JP5958584B1 - Ｘ線回折測定装置及びｘ線回折測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】測定対象物ＯＢの微小な点の残留応力を精度よく測定する装置を提供する。【解決手段】測定対象物ＯＢに孔が開けられた遮蔽物を密着させ、Ｚ軸方向移動機構５によりＸ線回折測定装置の筐体５０を移動させて、測定対象物ＯＢからの距離が異なる２つの位置でそれぞれ、Ｘ線出射器１０から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形状をレーザ検出装置３０からのレーザ照射により検出する。得られた２つの回折環の形状から、遮蔽物の孔部分にＸ線出射器１０から出射されたＸ線の光軸が一致した場合の回折環である正規回折環の形状を計算する。【選択図】図１

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Ｘ線回折環の形状を検出するＸ線回折測定装置及びＸ線回折測定方法に関する。

従来から、例えば特許文献１に示されるように、測定対象物に所定の入射角度でＸ線を照射して、測定対象物で回折したＸ線によりＸ線回折環（以下、回折環という）を形成し、形成された回折環の形状を検出して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。特許文献１に示されている装置は、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り工程、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えるようになっている。このＸ線回折測定装置を用いれば、短時間で測定対象物の残留応力を測定することができる。

また、測定対象物が様々な形状をしている場合、Ｘ線照射点（残留応力の測定箇所）を目的とする箇所にでき、Ｘ線照射点から撮像手段までの距離、及び測定対象物に対するＸ線の入射角度を設定値にすることができるＸ線回折測定装置として、特許文献２に示されている装置がある。特許文献２に示されている装置は、測定対象物に照射されるＸ線と光軸を同一にしたＬＥＤ光を照射する可視光照射手段と、ＬＥＤ光の照射点付近を撮像する撮像手段とを備え、Ｘ線回折測定の前に、ＬＥＤ光を測定対象物に照射してＬＥＤ光の照射点付近の撮像を行い、ＬＥＤ光照射点が目的とする箇所になり、撮像画面におけるＬＥＤ光の照射点とＬＥＤ光の反射点が設定された位置になるようにしている。このＸ線回折測定装置を用いれば、Ｘ線回折測定装置に対する測定対象物の位置と姿勢の調整を短時間で行うことができる。

測定対象物に照射されるＸ線は、Ｘ線を通過させる円筒の径を小さくしても、ある程度の断面径を有し、測定対象物におけるＸ線の照射点は所定の径の円（以下、Ｘ線照射円という）になる。このため、回折Ｘ線はＸ線照射円内のあらゆる点から発生し、形成される回折環は、Ｘ線照射円のあらゆる点からの回折Ｘ線によるものになり、回折環の形状から計算される残留応力は、Ｘ線照射円内のあらゆる点における残留応力の平均となる。測定対象物の微小な点における残留応力を測定するには、該微小な点のみにＸ線を照射する必要があるが、Ｘ線回折測定装置を変更することなくこれを実現可能な方法として、例えば特許文献３に示される方法がある。この方法は、測定対象物の表面に微小な通過孔を設けた遮蔽板を密着させて配置し、微小な通過孔部分のみから回折Ｘ線を発生させる方法である。これであれば、通常より時間をかけてＸ線を照射するのみで、測定対象物の微小な１点における残留応力を測定することができる。

特開２０１２−２２５７９６号公報 特開２０１４−９８６７７号公報 実開昭６２−１９９６６６号公報

しかしながら、発明者が様々な試料で微小な通過孔を設けた遮蔽物を試料に密着させてＸ線回折測定を行ったところ、実際の残留応力より大きな値の残留応力が測定される、という問題があることがわかった。そして、この問題は、測定対象物に照射されるＸ線の光軸と測定対象物に密着させた遮蔽物の孔（回折Ｘ線の発生箇所）とが完全に一致していないために起こるものであることがわかった。すなわち、図９に示すように、Ｘ線の光軸と測定対象物ＯＢに密着させた遮蔽物Ｓの孔とがずれていると、このずれ分だけ、回折Ｘ線により形成される回折環は、Ｘ線の光軸上の点を中心とした円からずれる。ｃｏｓα法により分析では、Ｘ線の光軸上の点を座標原点にして回折環の円周上の各点における回折環半径を計算し、該各点における回折角度を計算するため、該各点における回折角度は、本来の回折角度とは異なった値が計算される。このため、測定対象物が残留応力「０」であり該各点の回折角度が等しくても、異なった値の回折角度が計算されるようになり、残留応力は「０」より大きな値になる。すなわち、実際の残留応力より大きな値の残留応力が測定されることになる。

特許文献２に示されたＸ線回折測定装置において、Ｘ線と同じ光軸で発生するＬＥＤ光の光軸が遮蔽物の孔と一致するよう調整することができれば、この問題はなくなるが、この調整を可能にするには、ＬＥＤ光の照射点領域を大きく拡大し、ＬＥＤ光照射点の中心位置（光軸が測定対象物と交差する位置）を表示する機能を設ける必要がある。しかし、この機能の付加は、装置のコストを大きく上昇させ、また、この調整を行うにも多大の時間を要するという問題がある。

本発明はこの問題を解消するためなされたもので、その目的は、測定対象物に孔の開いた遮蔽物を密着させてＸ線を照射し、形成される回折環の形状を検出するＸ線回折測定装置及びＸ線回折測定方法において、Ｘ線の光軸と測定対象物に密着させた遮蔽物の孔とがずれていても、精度よく微小な点の残留応力を測定することが可能なＸ線回折測定装置およびＸ線回折測定方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、対象とする測定対象物の測定箇所に孔の開いた遮蔽物を密着させ、測定対象物の遮蔽物の孔部分における残留応力を測定するために用いるＸ線回折測定装置であって、測定対象物に密着させた遮蔽物の孔に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、Ｘ線出射器から遮蔽物の孔に向けてＸ線が照射された際、遮蔽物の孔部分にて発生した回折Ｘ線を、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する面にて受光し、面に回折Ｘ線の像である回折環を形成する回折環形成手段と、回折環形成手段に形成された回折環の形状を検出する回折環形状検出手段とを備えたＸ線回折測定装置において、回折環形成手段を、測定対象物と相対的に、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と略平行な方向に移動する移動手段と、移動手段による移動位置を検出する移動位置検出手段と、移動手段により回折環形成手段を移動させ、遮蔽物からの距離が異なる複数の移動位置においてそれぞれ、移動位置検出手段により移動位置を検出するとともに、Ｘ線出射器から遮蔽物の孔に向けてＸ線を出射して回折環形成手段に回折環を形成し、回折環形状検出手段により形成された回折環の形状を検出する制御手段と、制御手段により得られた、複数の移動位置と複数の回折環の形状とから、遮蔽物の孔部分にＸ線出射器から出射されたＸ線の光軸が一致した場合の回折環である正規回折環の形状を計算する回折環形状計算手段とを備えたＸ線回折測定装置とすることにある。

これによれば、背景技術で示されたＸ線回折測定装置に、回折環形成手段をＸ線出射器から出射されるＸ線の光軸方向に移動する移動手段と、移動手段による移動位置を検出する手段を設け、複数の移動位置で回折環の形状を検出して計算するのみで、Ｘ線の光軸と測定対象物に密着させた遮蔽物の孔とが一致した場合の回折環である正規回折環を求めることができる。すなわち、Ｘ線の光軸と測定対象物に密着させた遮蔽物の孔とがずれていても、精度よく微小な点の残留応力を求めることができる。複数の移動位置で回折環の形状を検出することで正規回折環の形状を検出することができる理由は、移動位置が異なるそれぞれの回折環の同じ回転角度の点を結ぶと、遮蔽物の孔位置（回折Ｘ線の発生位置）が定まり、回折環が形成される面において中心とすべき点が定まるからである。なお、正規回折環の形状は、中心とすべき点を計算することでもよいが、回折環の各点における正規の回折角度を計算することでもよい。この点は発明を実施するための形態で詳細に説明する。

また、本発明の他の特徴は、回折環形状計算手段は、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対する移動手段による回折環形成手段の移動方向のずれ分が記憶されており、複数の移動位置と複数の回折環の形状とにずれ分を加味して正規回折環の形状を計算することにある。これによれば、より精度よく正規回折環の形状を計算することができ、より精度よく微小な点の残留応力を求めることができる。なお、ずれ分を加味するとは、具体的にはそれぞれの回折環の形状データを統一された座標原点の形状データになるよう補正することである。この点は発明を実施するための形態で詳細に説明する。

また、本発明の他の特徴は、Ｘ線出射器、回折環形成手段及び回折環形状検出手段を内部に含む筐体を備え、移動手段は、筐体を移動する手段であるようにすることにある。これによれば、移動手段が複雑にならず、Ｘ線回折測定装置の筐体をコンパクトにすることができる。

また、本発明はＸ線回折測定装置としての発明に限定されるものではなく、対象とする測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、Ｘ線出射器から測定対象物に向けてＸ線が照射された際、測定対象物にて発生した回折Ｘ線を、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する面にて受光し、面に回折Ｘ線の像である回折環を形成する回折環形成手段と、回折環形成手段に形成された回折環の形状を検出する回折環形状検出手段と、回折環形成手段を、測定対象物と相対的に、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と略平行な方向に移動する移動手段と、移動手段による移動位置を検出する移動位置検出手段とを備えたＸ線回折測定装置を用いて、測定対象物の微小な点における回折環の形状を検出するＸ線回折測定方法の発明としても実施し得るものである。その場合は、測定対象物の測定箇所に孔の開いた遮蔽物を密着させる遮蔽物密着ステップと、移動手段により回折環形成手段を移動させ、遮蔽物からの距離が異なる複数の移動位置においてそれぞれ、移動位置検出手段により移動位置を検出するとともに、Ｘ線出射器から遮蔽物の孔に向けてＸ線を出射して回折環形成手段に回折環を形成し、回折環形状検出手段により形成された回折環の形状を検出する制御ステップと、制御ステップにて得られた、複数の移動位置と複数の回折環の形状とから、遮蔽物の孔部分にＸ線出射器から出射されたＸ線の光軸が一致した場合の回折環である正規回折環の形状を計算する回折環形状計算ステップとを行えばよい。これによっても、Ｘ線回折測定装置の発明と同等の効果を得ることができる。

また、Ｘ線回折測定方法の発明においても、回折環形状計算ステップは、予め得られているＸ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対する移動手段による回折環形成手段の移動方向のずれ分を加味して、正規回折環の形状を計算することを実施し得る。

また、Ｘ線回折測定方法の発明における他の特徴は、正規回折環の形状を計算する際に用いられるずれ分は、移動手段により回折環形成手段を移動させ、孔の開いた遮蔽物を密着させた残留応力が「０」である基準物体からの距離が異なる複数の移動位置においてそれぞれ、移動位置検出手段により移動位置を検出するとともに、Ｘ線出射器から遮蔽物の孔に向けてＸ線を出射して回折環形成手段に回折環を形成し、回折環形状検出手段により形成された回折環の形状を検出する測定ステップと、測定ステップにより得られた、複数の移動位置と複数の回折環の形状とから、移動位置と回折環の中心座標との関係を計算し、計算した関係からずれ分を計算する計算ステップとにより求めることにある。これによれば、簡単な方法で出射されるＸ線の光軸に対する移動手段による移動方向のずれ分を求めることができる。

本発明の実施形態に用いるＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムを示す全体概略図である。 図１のＸ線回折測定装置の拡大図である。 図２のＸ線回折測定装置におけるＸ線が通過する部分を拡大して示す部分断面図である。 図３のプレート部分の拡大斜視図である。 Ｘ線回折測定システムを用いて測定対象物の微小な点の残留応力測定を行うときの工程図である。 検出された複数の回折環から正規回折環の形状を計算する方法の説明図である。 出射Ｘ線の光軸に対するイメージングプレートの移動方向のずれ分を計算する方法を説明する説明図である。 出射Ｘ線の光軸に対するイメージングプレートの移動方向のずれ分による補正を説明する説明図である 出射Ｘ線の光軸と遮蔽物の孔とが一致していないと、測定される残留応力は本来の値より大きくなることを説明する説明図である。

本発明の一実施形態に係るＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムの構成について図１乃至図４を用いて説明する。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２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は、Ｘ線回折測定装置の筐体５０を出射Ｘ線の光軸方向に移動させるＺ軸方向移動機構５を備えている点、対象物セット装置６０の構造の点、及びコンピュータ装置９０のコントローラ９１が実行するプログラムであり、それ以外の構成は同一であるので、特許文献２に示されているＸ線回折測定システムで既に説明されている箇所は、簡略的に説明するにとどめる。

このＸ線回折測定システムは、対象物セット装置６０に微小な孔が形成された遮蔽物が密着された測定対象物ＯＢをセットしてＸ線回折測定を行い、微小な孔部分に対応する測定対象物ＯＢの残留応力を測定するものである。対象物セット装置６０とＺ軸方向移動機構５は、Ｘ線回折測定装置に対する測定対象物ＯＢの位置と姿勢を調整できるようになっており、これにより、測定対象物ＯＢに対するＸ線の照射方向とＸ線照射点から回折環が形成されるイメージングプレート１５までの距離を調整したうえで、測定対象物ＯＢへＸ線を照射することができる。なお、本実施形態では、測定対象物ＯＢは鉄製の部材である。

Ｘ線回折測定装置は、筐体５０内に、Ｘ線出射器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を備えている。そして、Ｘ線回折測定システムは、このＸ線回折測定装置とともに、コンピュータ装置９０、高電圧電源９５、対象物セット装置６０、及びＺ軸方向移動機構５を備える。筐体５０内には、上述した装置および機構に接続されて作動制御したり、検出信号を入力したりするための各種回路も内蔵されており、図１において筐体５０外に示された２点鎖線で示された各種回路は、筐体５０内の２点鎖線内に納められている。

筐体５０は、略直方体状に形成されるとともに、底面壁５０ａ、前面壁５０ｂ、後面壁５０ｅ、上面壁５０ｆ、側面壁（図示せず）、及び底面壁５０ａと前面壁５０ｂの角部を紙面の表側から裏側に向けて切り欠くように設けた切欠き部壁５０ｃと繋ぎ壁５０ｄを有するように形成されている。切欠き部壁５０ｃは底面壁５０ａに垂直な平板と平行な平板とからなり、繋ぎ壁５０ｄは側面壁と垂直であり底面壁５０ａと所定の角度を有している。この所定の角度は、例えば３０〜４５度である。この筐体５０の図示裏側の側面壁の一部は、後述するＺ軸方向移動機構５の移動体（図示せず）に接続されており、筐体５０はＺ軸方向移動機構５により図面の縦方向であるＺ軸方向に移動する。
これにより、測定対象物ＯＢに対する筐体５０（Ｘ線回折測定装置）のＺ軸方向位置を調整することができる。なお、Ｚ軸方向は、後述する対象物セット装置６０に定まるＸ軸、Ｙ軸に垂直な軸として定義される方向であり、前面壁５０ｂ、後面壁５０ｅ、及び側面壁と略平行であり、底面壁５０ａ及び上面壁５０ｆと略垂直である。また、後述するＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸は、Ｚ軸方向と略平行である。

対象物セット装置６０は、いわゆるゴニオメータで構成されており、測定対象物ＯＢが載置される傾斜体６５を、図示Ｘ，Ｙ軸方向にそれぞれ移動させるとともに、図示Ｘ軸及びＹ軸周りに回動（傾斜）させるものである。対象物セット装置６０は、設置面上に第１乃至第４プレート６１〜６４及び傾斜体６５がそれぞれ下から上に順に載置されている。第１プレート６１には操作子６１ａが組み付けられており、操作子６１ａの回動操作により、図示しない機構を介して第２プレート６２が第１プレート６１に対してＸ軸周りに回動されて、第２プレート６２の第１プレート６１に対するＸ軸周りの傾斜角すなわち傾斜体６５のＸ軸周りの傾斜角が変更される。第２プレート６２には操作子６２ａが組み付けられており、操作子６２ａの回動操作により、図示しない機構を介して第３プレート６３が第２プレート６２に対してＹ軸周りに回動されて、第３プレート６３の第２プレート６２に対するＹ軸周りの傾斜角すなわち傾斜体６５のＹ軸周りの傾斜角が変更される。第３プレート６３には操作子６３ａが組み付けられており、操作子６３ａの回動操作により、図示しない機構を介して第４プレート６４が第３プレート６３に対してＸ軸方向に移動されて、第４プレート６４の第３プレート６７に対するＸ軸方向の位置すなわち傾斜体６５のＸ軸方向の位置が変更される。第４プレート６４には操作子６４ａが組み付けられており、操作子６４ａの回動操作により、図示しない機構を介して傾斜体６５が第４プレート６４に対してＹ軸方向に移動されて、傾斜体６５の第４プレート６４に対するＹ軸方向の位置すなわち傾斜体６５のＹ軸方向の位置が変更される。

傾斜体６５の傾斜面には測定対象物ＯＢが載置される。よって、傾斜体６５のＸ軸周り、Ｙ軸周りの傾斜角の調整と、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の位置の調整は、測定対象物ＯＢの傾斜角と位置の調整である。傾斜体６５の傾斜面は第１プレート６１及び第２プレート６２の傾きを「０」にし、Ｙ軸方向をＸ線回折測定装置の筐体５０の側面壁と平行にしたとき、筐体５０の側面壁に対して垂直であり、底面壁５０ａと所定の角度を成している。この所定の角度は例えば３０°である。よって、第１プレート６１及び第２プレート６２の傾きが「０」であり、Ｙ軸方向が筐体５０の側面壁と平行であるとき、後述するＸ線出射器１０から出射されるＸ線は、傾斜体６５の傾斜面に所定の角度で入射するとともに、傾斜面のＸ線照射点における法線と出射Ｘ線の光軸とを含む平面は筐体５０の側面壁およびＹＺ平面に平行である。

Ｚ軸方向移動機構５は、支持体５１、枠体５２、スクリューロッド５３、フィードモータ５４、及び移動体（図示せず）から構成される。枠体５２は直方体状であり、土台となる支持体５１に取り付けられ、Ｚ軸方向に沿って凹部が形成されている。枠体５２の凹部にはＸ線回折測定装置の筐体５０の側面壁の一部と連結された移動体（図示せず）がＺ軸方向のみに摺動可能に収容されている。この移動体は中心部分にＺ軸方向に雌ねじが形成されており、この雌ねじはスクリューロッド５３の雄ねじと螺合していて、スクリューロッド５３が回転することによりＺ軸方向に移動する。スクリューロッド５３の端部は、枠体５２の上端に取り付けられたフィードモータ５４の出力軸に連結されており、もう１つの端部は枠体５２の下端に設けられた軸受部５５に回転可能に支持されている。これにより、フィードモータ５４を回転させると、フィードモータ５４の回転運動が移動体の直線運動に変換され、Ｘ線回折測定装置の筐体５０はＺ軸方向に移動する。なお、上述したように、Ｚ軸方向は後述するＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸方向である。

フィードモータ５４内には、エンコーダ５４ａが組み込まれている。エンコーダ５４ａは、フィードモータ５４が所定の微小回転角度だけ回転するたびに、ハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号を距離検出回路８９及びＺ軸方向モータ制御回路８８へ出力する。

距離検出回路８９は、エンコーダ２２ａから入力するパルス列信号のパルス数をカウントし、カウント値を移動距離に換算した信号にしてコントローラ９１に出力する。距離検出回路８９は、コントローラ９１から原点定義の指令が入力すると、カウント値を「０」に設定し、以後、移動体（筐体５０）の移動方向に応じて、カウント値をカウントアップまたはカウントダウンして、移動距離に換算する。すなわち、距離検出回路８９は、任意の位置を原点にして移動体（筐体５０）の移動位置を検出する。コントローラ９１は距離検出回路８９から入力した移動距離を、制御プログラムに用いると共に表示装置９３に表示する。なお、移動方向は、パルス列信号には互いにπ／２だけ位相のずれたＡ相信号とＢ相信号があるため、これにより判定する。

Ｚ軸方向モータ制御回路８８は、コントローラ９１から移動方向と移動開始の指令が入力すると、エンコーダ５４ａから入力するパルス列信号の単位時間当たりのパルス数が設定値になり、移動方向が指令された方向になるよう、フィードモータ５４に駆動信号を出力する。また、コントローラ９１から移動停止の指令が入力すると、駆動信号の出力を停止する。これにより移動体（筐体５０）は、コントローラ９１から指令された方向に設定された速度で移動すると共に、コントローラ９１が距離検出回路８９から入力する移動距離により停止と判定したタイミング、または作業者が入力装置９２から停止を入力したタイミングで停止する。

Ｘ線出射器１０は、筐体５０内の上部にて図示左右方向に延設されて筐体５０に固定されており、高電圧電源９５からの高電圧の供給を受け、Ｘ線をＺ軸方向の負方向に出射する。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線出射器１０から一定強度のＸ線が出射されるように、Ｘ線出射器１０に高電圧電源９５から供給される駆動電流及び駆動電圧を制御する。また、Ｘ線出射器１０は、図示しない冷却装置を備えていて、Ｘ線制御回路７１は、この冷却装置に供給される駆動信号も制御する。

テーブル駆動機構２０は、筐体５０に固定され、Ｘ線出射器１０の下方にて移動ステージ２１を備えている。移動ステージ２１は、テーブル駆動機構２０における対向する１対の板状のガイド２５，２５により挟まれていて、テーブル駆動機構２０に固定されたフィードモータ２２、スクリューロッド２３及び軸受部２４により、出射Ｘ線の光軸が含まれる筐体５０の側面壁に平行な平面内であって、出射Ｘ線の光軸に垂直な方向に移動する。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が所定の微小回転角度だけ回転するたびに、ハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号を位置検出回路７２及びフィードモータ制御回路７３へ出力する。

位置検出回路７２及びフィードモータ制御回路７３は、コントローラ９１からの指令により作動する。測定開始直後において、フィードモータ制御回路７３は、移動ステージ２１をフィードモータ２２側へ移動させるようフィードモータ２２に駆動信号を出力し、位置検出回路７２は、ステージ２１が移動限界位置に達して、エンコーダ２２ａからパルス列信号が入力されなくなると、駆動信号停止を意味する信号をフィードモータ制御回路７３に出力し、カウント値を「０」に設定する。フィードモータ制御回路７３は、これにより駆動信号の出力を停止する。この移動限界位置が移動ステージ２１の原点位置となり、位置検出回路７２は、以後、移動ステージ２１が移動するごとにエンコーダ２２ａからのパルス列信号をカウントし、移動方向によりカウント値を加算または減算して移動限界位置からの移動距離ｘを位置信号として出力する。フィードモータ制御回路７３は、コントローラ９１から移動ステージ２１の移動先位置を入力すると、位置検出回路７２から入力する位置信号が入力した移動先位置に等しくなるまで、フィードモータ２２を正転又は逆転駆動する。 また、フィードモータ制御回路７３は、コントローラ９１から移動ステージ２１の移動速度を入力すると、エンコーダ２２ａから入力したパルス列信号の単位時間当たりのパルス数を用いて、移動ステージ２１の移動速度を計算し、計算した移動速度が入力した移動速度になるようにフィードモータ２２を駆動する。

一対のガイド２５，２５の上端は、板状の上壁２６によって連結されており、上壁２６には貫通孔２６ａが設けられていて、貫通孔２６ａの中心位置はＸ線出射器１０の出射口１１の中心位置に対向しており、出射Ｘ線は、出射口１１及び貫通孔２６ａを介してテーブル駆動機構２０内に入射する。後述するイメージングプレート１５が回折環撮像位置にある状態（図１乃至図３の状態）において、移動ステージ２１の貫通孔２６ａと対向する位置には、図３に拡大して示すように、貫通孔２１ａが形成されている。移動ステージ２１には、出射口１１及び貫通孔２６ａ，２１ａの中心軸線位置を回転中心とするスピンドルモータ２７が組み付けられており、スピンドルモータ２７の出力軸２７ａは円筒状で断面円形の貫通孔２７ａ１を有する。スピンドルモータ２７の出力軸２７ａの反対側には、貫通孔２７ｂが設けられ、貫通孔２７ｂの内周面上には、貫通孔２７ｂの一部の内径を小さくするための円筒状の通路部材２８が固定されている。

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

スピンドルモータ制御回路７４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の単位時間当たりのパルス数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。回転角度検出回路７５は、エンコーダ２７ｃから入力するパルス列信号のパルス数をカウントし、そのカウント値から回転角度θｐを計算してコントローラ９１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すると、カウント値をリセットして「０」にする。これが回転角度０°の位置である。なお、イメージングプレート１５の回転角度０°の位置とは、後述するレーザ検出装置３０からのレーザ照射によりイメージングプレート１５に形成された回折環を読み取る際、インデックス信号を入力した時点でレーザ光が照射されている位置である。この位置は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。

テーブル１６は、円形状であり、スピンドルモータ２７の出力軸２７ａの先端部に固定されている。テーブル１６は、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の下面にはイメージングプレート１５が取付けられる。イメージングプレート１５の中心部には貫通孔１５ａが設けられていて、この貫通孔１５ａに突出部１７を通し、突出部１７の外周面上にナット状の固定具１８をねじ込むことにより、イメージングプレート１５が、固定具１８とテーブル１６の間に挟まれて固定される。固定具１８は、円筒状の部材で、内周面に、突出部１７のねじ山に対応するねじ山が形成されている。

テーブル１６、突出部１７及び固定具１８にも貫通孔１６ａ，１７ａ，１８ａがそれぞれ設けられており、貫通孔１８ａの内径は通路部材２８の内径と同じである。すなわち、出射Ｘ線は、貫通孔２６ａ，２１ａ，通路部材２８，貫通孔２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ，１８ａを介して出射され、通路部材２８の内径及び貫通孔１８ａの内径は小さいので、貫通孔１８ａから出射されるＸ線は貫通孔２７ａ１の軸線に平行な平行光となり、筐体５０の円形孔５０ｃ１から出射される。

イメージングプレート１５は、移動ステージ２１、スピンドルモータ２７及びテーブル１６と共に、回折環撮像位置へ移動し、また、後述する撮像した回折環を読み取る回折環読取り領域、及び回折環を消去する回折環消去領域へ移動する。この移動において、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°の位置（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。

レーザ検出装置３０は、回折環を撮像したイメージングプレート１５にレーザ光を照射し、イメージングプレート１５が発光した光の強度を検出する。レーザ検出装置３０は、回折環撮像位置にあるイメージングプレート１５からフィードモータ２２側に充分離れており、測定対象物ＯＢにて回折したＸ線がレーザ検出装置３０によって遮られないようになっている。レーザ検出装置３０は、レーザ光源３１、コリメートレンズ３２、反射鏡３３、ダイクロイックミラー３４、及び対物レンズ３６等を備えた光ヘッドであり、光ディスクの記録再生に用いられるものと同様な構成である。 レーザ駆動回路７７は、コントローラ９１から指令が入力すると、フォトディテクタ４２から入力する信号の強度が所定の強度になるようレーザ光源３１に駆動信号を出力し。レーザ光源３１からは一定強度のレーザ光が出射される。フォトディテクタ４２は後述するダイクロイックミラー３４で微量が反射し、集光レンズ４１を介して受光したレーザ光の強度に相当する強度の信号を出力するが、ダイクロイックミラー３４での反射の割合は一定であるので、出射したレーザ光の強度に相当する強度の信号を出力すると見なせる。コリメートレンズ３２はレーザ光を平行光にし、反射鏡３３はレーザ光を、ダイクロイックミラー３４に向けて反射し、ダイクロイックミラー３４は、入射したレーザ光の大半（例えば、９５％）をそのまま透過させる。対物レンズ３６は、レーザ光をイメージングプレート１５の表面に集光させる。対物レンズ３６には、フォーカスアクチュエータ３７が組み付けられており。後述するフォーカスサーボにより、レーザ光の焦点は常にイメージングプレート１５の表面に合致する。

集光されたレーザ光が、イメージングプレート１５の回折環が撮像されている部分に照射すると、輝尽発光（Ｐｈｏｔｏ−Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ Ｌｕｍｉｎｅｓｅｎｃｅ）現象が生じ、回折環撮像時における回折Ｘ線の強度に応じた光が発生する。この輝尽発光により発生した光はレーザ光の波長よりも波長が短く、レーザ光の反射光と共に対物レンズ３６を通過するが、ダイクロイックミラー３４にて大部分が反射し、レーザ光の反射光は大部分が透過する。ダイクロイックミラー３４で反射した光は、集光レンズ３８、シリンドリカルレンズ３９を介してフォトディテクタ４０に入射する。フォトディテクタ４０は、４つの同一正方形状の受光素子からなる４分割受光素子からなり、４つの受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を増幅回路７８に出力する。なお、シリンドリカルレンズ３９は非点収差を生じさせるためにある。

増幅回路７８は、入力した４つの受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を増幅してフォーカスエラー信号生成回路７９及びＳＵＭ信号生成回路８０へ出力する。フォーカスエラー信号生成回路７９は、非点収差法におけるフォーカスエラー信号を生成してフォーカスサーボ回路８１へ出力する。フォーカスサーボ回路８１は、コントローラ９１により指令が入力すると作動開始し、入力したフォーカスエラー信号に基づいて、フォーカスサーボ信号を生成してドライブ回路８２に出力する。ドライブ回路８２は、入力したフォーカスサーボ信号に応じてフォーカスアクチュエータ３７を駆動して、対物レンズ３６をレーザ光の光軸方向に変位させ、これにより、レーザ光の焦点は常にイメージングプレート１５の表面に合致する。

ＳＵＭ信号生成回路８０は、入力した４つの受光信号を合算してＳＵＭ信号を生成し、Ａ／Ｄ変換回路８３に出力する。ＳＵＭ信号の強度は、イメージングプレート１５にて反射し、ダイクロイックミラー３４で反射した微量のレーザ光の強度と輝尽発光により発生した光の強度を合わせた強度に相当するが、イメージングプレート１５にて反射するレーザ光の強度はほぼ一定であるので、ＳＵＭ信号の強度は、輝尽発光により発生した光の強度に相当する。すなわち、ＳＵＭ信号の強度は、撮像された回折環における回折Ｘ線の強度に相当する。Ａ／Ｄ変換回路８３は、コントローラ９１から指令が入力すると、入力するＳＵＭ信号の瞬時値をデジタルデータに変換してコントローラ９１に出力する。

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

また、Ｘ線回折測定装置は、ＬＥＤ光源４４を有する。ＬＥＤ光源４４は、図２乃至図４に示すように、Ｘ線出射器１０とテーブル駆動機構２０の上壁２６との間に配置されたプレート４５の一端部下面に固定されている。プレート４５は、その他端部上面にて、筐体５０内に固定されたモータ４６の出力軸４６ａに固着されており、モータ４６の回転により、上壁２６に平行な面内を回転する。上壁２６にはストッパ部材４７ａ，４７ｂが設けられており、ストッパ部材４７ａは、プレート４５を図６のＤ１方向に回転させたとき、ＬＥＤ光源４４がＸ線出射器１０の出射口１１及びテーブル駆動機構２０の上壁２６の貫通孔２６ａに対向する位置（Ａ位置）で静止するように、プレート４５の回転を規制する。一方、ストッパ部材４７ｂは、プレート４５を図４のＤ２方向に回転させたとき、プレート４５がＸ線出射器１０の出射口１１とテーブル駆動機構２０の上壁２６の貫通孔２６ａとの間を遮断しない位置（Ｂ位置）で静止するように、プレート４５の回転を規制する。言い換えれば、Ａ位置は、プレート４５が図２及び図３に示す状態にある位置であり、ＬＥＤ光源４４から出射されるＬＥＤ光がスピンドルモータ２７の貫通孔２７ａ１に設けた通路部材２８の通路に入射する位置である。Ｂ位置は、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線がプレート４５によって遮られない位置である。ＬＥＤ光源４４は、コントローラ９１によって作動制御されるＬＥＤ駆動回路８５からの駆動信号によりＬＥＤ光を出射する。ＬＥＤ光は拡散する可視光であるが、プレート４５がＡ位置にあるとき、その一部は、出射Ｘ線と同様の経路で貫通孔１８ａから出射するので、出射Ｘ線と同様、貫通孔２７ａ１の軸線に平行な平行光になる。

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

筐体５０の切欠き部壁５０ｃには結像レンズ４８が設けられ、筐体５０内部には撮像器４９が設けられている。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８７に出力する。結像レンズ４８及び撮像器４９は、イメージングプレート１５に対して設定された位置にある測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の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に対して設定された位置とは、測定対象物ＯＢにおけるＸ線及びＬＥＤ光の照射点からイメージングプレート１５までの垂直距離Ｌが、予め決められた所定距離となる位置である。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８７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コントローラ９１に出力する。

また、結像レンズ４８の光軸は、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸とイメージングプレート１５の回転基準位置のラインを含む平面に含まれるとともに、この光軸と測定対象物ＯＢに照射されるＸ線及びＬＥＤ光の光軸が交わる点は、イメージングプレート１５に対して設定された位置にある測定対象物ＯＢにおけるＸ線及びＬＥＤ光の照射点であるように調整されている。さらに、Ｘ線及びＬＥＤ光の測定対象物ＯＢに対する入射角度が設定値であるとき、結像レンズ４８の光軸と測定対象物ＯＢのＸ線及びＬＥＤ光の照射点における法線方向とが成す角度は前記入射角度に等しい角度であるようにされている。したがって、測定対象物ＯＢにおけるＸ線及びＬＥＤ光の照射点がイメージングプレート１５に対して設定された位置にあり、ＬＥＤ光が測定対象物ＯＢに設定された入射角度で照射された場合には、撮影画像におけるＬＥＤ光の照射点と測定対象物ＯＢで反射したＬＥＤ光の受光点は同じ位置に生じる。測定対象物ＯＢに照射されるＬＥＤ光は平行光であるので、照射点において、ＬＥＤ光は散乱光と、略平行光のまま反射する反射光を発生させるが、散乱光のうち結像レンズ４８に入射した光は撮像器４９の位置で結像して照射点の画像となり、結像レンズ４８に入射した反射光は結像レンズ４８により集光されて撮像器４９で受光され、受光点の画像となる。そして、ＬＥＤ光の照射点がイメージングプレート１５に対して設定された位置にあり、ＬＥＤ光が測定対象物ＯＢに設定された入射角度で照射されたとき、結像レンズ４８に入射する散乱光の光軸と反射光の光軸は、いずれも結像レンズ４８の光軸と一致するため、照射点の画像と受光点の画像は同じ位置になる。

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

次に、上記のように構成したＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムを用いて、測定対象物ＯＢの微小部分の残留応力を測定する具体的方法について説明する。まず、作業者は測定対象物ＯＢにおいて残留応力を測定したい微小部分と遮蔽物Ｓの孔が一致するよう、遮蔽物Ｓを測定対象物ＯＢに密着させる。遮蔽物Ｓは、例えば塩化ビニールのシールに微小な孔を形成したものであると密着と除去が容易である。次に作業者は、測定対象物ＯＢを対象物セット装置６０の傾斜体６５の傾斜面に載置する。このとき、残留垂直応力の測定方向がＹＺ平面と傾斜体６５の傾斜面が交差するライン方向になるよう測定対象物ＯＢの向きを定める。

次に作業者は、電源を投入することによりＸ線回折測定システムを作動させ、図５に示すように位置姿勢調整工程Ｓ１、回折環撮像工程Ｓ２、回折環読取り工程Ｓ３，回折環消去工程Ｓ４、Ｚ軸方向移動工程Ｓ６を行い、再度、回折環撮像工程Ｓ２、回折環読取り工程Ｓ３，回折環消去工程Ｓ４を行って、残留応力計算工程Ｓ７を行うことで、測定対象物ＯＢの残留応力を測定する。以下、それぞれの工程について詳細に説明する。なお、先行技術文献の特許文献２に示されているＸ線回折測定システムによるＸ線回折測定で、既に詳細に説明されている工程は、簡略的に説明するにとどめる。

まず、位置姿勢調整工程Ｓ１について説明する。作業者は、対象物セット装置６０の４つの操作子６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａを操作し、入力装置９２からの移動指令入力により、筐体５０をＺ軸方向に移動することで、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）に対する測定対象物ＯＢの位置と姿勢を調整する。これにより、おおよそで測定対象物ＯＢにおけるＸ線の照射点を遮蔽物Ｓの孔部分にし、Ｘ線の入射角度を設定角度にし、Ｘ線の照射点からイメージングプレート１５までの距離を設定距離になるようにする。次に作業者は、入力装置９２から位置姿勢の調整を行うことを入力する。この入力により、コントローラ９１は、各回路に指令を出力し、イメージングプレート１５を回折環撮像位置（図１乃至図３の状態）に移動させ、モータ４６を駆動させてプレート４５をＡ位置まで回転させ、ＬＥＤ光源４４を点灯させる。これにより平行光であるＬＥＤ光が筐体５０の円形孔５０ｃ１から外部へ出射され、測定対象物ＯＢの遮蔽物Ｓの孔付近に照射される。さらに、コントローラ９１は、撮像器４９による撮像信号をセンサ信号取出回路８７からコントローラ９１に出力させ、この撮像信号から作成したＬＥＤ光の照射位置近傍の画像を表示装置９３に表示させる。このとき、表示される画像には、撮像信号によって表示される画像とは独立して、結像レンズ４８の光軸が撮像器４９と交差する位置に相当する撮影画像上の位置に、十字マークが表示される。

この場合、十字マークのクロス点は表示装置９３の画面の中心に位置し、十字マークのＸ軸方向は画面の横方向に対応し、十字マークのＹ軸方向は画面の縦方向に対応する。そして、十字マークのクロス点は、ＬＥＤ光の照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌが設定値であるときに、照射点が撮像される位置であると同時に、距離Ｌが設定値であり、ＬＥＤ光が測定対象物ＯＢに設定された入射角度で入射されるとき、受光点が撮像される位置である。また、十字マークのＹ軸方向がＬＥＤ光及びＸ線の照射方向であり、この方向を測定対象物ＯＢに投影させた方向が残留垂直応力の測定方向である。

作業者は、表示装置９３に表示される画像を見ながら、対象物セット装置６０の４つの操作子６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａを操作し、入力装置９２からの移動指令入力により筐体５０をＺ軸方向に移動して、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）に対する測定対象物ＯＢの位置と姿勢を調整し、画面上における照射点が測定対象物ＯＢにおける遮蔽物Ｓの孔部分になるとともに、十字マークのクロス点と合致し、受光点が十字マークのクロス点と合致するようにする。これにより出射Ｘ線は遮蔽物Ｓの孔部分に照射され、Ｘ線の照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌは設定値になり、測定対象物ＯＢに対するＸ線の入射角度は設定値になる。

次に作業者は、入力装置９２から位置姿勢の調整終了を入力する。これにより、コントローラ９１は、各回路に指令を出力し、ＬＥＤ光源４４を消灯させ、撮像信号の出力を停止させ、モータ４６を駆動させてプレート４５をＢ位置まで回転させる。これにより、Ｘ線出射器１０からのＸ線がテーブル駆動機構２０の上壁２６の貫通孔２６ａに入射され得る状態となる。

次の回折環撮像工程Ｓ２において、作業者は入力装置９２から測定対象物ＯＢの材質（本実施形態では、鉄）を入力し、測定開始を入力する。これにより、コントローラ９１は、スピンドルモータ制御回路７４を制御して、イメージングプレート１５を低速回転させ、エンコーダ２７ｃからインデックス信号を入力した時点で、イメージングプレート１５の回転を停止させる。これにより、回折環の読取り時において回転角度０°となる状態で、イメージングプレート１５に回折環が撮像されるようになる。次に、コントローラ９１は、Ｘ線制御回路７１を制御してＸ線出射器１０にＸ線の出射を開始させる。これにより、測定対象物ＯＢにおける遮蔽物Ｓの孔部分で発生した回折Ｘ線により、イメージングプレート１５に回折環が撮像されていく。そして、所定時間の経過後に、Ｘ線制御回路７１を制御してＸ線出射器１０にＸ線の出射を停止させる。

次にコントローラ９１は、自動または作業者の入力により回折環読取り工程Ｓ３を実行する。コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３を制御して、イメージングプレート１５を回折環読取り領域内の読取り開始位置へ移動させる。読取り開始位置とは、レーザ光の照射位置が回折環基準半径Ｒｏの円に対して若干だけ内側になるような位置である。回折環基準半径Ｒｏとは、測定対象物ＯＢの残留応力が「０」であるときに、イメージングプレート１５上に形成される回折環の半径であり、測定対象物ＯＢにおけるＸ線の回折角度２Θｘ（Θｘはブラッグ角）及びＸ線照射点からイメージングプレート１５までの距離ＬからＲｏ＝Ｌ・ｔａｎ（２Θｘ）の計算式で計算される。そして、Ｘ線の回折角度２Θｘは測定対象物ＯＢの材質で決まり、距離Ｌは設定値に調整されているので、測定対象物ＯＢの材質ごとに予め回折角２Θｘを記憶しておけば、測定対象物ＯＢの材質を入力することで回折環基準半径Ｒｏは計算できる。

次に、コントローラ９１は、スピンドルモータ制御回路７４を制御して、スピンドルモータ２７を所定の回転速度で回転させ、レーザ駆動回路７７を制御してレーザ検出装置３０からレーザ光をイメージングプレート１５に照射させ、フォーカスサーボ回路８１を制御してフォーカスサーボを開始させる。さらに、回転角度検出回路７５を制御して、スピンドルモータ２７（イメージングプレート１５）の回転角度θｐの出力を開始させ、Ａ／Ｄ変換回路８３を制御して、ＳＵＭ信号の瞬時値Ｉのデータ出力を開始させ、フィードモータ制御回路７３を制御してフィードモータ２２を回転させ、イメージングプレート１５を読取り開始位置から図１及び図２の右下方向へ一定速度で移動させる。これにより、レーザ光の照射位置は、相対的にイメージングプレート１５上を螺旋状に回転し始める。その後、コントローラ９１は、イメージングプレート１５が所定の小さな角度だけ回転するごとに、Ａ／Ｄ変換回路８３が出力するＳＵＭ信号の瞬時値Ｉのデータと、回転角度検出回路７５が出力する回転角度θｐのデータと位置検出回路７２が出力する移動距離ｘのデータとを入力し、それぞれのデータを対応させて記憶する。なお、移動距離ｘはレーザ光照射位置の径方向距離ｒ（半径値ｒ）に変換したうえで記憶する。これにより、螺旋状に回転するレーザ光の照射位置に関して、ＳＵＭ信号の瞬時値Ｉ、回転角度θｐ及び半径値ｒを表すデータが所定回転角度ごとに順次記憶されていく。

ＳＵＭ信号の瞬時値Ｉ、回転角度θｐ及び半径値ｒを表すデータの所定回転角度ごとの記憶動作と並行して、コントローラ９１は、回転角度θｐごとに半径値ｒに対するＳＵＭ信号の瞬時値Ｉの曲線を作成し、曲線のピークに対応した半径値ｒαとＳＵＭ信号強度値Ｉαを記憶する。これは回折環の回転角度αごとに半径方向における回折Ｘ線の強度分布を求め、回折Ｘ線の強度がピークとなる箇所の半径値ｒαと回折Ｘ線の強度に相当する強度Ｉαを求める処理である。そして、すべての回転角度θｐ（回転角度α）において半径値ｒαと強度Ｉαを取得し、検出するＳＵＭ信号の瞬時値Ｉが強度Ｉαに対して充分小さくなった時点で、データの記憶を終了する。これにより、回折環における回折Ｘ線の強度に相当する強度の分布が瞬時値Ｉ、回転角度θｐ及び半径値ｒのデータ群で、および回折環の形状が回転角度αごとの半径値ｒαで検出されたことになる。その後、コントローラ９１は、各回路に指令を出力し、フォーカスサーボを停止させ、レーザ光の照射を停止させ、Ａ／Ｄ変換回路８３と回転角度検出回路７５の作動を停止させ、フィードモータ２２の作動を停止させる。なおイメージングプレート１５の回転は、継続されている。

次にコントローラ９１は、自動または作業者の入力により回折環消去工程Ｓ４を実行する。コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３を制御してイメージングプレート１５を回折環消去領域内の消去開始位置へ移動させる。このイメージングプレート１５の消去開始位置とは、ＬＥＤ光源４３から出力されるＬＥＤ光の中心が回折環基準半径Ｒｏの円に対して前記読取り開始位置の場合よりもさらに内側になる位置である。次に、コントローラ９１は、ＬＥＤ駆動回路８４を制御してＬＥＤ光源４３によるＬＥＤ光をイメージングプレート１５に対して照射させ、フィードモータ制御回路７３を制御して、イメージングプレート１５が前記消去開始位置から消去終了位置まで図１及び図２の右下方向に一定速度で移動するよう、フィードモータ２２を回転させる。消去終了位置とは、ＬＥＤ光の中心が回折環基準半径Ｒｏよりも前記消去開始位置と同じ程度の距離だけ外側となる位置である。これにより、ＬＥＤ光がイメージングプレート１５上に螺旋状に照射され、撮像された回折環が消去される。

イメージングプレート１５が消去終了位置になると、コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３を制御してイメージングプレート１５の移動を停止させ、ＬＥＤ駆動回路８４を制御してＬＥＤ光の照射を停止させ、位置検出回路７２の作動を停止させ、スピンドルモータ制御回路７４を制御してスピンドルモータ２７（イメージングプレート１５）の回転を停止させる。

次にコントローラ９１又は作業者は、Ｘ線回折測定が１回目であるかの判定Ｓ５を行い、１回目であればＺ軸方向移動工程Ｓ６を行う。コントローラ９１が自動で行う場合は、コントローラ９１は距離検出回路８９に原点定義の指令を出力し、Ｚ軸方向モータ制御回路８８に設定された方向へ移動する指令を出力する。本実施形態では正方向（図１および図２の上方向）に移動する指令を出力するとする。これにより、Ｘ線回折測定装置の筐体５０はＺ軸方向（出射Ｘ線の光軸方向）に移動を開始し、コントローラ９１には距離検出回路８９から移動距離のデジタルデータが入力する。そして、コントローラ９１は入力する移動距離が予め設定された距離と等しくなったタイミングで、Ｚ軸方向モータ制御回路８８に駆動停止指令を出力する。これにより、Ｘ線回折測定装置の筐体５０は設定されたＺ軸方向に設定された距離だけ移動する。また、作業者が入力装置９２からの入力により行う場合は、入力装置９２から原点定義の指令を入力し、移動方向と移動指令を入力する。これにより、Ｘ線回折測定装置の筐体５０はＺ軸方向に移動し、距離検出回路８９から入力する移動距離が表示装置９３に表示されるので、設定された距離になったときに入力装置９２から停止指令を入力する。移動距離は実際に移動した距離を後述する正規回折環の形状計算に使用すればよいので、ほぼ設定された距離であればよい。以後、移動した距離を距離Ｌｔとする。

次にコントローラ９１は、自動または作業者の入力により再度、回折環撮像工程Ｓ２を実行する。この工程は上述した１回目の回折環撮像工程Ｓ２と同一である。次にコントローラ９１は、自動または作業者の入力により再度、回折環読取り工程Ｓ３を実行する。この工程も上述した１回目の回折環読取り工程Ｓ３と同一である。なお、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離は（距離Ｌ＋距離Ｌｔ）であり、回折環基準半径Ｒｏは、（距離Ｌ＋距離Ｌｔ）から計算される。これにより、回転角度αごとの半径値ｒαデータとして２つの回折環の形状データがコントローラ９１のメモリに記憶される。以後、２つのデータを区別するため、１回目に得られる回転環の半径値をｒα１、２回目に得られる回転環の半径値をｒα２とする。次にコントローラ９１は、自動または作業者の入力により再度、回折環消去工程Ｓ４を実行する。この工程も上述した１回目の回折環消去工程Ｓ４と同一である。

次にコントローラ９１又は作業者は、Ｘ線回折測定が１回目であるかの判定Ｓ５を行い、２回目であれば残留応力計算工程Ｓ７を行う。なお、残留応力計算工程Ｓ７は、２回目の回折環消去工程Ｓ４と並行して行ってもよい。残留応力計算工程Ｓ７は、２つの回折環の形状データである回転角度αごとの半径値ｒα１と半径値ｒα２を用いて、コントローラ９１が行うプログラムによる演算処理である。この演算処理は、半径値ｒα１，ｒα２データから出射Ｘ線の光軸が遮蔽物Ｓの孔に一致したときの回折環である正規回折環の形状を求め、次に、正規回折環の形状から測定対象物ＯＢの微小部分の残留応力を求めるものである。

まず、正規回折環の形状を求める演算について説明する。図６は、出射Ｘ線の光軸と遮蔽物Ｓの孔部分がずれている状態で、回折Ｘ線発生点Ｐから２つの距離Ｌ１，Ｌ２でイメージングプレート１５に回折環を撮像したときの様子を示したものである。イメージングプレート１５が、それぞれの距離Ｌ１，Ｌ２で撮像した回折環の同じ円周位置（同じ回転角度αの位置）を結んだ線の方向と、出射Ｘ線の光軸方向とがなす角度θｈは、正規回折環において回折Ｘ線の方向と出射Ｘ線の光軸方向が成す角度θｄと等しい角度である。そして、角度θｈは、２つの回折環の半径値ｒα１，ｒα２、及び２つの距離Ｌ１，Ｌ２を用いるとｔａｎ^−１｛（ｒα２−ｒα１）／（Ｌ２−Ｌ１）｝で計算されるので、この式から正規回折環の角度θｄを計算することができる。なお、図６は、回折Ｘ線発生点Ｐと出射Ｘ線の光軸とが同一平面内にある場合であり、２つの回転角度α以外は回折Ｘ線発生点Ｐと出射Ｘ線の光軸とは同一平面内にはないが、回折環の半径に比べて回折Ｘ線発生点Ｐの出射Ｘ線の光軸からのずれは僅かであるので、上述した（ｒα２−ｒα１）と回折環の中心（回折Ｘ線発生点Ｐを含み出射Ｘ線の光軸に平行な直線がイメージングプレート１５と交差する点）から回転角度αにおける（ｒα２−ｒα１）とのずれは無視できるほど小さい。よって、どの回転角度αにおいても、ｔａｎ^−１｛（ｒα２−ｒα１）／（Ｌ２−Ｌ１）｝から正規回折環の角度θｄを計算することができる。そして、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌのときの正規回折環の形状は、回転角度αごとの半径値Ｌ・ｔａｎθｄであり、距離Ｌは任意の値にすることができるので、回転角度αごとの角度θｄを求めれば、正規回折環の形状を求めたことになる。すなわち、回転角度αごとのｔａｎ^−１｛（ｒα２−ｒα１）／（Ｌ２−Ｌ１）｝を計算すれば、正規回折環の形状を求めたことになる。本実施形態では（Ｌ２−Ｌ１）は距離Ｌｔであるので回転角度αごとのｔａｎ^−１｛（ｒα２−ｒα１）／Ｌｔ｝を計算すればよい。

次に残留応力を求める演算であるが、正規回折環の回折Ｘ線の方向と出射Ｘ線の光軸方向がなす角度θｄは、回折角度を２θｘとすると、（１８０°−２θｘ）であり、回転角度αごとの角度θｄが得られたということは、回転角度αごとの回折角度２θｘが得られたということであるので、後はｃｏｓα法を用いた演算を行うのみである。この演算は公知技術であり、例えば特開２００５−２４１３０８号公報の〔００２６〕〜〔００４４〕に詳細に説明されているので、説明は省略する。

上記説明からも理解できるように、上記実施形態においては、測定対象物ＯＢの測定箇所に孔の開いた遮蔽物Ｓを密着させ、測定対象物ＯＢの遮蔽物Ｓの孔部分における残留応力を測定するために用いるＸ線回折測定装置を、測定対象物ＯＢに密着させた遮蔽物Ｓの孔に向けてＸ線を出射するＸ線出射器１０と、Ｘ線出射器１０から遮蔽物Ｓの孔に向けてＸ線が照射された際、遮蔽物Ｓの孔部分にて発生した回折Ｘ線を、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する面にて受光し、面に回折Ｘ線の像である回折環を形成するイメージングプレート１５と、イメージングプレート１５に形成された回折環の形状を検出するレーザ検出装置３０、テーブル駆動機構２０及び各種回路とを備えたＸ線回折測定装置であって、イメージングプレート１５を、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸と略平行な方向に移動するＺ軸方向移動機構５と、Ｚ軸方向移動機構５による移動位置を検出する距離検出回路８９と、Ｚ軸方向移動機構５によりイメージングプレート１５を移動させ、遮蔽物Ｓからの距離が異なる２つの移動位置においてそれぞれ、距離検出回路８９により移動位置を検出するとともに、Ｘ線出射器１０から遮蔽物Ｓの孔に向けてＸ線を出射してイメージングプレート１５に回折環を形成し、レーザ検出装置３０、テーブル駆動機構２０及び各種回路により形成された回折環の形状を検出するコントローラ９１にインストールされた制御プログラムと、制御プログラムにより得られた、２つの移動位置と２つの回折環の形状とから、遮蔽物Ｓの孔部分にＸ線出射器１０から出射されたＸ線の光軸が一致した場合の回折環である正規回折環の形状を計算するコントローラ９１にインストールされた演算プログラムとを備えたＸ線回折測定装置としている。

これによれば、背景技術で示された従来のＸ線回折測定装置に、イメージングプレート１５をＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸方向に移動するＺ軸方向移動機構５と、Ｚ軸方向移動機構５による移動位置を検出する距離検出回路８９を設け、複数の移動位置で回折環の形状を検出して計算するのみで、Ｘ線の光軸と測定対象物ＯＢに密着させた遮蔽物Ｓの孔とが一致した場合の回折環を求めることができる。すなわち、Ｘ線の光軸と測定対象物ＯＢに密着させた遮蔽物Ｓの孔とがずれていても、精度よく微小な点の残留応力を求めることができる。

また、上記実施形態においては、Ｘ線出射器１０、イメージングプレート１５、レーザ検出装置３０、テーブル駆動機構２０及び各種回路を内部に含む筐体５０を備え、Ｚ軸方向移動機構５は、筐体５０を移動する機構であるようにしている。これによれば、Ｚ軸方向移動機構５が複雑にならず、Ｘ線回折測定装置の筐体５０をコンパクトにすることができる。

また、上記実施形態からも理解できるように、コントローラ９１に制御プログラムがインストールされていなくても、作業者が入力装置９２から入力を行って制御を行うことで同様の効果を得ることができる。その場合、Ｘ線回折測定装置は、測定対象物ＯＢに向けてＸ線を出射するＸ線出射器１０と、Ｘ線出射器１０から測定対象物ＯＢに向けてＸ線が照射された際、測定対象物ＯＢにて発生した回折Ｘ線を、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する面にて受光し、面に回折Ｘ線の像である回折環を形成するイメージングプレート１５と、イメージングプレート１５に形成された回折環の形状を検出するレーザ検出装置３０、テーブル駆動機構２０及び各種回路と、イメージングプレート１５を、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸と略平行な方向に移動するＺ軸方向移動機構５と、Ｚ軸方向移動機構５による移動位置を検出する距離検出回路８９とを備えたＸ線回折測定装置であればよい。そして、作業者は、測定対象物ＯＢの測定箇所に孔の開いた遮蔽物Ｓを密着させるステップと、Ｚ軸方向移動機構５によりイメージングプレート１５を移動させ、遮蔽物Ｓからの距離が異なる２つの移動位置においてそれぞれ、距離検出回路８９により移動位置を検出するとともに、Ｘ線出射器１０から遮蔽物Ｓの孔に向けてＸ線を出射してイメージングプレート１５に回折環を形成し、レーザ検出装置３０、テーブル駆動機構２０及び各種回路により形成された回折環の形状を検出するステップと、得られた２つの移動位置と２つの回折環の形状とから、遮蔽物Ｓの孔部分にＸ線出射器１０から出射されたＸ線の光軸が一致した場合の回折環である正規回折環の形状を計算するステップとを行えばよい。

（変形例）
上記実施形態においては、Ｚ軸方向移動機構５によるＸ線回折測定装置の筐体５０の移動方向は、出射Ｘ線の光軸方向に精度よく一致しているとした。しかし、Ｘ線回折測定装置の筐体５０（イメージングプレート１５）の移動方向と出射Ｘ線の光軸方向にずれがあっても、このずれ分を補正して計算を行うことで、正規回折環の形状を精度よく計算することができる。この場合、Ｚ軸方向移動機構５による移動方向と出射Ｘ線の光軸方向とのずれを検出し、コントローラ９１のメモリに記憶する必要があるので、まずこのずれの検出の仕方から説明する。

Ｚ軸方向移動機構５による移動方向と出射Ｘ線の光軸方向とがずれていると、Ｚ軸方向移動機構５により筐体５０（イメージングプレート１５）を移動させたとき、遮蔽物Ｓの孔を通る出射Ｘ線の光軸に平行な直線が、イメージングプレート１５と交差する点Ｐｉの座標は、Ｚ軸方向移動機構５による移動位置ごとに異なった値になる。そして、２つの移動位置Ｌｐ１とＬｐ２において該交差する点Ｐｉの座標（ｘｐ１，ｙｐ１），（ｘｐ２，ｙｐ２）をそれぞれ求めれば、出射Ｘ線の光軸方向に対するＺ軸方向移動機構５による移動方向のずれを、２つの移動位置間距離および２つの点Ｐｉの座標間におけるベクトルとして求めることができる。

出射Ｘ線の光軸方向に垂直な平面に投影させた状態で見ると、図７に示すように移動位置Ｌｐ１における点Ｐｉの座標は、移動位置Ｌｐ１における座標原点Ｏ１からのベクトルｒｐ１の成分である。また、移動位置Ｌｐ２における点Ｐｉの座標は、移動位置Ｌｐ２における座標原点Ｏ２からのベクトルｒｐ２の成分である。座標原点Ｏ１と座標原点Ｏ２のずれは、出射Ｘ線の光軸方向に対するＺ軸方向移動機構５による移動方向のずれによるものであり、座標原点Ｏ１から座標原点Ｏ２に向かうベクトルｒｃは、２つの移動位置間距離である（Ｌｐ２−Ｌｐ１）だけＺ軸方向に移動したとき、出射Ｘ線の光軸方向に対しＺ軸方向移動機構５による移動方向がどれだけずれるかをＸＹ平面で示すものである。ベクトルｒｃは、ベクトルｒｐ１からベクトルｒｐ２を減算したベクトルであるので、ベクトルｒｃの成分は、（ｘｐ１−ｘｐ２，ｙｐ１−ｙｐ２）である。よって、上述したように２つの移動位置Ｌｐ１とＬｐ２において点Ｐｉの座標（ｘｐ１，ｙｐ１），（ｘｐ２，ｙｐ２）をそれぞれ求めれば、出射Ｘ線の光軸方向に対するＺ軸方向移動機構５による移動方向のずれを（Ｌｐ２−Ｌｐ１），（ｘｐ１−ｘｐ２，ｙｐ１−ｙｐ２）として求めることができる。

遮蔽物Ｓの孔を通る出射Ｘ線の光軸に平行な直線が、イメージングプレート１５と交差する点Ｐｉの座標は、残留応力「０」の測定対象物ＯＢに遮蔽物Ｓを密着させたときに撮像される回折環の中心の座標として求めることができる。そして、残留応力「０」の測定対象物ＯＢは、鉄粉等の金属粉を測定対象物ＯＢに糊塗することで得ることができる。よって、出射Ｘ線の光軸方向に対するＺ軸方向移動機構５による移動方向のずれを求めるときは、鉄粉等の金属粉を測定対象物ＯＢに糊塗し、遮蔽物Ｓを密着させて、上記実施形態と同様のＸ線回折測定を行う。

この場合、上記実施形態と異なる点は、残留応力計算工程Ｓ７が行う演算に変えて、出射Ｘ線の光軸方向に対するＺ軸方向移動機構５による移動方向のずれを求める演算を行う点のみである。この演算は２つの回折環の形状である回転角度αごとの半径値ｒα１，ｒα２をＸ，Ｙ座標値である（ｒα１・ｃｏｓα，ｒα１・ｓｉｎα），（ｒα２・ｃｏｓα，ｒα２・ｓｉｎα）にし、最小２乗法により円の中心座標（ｘｐ１，ｙｐ１），（ｘｐ２，ｙｐ２）を求める。後は上述したように、（ｘｐ１−ｘｐ２，ｙｐ１−ｙｐ２）を計算し、２つの移動位置間距離である（Ｌｐ２−Ｌｐ１）とともに記憶すればよい。なお、２つの移動位置間距離は上記実施形態と同様のＸ線回折測定を行う場合は距離Ｌｔであるが、回折環を撮像することが可能ならば２つの移動位置間距離は任意でよい。

次に、上記実施形態の残留応力計算工程Ｓ７において、コントローラ９１のメモリに記憶した、（Ｌｐ２−Ｌｐ１），（ｘｐ１−ｘｐ２，ｙｐ１−ｙｐ２）を用いた補正を行ったうえで、正規回折環の形状を計算する方法について説明する。これは、移動位置Ｌ２の回折環の形状である回転角度αごとの半径値ｒα２を、移動位置Ｌ１のときの座標原点による値に補正した上で、上記実施形態と同じ計算を行えばよい。

出射Ｘ線の光軸方向に垂直な平面に投影させた状態で見ると、図８に示すように、移動位置Ｌ１のときの座標原点Ｏ１は、移動位置Ｌ２のときは座標原点Ｏ２になる。この移動は、出射Ｘ線の光軸方向に対するＺ軸方向移動機構５による移動方向のずれによるものであり、座標原点Ｏ１から座標原点Ｏ２に向かうベクトルｒｃ’は、ベクトルｒｃに｛Ｌｔ／（Ｌｐ２−Ｌｐ１）｝を乗算したベクトルである。すなわち、ベクトルｒｃ’の成分は〔｛Ｌｔ／（Ｌｐ２−Ｌｐ１）｝・（ｘｐ１−ｘｐ２），｛Ｌｔ／（Ｌｐ２−Ｌｐ１）｝・（ｙｐ１−ｙｐ２）〕である。そして、回転角度αごとの半径値ｒα２をＸＹ座標にすると（ｒα２・ｃｏｓα，ｒα２・ｓｉｎα）となり、これは座標原点Ｏ２からこの座標に向かうベクトルｒα２の成分と見なせる。図８を見るとわかるように、（ｒα２・ｃｏｓα，ｒα２・ｓｉｎα）の座標を移動位置Ｌ１のときの座標原点による座標にするには、ベクトルｒα２とベクトルｒｃ’を加算したベクトルの成分を求めればよく、この座標のＸ座標値，Ｙ座標値は以下の数１の式で計算される値である。
（数１）
Ｘ＝ｒα２・ｃｏｓα＋｛Ｌｔ／（Ｌｐ２−Ｌｐ１）｝・（ｘｐ１−ｘｐ２）
Ｙ＝ｒα２・ｓｉｎα＋｛Ｌｔ／（Ｌｐ２−Ｌｐ１）｝・（ｙｐ１−ｙｐ２）
このＸＹ座標を回転角度ごとの半径値で表す座標にするには、以下の数２の式で計算すればよい。
（数２）
α’＝ｔａｎ^−１（Ｙ／Ｘ）
ｒα２’＝（Ｘ^２＋Ｙ^２）^１／２
これにより、移動位置Ｌ２の回折環の形状である回転角度αごとの半径値ｒα２を、移動位置Ｌ１のときの座標原点による値に補正したことになるが、回転角度αと回転角度α’は値が一致しないので、回転角度αに最近傍で大きい回転角度α’と最近傍で小さい回転角度α’と、これらの回転角度α’における半径値ｒα２’とから補間法により回転角度αのときの半径値ｒα２’を求める。後は上記実施形態と同様にして正規回折環の形状（回転角度αごとの回折Ｘ線の方向と出射Ｘ線の光軸方向が成す角度θｄ）を計算すればよい。

上記説明からも理解できるように、上記変形例においては、コントローラ９１には、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸に対するＺ軸方向移動機構５によるイメージングプレート１５の移動方向のずれ分が記憶されており、２つの移動位置と２つの回折環の形状とにずれ分を加味して正規回折環の形状を計算している、これによれば、より精度よく正規回折環の形状を計算することができ、より精度よく微小な点の残留応力を求めることができる。

また上記説明からも理解できるように、上記変形例においては、正規回折環の形状を計算する際に用いられるずれ分は、残留応力が「０」である基準物体を用いて、測定対象物ＯＢのＸ線回折測定と同様の測定を行うことにより求めている。ずなわち、Ｚ軸方向移動機構５によりイメージングプレート１５を移動させ、孔の開いた遮蔽物Ｓを密着させた残留応力が「０」である基準物体からの距離が異なる複数の移動位置においてそれぞれ、距離検出回路８９により移動位置を検出するとともに、Ｘ線出射器１０から遮蔽物Ｓの孔に向けてＸ線を出射してイメージングプレート１５に回折環を形成し、レーザ検出装置３０、テーブル駆動機構２０及び各種回路により形成された回折環の形状を検出するステップと、得られた複数の移動位置と複数の回折環の形状とから、移動位置と回折環の中心座標との関係を計算し、計算した関係からずれ分を計算するステップとを行うことにより求めている。これによれば、簡単な方法で出射されるＸ線の光軸に対するＺ軸方向移動機構５による移動方向のずれ分を求めることができる。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態およ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。

上記実施形態および変形例では、Ｚ軸方向移動機構５によりＸ線回折測定装置の筐体５０（イメージングプレート１５）を移動させ、２つの移動位置において回折環の形状を検出し、正規回折環の形状を計算している。しかし、測定時間がかかってもよければ、これに替えて、３つ以上の移動位置において回折環の形状を検出し、正規回折環の形状を計算してもよい。この場合は、回転角度αごとにｔａｎ^−１｛（ｒα２−ｒα１）／（Ｌ２−Ｌ１）｝を計算する替わりに、回転角度αごとに回折環半径と移動位置を縦軸と横軸にとったときの回帰線の傾きＳＬを最小二乗法により求め、ｔａｎ^−１（ＳＬ）を計算すればよい。これによれば、正規回折環の形状をより精度よく検出でき、残留応力をより精度よく測定することができる。

また、上記変形例では、Ｚ軸方向移動機構５によりＸ線回折測定装置の筐体５０（イメージングプレート１５）を移動させ、２つの移動位置において回折環の中心座標を検出し、出射Ｘ線の光軸方向に対するＺ軸方向移動機構５による移動方向のずれを計算した。しかし、この場合も、３つ以上の移動位置において回折環の中心座標を検出し、該ずれを計算してもよい。この場合は、該ずれを（Ｌｐ２−Ｌｐ１），（ｘｐ１−ｘｐ２，ｙｐ１−ｙｐ２）で計算する替わりに、次のように計算する。各移動位置に自然数ｎを割り当て、それぞれの回折環の中心座標を（ｘｐｎ，ｙｐｎ），ｎ＝１，２，３・・・とすると、（ｘｐ１−ｘｐｎ，ｙｐ１−ｙｐｎ）をｎ＝１以外のすべてのｎにおいて計算する。次に、（ｘｐ１−ｘｐｎ，ｙｐ１−ｙｐｎ）のＸ成分、Ｙ成分を横軸と縦軸にとったときの回帰線を計算して、ｎが大きくなる方向における回帰線の方向を極座標の回転角度θで求める。次に（ｘｐ１−ｘｐｎ，ｙｐ１−ｙｐｎ）をベクトルと見なしてベクトルの大きさを求め、該ベクトルの大きさと移動位置を縦軸と横軸にとったときの回帰線の傾きＳＣを最小二乗法により求める。このとき、出射Ｘ線の光軸方向に対するＺ軸方向移動機構５による移動方向のずれは、（ＳＣ・ｃｏｓθ，ＳＣ・ｓｉｎθ）で表される。これは、Ｚ軸方向に単位距離だけ移動したとき、出射Ｘ線の光軸方向に対しＺ軸方向移動機構５による移動方向はＸＹ平面で見て、（ＳＣ・ｃｏｓθ，ＳＣ・ｓｉｎθ）だけ移動することを意味し、上記実施形態で（Ｌｐ２−Ｌｐ１）を「１」としたときの、（ｘｐ１−ｘｐ２，ｙｐ１−ｙｐ２）に相当する。よって、このずれを用いた補正は、上記実施形態における｛Ｌｔ／（Ｌｐ２−Ｌｐ１）｝をＬｔに変えるのみである。

また、上記実施形態および変形例では、正規回折環の形状（回転角度αごとの回折Ｘ線の方向と出射Ｘ線の光軸方向が成す角度θｄ）を、回転角度αごとにｔａｎ^−１｛（ｒα２−ｒα１）／（Ｌ２−Ｌ１）｝を計算することで求めた。しかし、正規回折環の形状を計算することができれば、計算方法はどのような方法を用いてもよい。例えば、片方の回折環の円周上のある点から他方の回折環の円周上の点において距離が最短になる点を検出し、これらの２つの点を結んだ直線を計算することを、回折環の複数の円周上の点において行い、複数の直線が交差する点の座標値を平均して、遮蔽物Ｓの孔部分（回折Ｘ線発生点Ｐ）のＸ，Ｙ座標を求める。次に、回折環の形状データである回転角度αごとの半径値ｒαを、求めた回折Ｘ線発生点ＰのＸ，Ｙ座標を座標原点にしたときの回転角度α’ごとの半径値ｒα’に補正することで正規回折環の形状を計算する、というようにしてもよい。

また、上記実施形態および変形例では、Ｘ線回折測定装置を、イメージングプレート１５に回折環を撮像し、レーザ検出装置３０からのレーザ照射と光の強度検出により、回折環の形状を検出する装置としたが、回折環を撮像して形状を検出することができるならば、どのような方式の装置でもよい。例えば、イメージングプレート１５の代わりにイメージングプレート１５と同じ広さの平面を有するＸ線ＣＣＤを備え、Ｘ線出射器１０からのＸ線照射の際、Ｘ線ＣＣＤの各画素が出力する電気信号により回折環における回折Ｘ線の強度分布を検出する装置でもよい。また、イメージングプレート１５と同じ広さの平面を有するＸ線ＣＣＤの代わりに、微小サイズのＸ線ＣＣＤを位置を検出しながら走査し、Ｘ線ＣＣＤの各画素が出力する電気信号とＸ線ＣＣＤの走査位置から、回折環における回折Ｘ線の強度分布を検出する装置でもよい。また、Ｘ線ＣＣＤに替えてシンチレータから出た蛍光を、光電子増倍管（ＰＭＴ）で検出するシンチレーションカウンタを用いる装置でもよい。

また、上記実施形態および変形例では、Ｘ線回折測定装置の筐体５０をＺ軸方向移動機構により出射Ｘ線の光軸方向に移動させる構造にした。しかし、少なくともイメージングプレート１５を出射Ｘ線の光軸方向に移動させることができれば、本発明は実施可能であるので、筐体５０内部の構造が複雑になり筐体５０が大型になってもよければ、イメージングプレート１５をセットするテーブル１６を含む筐体５０内部のユニット及び部品を、出射Ｘ線の光軸方向に移動させる構造にしてもよい。

また、上記実施形態および変形例では、フィードモータ５４によりＸ線回折測定装置の筐体５０を移動させ、移動位置を、距離検出回路８９にてフィードモータ５４のエンコーダ５４ａが出力するパルス列信号のパルス数をカウントして、距離に変換することで検出するようにした。しかし、Ｚ軸方向への移動と移動位置の検出を行うことができれば、どのような方法を用いてもよい。例えば、フィードモータ５４の替わりに対象物セット装置６０の操作子６３ａ，６４ａのような操作子を設け、手で操作子を回転させてＺ軸方向への移動を行うようにしてもよい。また、このときの移動位置を操作子に付けられた目盛りから読み取るようにしてもよい。

また、上記実施形態および変形例では、Ｚ軸方向移動機構５によりＸ線回折測定装置の筐体５０を移動させた。しかし、測定対象物ＯＢと相対的にイメージングプレート１５を出射Ｘ線の光軸方向に移動させることができれば、本発明は実施可能であるので、Ｘ線回折測定装置の筐体５０を固定し、対象物セット装置６０にＺ軸方向移動機構を設け測定対象物ＯＢをＺ軸方向に移動させるようにしてもよい。

また、上記実施形態および変形例では、対象物セット装置６０により測定対象物ＯＢのＸＹ方向の位置、及びＸ軸周り、Ｙ軸周りの傾斜角度を調整するようにした。しかし、装置の構造が複雑になってもよければ、測定対象物ＯＢをセットするステージは固定されたものとし、Ｚ軸方向移動機構５にＸＹ方向位置調整機構とＸ軸周り、Ｙ軸周りの傾斜角度調整機構を設けてもよい。

また、上記実施形態および変形例では、ＬＥＤ光源４４からＬＥＤ光を照射して、結像レンズ４８及び撮像器４９等のカメラ機能で、ＬＥＤ照射点の領域を撮影し、撮影画像を見ながら測定対象物ＯＢのＸＹ方向位置と姿勢、及びＸ線回折測定装置の筐体５０のＺ軸方向位置を調整するようにした。しかし、測定対象物ＯＢが同じ形状と大きさのものに限定されていれば、定まったＺ軸方向位置のＸ線回折測定装置の筐体５０に対して、位置と姿勢が適切になる測定対象物ＯＢのセット位置を定め、ＬＥＤ光源４４等のＬＥＤ光照射機能およびカメラ機能は設けないようにしてもよい。また、この場合は測定対象物ＯＢのＸＹ方向位置と姿勢の調整機能をなくすことができる。

また、上記実施形態および変形例では、コントローラ９１に複数の回折環の形状を用いて、正規回折環の形状を計算し、残留応力を計算する演算プログラムを備えた。しかし、Ｘ線回折測定に時間がかかってもよい場合は、Ｘ線回折測定システムは回折環の形状を得るまでにし、別のコンピュータ装置に回折環のデータを入力して、同様の演算プログラムにより同様の処理を行うようにしてもよい。この場合、別のコンピュータ装置に回折環のデータを入力する方法としては、記録媒体を介する方法、ネット回線等を使用して転送する方法等、様々な方法が考えられる。また、計算の一部または全部を人為的に行ってもよい。

５…Ｚ軸方向移動機構、１０…Ｘ線出射器、１５…イメージングプレート、１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ，２１ａ，２６ａ，２７ａ１，２７ｂ…貫通孔、１６…テーブル、１８…固定具、２０…テーブル駆動機構、２１…移動ステージ、２２…フィードモータ、２３…スクリューロッド、２７…スピンドルモータ、２８…通路部材、３０…レーザ検出装置、３１…レーザ光源、３６…対物レンズ、４４…ＬＥＤ光源、４５…プレート、４６…モータ、４７ａ，４７ｂ…ストッパ部材、４８…結像レンズ、４９…撮像器、５０…筐体、５０ａ…底面壁、５０ｃ…切欠き部壁、５０ｄ…繋ぎ壁、５１…支持体、５２…枠体、５３…スクリューロッド、５４…フィードモータ、６０…対象物セット装置、６１…第１プレート、６２…第２プレート、６３…第３プレート、６４…第４プレート、６５…傾斜体、６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａ…操作子、９０…コンピュータ装置、９１…コントローラ、９２…入力装置、９３…表示装置、９５…高電圧電源 、ＯＢ…測定対象物、Ｓ…遮蔽物

Claims (6)

1. 対象とする測定対象物の測定箇所に孔の開いた遮蔽物を密着させ、前記測定対象物の前記遮蔽物の孔部分における残留応力を測定するために用いるＸ線回折測定装置であって、
   前記測定対象物に密着させた前記遮蔽物の孔に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、
   前記Ｘ線出射器から前記遮蔽物の孔に向けてＸ線が照射された際、前記遮蔽物の孔部分にて発生した回折Ｘ線を、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する面にて受光し、前記面に前記回折Ｘ線の像である回折環を形成する回折環形成手段と、
   前記回折環形成手段に形成された回折環の形状を検出する回折環形状検出手段とを備えたＸ線回折測定装置において、
   前記回折環形成手段を、前記測定対象物と相対的に、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と略平行な方向に移動する移動手段と、
   前記移動手段による移動位置を検出する移動位置検出手段と、
   前記移動手段により前記回折環形成手段を移動させ、前記遮蔽物からの距離が異なる複数の移動位置においてそれぞれ、前記移動位置検出手段により移動位置を検出するとともに、前記Ｘ線出射器から前記遮蔽物の孔に向けてＸ線を出射して前記回折環形成手段に回折環を形成し、前記回折環形状検出手段により前記形成された回折環の形状を検出する制御手段と、
   前記制御手段により得られた、複数の移動位置と複数の回折環の形状とから、前記遮蔽物の孔部分に前記Ｘ線出射器から出射されたＸ線の光軸が一致した場合の回折環である正規回折環の形状を計算する回折環形状計算手段とを備えたことを特徴とするＸ線回折測定装置。
2. 請求項１に記載のＸ線回折測定装置において、
   前記回折環形状計算手段は、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対する前記移動手段による前記回折環形成手段の移動方向のずれ分が記憶されており、前記複数の移動位置と複数の回折環の形状とに前記ずれ分を加味して前記正規回折環の形状を計算することを特徴とするＸ線回折測定装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のＸ線回折測定装置において、
   前記Ｘ線出射器、前記回折環形成手段及び前記回折環形状検出手段を内部に含む筐体を備え、
   前記移動手段は、前記筐体を移動する手段であることを特徴とするＸ線回折測定装置。
4. 対象とする測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、
   前記Ｘ線出射器から前記測定対象物に向けてＸ線が照射された際、前記測定対象物にて発生した回折Ｘ線を、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する面にて受光し、前記面に前記回折Ｘ線の像である回折環を形成する回折環形成手段と、
   前記回折環形成手段に形成された回折環の形状を検出する回折環形状検出手段と、
   前記回折環形成手段を、前記測定対象物と相対的に、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と略平行な方向に移動する移動手段と、
   前記移動手段による移動位置を検出する移動位置検出手段とを備えたＸ線回折測定装置を用いて、前記測定対象物の微小な点における回折環の形状を検出するＸ線回折測定方法において、
   前記測定対象物の測定箇所に孔の開いた遮蔽物を密着させる遮蔽物密着ステップと、
   前記移動手段により前記回折環形成手段を移動させ、前記遮蔽物からの距離が異なる複数の移動位置においてそれぞれ、前記移動位置検出手段により移動位置を検出するとともに、前記Ｘ線出射器から前記遮蔽物の孔に向けてＸ線を出射して前記回折環形成手段に回折環を形成し、前記回折環形状検出手段により前記形成された回折環の形状を検出する制御ステップと、
   前記制御ステップにて得られた、複数の移動位置と複数の回折環の形状とから、前記遮蔽物の孔部分に前記Ｘ線出射器から出射されたＸ線の光軸が一致した場合の回折環である正規回折環の形状を計算する回折環形状計算ステップとを行うことを特徴とするＸ線回折測定方法。
5. 請求項４に記載のＸ線回折測定方法において、
   前記回折環形状計算ステップは、予め得られている前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対する前記移動手段による前記回折環形成手段の移動方向のずれ分を加味して、前記正規回折環の形状を計算することを特徴とするＸ線回折測定方法。
6. 請求項５に記載のＸ線回折測定方法において、
   前記正規回折環の形状を計算する際に用いられる前記ずれ分は、
   前記移動手段により前記回折環形成手段を移動させ、孔の開いた遮蔽物を密着させた残留応力が「０」である基準物体からの距離が異なる複数の移動位置においてそれぞれ、前記移動位置検出手段により移動位置を検出するとともに、前記Ｘ線出射器から前記遮蔽物の孔に向けてＸ線を出射して前記回折環形成手段に回折環を形成し、前記回折環形状検出手段により前記形成された回折環の形状を検出する測定ステップと、
   前記測定ステップにより得られた、複数の移動位置と複数の回折環の形状とから、移動位置と回折環の中心座標との関係を計算し、前記計算した関係から前記ずれ分を計算する計算ステップとにより求めることを特徴とするＸ線回折測定方法。