JP3502182B2 - 非破壊検査測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は物体の内部構造を非破壊
的に検査する非破壊検査測定装置に関し、更に詳しく
は、Ｘ線を用いて非破壊検査を正確に行うことが可能な
非破壊検査測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】物体の内部構造を非破壊的に検査，測定
する装置として各種の放射線撮影装置が知られている。
特に、Ｘ線を利用した装置が医療や工業の分野で広く用
いられている。これらは、いわゆるＸ線写真と呼ばれる
もので、Ｘ線のもつ強い透過性を利用し、これを被験物
に照射し、透過したＸ線の強度分布を蛍光体や写真フィ
ルムを使って検出している。

【０００３】ここで得られたものは物体内部のＸ線に対
する２次元的な影絵であり、すなわちＸ線の吸収率の変
化を表している。内部構造の２次元的な変化だけでな
く、３次元的な変化を調べたいという要求のもとにＸ線
ＣＴ（Computer Tomography ）装置も考案されている。

【０００４】現在、医療の分野で広く用いられているＸ
線ＣＴは物体内のＸ線に対する吸収係数の空間的分布を
求め、それを画像化することによって物体の断面像を非
破壊的に再生するものである。

【０００５】この断面像再生のために必要とされるデー
タは、物体に入射したＸ線と物体を透過したＸ線の強度
を、入射方向を１８０°にわたって変化させて測定した
データである。そして、吸収係数の分布はこの測定デー
タから数値計算を用いて得られる。

【０００６】しかし、吸収係数を求めて断面像を再生す
るという方法では、異なる物質でも吸収係数の値の差が
小さい場合には、物質の違いが分かり難くなるという欠
点がある。

【０００７】一方、上に述べた吸収係数による断面像再
生法に対して、屈折率による断面像再生法が光の波長領
域で広く使用されている。これは、光波干渉法と呼ばれ
る測定方法である。この光波干渉法では、物体内部の光
に対する屈折率の空間的分布を求め、それを画像化する
ことにより物体の断面像を非破壊的に再生するものであ
る。

【０００８】すなわち、屈折率が空間的に変化する測定
対象物を通過して来た光波と参照する光波とを干渉さ
せ、得られた干渉図形から物体を通過した際の光路長分
布をデータとして得て、このデータから数値計算を用い
て屈折率分布を再生するようにしている。

【０００９】このような測定方法によれば、異物質間の
吸収係数の値の差が小さい場合であっても大きなコント
ラストをもって物質内部の構造を測定することができ
る。この光波干渉法をＸ線領域を含む放射線領域にまで
拡張することが可能性として考えられる。例えば、Ｘ線
領域でこのような干渉法を用いることにより、Ｘ線吸収
係数の差が小さく明瞭な断面像が得られない場合にも良
質の画像を得られる可能性がある。

【００１０】実際に、生体を構成しているＣ，Ｎ，Ｏな
どの軽元素を含む物体では、吸収によるコントラストは
つきにくいが、干渉法によるコントラストはつきやすい
ことが分かっている。また、屈折率は密度に関係するの
で、物質の種類が同じであっても密度が変化していれば
密度変化を画像として非破壊的に得ることも可能である
ことが予想される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような光
波干渉法にも実現時に２つの欠点を有している。１つ
は、物体を通過した光波と参照光波とが別々の光路を通
るため、光路中の空気の揺らぎ、熱膨張による光路長の
変化、振動などの外乱が測定データに大きく影響すると
いうことである。もう１つは、数値計算を行う際にノイ
ズが強調される恐れがあるということである。

【００１２】このような干渉法を用いた装置をＸ線領域
に適用しようとすれば、同じ問題が生じ、更にＸ線の波
長が短いだけにこれらの条件は更に厳しくなる。更に、
Ｘ線の場合にはレーザ光のようなコヒーレンスの良い光
源が無く、普通のＸ線源から得られるＸ線のコヒーレン
ス長は１０μｍオーダーと極めて短い。そのために、光
路長分布を測定する方法では光路差が大きくなり過ぎる
ことにより、Ｘ線が干渉しなくなるという可能性もあ
る。

【００１３】図５はこの従来のＸ線を使用した干渉計を
上方から見た構成図であり、Ｘ線の経路と被験物の位置
とを示している。また、図６はＸ線を使用した従来の干
渉計の構成を示す斜視図である。

【００１４】これらの図において、第１の平行平面板
１，第２の平行平面板２，第３の平行平面板３が配置さ
れている。尚、第１，第２，第３の平行平面板１〜３は
共に高純度のシリコン単結晶から切り出された結晶板で
あり、各平行平面板の厚みは全て等しく作られている。
また、第１の平行平面板１と第２の平行平面板２との間
隔ｄ1 と、第２の平行平面板２と第３の平行平面板３と
の間隔ｄ2 とは等しくなるように配置されている。

【００１５】そして、所定の角度（ブラッグ角）で第１
の平行平面板１に入射するＸ線Ｘ1 は、ブラッグ反射に
より透過波Ｘ2 と回折波Ｘ3 とに分かれる。そして、透
過波Ｘ2 と回折波Ｘ3 とは、第２の平行平面板２に入射
して、再びブラッグ反射を起して、それぞれ回折波Ｘ4
と回折波Ｘ5 とになる。ここで、回折波Ｘ4 は被験物４
を透過する。そして、間隔ｄ1 とｄ2 とを等しく配置し
ているので、回折波Ｘ4 と回折波Ｘ5 とは第３の平行平
面板３を通過した後に重なり合って干渉する。

【００１６】このような干渉計は光波領域ではマッハツ
ェンダー型の干渉計と呼ばれ、屈折率の測定，位相差顕
微鏡，格子定数の絶対測定等の研究がなされている。し
かし、このＸ線を使ったマッハツェンダー型の干渉計で
はシリコンの単結晶の大きさに限りがあるため、干渉計
自体の大きさが限られる。従って、大きな試料を光路中
に配置することが困難になる。

【００１７】また、光路長の測定を高精度で行う方法と
しては、位相シフト法なる測定方法が存在している。こ
の位相シフト法を用いて干渉縞を測定する時に、このマ
ッハツェンダー型の干渉計では第２と第３の平行平面板
の間で干渉計を切断して２つのブロックに分け、第３の
平行平面板３が乗ったブロックをもう１つのブロックに
対して逆格子ベクトルの向きに１０ｐｐｍの精度で相対
的に移動させるという方法を用いる。

【００１８】しかし、このマッハツェンダー型の干渉計
では、ブロック間の角度や位置ずれに対して非常に敏感
である。従って、ブロック間の角度や位置の調整を非常
に高精度に行わなければならず、又、振動に対する許容
度も非常に狭いという特性を有している。

【００１９】そして、大きな試料を測定するために、第
２と第３の平行平面板の間隔を広げることで、安定性が
更に低下するようになる。また、２系統の光路が離れて
いるために、温度，湿度，振動，空気のゆらぎ等の影響
が異なる量で作用することになり、安定した測定を行う
ことが極めて困難である。

【００２０】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであって、第１の目的は、Ｘ線などの放射線に対す
る吸収係数の値が小さい場合でも大きなコントラストを
持つ感度の高い非破壊検査測定装置を実現することであ
る。

【００２１】また、第２の目的は、空気のゆらぎ、熱膨
張、振動などの各種外乱に対して影響を受けることの少
ない安定した非破壊検査測定装置を実現することであ
る。また、第３の目的は、大型の被験物の測定も可能な
非破壊検査測定装置を実現することである。

【００２２】また、第４の目的は、雑音が少なく計算処
理が容易な非破壊検査測定装置を実現することである。
また、第５の目的は、コヒーレンス長の短い線源の使用
を可能にする非破壊検査測定装置を実現することであ
る。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本件出願の発明者は、従
来のマッハツェンダー型の干渉計をＸ線領域で使用した
場合の欠点を改良すべく鋭意研究を行った結果、Ｘ線領
域に適した干渉計の新たな構成を見出して本発明を完成
させたものである。

【００２４】すなわち、課題を解決する手段である本発
明の骨子とするところは、以下の（１）に示したもので
ある。 （１）前記した課題を解決する第１の手段は、同一の回
折格子定数を持ち、厚みが等しい４枚の平行平面板をそ
れぞれ平行に配置すると共に、第２の平行平面板と第３
の平行平面板との間に被験物を配置し、第１の平行平面
板にブラッグ角にてＸ線を入射し、第１の平行平面板を
透過し第２の平行平面板で回折されたＸ線と第１の平行
平面板で回折され第２の平行平面板を透過したＸ線を共
に被験物に入射せしめ、被験物を透過した後、第３の平
行平面板を透過し第４の平行平面板で回折されたＸ線と
第３の平行平面板で回折され第４の平行平面板を透過し
たＸ線との干渉を検出器によって検出することにより被
験物の内部検査測定を行うことを特徴とする非破壊検査
測定装置である。

【００２５】そして、課題を解決する手段である本発明
としては、具体的には以下の（２）〜（１３）に示した
ようなものも含まれる。 （２）前記した課題を解決する第２の手段は、第１の平
行平面板と第２の平行平面板との間隔が、第３の平行平
面板と第４の平行平面板との間隔と等しいことを特徴と
する上記（１）記載の非破壊検査測定装置である。

【００２６】（３）前記した課題を解決する第３の手段
は、第１の平行平面板と第２の平行平面板とが一体とし
て構成され、かつ、第３の平行平面板と第４の平行平面
板とが一体として構成されたことを特徴とする上記
（２）記載の非破壊検査測定装置である。

【００２７】（４）前記した課題を解決する第４の手段
は、第１の平行平面板，第２の平行平面板，第３の平行
平面板及び第４の平行平面板が一体として構成されたこ
とを特徴とする上記（１）記載の非破壊検査測定装置で
ある。

【００２８】（５）前記した課題を解決する第５の手段
は、被験物を平行平面板に対して相対的に移動させるこ
とによって、被験物の内部検査を行うことを特徴とする
上記（１）記載の非破壊検査測定装置である。

【００２９】尚、ここで移動とは、直線的な移動，回転
方向の移動といった各種の移動が含まれる。 （６）前記した課題を解決する第６の手段は、被験物を
平行平面板に対して相対的に移動させることによって、
被験物の内部検査を行うことを特徴とする上記（２）記
載の非破壊検査測定装置である。

【００３０】尚、ここで移動とは、直線的な移動，回転
方向の移動といった各種の移動が含まれる。 （７）前記した課題を解決する第７の手段は、第１乃至
第４の平行平面板を被験物に対して相対的に移動せしめ
ることによって被験物の内部検査を行うことを特徴とす
る上記（１）記載の非破壊検査測定装置である。

【００３１】尚、ここで移動とは、直線的な移動，回転
方向の移動といった各種の移動が含まれる。 （８）前記した課題を解決する第８の手段は、第１乃至
第４の平行平面板を被験物に対して相対的に移動せしめ
ることによって被験物の内部検査を行うことを特徴とす
る上記（２）記載の非破壊検査測定装置である。

【００３２】尚、ここで移動とは、直線的な移動，回転
方向の移動といった各種の移動が含まれる。 （９）前記した課題を解決する第９の手段は、第１の平
行平面板及び第２の平行平面板、若しくは、第３の平行
平面板及び第４の平行平面板の少なくとも一組につい
て、それぞれ相対的に移動を行うことによって被験物の
内部検査を行うことを特徴とする上記（２）記載の非破
壊検査測定装置である。

【００３３】尚、ここで移動とは、直線的な移動，回転
方向の移動といった各種の移動が含まれる。 （１０）前記した課題を解決する第１０の手段は、第１
の平行平面板と第２の平行平面板との間隔ｄが、第２の
平行平面板と第３の平行平面板との間隔Ｄより小さくな
るように構成されたことを特徴とする上記（２）記載の
非破壊検査測定装置である。

【００３４】（１１）前記した課題を解決する第１１の
手段は、第１の平行平面板と第２の平行平面板との間隔
ｄと、第２の平行平面板と第３の平行平面板との間隔Ｄ
とについて、 ｄ＜Ｄ／１００ となるように構成されたことを特徴とする上記（１０）
記載の非破壊検査測定装置である。

【００３５】（１２）前記した課題を解決する第１２の
手段は、平行平面板がシリコンＦＺ単結晶で構成された
ことを特徴とする上記（１）記載の非破壊検査測定装置
である。このシリコンＦＺ単結晶としては、高純度で欠
陥の非常に少ないものが好ましい。

【００３６】（１３）前記した課題を解決する第１３の
手段は、平行平面板のそれぞれの厚みが１mm以下である
ことを特徴とする上記（１）記載の非破壊検査測定装置
である。

【００３７】

【作用】

（１）課題を解決する第１の手段において、同一の回折
格子定数を持ち、厚みが等しい４枚の平行平面板をそれ
ぞれ平行に配置すると共に、第２の平行平面板と第３の
平行平面板との間に被験物を配置し、第１の平行平面板
にブラッグ角にてＸ線を入射し、第１の平行平面板を透
過し第２の平行平面板で回折されたＸ線と第１の平行平
面板で回折され第２の平行平面板を透過したＸ線を共に
被験物に入射せしめ、被験物を透過した後、第３の平行
平面板を透過し第４の平行平面板で回折されたＸ線と第
３の平行平面板で回折され第４の平行平面板を透過した
Ｘ線との干渉を検出器によって検出することにより被験
物の内部検査測定を行う。

【００３８】（２）課題を解決する第２の手段におい
て、第１の平行平面板と第２の平行平面板との間隔が、
第３の平行平面板と第４の平行平面板との間隔と等しい
ため、第４の平行平面板から出力される時点で２本のＸ
線が一致するようになる。

【００３９】（３）前記した課題を解決する第３の手段
では、第１の平行平面板と第２の平行平面板とが一体と
して構成され、かつ、第３の平行平面板と第４の平行平
面板とが一体として構成されているため、平行平面板間
の間隔を精度良く設定することができる。

【００４０】（４）前記した課題を解決する第４の手段
では、第１の平行平面板，第２の平行平面板，第３の平
行平面板及び第４の平行平面板が一体として構成されて
いるため、平行平面板間の全ての間隔を精度良く設定す
ることができる。

【００４１】（５）前記した課題を解決する第５の手段
では、上記（１）の装置において、被験物を平行平面板
に対して相対的に移動（直線的な移動や回転移動）させ
ることによって、被験物の全体の内部検査を行うことが
可能になる。

【００４２】（６）前記した課題を解決する第６の手段
では、上記（２）の装置において、被験物を平行平面板
に対して相対的に移動（直線的な移動や回転移動）させ
ることによって、被験物の全体の内部検査を行うことが
可能になる。

【００４３】（７）前記した課題を解決する第７の手段
では、上記（１）記載の装置において、第１乃至第４の
平行平面板を被験物に対して相対的に移動（直線的な移
動や回転移動）せしめることによって被験物の全体の内
部検査を行うことが可能になる。

【００４４】（８）前記した課題を解決する第８の手段
では、上記（２）記載の装置において、第１乃至第４の
平行平面板を被験物に対して相対的に移動（直線的な移
動や回転移動）せしめることによって被験物の全体の内
部検査を行うことが可能になる。

【００４５】（９）前記した課題を解決する第９の手段
では、上記（２）記載の装置において、第１の平行平面
板及び第２の平行平面板、若しくは、第３の平行平面板
及び第４の平行平面板の少なくとも一組について、それ
ぞれ相対的に移動（直線的な移動や回転移動）を行うこ
とによって被験物の全体の内部検査を行うことが可能に
なる。

【００４６】（１０）前記した課題を解決する第１０の
手段では、上記（２）記載の装置において、第１の平行
平面板と第２の平行平面板との間隔ｄが、第２の平行平
面板と第３の平行平面板との間隔Ｄより小さくなるよう
に構成することで、被検体の全体の精度の良い測定が可
能になる。

【００４７】（１１）前記した課題を解決する第１１の
手段では、上記（１０）の装置において、第１の平行平
面板と第２の平行平面板との間隔ｄと、第２の平行平面
板と第３の平行平面板との間隔Ｄとについて、ｄ＜Ｄ／
１００となるよう構成することで、被検体の全体の精度
の良い測定が可能になる。

【００４８】（１２）前記した課題を解決する第１２の
手段では、上記（１）の装置において、平行平面板がシ
リコンＦＺ単結晶で構成されたことで精度の良い測定が
可能になる。

【００４９】（１３）前記した課題を解決する第１３の
手段では、上記（１）の装置において、平行平面板のそ
れぞれの厚みを１mm以下とすることで、精度の良い測定
が可能になる。

【００５０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。 ＜非破壊検査測定装置の構成（１）＞図１は本発明の一
実施例の非破壊検査測定装置の構成を上面から見た状態
を示す構成図であり、図２は斜め上方から見た状態を示
す斜視図である。

【００５１】高純度で欠陥の少ない単結晶シリコンのブ
ロック１０上に、同じ単結晶シリコンで一体に構成され
た第１の平行平面板１１、第２の平行平面板１２、第３
の平行平面板１３、第４の平行平面板１４が作られてい
る。そして、これらの第１〜第４の平行平面板１１〜１
４はそれぞれ等しい回折格子定数と厚みとを有するよう
に構成されている。ここで、第１の平行平面板１１と第
２の平行平面板１２との間隔をｄ3 、第２の平行平面板
１２と第３の平行平面板１３との間隔をｄ4 、第３の平
行平面板１３と第４の平行平面板１４との間隔をｄ5 と
する。そして、これらの間隔の関係は、ｄ3 ＝ｄ5 ≪
ｄ4 となっている。

【００５２】そして、第２の平行平面板１２と第３の平
行平面板１３との間隔ｄ4 内に、被験物１５を配置す
る。また、第４の平行平面板１４から出力された放射線
を検出器１６で検出するように構成されている。この検
出器として、放射線にＸ線を用いる場合には、Ｘ線フィ
ルムやシンチレーションカウンタ等が用いられる。ま
た、Ｘ線以外の放射線を用いる場合には、適した検出器
を用いれば良い。尚、以下の説明ではＸ線を用いた場合
によって説明を行う。

【００５３】＜非破壊検査測定装置の動作（１）＞ここ
で、以上のような構成の非破壊検査測定装置の動作につ
いて説明する。この非破壊検査測定装置にＸ線Ｙ1 をブ
ラッグ角で入射させると、ブラッグ反射によってＸ線は
第１の平行平面板１１と第２の平行平面板１２とを通過
した後、異なる位置を平行に進行する２つの波Ｙ2 ，Ｙ
3 になる。

【００５４】この２つの波Ｙ2 ，Ｙ3 は第３の平行平面
板１３と第４の平行平面板１４とを通過した後、再び重
なり合ってＹ4 となって干渉を生じる。この２つの波Ｙ
2 ，Ｙ3 の平行に進行する際の間隔は第１の平行平面板
１１と第２の平行平面板１２との間隔ｄ3 によって決定
される。このＹ2 とＹ3 との間隔を小さくして、被験物
１５を２つの波Ｙ2 ，Ｙ3 が通過するように設定するこ
とで、被験物１５中のわずかにずれた位置を通過したＸ
線Ｙ2 ，Ｙ3 について、その位置の密度の違いに基づく
干渉をＹ4 から検出することができる。従って、この非
破壊検査測定装置は、一種のシアリング干渉計として動
作することになる。

【００５５】測定の際には、以下のような方法が考えら
れる。 被験物を第２の平行平面板１２及び第３の平行平面板
１３の間で相対的に直線的に微小移動させたり、回転的
に微小移動させたりすることで行う。

【００５６】全ての平行平面板を被験物及び検出器
（または、被験物若しくは検出器の何れか一方）に対し
て相対的に直線的に微小移動させたり、回転的に微小移
動させたりすることで行う。

【００５７】第１の平行平面板１１及び第２の平行平
面板１２あるいは第３の平行平面板１３及び第４の平行
平面板１４を被験物及び検出器（または、被験物若しく
は検出器の何れか一方）に対して相対的に、直線的に微
小移動させたり、回転的に微小移動させたりすることで
行う。

【００５８】以上の〜の何れの方法によっても正確
な測定が行える。以上のように、被験物の微妙にずれた
位置の密度の違いで生じる透過Ｘ線の干渉を用いること
で、吸収の違いが小さい場合であってもコントラストの
大きい測定を行うことができる。

【００５９】また、被検体を透過する２経路のＸ線の位
置が極めて近いため、光路中の空気の揺らぎ、熱膨張に
よる光路長の変化、振動などの外乱が測定データに影響
することはほとんどなくなる。同様にして、２光路の位
置が近いため、ノイズも同じ様に作用するため、干渉し
た結果からノイズの影響が相殺されることになる。

【００６０】また、ｄ3 ＝ｄ5 ≪ｄ4 としたことで、大
きな試料を測定することも可能になっている。そして、
２光路の光路差が小さいために、Ｘ線等の波長の短い放
射線であっても充分な干渉が得られるようになるので、
コヒーレンス長の短い線源の使用が可能になる。

【００６１】実験の結果、第１及び第２の平行平面板の
間隔（第３及び第４の平行平面板の間隔）を１mm以下に
したときに良好な結果が得られた。実験では５００μｍ
として更に良好な結果を得た。

【００６２】また、第１及び第２の平行平面板の間隔ｄ
3 （第３及び第４の平行平面板の間隔ｄ5 ）と、第２及
び第３の平行平面板の間隔ｄ4 とを比較して、ｄ3 はｄ
4 より小さく設定することが望ましく、更に好ましくは
ｄ3 ＜ｄ4 ／１００を満たす条件でそれぞれの間隔を定
めれば良い。

【００６３】すなわち、ｄ6 （＝ｄ8 ）をｄ，ｄ7 をＤ
とした場合に、望ましくはｄ＜Ｄ，更に望ましくはｄ＜
Ｄ／１００の関係を満たせば良い。 ＜非破壊検査測定装置の構成（２）＞図３は本発明の一
実施例の非破壊検査測定装置の構成を上面から見た状態
を示す構成図であり、図４は斜め上方から見た状態を示
す斜視図である。

【００６４】高純度で欠陥の少ない単結晶シリコンのブ
ロック１０ａ上に、同じ単結晶シリコンで一体構成され
た第１の平行平面板１１、第２の平行平面板１２が作ら
れている。また、高純度で欠陥の少ない単結晶シリコン
のブロック１０ｂ上に、同じ単結晶シリコンで一体構成
された第３の平行平面板１３、第４の平行平面板１４が
作られている。

【００６５】そして、これらの第１〜第４の平行平面板
１１〜１４はそれぞれ等しい回折格子定数と厚みとを有
するように構成されている。ここで、第１の平行平面板
１１と第２の平行平面板１２との間隔をｄ6 、第３の平
行平面板１３と第４の平行平面板１４との間隔をｄ7 と
する。そして、これらの間隔の関係は、ｄ6 ＝ｄ7 とな
っている。また、第２の平行平面板１２と第３の平行平
面板１３との間隔は、被験物を配置できるように、ｄ6
，ｄ7 より大きく設定されている。そして、ブロック
１０ａと１０ｂとは一定間隔を隔てて平行に配置されて
いる。

【００６６】また、第４の平行平面板１４から出力され
たＸ線を検出器１６で検出するように構成されている。
この検出器として、放射線にＸ線を用いる場合には、Ｘ
線フィルムやシンチレーションカウンタ等が用いられ
る。

【００６７】この場合、ブロック１０ａとブロック１０
ｂとは元々別体のものであっても、また、一体のブロッ
クを１０ａと１０ｂとに切断しても構わない。この場
合、第１の平行平面板１１と第２の平行平面板１２との
間隔ｄ6 及び第３の平行平面板１３と第４の平行平面板
１４との間隔ｄ7 を十分小さくとっておけば、２つのブ
ロック１０ａ，１０ｂの角度や位置の調整の精度を低く
することができる。

【００６８】この構成では、２つのブロック１０ａ，１
０ｂの間の距離を大きくとることができるため、大きな
被験物を検査，測定することが可能になっている。更
に、高精度測定を行うための位相シフト法を利用する際
に、位相シフト用の第３の物体を挿入するために充分な
間隔を持たせることも可能である。

【００６９】＜非破壊検査測定装置の動作（２）＞ここ
で、以上のような構成の非破壊検査測定装置の動作につ
いて説明する。この非破壊検査測定装置にＸ線Ｙ1 をブ
ラッグ角で入射させると、ブラッグ反射によってＸ線は
第１の平行平面板１１と第２の平行平面板１２とを通過
した後、異なる位置を平行に進行する２つの波Ｙ2 ，Ｙ
3 になる。

【００７０】この２つの波Ｙ2 ，Ｙ3 は第３の平行平面
板１３と第４の平行平面板１４とを通過した後、再び重
なり合ってＹ4 となって干渉を生じる。この２つの波Ｙ
2 ，Ｙ3 の平行に進行する際の間隔は第１の平行平面板
１１と第２の平行平面板１２との間隔ｄ3 によって決定
される。このＹ2 とＹ3 との間隔を小さくして、被験物
１５を２つの波Ｙ2 ，Ｙ3 が通過するように設定するこ
とで、被験物１５中のわずかにずれた位置を通過したＸ
線Ｙ2 ，Ｙ3 について、その位置の密度の違いに基づく
干渉をＹ4 から検出することができる。従って、この非
破壊検査測定装置も、一種のシアリング干渉計として動
作することになる。

【００７１】測定の際には、以下のような方法が考えら
れる。 被験物を第２の平行平面板１２及び第３の平行平面板
１３の間で相対的に直線的に微小移動させたり、回転的
に微小移動させたりすることで行う。

【００７２】全ての平行平面板を被験物及び検出器
（または、被験物若しくは検出器の何れか一方）に対し
て相対的に直線的に微小移動させたり、回転的に微小移
動させたりすることで行う。

【００７３】第１の平行平面板１１及び第２の平行平
面板１２あるいは第３の平行平面板１３及び第４の平行
平面板１４を被験物及び検出器（または、被験物若しく
は検出器の何れか一方）に対して相対的に、直線的に微
小移動させたり、回転的に微小移動させたりすることで
行う。

【００７４】以上の〜の何れの方法によっても正確
な測定が行える。以上のように、被験物の微妙にずれた
位置の密度の違いで生じる透過Ｘ線の干渉を用いること
で、吸収の違いが小さい場合であってもコントラストの
大きい測定を行うことができる。

【００７５】また、被検体を透過する２経路のＸ線の位
置が極めて近いため、光路中の空気の揺らぎ、熱膨張に
よる光路長の変化、振動などの外乱が測定データに影響
することはほとんどなくなる。同様にして、２光路の位
置が近いため、ノイズも同じ様に作用するため、干渉し
た結果からノイズの影響が相殺されることになる。

【００７６】そして、２光路の光路差が小さいために、
Ｘ線等の波長の短い放射線であっても充分な干渉が得ら
れるようになるので、コヒーレンス長の短い線源の使用
が可能になる。

【００７７】また、ブロックを２つに分割したことで、
大きな試料を測定することも可能になっている。そし
て、２つのブロックの相対的な角度ずれにも強いことが
確認されており、調整が極めて楽になっている。

【００７８】実験の結果、第１及び第２の平行平面板の
間隔（第３及び第４の平行平面板の間隔）を１mm以下に
したときに良好な結果が得られた。実験では５００μｍ
として更に良好な結果を得た。

【００７９】また、第１及び第２の平行平面板の間隔ｄ
6 （第３及び第４の平行平面板の間隔ｄ8 ）と、第２及
び第３の平行平面板の間隔ｄ7 とを比較して、ｄ6 はｄ
7 より小さく設定することが望ましく、更に好ましくは
ｄ6 ＜ｄ7 ／１００を満たす条件でそれぞれの間隔を定
めれば良い。

【００８０】すなわち、ｄ6 （＝ｄ8 ）をｄ，ｄ7 をＤ
とした場合に、望ましくはｄ＜Ｄ，更に望ましくはｄ＜
Ｄ／１００の関係を満たせば良い。 ＜非破壊検査測定装置の作製方法＞以上説明した非破壊
検査測定装置のそれぞれの平行平面板１１〜１４は目的
に応じて種々の結晶板が利用可能であるが、価格，手
法，純度，欠陥の観点から、シリコン単結晶が一番適し
ている。

【００８１】この場合のシリコン単結晶の精製法として
はＣＺ（Crochralski ）法とＦＺ（Floating Zone ）法
があるが、ＦＺ法を用いて精製された結晶（ＦＺ結晶）
の方が純度や欠陥の点で優れている。

【００８２】また、シリコン単結晶から平行平面板を製
作するには以下の手順による。 まず、最初にブラッグ反射を利用して結晶の方位をダ
イヤモンドブレードの刃を用いて、平行平面板の間とな
る部分の溝を掘る。

【００８３】切削が終了したら、平行平面板群の全体
を洗浄して表面に付着している有機物を除去する。 切削で生じた加工変質層での結晶の乱れや歪みを取り
除くために、エッチングを行う。エッチングはＨＦ：Ｈ
ＮＯ₃ ＝１：１９の溶液に４０分程度浸漬して行う。こ
のエッチングにより表面層が約１００μｍ削られる。

【００８４】＜その他好ましい例＞また、以上説明した
非破壊検査測定装置は、生体内部の非破壊検査，工業部
品の非破壊検査，形状や応力の測定など広く使用するこ
とが可能である。

【００８５】また、以上の説明では、放射線としてＸ線
を用いることを前提として説明して来たが、Ｘ線以外で
あっても波長や特性の近い各種放射線を用いることが可
能である。この場合、検出器１６も使用する放射線の特
性に合わせたものとする。

【００８６】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、同一の回
折格子定数を持ち、厚みが等しい４枚の平行平面板をそ
れぞれ平行に配置すると共に、第２の平行平面板と第３
の平行平面板との間に被験物を配置し、第１の平行平面
板にブラッグ角にてＸ線を入射し、第１の平行平面板を
透過し第２の平行平面板で回折されたＸ線と第１の平行
平面板で回折され第２の平行平面板を透過したＸ線を共
に被験物に入射せしめ、被験物を透過した後、第３の平
行平面板を透過し第４の平行平面板で回折されたＸ線と
第３の平行平面板で回折され第４の平行平面板を透過し
たＸ線との干渉を検出器によって検出する非破壊検査測
定装置によれば、放射線に対する吸収係数の値が小さい
場合でも大きなコントラストを持つ感度の高い非破壊検
査測定装置を実現することができる。

【００８７】また、以上の本発明によれば、空気のゆら
ぎ、熱膨張、振動などの各種外乱に対して影響を受ける
ことの少なく、雑音が少なく計算処理が容易な非破壊検
査測定装置を実現できる。また、大型の被験物の測定も
可能であり、コヒーレンス長の短い線源の使用を可能な
非破壊検査測定装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図である。

【図２】本発明の第１の実施例を示す斜視図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す構成図である。

【図４】本発明の第２の実施例を示す斜視図である。

【図５】従来の測定装置を示す構成図である。

【図６】従来の測定装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０ ブロック １１ 第１の平行平面板 １２ 第２の平行平面板 １３ 第３の平行平面板 １４ 第４の平行平面板 １５ 被験物 １６ 検出器

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一の回折格子定数を持ち、厚みが等し
   い４枚の平行平面板をそれぞれ平行に配置すると共に、 第２の平行平面板と第３の平行平面板との間に被験物を
   配置し、 第１の平行平面板にブラッグ角にてＸ線を入射し、 第１の平行平面板を透過し第２の平行平面板で回折され
   たＸ線と第１の平行平面板で回折され第２の平行平面板
   を透過したＸ線を共に被験物に入射せしめ、 被験物を透過した後、第３の平行平面板を透過し第４の
   平行平面板で回折されたＸ線と第３の平行平面板で回折
   され第４の平行平面板を透過したＸ線との干渉を検出器
   によって検出することにより被験物の内部検査測定を行
   うことを特徴とする非破壊検査測定装置。
2. 【請求項２】 第１の平行平面板と第２の平行平面板と
   の間隔が、第３の平行平面板と第４の平行平面板との間
   隔と等しいことを特徴とする請求項１記載の非破壊検査
   測定装置。
3. 【請求項３】 第１の平行平面板と第２の平行平面板と
   が一体として構成され、かつ、第３の平行平面板と第４
   の平行平面板とが一体として構成されたことを特徴とす
   る請求項２記載の非破壊検査測定装置。
4. 【請求項４】 第１の平行平面板，第２の平行平面板，
   第３の平行平面板及び第４の平行平面板が一体として構
   成されたことを特徴とする請求項１記載の非破壊検査測
   定装置。
5. 【請求項５】 被験物を平行平面板に対して相対的に移
   動させることによって、被験物の内部検査を行うことを
   特徴とする請求項１記載の非破壊検査測定装置。
6. 【請求項６】 被験物を平行平面板に対して相対的に移
   動させることによって、被験物の内部検査を行うことを
   特徴とする請求項２記載の非破壊検査測定装置。
7. 【請求項７】 第１乃至第４の平行平面板を被験物に対
   して相対的に移動せしめることによって被験物の内部検
   査を行うことを特徴とする請求項１記載の非破壊検査測
   定装置。
8. 【請求項８】 第１乃至第４の平行平面板を被験物に対
   して相対的に移動せしめることによって被験物の内部検
   査を行うことを特徴とする請求項２記載の非破壊検査測
   定装置。
9. 【請求項９】 第１の平行平面板及び第２の平行平面
   板、若しくは、第３の平行平面板及び第４の平行平面板
   の少なくとも一組について、それぞれ相対的に移動を行
   うことによって被験物の内部検査を行うことを特徴とす
   る請求項２記載の非破壊検査測定装置。
10. 【請求項１０】 第１の平行平面板と第２の平行平面板
    との間隔ｄが、第２の平行平面板と第３の平行平面板と
    の間隔Ｄより小さくなるように構成されたことを特徴と
    する請求項２記載の非破壊検査測定装置。
11. 【請求項１１】 第１の平行平面板と第２の平行平面板
    との間隔ｄと、第２の平行平面板と第３の平行平面板と
    の間隔Ｄとについて、 ｄ＜Ｄ／１００ となるように構成されたことを特徴とする請求項１０記
    載の非破壊検査測定装置。
12. 【請求項１２】 平行平面板がシリコンＦＺ単結晶で構
    成されたことを特徴とする請求項１記載の非破壊検査測
    定装置。
13. 【請求項１３】 平行平面板のそれぞれの厚みが１mm以
    下であることを特徴とする請求項１記載の非破壊検査測
    定装置。