプレート15に回折環を撮像し、レーザ走査により撮像した回折環を読取る装置としたが、回折環における回折X線の強度分布を検出することができるならば、どのようなX線回折測定装置であっても、本発明は適用することができる。例えば、撮像面にX線CCDのような固体撮像素子を並べたX線回折測定装置であっても本発明は適用することができるし、微小な固体撮像素子を位置を検出しながら撮像面内で走査するX線回折測定装置であっても本発明は適用することができる。また、測定対象物OBに垂直にX線を照射するならば、形成される回折環の一部の回折X線の強度分布を検出することができるX線回折測定装置であれば、本発明は適用することができる。また、測定対象物OBに垂直にX線を照射せずとも、X線入射角を精度よく検出できるならば、形成される回折環の一部の回折X線の強度分布を検出することができるX線回折測定装置であれば上記変形例は適用することができる。 The X-ray diffraction measurement apparatus 1 in the above embodiment and modified example is a device that captures an image of the diffraction ring on the imaging plate 15 and reads the imaged diffraction ring by laser scanning. The present invention can be applied to any X-ray diffraction measurement apparatus as long as it can be used. For example, the present invention can be applied to an X-ray diffraction measurement apparatus in which solid-state imaging devices such as X-ray CCDs are arranged on the imaging surface. The present invention can be applied even to an X-ray diffraction measurement device that scans with . Further, if an X-ray is irradiated perpendicularly to the object to be measured OB, the present invention can be applied to an X-ray diffraction measurement apparatus that can detect the intensity distribution of diffracted X-rays in a part of the formed diffraction ring. can be applied. Also, if the X-ray incident angle can be accurately detected without irradiating the object OB to be measured perpendicularly, the intensity distribution of diffracted X-rays in a part of the formed diffraction ring can be detected. The above modification can be applied to any X-ray diffraction measurement device.

また、上記実施形態及び変形例におけるX線回折測定システムは、搬送装置のステージStに載置され、次々にX線回折測定装置1の直下に搬送される測定対象物OBの表面硬さと残留応力を測定するシステムとしたが、X線回折測定装置1が回折環における回折X線の強度分布を検出する装置であれば、測定対象物OBをX線回折測定装置1の直下に配置する機構又は方法はどのようなものであっても本発明は適用することができる。例えば、作業者が測定対象物OBを手で持ってX線回折測定装置1の直下にあるステージに次々に載置する方法であっても適用できるし、アーム式移動装置の先端に取り付けたX線回折測定装置1を測定対象物OBの測定箇所にX線が照射されるよう、次々に位置と姿勢を変化させる方法であっても適用できる。 In addition, the X-ray diffraction measurement system in the above-described embodiment and modification has the surface hardness and residual stress of the measurement object OB that is placed on the stage St of the transport device and transported directly below the X-ray diffraction measurement device 1 one after another. However, if the X-ray diffraction measurement device 1 is a device that detects the intensity distribution of diffracted X-rays in the diffraction ring, a mechanism that arranges the measurement object OB immediately below the X-ray diffraction measurement device 1 or The present invention can be applied to any method. For example, it can be applied to a method in which an operator holds the measurement object OB by hand and successively places it on the stage directly below the X-ray diffraction measurement apparatus 1, or an X A method of sequentially changing the position and orientation of the diffraction measurement apparatus 1 so as to irradiate X-rays onto the measurement location of the measurement object OB can also be applied.

また、上記実施形態のX線出射径R及びX線拡がり角θhが未知の場合の正規半価幅θwの測定方法は、X線回折測定システムのコントローラ91内の演算プログラムにより演算がされるとしたが、コントローラ91は回折環のX線強度分布データ、照射点-撮像面間距離及びX線入射角を取得するのみにし、得られたデータを用いて別のコンピュータ装置で演算を行い、X線出射径R、X線拡がり角θh及び正規半価幅θwを算出してもよい。この場合、別のコンピュータ装置にデータを入力させる方法は、記憶媒体を介する方法、ネット回線によりデータを転送する方法等様々な方法が考えられる。 Further, in the method of measuring the normal half width θw when the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh in the above embodiment are unknown, the calculation is performed by the calculation program in the controller 91 of the X-ray diffraction measurement system. However, the controller 91 only acquires the X-ray intensity distribution data of the diffraction ring, the distance between the irradiation point and the imaging surface, and the X-ray incident angle, and uses the obtained data to perform calculations in another computer device, and X The radiation diameter R, the X-ray divergence angle θh, and the normal half width θw may be calculated. In this case, as a method of inputting data to another computer device, various methods such as a method of transferring data via a storage medium and a method of transferring data via a network line are conceivable.

また、上記実施形態及び変形例では、出射X線と同じ光軸の可視のLED光を照射し、カメラCAで撮影した撮影画像の可視光の照射点位置から照射点―撮像面間距離を検出するとしたが、照射点―撮像面間距離を精度よく検出できるならば、測定手段はどのような原理及び方式であってもよい。例えば、出射X線と同じ光軸のレーザ光を照射して反射光を受光し、タイムオブフライトの測定原理を用いて照射点―撮像面間距離を検出してもよい。また、測定対象物OBの残留応力が小さいことが分かっていれば、得られた回折環の形状データから回折環の半径値の平均値を算出し、この値と測定対象物OBの回折角を用いて照射点―撮像面間距離を算出するようにしてもよい。 Further, in the above-described embodiment and modification, visible LED light on the same optical axis as the emitted X-rays is emitted, and the distance between the irradiation point and the imaging surface is detected from the irradiation point position of the visible light in the image captured by the camera CA. However, as long as the distance between the irradiation point and the imaging surface can be accurately detected, any principle and method may be used for the measuring means. For example, a laser beam having the same optical axis as that of emitted X-rays may be emitted, reflected light may be received, and the distance between the irradiation point and the imaging surface may be detected using the time-of-flight measurement principle. If it is known that the residual stress of the measurement object OB is small, the average value of the radius of the diffraction ring is calculated from the obtained shape data of the diffraction ring, and this value is compared with the diffraction angle of the measurement object OB. may be used to calculate the distance between the irradiation point and the imaging plane.

また、上記実施形態及び変形例では、測定対象物OBに対するX線入射角を、照射点―撮像面間距離を連続して測定し、測定対象物OBの表面プロファイルを検出することで検出するようにした。しかし、X線入射角を精度よく測定することが可能ならば、測定手段はどのような原理及び方式であってもよい。例えば、特許第6115597号に示すように、出射X線と同じ光軸の可視のLED光を照射するとともに、その周囲にX線入射角により形状が変化するパターン光を照射するようにしてもよい。 Further, in the above-described embodiment and modification, the X-ray incident angle with respect to the measurement object OB is detected by continuously measuring the distance between the irradiation point and the imaging surface and detecting the surface profile of the measurement object OB. made it However, as long as it is possible to measure the X-ray incident angle with high accuracy, any principle and method may be used for the measuring means. For example, as shown in Japanese Patent No. 6115597, it is possible to irradiate visible LED light on the same optical axis as the emitted X-rays, and to irradiate patterned light around which the shape changes depending on the X-ray incident angle. .

また、上記実施形態及び変形例では、回折環の半径方向のX線強度分布曲線から半価幅を検出し正規半価幅を算出するとしたが、回折環の半径方向における強度分布の拡がり度合を示す幅であれば、半価幅以外の幅を検出し、上記実施形態と同様の計算で正規の値を算出してもよい。例えば、積分幅でもよいし、ピーク値の1/aのレベルでX線強度分布曲線をスライスしたときの幅でaを適切な値に定めた幅でもよい。請求項における回折像幅は、回折環の半径方向における強度分布の拡がり度合を示す幅であれば、あらゆる幅を含むものとする。 Further, in the above-described embodiment and modification, the normal half-value width is calculated by detecting the half-value width from the X-ray intensity distribution curve in the radial direction of the diffraction ring. If it is the indicated width, a width other than the half-value width may be detected, and the normal value may be calculated by the same calculation as in the above embodiment. For example, it may be an integral width, or a width obtained by slicing the X-ray intensity distribution curve at a level of 1/a of the peak value and setting a to an appropriate value. The diffraction image width in the claims includes any width as long as it indicates the degree of spread of the intensity distribution in the radial direction of the diffraction ring.

また、上記実施形態及び変形例では、角度の単位で正規半価幅θwを算出することで、照射点―撮像面間距離によらない正規半価幅θwを算出した。しかし、これは照射点―撮像面間距離に対する割合の要素を含めることで照射点―撮像面間距離によらない正規半価幅を算出する1つの方法であり、該割合の要素を含めることで照射点―撮像面間距離によらない正規半価幅を算出できるならば、別の値を算出するようにしてもよい。例えば、基準の照射点―撮像面間距離での正規半価幅を長さの単位で算出するようにしてもよい。 In addition, in the above-described embodiment and modified example, the normal half-value width θw is calculated in units of angles, so that the normal half-value width θw is calculated independently of the distance between the irradiation point and the imaging surface. However, this is one method of calculating the normal half-value width that does not depend on the distance between the irradiation point and the imaging surface by including the ratio element with respect to the distance between the irradiation point and the imaging surface. A different value may be calculated if the normal half-value width can be calculated without depending on the distance between the irradiation point and the imaging surface. For example, the normal half width at the reference irradiation point-imaging plane distance may be calculated in units of length.

また、上記実施形態及び変形例では、X線出射径Rを出射X線の断面の径として長さの単位で、X線拡がり角θhを出射X線の進行方向における拡がり度合として角度の単位で説明したが、X線出射径R及びX線拡がり角θhは、長さ及び角度の値に変換できる値であれば、どのような値であってもよい。請求項におけるX線出射径R及びX線拡がり角θhは、長さ及び角度の値に変換できるあらゆる値を含むものとする。 Further, in the above-described embodiment and modified example, the X-ray emission diameter R is the diameter of the cross section of the emitted X-ray and is expressed in the unit of length, and the X-ray divergence angle θh is the degree of expansion of the emitted X-ray in the traveling direction and is expressed in the unit of angle. As described above, the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh may be any values as long as they can be converted into length and angle values. The X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh in the claims are intended to include all values that can be converted into length and angle values.

1…X線回折測定装置、10…X線管、11…出射口、15…イメージングプレート、15a,16a,17a,18a,21a,27a1,27b、28a…貫通孔、16…テーブル、17…突出部、18…固定具、19…ブロック、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、24…軸受部、25…ガイド、26…板状プレート、27…スピンドルモータ、28…通路部材、29…ブロック、30…レーザ検出装置、43…LED光源,44…LED光源、45…回転プレート、46…モータ、47a,47b…ストッパ、48…結像レンズ、49…撮像器、50…筐体、50a…底面壁、50c…切欠き部壁、50c1…円形孔、50d…繋ぎ壁、51…アーム式移動装置先端、60…端検出センサ、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、OB…測定対象物、CA…カメラ、St…ステージ Reference Signs List 1 X-ray diffraction measuring device 10 X-ray tube 11 Output port 15 Imaging plate 15a, 16a, 17a, 18a, 21a, 27a1, 27b, 28a Through hole 16 Table 17 Protrusion Part 18 Fixing tool 19 Block 20 Table driving mechanism 21 Moving stage 22 Feed motor 23 Screw rod 24 Bearing 25 Guide 26 Plate 27 Spindle Motor 28 Passage member 29 Block 30 Laser detector 43 LED light source 44 LED light source 45 Rotating plate 46 Motor 47a, 47b Stopper 48 Imaging lens 49 Image pickup device 50 Housing 50a Bottom wall 50c Notch wall 50c1 Circular hole 50d Connecting wall 51 Tip of arm type moving device 60 End detection sensor 90 Computer device 91 ... controller, 92 ... input device, 93 ... display device, OB ... object to be measured, CA ... camera, St ... stage

Claims (6)

X線管から出射されたX線を、貫通孔を通過させて対象とする測定対象物に向けて出射するX線出射手段と、
前記X線出射手段により前記測定対象物に向けてX線が照射された際、前記測定対象物のX線照射点にて発生した回折X線を撮像面にて受光し、前記回折X線により形成される回折環の半径方向におけるX線強度分布を検出するX線強度分布検出手段と、
前記X線強度分布検出手段により検出されたX線強度分布を用いて、前記回折環の半径方向におけるX線強度分布に基づく幅である回折像幅を検出する回折像幅検出手段とを備えたX線回折測定装置において、
前記X線照射点から前記撮像面までの距離である照射点―撮像面間距離を検出する距離検出手段を備え、
前記回折像幅検出手段は、前記距離検出手段が検出した照射点―撮像面間距離L、予め記憶されている前記X線出射手段が出射するX線の径であるX線出射径R及び前記X線出射手段が出射するX線の進行方向における拡がり度合であるX線拡がり角θhを用いて、前記X線強度分布検出手段により検出されたX線強度分布から検出される回折像幅Wから、前記X線照射点の大きさに基づく要素と前記X線拡がり角θhに基づく要素が除かれるとともに、照射点―撮像面間距離Lに対する割合の要素を含めた正規回折像幅を算出することを特徴とするX線回折測定装置。
X-ray emitting means for emitting the X-rays emitted from the X-ray tube through the through-hole toward an object to be measured;
When the object to be measured is irradiated with X-rays by the X-ray emitting means, the diffracted X-rays generated at the X-ray irradiation point of the object to be measured are received by the imaging surface, and the diffracted X-rays X-ray intensity distribution detection means for detecting the X-ray intensity distribution in the radial direction of the formed diffraction ring;
a diffraction image width detection means for detecting a diffraction image width, which is a width based on the X-ray intensity distribution in the radial direction of the diffraction ring, using the X-ray intensity distribution detected by the X-ray intensity distribution detection means. In the X-ray diffraction measurement device,
distance detection means for detecting a distance between the irradiation point and the imaging plane, which is the distance from the X-ray irradiation point to the imaging plane;
The diffraction image width detection means detects a distance L between the irradiation point and the imaging surface detected by the distance detection means, an X-ray emission diameter R which is a diameter of the X-ray emitted by the X-ray emission means stored in advance, and the From the diffraction image width W detected from the X-ray intensity distribution detected by the X-ray intensity distribution detecting means, using the X-ray divergence angle θh, which is the degree of spread of the X-rays emitted by the X-ray emitting means in the traveling direction, , excluding the element based on the size of the X-ray irradiation point and the element based on the X-ray divergence angle θh, and calculating the normal diffraction pattern width including the element of the ratio to the distance L between the irradiation point and the imaging plane. An X-ray diffraction measurement device characterized by:
請求項1に記載のX線回折測定装置において、
前記回折像幅検出手段は、
前記距離検出手段が検出した照射点―撮像面間距離Lを用いて、前記X線強度分布検出手段により検出されたX線強度分布から回折像幅Wを前記X線照射点を原点にした角度の単位で検出する第1の演算ステップと、
前記距離検出手段が検出した照射点―撮像面間距離L、予め記憶されている前記X線出射径R及び前記X線拡がり角θhを用いて、前記X線照射点の大きさに基づく回折像幅を前記X線照射点を原点にした角度の単位で算出する第2の演算ステップと、
前記回折像幅Wから角度の単位にした前記X線照射点の大きさに基づく回折像幅を減算するとともに、角度の単位の前記X線拡がり角θhを加算して正規回折像幅とする第3の演算ステップとを行うことを特徴とするX線回折測定装置。
In the X-ray diffraction measurement device according to claim 1,
The diffraction image width detection means is
The diffraction image width W from the X-ray intensity distribution detected by the X-ray intensity distribution detection means is an angle with the X-ray irradiation point as the origin, using the distance L between the irradiation point and the imaging surface detected by the distance detection means. A first calculation step of detecting in units of
A diffraction image based on the size of the X-ray irradiation point using the irradiation point-imaging surface distance L detected by the distance detection means, the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh stored in advance. a second calculation step of calculating the width in units of angles with the X-ray irradiation point as the origin;
The normal diffraction pattern width is obtained by subtracting the diffraction pattern width based on the size of the X-ray irradiation point in units of angles from the diffraction pattern width W, and adding the X-ray divergence angle θh in units of angles from the diffraction pattern width W. 3. An X-ray diffraction measurement apparatus characterized by performing the calculation step of 3.
請求項2に記載のX線回折測定装置において、
前記X線出射手段から前記測定対象物に向けてX線が照射された際の、前記測定対象物におけるX線入射角を検出する入射角検出手段を備え、
前記回折像幅検出手段は、
前記第1の演算ステップにおいて、前記回折環の回転角度ごとに、前記回折像幅Wを角度の単位で検出し、
前記第2の演算ステップにおいて、前記回折環の回転角度ごとに、前記入射角検出手段により検出されたX線入射角をも用いて、前記X線照射点の大きさに基づく回折像幅を角度の単位で算出し、
前記第3の演算ステップにおいて、前記回折環の回転角度ごとに前記正規回折像幅を算出し、得られた複数の前記正規回折像幅を平均することを特徴とするX線回折測定装置。
In the X-ray diffraction measurement device according to claim 2,
an incident angle detection means for detecting an X-ray incident angle on the object to be measured when the object to be measured is irradiated with X-rays from the X-ray emitting means;
The diffraction image width detection means is
In the first calculation step, the diffraction image width W is detected in units of angles for each rotation angle of the diffraction ring;
In the second calculation step, the X-ray incident angle detected by the incident angle detection means is also used for each rotation angle of the diffraction ring to determine the diffraction pattern width based on the size of the X-ray irradiation spot. Calculated in units of
The X-ray diffraction measurement apparatus, wherein in the third calculation step, the normal diffraction image width is calculated for each rotation angle of the diffraction ring, and the obtained normal diffraction image widths are averaged.
請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載のX線回折測定装置において、
前記X線出射手段が出射するX線と光軸が同一の可視の平行光を出射する可視光出射手段と、
前記可視光出射手段から出射された可視光の照射点を含む領域の前記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信号を出力するカメラと、
前記結像レンズが、前記可視光出射手段が出射した可視光の反射光を入射し前記撮像器が前記反射光を受光したときの、前記撮像器が出力する信号から作成した撮影画像における受光点の大きさを検出し、前記受光点の大きさを、予め記憶されている受光点大きさとX線出射径R及びX線拡がり角θhとの関係に適用して、前記回折像幅検出手段が演算に使用するX線出射径R及びX線拡がり角θhを決定する演算用数値決定手段とを備えたことを特徴とするX線回折測定装置。
In the X-ray diffraction measurement apparatus according to any one of claims 1 to 3,
visible light emitting means for emitting visible parallel light having the same optical axis as the X-ray emitted by the X-ray emitting means;
An imaging lens that forms an image of the object to be measured in an area including the irradiation point of the visible light emitted from the visible light emitting means, and an imaging device that picks up the image formed by the imaging lens. and a camera that outputs a signal representing the captured image;
A light-receiving point in a photographed image created from a signal output by the imaging device when the imaging lens receives the reflected light of the visible light emitted by the visible light emitting means and the imaging device receives the reflected light. The size of the light receiving point is detected, and the size of the light receiving point is applied to the relationship between the size of the light receiving point stored in advance, the X-ray emission diameter R, and the X-ray divergence angle θh, and the diffraction image width detection means detects An X-ray diffraction measurement apparatus, comprising calculation numerical value determination means for determining an X-ray emission diameter R and an X-ray divergence angle θh used for calculation.
X線管から出射されたX線を、貫通孔を通過させて対象とする測定対象物に向けて出射するX線出射手段と、
前記X線出射手段により前記測定対象物に向けてX線が照射された際、前記測定対象物のX線照射点にて発生した回折X線を撮像面にて受光し、前記回折X線により形成される回折環の半径方向におけるX線強度分布を検出するX線強度分布検出手段と、
前記X線強度分布検出手段により検出されたX線強度分布を用いて、前記回折環の半径方向におけるX線強度分布に基づく幅である回折像幅を検出する回折像幅検出手段と、
前記X線照射点から前記撮像面までの距離である照射点―撮像面間距離を検出する距離検出手段とを備えたX線回折測定装置を作動させ、前記回折像幅検出手段により検出された回折像幅Wから、前記X線出射手段が出射するX線の径であるX線出射径R及び前記X線出射手段が出射するX線の進行方向における拡がり度合であるX線拡がり角θhを用いて、前記X線照射点の大きさに基づく要素と前記X線拡がり角θhに基づく要素が除かれるとともに、照射点―撮像面間距離に対する割合の要素を含めた正規回折像幅を測定する回折像幅測定方法において、
少なくとも3つの照射点―撮像面間距離においてそれぞれ、前記X線回折測定装置を作動させ、同一測定対象物において得られる少なくとも3つのX線強度分布から、少なくとも3つの回折像幅Wを検出するとともに、前記距離検出手段により少なくとも3つの照射点―撮像面間距離Lを検出する測定ステップと、
回折像幅W,照射点―撮像面間距離L、正規回折像幅、X線出射径R及びX線拡がり角θhにより成立する式に、少なくとも3つの回折像幅W及び少なくとも3つの照射点―撮像面間距離Lを代入することで成立する少なくとも3つの式から、未知数であるX線出射径R及びX線拡がり角θhを算出するとともに正規回折像幅を算出する演算ステップとから成ることを特徴とする回折像幅測定方法。
X-ray emitting means for emitting the X-rays emitted from the X-ray tube through the through-hole toward an object to be measured;
When the object to be measured is irradiated with X-rays by the X-ray emitting means, the diffracted X-rays generated at the X-ray irradiation point of the object to be measured are received by the imaging surface, and the diffracted X-rays X-ray intensity distribution detection means for detecting the X-ray intensity distribution in the radial direction of the formed diffraction ring;
diffraction image width detection means for detecting a diffraction image width, which is a width based on the X-ray intensity distribution in the radial direction of the diffraction ring, using the X-ray intensity distribution detected by the X-ray intensity distribution detection means;
An X-ray diffraction measurement device equipped with a distance detection means for detecting the distance between the irradiation point and the imaging plane, which is the distance from the X-ray irradiation point to the imaging plane, is operated, and the diffraction image width detected by the diffraction image width detection means is operated. From the diffraction pattern width W, the X-ray emission diameter R, which is the diameter of the X-rays emitted by the X-ray emission means, and the X-ray divergence angle θh, which is the degree of expansion in the traveling direction of the X-rays emitted by the X-ray emission means, are calculated. Measure the normal diffraction image width including the factor based on the size of the X-ray irradiation spot and the factor based on the X-ray divergence angle θh, and including the factor of the ratio to the distance between the irradiation point and the imaging plane. In the diffraction pattern width measurement method,
Operate the X-ray diffraction measurement device at each of at least three irradiation point-imaging plane distances, and detect at least three diffraction image widths W from at least three X-ray intensity distributions obtained from the same measurement object. , a measuring step of detecting at least three irradiation point-imaging plane distances L by the distance detection means;
At least three diffraction pattern widths W and at least three irradiation points- and calculating the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh, which are unknown quantities, from at least three equations that are established by substituting the distance L between the imaging surfaces, and calculating the normal diffraction pattern width. A diffraction pattern width measurement method characterized by:
X線管から出射されたX線を、貫通孔を通過させて対象とする測定対象物に向けて出射するX線出射手段と、
前記X線出射手段により前記測定対象物に向けてX線が照射された際、前記測定対象物のX線照射点にて発生した回折X線を撮像面にて受光し、前記回折X線により形成される回折環の半径方向におけるX線強度分布を検出するX線強度分布検出手段と、
前記X線強度分布検出手段により検出されたX線強度分布を用いて、前記回折環の半径方向におけるX線強度分布に基づく幅である回折像幅を検出する回折像幅検出手段と、
前記X線照射点から前記撮像面までの距離である照射点―撮像面間距離を検出する距離検出手段と、
前記X線出射手段から前記測定対象物に向けてX線が照射された際の、前記測定対象物におけるX線入射角を検出する入射角検出手段とを備えたX線回折測定装置を作動させ、前記回折像幅検出手段により検出された回折像幅Wから、前記X線出射手段が出射するX線の径であるX線出射径R及び前記X線出射手段が出射するX線の進行方向における拡がり度合であるX線拡がり角θhを用いて、前記X線照射点の大きさに基づく要素と前記X線拡がり角θhに基づく要素が除かれるとともに、照射点―撮像面間距離に対する割合の要素を含めた正規回折像幅を測定する回折像幅測定方法において、
少なくとも2つの照射点―撮像面間距離においてそれぞれ、前記X線回折測定装置を作動させ、同一測定対象物において得られる少なくとも2つのX線強度分布における、回折環の0°と180°の回転角度付近からそれぞれ回折像幅Wを検出するとともに、前記距離検出手段により少なくとも2つの照射点―撮像面間距離Lを検出し、前記入射角検出手段により少なくとも2つのX線入射角θxを検出する測定ステップと、
回折像幅W,照射点―撮像面間距離L、X線入射角θx、正規回折像幅、X線出射径R及びX線拡がり角θhにより成立する式に、少なくとも4つの回折像幅W、及び少なくとも2つの照射点―撮像面間距離Lと入射角θxを代入することで成立する少なくとも4つの式から、未知数であるX線出射径R及びX線拡がり角θhを算出するとともに正規回折像幅を算出する演算ステップとから成ることを特徴とする回折像幅測定方法。
X-ray emitting means for emitting the X-rays emitted from the X-ray tube through the through-hole toward an object to be measured;
When the object to be measured is irradiated with X-rays by the X-ray emitting means, the diffracted X-rays generated at the X-ray irradiation point of the object to be measured are received by the imaging surface, and the diffracted X-rays X-ray intensity distribution detection means for detecting the X-ray intensity distribution in the radial direction of the formed diffraction ring;
diffraction image width detection means for detecting a diffraction image width, which is a width based on the X-ray intensity distribution in the radial direction of the diffraction ring, using the X-ray intensity distribution detected by the X-ray intensity distribution detection means;
distance detection means for detecting a distance between the irradiation point and the imaging plane, which is the distance from the X-ray irradiation point to the imaging plane;
activating an X-ray diffraction measurement apparatus comprising incident angle detection means for detecting an X-ray incident angle on the object to be measured when the object to be measured is irradiated with X-rays from the X-ray emitting means; , an X-ray emission diameter R, which is the diameter of the X-ray emitted by the X-ray emission means, and a traveling direction of the X-ray emitted by the X-ray emission means, from the diffraction image width W detected by the diffraction image width detection means. Using the X-ray divergence angle θh, which is the degree of divergence in the X-ray irradiation point, the element based on the size of the X-ray irradiation point and the element based on the X-ray divergence angle θh are removed, and the ratio of the irradiation point to the imaging plane distance In a diffraction pattern width measurement method for measuring a normal diffraction pattern width including elements,
Rotation angles of 0° and 180° of the diffraction ring in at least two X-ray intensity distributions obtained on the same measurement object by operating the X-ray diffraction measurement device at each of at least two irradiation point-imaging plane distances. A measurement in which a diffraction image width W is detected from the vicinity, at least two irradiation point-imaging surface distances L are detected by the distance detection means, and at least two X-ray incident angles θx are detected by the incident angle detection means. a step;
At least four diffraction image widths W, And from at least four equations established by substituting the distance L between the irradiation point and the imaging surface and the incident angle θx, the X-ray emission diameter R and the X-ray divergence angle θh, which are unknown quantities, are calculated, and the normal diffraction pattern is obtained. A diffraction pattern width measuring method, comprising: a calculating step of calculating the width.
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