JP6155538B2 - Ｘ線回折測定装置及びｘ線回折測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物で回折したＸ線により形成されるＸ線回折環の形状を検出するＸ線回折測定装置、及び該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及び特許文献２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及び特許文献２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、例えば特許文献３に示されるように、回折環撮像手段や回折環読取手段の替わりに、回折環が形成される面内に固体撮像素子を配列させることで、回折環の形状を検出するＸ線回折測定装置も知られている。特許文献３に示されている装置は、特許文献１及び特許文献２において測定対象物へのＸ線照射の際、イメージングプレートが配置される箇所に固体撮像素子を平面状に配列させ、測定対象物へのＸ線照射と各固体撮像素子ごとの回折Ｘ線の強度検出（回折環の形状検出）とを同時に行うことができるようになっている。このＸ線回折測定装置を用いれば、さらに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。

特許文献１乃至特許文献３に示されるＸ線回折測定装置はいずれも、長期間の使用によるイメージングプレートや固体撮像素子の劣化がある。このため、定期的に無応力の標準試料（金属粉末を表面に糊塗した試料）を測定し、検出した回折環の形状がＸ線の光軸を中心にした真円になっていることや、回折環における回折Ｘ線の強度が所定以上あることを確認し、必要であれば標準試料による回折環を用いて測定した回折環を補正する必要がある。特に特許文献３に示されるＸ線回折測定装置は、劣化以前に、装置の温度が上昇すると固体撮像素子の熱膨張が発生し、検出する回折環の位置および形状が変化するため、高い頻度で無応力の標準試料を測定する必要がある。Ｘ線回折測定装置が特許文献１に示されるように、試料ステージに測定対象物をセットして測定を行う構造であれば、無応力の標準試料を試料ステージにセットすれば測定を行うことができる。しかし、Ｘ線回折測定装置が特許文献２に示されるように、測定対象物の場所まで装置を運搬し、アーム式移動装置を操作して測定対象物の形状に合わせてＸ線回折測定装置の位置と姿勢を変化させて測定を行う構造である場合は、いずれかの場所に標準試料を載置してその場所にＸ線回折測定装置を運搬し、位置と姿勢を調整する必要があるため効率が悪いという問題がある。特に、工場のライン内等でアーム式移動装置が固定され、Ｘ線回折測定装置が垂直面の測定対象物を測定するよう位置と姿勢が調整されている場合は、効率は非常に悪い。

このような問題に対応できるＸ線回折測定装置として、特許文献４に示されるように装置の筐体内に備えた噴射装置から標準試料の粉末を測定対象物に吹き付け、その箇所をＸ線回折測定する装置がある。このＸ線回折測定装置によれば、垂直面の測定対象物を測定するようＸ線回折測定装置の位置と姿勢が調整されていても、装置の位置と姿勢を変化させることなく、無応力の標準試料を測定することができる。

特開２０１４−９８６７７号公報 国際公開２０１４／１２８８７４号 特開２０１５−７８９３４号公報 特開２０１３−４０８７６号公報

しかしながら、特許文献４に示されるように噴射装置から標準試料の粉末を測定対象物に吹き付けてＸ線回折測定すると、測定後、測定対象物表面から標準試料の粉末を除去する必要があり、効率が悪いという問題がある。また、標準試料の粉末を吹き付けた際、粉末が浮遊して回折環を撮像する箇所又は検出する箇所に付着し、測定精度が悪くなる可能性があるという問題もある。さらに、定期的に装置内の噴射装置に標準試料の粉末を充填しなければならず、余計な工数が発生するという問題もある。

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線回折測定装置であって、Ｘ線回折測定装置の位置と姿勢によらず標準試料の測定が可能なＸ線回折測定装置において、測定対象物に何ら影響を及ぼすことなく、装置内に汚れが発生せず、標準試料の粉末の充填も不要であるＸ線回折測定装置を提供することにある。また、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線回折測定装置を用いて標準試料を測定するＸ線回折測定方法において、同様の効果が得られるＸ線回折測定方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、対象とする測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、Ｘ線出射器から測定対象物に向けてＸ線を照射し、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であって、Ｘ線出射器から出射されたＸ線を測定対象物の方向に向けて通過させる孔を有する筐体とを備えたＸ線回折測定装置において、筐体内に、Ｘ線回折測定により得られる回折環の形状に基づく測定値が標準値として値づけされている標準試料であって、標準試料の元素は測定対象物の元素とは異なった元素であり、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の定まった波長のＸ線における回折角が、測定対象物の回折角より小さい元素である標準試料と、標準試料を、Ｘ線出射器から出射されるＸ線が照射され、発生した回折Ｘ線により撮像面に回折環が形成される位置まで移動するとともに、標準試料を、測定対象物で発生した回折Ｘ線が撮像面にて受光されるとき、受光を妨害しない位置まで移動する標準試料移動機構とを備えたことにある。

これによれば、Ｘ線回折測定装置の筐体内で、標準試料移動機構により標準試料をＸ線出射器から出射されるＸ線が照射される位置まで移動させれば、標準試料に向けてＸ線を照射して回折環形成検出手段により回折環を検出することができるので、測定対象物に何ら影響を及ぼすことはない。この場合、標準試料としては前述のように金属の粉末を表面に糊塗した無応力試料でもよいが、標準試料を、金属の粉末を平板ガラスの中に封入したものにすれば、粉末が飛散することはないので装置内に汚れが発生することはなく、標準試料の粉末を充填する必要もなくなる。また、これによれば、標準試料はＸ線回折測定装置の筐体内に配置されるため、標準試料のＸ線照射点から回折環形成検出手段の撮像面までの距離は、測定対象物のＸ線照射点から撮像面までの距離に比べて小さくなるが、該筐体内における標準試料の位置を適切に設定することで、標準試料による回折環の径を測定対象物による回折環の径と同程度にすることができる。すなわち、標準試料の元素を測定対象物の元素と異ならせてＸ線回折角を測定対象物より小さくすれば、標準試料におけるＸ線出射器から出射されるＸ線と回折Ｘ線が成す角度（１８０°−２Θｓ）は、測定対象物における同角度（１８０°−２Θ０）よりも大きくなる。よって、測定対象物のＸ線照射点から撮像面までの設定距離がＬ０であるとすると、標準試料のＸ線照射点から撮像面までの距離ＬｓをＬｓ＝Ｌ０・｛ｔａｎ（１８０°−２Θ０）／ｔａｎ（１８０°−２Θｓ）｝なる式で定まる距離にすれば、標準試料による回折環の径を測定対象物による回折環の径と同一にすることができる。そして、標準試料による回折環の径を測定対象物による回折環の径と同程度にすれば、撮像面の劣化の速さは回折環を撮像する位置が最も大きいので、標準試料による回折環を用いた合否判定の精度を向上させることができる。また、標準試料による回折環を用いた測定対象物による回折環の補正精度を向上させることもできるので、Ｘ線回折測定により得られる測定値の精度を向上させることができる。

また、本発明の他の特徴は、Ｘ線出射器から出射されるＸ線と出射方向が同一である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、可視光出射器を固定したプレートとを備え、標準試料は、プレートの可視光出射器を固定した面とは反対側の面に固定され、標準試料移動機構は、可視光の光軸がＸ線出射器から出射されるＸ線の光軸と同一になる位置までプレートを移動することにある。

これによれば、標準試料移動機構により可視光の光軸がＸ線出射器から出射されるＸ線の光軸と同一になる位置までプレートを移動させれば、可視光出射器から可視光を照射してＸ線の照射位置を調整すると同時に標準試料にＸ線を照射して回折環を検出することができるので、測定効率を向上させることができる。特に、Ｘ線回折測定装置が特許文献３に示されるように固体撮像素子により回折環を検出する装置である場合、前述したように標準試料の測定頻度を高くする必要があるのでより効果的である。

また、本発明の他の特徴は、予め設定されたタイミングで、標準試料移動機構を制御して標準試料をＸ線出射器から出射されるＸ線が照射される位置まで移動し、Ｘ線出射器を制御してＸ線を出射させるとともに回折環形成検出手段を制御して回折環の形状を検出し、検出した回折環の形状から計算される値を用いて、合否判定または補正の設定を行う制御手段を備えたことにある

これによれば、制御手段の制御により予め設定されたタイミングで標準試料にＸ線が照射され、標準試料よる回折環が検出されるので、作業者は標準試料の測定を気にすることなく測定対象物の測定に集中することができる。なお、予め設定されたタイミングとは、Ｘ線回折測定装置の立上げ時、設定された時刻、設定された時間経過後、設定された測定回数実施後又は測定前の調整時（可視光出射時）等である。

また、本発明の他の特徴は、筐体内に配置された温度検出手段と、標準試料移動機構を制御して標準試料をＸ線出射器から出射されるＸ線が照射される位置まで移動し、Ｘ線出射器を制御してＸ線を出射させるとともに回折環形成検出手段を制御して回折環の形状を検出し、検出した回折環の形状から計算される値を用いて、合否判定または補正の設定を行う制御手段と、制御手段に制御の実行を指令する指令手段であって、制御手段に指令したときの温度検出手段が検出した温度を記憶し、温度検出手段が検出した温度の記憶した温度からのずれが予め設定された許容値を超えたとき、制御手段に指令する指令手段とを備えたことにある。

これによれば、Ｘ線回折測定装置が温度の変化により検出する回折環の位置および形状が変化するものである場合、温度が許容値以上に変化したときのみ、指令手段が制御手段に指令して標準試料にＸ線が照射され、標準試料よる回折環が検出されるので、測定効率を向上させることができる。また、この場合も作業者は標準試料の測定を気にすることなく測定対象物の測定に集中することができる。なお、この特徴点は、特にＸ線回折測定装置が特許文献３に示されるように固体撮像素子により回折環を検出する装置である場合、前述したように温度変化の影響が大きいので、より効果的である。

また、本発明は、Ｘ線回折測定装置を用いて標準試料を測定するＸ線回折測定方法の発明としても実施することができる。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線を照射し、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を備えたＸ線回折測定装置を用いて、Ｘ線回折測定により得られる測定値が標準値として値づけされている標準試料を測定するＸ線回折測定方法において、標準試料の元素は測定対象物の元素とは異なった元素であり、Ｘ線出射器から出射されるＸ線における回折角が、測定対象物の回折角より小さい元素であるようにされ、筐体のＸ線出射器から出射するＸ線が通過する開口または窓を覆うように、筐体に標準試料が中央に取り付けられたワークを装着して測定を行うようにしたことにある。

これによれば、標準試料を中央に取り付けたワークを、Ｘ線回折測定装置のＸ線出射器から出射するＸ線が通過する開口または窓を覆うように装着すれば、標準試料に向けてＸ線を照射して回折環形成検出手段により標準試料による回折環を検出することができるので、測定対象物に何ら影響を及ぼすことはない。また、標準試料を金属の粉末を平板ガラスの中に封入したものにすれば、粉末が飛散することはないので装置内に汚れが発生することはなく、標準試料の粉末を充填する必要もなくなる。この場合、Ｘ線回折測定装置は、先行技術文献の特許文献１または特許文献２に示された装置のように、筐体にＸ線が通過する開口または窓があればよい。また、標準試料の元素を測定対象物の元素とは異ならせＸ線回折角を測定対象物のＸ線回折角より小さくすれば、ワークをＸ線回折測定装置に装着したときの標準試料から撮像面までの距離が適切になるよう設定することで、標準試料による回折環の径を測定対象物による回折環の径と同一にすることができ、上述したように標準試料による回折環を用いた合否判定の精度、および測定対象物による回折環の補正精度を向上させることができる。

本発明の第１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２のＸ線回折測定装置における標準試料およびレーザ出射器を固定したプレートの移動機構の拡大断面図であり、（Ａ）は上方向から見た図であり、（Ｂ）は横方向から見た図である。 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プログラムのフロー図である。 本発明の第２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６のＸ線回折測定システムのコントローラが実行するプログラムのフロー図である。 本発明の第３実施形態に用いるＸ線回折測定装置の拡大図である。 Ｘ線回折測定装置の出射Ｘ線通過箇所に装着する、標準試料を取り付けたワークの外観図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係るＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムの構成について図１乃至図４を用いて説明する。なお、このＸ線回折測定システムが、先行技術文献の特許文献２に示されているＸ線回折測定システムと異なっている点は、筐体５０の切欠き部壁５０ｃの内面に、標準試料Ｓとレーザ光出射器６８を固定したプレート６７を移動させる移動機構６０が備えられている点、Ｘ線回折測定装置の筐体５０における位置と姿勢の調整時に、ＬＥＤ光源からＬＥＤ光を出射するのに替えてレーザ光出射器６８からレーザ光を出射する点、コントローラ９１に、設定されたタイミングで標準試料ＳにＸ線を照射して回折環を検出するための制御プログラムと、検出した回折環により合否判定および補正の設定を行うプログラムがインストールされている点、およびＸ線出射器１０の出射口１１の付近からＬＥＤ光源を取付けたプレートと該プレートの回転機構が除かれている点であり、それ以外の構成は同一である。よって、特許文献２に示されているＸ線回折測定システムで既に説明されている箇所は、簡略的に説明するにとどめる。

このＸ線回折測定システムは、測定対象物ＯＢがある場所までＸ線回折測定システムを運搬し、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。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、アーム式移動装置を測定対象物ＯＢの近くに固定し、アーム式移動装置を操作してＸ線回折測定装置を測定対象物ＯＢの測定ができる位置まで移動させて、測定対象物ＯＢの測定点付近にＸ線が照射される姿勢にする。次に、出射Ｘ線と光軸を同一にしたレーザ光を測定対象物ＯＢに照射し、アーム式移動装置を操作して測定対象物ＯＢにおけるＸ線照射点と測定対象物ＯＢに対するＸ線の照射方向が目的とする位置と方向になるとともに、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までの距離が設定値になるようにする。このとき、コントローラ９１に設定されているタイミングであると、コントローラ９１の制御により標準試料ＳにＸ線が照射され、回折環が検出されて合否判定および補正の再設定が行われる。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、本第１実施形態では、測定対象物ＯＢは鉄製の部材である。

Ｘ線回折測定装置は、筐体５０内に、Ｘ線出射器１０、イメージングプレート１５を取り付けるテーブル１６、テーブル１６を回転及び移動させるテーブル駆動機構２０、回折環を検出するレーザ検出装置３０、標準試料Ｓとレーザ光出射器６８を固定したプレート６７を移動させる移動機構６０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点鎖線で囲われた各種回路は、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、右側面壁５０ｇ、左側面壁５０ｈ、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５０ｇ，５０ｈ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。右側面壁５０ｇ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。また、別の表現をすると、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結像レンズ４８の光軸とを含む平面の法線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。

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５０ｇ，５０ｈ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の各半径位置においてあるためラインである。

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

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

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

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

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

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

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

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

また、Ｘ線回折測定装置は移動機構６０を有する。移動機構６０は図４に示すように、フィードモータ６１、固定ブロック６２、支持部材６５，６６、プレート６７等から構成され、プレート６７にはレーザ光出射器６８と標準試料Ｓが固定されている。そして、移動機構６０は、プレート６７の中心部分に固定されたレーザ光出射器６８から出射されるレーザ光の光軸が、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸と一致する位置までプレート６７を移動する。図４ではこの位置におけるプレート６７は２点鎖線で示されている。また、測定対象物ＯＢにＸ線を照射するときは、測定対象物ＯＢで発生する回折Ｘ線をイメージングプレート１５が受光するのを妨害しない位置までプレート６７を移動する。この位置は、図４に示されているプレート６７が微量だけフィードモータ６１側に移動した位置である。なお、プレート６７の、レーザ光の光軸が出射Ｘ線の光軸と一致する位置までの移動は、標準試料Ｓに出射Ｘ線が照射される位置までの移動でもある。

支持部材６５，６６は溝が形成された枠体であり、筐体５０の切欠き部壁５０ｃの内面に底面が固定されている。支持部材６５の溝にはプレート６７の第１凸部６７ａが迎合し、支持部材６６の溝には、プレート６７の第２凸部６７ｂが迎合している。そして、第１凸部６７ａに設けられた雌ねじに雄ねじが形成されたスクリューロッド６３が螺合しており、スクリューロッド６３が回転することでプレート６７は支持部材６５，６６に形成された溝の長尺方向に移動する。スクリューロッド６３の一端はフィードモータ６１の回転軸に固定され、他端は支持部材６５に回転可能に組み付けられている軸受部６４の回転軸に固定されている。そして、フィードモータ６１は筐体５０の切欠き部壁５０ｃの内面に固定された固定ブロック６２により固定されている。これにより、フィードモータ６１が回転駆動することで、プレート６７は移動する。また、フィードモータ６１の回転方向を正方向、負方向と変えることで、プレート６７は２方向に移動する。

プレート６７の中心部分には第３凸部６７ｃが形成され、この第３凸部６７ｃにレーザ光出射器６８が固定されている。レーザ光出射器６８は小型で下端に開口のある円筒状の筐体内にレーザ光源、コレメーティングレンズを有したものであり、レーザ駆動回路８５から駆動信号が入力すると、平行なレーザ光が開口から出射する。そして、レーザ駆動回路８５は、コントローラ９１からの指令により駆動信号の出力と出力停止を行うので、レーザ光照射はコントローラ９１の指令により行われる。

プレート６７の第３凸部６７ｃが形成された面の反対側の面には、長方形状の溝が形成され、この溝に標準試料Ｓが嵌めこまれている。標準試料Ｓは金属の粉末であり、無応力の試料である。このため標準試料ＳにＸ線が照射されたとき、正常であればイメージングプレート１５には真円の回折環が形成される。標準試料Ｓは金属の粉末であるが、平板ガラスの中に封入されたものであるため筐体内で粉末が飛散することはなく、イメージングプレート１５等に汚れが発生することはない。

フィードモータ６１はフィードモータ制御回路８６から駆動信号が入力すると正方向又は負方向の回転駆動がされ、プレート６７がフィードモータ６１側又は軸受部６４側に移動する。フィードモータ制御回路８６は、コントローラ９１からの回転方向と回転開始の指令により正方向又は負方向の回転駆動のための駆動信号を出力するので、プレート６７の移動はコントローラ９１の指令により行われる。プレート６７は軸受部６４側に移動すると、第１凸部６７ａ及び第２凸部６７ｂが支持部材６５，６６の端部に当たり、移動が停止する。この停止位置が、レーザ光出射器６８から出射されるレーザ光の光軸がＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸と一致する位置であり、標準試料Ｓに出射Ｘ線が照射される位置である。以下、この位置をＡ位置という。また、プレート６７がフィードモータ６１側へ移動すると、第１凸部６７ａ及び第２凸部６７ｂが支持部材６５，６６の反対側の端部に当たり、移動が停止する。この停止位置が、測定対象物ＯＢで発生する回折Ｘ線をイメージングプレート１５が受光するのを妨害しない位置である。以下、この位置をＢ位置という。

フィードモータ６１はエンコーダ６１ａを備えており、エンコーダ６１ａはフィードモータ６１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フィードモータ制御回路８６に出力する。フィードモータ制御回路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、フィードモータ６１に駆動信号を出力し、エンコーダ６１ａ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６７が、上述したＡ位置又はＢ位置になった時点で、フィードモータ６１への駆動信号は停止する。

コントローラ９１は上述したように、Ａ位置又はＢ位置へのプレート６７の移動を制御するとともにレーザ光出射器６８からのレーザ光の出射を制御する。また、Ｘ線制御回路７１他、図１において筐体５０外に示された２点鎖線で囲われた各種回路への指令も行うので、コントローラ９１はプレート６７をＡ位置にし、レーザ光出射器６８からレーザ光の出射させたとき、Ｘ線出射器１０からＸ線を標準試料Ｓに照射し、イメージングプレート１５に回折環を撮像することができる。このとき、Ｘ線は筐体５０外には出射されないので筐体５０外の漏れＸ線量は極めて低い。

イメージングプレート１５から標準試料ＳのＸ線照射点までの距離は、イメージングプレート１５から測定対象物ＯＢのＸ線照射点までの距離に比べて小さいので、標準試料Ｓが測定対象物ＯＢと同じ元素であると、イメージングプレート１５に撮像される回折環は測定対象物ＯＢによる回折環よりも小さくなる。イメージングプレート１５の劣化の速さは回折環を撮像する位置が最も大きいので、標準試料Ｓによる回折環が測定対象物ＯＢによる回折環よりも小さいと、合否判定の精度は悪くなる。また、標準試料Ｓによる回折環が測定対象物ＯＢによる回折環よりも小さいと、標準試料Ｓによる回折環を用いた測定対象物ＯＢによる回折環の補正も精度が悪くなる。このため、標準試料Ｓの元素を測定対象物ＯＢの元素とは異ならせて、標準試料ＳのＸ線回折角を測定対象物ＯＢのＸ線回折角より小さくして、標準試料Ｓによる回折環が測定対象物ＯＢによる回折環と同じ位置に撮像されるようにする。このためには、標準試料ＳのＸ線照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌｓが以下の式で定まる距離になるよう、移動機構６０とイメージングプレート１５の位置関係を設定すればよい。
（数１）
Ｌs ＝ Ｌ０・｛ｔａｎ（１８０°−２Θ０）／ｔａｎ（１８０°−２Θｓ）｝
ここで、Ｌ０は予め設定されている測定対象物ＯＢのＸ線照射点からイメージングプレート１５までの距離であり、２Θｓは標準試料ＳのＸ線回折角であり、２Θ０は測定対象物ＯＢのＸ線回折角である。なお、表現を変えると、（１８０°−２Θｓ）は標準試料Ｓにおいて発生する回折Ｘ線が出射Ｘ線に対して成す角度であり、（１８０°−２Θ０）は測定対象物ＯＢにおいて発生する回折Ｘ線が出射Ｘ線に対して成す角度である。

例えば、Ｘ線出射器１０が、電子をぶつけるターゲットがクロムであるＸ線管を用いた場合、出射されるＸ線で最も強度が大きいものは、２．２９１ÅのＣｒＫα線であるが、このＸ線が鉄製の部材である測定対象物ＯＢに照射されたとき、２１１面で強い回折が起こり、Ｘ線回折角２Θ０は７８．２°、発生する回折Ｘ線が出射Ｘ線に対して成す角度である（１８０°−２Θ０）は２３．６°である。そして、例えば、鉄よりもＸ線回折角が小さくなる標準試料Ｓとして銀の粉末を用いたとき、３１０面で強い回折が起こり、Ｘ線回折角２Θｓは６２．４°、（１８０°−２Θｓ）は、５５．１°である。この値を上述した式に代入すると、Ｌs ＝０.３０５・Ｌ０となるので、標準試料Ｓに銀の粉末を用いたときは、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌｓが、設定されている測定対象物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Ｌ０の３／１０程度になるよう、移動機構６０とイメージングプレート１５の位置関係を設定すればよい。

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、図４に示すように小型カメラＣｍとして一体で取り付けられており、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線及びレーザ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、予め設定された所定距離Ｌ０となる位置である。この場合の結像レンズ４８及び撮像器４９による被写界深度は、前記照射点を中心とした前後の範囲で設定されている。センサ信号取出回路８７は、撮像器４９の各撮像素子ごとの信号強度データを、各撮像素子の位置（すなわち画素位置）が分かるデータと共にコントローラ９１に出力する。

また、結像レンズ４８の光軸は、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸とイメージングプレート１５の回転基準位置のラインを含む平面に含まれるとともに、この光軸と測定対象物ＯＢに照射されるＸ線及びレーザ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線及びレーザ光の照射点であるように調整されている。さらに、Ｘ線及びレーザ光の測定対象物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線及びレーザ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線及びレーザ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Ｌ０にあり、レーザ光が測定対象物ＯＢに設定された入射角度で照射された場合には、撮影画像におけるレーザ光の照射点と測定対象物ＯＢで反射したレーザ光の受光点は同じ位置に生じる。測定対象物ＯＢに照射されるレーザ光は平行光であるので、照射点において、レーザ光は散乱光と、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、レーザ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Ｌ０にあり、レーザ光が測定対象物ＯＢに設定された入射角度で照射されたとき、結像レンズ４８に入射する散乱光の光軸と反射光の光軸は、いずれも結像レンズ４８の光軸と一致するため、照射点の画像と受光点の画像は同じ位置になる。

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

次に、上記のように構成したＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムを用いて、測定対象物ＯＢ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。なお、Ｘ線回折測定装置の位置と姿勢を調整の際、コントローラ９１の制御により標準試料ＳにＸ線が照射され、標準試料Ｓによる回折環がイメージングプレート１５に形成されて、回折環の形状が検出され、合否判定と補正の再設定がされる場合で説明する。

作業者は、測定対象物ＯＢの近傍にアーム式移動装置を固定し、アーム式移動装置を操作して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、回折環撮像工程Ｓ２、回折環読取り工程Ｓ３，回折環消去工程Ｓ４及び残留応力計算工程Ｓ５の順に行われるが、位置姿勢調整工程Ｓ１と並行して標準試料測定工程Ｓ１’が行われる。なお、標準試料測定工程Ｓ１’は測定対象物ＯＢに替えて標準試料ＳをＸ線回折測定するものであるので、回折環撮像工程Ｓ２乃至回折環消去工程Ｓ４と同じ事項が実施され、残留応力計算工程Ｓ５に替えて合否判定と補正の再設定が行われる。以下、工程ごとに説明を行うが、先行技術文献の特許文献２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、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、アーム式移動装置を操作し、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）を、おおよそで測定対象物ＯＢにおけるＸ線の照射点及びＸ線の入射方向を目的とする測定位置と方向にし、Ｘ線の照射点からイメージングプレート１５までの距離を設定距離になるようにする。次に作業者は、入力装置９２から位置姿勢の調整を行うことを入力する。この入力により、コントローラ９１は、各回路に指令を出力し、イメージングプレート１５を回折環撮像位置（図１乃至図３の状態）に移動させ、フィードモータ６１を駆動させてプレート６７をＡ位置まで移動させ、レーザ光出射器６８からレーザ光を出射させる。これにより平行光であるレーザ光が筐体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レーザ光の照射位置近傍の画像を表示装置９３に表示させる。このとき、表示される画像には、撮像信号によって表示される画像とは独立して、結像レンズ４８の光軸が撮像器４９と交差する位置に相当する撮影画像上の位置に、十字マークが表示される。

この場合、十字マークのクロス点は表示装置９３の画面の中心に位置し、十字マークのＸ軸方向は画面の横方向に対応し、十字マークのＹ軸方向は画面の縦方向に対応する。そして、十字マークのクロス点は、レーザ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Ｌ０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Ｌ０であり、レーザ光が測定対象物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軸方向がレーザ光及びＸ線の照射方向であり、この方向を測定対象物ＯＢに投影させた方向が残留垂直応力の測定方向である。

作業者は、表示装置９３に表示される画像を見ながら、アーム式移動装置を操作し、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、画面上におけるレーザ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するようにする。そして、受光点が十字マークのクロス点と合致するようにする。この調整により、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、出射Ｘ線の測定対象物ＯＢに対する入射角は設定値になる。

位置姿勢調整工程Ｓ１が行われるとき、並行して標準試料測定工程Ｓ１’が行われる。この工程は、作業者が入力装置９２から位置姿勢の調整を行うことを入力したとき、コントローラ９１が各回路に指令を出力すると同時に、図５に示すフローのプログラムをスタートさせることにより行われる。このプログラムは、先に標準試料ＳのＸ線回折測定を行ってからの経過時間が予め設定された時間を超えているとき、標準試料ＳのＸ線回折測定を行い、合否判定と補正の再設定を行うプログラムである。標準試料ＳのＸ線回折測定は、作業者がレーザ光の照射点付近の撮影画像を見ながらＸ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢を調整している間に行われる。以下、図５に示すフローのプログラムに沿って説明する。

ステップＳ１０にてプログラムがスタートすると、ステップＳ１２にて現在の時刻を取り込み。ステップＳ１４にて記憶されている時刻からの経過時間を計算し、ステップＳ１６にて経過時間が予め設定されている設定時間を超えているか判定する。記憶されている時刻は後述するが、先に標準試料ＳのＸ線回折測定を行ったときの時刻であるので、経過時間は先に標準試料ＳのＸ線回折測定を行ってから経過した時間である。経過時間が設定時間以下である場合はＮｏと判定してステップＳ３２へ行き、プログラムは終了する。この場合は、標準試料ＳのＸ線回折測定は行われない。経過時間が設定時間を超えている場合はＹｅｓと判定してステップＳ１８へ行き、表示装置９３に「標準試料測定」を表示する。作業者は、表示装置９３に同時に表示されているレーザ光の照射点付近の撮影画像を見ながらＸ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢を調整しているので、「標準試料測定」の表示を見ることで、標準試料ＳのＸ線回折測定が行われていることを認識する。作業者はＸ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢の調整が終了すると、入力装置９２から位置姿勢の調整終了を入力し、これによりコントローラ９１はレーザ駆動回路８５とセンサ信号取出回路８７に指令を出力して、レーザ光出射器６８のレーザ光出射と撮像信号の出力を停止させるが、表示装置９３に「標準試料測定」が表示されている間は、これ以外の指令は出力しないようになっている。すなわち、位置姿勢調整工程Ｓ１が終了しても標準試料測定工程Ｓ１’が終了するまでは、Ｘ線回折測定システムは待ちの状態になる。

次にステップＳ２０にて、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。イメージングプレート１５の回転を停止させると、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、標準試料Ｓ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、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線の出射を停止させる。

次にステップＳ２２にて、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標準試料Ｓによる回折環の半径位置に対して若干だけ内側になる位置である。標準試料Ｓによる回折環の半径Ｒｓは、Ｒｓ＝Ｌｓ・ｔａｎ（１８０°−２Θｓ）の計算式で計算される。２Θｓは上述したように標準試料ＳのＸ線回折角である。なお、上述したように標準試料Ｓによる回折環の半径Ｒｓは、測定対象物ＯＢが無応力のときの回折環の半径Ｒ０と等しくされているので、Ｌ０・ｔａｎ（１８０°−２Θ０）の計算式で計算される値と等しい。

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

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

次にステップＳ２４にて、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光の中心が標準試料Ｓによる回折環の半径Ｒｓ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。イメージングプレート１５の移動が終了すると、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、標準試料Ｓによる回折環の半径Ｒｓ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。

コントローラ９１は、ステップＳ２４の実行と並行してステップＳ２６乃至ステップＳ３０を実施する。ステップＳ２６乃至ステップＳ３０は、ステップＳ２２にてコントローラ９１に記憶された、瞬時値Ｉ、回転角度θｐ及び半径値ｒのデータ群、および回転角度αごとの半径値ｒαと強度Ｉαのデータ群を用いて、コントローラ９１内で行われる演算処理である。ステップＳ２６にてコントローラ９１は、以下の数値を計算し、すべてが許容値であれば合格と判定し、いずれかが許容値でないときは不合格と判定する。
（１）回折環の真円度
回転角度αごとの半径値ｒαを（ｒα・ｃｏｓα，ｒα・ｓｉｎα）によりＸ，Ｙ座標のデータ群にし、最小２乗法を用いて円の方程式（ｘ−ａ）^２＋（ｘ−ｂ）^２＝ｒ^２を計算することで、回折環の中心座標（ａ，ｂ）を計算する。次に、回折環の中心座標（ａ，ｂ）から（ｒα・ｃｏｓα，ｒα・ｓｉｎα）までの距離を以下の式で正規半径値ｒα’として計算し、半径値ｒα’の最大値と最小値の差を平均値で除算した値を真円度として計算する。
（数２）
ｒα’＝｛（ｒα・ｃｏｓα − ａ）^２ ＋ （ｒα・ｓｉｎα − ｂ）^２｝^１／２
（２）残留応力
正規半径値ｒα’に対応する回転角度α’は以下の式で計算される。
（数３）
α’ ＝ ｔａｎ^−１｛（ｒα・ｓｉｎα − ｂ）／（ｒα・ｃｏｓα − ａ）｝
これにより回転角度α’ごとの正規の半径値ｒα’のデータが得られるので、このデータと標準試料ＳのＸ線照射点からイメージングプレート１５までの距離ＬｓおよびＸ線の入射角ψ（無応力であるため任意の値でよい）を用いて、ｃｏｓα法を用いた演算により残留応力を計算する。この計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。
（３）回折環の強度
回転角度αごとの回折環の半径方向におけるピーク強度である強度Ｉαのデータ群から、平均値Ｉａｖｅと最小値Ｉｍｉｎを計算する。

標準試料Ｓは無応力試料であるので、回折環の真円度の標準値は０、残留応力の標準値は０である。よって、これらの値の許容値は、０からのずれが許容限界以下の値である。この許容限界は、Ｘ線回折測定において必要とする精度および回折環の真円度と残留応力の長期間における変化から定めることができる。また、長期間の使用によりイメージングプレート１５が劣化していくと回折環の強度は減少していくので、ＩａｖｅとＩｍｉｎの許容値は、イメージングプレート１５をテーブル１６にセットした時点のＩａｖｅとＩｍｉｎに１以下の所定係数を乗算した値を許容限界として、これ以上の値である。そして、１以下の所定係数は、ＩａｖｅとＩｍｉｎの長期間における変化データを得ることで定めることができる。コントローラ９１は判定を行うと、判定結果と計算した上記の値を表示装置９３に表示する。

次にステップＳ２８にてコントローラ９１は、補正の再設定を行う。再設定とは、先の標準試料Ｓの測定により得られ、記憶されている、回折環の中心（ａ，ｂ）と回転角度α’ごとの正規の半径値ｒα’とを消去し、今回の標準試料Ｓの測定により得られた回折環の中心（ａ，ｂ）と回転角度α’ごとの正規の半径値ｒα’を記憶することである。記憶されたこれらの値は、測定対象物ＯＢのＸ線回折測定により得られる回折環の形状から正規の回折環の形状を補正計算する際に使用される。この補正は、回折環の中心、すなわち出射Ｘ線の光軸がイメージングプレート１５と交差する点を（ａ，ｂ）にし、標準試料Ｓによる回折環の形状が真円からずれている分だけ、測定対象物ＯＢによる回折環の形状を補正するものである。なお、回転軸と出射Ｘ線の光軸が一致していれば、出射Ｘ線の光軸がイメージングプレート１５と交差する点は（０，０）の原点になるが、実際は微妙にずれがあるため、（０，０）から微妙にずれた座標である（ａ，ｂ）になる。以下に、測定対象物ＯＢのＸ線回折測定により得られる回折環の形状を、記憶されている回折環の中心（ａ，ｂ）と回転角度α’ごとの正規の半径値ｒα’により補正する方法について説明する。

測定対象物ＯＢによる回折環の形状は、標準試料Ｓの場合と同様に回転角度αごとの半径値ｒαとして得られる。そして、記憶されている回折環の中心（ａ，ｂ）、すなわち、出射Ｘ線の光軸がイメージングプレート１５と交差する点（ａ，ｂ）からの距離である正規の半径値ｒα’は上記数２で計算される。そして、正規の半径値ｒα’に対応する正規の回転角度α’は、上記数３で計算される。データを区別するため、記憶されている標準試料Ｓによる回折環の形状データは、回転角度αｓ’ごとの半径値ｒαｓ’であり、計算により得られる測定対象物ＯＢによる回折環の形状データは、回転角度α０’ごとの半径値ｒα０’であるとする。なお、上述したように標準試料Ｓによる回折環と測定対象物ＯＢによる回折環は、イメージングプレート１５上の略同じ位置に形成されるので、回転角度αｓ’とα０’は同一と見なすことができる。標準試料Ｓによる回折環が真円で形成される場合の半径値ｒｓα”は、標準試料ＳのＸ線回折角２Θｓおよび標準試料ＳのＸ線照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌｓからｒαｓ”＝Ｌｓ・ｔａｎ（１８０°−２Θｓ）の式で計算される。測定対象物ＯＢによる本来の回折環の半径値をｒα０”とすると、標準試料Ｓによる回折環の形状が真円からずれる分だけ、測定対象物ＯＢによる回折環の形状が本来の形状からずれるということは、ｒｓα”／ｒｓα’の割合と、ｒｓ０”／ｒｓ０’の割合は等しいということである。よって、測定対象物ＯＢによる本来の回折環の半径値ｒα０”は、以下の式で計算することができる。
（数４）
ｒα０” ＝ ｒｓ０’・（ｒｓα”／ｒｓα’）
これにより、本来の測定対象物ＯＢによる回折環の形状が、回転角度α０’ごとの半径値ｒα０”として得られる。

次にステップＳ３０にて、コントローラ９１は現在の時刻を記憶する。記憶した時刻は、次に図５のフローのプログラムが実行されたとき、ステップＳ１４にて、先に標準試料ＳのＸ線回折測定を行ってから経過した時間を計算するのに用いられる。

上述したように、ステップＳ２６乃至ステップＳ３０は、ステップＳ２４と並行して行われており、コントローラ９１内での演算処理である。よって、ステップＳ２４よりもステップＳ２６乃至ステップＳ３０が先に終了するので、コントローラ９１はステップＳ２４が終了すると、ステップＳ３２へ行き、表示装置９３に表示されている「標準試料測定」を消去する。次にステップＳ３４にて、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢の調整が終了しているか、すなわち、入力装置９２から位置姿勢の調整終了が入力されているか判定し、入力されているときはＹｅｓと判定してステップＳ３６へ行き、フィードモータ制御回路８６に指令してプレート６７をＢ位置まで移動させ、ステップＳ３８にてプログラムを終了する。また、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢の調整が終了していないときは、Ｎｏと判定してステップＳ３８へ行き、プログラムを終了する。作業者はＸ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢の調整が終了したときは、入力装置９２から位置姿勢の調整終了を入力するが、このときは、表示装置９３には「標準試料測定」は表示されておらず、コントローラ９１はレーザ駆動回路８５とセンサ信号取出回路８７に指令を出力して、レーザ光出射器６８のレーザ光出射と撮像信号の出力を停止させるとともに、フィードモータ制御回路８６に指令してプレート６７をＢ位置まで移動させる。

位置姿勢調整工程Ｓ１と標準試料測定工程Ｓ１’が終了すると、測定対象物ＯＢのＸ線回折測定である回折環撮像工程Ｓ２以降の工程が行われる。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（本第１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、フィードモータ制御回路７３と位置検出回路７２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）に移動させる。そして、上述した図５のフローのプログラムにおけるステップＳ２０と同様の制御を行い、イメージングプレート１５に測定対象物ＯＢによる回折環を撮像する。次にコントローラ９１は、回折環読取り工程Ｓ３として、上述した図５のフローのプログラムにおけるステップＳ２２と同様の制御を行う。これにより、イメージングプレート１５に撮像された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、該回折環の形状が回転角度αごとの半径値ｒαでコントローラ９１に記憶される。次にコントローラ９１は、回折環消去工程Ｓ４として、上述した図５のフローのプログラムにおけるステップＳ２４と同様の制御を行う。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。

コントローラ９１は回折環消去工程Ｓ４の実行と並行して残留応力計算工程Ｓ５を実行する。これは、コントローラ９１内で行われる演算処理である。この工程は、まず、上述したように測定対象物ＯＢによる回折環の形状である回転角度α０ごとの半径値ｒα０を、記憶されている回折環の中心（ａ，ｂ）と回転角度αｓ’ごとの正規の半径値ｒαｓ’を用いて、本来の回折環の形状である回転角度α０’ごとの半径値ｒα０”に補正する。次に、回転角度α０’ごとの半径値ｒα０”のデータ、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Ｌ０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。上述したように、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。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Ｌ０、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α０’ごとの半径値ｒα０”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。

上記説明からも理解できるように、上記第１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線を照射し、測定対象物ＯＢにて発生した回折Ｘ線を、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸に対して垂直に交差する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及び各種回路等からなる回折環形成検出機能と、Ｘ線出射器１０と回折環形成検出機能とを内部に配置した筐体５０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、筐体５０内に、Ｘ線回折測定により得られる測定値が標準値として値づけされている標準試料Ｓと、標準試料Ｓを、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線が照射される位置まで移動するとともに、標準試料Ｓを、測定対象物ＯＢで発生した回折Ｘ線がイメージングプレート１５にて受光されるとき、受光を妨害しない位置まで移動する移動機構６０とを備えている。

これによれば、Ｘ線回折測定装置の筐体５０内で、移動機構６０により標準試料ＳをＸ線出射器１０から出射されるＸ線が照射される位置まで移動させれば、標準試料Ｓに向けてＸ線を照射してイメージングプレート１５、レーザ検出装置３０、テーブル駆動機構２０及び各種回路等からなる回折環形成検出機能により回折環を検出することができるので、測定対象物ＯＢに何ら影響を及ぼすことはない。また、標準試料Ｓを金属の粉末を平板ガラスの中に封入したものにすれば、粉末が飛散することはないので装置内に汚れが発生することはなく、標準試料Ｓの粉末を充填する必要もなくなる。

また、上記第１実施形態においては、標準試料Ｓの元素は測定対象物ＯＢの元素とは異なった元素であり、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線における回折角Θｓが、測定対象物ＯＢの回折角Θ０より小さい元素にしている。

これによれば、標準試料ＳはＸ線回折測定装置の筐体５０内に配置されるため、標準試料ＳのＸ線照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌｓは、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Ｌ０に比べて小さくなるが、筐体５０内における標準試料Ｓの位置を適切に設定することで、標準試料Ｓによる回折環の径を測定対象物ＯＢによる回折環の径と同程度にすることができる。すなわち、標準試料ＳのＸ線回折角を測定対象物ＯＢより小さくすれば、標準試料ＳにおけるＸ線出射器１０から出射されるＸ線と回折Ｘ線が成す角度（１８０°−２Θｓ）は、測定対象物ＯＢにおける同角度（１８０°−２Θ０）よりも大きくなる。よって、標準試料ＳのＸ線照射点からイメージングプレート１５までの距離ＬｓをＬｓ＝Ｌｏ・｛ｔａｎ（１８０°−２Θ０）／ｔａｎ（１８０°−２Θｓ）｝なる式で定まる距離にすれば、標準試料Ｓによる回折環の径を測定対象物ＯＢによる回折環の径と同一にすることができる。そして、標準試料Ｓによる回折環の径を測定対象物ＯＢによる回折環の径と同程度にすれば、イメージングプレート１５の劣化の速さは回折環を撮像する位置が最も大きいので、標準試料Ｓによる回折環を用いた合否判定の精度を向上させることができる。また、標準試料Ｓによる回折環を用いた測定対象物ＯＢによる回折環の補正精度を向上させることもできるので、Ｘ線回折測定により得られる測定値の精度を向上させることができる。

また、上記第１実施形態においては、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線と出射方向が同一である平行光である可視光を測定対象物ＯＢに出射するレーザ光出射器６８と、レーザ光出射器６８を固定したプレート６７とを備え、標準試料Ｓは、プレート６７のレーザ光出射器６８を固定した面とは反対側の面に固定され、移動機構６０は、レーザ光の光軸がＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸と同一になる位置までプレート６７を移動している。

これによれば、移動機構６０によりレーザ光の光軸がＸ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸と同一になる位置までプレート６７を移動させれば、レーザ光出射器６８からレーザ光を照射してＸ線の照射位置を調整すると同時に標準試料ＳにＸ線を照射して回折環を検出することができるので、測定効率を向上させることができる。

また、上記第１実施形態においては、予め設定されたタイミングで、移動機構６０を制御して標準試料ＳをＸ線出射器１０から出射されるＸ線が照射される位置まで移動し、Ｘ線出射器１０を制御してＸ線を出射させるとともに、イメージングプレート１５、レーザ検出装置３０、テーブル駆動機構２０及び各種回路等からなる回折環形成検出機能の各種回路を制御して回折環の形状を検出し、検出した回折環の形状から計算される値を用いて、合否判定または補正の設定を行うコントローラ９１のプログラムを備えている。

これによれば、コントローラ９１のプログラムにより、予め設定されたタイミングで標準試料ＳにＸ線が照射され、標準試料Ｓよる回折環が検出されるので、作業者は標準試料Ｓの測定を気にすることなく測定対象物ＯＢの測定に集中することができる。なお、上記第１実施形態では予め設定されたタイミングを、先に標準試料Ｓの測定を行ってからの経過時間としたが、予め設定されたタイミングは適宜定めることができる。例えば、予め設定されたタイミングを、Ｘ線回折測定システムの立上げ時、設定された時刻、設定された測定回数実施後、又は測定前の調整時（レーザ光出射時）等で定めてもよい。

（第２実施形態）
上記第１実施形態は、先行技術文献の特許文献２に示されたＸ線回折測定装置に本発明を適用した形態である。すなわち、回折環形成検出機能が、イメージングプレート１５、レーザ検出装置３０、テーブル駆動機構２０及び各種回路等からなるＸ線回折測定装置に本発明を適用した形態である。しかし、本発明は、先行技術文献の特許文献３に示されたＸ線回折測定装置にも適用することができる。すなわち、回折環形成検出機能が、平面状に配列された固体撮像素子と固体撮像素子の信号を取り出す回路からなるＸ線回折測定装置にも本発明を適用することができる。

図６は平面状に配列された固体撮像素子で回折環を検出するＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムの構成を示した図である。このＸ線回折測定システムが、上記第１実施形態と異なっている点は、イメージングプレート１５の替わりに平面状に配列された固体撮像素子からなるＸ線撮像器１００を取付けたテーブル１０２を備え、レーザ検出装置３０、テーブル駆動機構２０及びこれらに接続される各種回路を除いた点、Ｘ線撮像器１００が出力する各固体撮像素子の信号を取り出す撮像信号取出回路１０６を備える点、テーブル１０２の中心に出射Ｘ線の通路となる円筒状パイプ１０４を備える点、筐体５０の縦方向を小さくし、切欠き部壁５０ｃをなくして、底面壁５０ａに円形孔５０ａ１を設けた点、筐体５０の底面壁５０ａにはくぼみ５０ａ２を設け、結像レンズ４８はくぼみ５０ａ２内に取付けた点、温度センサ１０８と温度検出回路１１０を備える点、及び設定されたタイミングに替えて検出された温度により標準試料ＳのＸ線回折測定を行うプログラムがコントローラ９１にインストールされている点である。以下、上記第１実施形態と異なる箇所を説明する。なお、図６において、上記第１実施形態と同じ構成の箇所には同じ番号が付与されている。

Ｘ線撮像器１００は受光したＸ線の強度に相当する強度の信号を出力する固体撮像素子（画素）を平面状に配列させたものである。固体撮像素子は、Ｘ線ＣＣＤ又はＸ線ＣＭＯＳ等を用いることができるが、受光したＸ線の強度に相当する強度の信号を出力することができる微小な素子であれば、どのようなものでもよい。Ｘ線撮像器１００は、回折環を形成するとともに検出する手段と見なすことができる。

テーブル１０２は上記第１実施形態と同様の円盤状のものであり、測定対象物ＯＢに対向する面にＸ線撮像器１００が取付けられている。テーブル１０２の中心には、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線が通過する円筒状パイプ１０４が、テーブル１０２の平面に垂直に固定されている。円筒状パイプ１０４の両端には、上記第１実施形態の通路部材２８と同様のものが固定され、円筒状パイプ１０４の両端における内径が小さくされている。これにより、円筒状パイプ１０４から出射するＸ線は、円筒状パイプ１０４の中心軸に平行なもののみになり、上記第１実施形態と同様平行なＸ線が測定対象物ＯＢに照射される。よって、出射Ｘ線の光軸は円筒状パイプ１０４の中心軸であり、テーブル１０２の平面およびＸ線撮像器１００（回折環の撮像面）に対して垂直になっている。

撮像信号取出回路１０６はコントローラ９１から指令が入力すると作動を開始し、Ｘ線撮像器１００の各固体撮像素子（画素）から、受光したＸ線の強度に相当する強度の信号を取り出し、取り出した信号の強度をデジタルデータにして各固体撮像素子の位置がわかるデータとともに、コントローラ９１に出力する。よって、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線が標準試料Ｓまたは測定対象物ＯＢに照射されると、Ｘ線撮像器１００に形成される回折環における回折Ｘ線の強度分布データが得られ、コントローラ９１内で、Ｘ線の出射点から径方向における回折Ｘ線の強度曲線のピーク位置を検出する演算処理を行うことで、回折環の形状を検出することができる。

温度センサ１０８はテーブル１０２のＸ線撮像器１００が取付けられた面の反対側の面に取付けられており、テーブル１０２の温度、すなわちＸ線撮像器１００の温度に相当する強度の信号を温度検出回路１１０に出力する。温度検出回路１１０はコントローラ９１からの指令が入力すると作動を開始し、温度センサ１０８から入力した信号の強度のデジタルデータをコントローラ９１に出力する。

結像レンズ４８および撮像器４９は、結像レンズ４８が底面壁５０ａのくぼみ５０ａ２に取付けられている点を除いて、上記第１実施形態と同様であり、レーザ光照射点付近の撮像画像データがコントローラ９１に出力される。

このように構成されたＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムを用いて、測定対象物ＯＢのＸ線回折測定を行うときは、上記第１実施形態と同様に測定対象物ＯＢの近傍にアーム式移動装置を固定し、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢を調整したうえで、測定対象物ＯＢにＸ線出射器１０からのＸ線を照射し、回折環を検出する。本形態のＸ線回折測定システムは回折環の撮像と消去は不要であるので、Ｘ線回折測定は、位置姿勢調整工程Ｓ１１、回折環検出工程Ｓ１２、残留応力計算工程Ｓ１３の順に行われる。また、位置姿勢調整工程Ｓ１１と並行して標準試料測定工程Ｓ１１’が行われる。

位置姿勢調整工程Ｓ１１は上記第１実施形態と同様であり、作業者は測定対象物ＯＢに対するＸ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢をおおよそで調整した後、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はプレート６７をＡ位置まで移動させ、レーザ光出射器６８からレーザ光を出射させ、撮像器４９による撮像信号をセンサ信号取出回路８７から出力させ、レーザ光の照射位置近傍の画像を表示装置９３に表示させる。作業者は、表示される画像を見ながら、レーザ光の照射点が測定位置になり、レーザ光の照射点および受光点の画像が十字マークのクロス点と合致するようＸ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢を調整する。

位置姿勢調整工程Ｓ１１が行われるとき、並行して標準試料測定工程Ｓ１１’が行われる。この工程は、作業者が入力装置９２から位置姿勢の調整を行うことを入力したとき、コントローラ９１が各回路に指令を出力すると同時に、図７に示すフローのプログラムをスタートさせることにより行われる。このプログラムは、先に標準試料ＳのＸ線回折測定を行ったときに温度センサ１０８が検出した温度と、現時点において温度センサ１０８が検出した温度との差が許容限界を超えているとき、標準試料ＳのＸ線回折測定を行い、合否判定と補正の再設定を行うプログラムである。標準試料ＳのＸ線回折測定は、上記第１実施形態と同様、作業者がレーザ光の照射点付近の撮影画像を見ながらＸ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢を調整している間に行われる。以下、図７に示すフローのプログラムに沿って説明する。

ステップＳ５０にてプログラムがスタートすると、ステップＳ５２にて温度検出回路１１０に指令を出力して温度検出回路１１０の作動を開始させ、温度センサ１０８が検出する温度のデジタルデータがコントローラ９１入力するようにする。次にステップＳ５４にて入力した温度データＴを取り込み、ステップＳ５６にて記憶されている温度データＴｍと取り込んだ温度データＴとの差が許容限界以内であるか否か判定する。記憶されている温度データＴｍは後述するが、先に標準試料ＳのＸ線回折測定を行ったときに検出した温度である。温度データの差が許容限界内である場合はＮｏと判定してステップＳ７６へ行き、プログラムは終了する。この場合は、標準試料ＳのＸ線回折測定は行われない。温度データの差が許容限界を超えている場合はＹｅｓと判定してステップＳ５８へ行き、表示装置９３に「標準試料測定」を表示する。作業者は、この表示を見ることで標準試料ＳのＸ線回折測定が行われていることを認識する。作業者はＸ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢の調整が終了すると、入力装置９２から位置姿勢の調整終了を入力し、これによりコントローラ９１はレーザ駆動回路８５とセンサ信号取出回路８７に指令を出力して、レーザ光出射器６８からのレーザ光出射と撮像信号の出力を停止させるが、表示装置９３に「標準試料測定」が表示されている間は、これ以外の指令は出力しないようになっている。すなわち、位置姿勢調整工程Ｓ１１が終了しても標準試料測定工程Ｓ１１’が終了するまでは、Ｘ線回折測定システムは待ちの状態になる。

次にステップＳ６０にて、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、撮像信号取出回路１０６に指令を出力し、撮像器１００の各固体撮像素子（画素）から取り出した信号の強度のデジタルデータを出力させ、入力したこのデータを記憶する。これにより、撮像器１００に形成される回折環における回折Ｘ線の強度分布データがコントローラ９１内に記憶される。具体的には、固体撮像素子のＸ，Ｙ座標と強度Ｉが対になって記憶される。
そして、コントローラ９１は、Ｘ線出射点から径方向における回折Ｘ線の強度曲線のピーク位置を検出する演算処理を行うことで、回折環の形状を検出する。具体的には、記憶されているＸ，Ｙ座標をＸ線出射点を原点としたＸ，Ｙ座標にし、α＝ｔａｎ^−１（Ｙ／Ｘ）が同じ値になるデータごとにデータ群を作成し、データ群ごとに半径ｒ＝（Ｘ^２＋Ｙ^２）^１／２と強度Ｉの関係曲線を作成して、強度Ｉがピークとなる位置の半径ｒと強度Ｉを、半径ｒα、強度Ｉαとして取得する。これにより、上記第１実施形態と同様のデータが得られる。

次にステップＳ６２にて、コントローラ９１は、ステップＳ６０にて得られた回転角度αごとの半径ｒαと強度Ｉαを用いて、上記第１実施形態と同様の計算を行い、回折環の真円度、残留応力、回折環の強度を計算する。そして、上記第１実施形態と同様に計算された値が許容値であるか否かにより、すなわち、回折環の真円度および残留応力は、予め設定されている許容限界以下であるか否か、回折環の強度は予め設定されている許容限界以上であるか否かより合否判定を行う。次にステップＳ６４にて、コントローラ９１は補正の再設定を行う。これも上記第１実施形態と同様である。

次にステップＳ６６にて、コントローラ９１は入力した温度データＴｍを取り込み、記憶する。記憶した温度Ｔｍは、次に図７のフローのプログラムが実行されたとき、ステップＳ５６にて、温度データの差が許容限界内か否かを判定するのに用いられる。次にステップＳ６８にて、温度検出回路１１０に指令を出力して作動を停止させ、ステップＳ７０にて、表示装置９３に表示されている「標準試料測定」を消去する。次にステップＳ７２にて、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢の調整が終了しているか、すなわち、入力装置９２から位置姿勢の調整終了が入力されているか判定し、入力されているときはＹｅｓと判定してステップＳ７４へ行き、フィードモータ制御回路８６に指令してプレート６７をＢ位置まで移動させ、ステップＳ７６にてプログラムを終了する。また、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢の調整が終了していないときは、Ｎｏと判定してステップＳ７６へ行き、プログラムを終了する。作業者はＸ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢の調整が終了したときは、入力装置９２から位置姿勢の調整終了を入力するが、このときは、表示装置９３には「標準試料測定」は表示されておらず、コントローラ９１はレーザ駆動回路８５とセンサ信号取出回路８７に指令を出力して、レーザ光出射器６８からのレーザ光出射と撮像信号の出力を停止させるとともに、フィードモータ制御回路８６に指令してプレート６７をＢ位置まで移動させる。

位置姿勢調整工程Ｓ１１と標準試料測定工程Ｓ１１’が終了すると、測定対象物ＯＢのＸ線回折測定である回折環検出工程Ｓ１２以降の工程が行われる。回折環検出工程Ｓ１２において、作業者は入力装置９２から測定対象物ＯＢの材質（本第１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、上述した図７のフローのプログラムにおけるステップＳ６０と同様の制御を行い、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Ｘ，Ｙ座標と強度Ｉのデータ群で、該回折環の形状が回転角度αごとの半径値ｒαでコントローラ９１に記憶される。次にコントローラ９１は、残留応力計算工程Ｓ１３を実行する。これは、コントローラ９１内で行われる演算処理であり、上記第１実施形態の残留応力計算工程Ｓ５と同様の処理である。

上記説明からも理解できるように、上記第２実施形態は、回折環の形成と検出を平面状に配列された固体撮像素子からなるＸ線撮像器１００を用いて行うＸ線回折測定装置に本発明を適用した形態であり、標準試料Ｓおよびレーザ光出射器６８を移動する移動機構６０は、上記第１実施形態と同じである。よって、上記第１実施形態における本発明の効果は、上記第２実施形態でもそのまま成り立つ。特に、平面状に配列された固体撮像素子からなるＸ線撮像器１００は、装置の温度が上昇すると熱膨張が発生し、検出する回折環の位置および形状が変化するため、高い頻度で標準試料Ｓを測定する必要があり、Ｘ線回折測定装置の筐体５０の位置と姿勢の調整と並行して標準試料Ｓを測定できる機能は、測定効率向上の点で上記第１実施形態よりも大きな効果が得られる。

また、上記第２実施形態においては、Ｘ線回折測定装置の筐体５０内に配置された温度センサ１０８と、移動機構６０を制御して標準試料ＳをＸ線出射器１０から出射されるＸ線が照射される位置まで移動し、Ｘ線出射器１０を制御してＸ線を出射させるとともにＸ線撮像器１００及び撮像信号取出回路１０６からなる回折環形成検出機能を制御して回折環の形状を検出し、検出した回折環の形状から計算される値を用いて、合否判定または補正の設定を行うコントローラ９１のプログラムと、該プログラムに実行を指令するコントローラ９１の別のプログラムであって、実行を指令したときの温度センサ１０８が検出した温度を記憶し、温度センサ１０８が検出した温度の記憶した温度からのずれが予め設定された許容値を超えたとき、実行を指令する別のプログラムを備えている。

これによれば、Ｘ線回折測定装置が固体撮像素子を配列させたＸ線撮像器１００により回折環を検出する装置である場合、Ｘ線撮像器１００は温度変化の影響を大きく受けるため、標準試料ＳのＸ線回折測定の頻度を大きくする必要があるが、温度が許容値以上に変化したときのみ、標準試料ＳのＸ線回折測定が行われ、標準試料Ｓよる回折環が検出されるので、測定効率を向上させることができる。また、この場合も作業者は標準試料Ｓの測定を気にすることなく測定対象物ＯＢの測定に集中することができる。

（第３実施形態）
上述したように、本発明は、回折環形成検出機能が、イメージングプレート１５、レーザ検出装置３０、テーブル駆動機構２０及び各種回路等からなるＸ線回折測定装置である場合でも、回折環形成検出機能が、平面状に配列された固体撮像素子と固体撮像素子の信号を取り出す回路からなるＸ線回折測定装置である場合でも適用することができる。しかし、本発明はこれ以外にも、回折環形成検出機能が、Ｘ線強度を検出するセンサを位置を検出しながら走査するＸ線回折測定装置である場合でも適用することができる。

図８は、Ｘ線強度を検出するセンサを位置を検出しながら走査して回折環を検出するＸ線回折測定装置の構造を示した図である。このＸ線回折測定装置が、上記第１実施形態と異なっている点は、イメージングプレート１５、テーブル１６の替わりにＸ線検出センサを走査する機構とこの機構に接続される各種回路を備え、レーザ検出装置３０、テーブル駆動機構２０及びこれらに接続される各種回路を除いた点、Ｘ線検出センサが出力する信号の強度をデジタルデータにして出力するＸ線強度検出回路を備える点である。以下、上記第１実施形態と異なる箇所を説明する。なお、図８においても、上記第１実施形態と同じ構成の箇所には同じ番号が付与されている。

センサ移動機構２２０は、移動ステージ２２１を備え、ステージ２２１は、フィードモータ２２２、スクリューロッド２２３及び軸受部２２４により、後述する回転モータ２７の回転軸の垂直方向に移動可能になっている。移動ステージ２２１には、Ｘ線検出センサ２１５，２１６が取り付けられており、取り付け位置は、出射Ｘ線の光軸に対してそれぞれが反対側の位置であり、移動ステージ２２１が移動したとき、Ｘ線検出センサ２１５，２１６の中心点が移動するラインが、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸と交わる位置である。

センサ移動機構２２０には、上記第１実施形態のテーブル駆動機構２０と同様に、板状の上壁２２６によって連結された一対のガイド２２５，２２５があり、移動ステージ２２１は一対のガイド２２５，２２５に挟まれて一定の方向のみに移動する。上壁２２６には孔が開けられていて、孔には上記第２実施形態と同様の円筒状パイプ２０４が挿入され、板状の上壁２２６の面に端部を合わせて固定されている。円筒状パイプ２０４は中心軸が板状の上壁２２６の面に垂直であり、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線が通過する経路であり、上記第２実施形態と同様、円筒状パイプ２０４の先端からは、円筒状パイプ２０４の中心軸が光軸である平行なＸ線が出射される。

移動ステージ２２１は、出射Ｘ線の光軸方向から見ると、直方体状であるとともに直方体状の穴が形成されている。そして、直方体状の穴は円筒状パイプ２０４を囲むようなっている。フィードモータ２２２の回転駆動により移転ステージ２２１は、直方体状の穴の端部が円筒状パイプ２０４の近傍になる位置から、直方体状の穴の反対側の端部が円筒状パイプ２０４の近傍になる位置まで移動する。また、フィードモータ２２２の正回転、逆回転駆動により、図８の左右両方向に移動する。これにより、Ｘ線検出センサ２１５，２１６は、それぞれが出射Ｘ線の光軸に垂直な方向に、出射Ｘ線の光軸の近傍位置から所定の距離移動する。すなわち、形成される回折環の半径方向に、出射Ｘ線の光軸の近傍位置から所定の半径位置まで移動する。

Ｘ線検出センサ２１５，２１６は、Ｘ線の強度を精度よく検出することができれば、どのようなものであってもよく、例えば、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ことができる。Ｘ線検出センサ２１５，２１６はＸ線強度検出回路に接続され、Ｘ線検出センサ２１５，２１６が出力する信号の強度のデジタルデータがコントローラ９１に出力されるようになっている。

フィードモータ２２２は、上記第１実施形態と同様、フィードモータ制御回路からの駆動信号により駆動し、内部に組み込まれたエンコーダ２２２ａからパルス列信号がフィードモータ制御回路と位置検出回路に出力するようになっている。そして、移動ステージ２２１の移動位置は位置検出回路からフィードモータ制御回路とコントローラ９１に出力するようになっている。よって、上記第１実施形態と同様、移動ステージ２２１はコントローラ９１からの指令により指定された位置への移動と指定された速度での移動が行われる。また、移動ステージ２２１の移動位置をコントローラ９１が検出できるようになっている。

センサ移動機構２２０は回転モータ２２７の出力軸２２７ａに接続されており、回転モータ２２７の回転軸と円筒状パイプ２０４の中心軸は一致している。よって、上記第１実施形態と同様、出射Ｘ線の光軸周りに回転が行われる。また、回転モータ２２７の出力軸２２７ａと出力軸２２７ａの反対側には、上記第１実施形態と同様、貫通孔が形成され、この貫通孔に通路部材が固定されており、出射Ｘ線は通路部材と貫通孔を介して円筒状パイプ２０４内に入射するようになっている。回転モータ２２７は、上記第１実施形態と同様、モータ制御回路からの駆動信号により駆動し、内部に組み込まれたエンコーダ２２７ｃからパルス列信号がモータ制御回路と回転角度検出回路に出力するようになっている。そして、回転角度検出回路が検出した回転角度は、コントローラ９１に出力するようになっている。よって、上記第１実施形態のイメージングプレート１５と同様、センサ移動機構２２０はコントローラ９１からの指令により、指定された回転角度への回転と指定された速度での回転が行われる。また、センサ移動機構２２０の回転角度をコントローラ９１が検出できるようになっている。

回転モータ２２７によりセンサ移動機構２２０を回転させるとともに、フィードモータ２２２により移動ステージ２２１を移動させ、Ｘ線検出センサ２１５，２１６が出力する信号の強度のデータと、位置検出回路と回転角度検出回路が出力する位置データおよび回転角度データとを同じタイミングで入力することを行えば、これは、Ｘ線検出センサ２１５，２１６を出射Ｘ線の光軸に垂直な平面内で位置を検出しながら走査し、Ｘ線強度を検出することである。これにより、上記第１実施形態と同様に回折環における強度分布が、強度Ｉ、回転角度θｐ及び半径値ｒのデータ群で得ることができる。なお、本第３実施形態において回折環が撮像される撮像面は、Ｘ線検出センサ２１５，２１６が走査される平面であると見なすことができる。

本第３実施形態においても、上記第２実施形態と同様、標準試料Ｓおよびレーザ光出射器６８を固定したプレート６７を移動させる移動機構６０は、上記第１実施形態と同じである。また、Ｘ線回折測定装置の筐体５０の位置と姿勢を調整するための機能および調整方法も上記第１実施形態と同じであり、回折環検出において得られるデータも上記第１実施形態と同じである。よって、本第３実施形態によるＸ線回折測定装置を用いた標準資料Ｓおよび測定対象物ＯＢのＸ線回折測定は、上記第１実施形態における回折環撮像、回折環読取り、回折環消去を、Ｘ線検出センサ２１５，２１６の走査による回折環検出に替えるのみである。上記説明からも理解できるように、本第３実施形態は、回折環形成検出機能を上記第１実施形態および第２実施形態から替えたのみであるので、上記第１実施形態および第２実施形態における本発明の効果は、上記第３実施形態でもそのまま成り立つ。

（第４実施形態）
上述したように、本発明は、回折環形成検出機能がどのような構成であっても回折環の形成と検出を行うＸ線回折測定装置に適用することができる。しかし、Ｘ線回折測定装置の位置と姿勢の調整と並行して標準試料のＸ線回折測定を行わなくてもよく、自動で標準試料のＸ線回折測定を行わなくてもよい場合は、本発明は、Ｘ線回折測定装置を用いて標準試料の測定を行うＸ線回折測定方法の発明としても実施することができる。この場合、Ｘ線回折測定装置は、先行技術文献の特許文献１または特許文献２に示された装置のように、筐体に出射Ｘ線が通過する開口または窓があればよい。

図９は、Ｘ線回折測定装置の出射Ｘ線が通過する開口または窓の部分（例えば図２、図６及び図８の円形孔５０ｃ１，５０ａ１）に装着する、標準試料Ｓを取り付けたワークＷの外観図である。ワークＷの開口対向面３００の中央には、上記第１乃至第３実施形態のプレート６７と同様、溝に標準試料Ｓが嵌めこまれており、開口対向面３００でＸ線回折測定装置の出射Ｘ線が通過する開口または窓を覆うようにワークＷをＸ線回折測定装置の筐体に装着すれば、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線が標準試料Ｓに照射されるようになっている。第１乃至第３実施形態と同様、標準試料Ｓは金属の粉末で無応力の試料あるが、平板ガラスの中に封入されており、粉末が飛散することはない。開口対向面３００の四隅には凸部３０２があり、凸部３０２には円形の穴が開けられ、この穴に磁石３０４が嵌めこまれている。よって、Ｘ線回折測定装置の筐体が鉄又はステンレスであれば、凸部３０２をＸ線回折測定装置の筐体に接触させるのみでワークＷを装着することができる。また、Ｘ線回折測定装置の筐体が非鉄金属または樹脂等の非金属であれば、磁石３０４の部分は吸着パッドのようなものにすればよい。

標準試料Ｓは第１乃至第３実施形態と同様、元素を測定対象物ＯＢの元素とは異ならせ、標準試料ＳのＸ線回折角を測定対象物ＯＢのＸ線回折角より小さくしている。そして、ワークＷのＸ線回折測定装置に取り付け、Ｘ線を照射したとき撮像面に形成される回折環は、撮像面から設定された距離にある測定対象物ＯＢによる回折環と同じ位置なるようにされている。このためには、ワークＷを取り付けたときの撮像面から標準試料Ｓまでの距離を、上記第１実施形態で説明したように適切に設定する必要があるが、これは標準試料Ｓの元素に適切なものを選定し、凸部３０２の高さを適切に設定すればよい。

本第４実施形態においては、作業者が標準試料Ｓの測定時期を判断してワークＷをＸ線回折測定装置に装着してＸ線回折測定を行うが、標準試料Ｓの測定結果による合否判定および補正の再設定は上記第１乃至第３実施形態と同様に行うことができる。この場合、Ｘ線回折測定装置を制御するコンピュータ装置に、標準試料ＳのＸ線回折測定であることを入力すると、合否判定および補正の再設定が行われるプログラムをインストールさせておくとよい。

上記説明からも理解できるように、上記第４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線出射器と、Ｘ線出射器から測定対象物ＯＢに向けてＸ線を照射し、測定対象物ＯＢ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機能と、Ｘ線出射器と回折環形成検出機能とを内部に配置した筐体とを備えたＸ線回折測定装置を用いて、Ｘ線回折測定により得られる測定値が標準値として値づけされている標準試料Ｓを測定するＸ線回折測定方法において、標準試料Ｓの元素は測定対象物ＯＢの元素とは異なった元素であり、Ｘ線出射器から出射されるＸ線における回折角が、測定対象物の回折角より小さい元素であるようにされ、筐体のＸ線出射器から出射するＸ線が通過する開口または窓を覆うように、筐体に標準試料Ｓが中央に取り付けられたワークＷを装着して測定を行うようにしている。

これによれば、標準試料Ｓを中央に取り付けたワークＷを、Ｘ線回折測定装置のＸ線出射器から出射するＸ線が通過する開口または窓を覆うように装着すれば、標準試料Ｓに向けてＸ線を照射して回折環形成検出機能により回折環を検出することができるので、測定対象物ＯＢに何ら影響を及ぼすことはない。また、標準試料Ｓを金属の粉末を平板ガラスの中に封入したものにすれば、粉末が飛散することはないので装置内に汚れが発生することはなく、標準試料の粉末を充填する必要もなくなる。この場合、Ｘ線回折測定装置は先行技術文献の特許文献１または特許文献２に示された装置のように筐体にＸ線が通過する開口または窓があればよい。また、標準試料Ｓの元素を測定対象物ＯＢの元素とは異ならせＸ線回折角を測定対象物のＸ線回折角より小さくすれば、ワークＷをＸ線回折測定装置に装着したときの標準試料Ｓから撮像面までの距離が適切になるよう設定することで標準試料による回折環の径を測定対象物による回折環の径と同一にすることができ、第１乃至第３実施形態と同様、標準試料Ｓによる回折環を用いた合否判定の精度、および測定対象物ＯＢによる回折環の補正精度を向上させることができる。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記第１実施形態乃至第４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。

上記第１実施形態乃至第４実施形態においては、標準試料Ｓを金属の粉末を平板ガラスの中に封入したものにした。しかし、Ｘ線回折測定により得られる、すなわち検出した回折環から得られる値を標準値として値づけることができれば、これ以外のものを標準試料Ｓにしてもよい。例えば、Ｘ線回折測定の目的が残留オーステナイトの割合を測定することであれば、適切な方法で残留オーステナイトの割合を値づけした試料を標準試料Ｓにしてもよい。

また、上記第１実施形態乃至第３実施形態においては、プレート６７にレーザ光出射器６８と標準試料Ｓを取付け、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢を調整するとき、同時に標準試料Ｓの測定が行われるようにした。しかし、標準試料Ｓの測定の頻度が大きくなければ、プレート６７には標準試料Ｓのみを取り付け、出射Ｘ線と光軸を同一にした可視の平行光を出射するシステムは先行技術文献の特許文献１又は特許文献２に示されるように、Ｘ線出射器１０の出射口１１近傍に設けてもよい。

また、上記第１実施形態乃至第４実施形態においては、標準試料Ｓにおける金属粉末の元素を測定対象物ＯＢの元素とは異ならせ、イメージングプレート１５、Ｘ線撮像器１００等の撮像面に形成される標準試料Ｓによる回折環と測定対象物ＯＢによる回折環が同一の径になるようにした。しかし、標準試料Ｓによる回折環の径を測定対象物ＯＢによる回折環の径と同程度にすることができれば、標準試料Ｓにおける金属粉末の元素は測定対象物ＯＢの元素と同一にしてもよい。例えば、Ｘ線出射器１０を、電子をぶつけるターゲットがクロムであるＸ線管にした場合。出射される特性Ｘ線は波長が２．２９１ÅのＣｒＫα線と、２．０８５ÅのＣｒＫβ線である。そして、Ｘ線が照射されるものが鉄であれば、出射Ｘ線と回折Ｘ線とが成す角度（１８０°−２Θ）はＣｒＫα線では２３．６°であり、ＣｒＫβ線では５４．１°である。よって標準試料Ｓを測定対象物ＯＢと同じ鉄元素にし、標準試料Ｓによる回折環をＣｒＫβ線による回折環にし、測定対象物ＯＢのＣｒＫα線による回折環と同程度の径になるよう標準試料Ｓの位置を設定してもよい。ただし、ＣｒＫα線とＣｒＫβ線の強度比は、１０：２〜３であるので、標準試料ＳへのＸ線の照射時間を長くする必要がある。

また、上記第１実施形態乃至第３実施形態においては、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）はアーム式移動装置に取り付けられ、アーム式移動装置を操作することによりＸ線回折測定装置の位置と姿勢が調整される構造にしたが、Ｘ線回折測定装置の位置と姿勢を調整する機構はどのようなものでよい。また、先行技術文献の特許文献１のようにＸ線回折測定装置（筐体５０）がスタンド等に固定され、ステージに載置した測定対象物ＯＢの位置と姿勢をステージ移動機構により調整する構造であっても、本発明は適用することができる。この場合は、筐体５０内に設けた標準試料ＳでＸ線回折測定を行わなくても、ステージに標準試料Ｓを載置すれば標準試料ＳのＸ線回折測定を行うことができるが、標準試料Ｓを紛失する可能性がなくなるというメリットがある。

また、上記第１実施形態乃至第３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たプログラムにより、自動で標準試料ＳのＸ線回折測定が行われるようにしたが、標準試料Ｓの測定頻度が大きくなく、標準試料Ｓの定期的な測定を問題なく行うことができれば、作業者が入力装置９２から指令を入力して、移動機構６０のプレート６７を移動させて、標準試料ＳのＸ線回折測定を行うようにしてもよい。

また、上記第１実施形態乃至第３実施形態においては、コントローラ９１に回折環の形状から残留応力を計算する機能、合否判定機能及び補正機能を備えた。しかし、残留応力の計算、合否判定及び補正の設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、これらの演算処理を行ってもよい。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、演算の一部または全部を人為的に行ってもよい。

また、上記第１実施形態乃至第４実施形態においては、標準試料ＳのＸ線回折測定により得られた回折環のデータから、常に合否判定および補正の再設定を行うようにした。しかし、合否判定および補正の再設定は、どちらか一方が行われるようにしてもよい。例えば、合否判定とは別に、補正の再設定の必要性を判定する許容限界を設け、該許容限界を超えたときのみ補正の再設定を行うようにしてもよい。また、補正の再設定は毎回行うが、合否判定は設定回数、標準試料Ｓの測定をする内の１回だけ行うようにしてもよい。

また、上記第１実施形態乃至第３実施形態においては、レーザ光出射器６８より出射Ｘ線の光軸と光軸が同一の可視の平行光が出射するようにしたが、出射Ｘ線の光軸と光軸が同一の可視の平行光を出射できれば、どのようなシステムを用いてもよい。例えば、レーザ光出射器６８の替わりにスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）により可視の平行光を出射するようにしてもよいし、プレート６７のレーザ光出射器６８を取付けた箇所に略９０度進行方向を変えるミラーを取付け、筐体５０に固定したレーザ光出射器から、出射Ｘ線の光軸に略垂直な光軸のレーザ光を該ミラーに照射するシステムにしてもよい。

また、上記第１実施形態乃至第３実施形態においては、プレート６７を出射Ｘ線の光軸に略垂直な方向に移動させる移動機構６０により、プレート６７をレーザ光出射器６８から出射されるレーザ光の光軸が出射Ｘ線の光軸と同一になるとともに、標準試料Ｓに出射Ｘ線が照射されるＡ位置と、測定対象物ＯＢで発生する回折Ｘ線がイメージングプレート１５、Ｘ線撮像器１００等の撮像面で受光されるとき、受光を妨害しないＢ位置にした。しかし、レーザ光出射器６８と標準試料Ｓを、Ａ位置とＢ位置にすることができるならば、どのような機構を用いてもよい。例えば、レーザ光出射器６８と標準試料Ｓを取付けたプレートを、９０°程度右回転と左回転させることでＡ位置とＢ位置にするような機構でもよい。

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、２４…軸受部、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、４３…ＬＥＤ光源、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、６０…移動機構、６１…フィードモータ、６２…固定ブロック、６３…スクリューロッド、６４…軸受部、６５，６６…支持部材、６７…プレート、６８…レーザ光出射器、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 、１００…Ｘ線撮像器、１０２…テーブル、１０４…円筒状パイプ、１０８…温度センサ、２０４…円筒状パイプ、２１５，２１６…Ｘ線検出センサ、２２０…センサ移動機構、２２１…移動ステージ、２２２…フィードモータ、２２３…スクリューロッド、２２４…軸受部、２２７…回転モータ、３００…開口対向面、３０２…凸部、３０４…磁石、ＯＢ…測定対象物、Ｓ…標準試料、Ｗ…ワーク

Claims (5)

1. 対象とする測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、
   前記Ｘ線出射器から前記測定対象物に向けてＸ線を照射し、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であって、前記Ｘ線出射器から出射されたＸ線を前記測定対象物の方向に向けて通過させる孔を有する筐体とを備えたＸ線回折測定装置において、前記筐体内に、
   Ｘ線回折測定により得られる回折環の形状に基づく測定値が標準値として値づけされている標準試料であって、前記標準試料の元素は前記測定対象物の元素とは異なった元素であり、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の定まった波長のＸ線における回折角が、前記測定対象物の前記回折角より小さい元素である標準試料と、
   前記標準試料を、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線が照射され、発生した回折Ｘ線により前記撮像面に回折環が形成される位置まで移動するとともに、前記標準試料を、前記測定対象物で発生した回折Ｘ線が前記撮像面にて受光されるとき、受光を妨害しない位置まで移動する標準試料移動機構とを備えたことを特徴とするＸ線回折測定装置。
2. 請求項１に記載のＸ線回折測定装置において、
   前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線と出射方向が同一である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、
   前記可視光出射器を固定したプレートとを備え、
   前記標準試料は、前記プレートの前記可視光出射器を固定した面とは反対側の面に固定され、
   前記標準試料移動機構は、前記可視光の光軸が前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸と同一になる位置まで前記プレートを移動することを特徴とするＸ線回折測定装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のＸ線回折測定装置において、
   予め設定されたタイミングで、前記標準試料移動機構を制御して前記標準試料を前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線が照射される位置まで移動し、前記Ｘ線出射器を制御してＸ線を出射させるとともに前記回折環形成検出手段を制御して回折環の形状を検出し、前記検出した回折環の形状から計算される値を用いて、合否判定または補正の設定を行う制御手段を備えたことを特徴とするＸ線回折測定装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載のＸ線回折測定装置において、
   前記筐体内に配置された温度検出手段と、
   前記標準試料移動機構を制御して前記標準試料を前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線が照射される位置まで移動し、前記Ｘ線出射器を制御してＸ線を出射させるとともに前記回折環形成検出手段を制御して回折環の形状を検出し、前記検出した回折環の形状から計算される値を用いて、合否判定または補正の設定を行う制御手段と、
   前記制御手段に制御の実行を指令する指令手段であって、前記制御手段に指令したときの前記温度検出手段が検出した温度を記憶し、前記温度検出手段が検出した温度の前記記憶した温度からのずれが予め設定された許容値を超えたとき、前記制御手段に指令する指令手段とを備えたことを特徴とするＸ線回折測定装置。
5. 対象とする測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、
   前記Ｘ線出射器から前記測定対象物に向けてＸ線を照射し、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を備えたＸ線回折測定装置を用いて、Ｘ線回折測定により得られる測定値が標準値として値づけされている標準試料を測定するＸ線回折測定方法において、
   前記標準試料の元素は前記測定対象物の元素とは異なった元素であり、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線における回折角が、前記測定対象物の前記回折角より小さい元素であるようにされ、
   前記筐体の前記Ｘ線出射器から出射するＸ線が通過する開口または窓を覆うように、前記筐体に前記標準試料が中央に取り付けられたワークを装着して測定を行うことを特徴とするＸ線回折測定方法。