JP6060473B1

JP6060473B1 - Ｘ線回折測定装置

Info

Publication number: JP6060473B1
Application number: JP2016010418A
Authority: JP
Inventors: 洋一丸山
Original assignee: Pulstec Industrial Co Ltd
Current assignee: Pulstec Industrial Co Ltd
Priority date: 2016-01-22
Filing date: 2016-01-22
Publication date: 2017-01-18
Anticipated expiration: 2036-01-22
Also published as: JP2017129513A

Abstract

【課題】測定対象物の測定箇所が曲率が大きい曲面であっても、測定対象物に対するＸ線の入射角を精度よく検出することができるＸ線回折測定装置およびＸ線回折測定方法を提供する。【解決手段】Ｘ線回折測定装置の筐体５０の傾斜角を、出射Ｘ線の光軸と交差する回転軸であって、交差する点がイメージングプレート１５から設定された距離Ｌである回転軸周りに変更する傾斜角変更機構５を設ける。測定対象物ＯＢのＸ線の照射点からイメージングプレート１５までの距離を設定値Ｌにし、傾斜角変更機構５によりＸ線回折測定装置の筐体５０の傾斜角が異なる２つの状態でそれぞれ、Ｘ線を測定対象物ＯＢに照射してイメージングプレート１５に撮像される回折環の形状を検出する。得られた２つの回折環の形状と２つの傾斜角の差から、測定対象物ＯＢに対するＸ線の入射角を計算する。【選択図】図１

Description

本発明は、測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物で回折したＸ線により形成されるＸ線回折環の形状を検出するＸ線回折測定装置および該Ｘ線回折測定装置を用いたＸ線回折測定方法に関する。

従来から、例えば特許文献１に示されるように、測定対象物に所定の入射角度でＸ線を照射して、測定対象物で回折したＸ線によりＸ線回折環（以下、回折環という）を形成し、形成された回折環の形状を検出してｃｏｓα法による分析を行い、測定対象物の残留応力を測定するＸ線回折測定装置が知られている。特許文献１に示されている装置は、Ｘ線出射器、イメージングプレート等の回折環撮像手段、レーザ検出装置及びレーザ走査機構等の回折環読取手段、並びにＬＥＤ照射器等の回折環消去手段等を１つの筐体内に備えている。そして、測定対象物にＸ線を照射して発生する回折Ｘ線により、回折環をイメージングプレートに撮像する撮像工程、イメージングプレートにレーザ検出装置からのレーザ光を走査しながら照射することで回折環の形状を検出する読取り工程、及び該回折環をＬＥＤ光の照射により消去する消去工程を連続して行えるようになっている。このＸ線回折測定装置を用いれば、短時間で測定対象物の残留応力を測定することができる。また、特許文献１に示されるＸ線回折測定装置は、Ｘ線出射器から出射されるＸ線と光軸を同一にしたＬＥＤ光を照射する機能と、ＬＥＤ光の照射点領域を撮影するカメラ機能とを備え、測定対象物に該ＬＥＤ光を照射したときの撮影画像上のＬＥＤ光の照射点を設定された位置にすることで、測定対象物のＸ線照射点から回折環撮像手段までの距離を設定距離にすることができるようになっている。また、撮影画像上のＬＥＤ光の照射点を設定された位置にし、撮影画像上のＬＥＤ光の反射光の受光点を設定された位置にすることで、測定対象物に対するＸ線の入射角を設定された角度にすることができるようになっている。これらの機能を用いれば、測定対象物の残留応力を精度よく測定することができる。

特開２０１４−９８６７７号公報

しかしながら、測定対象物の測定箇所（すなわち、Ｘ線照射点）が平面であれば、ＬＥＤ光の反射光は略平行光になり撮影画像上に受光点が現れるが、測定対象物の測定箇所が曲率が大きい曲面であると、ＬＥＤ光の反射光は平行光にならず、撮影画像上に受光点が現れないという問題がある。すなわち、測定対象物の測定箇所が曲率が大きい曲面であると、Ｘ線の入射角を精度よく設定できず、精度のよい残留応力を測定することができないという問題がある。また、測定対象物が平面であり、Ｘ線の入射角を設定された角度にすることができる場合であっても、まれに主応力が測定対象物の平面に平行になっていない場合（平面応力状態でない場合）があり、その場合は、測定対象物の表面に対するＸ線の入射角を用いて残留応力を計算すると、得られる値は主応力の測定値にはならず、正確に測定対象物の評価を行うことができないという問題もある。

本発明はこの問題を解消するためなされたもので、その目的は、測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物で回折したＸ線により形成される回折環の形状を検出するＸ線回折測定装置および該Ｘ線回折測定装置を用いたＸ線回折測定方法において、測定対象物の測定箇所が曲率が大きい曲面であってもＸ線の入射角を精度よく検出することができ、測定対象物が平面応力状態でない場合でも主応力の残留応力を測定することができるＸ線回折測定装置およびＸ線回折測定方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、対象とする測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、Ｘ線出射器から測定対象物に向けてＸ線が照射された際、測定対象物にて発生した回折Ｘ線を、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する撮像面にて受光し、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、Ｘ線出射器と回折環形成検出手段とを内部に配置した筐体と、筐体の傾斜角を、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と交差する回転軸であって、交差する点が撮像面から予め設定された距離である回転軸周りに変更する傾斜角変更機構と、傾斜角変更機構により変更された傾斜角を検出する傾斜角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、回折環形成検出手段、傾斜角変更機構及び傾斜角検出手段を制御するとともに、回折環形成検出手段が検出した回折環の形状と傾斜角検出手段が検出した傾斜角を用いて演算を行う制御手段を備え、制御手段は、回転軸がＸ線の光軸と交差する点が測定対象物の測定箇所に合致した状態で、傾斜角検出手段に傾斜角を検出させた後、Ｘ線出射器と回折環形成検出手段を制御して、測定対象物にＸ線を照射して撮像面に撮像された回折環の形状を検出する第１回折環検出工程と、傾斜角変更機構を制御して筐体を異なる傾斜角にするとともに、傾斜角検出手段に傾斜角を検出させた後、Ｘ線出射器と回折環形成検出手段を制御して、測定対象物にＸ線を照射して撮像面に撮像された回折環の形状を検出する第２回折環検出工程と、第１回折環検出工程及び第２回折環検出工程で得られた２つの回折環の形状と２つの傾斜角の差とを用いて、第１回折環検出工程及び第２回折環検出工程における、測定対象物に対するＸ線の入射角を計算する演算工程とを行うことにある。

これによれば、制御手段が、Ｘ線出射器、回折環形成検出手段、傾斜角変更機構及び傾斜角検出手段を制御して、Ｘ線出射器と回折環形成検出手段とを内部に配置した筐体の傾斜角が異なる２つの状態で測定対象物の測定箇所にＸ線を照射し、それぞれ回折環と傾斜角を検出すれば、測定対象物の測定箇所が曲率が大きい曲面であってもＸ線の入射角を精度よく検出することができる。また、測定対象物が平面応力状態でない場合でも、計算されるＸ線の入射角は主応力に平行な面に対する入射角であるので、この入射角を用いて計算される残留応力の測定値は主応力の測定値になり、正確に測定対象物の評価を行うことができる。

制御手段が行うＸ線の入射角の計算は、具体的には、第１回折環検出工程における測定対象物に対するＸ線の入射角をΨとし、第２回折環検出工程における傾斜角の第１回折環検出工程における傾斜角からの差をＡとし、回折環の回転角度をαとしたとき、第１回折環検出工程により得られる回折環の形状と入射角Ψを用いてｃｏｓα法により計算される残留垂直応力と、第２回折環検出工程により得られる回折環の形状と入射角（Ψ＋Ａ）を用いてｃｏｓα法により計算される残留垂直応力とが等しい、としたときに成り立つ式を解くことで入射角Ψを計算することである。

また、本発明は、上述したＸ線出射器、回折環形成検出手段、筐体、傾斜角変更機構及び傾斜角検出手段を備えたＸ線回折測定装置を用いたＸ線回折測定方法の発明としても実施し得るものである。この場合は、回転軸がＸ線の光軸と交差する点が測定対象物の測定箇所に合致した状態で、傾斜角検出手段に傾斜角を検出させた後、Ｘ線出射器からＸ線を出射させ、回折環形成検出手段により撮像面に撮像された回折環の形状を検出する第１回折環検出ステップと、傾斜角変更機構により筐体を異なる傾斜角にするとともに、傾斜角検出手段に傾斜角を検出させた後、Ｘ線出射器からＸ線を出射させ、回折環形成検出手段により撮像面に撮像された回折環の形状を検出する第２回折環検出ステップと、第１回折環検出ステップ及び第２回折環検出ステップで得られた２つの回折環の形状と２つの傾斜角の差とを用いて、第１回折環検出ステップ及び第２回折環検出ステップにおける、測定対象物に対するＸ線の入射角を計算する演算ステップとを行えばよい。また、演算ステップは具体的には、上述した制御手段が行う演算工程と同一である。これによっても、上述したＸ線回折測定装置の発明と同様の効果を得ることができる。

本発明の実施形態に用いるＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムを示す全体概略図である。図１のＸ線回折測定装置の拡大図である。図２のＸ線回折測定装置におけるＸ線が通過する部分を拡大して示す部分断面図である。図３のプレート部分の拡大斜視図である。Ｘ線回折測定システムを用いて測定対象物の残留応力測定を行うときの工程図である。２回のＸ線回折測定を行ったときに得られる値と計算により求める値を視覚的に示した図である。

本発明の一実施形態に係るＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムの構成について図１乃至図４を用いて説明する。なお、このＸ線回折測定システムが、先行技術文献の特許文献１に示されているＸ線回折測定システムと異なっている点は、Ｘ線回折測定装置の筐体５０の傾斜角を変更する傾斜角変更機構５と筐体５０の傾斜角を検出する機能とを備える点、及びコントローラ９１に筐体５０の傾斜角を変更してＸ線回折測定を２回行うプログラムと、検出した回折環の形状データと傾斜角の差を用いてＸ線の入射角を算出するプログラムがインストロールされている点のみである。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。

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。対象物セット装置６０は、３軸方向の移動機構、及び２軸周りの傾斜機構を備え、Ｘ線回折測定装置に対して測定対象物ＯＢの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Ｘ線回折測定を行うときは、まず、測定対象物ＯＢをセットした後、Ｘ線と同じ光軸のＬＥＤ光を照射し、対象物セット装置６０を操作してＸ線回折測定装置の筐体５０に対する測定対象物ＯＢの位置と姿勢を調整する。次に測定対象物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は鉄製の球状部材である。

Ｘ線回折測定装置は、筐体５０内に、Ｘ線出射器１０、イメージングプレート１５を取り付けるテーブル１６、テーブル１６を回転及び移動させるテーブル駆動機構２０及び回折環を検出するレーザ検出装置３０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、傾斜角変更機構５、対象物セット装置６０、コンピュータ装置９０及び高電圧電源９５を備える。筐体５０内には、上述した装置および機構に接続されて作動制御したり、検出信号を入力したりするための各種回路も内蔵されており、図１において筐体５０外に示された２点鎖線で示された各種回路は、筐体５０内の２点鎖線内に納められている。

筐体５０は、略直方体状に形成されるとともに、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。筐体５０は、上面壁５０ｆが固定板５４を介して電動式ゴニオステージである傾斜角変更機構５の駆動ステージ５１に連結され、傾斜角変更機構５により図１及び図２の紙面垂直方向周りに傾斜角が変更できるようになっている。言い換えると、傾斜角を変更するときの回転軸は、図１及び図２の紙面垂直方向であり、後述するＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸と後述するイメージングプレート１５の回転基準位置のラインとを含む平面の垂直方向である。そして、傾斜角を変更するときの回転軸は、後述するＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸と交差し、交差する点から後述するイメージングプレート１５までの距離は設定値Ｌになっている。また、傾斜角変更機構５の固定ステージ５２は側面板５３に連結され、側面板５３は支持ロッド５６に固定具を介して固定されており、支持ロッド５６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５７上に立設固定されている。図１及び図２に示された筐体５０は、傾斜角変更可能範囲の中心付近の状態であり、傾斜角変更機構５により傾斜角は変更されるが、筐体５０は常に、切欠き部壁５０ｃが対象物セット装置６０の上面に対向するようになっている。

傾斜角変更機構５はモータ５５が回転駆動することで、駆動ステージ５１が固定ステージ５２に対して駆動し、これは上述したように回転軸周りの回転であるため、筐体５０の傾斜角が変化する。モータ５５はモータ制御回路８８から入力する駆動信号により回転駆動する。モータ制御回路８８は、コンピュータ装置９０を構成するコントローラ９１から傾斜角変更の指令と回転角度が入力すると、モータ５５に駆動信号を出力するとともに後述する回転角度検出回路８９から回転角度を入力し、入力した回転角度がコントローラ９１から入力した回転角度に等しくなったタイミングで駆動信号の出力を停止する。また、モータ制御回路８８は、コントローラ９１から駆動開始の指令と回転方向が入力すると、モータ５５に駆動信号を出力し、コントローラから駆動停止の指令が入力すると出力していた駆動信号を停止する。そして、どちらの場合においても、モータ制御回路８８はモータ５５内に組み込まれたエンコーダ５５ａが出力する信号により、モータ５５の回転速度（筐体５０の傾斜角変更速度）が設定された速度になるよう、駆動信号の強度を制御する。エンコーダ５５ａはモータ５５が所定の微小回転角度だけ回転するたびに、ハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号をモータ制御回路８８と後述する回転角度検出回路８９に出力する。モータ制御回路８８には、予めコントローラ９１から入力して設定された回転速度が記憶されており、モータ５５に駆動信号を出力する際、エンコーダ５５ａから入力するパルス列信号の単位時間当たりのパルス数を用いて回転速度を計算し、計算した回転速度が設定されている回転速度になるよう、出力する駆動信号の強度を制御する。

回転角度検出回路８９は、エンコーダ５５ａから入力するパルス列信号のパルス数をカウントし、モータ５５の回転方向に応じてカウントアップまたはカウントダウンさせて積算カウント値とし、積算カウント値から回転角度を計算してモータ制御回路８８とコントローラ９１に出力する。回転角度が０となる位置は、駆動ステージ５１及び筐体５０が図１及び図２おいて左周りに回転し、駆動限界位置に達したときであり、これは、Ｘ線回折測定装置に電源を投入したときコントローラ９１からの指令により設定される。すなわち、電源の投入時において、コントローラ９１はモータ制御回路８８と回転角度検出回路８９に回転角度０の設定を指令する信号を出力し、この指令が入力すると、モータ制御回路８８は駆動ステージ５１が図１及び図２おいて左周りに回転する駆動信号を出力し、回転角度検出回路８９は、エンコーダ５５ａから入力するパルス列信号のパルス数をカウントする。そして、回転角度検出回路８９は、パルス列信号のパルス数がカウントされなくなると、積算カウント値をリセットして０にし、駆動限界位置を意味する信号をモータ制御回路８８に出力する。モータ制御回路８８は駆動限界位置を意味する信号が入力すると、モータ５５に出力していた駆動信号を停止する。コントローラ９１は回転角度０の設定を指令する信号を出力した後、回転角度検出回路８９から入力する回転角度が０になると、モータ制御回路８８に駆動ステージ５１及び筐体５０が図１及び図２の状態になる（傾斜角変化範囲の中心付近の傾斜角になる）回転角度を出力する。これによりモータ制御回路８８は上述したように回転角度検出回路８９から入力する回転角度がコントローラ９１から入力した回転角度になるまで駆動信号を出力し、駆動ステージ５１及び筐体５０は図１及び図２の状態になる。

コントローラ９１は、入力装置９２から筐体５０の傾斜角が入力されると、筐体５０が入力された傾斜角になるよう、傾斜角変更の指令と回転角度をモータ制御回路８８に出力する。また、コントローラ９１は、入力装置９２から筐体５０の傾斜角変化方向が入力されると、モータ制御回路８８に駆動開始の指令と回転方向を出力し、入力装置９２から停止指令が入力されると、モータ制御回路８８に駆動停止の指令を出力する。さらに、コントローラ９１は、回転角度検出回路８９から入力する回転角度から筐体５０の傾斜角を算出し、表示装置９３に表示する。コントローラ９１のメモリには、回転角度０のときの筐体５０の水平面に対する傾斜角ＳＬが記憶されており、コントローラ９１は回転角度検出回路８９から入力する回転角度に記憶されている傾斜角ＳＬを加算した値を傾斜角として表示装置９３に表示する。また、コントローラ９１は、入力装置９２から傾斜角が入力されると、入力された傾斜角からを傾斜角ＳＬを減算した値を回転角度としてモータ制御回路８８に出力する。これにより、作業者は、入力装置９２からの入力によりＸ線回折測定装置の筐体５０を意図する傾斜角にすることや、現在の傾斜角を表示装置９３にて確認しながら傾斜角を変化させることができる。

対象物セット装置６０は、いわゆるゴニオメータで構成されており、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。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。

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。

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。Ｘ線制御回路７１は、コントローラ９１から指令が入力すると、Ｘ線出射器１０から一定強度のＸ線が出射されるように、Ｘ線出射器１０に高電圧電源９５から供給される駆動電流及び駆動電圧を制御する。また、Ｘ線出射器１０は、図示しない冷却装置を備えていて、Ｘ線制御回路７１は、この冷却装置に供給される駆動信号も制御する。

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

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

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

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

スピンドルモータ制御回路７４は、コントローラ９１から回転速度を入力すると、エンコーダ２７ｃから入力するパルス列信号の単位時間当たりのパルス数から計算される回転速度が、入力した回転速度になるように、駆動信号をスピンドルモータ２７に出力する。回転角度検出回路７５は、エンコーダ２７ｃから入力するパルス列信号のパルス数をカウントし、そのカウント値から回転角度θｐを計算してコントローラ９１に出力する。また、回転角度検出回路７５は、エンコーダ２７ｃからインデックス信号を入力すると、カウント値をリセットして「０」にする。これが回転角度０°の位置である。なお、イメージングプレート１５の回転角度０°の位置とは、後述するレーザ検出装置３０からのレーザ照射によりイメージングプレート１５に形成された回折環を読み取る際、インデックス信号を入力した時点でレーザ光が照射されている位置である。この位置はイメージングプレート１５の各半径位置ごとにあるためラインであり、以後このラインを回転基準位置のラインという。

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

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

イメージングプレート１５は、移動ステージ２１、スピンドルモータ２７及びテーブル１６と共に、回折環撮像位置へ移動し、また、後述する撮像した回折環を読み取る回折環読取り領域、及び回折環を消去する回折環消去領域へ移動する。この移動において、イメージングプレート１５の中心軸は、出射Ｘ線の光軸とイメージングプレート１５における回転角度０°の位置（ライン）とが成す平面内に保たれた状態で、出射Ｘ線の光軸に垂直な方向に移動する。

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

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

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

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

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

また、Ｘ線回折測定装置は、ＬＥＤ光源４４を有する。ＬＥＤ光源４４は、図２乃至図４に示すように、移動ステージ２１とテーブル駆動機構２０の上壁２６の下面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、移動ステージ２１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の下面に平行な面内を回転する。移動ステージ２１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が上壁２６の貫通孔２６ａ及び移動ステージ２１の貫通孔２１ａ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が上壁２６の貫通孔２６ａと移動ステージ２１の貫通孔２１ａとの間を遮断しない位置（Ｂ位置）で静止するように、プレート４５の回転を規制する。言い換えれば、Ａ位置は、プレート４５が図２及び図３に示す状態にある位置であり、ＬＥＤ光源４４から出射されるＬＥＤ光がスピンドルモータ２７の貫通孔２７ａ１に設けた通路部材２８の通路に入射する位置である。Ｂ位置は、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線がプレート４５によって遮られない位置である。ＬＥＤ光源４４は、コントローラ９１によって作動制御されるＬＥＤ駆動回路８５からの駆動信号によりＬＥＤ光を出射する。ＬＥＤ光は拡散する可視光であるが、プレート４５がＡ位置にあるとき、その一部は、出射Ｘ線と同様の経路で貫通孔１８ａから出射するので、出射Ｘ線と同様、貫通孔２７ａ１の軸線に平行な平行光になる。

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

筐体５０の切欠き部壁５０ｃには結像レンズ４８が設けられ、筐体５０内部には撮像器４９が設けられている。撮像器４９は、ＣＣＤ受光器又はＣＭＯＳ受光器で構成され、各撮像素子ごとの受光強度に相当する強度の信号をセンサ信号取出回路８７に出力する。結像レンズ４８及び撮像器４９は、イメージングプレート１５に対して設定された位置にある測定対象物ＯＢにおける、ＬＥＤ光の照射点及び照射ライン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、ＬＥＤ光の照射点（出射Ｘ線の照射点と同じ）からイメージングプレート１５までの距離（以下、距離ＩＰ−ＯＢという）が、予め決められた所定距離となる位置である。この場合の結像レンズ４８及び撮像器４９による被写界深度は、前記照射点を中心とした前後の範囲で設定されている。センサ信号取出回路８７は、撮像器４９の各撮像素子ごとの信号強度データを、各撮像素子の位置（すなわち画素位置）が分かるデータと共にコントローラ９１に出力する。

また、結像レンズ４８の光軸は、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸とイメージングプレート１５の回転基準位置のラインを含む平面（以下、基準平面という）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、距離ＩＰ−ＯＢが設定値になり、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あり、結像レンズ４８の光軸が撮臓器４９と交差する箇所に生じる。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、距離ＩＰ−ＯＢが設定値で、ＬＥＤ光の測定対象物ＯＢにおける入射角度が設定値であるとき、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であるとともに、結像レンズ４８の光軸が撮臓器４９と交差する所定の位置に生じる。よって、撮影画像におけるＬＥＤ光の照射点と受光点が撮影画像上の所定の位置に生じるよう、Ｘ線回折測定装置の筐体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、距離ＩＰ−ＯＢを設定値にし、Ｘ線の入射角を設定値にすることができる。

ただし、図１及び図２に示すように、測定対象物ＯＢの測定箇所（Ｘ線照射箇所）が曲率が大きい曲面である場合は、測定対象物ＯＢで反射したＬＥＤ光は拡散光になるので、撮影画像にＬＥＤ光の反射光が入射しても画像は少し明るくなるが受光点は生じない。その場合は、撮影画像におけるＬＥＤ光の照射点が撮影画像上の所定の位置に生じるよう調整することで、距離ＩＰ−ＯＢを設定値にすることのみを行い、Ｘ線の入射角は、後述するように２つの回折環の形状データと２回のＸ線回折測定における傾斜角の差とを用いて計算する。

コンピュータ装置９０は、コントローラ９１、入力装置９２及び表示装置９３からなる。コントローラ９１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、大容量記憶装置などを備えたマイクロコンピュータを主要部とした電子制御装置であり、大容量記憶装置に記憶された各種プログラムを実行してＸ線回折測定装置の作動を制御する。入力装置９２は、コントローラ９１に接続されて、作業者により、各種パラメータ、作動指令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ＬＥＤ光の照射点及び受光点を含む画像に加えて、ＬＥＤ光の照射点及び受光点を合致させるべき位置を示すマークも表示される。さらに、表示装置９３は、作業者に対して各種の設定状況、作動状況、測定結果なども視覚的に知らせる。高電圧電源９５は、Ｘ線出射器１０にＸ線出射のための高電圧及び電流を供給する。

次に、上記のように構成したＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムを用いて、Ｘ線回折測定装置の筐体５０に対する測定対象物ＯＢ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。なお、ＬＥＤ光の受光点が撮影画像上に生ぜず、Ｘ線の入射角を、２つの回折環の形状データと傾斜角の差とを用いて計算する場合で説明する。作業者は、測定対象物ＯＢを対象物セット装置６０のステージ６１に載置し、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）を測定対象物ＯＢの近くまで運搬した後、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、図５に示すように、位置姿勢調整工程Ｓ１、回折環撮像工程Ｓ２、回折環読取り工程Ｓ３及び回折環消去工程Ｓ４が行われ、測定が１回目であると傾斜角変更工程Ｓ６を行った後、再度回折環撮像工程Ｓ２、回折環読取り工程Ｓ３及び回折環消去工程Ｓ４が行われ、測定データ演算工程Ｓ７が行われることで実施される。なお、各工程において、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。

位置姿勢調整工程Ｓ１は、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工程である。作業者は、まず、対象物セット装置６０の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線の照射点及びＸ線の入射方向が目的とする測定箇所と方向になり、距離ＩＰ−ＯＢが設定値になるようにする。次に作業者は、入力装置９２から位置姿勢の調整を行うことを入力する。この入力により、コントローラ９１は、各回路に指令を出力し、イメージングプレート１５を回折環撮像位置（図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ＬＥＤ光の照射点が測定対象物ＯＢの目的とする測定位置付近に生じる。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照射点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、撮像信号によって作成される画像とは独立して、結像レンズ４８の光軸が撮像器４９と交差する位置に相当する撮影画像上の位置に、十字マークが表示される。

この場合、十字マークのクロス点は表示装置９３の画面の中心に位置し、十字マークのＸ軸方向は画面の横方向に対応し、十字マークのＹ軸方向は画面の縦方向に対応する。そして、十字マークのクロス点は、距離ＩＰ−ＯＢが設定値であるときに照射点が来る位置であると同時に、距離ＩＰ−ＯＢが設定値であり、ＬＥＤ光の測定対象物ＯＢにおける入射角（Ｘ線の入射角）が設定値であるとき、受光点が来る位置である。ただし、本実施形態では、測定箇所が曲率が大きい曲面であるため受光点は生じないとする。また、十字マークのＹ軸は基準平面が撮臓器４９と交差するラインに相当し、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の表面に投影させた方向が残留垂直応力の測定方向である。

作業者は、表示装置９３に表示される撮影画像をながら、対象物セット装置６０の５つの操作子６３ａ，６５ａ，６６ａ，６７ａ，６８ａを操作して、測定対象物ＯＢの位置と姿勢を調整し、撮影画像上のＬＥＤ光の照射点が、測定対象物ＯＢの目的とする測定箇所になるとともに十字マークのクロス点と合致するようにし、目視によりＸ線の入射角が希望する値付近になり、基準平面（出射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）と測定箇所周りの微小平面がおおよそで垂直になるようにする。基準平面と測定箇所周りの微小平面をおおよそで垂直にするには、拡散光となるＬＥＤ光の反射光の受光跡が、筐体の前面壁５０ｂ側から見て切欠き部壁５０ｃの左右の中間付近に形成されるようにすればよい。基準平面と測定箇所周りの微小平面はおおよそで垂直であれば、残留応力の測定精度には影響しない。

測定対象物ＯＢの位置と姿勢の調整が終了すると、作業者は入力装置９２から位置姿勢の調整終了を入力する。これにより、コントローラ９１は、各回路に指令を出力し、ＬＥＤ光源４４を消灯させ、撮像信号の出力を停止させ、モータ４６を駆動させてプレート４５をＢ位置まで回転させる。これにより、Ｘ線出射器１０からのＸ線が移動ステージ２１の貫通孔２１ａに入射され得る状態となる。さらに、コントローラ９１は、回転角度検出回路８９から入力している回転角度を記憶する。

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

次にコントローラ９１は、自動または作業者の入力により回折環読取り工程Ｓ３を実行する。コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３を制御して、イメージングプレート１５を回折環読取り領域内の読取り開始位置へ移動させる。読取り開始位置とは、レーザ光の照射位置が回折環基準半径Ｒｏの円に対して若干だけ内側になるような位置である。回折環基準半径Ｒｏとは、測定対象物ＯＢの残留応力が「０」であるときに、イメージングプレート１５上に形成される回折環の半径であり、測定対象物ＯＢにおけるＸ線の回折角度２Θ_０（Θ_０はブラッグ角）及び距離ＩＰ−ＯＢの設定値ＬからＲｏ＝Ｌ・ｔａｎ（２Θ_０）の計算式で計算される。そして、Ｘ線の回折角度２Θ_０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２Θ_０を記憶しておけば、測定対象物ＯＢの材質を入力することで回折環基準半径Ｒｏは計算できる。

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

ＳＵＭ信号の瞬時値Ｉ、回転角度θｐ及び半径値ｒを表すデータの所定回転角度ごとの記憶動作と並行して、コントローラ９１は、回転角度θｐごとに半径値ｒに対するＳＵＭ信号の瞬時値Ｉの曲線を作成し、曲線のピークに対応した半径値ｒ_αとＳＵＭ信号強度値Ｉ_α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ｒ_αと回折Ｘ線の強度に相当する強度Ｉ_α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ｒ_αと強度Ｉ_αを取得し、検出するＳＵＭ信号の瞬時値Ｉが強度Ｉ_α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ｒ_αで検出されたことになる。その後、コントローラ９１は、各回路に指令を出力し、フォーカスサーボを停止させ、レーザ光の照射を停止させ、Ａ／Ｄ変換回路８３と回転角度検出回路７５の作動を停止させ、フィードモータ２２の作動を停止させる。なおイメージングプレート１５の回転は、継続されている。

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

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

次にコントローラ９１または作業者は、測定が１回目であるか否か判定し、１回目であれば、自動または作業者の入力により傾斜角変更工程Ｓ６を実行する。コントローラ９１が自動で行う場合は、位置姿勢調整工程Ｓ１の終了段階で記憶している回転角度に予め記憶されている回転角度変化量Ａを加算した回転角度をモータ制御回路８８に出力する。これにより、最初のＸ線（ＬＥＤ光）の入射角をΨとすると、次の入射角はΨ＋Ａになる。回転角度変化量Ａは作業者が入力装置９２から入力して設定することができる。また、作業者が入力する場合は、表示装置９３に表示されている傾斜角を見て、適切な傾斜角を入力装置９２から入力するか、表示装置９３に表示されている傾斜角を見ながら、入力装置９２から傾斜角変化方向を入力し、適切な傾斜角となったタイミングで停止指令を入力する。そして、入力装置９２から傾斜角変更終了を入力するとコントローラ９１は、回転角度検出回路８９から入力している回転角度から位置姿勢調整工程Ｓ１の終了段階で記憶している回転角度を減算し、回転角度変化量Ａとして記憶する。この場合も最初のＸ線（ＬＥＤ光）の入射角をΨとすると、次の入射角はΨ＋Ａになる。なお、上述したように傾斜角は回転角度に回転角度０のときの傾斜角ＳＬを加算した値であるので、回転角度変化量Ａは傾斜角変化量Ａでもある。

なお、上述したように、傾斜角変更機構５が駆動ステージ５１の傾斜角を変更するときの回転軸は、出射Ｘ線の光軸と交差し、交差する点からイメージングプレート１５までの距離は設定値Ｌになっている。よって、傾斜角変更工程Ｓ６が実行された後もＸ線の照射点は同一箇所であり、後述する２回目のＸ線回折測定も測定箇所は同一である。

次にコントローラ９１は、自動または作業者の入力により回折環撮像工程Ｓ２、回折環読取り工程Ｓ３及び回折環消去工程Ｓ４を再度実行する。これらの工程は、１回目のそれぞれの工程と同じである。これによりコントローラ９１には、２つ目の回折環の形状データ（回転角度αごとの半径値ｒ_α）が記憶される。そして、この時点でコントローラ９１に記憶されている値と後述する計算により求める値を視覚的に示すと図６のようになる。図６に示す値の内、２つの回折環の半径値ｒ_α１，ｒ_α２と２つの入射角の差である回転角度変化量Ａが記憶され、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌは予め記憶されている。そして、Ｘ線入射角Ψのみが未知数である。なお、上述したように、コントローラ９１が自動で傾斜角変更工程Ｓ６を行うときは、回転角度変化量Ａは予め記憶されている値であり、作業者の入力により行うときは、回転角度変化量Ａは計算により得られて記憶される値である。図６について注釈すると、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸は図２に示されるものとは異なり、Ｘ軸はＸ線照射点から出射Ｘ線を測定対象物のＸ線照射点周りの微小平面に投影した方向であり、別の表現をすると基準平面（出射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）がＸ線照射点周りの微小平面と交差するラインである。また、Ｙ軸はＸ線照射点周りの微小平面でＸ線照射点を通るＸ軸に垂直なラインであり、Ｚ軸はＸ軸、Ｙ軸に垂直なラインである。後述する残留垂直応力σｘは、Ｘ軸方向の残留垂直応力であり、残留せん断応力τｘｙは、Ｘ線照射点周りの微小平面であるＸＹ平面の残留せん断応力である。

次にコントローラ９１は、自動または作業者の入力により測定データ演算工程Ｓ７を実行する。この演算工程は、２つの回折環の形状データ（回転角度αごとの半径値ｒ_α１，ｒ_α２）、回転角度変化量Ａ及び距離ＩＰ−ＯＢの設定値Ｌを用いてＸ線の入射角Ψを計算する演算と、計算されたＸ線の入射角Ψ、諸々の定数及び回折環の形状データを用いて残留応力を計算する演算の２つがある。まず、２つの回折環の形状データと、回転角度変化量Ａを用いてＸ線の入射角Ψを計算する手順について説明する。

ｃｏｓα法を用いた演算により残留垂直応力を計算する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。ｃｏｓα法とは、回折環の形状から得られる回折環の回転角度αごとのａ_１値がｃｏｓαに対して比例関係にあり、比例直線の傾き（∂ａ_１／∂ｃｏｓα）は、残留垂直応力σｘにＸ線の入射角Ψ、距離ＩＰ−ＯＢの設定値Ｌ及び諸々の定数を用いて定まる値であることから、残留垂直応力σｘを計算する方法である。回折環の回転角度αごとのａ_１値は特開２００５−２４１３０８号公報に示されている通り、以下の値である。
（数１）
ａ_１＝（１／２）｛（ε_α−ε_π＋α）＋（ε_−α−ε_π−α）｝
ε_αは特開２００５−２４１３０８号公報に示されている通り、回折環の回転角度αの回折環の半径ｒ_αから以下の数２で計算される回折角２Θ_αを、以下の数３に当てはめて計算されるひずみである。Ｌは距離ＩＰ−ＯＢの設定値、２Θ_０は無ひずみのときの回折角である。
（数２）
２Θ_α ＝ｔａｎ^−１（−ｒ_α／Ｌ）
（数３）
ε_α ＝（１／２）（２Θ_０−２Θ_α）ｃｏｔΘ_０
すなわち、回折環の形状データ（回転角度αごとの半径値ｒ_α）と距離ＩＰ−ＯＢの設定値Ｌから、上記数２を用いて回転角度αごとの回折角２Θ_αを計算し、計算した回折角２Θ_αから、上記数３を用いて回転角度αごとのひずみε_αを計算する。次に、計算したひずみε_αから、上記数１を用いて回転角度αごとのａ_１値を計算する。次に、ｃｏｓαとａ_１値とが比例関係にあるとしてｃｏｓαとａ_１値の原点を通る回帰線の傾きを最小２乗法で求めれば、（∂ａ_１／∂ｃｏｓα）を求めることができる。

（∂ａ_１／∂ｃｏｓα）と残留垂直応力σｘを関係づける式は、特開２００５−２４１３０８号公報に示されている通り、以下の数４である。
Ｅはヤング率、νはポアソン比、ηは（π−回折角）でこの場合の回折角には無応力の回折角２Θ_０を用いることができる。よって、Ｘ線入射角Ψ以外は定数である。傾斜角を変更するときの回転軸は、基準平面の垂直方向であるので、２回のＸ線回折測定において、残留垂直応力σｘの方向は変化しない。よって、２回のＸ線回折測定において計算される残留垂直応力σｘは等しいとすることができ、数４においてＸ線入射角Ψ以外は定数であるので、以下の数５が成り立つ。
（∂ａ_１／∂ｃｏｓα）の右下に付けられている数字は１回目の測定の回折環形状から計算される値、２回目の測定の回折環形状から計算される値を意味する。数５を変形し、Ｘ線入射角Ψを左辺にすると、以下の数６になる。
すなわち、２つの回折環の形状データから計算した２つの（∂ａ_１／∂ｃｏｓα）と回転角度変化量Ａを数６に代入すれば、Ｘ線入射角Ψを計算することができる。Ｘ線入射角Ψは１回目の測定における入射角であるが、回転角度変化量Ａは既知であるので、Ｘ線入射角Ψが計算されれば、２回目のＸ線入射角（Ψ＋Ａ）も得られることになる。すなわち計算されるＸ線入射角は１回目と２回目のＸ線入射角とみなすことができる。

次に計算されたＸ線の入射角Ψ、諸々の定数及び回折環の形状データを用いて残留応力を計算する方法を説明する。残留垂直応力σｘは、数４に既に計算されている１回目のＸ線回折測定における（∂ａ_１／∂ｃｏｓα）、計算されたＸ線の入射角Ψ、および予めコントローラ９１に記憶されている諸々の定数を代入すれば求めることができる。また、２回目のＸ線回折測定における（∂ａ_１／∂ｃｏｓα）、Ｘ線入射角Ψ＋Ａおよび諸々の定数を代入してもよい。得られた残留垂直応力σｘは、出射Ｘ線を測定対象物ＯＢの測定箇所の微小平面に投影した方向の残留垂直応力である。

次に残留せん断応力τｘｙを計算する方法を説明する。この方法も公知技術であり、例えば特開２０１１−２７５５０号公報に詳細に説明されているので、簡略的に説明する。まず、１回目のＸ線回折測定における回転角度αごとのひずみε_αから以下の数７を用いてａ_２値を計算する。
（数７）
ａ_２＝（１／２）｛（ε_α−ε_π＋α）−（ε_−α−ε_π−α）｝
回転角度αごとのａ_２値はｓｉｎαに対し比例の関係にあるので、ｓｉｎαとａ_２値とが比例関係にあるとしてｓｉｎαとａ_２値の原点を通る回帰線の傾きを最小２乗法で求めることで、（∂ａ_２／∂ｓｉｎα）を求める。（∂ａ_２／∂ｓｉｎα）と残留せん断応力τｘｙを関係づける式は、以下の数８であるので、この式に、計算した（∂ａ_２／∂ｓｉｎα）とＸ線の入射角Ψ、および予めコントローラ９１に記憶されている諸々の定数を代入すれば、残留せん断応力τｘｙを計算することができる。
なお、上述した残留せん断応力τｘｙの計算は２回目のＸ線回折測定における回転角度αごとのひずみε_αと、Ｘ線の入射角Ψ＋Ａを用いて行ってもよい。また、２回のＸ線回折測定においてそれぞれ残留せん断応力τｘｙを計算し、平均値を求めてもよい。

コントローラ９１は測定データ演算工程Ｓ７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，Ψ＋Ａ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ｒ_αから得られる曲線）、回折環の強度分布画像（瞬時値Ｉ_αを明度に換算し、瞬時値Ｉ_α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。

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及び各種回路からなる回折環形成検出機器と、Ｘ線出射器１０と回折環形成検出機器とを内部に配置した筐体５０と、筐体５０の傾斜角をＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸と交差する回転軸であって、交差する点がイメージングプレート１５から予め設定された距離である回転軸周りに変更する傾斜角変更機構５と、傾斜角変更機構５により変更された傾斜角を検出する回転角度検出回路８９およびコントローラ９１の計算機能からなる傾斜角検出機能とを備えた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、回折環形成検出機器、傾斜角変更機構５及び傾斜角検出機能を制御するとともに、回折環形成検出機器が検出した回折環の形状と傾斜角検出機能が検出した傾斜角を用いて演算を行うコントローラ９１のプログラムを備え、コントローラ９１のプログラムは、傾斜角変更機構５の回転軸がＸ線の光軸と交差する点が測定対象物ＯＢの測定箇所に合致した状態で、傾斜角検出機能に傾斜角を検出させた後、Ｘ線出射器１０と回折環形成検出機能を制御して、測定対象物ＯＢにＸ線を照射してイメージングプレート１５に撮像された回折環の形状を検出する１回目の回折環検出工程と、傾斜角変更機構５を制御して筐体５０を異なる傾斜角にするとともに、傾斜角検出機能に傾斜角を検出させた後、Ｘ線出射器１０と回折環形成検出機器を制御して、測定対象物ＯＢにＸ線を照射してイメージングプレート１５に撮像された回折環の形状を検出する２回目の回折環検出工程と、１回目の回折環検出工程及び２回目の回折環検出工程で得られた２つの回折環の形状と２つの傾斜角の差である回転角度変化量Ａとを用いて、１回目の回折環検出工程及び２回目の回折環検出工程における、測定対象物に対するＸ線の入射角を計算する測定データ演算工程とを行っている。

これによれば、コントローラ９１のプログラムが、Ｘ線出射器１０、回折環形成検出機器、傾斜角変更機構５及び傾斜角検出機能を制御して、Ｘ線出射器１０と回折環形成検出機器とを内部に配置した筐体５０の傾斜角が異なる２つの状態で測定対象物ＯＢの測定箇所にＸ線を照射し、それぞれ回折環と傾斜角を検出すれば、測定対象物ＯＢの測定箇所が曲率が大きい曲面であってもＸ線の入射角を精度よく検出することができる。

コントローラ９１のプログラムが行うＸ線の入射角の計算は、具体的には、１回目の回折環検出工程における測定対象物ＯＢに対するＸ線の入射角をΨとし、２回目の回折環検出工程における傾斜角の１回目の回折環検出工程における傾斜角からの差をＡとし、回折環の回転角度をαとしたとき、１回目の回折環検出工程により得られる回折環の形状と入射角Ψを用いてｃｏｓα法により計算される残留垂直応力と、２回目の回折環検出工程により得られる回折環の形状と入射角（Ψ＋Ａ）を用いてｃｏｓα法により計算される残留垂直応力とが等しい、としたときに成り立つ式である数６を解くことで入射角Ψを計算することである。

また、上記実施形態は、１回目の回折環検出工程、２回目の回折環検出工程及び測定データ演算工程を、コントローラ９１のプログラムの実行に替えて作業者が入力装置９２から指令を入力して行うこともできる。すなわち、Ｘ線出射器１０、回折環形成検出機器、筐体５０、傾斜角変更機構５及び傾斜角検出機能を備えたＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムを用いたＸ線回折測定方法の発明としても実施し得るものである。これによっても、コントローラ９１のプログラムの実行による場合と同様の効果を得ることができる。

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

上記実施形態においては、測定対象物ＯＢは鉄製の球状部材としたが、平面の測定対象物ＯＢであっても本発明は適用することができる。その場合は、計算されるＸ線の入射角は主応力に平行な面に対する入射角であるので、測定対象物ＯＢが平面応力状態でない場合でも、計算される残留応力の測定値は主応力の測定値になり、正確に測定対象物ＯＢの評価を行うことができる。

また、上記実施形態においては、電動式ゴニオステージである傾斜角変更機構５の駆動ステージ５１をＸ線回折測定装置の筐体５０の上面壁５０ｆに連結させ、筐体５０の傾斜角を変更できるようにした。しかし、傾斜角を変更する際の回転軸が出射Ｘ線の光軸と交差し、交差する点からイメージングプレート１５までの距離が設定値Ｌになっていれば、傾斜角を変更する機構はどのような機構であってもよい。例えば、手動式で回転角度を読取ることができるゴニオステージを用いてもよいし、駆動ステージ５１を筐体５０の側面に連結させた機構であってもよい。

また、上記実施形態においては、モータ５５のエンコーダ５５ａが出力するパルス信号から回転角度を検出する回転角度検出回路８９と、回転角度検出回路８９が検出した回転角度に、回転角度０のときの傾斜角ＳＬを加算することで傾斜角を算出するコントローラ９１の計算機能により、筐体５０の傾斜角を検出した。しかし、筐体５０の傾斜角を検出することができるならば、どのような検出方法を用いてもよい。例えば、筐体５０に傾斜センサを取り付け、傾斜センサが出力する信号から傾斜角を検出するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、傾斜角を水平方向からの傾斜角としたが、Ｘ線入射角の計算に必要な値は２つの傾斜角の差であるので、傾斜角は水平方向に対する傾斜角でなくてもよい。例えば、回転角度検出回路８９が出力する回転角度をそのまま傾斜角にしてもよい。この場合の傾斜角は傾斜角変更機構５が回転角度０の位置（駆動限界位置）まで駆動ステージ５１を回転させたときの、筐体５０の上面壁５０ｆの面からの傾斜角と見なせばよい。

また、上記実施形態においては、コントローラ９１にインストールされているプログラムは予め記憶されている回転角度変化量Ａを、回転角度検出回路８９から入力された回転角度に加算してモータ制御回路８８に出力する制御を行うことで、２回目のＸ線回折測定におけるＸ線入射角を１回目のＸ線回折測定のときから回転角度変化量Ａだけ変更するようにした。しかし、回転角度変化量Ａを検出できれば、傾斜角変更機構５を制御する方法はどのような方法を用いてもよい。例えば、設定された時間だけモータ制御回路８８に駆動信号を出力し、回転が終了した時点で回転角度検出回路８９から入力した回転角度を位置姿勢調整工程Ｓ１の終了段階で記憶している回転角度から減算し、回転角度変化量Ａとして記憶してもよい。

また、上記実施形態においては、２つの傾斜角においてそれぞれＸ線回折測定を行って回折環の形状を検出し、Ｘ線入射角を計算したが、測定に時間がかかってもよければ、３つ以上の傾斜角でＸ線回折測定を行い、Ｘ線入射角を計算してもよい。その場合Ｘ線入射角は、２つの回折環のすべての組み合わせで計算し平均すればよい。

また、上記実施形態においては、結像レンズ４８、撮像器４９及びセンサ信号取出回路８７から得られる撮影画像におけるＬＥＤ光照射点の位置が、撮影画像とは独立して表示される十字マークのクロス点に合致するようにすることで、Ｘ線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Ｌにした。しかし、Ｘ線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Ｌにできれば、どのような方法を用いてもよい。例えば、出射Ｘ線と光軸が同一のＬＥＤ光の光軸と光軸が異なる可視の平行光が、ＬＥＤ光の光軸とイメージングプレート１５から距離Ｌの点で交差するようにし、２つの光の照射点が１つになるように測定対象物ＯＢの位置を調整することで、Ｘ線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Ｌにするようにしてもよい。また、測定対象物の形状が同一のものに限定され、測定対象物を設定された箇所に載置することで、Ｘ線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Ｌにできるならば、結像レンズ４８、撮像器４９及びセンサ信号取出回路８７からなる撮影機能や、これに代わる調整機能を設けなくてもよい。

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

また、上記実施形態においては、コントローラ９１にＸ線入射角と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と傾斜角の差又は２つの傾斜角を得るまでにし、別のコンピュータ装置に回折環の形状データと傾斜角の差又は２つの傾斜角を入力して、Ｘ線入射角と残留応力を計算するようにしてもよい。この場合、別のコンピュータ装置にデータを入力する方法としては、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。

また、上記実施形態においては、対象物セット６０の３方向の移動機構と２方向周りの回転機構により、Ｘ線回折測定装置に対する測定対象物ＯＢの位置と姿勢を調整するようにしたが、Ｘ線回折測定装置に対する測定対象物ＯＢの位置と姿勢を調整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を載置するステージ６１は固定させ、Ｘ線回折測定装置をアーム式移動装置等に連結させて、Ｘ線回折測定装置の位置と姿勢を調整できるようにしてもよいし、対象物セット６０をそのままにし、Ｘ線回折測定装置をアーム式移動装置等に連結させて、Ｘ線回折測定装置及び測定対象物ＯＢ双方の位置と姿勢を調整できるようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、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。

また、上記実施形態においては、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，１８ｂ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、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、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、固定具１８の貫通孔１８ａ，１８ｂに入射させるようにしてもよい。

５…傾斜角変更機構、１０…Ｘ線出射器、１５…イメージングプレート、１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ，２１ａ，２６ａ，２７ａ１，２７ｂ…貫通孔、１６…テーブル、１７…突出部、１８…固定具、１９…シリンドリカルレンズ、２０…テーブル駆動機構、２１…移動ステージ、２２…フィードモータ、２３…スクリューロッド、２７…スピンドルモータ、２８…通路部材、３０…レーザ検出装置、３１…レーザ光源、３６…対物レンズ、４４…ＬＥＤ光源、４５…プレート、４６…モータ、４７ａ，４７ｂ…ストッパ部材、４８…結像レンズ、４９…撮像器、５０…筐体、５０ａ…底面壁、５０ｃ…切欠き部壁、５０ｄ…繋ぎ壁、５０ｆ…上面壁、５１…駆動ステージ、５２…固定ステージ、５３…側面板、５４…固定板、５５…モータ、５６…支持ロッド、５７…設置プレート、６０…対象物セット装置、６１…ステージ、６３ａ，６５ａ，６６ａ，６７ａ，６８ａ…操作子、９０…コンピュータ装置、９１…コントローラ、９２…入力装置、９３…表示装置、９５…高電圧電源、ＯＢ…測定対象物

Claims

対象とする測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、
前記Ｘ線出射器から前記測定対象物に向けてＸ線が照射された際、前記測定対象物にて発生した回折Ｘ線を、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する撮像面にて受光し、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、
前記Ｘ線出射器と前記回折環形成検出手段とを内部に配置した筐体と、
前記筐体の傾斜角を、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と交差する回転軸であって、交差する点が前記撮像面から予め設定された距離である回転軸周りに変更する傾斜角変更機構と、
前記傾斜角変更機構により変更された傾斜角を検出する傾斜角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、前記回折環形成検出手段、前記傾斜角変更機構及び前記傾斜角検出手段を制御するとともに、前記回折環形成検出手段が検出した回折環の形状と前記傾斜角検出手段が検出した傾斜角を用いて演算を行う制御手段を備え、
前記制御手段は、前記回転軸が前記Ｘ線の光軸と交差する点が前記測定対象物の測定箇所に合致した状態で、前記傾斜角検出手段に傾斜角を検出させた後、前記Ｘ線出射器と前記回折環形成検出手段を制御して、前記測定対象物にＸ線を照射して前記撮像面に撮像された回折環の形状を検出する第１回折環検出工程と、前記傾斜角変更機構を制御して前記筐体を異なる傾斜角にするとともに、前記傾斜角検出手段に傾斜角を検出させた後、前記Ｘ線出射器と前記回折環形成検出手段を制御して、前記測定対象物にＸ線を照射して前記撮像面に撮像された回折環の形状を検出する第２回折環検出工程と、前記第１回折環検出工程及び前記第２回折環検出工程で得られた２つの回折環の形状と２つの傾斜角の差とを用いて、前記第１回折環検出工程及び前記第２回折環検出工程における、前記測定対象物に対するＸ線の入射角を計算する演算工程とを行うことを特徴とするＸ線回折測定装置。
請求項１に記載のＸ線回折測定装置において、
前記演算工程は、第１回折環検出工程における前記測定対象物に対するＸ線の入射角をΨとし、前記第２回折環検出工程における傾斜角の前記第１回折環検出工程における傾斜角からの差をＡとし、回折環の回転角度をαとしたとき、前記第１回折環検出工程により得られる回折環の形状と入射角Ψを用いてｃｏｓα法により計算される残留垂直応力と、前記第２回折環検出工程により得られる回折環の形状と入射角（Ψ＋Ａ）を用いてｃｏｓα法により計算される残留垂直応力とが等しい、としたときに成り立つ式を解くことで入射角Ψを計算することを特徴とするＸ線回折測定装置。
対象とする測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、
前記Ｘ線出射器から前記測定対象物に向けてＸ線が照射された際、前記測定対象物にて発生した回折Ｘ線を、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する撮像面にて受光し、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、
前記Ｘ線出射器と前記回折環形成検出手段とを内部に配置した筐体と、
前記筐体の傾斜角を、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と交差する回転軸であって、交差する点が前記撮像面から予め設定された距離である回転軸周りに変更する傾斜角変更機構と、
前記傾斜角変更機構により変更された傾斜角を検出する傾斜角検出手段とを備えたＸ線回折測定装置を用いたＸ線回折測定方法において、
前記回転軸が前記Ｘ線の光軸と交差する点が前記測定対象物の測定箇所に合致した状態で、前記傾斜角検出手段に傾斜角を検出させた後、前記Ｘ線出射器からＸ線を出射させ、前記回折環形成検出手段により前記撮像面に撮像された回折環の形状を検出する第１回折環検出ステップと、
前記傾斜角変更機構により前記筐体を異なる傾斜角にするとともに、前記傾斜角検出手段に傾斜角を検出させた後、前記Ｘ線出射器からＸ線を出射させ、前記回折環形成検出手段により前記撮像面に撮像された回折環の形状を検出する第２回折環検出ステップと、
前記第１回折環検出ステップ及び前記第２回折環検出ステップで得られた２つの回折環の形状と２つの傾斜角の差とを用いて、前記第１回折環検出ステップ及び前記第２回折環検出ステップにおける、前記測定対象物に対するＸ線の入射角を計算する演算ステップとを行うことを特徴とするＸ線回折測定方法。
請求項３に記載のＸ線回折測定方法において、
前記演算ステップは、第１回折環検出ステップにおける前記測定対象物に対するＸ線の入射角をΨとし、前記第２回折環検出ステップにおける傾斜角の前記第１回折環検出ステップにおける傾斜角からの差をＡとし、回折環の回転角度をαとしたとき、前記第１回折環検出ステップにより得られる回折環の形状と入射角Ψを用いてｃｏｓα法により計算される残留垂直応力と、前記第２回折環検出ステップにより得られる回折環の形状と入射角（Ψ＋Ａ）を用いてｃｏｓα法により計算される残留垂直応力とが等しい、としたときに成り立つ式を解くことで入射角Ψを計算することを特徴とするＸ線回折測定方法。