JP6044877B1 - X-ray diffractometer - Google Patents

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Abstract

【課題】 複雑な形状の測定対象物OBをX線回折測定する前に、回折環に欠落部分が生じないか確認する。【解決手段】 X線と光軸を同一にした平行な可視光を測定対称物OBに照射する可視光出射器と、回折環が形成される位置でテーブル16に取り付けられ、測定対象物OBで発生する散乱光の一部を結像レンズ56を介してフォトディテクタ57で受光し、受光強度を検出する受光装置55とを備える。X線回折測定を行う前に可視光を測定対称物OBに照射し、スピンドルモータ27を回転させて、回転角度に対応させて受光装置55が検出する受光強度を取得する。受光強度が設定値より小さい回転角度は回折環に欠落が発生するとして、回折環の欠落情報を演算する。【選択図】図5PROBLEM TO BE SOLVED: To confirm whether a missing part is generated in a diffraction ring before X-ray diffraction measurement of a measurement object OB having a complicated shape. SOLUTION: A visible light emitter that irradiates a measurement symmetrical object OB with parallel visible light having the same optical axis as that of an X-ray, and a table 16 at a position where a diffraction ring is formed. A part of the generated scattered light is received by a photo detector 57 via an imaging lens 56, and a light receiving device 55 for detecting the received light intensity is provided. Before performing X-ray diffraction measurement, visible light is irradiated onto the measurement object OB, the spindle motor 27 is rotated, and the received light intensity detected by the light receiving device 55 is acquired according to the rotation angle. The missing information of the diffraction ring is calculated on the assumption that the rotation angle with the received light intensity smaller than the set value causes the diffraction ring to be missing. [Selection] Figure 5

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線回折測定装置に関する。   The present invention relates to an X-ray diffraction measurement apparatus that irradiates a measurement object with X-rays and detects the shape of an X-ray diffraction ring formed by the X-rays diffracted by the measurement object.

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、特許文献1に示されている装置は、X線出射器から出射されるX線と同じ光軸で平行なLED光を照射する機能と、LED光照射点付近を撮像するカメラ機能とを備えており、測定対象物にLED光を照射してカメラ機能で撮像を行い、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ことができるようになっている。この調整により、X線照射点位置を希望する位置にし、X線照射点から回折環撮像手段までの距離及びX線の入射角度を設定値通りにしたうえで、X線回折測定ができる。   Conventionally, for example, as shown in Patent Document 1, an X-ray diffraction ring (hereinafter referred to as a diffraction ring) is formed by X-rays diffracted by a measurement object by irradiating the measurement object with X-rays at a predetermined incident angle. There is known an X-ray diffraction measurement apparatus that forms a diffraction ring, detects the shape of the formed diffraction ring, performs analysis by a cos α method, and measures a residual stress of a measurement object. The 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 a diffraction ring erasing means such as an LED irradiator. Are provided in one housing. An imaging step of imaging the diffraction ring on the imaging plate by diffracted X-rays generated by irradiating the measurement object with X-rays, and irradiating the imaging plate with laser light from a laser detection device while irradiating the diffraction ring A reading process for detecting the shape of the diffraction grating and an erasing process for erasing the diffraction ring by irradiating the LED light can be performed continuously. If this X-ray diffractometer is used, the residual stress of the measurement object can be measured in a short time. Moreover, the apparatus shown in Patent Document 1 has a function of irradiating LED light parallel to the same optical axis as the X-ray emitted from the X-ray emitter, and a camera function of imaging the vicinity of the LED light irradiation point. The measurement object is irradiated with LED light, imaged by a camera function, and the position and posture of the X-ray diffraction measurement apparatus with respect to the measurement object can be adjusted. By this adjustment, the X-ray diffraction measurement can be performed after setting the X-ray irradiation point position to a desired position, setting the distance from the X-ray irradiation point to the diffraction ring imaging means and the X-ray incident angle as set values.

このようなX線回折測定装置により複雑な形状をしている測定対象物を測定する場合、図11に示すように回折X線が測定対象物で妨害されることにより回折環に欠落部分が生じる場合がある。この問題に対応するため、回折環に欠落部分が生じないか確認した上で、X線回折測定を行うことができるX線回折測定システムとして、特許文献2に示されるシステムがある。このX線回折測定システムはX線回折測定装置と3次元形状測定装置を備えており、測定対象物の3次元形状を測定して3次元画像上でX線回折測定する箇所を指定すると、その箇所にX線が照射されたときの回折環の欠落状況を演算処理で求めることができるようになっている。また、測定対象物の姿勢(測定対象物に対するX線の照射方向)を変化させるごとの、回折環の欠落状況を演算処理で求めることができるようになっており、回折環に欠落部分が生じる場合は、欠落部分が生じないよう測定対象物の姿勢を調整することができる。   When a measurement object having a complicated shape is measured by such an X-ray diffraction measurement apparatus, a diffracted X-ray is obstructed by the measurement object as shown in FIG. There is a case. In order to cope with this problem, there is a system disclosed in Patent Document 2 as an X-ray diffraction measurement system capable of performing X-ray diffraction measurement after confirming whether a missing portion is generated in the diffraction ring. This X-ray diffraction measurement system includes an X-ray diffraction measurement device and a three-dimensional shape measurement device. When a three-dimensional shape of a measurement object is measured and an X-ray diffraction measurement location is designated on a three-dimensional image, The missing state of the diffraction ring when X-rays are irradiated to the place can be obtained by calculation processing. In addition, every time the posture of the measurement object (the X-ray irradiation direction with respect to the measurement object) is changed, the missing state of the diffraction ring can be obtained by arithmetic processing, and a missing part is generated in the diffraction ring. In this case, the posture of the measurement object can be adjusted so that no missing part is generated.

特開2014−98677号公報JP 2014-98677 A 特開2014−238295号公報JP 2014-238295 A

しかしながら、特許文献2に示されるX線回折測定システムは、測定対象物を3次元形状測定装置に対向させて3次元形状測定を行い、3次元画像上でX線照射点を指定して回折環の形状を確認した後、測定対象物をX線回折測定装置に対向させてX線回折測定を行うため、測定結果が得られるまでに時間がかかり、測定効率が悪いという問題がある。また、3次元形状測定装置を備えるため、装置全体のコストがUPするという問題もある。   However, the X-ray diffraction measurement system disclosed in Patent Document 2 performs a three-dimensional shape measurement with an object to be measured facing a three-dimensional shape measurement device, designates an X-ray irradiation point on a three-dimensional image, and sets a diffraction ring. Since the X-ray diffraction measurement is performed with the object to be measured facing the X-ray diffraction measurement device after confirming the shape, it takes time until the measurement result is obtained, and there is a problem that the measurement efficiency is poor. In addition, since the three-dimensional shape measuring apparatus is provided, there is a problem that the cost of the entire apparatus increases.

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、複雑な形状をしている測定対象物をX線回折測定する場合、測定効率が悪くならず、装置のコストUPを極力抑えたうえで、X線回折測定の前に回折環に欠落部分が生じないか確認することができるX線回折測定装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve this problem. The purpose of the present invention is to reduce the measurement efficiency and minimize the cost of the apparatus when measuring an X-ray diffraction measurement object having a complicated shape. In addition, an object of the present invention is to provide an X-ray diffraction measurement apparatus capable of confirming whether a missing portion is generated in a diffraction ring before X-ray diffraction measurement.

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線を出射し、測定対象物のX線照射箇所にて発生した回折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撮像面にて受光し、撮像面に回折X線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線回折測定装置において、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、可視光出射器から出射された可視光により測定対象物で発生する散乱光の一部を結像レンズを介して受光器で受光し、受光強度を検出する受光手段であって、結像レンズの光軸はX線出射器から出射されるX線の光軸に対し設定された角度で、撮像面から設定された距離の位置で交差している受光手段と、受光手段をX線出射器から出射されるX線の光軸周りに回転させる回転手段と、回転手段による回転角度を検出する回転角度検出手段と、回転手段により受光手段を回転させ、回転角度検出手段により検出される回転角度に対応させて受光手段により検出される受光強度を取得し、取得した回転角度に対応する受光強度を用いて回折環の欠落情報を演算する制御手段とを備えたことにある。   In order to achieve the above object, the present invention is characterized by an X-ray emitter that emits X-rays toward an object to be measured, and an X-ray emitted from the X-ray emitter toward the object to be measured. The diffracted X-rays generated at the X-ray irradiation location of the measurement object are received by the imaging surface perpendicular to the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter, and diffracted X on the imaging surface. In an X-ray diffraction measurement apparatus including a diffraction ring formation detection unit that forms a diffraction ring that is an image of a line and detects the shape of the diffraction ring, X-rays are not emitted from the X-ray emitter. A visible light emitter that emits visible light, which is parallel light having the same optical axis as the X-ray emitted from the line emitter, to the measurement object, and a measurement object by the visible light emitted from the visible light emitter. Receives a part of the scattered light generated by the light receiver through the imaging lens and detects the received light intensity. The optical axis of the imaging lens is set at an angle set with respect to the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter and intersects at a set distance from the imaging surface. Rotating means for rotating the light receiving means around the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter, rotation angle detecting means for detecting a rotation angle by the rotating means, rotating the light receiving means by the rotating means, A control means for acquiring the received light intensity detected by the light receiving means in correspondence with the rotation angle detected by the detection means, and calculating the missing information of the diffraction ring using the received light intensity corresponding to the acquired rotation angle. There is.

これによれば、X線出射器から測定対象物に向けてX線を出射して回折環を形成する前に、可視光出射器から可視光を測定対象物に出射し、受光手段を回転手段により1回転させて、回転角度ごとの受光強度を得るのみで、回折環の欠落情報を得ることができる。すなわち、測定効率が悪くならず、装置のコストUPを極力抑えたうえで、回折環に欠落部分が生じないか確認することができる。この場合、結像レンズの光軸がX線出射器から出射されるX線の光軸と交差する位置である、撮像面から設定された距離の位置とは、測定対象物に向けてX線を出射して回折環を形成する際にX線の照射点となるようにする位置からX線の出射方向側にある位置である。また、結像レンズの光軸がX線出射器から出射されるX線の光軸と交差する角度である、設定された角度とは、回折環を形成する回折X線が該X線の光軸と交差する角度以上の角度である。設定された距離を撮像面からX線照射点となるようにする位置までの距離にすれば、回折環の欠落情報を得た後、X線回折測定装置を動かさずにX線回折測定を行うことができる。また、設定された距離を撮像面からX線照射点となるようにする位置より遠い位置までの距離にすれば、回折環の欠落情報を得た後、X線回折測定装置の位置をX線出射方向側に移動させる必要があるが、受光手段を出射X線の光軸より遠い位置に配置することができる。設定された角度を回折環を形成する回折X線が該X線の光軸と交差する角度と等しくすれば、受光手段は、回折環を形成する回折X線と同じ光路の散乱光を受光することができ、回折環の欠落情報を演算することができる。また、設定された角度を回折環を形成する回折X線が該X線の光軸と交差する角度より大きくすれば、受光手段は、該X線の光軸に対し回折環を形成する回折X線より外側にある光路の散乱光を受光することができ、実際より厳し目に回折環の欠落情報を演算することができる。   According to this, before emitting X-rays from the X-ray emitter toward the measurement object to form a diffraction ring, visible light is emitted from the visible light emitter to the measurement object, and the light receiving means is rotated. The missing information of the diffraction ring can be obtained only by obtaining one light rotation intensity for each rotation angle and obtaining the received light intensity for each rotation angle. That is, the measurement efficiency is not deteriorated, and it is possible to confirm whether a missing portion is generated in the diffraction ring while suppressing the cost increase of the apparatus as much as possible. In this case, the position of the distance set from the imaging surface, which is the position where the optical axis of the imaging lens intersects the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter, is the X-ray toward the measurement object. Is a position on the X-ray emission direction side from a position to be an X-ray irradiation point when a diffraction ring is formed. The set angle, which is the angle at which the optical axis of the imaging lens intersects the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter, means that the diffracted X-ray forming the diffraction ring is the light of the X-ray. It is an angle greater than the angle that intersects the axis. If the set distance is the distance from the imaging surface to the position to be the X-ray irradiation point, X-ray diffraction measurement is performed without moving the X-ray diffraction measurement device after obtaining missing information of the diffraction ring. be able to. Further, if the set distance is set to a distance from the imaging surface to a position far from the position to be the X-ray irradiation point, after obtaining the missing information of the diffraction ring, the position of the X-ray diffraction measurement apparatus is set to X-ray. Although it is necessary to move to the emission direction side, the light receiving means can be arranged at a position far from the optical axis of the emission X-ray. If the set angle is equal to the angle at which the diffracted X-ray forming the diffraction ring intersects the optical axis of the X-ray, the light receiving means receives scattered light having the same optical path as the diffracted X-ray forming the diffractive ring. And the missing information of the diffraction ring can be calculated. Further, if the set angle is made larger than the angle at which the diffracted X-ray forming the diffraction ring intersects the optical axis of the X-ray, the light-receiving means will generate the diffraction X that forms the diffractive ring with respect to the optical axis of the X-ray. It is possible to receive the scattered light in the optical path outside the line, and to calculate the missing information of the diffraction ring more strictly than in practice.

また、この場合、撮像面を取り付けるテーブルを備え、受光手段は、テーブルに取り付けられており、回転手段は、テーブルをX線出射器から出射されるX線の光軸回りに回転させるようにしてやるとよい。これによれば、X線回折測定装置が、先行技術文献に示されるように撮像面であるイメージングプレートがテーブルに取り付けられ、回折環を撮像した後、テーブルを回転させながら移動させてレーザ検出装置により回折環を読み取る装置であれば、既に可視光出射器、回転手段及び回転角度検出手段は備えられているので、装置のコストUPを抑えることができる。   Further, in this case, a table for attaching the imaging surface is provided, the light receiving means is attached to the table, and the rotating means rotates the table around the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter. Good. According to this, as shown in the prior art document, the X-ray diffraction measurement apparatus has an imaging plate as an imaging surface attached to a table, images a diffraction ring, and then moves the table while rotating the laser detection apparatus. If the apparatus reads the diffraction ring, the visible light emitter, the rotation means, and the rotation angle detection means are already provided, so that the cost of the apparatus can be suppressed.

また、受光手段をテーブルに取り付ける場合、受光手段は、測定対象物のX線照射点から撮像面までの距離を予め設定されている距離にしたうえで、X線出射器からX線を測定対象物に照射した際、回折環が形成される位置に取り付けられており、テーブルに取り付けられた撮像面は、受光手段の部分が除去されているようにするとよい。これによれば、受光手段は、回折環を形成する回折X線と同じ光路の散乱光を受光することができ、回折環の欠落情報を精度よく演算することができる。また、回折環の欠落情報を得た後、X線回折測定装置を動かさずにX線回折測定を行うことができる。なお、撮像面において除去される箇所は回折環を撮像することができないが、全体の1部であるので、回折環の形状を基に計算される残留応力の測定精度には殆ど影響しない。   In addition, when the light receiving means is attached to the table, the light receiving means sets the distance from the X-ray irradiation point of the measurement object to the imaging surface, and sets the X-ray from the X-ray emitter to be measured. When irradiating an object, it is attached to a position where a diffraction ring is formed, and the image pickup surface attached to the table is preferably configured such that a portion of the light receiving means is removed. According to this, the light receiving means can receive the scattered light of the same optical path as the diffraction X-ray forming the diffraction ring, and can calculate the missing information of the diffraction ring with high accuracy. Further, after obtaining the missing information of the diffraction ring, the X-ray diffraction measurement can be performed without moving the X-ray diffraction measurement apparatus. In addition, although the part removed on the imaging surface cannot image the diffraction ring, since it is a part of the whole, it hardly affects the measurement accuracy of the residual stress calculated based on the shape of the diffraction ring.

また、本発明の他の特徴は、制御手段により演算された回折環の欠落情報を表示する表示手段を備え、制御手段は、可視光出射器から可視光を出射させたとき、回折環の欠落情報の演算を繰り返して実施し、表示手段は、回折環の欠落情報をリアルタイムで表示するようにしたことにある。これによれば、表示装置を見ながら測定対象物に対するX線回折測定装置の位置と姿勢の調整を行い、回折環に欠落が発生しない位置と姿勢を決めることができるので、測定対象物が極度に複雑な形状のときでも短時間で調整を行うことができる。 Another feature of the present invention includes a display means for displaying the missing information of the calculated diffraction circles by control means, the control means, when to emit visible light from the visible light emitting device, missing diffraction rings The calculation of information is repeatedly performed, and the display means displays the missing information of the diffraction ring in real time. According to this, since the position and posture of the X-ray diffraction measurement device with respect to the measurement object can be adjusted while observing the display device, and the position and posture at which the diffraction ring is not lost can be determined, the measurement object is extremely Even in the case of a complicated shape, the adjustment can be performed in a short time.

また、本発明の他の特徴は、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線を出射し、測定対象物のX線照射箇所にて発生した回折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撮像面にて受光し、撮像面に回折X線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線回折測定装置において、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、X線出射器から出射されるX線の光軸周りに配置され、可視光出射器から出射された可視光により測定対象物で発生する散乱光の一部を結像レンズを介して受光器で受光し、受光強度を検出する複数の受光手段であって、結像レンズの光軸のそれぞれは、X線出射器から出射されるX線の光軸に対し同一の設定された角度で、撮像面から設定された距離の位置にて交差している複数の受光手段と、複数の受光手段により検出された受光強度を用いて、回折環の欠落情報を演算する演算手段とを備えたことにある。   Another feature of the present invention is that an X-ray emitter that emits X-rays toward a target measurement object, and an X-ray that is emitted from the X-ray emitter toward the measurement object, The diffracted X-rays generated at the X-ray irradiation site are received by an imaging surface perpendicular to the optical axis of the X-rays emitted from the X-ray emitter, and the image of the diffracted X-rays is captured on the imaging surface. In an X-ray diffraction measurement apparatus including a diffraction ring formation detection unit that forms a certain diffraction ring and detects the shape of the diffraction ring, the X-ray emitter emits the X-ray in a state where X-rays are not emitted. A visible light emitter that emits visible light, which is parallel light having the same optical axis as that of the emitted X-ray, to the measurement object, and an optical axis that is arranged around the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter and is visible A part of the scattered light generated by the measurement object by the visible light emitted from the light emitter is received through the imaging lens. A plurality of light receiving means for detecting the received light intensity, wherein each of the optical axes of the imaging lenses is at the same set angle with respect to the optical axis of the X-rays emitted from the X-ray emitter, Provided with a plurality of light receiving means intersecting at a set distance from the imaging surface, and a calculation means for calculating the missing information of the diffraction ring using the received light intensity detected by the plurality of light receiving means It is in.

これによれば、X線出射器から測定対象物に向けてX線を出射して回折環を形成する前に、可視光出射器から可視光を測定対象物に出射し、複数の受光手段におけるそれぞれの受光強度を得るのみで、回折環の欠落情報を得ることができる。すなわち、測定効率が悪くならず、装置のコストUPを極力抑えたうえで、回折環に欠落部分が生じないか確認することができる。また、この場合は回転手段や回転角度検出手段が不要であるので、X線回折測定装置が回折環形成検出手段としてX線CCD等の半導体素子を用いた装置であれば、装置をコンパクトのままにすることができる。なお、この場合も、結像レンズの光軸がX線出射器から出射されるX線の光軸と交差する位置および交差する角度における、撮像面から設定された距離、及び設定された角度は、上述した説明と同一である。   According to this, before emitting X-rays from the X-ray emitter toward the measurement object to form a diffraction ring, visible light is emitted from the visible light emitter to the measurement object, and the plurality of light receiving means The missing information of the diffraction ring can be obtained only by obtaining each received light intensity. That is, the measurement efficiency is not deteriorated, and it is possible to confirm whether a missing portion is generated in the diffraction ring while suppressing the cost increase of the apparatus as much as possible. In this case, since the rotating means and the rotation angle detecting means are unnecessary, if the X-ray diffraction measuring apparatus is an apparatus using a semiconductor element such as an X-ray CCD as the diffraction ring formation detecting means, the apparatus remains compact. Can be. In this case as well, the distance set from the imaging surface and the set angle at the position and angle where the optical axis of the imaging lens intersects the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter are This is the same as described above.

また、この場合、X線出射器、回折環形成検出手段、可視光出射器及び受光手段を含む筐体を備え、筐体は、X線出射器から出射されるX線の光軸を中心とする開口又はX線透過可能な窓があり、複数の受光手段は、開口又は窓の周囲に配置されているようにするとよい。これによれば、X線回折測定装置の構造が複雑にならないようにすることができる。   Further, in this case, a housing including an X-ray emitter, a diffraction ring formation detection unit, a visible light emitter and a light receiving unit is provided, and the housing is centered on the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter. The plurality of light receiving means may be arranged around the opening or the window. According to this, the structure of the X-ray diffraction measurement device can be prevented from becoming complicated.

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。1 is an overall schematic diagram showing an X-ray diffraction measurement system including an X-ray diffraction measurement apparatus used in an embodiment of the present invention. 図1のX線回折測定装置の拡大図である。It is an enlarged view of the X-ray-diffraction measuring apparatus of FIG. 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。It is a fragmentary sectional view which expands and shows the part through which the X-ray passes in the X-ray-diffraction measuring apparatus of FIG. 図3のプレート部分の拡大斜視図である。It is an expansion perspective view of the plate part of FIG. 図2のX線回折測定装置におけるイメージングプレート周囲の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view around an imaging plate in the X-ray diffraction measurement apparatus of FIG. 2. 図1のX線回折測定システムのコントローラが実行する、回折環の欠落の有無を判定するプログラムのフロー図である。It is a flowchart of the program which determines the presence or absence of the missing of a diffraction ring which the controller of the X-ray-diffraction measurement system of FIG. 1 performs. 変形例のX線回折測定装置におけるイメージングプレート周囲の拡大図である。It is an enlarged view around the imaging plate in the X-ray-diffraction measuring apparatus of a modification. 別の変形例のX線回折測定装置におけるイメージングプレート周囲の拡大図である。It is an enlarged view around the imaging plate in the X-ray-diffraction measuring apparatus of another modification. 回折環の回転角度と強度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the rotation angle of a diffraction ring, and intensity | strength. 図9の関係が生じる理由を説明する図である。It is a figure explaining the reason which the relationship of FIG. 9 arises. 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 a missing part generate | occur | produces in a diffraction ring by the shape of a measuring 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は、X線回折測定を行う前に回折環の欠落を判定するためのユニット、回路及びプログラムを備える点、対象物セット装置60に複雑な形状の測定対象物の位置と姿勢を調整しやすくするアーム機構を備える点、及びX線回折測定装置が先行技術文献の特許文献2に示されているようにアーム式移動装置に連結されている点であり、それ以外の構成は同一である。よって、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。   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. Note that this X-ray diffraction measurement system is different from the X-ray diffraction measurement system disclosed in Patent Document 1 of the prior art document in order to determine the lack of a diffraction ring before performing X-ray diffraction measurement. Patents of prior art documents include: a unit provided with a unit, a circuit, and a program; a point provided with an arm mechanism that makes it easy to adjust the position and posture of a measurement object having a complicated shape in the object setting device 60; It is the point connected with the arm type moving device as shown in Document 2, and the other configuration is the same. Therefore, the part already demonstrated by the X-ray-diffraction measurement system shown by patent document 1 is only demonstrated briefly.

このX線回折測定システムは、対象物セット装置60に測定対象物OBをセットしてX線回折測定を行い、測定対象物OBの残留応力を測定するものである。X線回折測定装置はアーム式移動装置により、測定対象物OBに対して位置と姿勢を調整できる。また、対象物セット装置60は、アーム機構、3軸方向の移動機構、及び2軸周りの傾斜機構を備え、これらの機構によっても、X線回折測定装置の測定対象物OBに対する位置と姿勢を調整できる。このX線回折測定システムにより測定対象物OBのX線回折測定をするときは、まず、測定対象物OBに対するX線回折測定装置の位置と姿勢を調整することで、測定対象物OBにおけるX線照射点、測定対象物OBに対するX線の照射方向、及び該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までの距離を設定値にする。次いで回折環の欠落の有無を判定し、欠落がない、又は欠落が許容以下であることを確認する。そして、測定対象物OBへX線を照射してX線回折測定を行う、という順に作業を行う。なお、本実施形態では、測定対象物OBは鉄製のギヤである。   In this X-ray diffraction measurement system, the measurement object OB is set on the object setting device 60, X-ray diffraction measurement is performed, and the residual stress of the measurement object OB is measured. The X-ray diffraction measurement apparatus can adjust the position and orientation with respect to the measurement object OB by an arm type moving device. The object setting device 60 includes an arm mechanism, a triaxial moving mechanism, and a biaxial tilting mechanism, and the position and orientation of the X-ray diffraction measurement apparatus with respect to the measurement object OB can be adjusted by these mechanisms. Can be adjusted. When X-ray diffraction measurement of the measurement object OB is performed with this X-ray diffraction measurement system, first, the X-ray diffraction on the measurement object OB is adjusted by adjusting the position and orientation of the X-ray diffraction measurement device with respect to the measurement object OB. The irradiation point, the X-ray irradiation direction with respect to the measurement object OB, and the distance from the X-ray irradiation point to the imaging plate 15 where the diffraction ring is formed are set as set values. Next, it is determined whether or not the diffraction ring is missing, and it is confirmed that there is no missing or that the missing is less than allowable. Then, X-ray diffraction measurement is performed by irradiating the measurement object OB with X-rays. In the present embodiment, the measurement object OB is an iron gear.

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等を備えている。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、アーム式移動装置(図示しない)、コンピュータ装置90、高電圧電源95、及び対象物セット装置60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。   The X-ray diffraction measurement apparatus includes an X-ray emitter 10, a table 16 to which the imaging plate 15 is attached, a table driving mechanism 20 that rotates and moves the table 16, a laser detection device 30 that detects a diffraction ring, and the like. I have. The X-ray diffraction measurement system includes an arm-type moving device (not shown), a computer device 90, a high-voltage power supply 95, and an object setting device 60 together with the X-ray diffraction measurement device. Various types of circuits for controlling operation and inputting detection signals are connected to the above-described apparatus and mechanism, and are shown in FIG. Various circuits indicated by the dotted line are accommodated in a two-dot chain line in the housing 50.

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。側面壁の1つには、支持アーム51に接続される接続部(図示せず)が設けられており、接続部は図1及び図2の紙面の垂直周りに回転可能になっている。支持アーム51は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(X線回折測定装置)を任意の位置と姿勢にすることができる。   The casing 50 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and includes a bottom wall 50a, a front wall 50b, a rear wall 50e, a top wall 50f, a side wall (not shown), and corners of the bottom wall 50a and the front wall 50b. It is formed to have a notch wall 50c and a connecting wall 50d provided so as to be cut out from the front side to the back side of the sheet. The notch wall 50c is composed of a flat plate perpendicular to the bottom wall 50a and a parallel plate, and the connecting wall 50d is perpendicular to the side wall and has a predetermined angle with the bottom wall 50a. This predetermined angle is, for example, 30 to 45 degrees. One of the side walls is provided with a connection portion (not shown) connected to the support arm 51, and the connection portion is rotatable about the vertical direction of the paper surface of FIGS. The support arm 51 is a tip of an arm type moving device, and the case 50 (X-ray diffraction measuring device) can be set to an arbitrary position and posture by operating the arm type moving device.

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、ステージ61を、図1及び図2のX,Y,Z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。ステージ61の上面の角近傍にはアーム機構69の一端が固定されており、アーム機構69のもう一端は正方形状の面を有する固定プレートPLに固定されており、固定プレートPLのアーム機構69が固定された面の反対側の面は磁石からできている。よって、図1及び図2に示すように、測定対象物OBが鉄やステンレスからなるものであれば、固定プレートPLの面に吸着させることにより、測定対象物OBを対象物セット装置60にセットすることができる。アーム機構69は複数の関節を有しており、固定プレートPL、即ちセットした測定対象物OBの位置と姿勢をおおまかに調整することができる。また、対象物セット装置60は、設置面上に載置された平板状に形成された設置プレート62上に、高さ調整機構63、第1乃至第5プレート64〜68及びステージ61がそれぞれ下から上に順に載置されている。高さ調整機構63は、操作子63aを有し、操作子63aの回動操作により第1プレート64を設置プレート62に対して上下動(すなわちZ軸方向に移動)させて、設置プレート62と第1プレート64間の垂直距離を変更することにより第1プレート64の高さすなわちステージ61の高さを変更する。   The object setting device 60 includes a so-called goniometer, and moves the stage 61 in the X, Y, and Z axis directions of FIGS. 1 and 2, respectively, and rotates (tilts) around the illustrated X axis and Y axis. ) One end of an arm mechanism 69 is fixed in the vicinity of the corner of the upper surface of the stage 61, and the other end of the arm mechanism 69 is fixed to a fixed plate PL having a square surface. The arm mechanism 69 of the fixed plate PL is The surface opposite the fixed surface is made of magnets. Therefore, as shown in FIGS. 1 and 2, if the measurement object OB is made of iron or stainless steel, the measurement object OB is set on the object setting device 60 by being adsorbed to the surface of the fixed plate PL. can do. The arm mechanism 69 has a plurality of joints, and can roughly adjust the position and posture of the fixed plate PL, that is, the set measurement object OB. Further, in the object setting device 60, the height adjusting mechanism 63, the first to fifth plates 64 to 68, and the stage 61 are respectively placed on the installation plate 62 formed in a flat plate shape placed on the installation surface. It is placed in order from top to bottom. The height adjustment mechanism 63 has an operation element 63a, and moves the first plate 64 up and down (that is, moves in the Z-axis direction) relative to the installation plate 62 by rotating the operation element 63a. By changing the vertical distance between the first plates 64, the height of the first plate 64, that is, the height of the stage 61 is changed.

第2プレート65には操作子65aが組み付けられており、操作子65a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66が第2プレート65に対してX軸周りに回動されて、第3プレート66の第2プレート65に対するX軸周りの傾斜角すなわちステージ61のX軸周りの傾斜角が変更される。第3プレート66には操作子66aが組み付けられており、操作子66a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67が第3プレート66に対してY軸周りに回動されて、第4プレート67の第3プレート66に対するY軸周りの傾斜角すなわちステージ61のY軸周りの傾斜角が変更される。第4プレート67には操作子67aが組み付けられており、操作子67aの回動操作により、図示しない機構を介して第5プレート68が第4プレート67に対してX軸方向に移動されて、第5プレート68の第4プレート67に対するX軸方向の位置すなわちステージ61のX軸方向の位置が変更される。第5プレート68には操作子68aが組み付けられており、操作子68aの回動操作により、図示しない機構を介してステージ61が第5プレート68に対してY軸方向に移動されて、ステージ61の第5プレート68に対するY軸方向の位置すなわちステージ61のY軸方向の位置が変更される。即ち、対象物セット装置60は、アーム機構69により測定対象物OBの位置と姿勢をおおまかに調整でき、操作子63a,65a〜68aにより測定対象物OBの位置と姿勢を微調整できるようになっている。   An operating element 65a is assembled to the second plate 65, and the third plate 66 is rotated about the X axis with respect to the second plate 65 by a rotation operation of the operating element 65a via a mechanism (not shown). The inclination angle of the third plate 66 around the X axis relative to the second plate 65, that is, the inclination angle of the stage 61 around the X axis is changed. An operation element 66a is assembled to the third plate 66, and the fourth plate 67 is rotated around the Y axis with respect to the third plate 66 by a rotation operation of the operation element 66a via a mechanism (not shown). The inclination angle of the fourth plate 67 around the Y axis relative to the third plate 66, that is, the inclination angle of the stage 61 around the Y axis is changed. An operating element 67a is assembled to the fourth plate 67, and the fifth plate 68 is moved in the X-axis direction with respect to the fourth plate 67 by a rotation operation of the operating element 67a. The position of the fifth plate 68 in the X-axis direction with respect to the fourth plate 67, that is, the position of the stage 61 in the X-axis direction is changed. An operation element 68a is assembled to the fifth plate 68, and the stage 61 is moved in the Y-axis direction with respect to the fifth plate 68 by a rotation operation of the operation element 68a. The position of the fifth plate 68 in the Y axis direction, that is, the position of the stage 61 in the Y axis direction is changed. That is, the object setting device 60 can roughly adjust the position and posture of the measurement object OB by the arm mechanism 69, and can finely adjust the position and posture of the measurement object OB by the operating elements 63a and 65a to 68a. ing.

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線を図示下方向に出射する。本実施形態では、X線出射器10は、電子をぶつけるターゲットがクロムであるX線管である。このX線出射器10は波長が2.291ÅのCrKα線を最も強度が高い特性X線として出射する。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。   The X-ray emitter 10 extends in the left-right direction in the figure at the upper part in the case 50 and is fixed to the case 50. The X-ray emitter 10 is supplied with a high voltage from a high-voltage power supply 95 and receives X-rays at the bottom. Emits in the direction. In the present embodiment, the X-ray emitter 10 is an X-ray tube whose target for hitting electrons is chromium. This X-ray emitter 10 emits CrKα rays having a wavelength of 2.291 nm as characteristic X-rays having the highest intensity. When a command is input from the controller 91, the X-ray control circuit 71 outputs a driving current supplied to the X-ray emitter 10 from the high voltage power supply 95 so that X-rays with a constant intensity are emitted from the X-ray emitter 10. Control drive voltage. In addition, the X-ray emitter 10 includes a cooling device (not shown), and the X-ray control circuit 71 also controls a drive signal supplied to the cooling device.

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。   The table driving mechanism 20 is fixed to the housing 50 and includes a moving stage 21 below the X-ray emitter 10. The moving stage 21 is sandwiched between a pair of opposed plate-like guides 25, 25 in the table driving mechanism 20, and is output by a feed motor 22, a screw rod 23, and a bearing portion 24 fixed to the table driving mechanism 20. It moves in a plane parallel to the side wall of the housing 50 including the X-ray optical axis and in a direction perpendicular to the optical axis of the outgoing X-ray. An encoder 22a is incorporated in the feed motor 22, and the encoder 22a outputs a pulse train signal that alternately switches between a high level and a low level each time the feed motor 22 rotates by a predetermined minute rotation angle. And output to the feed motor control circuit 73.

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。   The position detection circuit 72 and the feed motor control circuit 73 operate according to commands from the controller 91. Immediately after the start of measurement, the feed motor control circuit 73 outputs a drive signal to the feed motor 22 so as to move the moving stage 21 toward the feed motor 22, and the position detection circuit 72 causes the stage 21 to reach the movement limit position. When the pulse train signal is no longer input from the encoder 22a, a signal indicating stop of the drive signal is output to the feed motor control circuit 73, and the count value is set to “0”. Thus, the feed motor control circuit 73 stops outputting the drive signal. This movement limit position becomes the origin position of the moving stage 21, and the position detection circuit 72 thereafter counts the pulse train signal from the encoder 22a every time the moving stage 21 moves, and adds or subtracts the count value depending on the moving direction. The movement distance x from the movement limit position is output as a position signal. When the feed motor control circuit 73 inputs the destination position of the moving stage 21 from the controller 91, the feed motor 22 is driven forward or backward until the position signal input from the position detection circuit 72 becomes equal to the input destination position. To do. Further, when the moving speed of the moving stage 21 is input from the controller 91, the feed motor control circuit 73 calculates the moving speed of the moving stage 21 using the number of pulses per unit time of the pulse train signal input from the encoder 22a. The feed motor 22 is driven so that the calculated movement speed becomes the input movement speed.

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の出力軸27aにはスリップリング29が取り付けられており、後述する受光装置55からの配線が接続されている。スリップリング29は市販されているものであり、回転しているものと固定されているものの間の通電を可能にするものである。よって、スピンドルモータ27の回転により受光装置55が回転しても、受光装置55が出力する信号はスリップリング29を介して後述する受光強度検出回路88に入力される。   The upper ends of the pair of guides 25, 25 are connected by a plate-like upper wall 26, and a through hole 26 a is provided in the upper wall 26, and the center position of the through hole 26 a is the emission of the X-ray emitter 10. Opposite the center position of the mouth 11, the outgoing X-rays enter the table drive mechanism 20 through the outgoing opening 11 and the through hole 26a. In a state where an imaging plate 15 to be described later is in the diffraction ring imaging position (the state shown in FIGS. 1 to 3), a through hole is formed at a position facing the through hole 26a of the moving stage 21 as shown in an enlarged view in FIG. 21a is formed. The moving stage 21 is assembled with a spindle motor 27 whose center of rotation is the position of the central axis of the emission port 11 and the through holes 26a, 21a. The output shaft 27a of the spindle motor 27 is cylindrical and has a circular cross section. Have A through hole 27b is provided on the opposite side of the output shaft 27a of the spindle motor 27, and a cylindrical passage member 28 for reducing the inner diameter of a part of the through hole 27b is provided on the inner peripheral surface of the through hole 27b. Is fixed. A slip ring 29 is attached to the output shaft 27a of the spindle motor 27, and wiring from a light receiving device 55 described later is connected thereto. The slip ring 29 is commercially available, and enables energization between a rotating one and a fixed one. Therefore, even if the light receiving device 55 is rotated by the rotation of the spindle motor 27, a signal output from the light receiving device 55 is input to the light receiving intensity detection circuit 88 described later via the slip ring 29.

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。   An encoder 27c is incorporated in the spindle motor 27. The encoder 27c controls a pulse train signal that alternately switches between a high level and a low level every time the spindle motor 27 rotates by a predetermined minute rotation angle. It outputs to the circuit 74 and the rotation angle detection circuit 75. Furthermore, the encoder 27c outputs an index signal that switches from the low level to the high level for a predetermined short period of time for each rotation of the spindle motor 27 to the controller 91 and the rotation angle detection circuit 75.

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。   When the rotation speed is input from the controller 91, the spindle motor control circuit 74 outputs a drive signal so that the rotation speed calculated from the number of pulses per unit time of the pulse train signal input from the encoder 27c becomes the input rotation speed. Output to the spindle motor 27. The rotation angle detection circuit 75 counts the number of pulses of the pulse train signal input from the encoder 27c, calculates the rotation angle θp from the count value, and outputs it to the controller 91. In addition, when the index signal is input from the encoder 27c, the rotation angle detection circuit 75 resets the count value to “0”. This is the position at a rotation angle of 0 °. Note that the position of the imaging plate 15 at a rotation angle of 0 ° means that the laser beam is irradiated when an index signal is input when a diffraction ring formed on the imaging plate 15 is read by laser irradiation from a laser detection device 30 described later. It is a position that has been. Since this position is at each radial position of the imaging plate 15, it is a line.

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。   The table 16 has a circular shape and is fixed to the tip of the output shaft 27 a of the spindle motor 27. The table 16 has a protruding portion 17 that protrudes downward from the central portion of the lower surface, and a thread is formed on the outer peripheral surface of the protruding portion 17. An imaging plate 15 is attached to the lower surface of the table 16. A through hole 15 a is provided in the center of the imaging plate 15, and the projection 17 is passed through the through hole 15 a, and a nut-shaped fixture 18 is screwed onto the outer peripheral surface of the projection 17, thereby imaging plate 15. Is fixed between the fixture 18 and the table 16. The fixture 18 is a cylindrical member, and a thread corresponding to the thread of the protrusion 17 is formed on the inner peripheral surface.

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。   The table 16, the protruding portion 17, and the fixture 18 are also provided with through holes 16 a, 17 a, and 18 a, and the inner diameter of the through hole 18 a is the same as the inner diameter of the passage member 28. That is, the emitted X-rays are emitted through the through holes 26a and 21a, the passage member 28, the through holes 27b, 27a1, 16a, 17a and 18a, and the inner diameter of the passage member 28 and the inner diameter of the through hole 18a are small. The X-ray emitted from the hole 18a becomes parallel light parallel to the axis of the through hole 27a1, and is emitted from the circular hole 50c1 of the housing 50.

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。   The imaging plate 15 moves to the diffraction ring imaging position together with the moving stage 21, the spindle motor 27, and the table 16, and also includes a diffraction ring reading region for reading the imaged diffraction ring, which will be described later, and a diffraction ring erasing region for erasing the diffraction ring. Move to. In this movement, the central axis of the imaging plate 15 is maintained in a plane formed by the optical axis of the outgoing X-ray and the position (line) at a rotation angle of 0 ° in the imaging plate 15, and the optical axis of the outgoing X-ray. Move in a direction perpendicular to.

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。   The laser detection device 30 irradiates the imaging plate 15 that images the diffraction ring with laser light, and detects the intensity of the light emitted from the imaging plate 15. The laser detection device 30 is sufficiently separated from the imaging plate 15 at the diffraction ring imaging position toward the feed motor 22 so that the X-ray diffracted by the measurement object OB is not blocked by the laser detection device 30. . The laser detection device 30 is an optical head including a laser light source 31, a collimating lens 32, a reflecting mirror 33, a dichroic mirror 34, an objective lens 36, and the like, and has the same configuration as that used for recording and reproduction of an optical disc. When a command is input from the controller 91, the laser drive circuit 77 outputs a drive signal to the laser light source 31 so that the intensity of the signal input from the photodetector 42 becomes a predetermined intensity. Laser light with a constant intensity is emitted from the laser light source 31. The photodetector 42 reflects a small amount by a dichroic mirror 34 to be described later, and outputs a signal having an intensity corresponding to the intensity of the laser beam received through the condenser lens 41, but the ratio of reflection at the dichroic mirror 34 is constant. Therefore, it can be considered that a signal having an intensity corresponding to the intensity of the emitted laser light is output. The collimating lens 32 collimates the laser light, the reflecting mirror 33 reflects the laser light toward the dichroic mirror 34, and the dichroic mirror 34 transmits most of the incident laser light (for example, 95%) as it is. The objective lens 36 focuses the laser light on the surface of the imaging plate 15. A focus actuator 37 is assembled to the objective lens 36. The focus of the laser light always matches the surface of the imaging plate 15 by a focus servo described later.

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。   When the focused laser beam is applied to the portion of the imaging plate 15 where the diffractive ring is imaged, a photo-stimulated luminescence phenomenon occurs, corresponding to the intensity of the diffracted X-ray at the time of diffractive ring imaging. Light is generated. The light generated by the stimulated light emission has a wavelength shorter than that of the laser light and passes through the objective lens 36 together with the reflected light of the laser light, but most of the light is reflected by the dichroic mirror 34, and the reflected light of the laser light is Most are transparent. The light reflected by the dichroic mirror 34 enters the photodetector 40 via the condenser lens 38 and the cylindrical lens 39. The photodetector 40 includes a four-part light receiving element including four light receiving elements having the same square shape, and outputs four light receiving signals (a, b, c, d) to the amplifier circuit 78. The cylindrical lens 39 is used to cause astigmatism.

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。   The amplification circuit 78 amplifies the four received light signals (a, b, c, d) and outputs them to the focus error signal generation circuit 79 and the SUM signal generation circuit 80. The focus error signal generation circuit 79 generates a focus error signal in the astigmatism method and outputs the focus error signal to the focus servo circuit 81. The focus servo circuit 81 starts to operate when a command is input from the controller 91, generates a focus servo signal based on the input focus error signal, and outputs the focus servo signal to the drive circuit 82. The drive circuit 82 drives the focus actuator 37 in accordance with the input focus servo signal to displace the objective lens 36 in the direction of the optical axis of the laser beam, so that the focal point of the laser beam is always on the surface of the imaging plate 15. Match.

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。   The SUM signal generation circuit 80 adds the four received light reception signals to generate a SUM signal and outputs it to the A / D conversion circuit 83. The intensity of the SUM signal is equivalent to the intensity of a small amount of laser light reflected by the imaging plate 15 and reflected by the dichroic mirror 34 and the intensity of light generated by the stimulated emission. Since the intensity of the reflected laser beam is substantially constant, the intensity of the SUM signal corresponds to the intensity of the light generated by the stimulated emission. That is, the intensity of the SUM signal corresponds to the intensity of diffracted X-rays in the imaged diffraction ring. When a command is input from the controller 91, the A / D conversion circuit 83 converts the instantaneous value of the input SUM signal into digital data and outputs it to the controller 91.

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。   Further, an LED light source 43 is provided adjacent to the objective lens 36. The LED light source 43 is controlled by the LED drive circuit 84 to emit visible light and erase the diffraction ring imaged on the imaging plate 15. When the LED drive circuit 84 receives a command from the controller 91, the LED drive circuit 84 supplies the LED light source 43 with a drive signal for generating visible light having a predetermined intensity.

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4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。   The X-ray diffraction measurement apparatus has an LED light source 44. As shown in FIGS. 2 to 4, the LED light source 44 is fixed to the lower surface of one end portion of the plate 45 disposed between the X-ray emitter 10 and the upper wall 26 of the table driving mechanism 20. The plate 45 is fixed to the output shaft 46 a of the motor 46 fixed in the housing 50 at the other end upper surface, and rotates in a plane parallel to the upper wall 26 by the rotation of the motor 46. Stopper members 47a and 47b are provided on the upper wall 26. When the plate 45 is rotated in the direction D1 in FIG. 4, the LED light source 44 is connected to the exit port 11 and the table of the X-ray emitter 10 when the stopper member 47a is rotated. The rotation of the plate 45 is regulated so that it stops at a position (position A) facing the through hole 26a of the upper wall 26 of the drive mechanism 20. On the other hand, when the plate 45 is rotated in the direction D2 in FIG. 4, the stopper member 47b is formed between the emission port 11 of the X-ray emitter 10 and the through hole 26a of the upper wall 26 of the table driving mechanism 20. The rotation of the plate 45 is restricted so that it stops at a position (B position) that is not blocked. In other words, the A position is a position where the plate 45 is in the state shown in FIGS. 2 and 3, and the LED light emitted from the LED light source 44 enters the passage of the passage member 28 provided in the through hole 27 a 1 of the spindle motor 27. This is the incident position. The B position is a position where X-rays emitted from the X-ray emitter 10 are not blocked by the plate 45. The LED light source 44 emits LED light according to a drive signal from an LED drive circuit 85 that is controlled by the controller 91. Although LED light is diffused visible light, when the plate 45 is at position A, a part of the light is emitted from the through-hole 18a through the same path as that of the outgoing X-ray. Becomes parallel light parallel to the axis.

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。   The motor 46 includes an encoder 46b. The encoder 46b outputs a pulse train signal that alternately switches between a high level and a low level to the rotation control circuit 86 every time the motor 46 rotates by a predetermined minute rotation angle. When a rotation direction and a rotation start command are input from the controller 91, the rotation control circuit 86 outputs a drive signal to the motor 46 to rotate the motor 46 in the indicated direction. When the input of the pulse train signal from the encoder 46b is stopped, the output of the drive signal is stopped. Thereby, the plate 45 can be rotated to the A position and the B position, respectively.

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。   An imaging lens 48 is provided on the notch wall 50 c of the housing 50, and an imager 49 is provided inside the housing 50. The image pickup device 49 is constituted by a CCD light receiver or a CMOS light receiver, and outputs a signal having an intensity corresponding to the light reception intensity of each image pickup device to the sensor signal extraction circuit 87. The imaging lens 48 and the imager 49 function as a digital camera that captures an image of a region around the irradiation point of the LED light on the measurement object OB located at a position set with respect to the imaging plate 15. The position set with respect to the imaging plate 15 is a position where the vertical distance L from the irradiation point of the X-ray and LED light on the measurement object OB to the imaging plate 15 is a predetermined distance. In this case, the depth of field by the imaging lens 48 and the imager 49 is set in a range before and after the irradiation point. The sensor signal extraction circuit 87 outputs the signal intensity data for each image pickup device of the image pickup device 49 to the controller 91 together with data for knowing the position (that is, pixel position) of each image pickup device.

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。   The optical axis of the imaging lens 48 is included in a plane including the optical axis of the X-rays emitted from the X-ray emitter 10 and the rotation reference position line of the imaging plate 15. The point at which the optical axes of the X-rays and LED light irradiated on the OB intersect is adjusted to be the irradiation point of the X-rays and LED light on the measurement object OB at the position set with respect to the imaging plate 15. Yes. Furthermore, when the incident angle of the X-ray and LED light with respect to the measurement object OB is a set value, the optical axis of the imaging lens 48 and the normal direction at the irradiation point of the X-ray and LED light of the measurement object OB are formed. The angle is made equal to the incident angle. Therefore, when the irradiation point of the X-ray and LED light on the measurement object OB is at a position set with respect to the imaging plate 15, and the LED light is irradiated at the incident angle set on the measurement object OB, The irradiation point of the LED light in the photographed image and the reception point of the LED light reflected by the measurement object OB are generated at the same position. Since the LED light applied to the measurement object OB is parallel light, the LED light generates scattered light and reflected light that is reflected substantially as parallel light at the irradiation point. The incident light is imaged at the position of the image pickup device 49 to form an image of the irradiation point, and the reflected light incident on the image forming lens 48 is collected by the image forming lens 48 and received by the image pickup device 49. It becomes an image. And when the irradiation point of LED light exists in the position set with respect to the imaging plate 15, and LED light is irradiated with the incident angle set to the measuring object OB, the scattered light which injects into the imaging lens 48 is shown. Since both the optical axis and the optical axis of the reflected light coincide with the optical axis of the imaging lens 48, the image of the irradiation point and the image of the light receiving point are at the same position.

また、図5に示すように、テーブル16には受光装置55がその先端がテーブル16の面より僅かに突出するように取り付けられている。受光装置55は、円筒状の筐体の両端に結像レンズ56とフォトディテクタ57がそれぞれ取り付けられたものであり、測定対象物OBにLED光が照射されたとき、LED光照射点で生じる散乱光の一部を受光し、受光強度を検出するためのものである。結像レンズ56の光軸はX線出射器10から出射されるX線の光軸(LED光の光軸)と交差し、この交差する位置は、結像レンズ48の光軸が該X線の光軸(LED光の光軸)と交差する位置と同じである。また、結像レンズ56の光軸が該X線の光軸(LED光の光軸)と交差する角度は、該X線の光軸(LED光の光軸)とイメージングプレート15に回折環を形成する回折X線が成す角度と等しく、本実施形態ではX線出射器10は2.291ÅのCrKα線を特性X線として出射し、測定対象物OBの材質は鉄であるので23.6度の値である。すなわち、図5に示すように、受光装置55は、X線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距離にあるとき、回折環が形成される半径位置に結像レンズ56の光軸がX線の照射点と交差するように取り付けられている。また、取り付けられている円周方向位置は、上述した回転角度0のラインの位置である。イメージングプレート15には回折環が形成される位置を中心として、受光装置55の先端よりやや大きめの穴が開けられており、イメージングプレート15をテーブル16に取り付ける際、この穴が受光装置55の先端に嵌まるよう取り付けるようになっている。イメージングプレート15の穴が開けられている部分には回折環が撮像されないが、回折環全体の一部であるので残留応力の測定精度には影響しない。   As shown in FIG. 5, the light receiving device 55 is attached to the table 16 so that the tip of the light receiving device 55 slightly protrudes from the surface of the table 16. The light receiving device 55 has an imaging lens 56 and a photo detector 57 attached to both ends of a cylindrical housing, respectively, and scattered light generated at the LED light irradiation point when the measurement object OB is irradiated with LED light. Is received to detect the intensity of the received light. The optical axis of the imaging lens 56 intersects the optical axis of the X-rays emitted from the X-ray emitter 10 (the optical axis of the LED light). It is the same as the position that intersects the optical axis of (the optical axis of the LED light). In addition, the angle at which the optical axis of the imaging lens 56 intersects the optical axis of the X-ray (LED optical axis) is such that a diffraction ring is formed between the optical axis of the X-ray (LED optical axis) and the imaging plate 15. In this embodiment, the X-ray emitter 10 emits 2.291Å CrKα rays as characteristic X-rays, and since the material of the measurement object OB is iron, it is 23.6 degrees. Is the value of That is, as shown in FIG. 5, when the X-ray irradiation point is at a set distance with respect to the imaging plate 15, the light receiving device 55 has an optical axis of the imaging lens 56 at a radial position where a diffraction ring is formed. Is attached so as to intersect the X-ray irradiation point. The attached circumferential position is the position of the line with the rotation angle 0 described above. The imaging plate 15 has a hole that is slightly larger than the tip of the light receiving device 55 around the position where the diffraction ring is formed. When the imaging plate 15 is attached to the table 16, this hole is the tip of the light receiving device 55. It is designed to fit in. The diffractive ring is not imaged in the portion of the imaging plate 15 where the hole is made, but does not affect the measurement accuracy of the residual stress because it is a part of the entire diffractive ring.

フォトディテクタ57は、X線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距離にあるとき、結像レンズ56によりX線の照射点の像が形成される位置に取り付けられている。フォトディテクタ57は、円形の枠体の中心に微小面積のものが取り付けられ、この枠体が円筒状の筐体に取り付けられているので、フォトディテクタ57は、結像レンズ56の光軸(円筒状の筐体の中心軸)と略平行で結像レンズ56に入射した光のみを受光する。すなわち、X線の照射点(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距離にあるとき、フォトディテクタ57が受光する光はほとんどLED光の散乱光である。そして、フォトディテクタ57はスリップリング29と信号線がつながっており、受光した光の強度に相当する強度の信号をスリップリング29を介して受光強度検出回路88に出力する。受光強度検出回路88は、コントローラ91から指令が入力すると、設定された時間間隔で、フォトディテクタ57が出力する受光強度に相当する強度の信号の瞬時値をデジタルデータにし、コントローラ91に出力する。   The photodetector 57 is attached to a position where an image of the X-ray irradiation point is formed by the imaging lens 56 when the X-ray irradiation point is at a set distance from the imaging plate 15. The photodetector 57 has a small area attached to the center of a circular frame, and this frame is attached to a cylindrical casing. Therefore, the photodetector 57 has an optical axis (cylindrical shape) of the imaging lens 56. Only light that is substantially parallel to the central axis of the housing and incident on the imaging lens 56 is received. That is, when the X-ray irradiation point (LED light irradiation point) is at a set distance from the imaging plate 15, the light received by the photodetector 57 is almost the scattered light of the LED light. The photodetector 57 is connected to the slip ring 29 and a signal line, and outputs a signal having an intensity corresponding to the intensity of the received light to the received light intensity detection circuit 88 via the slip ring 29. When a command is input from the controller 91, the received light intensity detection circuit 88 converts the instantaneous value of a signal corresponding to the received light intensity output from the photodetector 57 into digital data at a set time interval and outputs the digital data to the controller 91.

受光装置55はスピンドルモータ27によりテーブル16を回転させると、X線出射器10から出射されるX線の光軸(LED光の光軸)周りに回転するが、このとき結像レンズ56の光軸が該X線の光軸(LED光の光軸)と交差する位置及び交差する角度は変化しない。すなわち、テーブル16を回転させると、受光装置55は回折環を形成する回折X線と同じ光路の散乱光を回折環全周に渡って検出することになる。よって、回折環を形成する回折X線が測定対象物OBで妨害されるときは、回折X線と同じ光路の散乱光も妨害されることになり、それぞれの回転角度ごとの散乱光の受光強度を検出すれば、回折環の欠落情報を得ることができる。   When the table 16 is rotated by the spindle motor 27, the light receiving device 55 rotates around the optical axis of the X-rays emitted from the X-ray emitter 10 (the optical axis of the LED light). The position where the axis intersects the optical axis of the X-ray (the optical axis of the LED light) and the intersecting angle do not change. That is, when the table 16 is rotated, the light receiving device 55 detects scattered light having the same optical path as that of the diffracted X-ray forming the diffraction ring over the entire circumference of the diffraction ring. Therefore, when the diffracted X-rays forming the diffraction ring are disturbed by the measurement object OB, the scattered light in the same optical path as the diffracted X-rays is also disturbed, and the received light intensity of the scattered light at each rotation angle. Can be obtained.

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。   The computer device 90 includes a controller 91, an input device 92, and a display device 93. The controller 91 is an electronic control unit mainly including a microcomputer including a CPU, ROM, RAM, a large capacity storage device, and the like, and executes various programs stored in the large capacity storage device to perform an X-ray diffraction measurement device. Control the operation of The input device 92 is connected to the controller 91 and is used by an operator to input various parameters, work instructions, and the like. The display device 93 includes the position and orientation of the X-ray diffraction measurement device (housing 50) with respect to the measurement location of the measurement object OB, in addition to the image including the irradiation point and the light receiving point imaged by the imaging device 49 on the display screen. A mark for properly setting is also displayed. Further, the display device 93 visually notifies the operator of various setting situations, operating situations, measurement results, and the like. The high voltage power supply 95 supplies the X-ray emitter 10 with a high voltage and current for X-ray emission.

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に対するX線回折測定装置の位置と姿勢を調整したうえで、測定対象物OBのX線回折測定を行う具体的方法について説明する。作業者は、測定対象物OBを対象物セット装置60のプレートPLに吸着させ、アーム式移動装置を動かしてX線回折測定装置(筐体50)を測定対象物OBの近くまで移動させ、電源を投入してX線回折測定システムを作動させる。この後、X線回折測定は、位置姿勢調整工程S1、回折環欠落判定工程S2、回折環撮像工程S3、回折環読取り工程S4,回折環消去工程S5及び残留応力計算工程S6の順に行われるが、先行技術文献の特許文献1で既に詳細に説明されている箇所は、簡略的に説明するにとどめる。   Next, using the X-ray diffraction measurement system including the X-ray diffraction measurement apparatus configured as described above, the position and orientation of the X-ray diffraction measurement apparatus with respect to the measurement object OB are adjusted, and then the measurement object OB is adjusted. A specific method for performing X-ray diffraction measurement will be described. The operator adsorbs the measurement object OB to the plate PL of the object setting device 60, moves the arm type moving device, moves the X-ray diffraction measurement device (housing 50) to the vicinity of the measurement object OB, and supplies power. To activate the X-ray diffraction measurement system. Thereafter, the X-ray diffraction measurement is performed in the order of the position and orientation adjustment step S1, the diffraction ring missing determination step S2, the diffraction ring imaging step S3, the diffraction ring reading step S4, the diffraction ring elimination step S5, and the residual stress calculation step S6. The portions already described in detail in Patent Document 1 of the prior art document will be simply described.

位置姿勢調整工程S1は、測定対象物OBに対するX線回折測定装置(筐体50)の位置と姿勢を調整する工程である。作業者は、まず、アーム式移動装置及び対象物セット装置60のアーム機構69と5つの操作子63a,65a,66a,67a,68aのいくつかを操作し、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とで、おおよそで測定対象物OBにおけるX線の照射点を目的とする測定位置にし、X線の入射方向、X線の入射角度、及び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の目的とする測定位置付近に照射される。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。   The position and orientation adjustment step S1 is a step of adjusting the position and orientation of the X-ray diffraction measurement apparatus (housing 50) with respect to the measurement object OB. First, the operator operates the arm mechanism 69 of the arm-type moving device and the object setting device 60 and some of the five operators 63a, 65a, 66a, 67a, 68a, and the X-ray diffraction measurement device (housing 50). By adjusting the position and orientation of the measurement object OB with respect to the measurement object OB, the X-ray irradiation point on the measurement object OB is set to the target measurement position, and the X-ray incident direction, X-ray incident angle, and X The distance from the irradiation point of the line to the imaging plate 15 is set to a set distance. Next, the operator inputs to adjust the position and orientation from the input device 92. With this input, the controller 91 outputs a command to each circuit, moves the imaging plate 15 to the diffraction ring imaging position (the state shown in FIGS. 1 to 3), and drives the motor 46 to rotate the plate 45 to the A position. The LED light source 44 is turned on. As a result, LED light, which is parallel light, is emitted from the circular hole 50c1 of the housing 50 to the outside, and is irradiated near the target measurement position of the measurement object OB. Furthermore, the controller 91 causes the image pickup signal from the image pickup device 49 to be output from the sensor signal extraction circuit 87 to the controller 91 and causes the display device 93 to display an image near the irradiation position of the LED light created from this image pickup signal. At this time, the displayed image has a cross mark at a position on the captured image corresponding to the position where the optical axis of the imaging lens 48 intersects the image pickup device 49 independently of the image displayed by the imaging signal. Is displayed.

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。   In this case, the cross point of the cross mark is located at the center of the screen of the display device 93, the X-axis direction of the cross mark corresponds to the horizontal direction of the screen, and the Y-axis direction of the cross mark corresponds to the vertical direction of the screen. The cross point of the cross mark is a position where the irradiation point is imaged when the distance L from the irradiation point of the LED light to the imaging plate 15 is a set value, and at the same time, the distance L is the set value. When the LED light is incident on the measurement object OB at the incident angle set, the light receiving point is a position to be imaged. Further, the Y-axis direction of the cross mark is the irradiation direction of the LED light and the X-ray, and the direction in which this direction is projected onto the measurement object OB is the measurement direction of the residual normal stress.

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のアーム機構69と5つの操作子63a,65a,66a,67a,68aを操作し、測定対象物OBに対する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LED光の照射点が測定対象物OBの目的とする測定位置になるとともに、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X線出射器10から出射されるX線は測定対象物OBの目的とする測定位置に照射され、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。もし、測定対象物OBの凹凸による妨害によりLED光の照射点と受光点の2つを十字マークのクロス点と合致させることができないときは、LED光の照射点のみを十字マークのクロス点と合致させるようにする。このときは、測定対象物OBに対するX線の入射角度は設定値にならないので、後述する回折環読取り工程S4で検出した回折環からX線の入射角度を計算する。この計算については、後述する残留応力計算工程S6で詳細に説明する。   The operator operates the arm mechanism 69 of the object setting device 60 and the five operators 63a, 65a, 66a, 67a, 68a while viewing the image displayed on the display device 93, and performs X-rays on the measurement object OB. The position and orientation of the diffraction measurement device (housing 50) are adjusted so that the irradiation point of the LED light on the screen becomes the target measurement position of the measurement object OB and coincides with the cross point of the cross mark, and the light receiving point To match the cross point of the cross mark. As a result, the X-ray emitted from the X-ray emitter 10 is irradiated to the target measurement position of the measurement object OB, the distance from the X-ray irradiation point to the imaging plate 15 becomes a set value, and the measurement object OB. The incident angle of X-rays with respect to is a set value. If the LED light irradiation point and the light receiving point cannot be matched with the cross mark cross point due to obstruction due to the unevenness of the measurement object OB, only the LED light irradiation point is set as the cross mark cross point. Try to match. At this time, since the incident angle of the X-ray with respect to the measurement object OB does not become a set value, the incident angle of the X-ray is calculated from the diffraction ring detected in the diffraction ring reading step S4 described later. This calculation will be described in detail in the residual stress calculation step S6 described later.

次の回折環欠落判定工程S2において、作業者は、入力装置92から回折環欠落判定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、図6に示すフローのプログラムをスタートさせる。以下、図6のフローに沿って説明する。まずステップS12にて、変数nと変数mを0にする。変数nは受光強度検出回路88から入力した散乱光の強度に相当するデータに割り当てられる変数であり、変数mは該データが設定値以上である場合(散乱光の強度が設定強度以上である場合)に1づつ増加する変数である。次にステップS14にて、受光強度検出回路88に作動開始指令を出力し、ステップS16にて、回転角度検出回路75に作動開始指令を出力する。これにより、コントローラ91には、受光強度検出回路88と回転角度検出回路75に設定された時間間隔で、散乱光の強度に相当するデータとテーブル16の回転角度データが入力する。次にステップ18にて、スピンドルモータ制御回路74に作動開始指令と回転速度を出力する。これによりスピンドルモータ27はコントローラ91に設定されている回転速度で回転を開始し、受光装置55も出射X線の光軸周りに回転する。次にステップS20にて、エンコーダ27Cからインデックス信号が入力するのを待ち、インデックス信号が入力するとYesと判定してステップS22へ行く。ステップS22にて、受光強度検出回路88から入力しているデジタルデータ(受光強度)を取り込み、メモリに記憶する。次にステップS24にて、取り込んだデジタルデータ(受光強度)が設定値以上である場合はYesと判定して、ステップS26にてR(n)に1を入力し、mをインクリメントする。また、取り込んだデジタルデータ(受光強度)が設定値より小さい場合はNo判定して、ステップS28にてR(n)に0を入力する。   In the next diffraction ring missing determination step S <b> 2, the operator inputs from the input device 92 that the diffraction ring missing determination is performed. With this input, the controller 91 starts the program of the flow shown in FIG. Hereinafter, it demonstrates along the flow of FIG. First, in step S12, the variables n and m are set to zero. The variable n is a variable assigned to data corresponding to the intensity of scattered light input from the received light intensity detection circuit 88, and the variable m is when the data is greater than or equal to a set value (when the intensity of scattered light is greater than or equal to the set intensity). ) Is a variable that increases by one. Next, in step S14, an operation start command is output to the received light intensity detection circuit 88, and in step S16, an operation start command is output to the rotation angle detection circuit 75. As a result, data corresponding to the intensity of scattered light and rotation angle data of the table 16 are input to the controller 91 at time intervals set in the received light intensity detection circuit 88 and the rotation angle detection circuit 75. Next, at step 18, an operation start command and a rotation speed are output to the spindle motor control circuit 74. As a result, the spindle motor 27 starts rotating at the rotation speed set in the controller 91, and the light receiving device 55 also rotates around the optical axis of the emitted X-ray. Next, in step S20, the process waits for an index signal to be input from the encoder 27C. If the index signal is input, it is determined Yes and the process proceeds to step S22. In step S22, the digital data (light reception intensity) input from the light reception intensity detection circuit 88 is captured and stored in the memory. Next, in step S24, if the acquired digital data (light reception intensity) is greater than or equal to the set value, it is determined Yes, and in step S26, 1 is input to R (n) and m is incremented. If the acquired digital data (light reception intensity) is smaller than the set value, No is determined, and 0 is input to R (n) in step S28.

次にステップS30にてnをインクリメントし、ステップS32にて次にデジタルデータ(受光強度)を取り込む回転角度であるn・ΔΘが360°以上でないか否か判定する。ΔΘは予め設定されている、デジタルデータ(受光強度)を取り込む回転角度の微小間隔である。データの取り込みを開始した時点では、n・ΔΘは微小値であるので、Noと判定してステップS34へ行き、ステップS34にて回転角度検出回路75から入力しているデジタルデータ(回転角度)を取り込み、ステップS36にて取り込んだデジタルデータとn・ΔΘとの差が許容値以内になるまでNoと判定して、ステップS34とステップS36を繰り返す。これは、取り込んだデジタルデータ(回転角度)がほぼn・ΔΘになるまで待つことである。取り込んだデジタルデータ(回転角度)がほぼn・ΔΘになるとYesと判定してステップS22に戻り、受光強度検出回路88から入力しているデジタルデータ(受光強度)を取り込み、メモリに記憶する。このようにしてステップS22乃至ステップS36の処理が繰り返され、回転角度0°,ΔΘ,2・ΔΘ・・・に対応させて、受光強度が所定値以上のときはR(n)に「1」が入力され、所定値未満のときは「0」が入力される。これは回折環が形成される箇所は「1」を、形成されない箇所は「0」を記憶する処理である。また、受光強度が所定値以上であるとmがインクリメントされることで、受光強度が所定値以上であるデータ数がカウントされる。   Next, in step S30, n is incremented, and in step S32, it is determined whether or not n · ΔΘ, which is the rotation angle at which digital data (light reception intensity) is next taken, is not 360 ° or more. ΔΘ is a preset minute interval of rotation angle for taking in digital data (light reception intensity). Since n · ΔΘ is a minute value at the start of data capture, it is determined No and the process proceeds to step S34, and the digital data (rotation angle) input from the rotation angle detection circuit 75 in step S34 is obtained. The determination is No until the difference between the digital data acquired in step S36 and n · ΔΘ is within an allowable value, and step S34 and step S36 are repeated. This is to wait until the acquired digital data (rotation angle) is approximately n · ΔΘ. When the acquired digital data (rotation angle) is approximately n · ΔΘ, the determination is Yes, the process returns to step S22, and the digital data (received light intensity) input from the received light intensity detection circuit 88 is acquired and stored in the memory. In this way, the processing from step S22 to step S36 is repeated, and corresponding to the rotation angles 0 °, ΔΘ, 2, · ΔΘ... Is input, and when it is less than the predetermined value, “0” is input. This is a process of storing “1” in a place where a diffraction ring is formed and “0” in a place where a diffraction ring is not formed. Further, when the received light intensity is equal to or greater than a predetermined value, m is incremented, whereby the number of data whose received light intensity is equal to or greater than the predetermined value is counted.

そして、ステップS22乃至ステップS36の処理が繰り返され、ステップS30にてnがインクリメントされていくと、n・ΔΘは360°以上になり、すなわち受光装置55が1回転し、ステップS32にてYesと判定され、ステップS38に行く。ステップS38にて、スピンドルモータ制御回路74、受光強度検出回路88及び回転角度検出回路75に作動停止指令を出力してスピンドルモータ27の回転の停止と、受光強度と回転角度のデジタルデータの出力を停止させる。次にステップS40にて、回転角度ごとに記憶されている「1」又は「0」を用いて回折環画像を表示装置93に表示させる。これは、「1」である箇所は円周上のドットに色をつけ、「0」である箇所は色をつけない処理である。これにより、作業者は、表示装置93を見れば回折環に欠落が発生するか否かを判断することができる。次にステップS42にて、全データ数(n+1)に対する受光強度が所定値以上であるデータ数mの割合が許容値以上か否かを判定し、許容値以上であればYesと判定してステップS44にて表示装置93に「回折環欠落無し」を表示する。また、許容値未満であればNoと判定してステップS46にて表示装置93に「回折環欠落有り」を表示する。作業者は、表示装置93に表示されるこの表示を見ても、回折環に欠落が発生するか否かを判断することができる。このときの許容値は1に近い値である。そして、プログラムはステップS48にて終了する。   Then, when the processes of steps S22 to S36 are repeated and n is incremented in step S30, n · ΔΘ becomes 360 ° or more, that is, the light receiving device 55 makes one rotation, and Yes in step S32. The determination is made and the process goes to step S38. In step S38, an operation stop command is output to the spindle motor control circuit 74, the light reception intensity detection circuit 88, and the rotation angle detection circuit 75 to stop the rotation of the spindle motor 27 and to output digital data of the light reception intensity and the rotation angle. Stop. Next, in step S40, the diffraction ring image is displayed on the display device 93 using “1” or “0” stored for each rotation angle. This is a process of adding a color to a dot on the circumference at a location “1” and not adding a color to a location “0”. Thus, the operator can determine whether or not the diffraction ring is missing by looking at the display device 93. Next, in step S42, it is determined whether or not the ratio of the number of data m whose received light intensity is greater than or equal to a predetermined value with respect to the total number of data (n + 1) is greater than or equal to an allowable value. In S44, “no missing diffraction ring” is displayed on the display device 93. On the other hand, if it is less than the allowable value, it is determined as No, and “diffractive ring missing” is displayed on the display device 93 in step S46. The operator can determine whether or not a defect occurs in the diffraction ring by looking at the display displayed on the display device 93. The allowable value at this time is a value close to 1. Then, the program ends at step S48.

作業者は、回折環に欠落がある場合は、回折環画像の欠落箇所から欠落が発生する原因となる測定対象物OBの凹凸箇所を見きわめ、対象物セット装置60のアーム機構69と5つの操作子63a,65a,66a,67a,68aを操作して、回折環に欠落発生しないよう、測定対象物OBに対するX線回折測定装置(筐体50)の位置と姿勢を調整する。この調整は、LED光の反射光の受光点は無視し、LED光の照射点が測定対象物OBの目的とする位置かつ十字マークのクロス点と合致させたまま、LED光の入射方向を変える調整である。このときも、測定対象物OBに対するX線の入射角度は設定値にならないので、後述する回折環読取り工程S4で検出した回折環からX線の入射角度を計算する。作業者は、調整が終了すると、再度上述した回折環欠落判定工程S2を行い、回折環の欠落の有無を確認する。作業者は、回折環に欠落がある場合は、位置姿勢調整工程S1と回折環欠落判定工程S2を何回でも実行することができるが、回折環画像の欠落箇所が極一部で残留応力の測定精度は悪くならないと判断すれば、回折環画像に欠落箇所があっても、次の回折環撮像工程S3を行うことができる。   When there is a missing portion in the diffraction ring, the operator identifies the uneven portion of the measurement object OB that causes the missing portion from the missing portion of the diffraction ring image, and operates the arm mechanism 69 of the object setting device 60 and the five operations. The children 63a, 65a, 66a, 67a, 68a are operated to adjust the position and posture of the X-ray diffraction measurement apparatus (housing 50) with respect to the measurement object OB so as not to be lost in the diffraction ring. In this adjustment, the receiving point of the reflected light of the LED light is ignored, and the incident direction of the LED light is changed while the irradiation point of the LED light matches the target position of the measurement object OB and the cross point of the cross mark. It is adjustment. Also at this time, since the incident angle of the X-ray with respect to the measurement object OB does not become a set value, the incident angle of the X-ray is calculated from the diffraction ring detected in the diffraction ring reading step S4 described later. When the adjustment is completed, the operator performs the diffraction ring missing determination step S2 described above again, and confirms whether or not the diffraction ring is missing. The operator can execute the position / orientation adjustment step S1 and the diffraction ring missing determination step S2 any number of times when the diffraction ring is missing. If it is determined that the measurement accuracy does not deteriorate, the next diffraction ring imaging step S3 can be performed even if there is a missing portion in the diffraction ring image.

作業者は、次の回折環撮像工程S3を行ってもよいと判断すれば、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。   If the operator determines that the next diffraction ring imaging step S <b> 3 may be performed, the operator inputs an end of position and orientation adjustment from the input device 92. Thus, the controller 91 outputs a command to each circuit, turns off the LED light source 44, stops outputting the imaging signal, drives the motor 46, and rotates the plate 45 to the B position. As a result, the X-ray from the X-ray emitter 10 can enter the through hole 26a in the upper wall 26 of the table drive mechanism 20.

次の回折環撮像工程S3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。なお、上述した測定対象物OBに対するX線回折測定装置(筐体50)の位置と姿勢の調整において、X線(LED光)の入射角度を設定値にできなかった場合(LED光の受光点を撮影画像のクロス点に合わせなかった場合)は、「X線入射角度計算」を入力する。これは、上述したように後述する回折環読取り工程S4で検出した回折環からX線の入射角度を計算するためである。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X線照射点で発生した回折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。   In the next diffraction ring imaging step S3, the operator inputs the material of the measurement object OB (iron in the present embodiment) from the input device 92 and inputs the measurement start. In the adjustment of the position and orientation of the X-ray diffraction measurement device (housing 50) with respect to the measurement object OB described above, the incident angle of the X-ray (LED light) cannot be set to the set value (light receiving point of the LED light) Is not matched with the cross point of the captured image), “X-ray incident angle calculation” is input. This is because the X-ray incident angle is calculated from the diffraction ring detected in the diffraction ring reading step S4 described later as described above. Accordingly, the controller 91 controls the spindle motor control circuit 74 to rotate the imaging plate 15 at a low speed, and stops the rotation of the imaging plate 15 when the index signal is input from the encoder 27c. Thereby, the diffraction ring is imaged on the imaging plate 15 in a state where the rotation angle is 0 ° at the time of reading the diffraction ring. Next, the controller 91 controls the X-ray control circuit 71 to cause the X-ray emitter 10 to start emitting X-rays. Thereby, the diffraction ring is imaged on the imaging plate 15 by the diffracted X-rays generated at the X-ray irradiation point in the measurement object OB. Then, after a predetermined time has elapsed, the X-ray control circuit 71 is controlled to cause the X-ray emitter 10 to stop emitting X-rays.

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。   Next, the controller 91 executes the diffraction ring reading step S4 automatically or by operator input. The controller 91 controls the feed motor control circuit 73 to move the imaging plate 15 to the reading start position in the diffraction ring reading region. The reading start position is a position where the irradiation position of the laser beam is slightly inside the circle with the diffraction ring reference radius Ro. The diffraction ring reference radius Ro is the radius of the diffraction ring formed on the imaging plate 15 when the residual stress of the measurement object OB is “0”, and the X-ray diffraction angle 2Θx of the measurement object OB. (Θx is a Bragg angle) and the distance L from the X-ray irradiation point to the imaging plate 15 are calculated by the following formula: Ro = L · tan (2Θx). The X-ray diffraction angle 2Θx is determined by the material of the measurement object OB, and the distance L is adjusted to a set value. Therefore, if the diffraction angle 2Θx is stored in advance for each material of the measurement object OB, the measurement is performed. The diffraction ring reference radius Ro can be calculated by inputting the material of the object OB.

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。   Next, the controller 91 controls the spindle motor control circuit 74 to rotate the spindle motor 27 at a predetermined rotation speed, and controls the laser drive circuit 77 to irradiate the imaging plate 15 with laser light from the laser detection device 30. The focus servo circuit 81 is controlled to start focus servo. Further, the rotation angle detection circuit 75 is controlled to start the output of the rotation angle θp of the spindle motor 27 (imaging plate 15), and the A / D conversion circuit 83 is controlled to output the data of the instantaneous value I of the SUM signal. , And the feed motor control circuit 73 is controlled to rotate the feed motor 22 to move the imaging plate 15 from the reading start position in the lower right direction in FIGS. 1 and 2 at a constant speed. Thereby, the irradiation position of the laser beam starts to rotate relatively spirally on the imaging plate 15. Thereafter, every time the imaging plate 15 rotates by a predetermined small angle, the controller 91 outputs the data of the instantaneous value I of the SUM signal output from the A / D conversion circuit 83 and the rotation angle θp output from the rotation angle detection circuit 75. And the data of the movement distance x output from the position detection circuit 72 are input and stored in correspondence with each other. The moving distance x is stored after being converted into a radial distance r (radius value r) of the laser beam irradiation position. As a result, the data representing the instantaneous value I, the rotation angle θp, and the radius value r of the SUM signal are sequentially stored for each predetermined rotation angle with respect to the irradiation position of the laser beam rotating in a spiral.

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。   In parallel with the storing operation for each predetermined rotation angle of the data representing the instantaneous value I, the rotation angle θp, and the radius value r of the SUM signal, the controller 91 sets the instantaneous value I of the SUM signal with respect to the radius value r for each rotation angle θp. A curve is created, and a radius value rα and a SUM signal intensity value Iα corresponding to the peak of the curve are stored. This is a process of obtaining the intensity distribution of the diffracted X-rays in the radial direction for each rotation angle α of the diffraction ring, and obtaining the radius value rα at the location where the intensity of the diffracted X-rays peaks and the intensity Iα corresponding to the intensity of the diffracted X-rays. It is. Then, the radius value rα and the intensity Iα are acquired at all the rotation angles θp (rotation angle α), and when the instantaneous value I of the SUM signal to be detected becomes sufficiently smaller than the intensity Iα, the data storage is finished. . As a result, the intensity distribution corresponding to the intensity of the diffracted X-rays in the diffraction ring is detected by the data group of the instantaneous value I, the rotation angle θp and the radius value r, and the shape of the diffraction ring is detected by the radius value rα for each rotation angle α. It will be done. Thereafter, the controller 91 outputs a command to each circuit, stops the focus servo, stops the irradiation of the laser beam, stops the operation of the A / D conversion circuit 83 and the rotation angle detection circuit 75, and Stop operation. The rotation of the imaging plate 15 is continued.

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S5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。   Next, the controller 91 executes the diffraction ring elimination step S5 automatically or by operator input. The controller 91 controls the feed motor control circuit 73 to move the imaging plate 15 to the erase start position in the diffraction ring erase region. The erasure start position of the imaging plate 15 is a position where the center of the LED light output from the LED light source 43 is further inside than the reading start position with respect to the circle having the diffraction ring reference radius Ro. Next, the controller 91 controls the LED drive circuit 84 to irradiate the imaging plate 15 with the LED light from the LED light source 43 and controls the feed motor control circuit 73 so that the imaging plate 15 is moved from the erasing start position. The feed motor 22 is rotated so as to move at a constant speed in the lower right direction in FIGS. 1 and 2 to the erase end position. The erase end position is a position where the center of the LED light is outside the diffraction ring reference radius Ro by the same distance as the erase start position. Thereby, LED light is irradiated spirally on the imaging plate 15, and the imaged diffraction ring is erased.

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。   When the imaging plate 15 reaches the erasing end position, the controller 91 controls the feed motor control circuit 73 to stop the movement of the imaging plate 15 and controls the LED drive circuit 84 to stop the irradiation of the LED light to detect the position. The operation of the circuit 72 is stopped, and the spindle motor control circuit 74 is controlled to stop the rotation of the spindle motor 27 (imaging plate 15).

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S6を実行する。これは、回折環の形状である回転角度αごとの半径値rαのデータと、X線照射点からイメージングプレート15までの距離LおよびX線の入射角ψを用いて、cosα法を用いた演算により残留応力を計算する演算処理である。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。なお、上述したように、測定対象物OBに対するX線回折測定装置(筐体50)の位置と姿勢の調整において、X線(LED光)の入射角ψを設定値にできなかった場合(LED光の受光点を撮影画像のクロス点に合わせなかった場合)は、残留応力を計算する前に、X線の入射角ψを計算する必要がある。以下にその計算方法を説明する。   Next, the controller 91 executes the residual stress calculation step S6 automatically or by operator input. This is a calculation using the cos α method using the data of the radius value rα for each rotation angle α which is the shape of the diffraction ring, the distance L from the X-ray irradiation point to the imaging plate 15 and the X-ray incident angle ψ. This is a calculation process for calculating the residual stress. This calculation is a well-known technique and is described in detail in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2005-241308 [0026] to [0044], and thus the description thereof is omitted. As described above, in the adjustment of the position and orientation of the X-ray diffraction measurement apparatus (housing 50) with respect to the measurement object OB, the incident angle ψ of X-rays (LED light) cannot be set to the set value (LED In the case where the light receiving point is not aligned with the cross point of the photographed image), it is necessary to calculate the X-ray incident angle ψ before calculating the residual stress. The calculation method will be described below.

X線の入射角度は、回転角度αに対する強度Iαの関係から後述する演算値を求め、予め記憶されている演算値とX線の入射角ψとの関係テーブル又は関係曲線から求めることができる。この計算の説明を行う前に、回折環の円周方向に対する回折X線の強度とX線の入射角ψとの関係を説明する。図9は、回折環の円周方向に対する回折X線の強度変化(回転角度αと強度Iαとの関係)をX線の入射角ψが0°、20°、45°の場合で示したものである。回転角度0°(360°)付近が強度が最も大きく、回転角度180°付近が強度が最も小さくなっており、X線の入射角ψが小さくなるほど、この強度の差の度合は小さくなっている。その理由は以下のように考えられる。測定対象物OBに入射したX線は、微小ではあるが測定対象物OBの表面からある程度の深さまで浸透し回折する。そして、回折したX線は測定対象物OB中を進む距離が長いほど強度は弱くなる。図10は、測定対象物OBにおけるX線の回折を、回折する深さを誇張して示したものであるが、図10(a)に示されるように、回転角度0°(360°)の位置が回折したX線が測定対象物中OB中を進む距離が最も短く、回転角度180°の位置が回折したX線が測定対象物中を進む距離が最も長い。そして、図10(a)〜(c)に示されるように、X線の入射角ψが小さくなるほど(X線の光軸と測定対象物表面の成す角度が大きくなるほど)、回転角度0°と180°における回折X線が測定対象物OB中を進む距離の差は小さくなる。これにより、回折環には図9に示すような円周方向に対する強度変化が生じ、この強度変化の度合はX線の入射角ψが小さくなる程小さくなる。   The incident angle of the X-ray can be obtained from a relational value or a relational curve between a pre-stored computed value and the incident angle ψ of the X-ray by obtaining a calculation value to be described later from the relationship of the intensity Iα to the rotation angle α. Before explaining this calculation, the relationship between the intensity of diffracted X-rays in the circumferential direction of the diffraction ring and the incident angle ψ of X-rays will be described. FIG. 9 shows the change in the intensity of the diffracted X-ray with respect to the circumferential direction of the diffraction ring (relation between the rotation angle α and the intensity Iα) when the X-ray incident angle ψ is 0 °, 20 °, and 45 °. It is. The intensity is the highest near the rotation angle of 0 ° (360 °), the intensity is the lowest near the rotation angle of 180 °, and the difference in the intensity decreases as the X-ray incident angle ψ decreases. . The reason is considered as follows. The X-rays incident on the measurement object OB penetrate to a certain depth from the surface of the measurement object OB, but are diffracted. And the intensity | strength becomes weak, so that the diffracted X-ray travels the measurement object OB long. FIG. 10 shows X-ray diffraction in the measurement object OB with exaggerated diffracting depth. As shown in FIG. 10A, the rotation angle is 0 ° (360 °). The distance that the X-ray whose position is diffracted travels in the OB in the measurement object is the shortest, and the distance that the X-ray diffracted at the rotation angle of 180 ° travels in the measurement object is the longest. Then, as shown in FIGS. 10A to 10C, as the incident angle ψ of the X-ray becomes smaller (the angle formed by the optical axis of the X-ray and the surface of the measurement object becomes larger), the rotation angle becomes 0 °. The difference in the distance traveled by the diffracted X-ray at 180 ° in the measurement object OB is small. As a result, an intensity change in the circumferential direction as shown in FIG. 9 occurs in the diffraction ring, and the degree of this intensity change becomes smaller as the X-ray incident angle ψ becomes smaller.

従って、測定対象物OBの材質ごとに、既知の入射角ψでX線を照射して撮像した回折環の回折環の円周方向に対する強度変化を得ることを複数のX線の入射角ψにて行い、得られた強度変化から強度変化の度合を表す演算値を算出し、この演算値をX線の入射角ψに対応させた関係テーブル又は関係曲線を記憶しておけば、測定において撮像した回折環からX線の入射角ψを求めることができる。すなわち、上述のように得られた回転角度αに対する強度Iαの関係から強度変化の度合を表す演算値を計算し、この演算値を記憶させてある関係テーブル又は関係曲線に当てはめれば、X線の入射角ψを求めることができる。強度変化の度合を表す演算値としては、以下のいずれかを用いるとよい。又は、以下の複数の演算値を用いて関係テーブル又は関係曲線を複数作成し、それぞれから求められたX線の入射角度を平均するようにしてもよい。
・強度変化曲線をスムージング処理した後の強度Iαのピーク値とボトム値の差を平均の強度で除算した値(変動範囲の割合)
・強度変化曲線における強度Iαの平均の強度からの差の絶対値を加算してデータ数で除算し、さらに平均の強度で除算した値(平均偏差の割合)
・強度変化曲線における強度Iαの平均の強度からの差の二乗を加算してデータ数で除算し、その正の平方根値を求め、さらに平均の強度で除算した値(標準偏差の割合)
なお、回折環を形成していないときのSUM信号の瞬時値Iの平均値を得ておき、この値を強度Iαから減算した値を強度Iαとして計算を行った演算値を用いると、微量ではあるがバックグランドの影響を除外でき、さらにX線の入射角ψの検出精度を良くすることができる。
Therefore, for each material of the measurement object OB, obtaining an intensity change in the circumferential direction of the diffraction ring of the diffraction ring imaged by irradiating X-rays with a known incident angle ψ If a calculated value representing the degree of intensity change is calculated from the obtained intensity change, and a relation table or a relation curve in which the calculated value is made to correspond to the incident angle ψ of X-rays is stored, imaging is performed in the measurement. The incident angle ψ of the X-ray can be obtained from the diffracted ring. That is, if a calculation value representing the degree of intensity change is calculated from the relationship of the intensity Iα with respect to the rotation angle α obtained as described above, and this calculation value is applied to a stored relationship table or relationship curve, the X-ray Can be obtained. Any of the following may be used as a calculated value representing the degree of intensity change. Alternatively, a plurality of relational tables or relational curves may be created using a plurality of calculated values below, and the X-ray incident angles obtained from each may be averaged.
-The value obtained by dividing the difference between the peak value and bottom value of intensity Iα after smoothing the intensity change curve by the average intensity (ratio of fluctuation range)
-The value obtained by adding the absolute value of the difference from the average intensity of the intensity Iα in the intensity change curve, dividing by the number of data, and further dividing by the average intensity (ratio of average deviation)
-The square of the difference from the average intensity of the intensity Iα in the intensity change curve is added and divided by the number of data to obtain the positive square root value, and further divided by the average intensity (ratio of standard deviation)
If an average value of the instantaneous value I of the SUM signal when the diffraction ring is not formed is obtained, and an arithmetic value obtained by subtracting this value from the intensity Iα is used as the intensity Iα, a small amount is used. However, the influence of the background can be excluded, and the detection accuracy of the X-ray incident angle ψ can be improved.

上述した計算により、X線の入射角ψを計算することはできるが、さらに、回転角度αごとの強度Iα(回折環の円周方向に対する強度変化)を用いて、X線の光軸とX線の照射点における測定対象物の法線とを含む平面が、撮像された回折環と交差する箇所の回転角度を求める。これは、X線の光軸と回転角度0°のラインを含む平面に対して、X線の光軸と測定対象物の法線を含む平面が成す角度を求めることである。測定対象物の法線がX線の光軸と仮の回転角度0°のラインを含む平面に含まれていれば、回折環の円周方向に対する強度変化の曲線は図9が示すように、回転角度0°(360°)がピーク点、回転角度180°がボトム点になる。しかし、LED光の受光点を撮影画像のクロス点に合わせる調整を行っていないので、X線の光軸と回転角度0°のラインを含む平面に対して測定対象物の法線が成す角度はある数値になり、ピーク点、ボトム点は、回転角度0°(360°)、回転角度180°の位置からずれる。そして、ピーク点、ボトム点になる回転角度の0°(360°)、180°からのずれ量は、X線の光軸と回転角度0°のラインを含む平面に対して、X線の光軸と測定対象物の法線を含む平面が成す角度であり、X線の光軸と測定対象物の法線を含む平面が撮像された回折環と交差する箇所の、回転角度0°、180°からのずれ量である。   Although the X-ray incident angle ψ can be calculated by the above-described calculation, the optical axis of the X-ray and the X-ray are further calculated using the intensity Iα (intensity change with respect to the circumferential direction of the diffraction ring) for each rotation angle α. The rotation angle of the portion where the plane including the normal line of the measurement object at the irradiation point of the line intersects the imaged diffraction ring is obtained. This is to obtain an angle formed by the plane including the optical axis of the X-ray and the line including the normal line of the measurement object with respect to the plane including the line of the rotation angle 0 °. If the normal line of the measurement object is included in a plane including the X-ray optical axis and a line with a temporary rotation angle of 0 °, the curve of the intensity change with respect to the circumferential direction of the diffraction ring, as shown in FIG. The rotation angle 0 ° (360 °) is the peak point, and the rotation angle 180 ° is the bottom point. However, since the LED light receiving point is not adjusted to match the cross point of the photographed image, the angle formed by the normal line of the measurement object with respect to the plane including the optical axis of the X-ray and the line having a rotation angle of 0 ° is It becomes a certain numerical value, and the peak point and the bottom point deviate from the positions of the rotation angle 0 ° (360 °) and the rotation angle 180 °. And the amount of deviation from 0 ° (360 °) and 180 ° of the rotation angle at the peak point and the bottom point is the X-ray light with respect to the plane including the X-ray optical axis and the rotation angle 0 ° line. The angle formed by the axis and the plane including the normal line of the measurement object, and the rotation angle of 0 °, 180 at the point where the X-ray optical axis and the plane including the normal line of the measurement object intersect the imaged diffraction ring. Deviation from °.

このずれをそのままにして残留応力を計算すると、残留応力の精度が悪くなる。よって、回転角度αを、ピーク点、ボトム点になる回転角度を回転角度0°(360°)、180°にした回転角度にする補正を行ったうえで残留応力を計算する。回折環の円周方向に対する強度変化の曲線におけるピーク点、ボトム点の、回転角度の0°(360°)、180°からのずれ量は次のように計算する。回転角度αごとの強度Iαのデータを用いてスムージング処理を行った強度Iα’を求め、強度Iα’から強度Iα’の最小値を減算して強度Iα’の最大値と最小値の差で除算し、数値が0〜1までの値Iα”になるようにする(すなわち、規格化した値にする)。次にI=cos(α+Θd)のΘdに0近傍の値を定め、I=cos(α+Θd)に回転角度αを当てはめたときの、Iα”のIからのずれの2乗を、すべての回転角度αごとの強度Iα”に対して計算して加算し、データ数で除算して数値σを得る。この計算をΘdを変化させるごとに行い、σが最も小さくなるΘdを求める。これは視覚的には、回折環の円周方向に対する強度変化の曲線に対し、cosαの曲線を重ね、cosαの曲線を横方向に移動させて回折環の円周方向に対する強度変化の曲線に最も合致するときの移動量Θdを求める処理である。得られたΘdが、回折環の円周方向に対する強度変化の曲線におけるピーク点、ボトム点の回転角度の0°(360°)、180°からのずれ量Θdである。回転角度αの補正は、前述のようにして得られたずれ量Θdを回転角度αに加算し、正規の回転角度0°に基づいた回転角度αにする。後は、通常のcosα法を用いた演算により残留応力を計算すればよい。 If the residual stress is calculated while this deviation is left as it is, the accuracy of the residual stress becomes worse. Therefore, the residual stress is calculated after correcting the rotation angle α so that the rotation angle at the peak point and the bottom point is 0 ° (360 °) and 180 °. The amount of deviation from 0 ° (360 °) and 180 ° of the rotation angle of the peak point and the bottom point in the curve of the intensity change with respect to the circumferential direction of the diffraction ring is calculated as follows. The intensity Iα ′ obtained by performing the smoothing process using the data of the intensity Iα for each rotation angle α is obtained, and the minimum value of the intensity Iα ′ is subtracted from the intensity Iα ′ and divided by the difference between the maximum value and the minimum value of the intensity Iα ′. Then, the numerical value is set to a value Iα ″ from 0 to 1 (that is, a normalized value). Next, a value near 0 is determined for Θd of I = cos (α + Θd), and I = cos ( When the rotation angle α is applied to α + Θd), the square of the deviation of Iα ″ from I is calculated and added to the intensity Iα ″ for every rotation angle α, and divided by the number of data obtaining sigma 2. Repeat this calculation each time changing the [theta] d, sigma 2 to seek the smallest [theta] d. this is visually, with respect to the curve of intensity variation relative to the circumferential direction of the diffraction rings, the curve of cosα And move the curve of cos α laterally to the circumferential direction of the diffraction ring This is a process for obtaining a movement amount Θd when it most closely matches the degree change curve, where Θd is 0 ° (360 °) of the rotation angle of the peak point and the bottom point in the curve of the intensity change with respect to the circumferential direction of the diffraction ring. °), the deviation amount Θd from 180 ° The correction of the rotation angle α is performed by adding the deviation amount Θd obtained as described above to the rotation angle α, and the rotation angle based on the normal rotation angle 0 °. After that, the residual stress may be calculated by a calculation using a normal cos α method.

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を表示する。なお、残留応力以外に、X線照射点からイメージングプレート15までの距離L、X線の入射角ψ等の測定条件、回折環の形状曲線(回転角度αごとの半径値rαから得られる曲線)、回折環の強度分布画像(瞬時値Iαを明度に換算し、瞬時値Iαに対応する明度、回転角度θp及び半径値rのデータ群から作成される画像)等を表示するようにしてもよい。作業者は結果を見ることで、測定対象物OBの疲労度の評価や、ショットピーニングなどによる加工結果の評価等を行うことができる。   When the calculation of the residual stress is completed, the controller 91 displays the calculation result of the residual stress on the display device 93. In addition to the residual stress, measurement conditions such as the distance L from the X-ray irradiation point to the imaging plate 15, the incident angle ψ of the X-ray, and the shape curve of the diffraction ring (curve obtained from the radius value rα for each rotation angle α) The intensity distribution image of the diffraction ring (the instantaneous value Iα is converted into the lightness, and the image created from the data group of the lightness, the rotation angle θp and the radius value r corresponding to the instantaneous value Iα) may be displayed. . By looking at the result, the operator can evaluate the fatigue level of the measurement object OB, evaluate the processing result by shot peening, and the like.

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、対象とする測定対象物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線を出射し、測定対象物OBのX線照射箇所にて発生した回折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に回折X線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線回折測定装置を含むX線回折測定システムにおいて、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光を測定対象物OBに出射するLED光源44及び貫通孔26a,通路部材28,貫通孔27b等の通路からなるLED光出射器と、LED光出射器から出射されたLED光により測定対象物OBで発生する散乱光の一部を結像レンズ56を介してフォトディテクタ57で受光し、受光強度を検出する受光装置55であって、結像レンズ56の光軸はX線出射器10から出射されるX線の光軸に対し設定された角度で、イメージングプレート15から設定された距離の位置で交差している受光装置55と、受光装置55をX線出射器10から出射されるX線の光軸周りに回転させるスピンドルモータ27と、スピンドルモータ27による回転角度を検出するエンコーダ27a及び回転角度検出回路75と、スピンドルモータ27により受光装置55を回転させ、エンコーダ27a及び回転角度検出回路75により検出される回転角度に対応させて、受光装置55により検出される受光強度を取得し、取得した回転角度に対応する受光強度を用いて回折環の欠落情報を演算するコントローラ91のプログラムとを備えたX線回折測定システムとしている。   As can be understood from the above description, in the above embodiment, the X-ray emitter 10 that emits X-rays toward the target measurement object OB, and the X-ray emitter 10 toward the measurement object OB. X-rays are emitted, and the diffracted X-rays generated at the X-ray irradiation spot of the measurement object OB are reflected on the imaging plate 15 that intersects the optical axis of the X-rays emitted from the X-ray emitter 10 perpendicularly. It includes an X-ray diffraction measurement device that receives a light and forms a diffraction ring as an image of a diffraction X-ray on the imaging plate 15 and detects the shape of the diffraction ring, a table driving mechanism 20 and various circuits. In the X-ray diffraction measurement system, LED light that is parallel light having the same optical axis as that of the X-ray emitted from the X-ray emitter 10 in a state where the X-ray is not emitted from the X-ray emitter 10 is measured. Output to object OB LED light emitter 44 comprising a passage such as the LED light source 44 and the through hole 26a, the passage member 28, the through hole 27b, etc., and a part of the scattered light generated in the measurement object OB by the LED light emitted from the LED light emitter Is received by a photodetector 57 through an imaging lens 56, and the light receiving device 55 detects the received light intensity. The optical axis of the imaging lens 56 is relative to the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter 10. A light receiving device 55 intersecting at a set angle at a set distance from the imaging plate 15, and a spindle motor that rotates the light receiving device 55 around the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter 10 27, an encoder 27a for detecting a rotation angle by the spindle motor 27 and a rotation angle detection circuit 75, and the spindle motor 27 rotates the light receiving device 55 to The received light intensity detected by the light receiving device 55 is acquired in correspondence with the rotation angle detected by the driver 27a and the rotation angle detection circuit 75, and the missing information of the diffraction ring is obtained using the received light intensity corresponding to the acquired rotation angle. An X-ray diffraction measurement system including a program of the controller 91 for calculating.

これによれば、X線出射器10から測定対象物OBに向けてX線を出射して回折環を形成する前に、LED光源44及びLED光の通路からなるLED光出射器から可視光を測定対象物に出射し、受光装置55をスピンドルモータ27により1回転させて、回転角度ごとの受光強度を得るのみで、回折環の欠落情報を得ることができる。すなわち、測定効率が悪くならず、装置のコストUPを極力抑えたうえで、回折環に欠落部分が生じないか確認することができる。この場合、結像レンズ56の光軸がX線出射器10から出射されるX線の光軸と交差する位置である、イメージングプレート15から設定された距離の位置とは、測定対象物OBに向けてX線を出射して回折環を形成する際にX線の照射点となるようにする位置である。また、結像レンズ56の光軸がX線出射器10から出射されるX線の光軸と交差する角度である、設定された角度とは、回折環を形成する回折X線が該X線の光軸と交差する角度である。   According to this, before emitting X-rays from the X-ray emitter 10 toward the measurement object OB to form a diffraction ring, visible light is emitted from the LED light source 44 and the LED light emitter comprising the LED light path. The missing information of the diffraction ring can be obtained simply by emitting the light to the measurement object and rotating the light receiving device 55 once by the spindle motor 27 to obtain the received light intensity for each rotation angle. That is, the measurement efficiency is not deteriorated, and it is possible to confirm whether a missing portion is generated in the diffraction ring while suppressing the cost increase of the apparatus as much as possible. In this case, the position of the distance set from the imaging plate 15 that is the position where the optical axis of the imaging lens 56 intersects the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter 10 is the object to be measured OB. This is a position that becomes an X-ray irradiation point when a diffraction ring is formed by emitting X-rays. Further, the set angle, which is an angle at which the optical axis of the imaging lens 56 intersects the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter 10, means that the diffracted X-ray forming the diffraction ring is the X-ray. This is the angle that intersects the optical axis.

また、上記実施形態においては、イメージングプレート15を取り付けるテーブル16を備え、受光装置55は、テーブル16に取り付けられており、スピンドルモータ27は、テーブル16をX線出射器10から出射されるX線の光軸回りに回転させるようにしている。これによれば、X線回折測定装置を含むX線回折測定システムが、先行技術文献に示されるようにイメージングプレート15がテーブル16に取り付けられ、回折環を撮像した後、テーブル16を回転させてレーザ検出装置30により回折環を読み取る装置であれば、既にLED光源44及びLED光の通路からなるLED光出射器、スピンドルモータ27、エンコーダ27a及び回転角度検出回路75は備えられているので、装置のコストUPを抑えることができる。   In the above embodiment, the table 16 to which the imaging plate 15 is attached is provided, the light receiving device 55 is attached to the table 16, and the spindle motor 27 is the X-ray emitted from the X-ray emitter 10. It is made to rotate around the optical axis. According to this, in the X-ray diffraction measurement system including the X-ray diffraction measurement device, the imaging plate 15 is attached to the table 16 as shown in the prior art document, and after imaging the diffraction ring, the table 16 is rotated. If it is a device that reads the diffraction ring by the laser detection device 30, the LED light emitter comprising the LED light source 44 and the LED light path, the spindle motor 27, the encoder 27a, and the rotation angle detection circuit 75 are already provided. Cost up.

また、上記実施形態においては、受光装置55はテーブル16に、測定対象物OBのX線照射点からイメージングプレート15までの距離を予め設定されている距離にしたうえで、X線出射器10からX線を測定対象物OBに照射した際、回折環が形成される位置に取り付けられており、テーブル16に取り付けられたイメージングプレート15は、受光装置55の部分が除去されている。これによれば、受光装置55は、回折環を形成する回折X線と同じ光路の散乱光を受光することができ、回折環の欠落情報を精度よく演算することができる。また、イメージングプレート15において除去される箇所は回折環を撮像することができないが、全体の1部であるので、回折環の形状を基に計算される残留応力の測定精度には殆ど影響しない。   In the above embodiment, the light receiving device 55 sets the distance from the X-ray irradiation point of the measurement object OB to the imaging plate 15 on the table 16 to a preset distance, and then from the X-ray emitter 10. When the measurement object OB is irradiated with X-rays, it is attached at a position where a diffraction ring is formed, and the imaging plate 15 attached to the table 16 has the light receiving device 55 removed. According to this, the light receiving device 55 can receive the scattered light having the same optical path as that of the diffracted X-ray forming the diffraction ring, and can calculate the missing information of the diffraction ring with high accuracy. Further, although the portion removed from the imaging plate 15 cannot image the diffraction ring, it is a part of the whole, and therefore has little influence on the measurement accuracy of the residual stress calculated based on the shape of the diffraction ring.

(変形例1)
上記実施形態は、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。上記実施形態においては、受光装置55はテーブル16に、X線照射点からイメージングプレート15までの距離が設定距離であるときに回折環が形成される位置であるとした。しかし、そのようにすると、テーブル16に取り付けるイメージングプレート15は受光装置55の部分を除去し、回折環の一部を撮像することができなくなる。また、テーブル16に取り付けるイメージングプレート15の所定部分を正確に除去するという作業も必要になる。これに対し、回折環の欠落情報を厳し目に判定することになるが、回折環すべてを撮像することが可能で、イメージングプレート15の一部を除去する必要をなくしたものが図7に示す変形例である。この変形例においては、受光装置55はテーブル16の外周の縁部分に取り付けられているので、イメージングプレート15は除去する箇所がないため回折環はすべてが撮像される。また、この変形例においても、受光装置55の結像レンズ56の光軸はX線出射器10が出射するX線の光軸と交差し、交差する位置はX線照射点とする箇所、すなわちイメージングプレート15までの距離が設定距離である位置である。よって、受光装置55が受光するLED光の散乱光は、回折環を形成する回折X線の光路より外側の光路のものであり、回折環の欠落判定は厳し目になる。すなわち、回折環に欠落がない場合でも回折環に欠落があると判定されるケースがある。しかし、この変形例にはイメージングプレート15の一部を除去する必要がなく回折環すべてを撮像することができるというメリットに加えて、通常の回折環の外側に生じる強度の弱い回折環の欠落の有無も判定できるというメリットもある。なお、この変形例においては、受光装置55の取り付け位置が異なるのみで、それ以外の上記実施形態における説明はすべて適用することができる。
(Modification 1)
The above embodiment can be variously modified without departing from the object of the present invention. In the above embodiment, the light receiving device 55 is a position where the diffraction ring is formed on the table 16 when the distance from the X-ray irradiation point to the imaging plate 15 is the set distance. However, if it does so, the imaging plate 15 attached to the table 16 removes the portion of the light receiving device 55 and cannot image a part of the diffraction ring. In addition, it is necessary to accurately remove a predetermined portion of the imaging plate 15 attached to the table 16. On the other hand, the missing information of the diffraction ring is strictly determined, but it is possible to image all of the diffraction rings, and FIG. 7 shows that it is not necessary to remove a part of the imaging plate 15. It is a modification. In this modification, since the light receiving device 55 is attached to the outer peripheral edge portion of the table 16, the imaging plate 15 has no place to be removed, so that the entire diffraction ring is imaged. Also in this modified example, the optical axis of the imaging lens 56 of the light receiving device 55 intersects with the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter 10, and the intersecting position is a place to be an X-ray irradiation point, that is, This is the position where the distance to the imaging plate 15 is the set distance. Therefore, the scattered light of the LED light received by the light receiving device 55 is an optical path outside the optical path of the diffracted X-rays forming the diffractive ring, and the determination of the missing diffractive ring becomes severe. That is, there are cases where it is determined that the diffraction ring is missing even when the diffraction ring is not missing. However, in this modified example, it is not necessary to remove a part of the imaging plate 15 and the entire diffractive ring can be imaged. In addition, the lack of a weak diffractive ring that occurs outside the normal diffractive ring is eliminated. There is also an advantage that the presence or absence can also be determined. In this modification, only the mounting position of the light receiving device 55 is different, and all other descriptions in the above embodiment can be applied.

また、受光装置55の取り付け位置を、上記実施形態と上記変形例の中間の半径位置とする変形例も考えられる。この変形例において、受光装置55の取り付け位置を、X線照射点からイメージングプレート15までの距離が設定距離であるときに回折環が形成される半径位置よりやや外側の半径位置とすれば、回折環すべてを撮像することができ、回折環の欠落判定は実質的な影響がほとんどない程度に厳し目になるだけである。   In addition, a modification in which the mounting position of the light receiving device 55 is an intermediate radial position between the above embodiment and the above modification is also conceivable. In this modified example, if the mounting position of the light receiving device 55 is set to a radial position slightly outside the radial position where the diffraction ring is formed when the distance from the X-ray irradiation point to the imaging plate 15 is the set distance, diffraction is performed. The entire ring can be imaged, and the determination of the missing diffractive ring is only as severe as having virtually no effect.

(変形例2)
上記実施形態は、さらに別の変更が可能である。上記実施形態は、受光装置55をテーブル16に取り付け、テーブル16の回転により受光装置55もX線出射器10が出射するX線の光軸の周りに回転するようにした。しかし、LED光の散乱光強度を回転角度ごとに得ることができれば回折環の欠落の有無の判定は可能であるので、受光装置55を回転させずに、複数の受光装置55を複数の回転角度に相当する位置に取り付けるようにしてもよい。この場合は、図8に示す変形例のようにX線回折測定装置の筐体50の円形孔50c1の周囲に複数の受光装置55を取り付けるようにするとよい。図8は断面図であるが、受光装置55は円形孔50c1の周囲に6つ以上同じ回転角度間隔で取り付けられている。この場合、複数の受光装置55のそれぞれの結像レンズ56の光軸はすべて、X線出射器10が出射するX線の光軸と交差し、交差する位置はX線照射点とする箇所、すなわちイメージングプレート15までの距離が設定距離である位置である。なお、この場合も、回折環を形成する回折X線の光路より外側の光路のものであり、回折環の欠落判定は厳し目になる。また、この場合、受光装置55が回転される替わりに複数の受光装置55が取り付けられることにより、上記実施形態において変更される点は、スリップリング29が不要になる点、複数の受光装置55からの信号を段階的に切り替えて受光強度検出回路85に入力させる信号切替回路を設ける点、及びコントローラ91が実行する図6に示すフローのプログラムのステップS16乃至ステップS36を、信号切替回路を制御して複数の受光装置55のそれぞれの受光強度のデジタルデータを取得する処理にする点である。それ以外の上記実施形態における説明はすべて適用することができる。
(Modification 2)
The embodiment described above can be further modified. In the above embodiment, the light receiving device 55 is attached to the table 16, and the light receiving device 55 is also rotated around the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter 10 by the rotation of the table 16. However, if the scattered light intensity of the LED light can be obtained for each rotation angle, it is possible to determine whether or not the diffraction ring is missing. Therefore, without rotating the light receiving device 55, the plurality of light receiving devices 55 can be moved to a plurality of rotation angles. You may make it attach to the position corresponded to. In this case, a plurality of light receiving devices 55 may be attached around the circular hole 50c1 of the housing 50 of the X-ray diffraction measurement device as in the modification shown in FIG. Although FIG. 8 is a cross-sectional view, six or more light receiving devices 55 are attached around the circular hole 50c1 at the same rotation angle interval. In this case, all the optical axes of the imaging lenses 56 of the plurality of light receiving devices 55 intersect with the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter 10, and the intersecting positions are X-ray irradiation points. That is, it is a position where the distance to the imaging plate 15 is a set distance. In this case as well, the optical path is outside the optical path of the diffracted X-rays forming the diffraction ring, and the determination of the lack of the diffraction ring becomes severe. Further, in this case, a point that is changed in the above embodiment by attaching a plurality of light receiving devices 55 instead of rotating the light receiving device 55 is that the slip ring 29 is not required, and from the plurality of light receiving devices 55. A signal switching circuit for switching the signals in steps and inputting them to the received light intensity detection circuit 85 is provided, and steps S16 to S36 of the flow program shown in FIG. Thus, the processing is performed to obtain digital data of the received light intensity of each of the plurality of light receiving devices 55. All other descriptions in the above-described embodiment can be applied.

なお、図8に示す変形例は、イメージングプレート15に回折環を撮像し、イメージングプレート15を回転させてレーザ検出装置30にて回折環の形状を検出するX線回折測定装置に適用した例であるが受光装置55を回転させる必要はないので、回折環を検出するX線回折測定装置で回転機構が不要なX線回折測定装置に適用すれば、そのまま装置をコンパクトにすることができるというメリットがある。回転機構が不要なX線回折測定装置とは、例えば、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等の半導体素子を備え、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ある。また、微小サイズのX線CCD等の半導体素子を位置を検出しながら2方向に走査し、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等の半導体素子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。   The modification shown in FIG. 8 is an example applied to an X-ray diffraction measurement device that images a diffraction ring on the imaging plate 15 and rotates the imaging plate 15 to detect the shape of the diffraction ring by the laser detection device 30. However, since it is not necessary to rotate the light receiving device 55, if the X-ray diffraction measurement device for detecting the diffraction ring is applied to an X-ray diffraction measurement device that does not require a rotation mechanism, the device can be made compact as it is. There is. An X-ray diffraction measurement apparatus that does not require a rotating mechanism includes, for example, a semiconductor element such as an X-ray CCD having a plane as wide as the imaging plate 15, and when X-ray irradiation from the X-ray emitter 10 is performed, This is an apparatus for detecting the intensity distribution of diffracted X-rays in the diffraction ring by means of electrical signals output from each pixel of the line CCD. Further, a semiconductor element such as a small-sized X-ray CCD is scanned in two directions while detecting the position, and the diffracted X-rays in the diffraction ring are obtained from the electrical signal output from each pixel of the X-ray CCD and the scanning position of the X-ray CCD. It may be an apparatus that detects the intensity distribution. In addition, a device using a scintillation counter that detects fluorescence emitted from the scintillator with a photomultiplier tube (PMT) instead of a semiconductor element such as an X-ray CCD may be used.

上記変形例2からも理解できるように、上記変形例2においては、X線出射器10から出射されるX線の光軸周りに配置され、LED光源44及びLED光の通路からなるLED光出射器から出射されたLED光により測定対象物OBで発生する散乱光の一部を結像レンズ56を介してフォトディテクタ57で受光し、受光強度を検出する複数の受光装置55であって、結像レンズ56の光軸のそれぞれは、X線出射器10から出射されるX線の光軸に対し同一の設定された角度で、回折環の撮像面から設定された距離の位置にて交差している複数の受光装置55と、複数の受光装置55により検出された受光強度を用いて、回折環の欠落情報を演算するコントローラ91のプログラムとを備えている。   As can be understood from the second modification, in the second modification, the LED light is emitted around the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter 10 and includes the LED light source 44 and the LED light passage. A plurality of light receiving devices 55 for detecting a received light intensity by receiving a part of scattered light generated by the measurement object OB from the LED light emitted from the detector by the photodetector 57 through the imaging lens 56, and forming an image. Each of the optical axes of the lenses 56 intersects the X-ray optical axis emitted from the X-ray emitter 10 at the same set angle at a distance set from the imaging surface of the diffraction ring. A plurality of light receiving devices 55 and a program of the controller 91 for calculating missing information of the diffraction ring using the received light intensity detected by the plurality of light receiving devices 55.

これによれば、X線出射器10から測定対象物OBに向けてX線を出射して回折環を形成する前に、LED光源44及びLED光の通路からなるLED光出射器からLED光を測定対象物OBに出射し、複数の受光装置55におけるそれぞれの受光強度を得るのみで、回折環の欠落情報を得ることができる。すなわち、上記変形例2によっても測定効率が悪くならず、装置のコストUPを極力抑えたうえで、回折環に欠落部分が生じないか確認することができる。また、この場合は回転手段や回転角度検出手段が不要であるので、X線回折測定装置が回折環の形状を検出する手段としてX線CCD等の半導体素子を用いた装置であれば、装置をコンパクトのままにすることができる。   According to this, before emitting X-rays from the X-ray emitter 10 toward the measurement object OB and forming a diffraction ring, LED light is emitted from the LED light emitter comprising the LED light source 44 and the LED light path. The missing information of the diffraction ring can be obtained only by emitting the light to the measurement object OB and obtaining the respective light receiving intensities of the plurality of light receiving devices 55. That is, the measurement efficiency is not deteriorated also by the second modification, and it is possible to confirm whether a missing portion is generated in the diffraction ring while suppressing the cost increase of the apparatus as much as possible. In this case, since the rotation means and the rotation angle detection means are not required, if the X-ray diffraction measurement device is a device using a semiconductor element such as an X-ray CCD as a means for detecting the shape of the diffraction ring, the device is used. Can remain compact.

また、上記変形例2においては、複数の受光装置55は、X線回折測定装置の筐体50のX線が通過する孔である円形孔50c1の周囲に配置されている。これによれば、X線回折測定装置の構造が複雑にならないようにすることができる。   Moreover, in the said modification 2, the several light-receiving device 55 is arrange | positioned around the circular hole 50c1 which is a hole which the X-ray of the housing | casing 50 of an X-ray-diffraction measuring apparatus passes. According to this, the structure of the X-ray diffraction measurement device can be prevented from becoming complicated.

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。   Furthermore, in carrying out the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.

上記実施形態および変形例では、位置姿勢調整工程S1が終了した後、入力装置92から回折環欠落判定を行うことを入力することで、回折環欠落判定工程S2を行うようにしたが、位置姿勢調整工程S1と回折環欠落判定工程S2を同時に行うようにし、回折環欠落判定工程S2は繰り返して行うようにしてもよい。この場合、入力装置92から位置姿勢の調整を行うことを入力すると、上記実施形態のようにLED光源44からのLED光の出射と、LED光の照射位置近傍の画像の表示装置93への表示を行うとともに、図6に示すフローのプログラムをスタートさせる。さらに、図6に示すフローのプログラムは、ステップS38をなくし、ステップS44又はステップS46の後、入力装置92から位置姿勢の調整終了が入力していないときはステップS12に戻るようにする。また、ステップS44又はステップS46の後、入力装置92から位置姿勢の調整終了が入力しているときは、ステップS38を行い、プログラムを終了するようにする。これにより、表示装置93には回折環の画像と回折環欠落判定結果が繰り返して表示される。すなわち、回折環欠落情報がリアルタイムで表示される。よって、作業者は、上記実施形態のようにLED光の照射位置近傍の画像を見ながら、測定対象物OBに対するX線回折測定装置(筐体50)の位置と姿勢を調整するとともに、回折環に欠落がないか確認することができる。これによれば、測定対象物OBの形状が極度に複雑で、回折環に欠落が発生しない測定対象物OBに対するX線回折測定装置(筐体50)の位置と姿勢を定めるのが困難な場合でも、短時間で調整を行うことができる。   In the embodiment and the modified example, after the position / orientation adjustment step S <b> 1 is finished, the diffraction ring missing determination step S <b> 2 is performed by inputting that the diffraction ring missing determination is performed from the input device 92. The adjustment step S1 and the diffraction ring missing determination step S2 may be performed simultaneously, and the diffraction ring missing determination step S2 may be performed repeatedly. In this case, when the position / orientation adjustment is input from the input device 92, the LED light is emitted from the LED light source 44 and an image near the irradiation position of the LED light is displayed on the display device 93 as in the above embodiment. And the program of the flow shown in FIG. 6 is started. Further, the program of the flow shown in FIG. 6 eliminates step S38, and after step S44 or step S46, when the end of the position / orientation adjustment is not input from the input device 92, the process returns to step S12. Further, after step S44 or step S46, when the end of the position and orientation adjustment is input from the input device 92, step S38 is performed to end the program. As a result, the display device 93 repeatedly displays the diffraction ring image and the diffraction ring missing determination result. That is, the diffraction ring missing information is displayed in real time. Therefore, the operator adjusts the position and orientation of the X-ray diffraction measurement device (housing 50) with respect to the measurement object OB while viewing the image near the irradiation position of the LED light as in the above embodiment, and the diffraction ring. It can be confirmed whether there is any omission. According to this, when the shape of the measurement object OB is extremely complicated, and it is difficult to determine the position and orientation of the X-ray diffraction measurement apparatus (housing 50) with respect to the measurement object OB in which the diffraction ring is not missing. However, adjustments can be made in a short time.

また、上記実施形態および変形例では、受光装置55を結像レンズ56とフォトディテクタ57を円筒状筐体に取り付けた構造にしたが、フォトディテクタ56が、X線出射器10から出射されるX線の光軸に対し、設定された角度で発生する可視光の散乱光のみを結像レンズ56を介して受光するようになっていれば、筐体はどのような形状であってもよい。例えば、角柱状の筐体に取り付けられたものでもよいし、中心軸に沿った断面が台形状の筐体に取り付けられたものでもよい。また、フォトディテクタ56が、該散乱光のみを結像レンズ56を介して受光するようになっていれば、結像レンズ56とフォトディテクタ57は共通の筐体に取り付けられていなくてもよい。   In the embodiment and the modification described above, the light receiving device 55 has a structure in which the imaging lens 56 and the photodetector 57 are attached to the cylindrical housing. However, the photodetector 56 emits X-rays emitted from the X-ray emitter 10. The casing may have any shape as long as only visible light scattered light generated at a set angle with respect to the optical axis is received through the imaging lens 56. For example, it may be attached to a prismatic casing, or may be attached to a trapezoidal casing whose section along the central axis. Further, if the photodetector 56 receives only the scattered light via the imaging lens 56, the imaging lens 56 and the photodetector 57 may not be attached to a common casing.

また、上記実施形態および変形例では、コントローラ91に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。   In the embodiment and the modification described above, the controller 91 is provided with a calculation program for calculating the residual stress. However, if X-ray diffraction measurement may take a long time, the X-ray diffraction measurement system can obtain the shape of the diffraction ring, input the diffraction ring data to another computer device, and execute the same calculation program. Similar processing may be performed. In this case, as a method for inputting diffraction ring data to another computer device, various methods such as a method through a recording medium and a method of transferring using a net line or the like are conceivable. Also, some or all of the calculations may be performed artificially.

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をアーム式移動装置に連結させ、また対象物セット60にアーム機構69と3方向の移動機構と2方向周りの回転機構を備えるようにしたが、測定対象物OBに対するX線回折測定装置の筐体50の位置、姿勢を調整することができれば、どのような構成にしてもよい。例えば、測定対象物OBの大きさが大きく変わらなければ、X線回折測定装置の筐体50は固定し、対象物セット装置60のみで位置、姿勢を調整するようにしてもよい。また、測定対象物OBの大きさがほぼ一定であれば、対象物セット装置60からアーム機構69を除き、測定対象物OBをステージ61上に載置するようにしてもよい。   In the embodiment and the modification, the housing 50 of the X-ray diffraction measurement apparatus is connected to the arm type moving device, and the object set 60 is provided with the arm mechanism 69, the three-direction moving mechanism, and the two-direction rotating mechanism. However, any configuration may be used as long as the position and posture of the housing 50 of the X-ray diffraction measurement apparatus with respect to the measurement object OB can be adjusted. For example, if the size of the measurement object OB does not change significantly, the housing 50 of the X-ray diffraction measurement apparatus may be fixed and the position and orientation may be adjusted only by the object setting apparatus 60. If the size of the measurement object OB is substantially constant, the measurement object OB may be placed on the stage 61 by removing the arm mechanism 69 from the object setting device 60.

また、上記実施形態および変形例では、結像レンズ48、撮像器49、センサ信号取出回路87、コントローラ91及び表示装置93からなる撮像システムを備える構成にしたが、LED光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できれば、撮像システムに替えて別のシステムを備えてもよい。別のシステムとは、例えば、もう1つ別の平行なLED光を別の方向から照射し、このLED光を出射X線の光軸のイメージングプレート15までの距離が設定距離である位置で交差するようにするシステムである。この場合は、2つのLED光の照射点が1つになるよう、測定対象物OBに対するX線回折装置(筐体50)の位置と姿勢を調整すればよい。また、測定対象物に対するX線の入射角は、上述したように検出した回折環から計算すればよい。   In the embodiment and the modification, the imaging system including the imaging lens 48, the imaging device 49, the sensor signal extraction circuit 87, the controller 91, and the display device 93 is provided. If the distance up to can be set as a set distance, another system may be provided instead of the imaging system. For example, another system irradiates another parallel LED light from another direction and crosses this LED light at a position where the distance from the optical axis of the emitted X-ray to the imaging plate 15 is a set distance. It is a system to make it. In this case, what is necessary is just to adjust the position and attitude | position of the X-ray-diffraction apparatus (casing 50) with respect to the measuring object OB so that the irradiation point of two LED light may become one. Further, the incident angle of the X-ray with respect to the measurement object may be calculated from the diffraction ring detected as described above.

また、上記実施形態および変形例1では、検出した回転角度がn・ΔΘになるごとに受光装置55が検出した散乱光の強度のデジタルデータを取り込むようにしたが、回転角度に対応させて散乱光の強度を取り込むことができれば、デジタルデータの取り込み方はどのように行ってもよい。例えば、微少な時間間隔で回転角度のデジタルデータと散乱光の強度のデジタルデータを取り込むようにしてもよい。   In the embodiment and the first modification, the digital data of the intensity of the scattered light detected by the light receiving device 55 is captured every time the detected rotation angle becomes n · ΔΘ. However, the scattering is performed in accordance with the rotation angle. As long as the intensity of light can be captured, the digital data may be captured in any way. For example, the digital data of the rotation angle and the digital data of the intensity of scattered light may be taken in at a minute time interval.

また、上記実施形態および変形例では、プレート45、モータ46及びストッパ部材47aによりLED光源44をX線の光軸上に移動させて、LED光を測定対象物OBに照射する構造にした。しかし、これに代えて、出射X線と光軸を同一にした可視の平行光を照射することができれば、どのような構造にしてもよい。例えば、ビームスプリッタを出射X線の光軸上に配置し、LED光をビームスプリッタで反射させて出射X線と光軸を同一にして照射するようにしてもよい。   Moreover, in the said embodiment and modification, it was set as the structure which moves the LED light source 44 on the optical axis of a X-ray with the plate 45, the motor 46, and the stopper member 47a, and irradiates the measurement object OB. However, instead of this, any structure may be used as long as it can emit visible parallel light having the same optical axis as that of the emitted X-ray. For example, the beam splitter may be disposed on the optical axis of the outgoing X-ray, and the LED light may be reflected by the beam splitter so that the outgoing X-ray and the optical axis are the same.

また、上記実施形態および変形例では、スピンドルモータ27の貫通孔27bに内径の小さな通路部材28を設けるとともに、固定具18の貫通孔18aの内径を小さくして、LED光源44から出射されたLED光から小さな断面径の平行光が得られるようにしたが、小さな断面径の可視の平行光が得られるならば、別の構造にしてもよい。例えば、通路部材28の軸長を長くすることにより、LED光源44からのLED光から小さな断面径の平行光が得られるようにしてもよい。また、可視光であるレーザ光を出射するレーザ光源の近くにコリメートレンズとエキスパンダーレンズを配置し、出射する小さな断面径のレーザ光の光軸をスピンドルモータ27の出力軸27aの貫通孔27a1の中心軸線と一致させるようにしてもよい。   Further, in the above embodiment and the modified example, the passage member 28 having a small inner diameter is provided in the through hole 27b of the spindle motor 27, and the inner diameter of the through hole 18a of the fixture 18 is reduced to reduce the LED emitted from the LED light source 44. Although parallel light having a small cross-sectional diameter can be obtained from light, another structure may be used as long as visible parallel light having a small cross-sectional diameter can be obtained. For example, by increasing the axial length of the passage member 28, parallel light having a small cross-sectional diameter may be obtained from the LED light from the LED light source 44. Further, a collimating lens and an expander lens are arranged near the laser light source that emits visible laser light, and the optical axis of the emitted laser light having a small cross-sectional diameter is the center of the through hole 27a1 of the output shaft 27a of the spindle motor 27. You may make it correspond with an axis line.

また、上記変形例1および変形例2では、結像レンズ56の光軸が、イメージングプレート15までの距離が設定距離になる箇所、すなわちX線照射点になるようにする箇所で、X線出射器10から出射されるX線の光軸と交差するようにした。しかし、X線回折測定装置(筐体50)を出射X線の光軸方向に移動させる機構を設けることができれば、結像レンズ56の光軸が出射X線の光軸に、回折環を形成する回折X線が出射X線の光軸と成す角度と等しい角度で交差するようにしてもよい。この場合は、回折環の欠落の有無を判定する段階では、LED光照射点からイメージングプレート15までの距離を、設定値より大きい値に設定する必要がある。このため、回折環の欠落の有無を判定した後、X線回折測定装置(筐体50)を出射X線の光軸方向に移動させて、該距離を設定値に調整し直す必要があり、測定効率はやや落ちる。しかし、回折環を形成する回折X線と同じ光路のLED光を検出することができるので、回折環の欠落の有無を精度よく判定することができる。   In the first and second modified examples, the optical axis of the imaging lens 56 is emitted at the position where the distance to the imaging plate 15 is a set distance, that is, at the position where the X-ray irradiation point is set. It intersects with the optical axis of X-rays emitted from the vessel 10. However, if a mechanism for moving the X-ray diffractometer (housing 50) in the optical axis direction of the outgoing X-ray can be provided, a diffraction ring is formed on the optical axis of the imaging lens 56 on the optical axis of the outgoing X-ray. The diffracted X-rays that intersect may intersect at an angle equal to the angle formed with the optical axis of the outgoing X-ray. In this case, it is necessary to set the distance from the LED light irradiation point to the imaging plate 15 to a value larger than the set value at the stage of determining whether or not the diffraction ring is missing. For this reason, after determining whether or not the diffraction ring is missing, it is necessary to move the X-ray diffractometer (housing 50) in the direction of the optical axis of the outgoing X-ray and readjust the distance to the set value. Measurement efficiency is slightly reduced. However, since the LED light having the same optical path as that of the diffracted X-ray forming the diffraction ring can be detected, it is possible to accurately determine whether or not the diffraction ring is missing.

また、上記変形例2では、X線出射器10から出射されたX線は筐体50の開口50c1から外側に出射されるようにしたが、開口50c1はX線透過率の高い材質でできた窓に替えてもよい。X線透過率の高い材質としては、例えば、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)などがある。   Moreover, in the said modification 2, X-rays radiate | emitted from the X-ray emitter 10 were radiate | emitted outside from the opening 50c1 of the housing | casing 50, However, The opening 50c1 was made of a material with a high X-ray transmittance. You may change to a window. Examples of the material having a high X-ray transmittance include carbon fiber reinforced plastic (CFRP).

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、29…スリップリング、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…支持アーム、55…受光装置、56…結像レンズ、57…フォトディテクタ、60…対象物セット装置、61…ステージ、63a,65a,66a,67a,68a…操作子、69…アーム機構、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、PL…固定プレート DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... X-ray emitter, 15 ... Imaging plate, 15a, 16a, 17a, 18a, 21a, 26a, 27a1, 27b ... Through-hole, 16 ... Table, 18 ... Fixing tool, 20 ... Table drive mechanism, 21 ... Moving stage , 22 ... feed motor, 23 ... screw rod, 27 ... spindle motor, 28 ... passage member, 29 ... slip ring, 30 ... laser detector, 31 ... laser light source, 36 ... objective lens, 44 ... LED light source, 45 ... plate , 46: Motor, 47a, 47b ... Stopper member, 48 ... Imaging lens, 49 ... Imager, 50 ... Housing, 50a ... Bottom wall, 50c ... Notch wall, 50d ... Connecting wall, 51 ... Support arm, 55 ... Light receiving device, 56 ... Imaging lens, 57 ... Photo detector, 60 ... Object setting device, 61 ... Stage, 63a, 65a, 6a, 67a, 68a ... operator, 69 ... arm mechanism, 90 ... computer device, 91 ... controller, 92 ... input apparatus, 93 ... display, 95 ... high voltage power supply, OB ... measurement object, PL ... fixing plate

Claims (6)

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線を出射し、前記測定対象物のX線照射箇所にて発生した回折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撮像面にて受光し、前記撮像面に前記回折X線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線回折測定装置において、
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、
前記可視光出射器から出射された可視光により測定対象物で発生する散乱光の一部を結像レンズを介して受光器で受光し、受光強度を検出する受光手段であって、前記結像レンズの光軸は前記X線出射器から出射されるX線の光軸に対し設定された角度で、前記撮像面から設定された距離の位置で交差している受光手段と、
前記受光手段を前記X線出射器から出射されるX線の光軸周りに回転させる回転手段と、
前記回転手段による回転角度を検出する回転角度検出手段と、
前記回転手段により前記受光手段を回転させ、前記回転角度検出手段により検出される回転角度に対応させて前記受光手段により検出される受光強度を取得し、前記取得した回転角度に対応する受光強度を用いて前記回折環の欠落情報を演算する制御手段とを備えたことを特徴とするX線回折測定装置。
An X-ray emitter that emits X-rays toward a target measurement object;
X-rays emitted from the X-ray emitter toward the measurement object and diffracted X-rays generated at the X-ray irradiation point of the measurement object are emitted from the X-ray emitter. Diffractive ring formation detecting means for receiving light at an imaging surface perpendicular to the axis and forming a diffraction ring as an image of the diffraction X-ray on the imaging surface and detecting the shape of the diffraction ring. In the X-ray diffraction measurement device,
Visible light emission in which visible light, which is parallel light having the same optical axis as that of the X-ray emitted from the X-ray emitter, is emitted to the measurement object in a state where X-rays are not emitted from the X-ray emitter. And
A light receiving means for detecting a received light intensity by receiving a part of scattered light generated by the measurement object by the visible light emitted from the visible light emitting device through an imaging lens, and detecting the received light intensity; An optical axis of the lens at a set angle with respect to the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter and intersecting at a set distance from the imaging surface;
Rotating means for rotating the light receiving means around the optical axis of X-rays emitted from the X-ray emitter;
Rotation angle detection means for detecting a rotation angle by the rotation means;
The light receiving means is rotated by the rotating means, the received light intensity detected by the light receiving means is acquired in correspondence with the rotation angle detected by the rotation angle detecting means, and the received light intensity corresponding to the acquired rotation angle is obtained. And an X-ray diffraction measuring apparatus comprising: a control means for calculating missing information of the diffraction ring.
請求項1に記載のX線回折測定装置において、
前記撮像面を取り付けるテーブルを備え、
前記受光手段は、前記テーブルに取り付けられており、前記回転手段は、前記テーブルを前記X線出射器から出射されるX線の光軸回りに回転させることを特徴とするX線回折測定装置。
The X-ray diffraction measurement apparatus according to claim 1,
A table for mounting the imaging surface;
The X-ray diffraction measuring apparatus, wherein the light receiving means is attached to the table, and the rotating means rotates the table around an optical axis of X-rays emitted from the X-ray emitter.
請求項2に記載のX線回折測定装置において、
前記受光手段は前記テーブルに、前記測定対象物のX線照射箇所から前記撮像面までの距離を予め設定されている距離にしたうえで、前記X線出射器からX線を測定対象物に照射した際、前記回折環が形成される位置に取り付けられており、前記テーブルに取り付けられた撮像面は、前記受光手段の部分が除去されていることを特徴とするX線回折測定装置。
The X-ray diffraction measurement apparatus according to claim 2,
The light receiving means irradiates the measurement object with X-rays from the X-ray emitter after setting the distance from the X-ray irradiation position of the measurement object to the imaging surface on the table to a preset distance. In this case, the X-ray diffraction measurement apparatus is attached to a position where the diffraction ring is formed, and an image pickup surface attached to the table has a portion of the light receiving means removed.
請求項1乃至請求項3に記載のX線回折測定装置において、
前記制御手段により演算された回折環の欠落情報を表示する表示手段を備え、
前記制御手段は、前記可視光出射器から可視光を出射させたとき、前記回折環の欠落情報の演算を繰り返して実施し、
前記表示手段は、回折環の欠落情報をリアルタイムで表示することを特徴とするX線回折測定装置。
The X-ray diffraction measurement apparatus according to claim 1, wherein
Display means for displaying missing information of the diffraction ring calculated by the control means ;
When the control means emits visible light from the visible light emitter, it repeatedly performs the calculation of the missing information of the diffraction ring,
The X-ray diffraction measurement apparatus, wherein the display means displays missing information of a diffraction ring in real time.
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線を出射し、前記測定対象物のX線照射箇所にて発生した回折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撮像面にて受光し、前記撮像面に前記回折X線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線回折測定装置において、
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X線出射器から出射されるX線の光軸周りに配置され、前記可視光出射器から出射された可視光により測定対象物で発生する散乱光の一部を結像レンズを介して受光器で受光し、受光強度を検出する複数の受光手段であって、前記結像レンズの光軸のそれぞれは、前記X線出射器から出射されるX線の光軸に対し同一の設定された角度で、前記撮像面から設定された距離の位置にて交差している複数の受光手段と、
前記複数の受光手段により検出された受光強度を用いて、前記回折環の欠落情報を演算する演算手段とを備えたことを特徴とするX線回折測定装置。
An X-ray emitter that emits X-rays toward a target measurement object;
X-rays emitted from the X-ray emitter toward the measurement object and diffracted X-rays generated at the X-ray irradiation point of the measurement object are emitted from the X-ray emitter. Diffractive ring formation detecting means for receiving light at an imaging surface perpendicular to the axis and forming a diffraction ring as an image of the diffraction X-ray on the imaging surface and detecting the shape of the diffraction ring. In the X-ray diffraction measurement device,
Visible light emission in which visible light, which is parallel light having the same optical axis as that of the X-ray emitted from the X-ray emitter, is emitted to the measurement object in a state where X-rays are not emitted from the X-ray emitter. And
Arranged around the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter, a part of the scattered light generated by the measurement object by the visible light emitted from the visible light emitter is received through the imaging lens A plurality of light receiving means for receiving light by the detector and detecting received light intensity, wherein each of the optical axes of the imaging lenses is set to be the same as the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter A plurality of light receiving means intersecting at an angle and at a distance set from the imaging surface;
An X-ray diffraction measurement apparatus comprising: an arithmetic unit that calculates missing information of the diffraction ring using received light intensities detected by the plurality of light receiving units.
請求項5に記載のX線回折測定装置において、
前記X線出射器、前記回折環形成検出手段、前記可視光出射器及び前記受光手段を含む筐体を備え、
前記筐体は、前記X線出射器から出射されるX線の光軸を中心とする開口又はX線透過可能な窓があり、
前記複数の受光手段は、前記開口又は窓の周囲に配置されていることを特徴とするX線回折測定装置。
In the X-ray-diffraction measuring apparatus of Claim 5,
A housing including the X-ray emitter, the diffraction ring formation detection means, the visible light emitter and the light receiving means;
The housing has an opening centered on the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter or a window capable of X-ray transmission,
The X-ray diffraction measuring apparatus, wherein the plurality of light receiving means are disposed around the opening or the window.
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