JP5967500B1 - Ｘ線回折測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 長期間に渡って同一箇所をＸ線回折測定する方法において、対象物表面を除去することで発生する回折Ｘ線の強度が弱くなっても、測定に時間がかからず、装置が複雑化することを極力避け、精度のよい残留応力を得ることができる方法を提供する。【解決手段】 初回のＸ線回折測定作業（Ａ）では、対象物ＯＢの表面を電解研磨した後、Ｘ線回折測定装置の筐体を揺動させながら時間をかけてＸ線回折測定を行い、次にサンドブラスト等で対象物ＯＢの表面粒径を微小化させる処理を行った後、Ｘ線回折測定装置の筐体を固定したままＸ線回折測定を行い、それぞれの測定において得られた残留応力の差Ｄｅｖを記憶しておく。２回目以降のＸ線回折測定作業（Ｂ）では、Ｘ線回折測定装置の筐体を固定したままＸ線回折測定を行い、得られた残留応力を残留応力の差Ｄｅｖで補正して正規の残留応力とする。【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線を照射して測定対象物で回折したＸ線により形成される回折環の形状から残留応力を測定する方法において、同一の測定対象物の同一測定箇所を時間間隔を開けて複数回測定する方法に関する。

建造物の疲労度を評価する方法として、建造物の数箇所の表面にひずみゲージを貼り付けておき、ひずみゲージの抵抗体の抵抗値から、ひずみゲージの箇所に発生している応力を検出し、該検出した応力から評価する方法がある。この方法は、ひずみゲージの取り付けと配線にコストがかかる、ひずみゲージの測定値が信頼できる期間は限られる等の問題がある。これに対し、建造物に発生している応力をそのまま測定する方法として、建造物の数箇所における鉄骨等の鉄材の残留応力をＸ線回折測定装置により測定する方法がある。この方法は、建造物にセットするものがない点、建造物が存在する限り発生している応力を測定することができる点で優れている。しかし、Ｘ線回折測定装置は大型で運搬できないものが殆どであるため、建造物から鉄材を切り出し、Ｘ線回折測定装置まで運搬する必要があり、現時点ではあまり行われていない。

ところが、Ｘ線回折測定装置の中には例えば特許文献１に示されているように、測定対象物があるところまで運搬し、測定対象物の測定点に対して位置と姿勢を調整したうえでＸ線を照射し、Ｘ線回折測定を行うことができる装置がある。特許文献１の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撮像手段、レーザ検出装置等の読取手段、および移動機構と回転機構等のレーザ走査手段等を１つの筐体内に備え、該筐体がアーム式移動装置に接続されている。これにより、アーム式移動装置を操作することで、該筐体の位置と姿勢を調整し、測定対象物の測定点に対するＸ線の入射角度および測定点から撮像手段までの距離が所定の角度と距離になるようにしたうえで、Ｘ線を照射することができる。また、測定対象物にＸ線を照射することで発生する回折Ｘ線により、Ｘ線回折環（以下、回折環という）をイメージングプレートに撮像し、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し、該検出した回折環の形状からｃｏｓα法による分析を行うことで残留応力を測定することができる。このＸ線回折測定装置を用いれば、鉄材を切り出すことなく、建造物の数箇所で残留応力を測定し、建造物のそれぞれの箇所で発生している応力を検出することができる。

国際公開２０１４／１２８８７４号

しかしながら、本願発明者が特許文献１のＸ線回折測定装置を用いて建造物の鉄材のＸ線回折測定を行ったところ、いくつか問題点があることがわかった。１つの問題点は、建造物の鉄材の測定から得られる残留応力の測定値は、測定した箇所に発生している応力とは一致しないことが多いという問題である。これは、測定対象物表面には測定対象物を加工したときの加工層があるため、測定対象物表面の残留応力には、加工による残留応力が存在するためと考えられる。この問題は、測定対象物を電解研磨等して表面部分を除去し、以後この箇所をＸ線回折測定するようにすれば解消するが、別の問題が発生する。

その問題は、測定対象物の表面部分を除去した後Ｘ線回折測定すると、明瞭な回折環像が得られないことが多く、精度のよい残留応力が測定できないという問題である。これは、測定対象物表面の粒径に対して測定対象物内部の粒径は大きく、発生する回折Ｘ線の強度が弱いためである。この問題は、測定点を回転中心にして、測定対象物に対してＸ線出射器、イメージングプレート等を含む筐体を揺動させながら、すなわちＸ線の入射角度を変化させながら、時間をかけて回折環像を撮像すれば、明瞭な回折環像を得られるので解消するが、さらに別の問題が発生する。その問題は、装置に揺動のための機構を設けるので装置が複雑化するうえ、測定に時間がかかるという問題である。

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、Ｘ線を照射して測定対象物で回折したＸ線により形成される回折環の形状から残留応力を測定する方法であって、同一の測定対象物の同一測定箇所を時間間隔を開けて複数回測定する方法において、測定対象物の表面を除去することで発生する回折Ｘ線の強度が弱くなっても、Ｘ線回折測定に時間がかからず、装置が複雑化することを極力避け、精度のよい残留応力を得ることができるＸ線回折測定方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、対象とする測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、Ｘ線出射器から測定対象物に向けてＸ線を照射して、測定対象物にて発生したＸ線の回折光を、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する面にて受光し、面にＸ線の回折光の像である回折環を形成するとともに回折環の形状を検出する回折環形成検出手段とを備えたＸ線回折測定装置を用いて、同一測定対象物の同一箇所を時間間隔を開けて複数回測定するＸ線回折測定方法において、測定対象物の測定箇所の表面を除去する表面除去ステップと、表面除去ステップにより表面が除去された箇所に対して、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の入射角度を変化させながら又はＸ線の照射点を変化させながらＸ線回折測定装置により測定を行い、取得された回折環の形状から初期の残留応力を計算する初期残留応力測定ステップと、表面除去ステップにより表面が除去された箇所に対して、表面の粒径を小さくする表面処理ステップと、表面処理ステップにより表面の粒径が小さくされた箇所に対して、Ｘ線回折測定装置により測定を行い、取得された回折環の形状から表面処理後の残留応力を計算し、初期残留応力測定ステップにより得られた初期の残留応力と表面処理後の残留応力との差を計算する残留応力差測定ステップとを行う初回のＸ線回折測定工程と、初回のＸ線回折測定工程において測定が行われた箇所に対して、Ｘ線回折測定装置により測定を行い、取得された回折環の形状から仮の残留応力を計算し、仮の残留応力に残留応力差測定ステップにて得られた差を加算または減算して正規の残留応力とすることを、時間間隔を開けて複数回行う２回目以降のＸ線回折測定工程よりなるＸ線回折測定方法とすることにある。

これによれば、初回のＸ線回折測定工程の表面処理ステップにおいて、測定対象物の表面の粒径を小さくする処理を行っているので、それ以降のＸ線回折測定では、Ｘ線の入射角度を変化させながら時間をかけて撮像を行わなくても、短時間で明瞭な回折環像を得ることができる。すなわち、２回目以降のＸ線回折測定工程では短時間で精度のよい残留応力を得ることができる。また、表面処理ステップにより測定対象物の表面の粒径を小さくする処理を行うと圧縮応力が加わるため、２回目以降のＸ線回折測定工程で得られる仮の残留応力の値は、測定箇所に発生している応力とは一致しなくなるが、初回のＸ線回折測定工程の残留応力差測定ステップにおいて測定した初期の残留応力と表面処理後の残留応力との差を、得られる仮の残留応力の値に加算または減算して、加わった圧縮応力分を除いているので、その結果得られる正規の残留応力は測定した箇所に発生している応力と一致する。すなわち、初回のＸ線回折測定工程では測定に時間がかかるが、２回目以降のＸ線回折測定工程では測定に時間がかからず、装置が複雑化せず、精度のよい残留応力を得ることができる。

なお、測定対象物の表面を除去する方法は、例えば電解研磨であり、測定対象物の表面の粒径を小さくする方法は、例えば粒径が小さい球体を高速でぶつける処理で、具体的にはショットピーニング処理又はサンドブラスト処理である。ただし、測定対象物の表面を除去する方法は、測定対象物に応力を加えることなく表面を除去することができれば、電解研磨以外の方法でもよい。また、測定対象物の表面の粒径を小さくする方法は、それ以降のＸ線回折測定において短時間で明瞭な回折環が得られれば、粒径が小さい球体を高速でぶつける処理以外の方法でもよい。

また、本発明の他の特徴は、測定対象物が建造物または大型製作物の一部であるとき、初回のＸ線回折測定工程の初期残留応力測定ステップおよび２回目以降のＸ線回折測定工程により得られた残留応力から、残留応力の経時変化を計算し、計算した残留応力の経時変化と予め設定されている許容値とから耐用年数を計算することにある。これによれば、測定した箇所に発生している応力の経時変化から現時点以降の変化を推定し、該応力が許容値を超える時間を求めることができるので、耐用年数をより正確に決定することができる。

また、本発明の他の特徴は、Ｘ線回折測定装置は、Ｘ線出射器と回折環形成検出手段とを内部に備える筐体を備え、初期残留応力測定ステップに用いるＸ線回折測定装置はさらに、筐体をＸ線出射器から出射されるＸ線の光軸上の点を回転中心として、傾きを連続して変化させる傾き変化機構と、Ｘ線出射器からＸ線が出射されていない状態で、Ｘ線出射器から出射されるＸ線と光軸を同一にした平行光である可視光を測定対象物に出射する可視光出射器と、可視光の照射点を含む領域の測定対象物の画像を結像する結像レンズ、及び結像レンズによって結像された画像を撮像する撮像器を有し、撮像された画像を表す撮像信号を出力するカメラと、カメラから出力される撮像信号を入力して、撮像器によって撮像された画像を画面上に表示する表示器であって、測定対象物における可視光の照射点が傾き変化機構の回転中心であるとき、撮像器によって撮像される照射点の画像上の位置を照射点基準位置として、撮像信号により表示される画像とは独立して画面上に表示する表示器とを備えるものであることにある。

これによれば、初期残留応力測定ステップに用いるＸ線回折測定装置は、傾き変化機構を設けるため装置を複雑にする必要があるが、可視光出射器から可視光を出射し、表示器に表示される撮像画像における可視光の照射点が照射点基準位置に合致するよう筐体の位置を調整するのみで、Ｘ線照射点すなわち測定点を回転中心にして筐体を揺動させることができる。すなわち、初期残留応力測定ステップでは測定に時間がかかるが、その時間を短くすることができる。

また、本発明の他の特徴は、２回目以降のＸ線回折測定工程において、Ｘ線回折測定装置により測定が行われないとき、表面処理ステップにより表面の粒径が小さくされた箇所に対して、空気と接触させない処理を施しておくことにある。これによれば、測定箇所の表面に錆やダスト付着が発生せず、２回目以降のＸ線回折測定工程を長期間にわたって行うことができる。なお、空気と接触させない処理は、具体的にはラベル貼付、コーティング剤塗布などである。

（Ａ）は、本発明に係るＸ線回折測定方法の初回のＸ線回折測定の工程フローを示す図であり、（Ｂ）は、本発明に係るＸ線回折測定方法の２回目以降のＸ線回折測定の工程フローを示す図である。 測定箇所を電解研磨する装置の概略図である。 本発明に係るＸ線回折測定方法に用いられるＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムの全体概略図である。 図３のＸ線回折測定装置の拡大図である。 図４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５のプレート部分の拡大斜視図である。 測定箇所の表面をサンドブラストする装置の概略図である。 測定箇所の残留応力と測定箇所に発生している応力の経時変化を示す図である。

本発明の一実施形態に係るＸ線回折測定方法を図１の工程フローを用いて説明する。また、その説明とともに、図１の工程フローのそれぞれの工程において用いられる機器、およびＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムについて、図２乃至図７を用いて説明する。このＸ線回折測定方法は、ビルディング、鉄橋、鉄塔、船舶、航空機といった建造物または大型製作物（以下、対象物ＯＢという）において、複数の箇所に発生している応力を時間間隔を開けて複数回測定し、対象物ＯＢの疲労度に関する評価を行うものである。

作業者は、まず測定前の準備として、対象物の疲労度を評価するために発生している応力を測定すべき箇所であって、鉄材等残留応力を測定することが可能である箇所を決定する。そして、決定した箇所において許容される応力を設定する。これらは、既存の建築技術、製作技術を用いて判断すればよい。このようにして測定前の準備が終了した後、作業者は図１の（Ａ）に示される工程フローに従って、初回のＸ線回折測定作業を行う。

作業者は、まずステップＳ１にて、後述するＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システム、電解研磨装置およびサンドブラスト装置を準備し、対象物ＯＢの測定箇所までそれらを運搬する。次に作業者は、ステップＳ２にて、測定箇所の表面を電解研磨装置で電解研磨し、表面から加工層がなくなる程度の厚さを除去する。電解研磨装置は例えば図２に示される装置であり、市場で流通している装置である。端的に説明すると、電解研磨装置は電解液２を入れたトーチ１と、２つの電極間に定電流を流す定電流装置６からなる。トーチ１の中には負極となる電極３が挿入されており、トーチ１の先端は電解液が浸透するマスク４でシールされており、対象物ＯＢが正極になるよう、電極５が対象物ＯＢに接続される。定電流装置６により電極３と電極５間に対象物ＯＢが正極となるよう通電が行われると、電解液２に接触している対象物ＯＢが電界液２中に溶け出す電解研磨がされる。電解液２は、市販されているものの中から対象物ＯＢの材質に適切なものを選択して使用すればよい。例えば、対象物ＯＢが鉄やステンレスである場合、電界液２は、（株）日本科学エンジニアリング製のマイトスケーラー液ＳＵＳ−４０００Ｂを使用すればよい。研磨深さは残留応力と対象物ＯＢに発生している応力とが等しくなる研磨深さとすればよく、本願発明者が試験したところ、１００〜２００μｍ程度研磨すればよい。研磨深さは、マスク４の面積が一定であれば通電電流と通電時間の積に比例するので、予め通電電流を設定値にしたときの通電時間と研磨深さとの関係を求めておき、所望する研磨深さに相当する通電時間だけ通電するようにすればよい。

作業者は、電解研磨が終了した後、電解研磨した箇所をウエス等で拭き取り、ステップＳ３にて電解研磨した箇所に対し揺動ありのＸ線回折測定を行う。この測定に使用するＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムについて図３乃至図６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はＸ線回折測定装置の筐体５０を揺動させる揺動機構６０を備えている点のみであるので、特許文献１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。

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ているが、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。繋ぎ壁５０ｄは側面壁と垂直であり底面壁５０ａと例えば３０〜４５度の所定の角度を有している。筐体５０は、上面壁５０ｅが固定版６４を介して電動式ゴニオステージである揺動機構６０の駆動ステージ６１に連結され、揺動機構６０により図３及び図４の紙面垂直方向周りに揺動するようになっている。揺動の回転中心は後述するＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸上にあり、揺動の回転中心から後述するイメージングプレート１５までの距離は、設定された距離になっている。また、揺動機構６０の固定ステージ６２は側面板６３に連結され、側面板６３は支持アーム５１に接続部（図示せず）で連結されており、この接続部も図３及び図４の紙面垂直周りに回転するようになっている。支持アーム５１は、図示されていないアーム式移動装置の先端であり、アーム式移動装置を操作することにより、筐体５０を任意の位置と姿勢にすることができる。

モータ制御回路８８は、コンピュータ装置９０を構成するコントローラ９１から揺動の指令が入力すると、モータ６５に駆動信号を出力し、モータ６５を回転させる。これにより駆動ステージ６１は固定ステージ６２に対して駆動し、筐体５０は揺動する。モータ６５内にはエンコーダ６５ａが組み込まれており、エンコーダ６５ａはフィードモータ６５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モータ制御回路８８と後述する回転角度検出回路８９に出力する。モータ制御回路８８には、予めコントローラ９１から入力して設定された回転速度が記憶されており、モータ６５に駆動信号を出力する際、エンコーダ６５ａ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を用いて回転速度を計算し、計算した回転速度が設定されている回転速度になるよう、出力する駆動信号を制御する。これにより、モータ６５は設定された速度で回転し、駆動ステージ６１及び筐体５０は設定された速度で揺動する。また、モータ制御回路８８は、モータ６５の回転方向を変化させる回転角度Ａと回転角度−Ａの２つが記憶されており、後述する回転角度検出回路８９から入力する回転角度が記憶されている回転角度Ａまたは回転角度−Ａになると、出力する駆動信号の極性を変えてモータ６５の回転方向を反対にさせる。これにより、駆動ステージ６１及び筐体５０は回転角度Ａと回転角度−Ａとの間を往復しながら設定された速度で揺動する。

回転角度検出回路８９は、エンコーダ６５ａから入力するパルス列信号のパルス数をカウントし、モータ６５の回転方向に応じてカウントアップまたはカウントダウンさせて積算カウント値とし、積算カウント値から回転角度を計算してモータ制御回路８８に出力する。回転角度が０となる位置は、図３及び図４に示すように駆動ステージ６１の側面と固定ステージ６２の側面が１つの平面内に含まれるときであり、これは、Ｘ線回折測定装置に電源を投入したときコントローラ９１からの指令により設定される。電源の投入時において、コントローラ９１はモータ制御回路８８と回転角度検出回路８９に回転角度０の設定を指令する信号を出力し、この指令が入力すると、モータ制御回路８８は駆動ステージ６１が駆動限界方向まで回転するよう駆動信号を出力し、回転角度検出回路８９は、エンコーダ６５ａから入力するパルス列信号のパルス数をカウントする。そして、回転角度検出回路８９は、パルス列信号のパルス数がカウントされなくなると、積算カウント値をリセットして０にし、駆動限界位置を意味する信号をモータ制御回路８８に出力する。モータ制御回路８８は駆動限界位置を意味する信号が入力すると、モータ６５の回転方向を反対にさせ、駆動ステージ６１を反対方向に回転させる。回転角度検出回路８９には、駆動ステージ６１が駆動限界位置から回転角度０の位置まで回転するときの積算カウント値が予め記憶されており、駆動限界位置を意味する信号を出力してからの積算カウント値が、記憶されている積算カウント値になったとき、駆動停止を意味する信号を回転角度検出回路８９に出力し、積算カウント値をリセットして０にする。モータ制御回路８８は駆動停止を意味する信号が入力すると、駆動信号の出力を停止する。これにより、図３及び図４に示すように駆動ステージ６１の側面と固定ステージ６２の側面が１つの平面内に含まれるときの回転角度が０になる。そして、上述したように駆動ステージ６１及び筐体５０は回転角度Ａと回転角度−Ａとの間を往復しながら揺動するので、図３及び図４に示された状態から右周りと左周りに回転角度Ａの状態の間を揺動する。なお、回転角度Ａは後述するように回折環が明瞭に撮像される回転角度に設定すればよいが、例えば５°の回転角度である。

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線を図１の下方に向けて出射する。筐体５０の底面壁５０ａは出射Ｘ線の光軸に対して略垂直であり、繋ぎ壁５０ｄを対象物ＯＢの表面と平行にすると、出射Ｘ線の光軸は対象物ＯＢの表面の法線に対して繋ぎ壁５０ｄと底面壁５０ａとが成す角度（例えば３０〜４５度）になる。Ｘ線制御回路７１は、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及びスクリューロッド２３により、出射Ｘ線の光軸が含まれ底面壁５０ａの法線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３乃至図５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５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「０」に設定する。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、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４乃至図６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６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４及び図５に示す状態にある位置であり、ＬＥＤ光源４４から出射されるＬＥＤ光がスピンドルモータ２７の貫通孔２７ａ１に設けた通路部材２８の通路に入射する位置である。Ｂ位置は、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線がプレート４５によって遮られない位置である。ＬＥＤ光源４４は、コントローラ９１によって作動制御されるＬＥＤ駆動回路８５からの駆動信号によりＬＥＤ光を出射する。ＬＥＤ光は拡散する可視光であり、プレート４５がＡ位置にあるとき、その一部は、出射Ｘ線と同様の経路で貫通孔１８ａから出射し、出射Ｘ線と同様、貫通孔２７ａ１の軸線に平行な平行光になる。したがって、ＬＥＤ光源４４、通路部材２８、貫通孔１８ａなどが、可視光である平行光を対象物ＯＢに出射する本発明の可視光出射器を構成する。

モータ４６はエンコーダ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、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り、また、対象物ＯＢにおけるＸ線及びＬＥＤ光の照射点が、揺動機構６０により筐体５０が揺動する際の回転中心となる位置である。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、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光の照射点と対象物ＯＢで反射したＬＥＤ光の受光点は同じ位置に生じる。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、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、電解研磨した箇所に対しＸ線回折測定を行う具体的方法について説明する。Ｘ線回折測定は位置姿勢調整工程、回折環撮像工程、回折環読取り工程，回折環消去工程及び残留応力計算工程を実行することで行われる。なお、回折環撮像工程においてＸ線回折測定装置の筐体５０を揺動させること以外は、Ｘ線回折測定は、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を用いたＸ線回折測定と同じであるので、特許文献１で説明されている箇所は、簡略的に説明するにとどめる。

まず、位置姿勢調整工程について説明する。最初に作業者は、Ｘ線回折測定装置の筐体５０に接続されたアーム式移動装置を操作し、筐体５０の位置と姿勢を調整して、おおよそで対象物ＯＢにおけるＸ線の照射点（測定箇所）、照射方向（残留圧縮応力の測定方向）及びＸ線の入射角度が意図した位置と方向と角度になり、Ｘ線の照射点からイメージングプレート１５までの距離が設定値になるようにする。次に作業者は、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３乃至図５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、対象物ＯＢ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、対象物ＯＢに投影させた方向が残留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、アーム式移動装置を操作してＸ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢を調整し、画面上における照射点が電解研磨した箇所の中心付近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線は電解研磨した箇所の中心付近に照射され、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、対象物ＯＢに対するＸ線の入射角度は設定値になる。また、揺動機構６０による揺動の回転中心はＸ線の照射点と合致する。

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において、作業者は入力装置９２から測定箇所を識別する情報、および対象物ＯＢの材質（例えば、鉄）を入力し、揺動での残留応力の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、モータ制御回路８８と回転角度制御回路８９を制御して揺動機構６０に筐体５０の揺動を開始させ、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、筐体５０は図３及び図４の状態を回転角度０にして、対象物ＯＢの測定箇所を回転中心に、回転角度Ａと回転角度−Ａの間を揺動し、対象物ＯＢの測定箇所で発生した回折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、モータ制御回路８８と回転角度制御回路８９を制御して揺動機構６０に筐体５０の揺動を停止させ、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。電解研磨後の対象物ＯＢの表面は粒径が大きく、回折Ｘ線は強い強度では発生しないが、Ｘ線の照射時間を長くし、Ｘ線の照射中にＸ線の入射角度を連続して変化させることで、イメージングプレート１５には明瞭な回折環が撮像される。なお、Ｘ線の入射角度の変化の範囲である回転角度±Ａは、本願発明者が実験したところ、±５°程度にするとよい。

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、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、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、対象物ＯＢの材質ごとに予め回折角２Θｘを記憶しておけば、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３及び図４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）を計算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３及び図４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は、自動または作業者の入力により残留応力計算工程を行う。なお、残留応力計算工程は、回折環消去工程と並行して行ってもよい。残留応力計算工程は、回折環読取り工程において得られた回折環の形状（回転角度αごとの半径値ｒα）を用いて、コントローラ９１が行うプログラムによる演算処理である。この演算処理における計算方法は、特開２００５−２４１３０８号公報の〔００２６〕〜〔００４４〕に詳細に説明されているので本願では省略する。コントローラ９１は残留応力の計算が終了すると、表示装置に９３に残留応力の計算結果、残留応力が許容内か否かの判定結果、及び許容される応力と残留応力の差等を表示し、測定箇所を識別する情報に対応させて残留応力値をメモリに記憶する。なお、これ以外に、回折環の強度分布画像（瞬時値Ｉを明度にして瞬時値Ｉ、回転角度θｐ及び半径値ｒのデータ群から得られる画像）及び入射角度ψ、距離Ｌ、揺動の回転角度Ａ等の測定条件を表示するようにしてもよい。記憶された残留応力は表面粒径微小化処理の前の残留応力であるため、以後、残留応力ＢＥＦとする。

Ｘ線回折測定は１回でもよいが、対象物ＯＢの面に投影したＸ線の照射方向を９０度変化させて、再度上述した手順でＸ線回折測定を行えば２方向の残留圧縮応力と残留せん断応力を得ることができ、これは対象物ＯＢの平面応力を測定できたことになるので、その方が望ましい。この場合はコーシーの定理を用いた理論上の式を用いて、２方向の残留圧縮応力と残留せん断応力から平面内における各方向の残留応力を計算し、最大値を残留応力ＢＥＦとすればよい。また、後述する２回目以降のＸ線回折測定作業においても、同様に平面応力を測定して残留応力ＢＥＦを求めればよい。このようにすれば、Ｘ線回折測定におけるＸ線の照射方向を気にしなくてよく、平面応力で残留応力の変化を得ることができる。なお、Ｘ線回折測定をそれぞれの測定箇所ごとに１回とする場合は、残留応力の測定方向を統一する必要があるので、対象物ＯＢの面に投影したＸ線の照射方向を表面を研磨した箇所の近傍に表示しておき、後述する２回目以降のＸ線回折測定作業においては、表示された方向からＸ線を照射するようにする。

作業者は、Ｘ線回折測定が終了した後、Ｘ線回折測定装置を測定箇所から取り除き、ステップＳ４にて電解研磨した箇所に対し表面粒径微小化処理を行う。これは、具体的には粒径が小さい球体を高速でぶつける処理であり、サンドブラスト処理またはショットピーニング処理である。電解研磨した後の対象物ＯＢの表面は粒径が大きいが、この処理により粒径を小さくすることができ、以後短時間のＸ線照射で明瞭な回折環像を得ることができる。この処理に用いる装置は、粒径が小さい球体を高速でぶつける処理ができ、運搬が可能な装置であれば、どのようなものでもよいが、図７に示すような手持型のサンドブラスターを用いると運搬が簡単で便利である。この装置も市場で流通しているものである。端的に説明すると、エアーガン１００はチューブから圧縮エアーが供給されており、引き金を引くことで内部の閉状態にある弁が開状態になり、圧縮エアーが先端から噴出する。圧縮エアーは小型のコンプレッサー１０１により作成され、ガン１００に供給される。なお、コンプレッサー１０１の替わりに圧縮エアーが封入されたボンベ等を用いてもよい。ガンの内部の圧縮エアーの通路の途中には、投射材容器１０２にチューブでつながっている通路が連結しており、高速のエアーの流れによって吸引力が発生するため、投射材容器１０２から投射材が吸引されて、ガン１００の先端から圧縮エアーと共に投射材が噴出する。これにより、対象物ＯＢの表面は投射材の成分である粒径が小さい球体が高速でぶつかる。投射材は、市販されているものの中から対象物ＯＢの材質に適切なものを選択して使用すればよい。例えば、対象物ＯＢが鉄やステンレスである場合、投射材は（株）パオック製のガラスビーズＧ＃１００を使用すればよい。処理の時間は対象物ＯＢの表面の粒径が小さくなり、後述する揺動なしのＸ線回折測定において、回折環が明瞭に撮像されればよく、本願発明者が実験したところ、数秒でよい。

作業者は、表面粒径微小化処理が終了した後、処理を行った箇所をウエス等で拭き取り、ステップＳ５にて処理を行った箇所に対し揺動なしのＸ線回折測定を行う。この測定に使用するＸ線回折測定システムは、上述したＸ線回折測定システムと同じであるが、測定の際、入力装置９２から揺動なしの残留応力測定開始を入力する。これにより、コントローラ９１は揺動機構６０を駆動させずに、すなわち筐体５０を揺動させずに回折環撮像を行う。なお、このＸ線回折測定においては、Ｘ線の照射方向によらず測定される残留応力は同一の値になるので、Ｘ線回折測定は１回でよい。Ｘ線の照射方向によらず残留応力が同一の値になるのは、粒径が小さい球体を高速でぶつけることで対象物ＯＢ表面の粒径は小さくなるとともに、圧縮応力があらゆる方向から加わるためである。これ以外の測定方法は上述したＸ線回折測定の説明と同じである。このＸ線回折測定により得られる残留応力を残留応力ＡＦＴとする。なお、ステップＳ５は揺動なしのＸ線回折測定であるので、上述したＸ線回折測定システムに替えて、先行技術文献の特許文献１に示されている揺動機構のないＸ線回折測定システムを用いてもよい。

揺動なしのＸ線回折測定が終了すると、コントローラ９１は先に記憶した残留応力ＢＥＦを今回のＸ線回折測定で得られる残留応力ＡＦＴから減算し、残留応力差Ｄｅｖとして記憶する。ステップＳ４の表面粒径微小化処理により、対象物ＯＢの表面の粒径は小さくなり、ステップＳ５におけるＸ線回折測定においてはＸ線照射点から発生する回折Ｘ線の強度は強くなるが、上述したように粒径が小さい球体を高速でぶつけることで対象物ＯＢには圧縮応力が加わる。このため、残留応力ＡＦＴは圧縮応力が加わった分、残留応力ＢＥＦから変化する。しかし、加わった圧縮応力分を残留応力差Ｄｅｖとして記憶しておけば、残留応力ＡＦＴを得るのみで残留応力ＢＥＦを求めることができる。この点は後述する２回目以降のＸ線回折測定作業で詳細に説明する。

作業者は、ステップＳ５にて揺動なしのＸ線回折測定を行った後、ステップ６にて測定箇所に空気と接触させないためのカバーを行う。具体的には粘着力があり容易にはがせるシールを貼付するか、容易に除去できるコーティング剤を塗布する。この目的は、２回目以降のＸ線回折測定作業は長期間に渡るため、測定箇所に錆が発生するのを防止するためと、ダストが付着するのを防止するためである。また、２回目以降のＸ線回折測定作業において測定箇所を容易に識別することができるようにするためでもある。

作業者は、ステップ６にて測定箇所にカバーを行った後、ステップＳ７にて次の測定箇所が存在するか判断する。通常、対象物ＯＢの疲労度を評価するためには、発生している応力を測定すべき箇所は複数設定されているはずであるので、ステップＳ７にて有りと判断してステップＳ１に戻り、Ｘ線回折測定システム、電解研磨装置およびサンドブラスト装置を次の測定箇所まで運搬する。そして、新たな測定箇所に対して上述したステップＳ１〜ステップＳ６の作業を行い、残留応力ＢＥＦ、残留応力ＡＦＴおよび残留応力差Ｄｅｖをコントローラ９１に記憶させ、ステップＳ７にて次の測定箇所が存在するか判断する。このようにして作業者は、測定箇所ごとにステップＳ１〜ステップＳ６の作業を行い、残留応力ＢＥＦ、残留応力ＡＦＴおよび残留応力差Ｄｅｖを測定箇所の情報に対応させてコントローラ９１に記憶させていく。そして、すべての測定箇所においてステップＳ１〜ステップＳ６の作業が終了すると、ステップＳ７にて無しと判断して、初回のＸ線回折測定作業を終了する。初回のＸ線回折測定作業では、それぞれの測定箇所ごとに残留応力ＢＥＦ、残留応力ＡＦＴおよび残留応力差Ｄｅｖが得られるが、対象物ＯＢの疲労度を評価するのに必要な値は、それぞれの測定箇所ごとに発生している応力である残留応力ＢＥＦである。それ以外は、２回目以降のＸ線回折測定作業において必要な値である。

作業者は、初回のＸ線回折測定作業を行った後、予め設定した長期間が経過するごとに、図１の（Ｂ）に示される工程フローに従って、２回目以降のＸ線回折測定作業を行う。まず、ステップＳ１１にてＸ線回折測定システムを測定箇所まで運搬する。２回目以降のＸ線回折測定作業において必要な機器はＸ線回折測定システムのみであり、そのＸ線回折測定システムは先行技術文献の特許文献１に示されている揺動機構のないＸ線回折測定システムである。なお、上述したＸ線回折測定システムを揺動機構を使用せずに用いてもよい。次にステップＳ１２にて測定箇所にされているカバーを除外し、必要であればカバーの粘着物質があるときは、有機溶剤等で除去する。そしてステップ１３にてＸ線回折測定を行う。測定方法は先行技術文献の特許文献１に示されており、また、上述したＸ線回折測定方法において、筐体５０を揺動させない点のみが異なる測定方法である。なお、初回のＸ線回折測定作業における揺動ありのＸ線回折測定を１回にした場合は、Ｘ線の照射方向を、測定箇所近傍に表示されているＸ線の照射方向に合わせるよう留意する。また、初回のＸ線回折測定作業における該Ｘ線回折測定をＸ線の照射方向が互いに９０°である２回にした場合は、同様にして２回測定を行い、コーシーの定理による理論上の式を用いて計算した各方向の残留応力の中の最大値を測定した残留応力とする。

Ｘ線回折測定の結果得られる残留応力は、初回のＸ線回折測定作業における表面粒径微小化処理により圧縮応力が加えられた残留応力であり、残留応力ＡＦＴである。コントローラ９１は得られた残留応力ＡＦＴから記憶されている残留応力差Ｄｅｖを減算し、圧縮応力を加える前の残留応力残留ＢＥＦを得る。このようにして得られた残留応力ＢＥＦは測定箇所に発生している応力であるので、コントローラ９１は予め設定され記憶されている許容される応力と残留応力ＢＥＦを比較し、残留応力ＢＥＦと共に許容内か否かの判定結果を表示装置９３に表示する。さらに、許容される応力と残留応力ＢＥＦの差、初回のＸ線回折測定作業からの残留応力ＢＥＦの変化値等を表示する。初回および２回目以降のＸ線回折測定作業により得られる残留応力ＢＥＦ、残留応力ＡＦＴおよび残留応力差Ｄｅｖの関係を示したものが図８である、図８において測定により実際に得られるものは黒色の点であり、残留応力差Ｄｅｖを減算する計算により得られるものは、白色の点である。図７からもわかるように、２回目以降のＸ線回折測定作業では実際に測定するのは残留応力ＡＦＴであり、残留応力ＢＥＦは計算により得られる。また、コントローラ９１は２回目以降のＸ線回折測定作業が複数回（例えば４回以上）行われた後は、残留応力ＢＥＦの経時変化曲線を延長させた推定線を計算し、推定線が許容される応力に到達するまでの日数を耐用年数として計算し表示する。作業者は表示装置９３に表示された数値を見て、対応の要否を判断する。

作業者は、ステップ１３におけるＸ線回折測定が終了すると、ステップ１４にて再度測定箇所に空気と接触させないためのカバーを行い、ステップ１５にて、次の測定箇所が存在するか判断し、有るときはステップＳ１１に戻り、Ｘ線回折測定システムを次の測定箇所まで運搬する。そして、新たな測定箇所に対して上述したステップＳ１１〜ステップＳ１４の作業を行い、残留応力ＢＥＦおよび対象物ＯＢの疲労度に関する数値と判定を表示および記憶させ、ステップＳ１５にて次の測定箇所が存在するか判断する。このようにして作業者は、測定箇所ごとにステップＳ１１〜ステップＳ１４の作業を行い、残留応力ＢＥＦおよび対象物ＯＢの疲労度に関する数値と判定を表示および記憶させていく。そして、すべての測定箇所においてステップＳ１１〜ステップＳ１４の作業が終了すると、ステップＳ１５にて無しと判断して、２回目以降のＸ線回折測定作業を終了する。図１の（Ｂ）に示される工程フローからもわかるように、２回目以降のＸ線回折測定作業においてＸ線回折測定システムを用いたＸ線回折測定以外に行う作業は、Ｘ線回折測定システムの運搬、測定箇所のカバー除去及び測定箇所へのカバーのみであり、通常のＸ線回折測定作業と同程度の労力で実施することができる。

上記説明からも理解できるように、上記実施形態においてはＸ線回折測定方法を、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から対象物ＯＢに向けてＸ線を照射して、対象物ＯＢにて発生したＸ線の回折光を、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イメージングプレート１５にて受光し、イメージングプレート１５にＸ線の回折光の像である回折環を形成するとともに回折環の形状を検出するテーブル駆動機構２０およびレーザ検出装置３０等とを備えたＸ線回折測定装置を用いて、対象物ＯＢの同一箇所を時間間隔を開けて複数回測定するＸ線回折測定方法であって、対象物ＯＢの測定箇所の表面を、電解研磨により除去するステップＳ２と、ステップＳ２により表面が除去された箇所に対して、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の入射角度を変化させながらＸ線回折測定装置により測定を行い、取得された回折環の形状から初期の残留応力ＢＥＦを計算するステップＳ３と、ステップＳ２により表面が除去された箇所に対して、サンドブラスト処理により表面の粒径を小さくするステップＳ４と、ステップＳ４により表面の粒径が小さくされた箇所に対して、Ｘ線回折測定装置により測定を行い、取得された回折環の形状から表面処理後の残留応力ＡＦＴを計算し、ステップＳ２により得られた初期の残留応力ＢＥＦと表面処理後の残留応力ＡＦＴとの差Ｄｅｖを計算するステップ５とを行う初回のＸ線回折測定作業と、初回のＸ線回折測定作業において測定が行われた箇所に対して、Ｘ線回折測定装置により測定を行い、取得された回折環の形状から仮の残留応力ＡＦＴを計算し、仮の残留応力ＡＦＴからステップ５にて得られた残留応力差Ｄｅｖを減算して正規の残留応力ＢＥＦとすることを、時間間隔を開けて複数回行う２回目以降のＸ線回折測定作業よりなるＸ線回折測定方法としている。

これによれば、初回のＸ線回折測定作業のステップＳ４において、対象物ＯＢの表面の粒径を小さくする処理を行っているので、それ以降のＸ線回折測定では、Ｘ線の入射角度を変化させながら時間をかけて撮像を行わなくても、明瞭な回折環像を得ることができる。すなわち、２回目以降のＸ線回折測定作業では短時間で精度のよい残留応力を得ることができる。また、ステップＳ４により対象物ＯＢの表面の粒径を小さくする処理を行うと圧縮応力が加わるため、２回目以降のＸ線回折測定作業で得られる仮の残留応力ＡＦＴは、測定した箇所に発生している応力とは一致しなくなるが、初回のＸ線回折測定作業のステップＳ５において測定した初期の残留応力ＢＥＦと表面処理後の残留応力ＡＦＴとの残留応力差Ｄｅｖを、得られる仮の残留応力ＡＦＴから減算して、加わった圧縮応力分を除いているので、その結果得られる正規の残留応力ＢＥＦは測定した箇所に発生している応力と一致する。すなわち、初回のＸ線回折測定作業では測定に時間がかかるが、２回目以降のＸ線回折測定作業では測定に時間がかからず、装置が複雑化せず、精度のよい残留応力を得ることができる。

また、上記実施形態においては、対象物ＯＢは建造物または大型製作物であり、初回のＸ線回折測定作業のステップＳ２および２回目以降のＸ線回折測定作業により得られた残留応力ＢＥＦから、残留応力ＢＥＦの経時変化を計算し、計算した残留応力ＢＥＦの経時変化と予め設定されている許容値とから耐用年数を計算している。これによれば、測定した箇所に発生している応力の経時変化から現時点以降の変化を推定し、該応力が許容値を超える時間を求めることができるので、耐用年数をより正確に決定することができる。

また、上記実施形態においては、Ｘ線回折測定装置は、Ｘ線出射器１０とテーブル駆動機構２０およびレーザ検出装置３０等とを内部に備える筐体５０を備え、ステップＳ２に用いるＸ線回折測定装置はさらに、筐体５０をＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸上の点を回転中心として、傾きを連続して変化させる揺動機構６０と、Ｘ線出射器１０からＸ線が出射されていない状態で、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線と光軸を同一にした平行光であるＬＥＤを対象物ＯＢに出射するＬＥＤ光源４４等と、ＬＥＤ光の照射点を含む領域の対象物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撮像信号を出力するカメラ機能と、カメラ機能から出力される撮像信号を入力して、撮像器４９によって撮像された画像を画面上に表示する表示装置９３であって、対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の照射点が揺動機構６０の回転中心であるとき、撮像器４９によって撮像される照射点の画像上の位置を照射点基準位置として、撮像信号により表示される画像とは独立して画面上に表示する表示装置９３とを備えるものであることにある。

これによれば、ステップＳ２に用いるＸ線回折測定装置は、揺動機構６０を設けるため装置を複雑にする必要があるが、ＬＥＤ光源４４からＬＥＤ光を出射し、表示装置９３に表示される撮像画像におけるＬＥＤ光の照射点が照射点基準位置に合致するよう筐体５０の位置を調整するのみで、Ｘ線照射点すなわち測定点を回転中心にして筐体５０を揺動させることができる。すなわち、初期残留応力測定ステップでは測定に時間がかかるが、その時間を短くすることができる。

また、上記実施形態においては、２回目以降のＸ線回折測定作業におけるＸ線回折測定が行われない期間は、ステップＳ２により表面の粒径が小さくされた箇所に対して、空気と接触させない処理を施している。これによれば、測定箇所の表面に錆やダスト付着が発生せず、２回目以降のＸ線回折測定作業は、所定の間隔ごとに長期間行うことができる。なお、空気と接触させない処理は、具体的にはラベル貼付、コーティング材塗布などである。

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

上記実施形態では、それぞれのＸ線回折測定において、回折環の撮像と形状検出、及び残留応力の計算と対象物ＯＢの疲労度に関する評価を１つのＸ線回折測定システムにおいて行うようにしたが、Ｘ線回折測定に時間がかかってもよい場合は、これらを別々の装置で行うようにしてもよい。例えば、Ｘ線回折測定システムは回折環の撮像と形状検出までを行い、得られた回折環の形状データを作業者が記録媒体に記録し、残留応力計算プログラムと疲労度評価プログラムがインストールされた別のコンピュータ装置に記録媒体をセットして残留応力の計算と疲労度の評価を行う、というようにしてもよい。また、作業者が記録媒体に回折環の形状データを記録する替わりに、Ｘ線回折測定システムのコンピュータ装置９０からネット回線等を使用して別のコンピュータ装置に転送するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、それぞれのＸ線回折測定において使用する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、上記実施形態では、それぞれのＸ線回折測定において使用するＸ線回折測定装置を、アーム式移動装置に接続され、ＬＥＤ光が対象物ＯＢに照射された撮像画面を見ながら、アーム式移動装置を操作することで、対象物ＯＢに対する筐体５０の位置と姿勢を調整することができる装置にした。しかし、筐体５０の位置と姿勢が、出射Ｘ線が対象物ＯＢの測定点に設定された照射方向から照射され、その際のＸ線照射点からイメージングプレート１５までの距離とＸ線の入射角度を設定値にすることができれば、筐体５０の位置と姿勢の調整手段はどのようなものであってもよい。例えば、２回目以降のＸ線回折測定作業において使用するＸ線回折測定装置は、本願発明者の特許出願である、特開２０１３−１１３７３７号公報や特開２０１４−６６５４５号公報に示されているように、対象物ＯＢにＸ線回折測定装置の筐体の１つの面を接触させることで筐体の位置と姿勢が最適になる装置であってもよい。

また、上記実施形態では、初回のＸ線回折測定作業において使用するＸ線回折測定装置を、揺動機構６０により筐体５０を揺動させ、対象物ＯＢに対するＸ線の入射角を連続的に変化させながらイメージングプレート１５に回折環を撮像する装置にしたが、筐体５０を揺動させる代わりに、筐体５０を対象物ＯＢの表面と平行な方向に、Ｘ線の照射点が表面を除去した範囲内なるよう移動させる装置にしてもよい。この場合は、揺動機構６０の代わりに筐体５０を繋ぎ壁５０ｄと平行な方向に移動する移動機構を設け、アーム式移動装置との接続部を該移動機構の固定ステージに連結している箇所に設ければよい。移動機構は電動モータにより、固定ステージに対して移動ステージが移動する構造で、移動ステージが筐体５０に連結されている構造である。

また、上記実施形態および上記変形例では、初回のＸ線回折測定作業において使用するＸ線回折測定装置を、揺動機構６０または移動機構により筐体５０を揺動または移動させるようにしたが、Ｘ線回折測定に時間がかかってもよければ、揺動機構６０や移動機構のないＸ線回折測定装置を使用してもよい。この場合は、Ｘ線を短時間照射した後、Ｘ線照射点位置、Ｘ線照射方向およびＸ線照射点からイメージングプレート１５までの距離が一定になるよう注意しながら、支持アーム５１との接続部により筐体５０を微量回転させ、再度Ｘ線を短時間照射することを繰り返せばよい。あるいは、Ｘ線を短時間照射した後、Ｘ線入射角度、Ｘ線照射方向およびＸ線照射点からイメージングプレート１５までの距離が一定になるよう注意しながら、アーム式移動装置を操作して筐体５０を微量移動させ、再度Ｘ線を短時間照射することを繰り返せばよい。

また、上記実施形態では、対象物ＯＢの表面を除去するための方法として電解研磨を行い、対象物ＯＢの表面の粒径を小さくする方法として、粒径が小さい球体を高速でぶつける処理であるサンドブラスト処理を行うようにしたが、対象物に応力を加えることなく表面を除去し、対象物の表面の粒径を小さくすることができれば、これ以外の方法を用いてもよい。

また、上記実施形態では、対象物ＯＢを建造物または大型の製作物としたが、対象物ＯＢはＸ線回折測定が可能であり、同一の測定箇所を時間間隔を開けて複数回測定し、発生している残留応力の変化を得る用途があるものであれば、どのようなものでも適用することができる。例えば、小型自動車、小型炉などのようなものでも適用できる。

また、上記実施形態では、初回のＸ線回折測定作業において、残留応力ＢＥＦを残留応力ＡＦＴから減算して残留応力差Ｄｅｖとし、２回目以降のＸ線回折測定作業において、残留応力ＡＦＴから残留応力差Ｄｅｖを減算して残留応力ＢＥＦとしたが、残留応力差Ｄｅｖの計算における減算の仕方を反対にすると、２回目以降のＸ線回折測定作業における残留応力の計算は減算が加算になる。すなわち、残留応力ＢＥＦから残留応力ＡＦＴを減算して残留応力差Ｄｅｖとした場合、２回目以降のＸ線回折測定作業において、残留応力ＡＦＴに残留応力差Ｄｅｖを加算して残留応力ＢＥＦとする。この計算は、残留応力ＡＦＴからステップＳ４において対象物ＯＢに加わった圧縮応力分を除去できればよい。

１…トーチ、２…電界液、３…電極（負極）、４…マスク、５…電極（正極）、６…定電流装置、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、５０ｅ…上面壁、５１…支持アーム、６０…揺動機構、６１…駆動ステージ、６２…固定ステージ、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…対象物、１００…エアガン、１０１…コンプレッサー、１０２…投射材容器

Claims (4)

1. 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線を照射して、前記測定対象物にて発生したＸ線の回折光を、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する面にて受光し、前記面に前記Ｘ線の回折光の像である回折環を形成するとともに前記回折環の形状を検出する回折環形成検出手段とを備えたＸ線回折測定装置を用いて、同一測定対象物の同一箇所を時間間隔を開けて複数回測定するＸ線回折測定方法において、
   前記測定対象物の測定箇所の表面を除去する表面除去ステップと、
   前記表面除去ステップにより表面が除去された箇所に対して、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の入射角度を変化させながら又はＸ線の照射点を変化させながら前記Ｘ線回折測定装置により測定を行い、取得された回折環の形状から初期の残留応力を計算する初期残留応力測定ステップと、
   前記表面除去ステップにより表面が除去された箇所に対して、表面の粒径を小さくする表面処理ステップと、
   前記表面処理ステップにより表面の粒径が小さくされた箇所に対して、前記Ｘ線回折測定装置により測定を行い、取得された回折環の形状から表面処理後の残留応力を計算し、前記初期残留応力測定ステップにより得られた初期の残留応力と前記表面処理後の残留応力との差を計算する残留応力差測定ステップとを行う初回のＸ線回折測定工程と、
   前記初回のＸ線回折測定工程において測定が行われた箇所に対して、前記Ｘ線回折測定装置により測定を行い、取得された回折環の形状から仮の残留応力を計算し、前記仮の残留応力に前記残留応力差測定ステップにて得られた差を加算または減算して正規の残留応力とすることを、時間間隔を開けて複数回行う２回目以降のＸ線回折測定工程よりなることを特徴とするＸ線回折測定方法。
2. 請求項１に記載のＸ線回折測定方法において、
   前記測定対象物は、建造物または大型製作物であり、
   前記初回のＸ線回折測定工程の初期残留応力測定ステップおよび前記２回目以降のＸ線回折測定工程により得られた残留応力から、残留応力の経時変化を計算し、前記計算した残留応力の経時変化と予め設定されている許容値とから耐用年数を計算することを特徴とするＸ線回折測定方法。
3. 請求項１または請求項２に記載のＸ線回折測定方法において、
   前記Ｘ線回折測定装置は、前記Ｘ線出射器と前記回折環形成検出手段とを内部に備える筐体を備え、
   前記初期残留応力測定ステップに用いるＸ線回折測定装置はさらに、
   前記筐体を前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸上の点を回転中心として、傾きを連続して変化させる傾き変化機構と、
   前記Ｘ線出射器からＸ線が出射されていない状態で、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線と光軸を同一にした平行光である可視光を測定対象物に出射する可視光出射器と、
   前記可視光の照射点を含む領域の測定対象物の画像を結像する結像レンズ、及び前記結像レンズによって結像された画像を撮像する撮像器を有し、前記撮像された画像を表す撮像信号を出力するカメラと、
   前記カメラから出力される撮像信号を入力して、前記撮像器によって撮像された画像を画面上に表示する表示器であって、測定対象物における前記可視光の照射点が前記傾き変化機構の回転中心であるとき、前記撮像器によって撮像される照射点の画像上の位置を照射点基準位置として、前記撮像信号により表示される画像とは独立して画面上に表示する表示器とを備えるものであることを特徴とするＸ線回折測定方法。
4. 請求項１乃至請求項３に記載のＸ線回折測定方法において、
   前記２回目以降のＸ線回折測定工程において、前記Ｘ線回折測定装置により測定が行われないとき、前記表面処理ステップにより表面の粒径が小さくされた箇所に対して、空気と接触させない処理を施しておくことを特徴とするＸ線回折測定方法。