JP6384686B2 - V溝深さ可変ステージ及びx線回折測定装置 - Google Patents
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Description
本発明は、円柱状物体を載置するV溝が形成されたステージであってV溝の深さが可変であるステージ、及び該ステージを備えたX線回折測定装置に関する。
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。また、X線出射器から出射されるX線と同じ光軸の平行なLED光を照射し、照射箇所をカメラ撮影する機能を備えており、測定対象物を載置したステージの該筐体に対する位置と傾きを変化させ、カメラの撮影画像上におけるLED光の照射点と反射点が適切な位置になるよう調整することで、X線照射点から回折環撮像手段までの距離および測定対象物に対するX線の入射角を設定値通りにすることができるようになっている。このようなX線回折測定装置を用いて、鉄管等の円柱状の測定対象物の側面に対してX線回折測定を行うことがある。この場合は、測定対象物を載置するステージを、特許文献1に示されるような平板のステージからV溝が形成されたステージ(以下、V溝ステージという)に替えれば、測定対象物を固定してステージの位置調整を行うことができる。
しかしながら、円柱状の測定対象物ごとに断面径が大きく異なっている場合は、V溝ステージに測定対象物をセットしたとき、測定対象物ごとに測定対象物の側面における最も高くなる箇所の高さは大きく変わり、X線照射点から回折環撮像手段までの距離が設定値通りになるよう、ステージの高さ方向位置を調整するには時間がかかるという問題がある。また、場所ごとに断面径が異なる円柱状の測定対象物のそれぞれの場所をX線回折測定する場合も同様の問題がある。また、測定対象物のX線回折角が小さい(出射X線と回折X線の成す角が大きい)ときは、V溝の深さに比べて円柱状の測定対象物の断面径が小さいと、回折X線がV溝に妨害されて良好な回折環が形成されない可能性があ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、V溝に載置される円柱状物体が物体ごとに又は物体内の場所ごとに断面径が大きく異なっている場合であっても、V溝の深さを容易に変更して、円柱状物体の側面における最も高くなる箇所の高さを一定の高さにすることができ、該一定の高さは、円柱状物体の側面にX線が照射されたとき、回折X線がV溝に妨害されることがない高さであるV溝ステージを提供することにある。以下、本発明のV溝ステージをV溝深さ可変ステージという。
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、直角を成す角が直線で切り取られた形状の複数の平板が、切り取られた箇所の側面が第1の平面内に含まれるようにして平行に並べられた第1の平板群と、直角を成す角が直線で切り取られた形状の複数の平板が、切り取られた箇所の側面が第2の平面内に含まれるようにして平行に並べられるとともに、それぞれの平板の間に第1の平板群の平板が入り、第1の平面と第2の平面でV溝が形成されるようにされた第2の平板群と、第1の平板群または第2の平板群を、V溝の形が変化せず、大きさが変化する方向に移動する平板群移動手段とを備えたV溝深さ可変ステージとしたことにある。
これによれば、平板群移動手段により第1の平板群または第2の平板群を移動すればV溝の深さを容易に変更することができ、目視でV溝を断面方向に見て、底部ではない2つの角を結ぶラインが円柱状物体の側面に接するようV溝の深さを変更すれば、円柱状物体の断面径によらず、円柱状物体の側面における最も高くなる箇所の高さを一定の高さにすることができる。また、目視に替えて、第1と第2の平板群に、V溝の底部ではない2つの角に接するよう平板を載置し、この平板が円柱状物体の側面に接するようV溝の深さを変更すれば、さらに精度よく円柱状物体の側面における最も高くなる箇所の高さを一定の高さにすることができる。そして、この一定の高さは、円柱状物体の側面における最も高くなる箇所にX線が照射されたとき、回折X線がV溝に妨害されることがない高さである。さらに、このV溝深さ可変ステージを先行技術文献の特許文献1に示されたX線回折測定装置に使用する場合は、第1と第2の平板群に、V溝の底部ではない2つの角に接するようフィルム状の薄い平板を載置し、特許文献1に示される方法で、X線回折測定装置の筐体に対する薄い平板の高さ方向位置が適切な位置になるよう、V溝深さ可変ステージの高さを調整しておけば、上述したようにV溝の深さを変更することで、V溝にセットされた円柱状物体の側面における最も高くなる箇所にX線が照射されたとき、X線照射点から回折環撮像手段までの距離は設定値通りになる。
また、本発明の他の特徴は、平板群移動手段による移動の移動位置を検出する平板群移動位置検出手段と、第1の平板群及び第2の平板群は、それぞれの平板における切り取られた箇所の側面の隣りの側面であって、平板群移動手段による移動方向に略平行な側面が第3の平面内に含まれるようにされ、V溝に載置される円柱状物体の側面における第3の平面に平行な平面と接する部分が第3の平面から設定された距離にあるときの、円柱状物体の断面径と平板群移動位置検出手段が検出する移動位置との関係である径−平板群移動位置関係とを備えたV溝深さ可変ステージとしたことにある。
これによれば、円柱状物体の断面径が既知であれば、既知である断面径を径−平板群移動位置関係に当てはめて平板群移動位置を求め、この移動位置になるよう平板群移動手段による移動を行えば、V溝に円柱状物体を載置したとき、円柱状物体の断面径によらず円柱状物体の側面における最も高くなる箇所の高さを一定の高さにすることができる。また、第3の平面からの設定された距離を0(第3の平面と円柱状物体の側面が接する場合)とするか、適切な小さな値にすれば、円柱状物体の側面における最も高くなる箇所にX線が照射されたとき、回折X線がV溝に妨害されることがないようにすることができる。さらに、このV溝深さ可変ステージを先行技術文献の特許文献1に示されたX線回折測定装置に使用する場合は、第3の平面に該設定された距離と等しい厚さの平板(設定された距離が0であれば薄いフィルム状の平板)を載置し、特許文献1に示される方法で、X線回折測定装置の筐体に対する平板の高さ方向位置が適切な位置になるよう、V溝深さ可変ステージの高さを調整しておけば、上述したように平板群移動手段による移動位置を定めることで、V溝にセットされた円柱状物体の側面における最も高くなる箇所にX線が照射されたとき、X線照射点から回折環撮像手段までの距離は設定値通りになる。なお、径−平板群移動位置関係は、円柱状物体の断面径から平板群移動位置を求めることができればどのような形態でもよく、コンピュータ装置内の演算プログラム又は書面の換算表テーブル等が考えられる。
また、本発明の他の特徴は、上述したV溝深さ可変ステージが備えられ、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回折環形成手段とを備えたX線回折測定装置において、X線出射器と回折環形成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るX線の光軸及び前記撮像面において回転角度0度とする回転基準位置のラインを含む基準平面が第3の平面に垂直であるとともに、第1の平面と前記第2の平面が交差するラインであるV溝底部のラインに略平行となるように位置決めされている筐体と、平板群移動手段の移動方向に、筐体と相対的にV溝深さ可変ステージを移動させるステージ移動手段と、ステージ移動手段による移動の移動位置を検出するステージ移動位置検出手段と、V溝に載置される円柱状物体の側面における第3の平面に平行な平面と接する部分が第3の平面から設定された距離にされ、基準平面にV溝底部のラインが含まれるときの、円柱状物体の断面径とステージ移動位置検出手段が検出する移動位置との関係である径−ステージ移動位置関係とを備えたことにある。
これによれば、円柱状物体の断面径が既知であれば、上述したように平板群移動位置を求め、既知である断面径を径−ステージ移動位置関係に当てはめてステージ移動位置を求め、それぞれの移動位置になるよう平板群移動手段とステージ移動手段による移動を行えば、V溝に円柱状物体を載置したとき、円柱状物体の中心軸が基準平面に含まれたうえで円柱状物体の側面における最も高くなる箇所にX線が照射される。そして、上述したようにV溝深さ可変ステージの高さが適切な高さになるよう調整しておけば、X線照射点から回折環撮像手段までの距離は設定値通りになる。なお、径−ステージ移動位置関係は、円柱状物体の断面径からステージ移動位置を求めることができればどのような形態でもよく、コンピュータ装置内の演算プログラム又は書面の換算表テーブル等が考えられる。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係るV溝深さ可変ステージについて図1乃至図3を用いて説明する。このV溝深さ可変ステージはV溝に円柱状物体を載置するステージであり、V溝の深さを変更して、載置する円柱状物体の側面における最も高くなる箇所を、略一定の高さにすることができるステージである。なお、本実施形態ではV溝深さ可変ステージを構成する部材の材質はステンレス等の金属である。
本発明の第1実施形態に係るV溝深さ可変ステージについて図1乃至図3を用いて説明する。このV溝深さ可変ステージはV溝に円柱状物体を載置するステージであり、V溝の深さを変更して、載置する円柱状物体の側面における最も高くなる箇所を、略一定の高さにすることができるステージである。なお、本実施形態ではV溝深さ可変ステージを構成する部材の材質はステンレス等の金属である。
V溝深さ可変ステージは図1乃至図3に示すように、第1平板群ユニット10、第2平板群ユニット20及び伸縮ユニット30から構成されている。第1平板群ユニット10と第2平板群ユニット20は、伸縮ユニット30の図2の左側先端が第1平板群ユニット10の孔15a,15bに入って固定され、図2の右側半分が第2平板群ユニット20の孔40a,40bに入って固定されることにより連結される。そして、連結されると、第2平板群ユニット20の平板群の隙間には第1平板群ユニット10の平板群が入るようになっている。なお、孔15bは図2では表示されていないが、第2平板群ユニット20の孔40bに対応する位置に形成されている。このように構成されたV溝深さ可変ステージは、第1平板群ユニット10と第2平板群ユニット20でV溝が形成される。そして、伸縮ユニット30を伸縮させることにより、第1平板群ユニット10と第2平板群ユニット20間の間隔が変化し、V溝は形状は変わらず大きさが変化する。言い換えると、V溝は形状は変わらず深さが変化する。これにより、V溝に載置した円柱状物体の側面における最も高くなる箇所の高さが変化する。
以下、V溝深さ可変ステージを構成するそれぞれのユニットについて説明するが、第1平板群ユニット10及び第2平板群ユニット20を構成しているそれぞれの平板のそれぞれの面を表現する際の語句を以下のように定める。それぞれの平板の厚さ方向に平行な面を側面、垂直な面を表面という。また、側面においてV溝深さ可変ステージを置いた面に平行な面を水平面、V溝深さ可変ステージを置いた面に垂直な面を垂直面、V溝を形成する面を切取面という。また、図1及び図2で見ることができる側を表側、見ることができない側を裏側という。
第1平板群ユニット10は長方形状の板の角部分が直線状に切り取られた右端平板11、右端平板11と横方向の長さがやや短いがほぼ同じ表面形状で厚さが薄い中央平板12−1〜12−5、右端平板11と同じ形状の左端平板13、これらの平板群を貫いて固定されている連結棒14及びこれらの平板群の裏側垂直面を合わせて固定されている縦平板15から構成されている。右端平板11の切取面、中央平板12−1〜12−5の切取面及び左端平板13の切取面は、1つの平面内に含まれるようになっている。以後、この平面を第1の平面という。また、右端平板11の表側水平面、中央平板12−1〜12−5の表側水平面及び左端平板13の表側水平面も、1つの平面内に含まれるようになっている。以後、この平面を第3の平面という。また、右端平板11の裏側水平面、中央平板12−1〜12−5の裏側水平面及び左端平板13の裏側水平面も、1つの平面内に含まれるようになっている。以後、この平面を第4の平面という。
第2平板群ユニット20は長方形状の板の角部分が直線状に切り取られた右端平板21、右端平板21と同じ表面形状で厚さが薄い中央平板22−1〜22−6、右端平板21と同じ形状の左端平板23、これらの平板群を貫いて固定されている連結棒24、これらの平板群の裏側垂直面を合わせて固定されている縦平板25、及びこれらの平板群の裏側水平面を合わせて固定しているブロック40から構成されている。図2における1点鎖線は、これらの各部分を接続して第2平板群ユニット20を製作する際の合わせ部分である。
第2平板群ユニット20においても、右端平板21の切取面、中央平板22−1〜22−6の切取面及び左端平板23の切取面は、1つの平面内に含まれるようになっている。以後、この平面を第2の平面という。また、右端平板21の表側水平面、中央平板22−1〜22−6の表側水平面及び左端平板23の表側水平面も、1つの平面内に含まれるようになっている。この平面は、第1平板群ユニット10の第3の平面と一致しており、第3の平面は第1平板群ユニット10と第2平板群ユニット20に共通する平面である。
伸縮ユニット30は、伸縮棒31と収納部32から構成されるもので、それぞれの両端を押すと収納部32に伸縮棒31が入ることで全体の長さが変化する。伸縮ユニット30は、市販されているものをそのまま使用することができる。
第2平板群ユニット20のブロック40は直方体状で側面に図2の伸縮ユニット30の右側を入れて固定するための孔40a,40bが形成されている。この孔40a,40bに伸縮ユニット30を入れて固定し、伸縮ユニット30の先端を第1平板群ユニット10の縦平板15の孔15a,15bに入れて固定すると、第1平板群ユニット10と第2平板群ユニット20は一体になり、このとき図2におけるブロック40の上面は、第1平板群ユニット10の第4の平面よりやや下になるようになっている。また、一体になると図3に示すように、第2平板群ユニット20の平板群の隙間には第1板群ユニット10の平板群が入るようになっている。よって、第1板群ユニット10と第2平板群ユニット20を手で持って互いに相手側の方向に押す又はこれとは反対側に引くと、伸縮ユニット30が伸縮し、第1平板群ユニット10と第2平板群ユニット20は平板同士が当たることなく間隔が変化する。
また、図3に示すように、第2平板群ユニット20の右側平板21と中央平板22−1との間隔は第1平板群ユニット10の右側平板11の厚さより僅かに大きく、第2平板群ユニット20の左側平板23と中央平板22−6との間隔も第1平板群ユニット10の左側平板13の厚さより僅かに大きくなっている。これにより、力を加えて第1板群ユニット10と第2平板群ユニット20の間隔を変化させるとき、がたつきが発生することがないようになっている。
第1平板群ユニット10における第1の平面と第3の平面が成す角度と、第2平板群ユニット20における第2の平面と第3の平面が成す角度とは同一であり、これら第1乃至第3の平面からV溝が形成される。そして、第1平板群ユニット10と第2平板群ユニット20の間隔を変化させると、これら第1乃至第3の平面から形成されるV溝は、形が変化することなく大きさが変化する。言い換えると第1の平面と第2の平面が交差するライン(以下、V溝底部ラインという)と第3の平面間の距離であるV溝深さが変化する。第1平板群ユニット10と第2平板群ユニット20の間隔はV溝底部ラインが第3の平面のやや上方になる位置から伸縮ユニット30が最大の長さになるまで変化するので、第1乃至第3の平面から形成されるV溝の深さは大きく変化する。
次に、第1平板群ユニット10と第2平板群ユニット20の製作手順を説明する。まず、第1平板群ユニット10においては、それぞれの平板に等しい厚さの平板と連結棒14に等しい径の円柱状の棒を用意し、それぞれの平板と連結棒14を切り出す。このとき、右端平板11と左端平板13は同一形状であり中央平板12−1〜12−5はすべて同一形状である。次に、すべての平板において表側水平面を上側にし、裏側垂直面を横側にしたとき左上の位置であり、表側水平面と裏側垂直面から同じ距離の位置に連結棒14を通すための穴を開ける。これで第1平板群ユニット10を製作するための部材が準備できる。
次に、定盤に精度よく直角が出された2つのブロックを上方から見て直角が形成されるように置き、定盤に右端平板11を置いて、右端平板11の裏側垂直面と表側水平面が2つのブロックにそれぞれ当たるように置く。次に連結棒14を通すために開けられた穴に連結棒14を入れ、連結棒14と2つのブロックの間に、連結棒14が右端平板11の表面(定盤の面)に垂直になるための適切な厚さのスペーサをそれぞれ入れ、連結棒14をこのスペーサに押し付けて固定する。この状態で連結棒14と中央平板12−1の合わせ目を溶接する。
次に2つのブロックを右端平板11から離し、連結棒14を固定しているスペーサを取り除く。そして、右端平板11と中央平板12−1の間隔に等しい厚さのスペーサを右端平板11の表側表面に置き、この上に開けられた孔に連結棒14を通して中央平板12−1を置く。次に、2つのブロックの1つに右端平板11と中央平板12−1の裏側垂直面が、もう1つに右端平板11と中央平板12−1の表側水平面が当たるようにし、連結棒14と2つのブロックの間に、先に取り除いたスペーサを入れ、連結棒14をこのスペーサに押し付けて固定する。この状態で連結棒14と中央平板12−1の合わせ目を溶接する。以下、これと同じ方法で中央平板12−2乃至12−5及び左端平板13と連結棒14を、それぞれ順に溶接する。これにより、平板群は表側水平面、切取面、裏側水平面及び裏側垂直面がそれぞれ同一の平面内になるよう連結棒14に固定される。
次に2つのブロックから組立てた平板群を離し、縦平板15を、裏側垂直面が定盤に当たり、裏側表面と表側水平面が2つのブロックの直角が形成された箇所にそれぞれ当たるように置く。次に、縦平板15の裏側垂直面と右端平板11の裏側表面の間の距離に等しい厚さのスペーサを定盤に置き、この上に組立てた平板群を、右端平板11の裏側表面がスペーサに当たるようにして置き、平板群の裏側垂直面が縦平板15の表側表面に当たり、表側水平面がブロックの1つに当たるようにする。この状態で左端平板13と縦平板15の合わせ目を溶接する。次に、組立てた平板群を右端平板11が上側になるようにし、左端平板13の表側表面がスペーサに当たり、表側水平面がブロックの1つに当たるようにする。この状態で右端平板11と縦平板15の合わせ目を溶接する。これにより第1平板群ユニット10が製作される。
次に、第2平板群ユニット20においては、右端平板21、中央平板22−1〜22−6、左端平板23、連結棒24及び縦平板25を組立てる手順は、上述した第1平板群ユニット10と同じである。なお、定盤と右端平板21及び左端平板23の間にスペーサを入れない点だけは異なっている。この後は、ブロック40の所定の箇所に伸縮ユニット30を入れて固定するための孔を開け、このブロック40と平板群を固定すればよい。これは、2つのブロックの直角の箇所にブロック40の2つの側面と平板群の右端平板21(又は左端平板23)、縦平板25の表面がそれぞれ当たるように置き、ブロック40と平板群の合わせ面を溶接し、2つのブロックに当てたブロック40と平板群の合わせ面をさらに溶接すればよい。これにより第2平板群ユニット20が製作される。
図4は、上述した第1実施形態に係るV溝深さ可変ステージのV溝に円柱状物体である測定対象物OBを載置し、先行技術文献である特許文献1に示されたX線回折測定装置から測定対象物OBにX線を照射した状態を示した図である。図4においてV溝深さ可変ステージSTは第2平板群ユニット20の縦平板25側から見た状態になっており、測定対象物OBの側面における最も高くなる箇所は、V溝深さ可変ステージSTの第3の平面と接する高さになっている。
V溝深さ可変ステージSTに載置する測定対象物OBの断面径が、測定対象物OBごとに又は同一の測定対象物OBの場所ごとに大きく異なっていても、測定対象物OBの側面における最も高くなる箇所がV溝深さ可変ステージSTの第3の平面と接する高さになるよう、V溝の大きさ(V溝の深さ)を変化させれば、測定対象物OBの側面における最も高くなる箇所は一定の高さになる。測定対象物OBの側面における最も高くなる箇所がV溝深さ可変ステージSTの第3の平面と接するようにするには、V溝深さ可変ステージSTをV溝底部ラインの方向(測定対象物OBの中心軸方向)に見て、目視でV溝の大きさ(V溝の深さ)を変化させればよい。また、目視に替えて第3の平面に平板を置き、この平板に測定対象物OBが接触するようにV溝の大きさ(V溝の深さ)を変化させれば、さらに精度よく測定対象物OBの側面における最も高くなる箇所を第3の平面と接する高さにすることができる。
図4のX線回折測定装置は先行技術文献である特許文献1に示されたX線回折測定装置と同一であり、図に付された番号も特許文献1に示されたX線回折測定装置と同一である。なお、図に付された番号はV溝深さ可変ステージに付された番号と重複しているものがあるが、本実施形態ではX線回折測定装置の構造については説明を省略しているので、混同はないとしてこのままとする。このX線回折測定装置は特許文献1に示されるよう、出射X線と同一光軸の平行光であるLED光を照射し、照射箇所をカメラ撮影してLED光の照射点の撮影画像上の位置を所定の位置にすることで、X線照射点から回折環撮像手段であるイメージングプレートまでの距離(以下、照射点−IP間距離という)を設定値にすることができる。よって、予めV溝深さ可変ステージSTの第3の平面に対する照射点−IP間距離が設定値になるよう、V溝深さ可変ステージST自体の高さを調整しておけば、測定対象物OBの側面における最も高くなる箇所にX線が照射されたときも、照射点−IP間距離は設定値になる。第3の平面に対する照射点−IP間距離を設定値になるようにするには、第3の平面に薄いフィルム状の平板を置き、該フィルム状の平板にX線回折測定装置から出射X線と同一光軸のLED光を照射し、撮影画像上のLED光の照射点の位置が所定の位置になるよう、V溝深さ可変ステージSTを置く高さ調整用ブロックBLの厚さを適切な厚さのものにすればよい。又は高さ調整用ブロックBLを高さ調整用ステージに替えて、V溝深さ可変ステージSTの高さ方向位置を調整するようにしてもよい。測定対象物OBの側面における最も高くなる箇所にX線を照射するには、X線回折測定装置から出射X線と同一光軸のLED光を照射し、LED光の照射点がV溝底部ラインに形成されるよう、V溝深さ可変ステージSTの横方向位置を調整すればよい。
また、X線回折測定における残留応力の測定方向を測定対象物OBの中心軸の方向にするには、X線回折測定装置のカメラの撮影画像における縦方向が、カメラの撮影画像におけるV溝底部ラインの方向に平行になるようにV溝深さ可変ステージSTの位置を調整すればよい。これにより、X線回折測定装置から出射されるX線の光軸とイメージングプレートにおいて回転角度0度とする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、V溝底部ラインが含まれるようになる。そして、測定対象物OBをV溝に載置すれば基準平面に測定対象物OBの中心軸が含まれ、X線照射点における測定対象物OBの法線も基準平面に含まれるので、残留応力の測定方向は測定対象物OBの中心軸の方向になる。
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、直角を成す角が直線で切り取られた形状の複数の平板11,12−1〜12−5,13が、切り取られた箇所の側面が第1の平面内に含まれるようにして平行に並べられた第1平板群ユニット10と、直角を成す角が直線で切り取られた形状の複数の平板21,22−1〜22−6,23が、切り取られた箇所の側面が第2の平面内に含まれるようにして平行に並べられるとともに、それぞれの平板の間に第1平板群ユニット10の平板が入り、第1の平面と第2の平面でV溝が形成されるようにされた第2平板群ユニット20と、第1平板群ユニット10または第2平板群ユニット20を、V溝の形が変化せず、大きさが変化する方向に移動する伸縮ユニット30とを備えたV溝深さ可変ステージとしている。
これによれば、伸縮ユニット30により第1平板群ユニット10または第2平板群ユニット20を移動すればV溝の深さを容易に変更することができ、目視でV溝を断面方向に見て、底部ではない2つの角を結ぶラインである第3の平面が、円柱状物体の側面に接するようV溝の深さを変更すれば、円柱状物体の断面径によらず、円柱状物体の側面における最も高くなる箇所の高さを一定の高さにすることができる。また、目視に替えて、第3の平面に平板を置き、この平板が円柱状物体の側面に接するようV溝の深さを変更すれば、さらに精度よく一定の高さにすることができる。そして、この一定の高さは、円柱状物体の側面における最も高くなる箇所にX線が照射されたとき、回折X線がV溝に妨害されることがない高さである。さらに、このV溝深さ可変ステージを先行技術文献の特許文献1に示されたX線回折測定装置に使用する場合は、第3の平面にフィルム状の薄い平板を載置し、特許文献1に示される方法で、該平板の高さ方向位置が適切な位置になるようV溝深さ可変ステージの高さ方向位置を調整しておけば、上述したようにV溝の深さを変更することで、V溝にセットされた円柱状物体の側面における最も高くなる箇所にX線が照射されたとき、照射点−IP間距離は設定値通りになる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態に係るV溝深さ可変ステージについて図5を用いて説明する。このV溝深さ可変ステージは、第1平板群ユニット10と第2平板群ユニット20との間隔の変化を伸縮ユニット30に伸縮によるものから、ステージ移動装置50のステージ52の移動によるものに替えたものである。
本発明の第2実施形態に係るV溝深さ可変ステージについて図5を用いて説明する。このV溝深さ可変ステージは、第1平板群ユニット10と第2平板群ユニット20との間隔の変化を伸縮ユニット30に伸縮によるものから、ステージ移動装置50のステージ52の移動によるものに替えたものである。
図5に示すV溝深さ可変ステージは、第1平板群ユニット10、第2平板群ユニット20及びステージ移動装置50から構成されている。第1平板群ユニット10が第1実施形態によるものと変わっている点は、図2の縦平板15の下部が平板群11,12−1〜12−5,13の下端から微小量下側の位置までで終わっている点と、縦平板15の裏側水平面がステージ移動装置50の枠体51に固定されている点である。これ以外は第1実施形態の第1平板群ユニット10と同一であり、作成方法も第1実施形態で示したものと同一である。また、第2平板群ユニット20が第1実施形態によるものと変わっている点は、図2のブロック40の替わりに、平板群21,22−1〜22−5,23の下端がステージ移動装置50のステージ52に固定されている点である。これ以外は第1実施形態の第2平板群ユニット20と同一であり、作成方法も第2実施形態で示したものと同一である。
ステージ移動装置50は公知技術による構造であり、直方体状の枠体51の直方体状の穴に直方体状のステージ52が移動可能に取り付けられ、マイクロメータ53のシンブルを回転させるとマイクロメータ53のスピンドルが回転しながら長さが変化し、ステージ52が移動する構造である。
そして、枠体51の図5の左側端部に第1平板群ユニット10の縦平板15の裏側水平面が固定され、ステージ52に第2平板群ユニット20が固定されているので、マイクロメータ53のシンブルを回転させると、第1平板群ユニット10と第2平板群ユニット20との間隔は変化し、V溝の大きさ(V溝の深さ)は変化する。すなわち、第1実施形態で伸縮ユニット30の伸縮によりV溝の大きさ(V溝の深さ)を変化させていたのを、マイクロメータ53のスピンドルの長さ変化により変化させるようにしたのが第2実施形態のV溝深さ可変ステージである。
そして、枠体51の図5の左側端部に第1平板群ユニット10の縦平板15の裏側水平面が固定され、ステージ52に第2平板群ユニット20が固定されているので、マイクロメータ53のシンブルを回転させると、第1平板群ユニット10と第2平板群ユニット20との間隔は変化し、V溝の大きさ(V溝の深さ)は変化する。すなわち、第1実施形態で伸縮ユニット30の伸縮によりV溝の大きさ(V溝の深さ)を変化させていたのを、マイクロメータ53のスピンドルの長さ変化により変化させるようにしたのが第2実施形態のV溝深さ可変ステージである。
マイクロメータ53のスピンドルの長さ変化は、マイクロメータ53のスリーブとシンブルに表示された目盛りを読むことにより検出することができる。よって、ステージ52(第2平板群ユニット20)の移動位置は、マイクロメータ53の目盛りを読むことにより検出することができる。また、V溝深さ可変ステージの第1平面と第3平面が交差するライン(以下、V溝左側ラインという)と第2平面と第3平面が交差するライン(以下、V溝右側ラインという)との間隔であるV溝横方向長さdは、2つのラインが一致する(V溝横方向長さが0になる)ときのステージ52の移動位置m0を求めておけば、ステージ52の移動位置mから(m−m0)の計算で得ることができる。そして、V溝深さ可変ステージに載置した円柱状物体の側面が第3の平面と接するときのV溝横方向長さdは、円柱状物体の断面径rと一定の関係があるので、円柱状物体の側面が第3の平面と接するときのステージ52の移動位置mは、円柱状物体の断面径rと一定の関係がある。この関係を予め求めておけば、円柱状物体の断面径rがわかれば、円柱状物体の側面が第3の平面と接するときのステージ52の移動位置mを求めることができ、マイクロメータ53の目盛りをこの移動位置mにすれば、円柱状物体の側面における最も高くなる箇所の高さを設定された高さにすることができる。
円柱状物体の側面が第3の平面と接するときのV溝横方向長さdと円柱状物体の断面径rとの関係は、ある計算式により示すことができる。以下にその式について説明する。図6はV溝深さ可変ステージに載置した円柱状物体の側面が第3の平面と接するときを、円柱状物体の中心軸(V溝底部ライン)に垂直な平面で見て、V溝と円柱状物体の主要点、主要点間の間隔及び主要な角度に記号を付した図である。三角形aboと三角形acoは、線aoが共通で、線coの長さと線boの長さがrで等しく、角度acoと角度aboが直角であることから合同であるので、Θ/2=tan−1 {r/(d/2)}が成立する。これを変形すると以下の数1が成立する。
(数1)
d = 2r/tan(Θ/2)
上述したように、V溝横方向長さdは、ステージ52の移動位置mからV溝左側ラインとV溝右側ラインが一致するときのステージ52の移動位置m0を減算した値であるので、数1は以下の数2に書き換えることができる。
(数2)
m ={2r/tan(Θ/2)}+ m0
数2の式を見ると分かるよう、V溝の第1の平面と第3の平面が成す角度(第2の平面と第3の平面が成す角度)Θが既知であれば、円柱状物体の断面径rからステージ52の移動位置mを求めることができる。具体的には、数2の計算式の関係をコンピュータ装置内の演算プログラム又は書面の換算表テーブルの形で用意しておけば、円柱状物体の断面径rからステージ52の移動位置mを求めることができる。
(数1)
d = 2r/tan(Θ/2)
上述したように、V溝横方向長さdは、ステージ52の移動位置mからV溝左側ラインとV溝右側ラインが一致するときのステージ52の移動位置m0を減算した値であるので、数1は以下の数2に書き換えることができる。
(数2)
m ={2r/tan(Θ/2)}+ m0
数2の式を見ると分かるよう、V溝の第1の平面と第3の平面が成す角度(第2の平面と第3の平面が成す角度)Θが既知であれば、円柱状物体の断面径rからステージ52の移動位置mを求めることができる。具体的には、数2の計算式の関係をコンピュータ装置内の演算プログラム又は書面の換算表テーブルの形で用意しておけば、円柱状物体の断面径rからステージ52の移動位置mを求めることができる。
なお、V溝深さ可変ステージの製作誤差により、円柱状物体の側面が第3の平面と接するときの円柱状物体の断面径rとステージ52の移動位置mとの関係は、数2の式で示す関係からずれることが考えられる。このずれが無視できない可能性があるときは、断面径rが異なる複数の円柱状物体を用意し、それぞれの円柱状物体をV溝深さ可変ステージの載置した状態を、ステージ52の移動方向に移動する表面形状測定装置で測定することをV溝の横方向長さdを変化させるごとに行う。そして、円柱状物体の断面径rごとに円柱状物体の側面が第3の平面と接するときの移動位置mを求めればよい。
また、上記説明では円柱状物体の側面が第3の平面と接するときとしたが、円柱状物体の側面における最も高い箇所が第3の平面から設定された距離hにあるときの、円柱状物体の断面径rとステージ52の移動位置mとの関係を用意してもよい。この場合も、数1及び数2に相当する計算式を定めることができる。以下にその式について説明する。図7はV溝深さ可変ステージに載置した円柱状物体の側面における最も高い箇所が第3の平面から距離hにあるときを、円柱状物体の中心軸(V溝底部ライン)に垂直な平面で見て、V溝と円柱状物体の主要点間の間隔及び主要な角度に記号を付した図である。実線は実際のラインであり1点鎖線は仮想のラインである。円柱状物体の側面が仮想の第3の平面と接するとき、仮想のV溝横方向長さは、実際のV溝横方向長さdに左側の加算分(h/tanΘ)と右側の加算分(h/tanΘ)を加算した長さであり、d+2・(h/tanΘ)である。この長さを数1のdと考えれば同じ式が成立するので、数1に相当する式は以下の数3になる。
(数3)
d ={2r/tan(Θ/2)}− 2・(h/tanΘ)
そして、上述したようにd=(m−m0)であるので、数2に相当する式は以下の数4になる。
(数4)
m ={2r/tan(Θ/2)}− 2・(h/tanΘ)+ m0
数4の式を見ると分かるよう、円柱状物体の側面における最も高い箇所が第3の平面から設定された距離hにあるときも、角度Θが既知であれば、円柱状物体の断面径rからステージ52の移動位置mを求めることができる。なお、この場合も、V溝深さ可変ステージの製作誤差による数4の式からのずれが無視できない可能性があるときは、断面径rが異なる複数の円柱状物体を用意し、それぞれの円柱状物体をV溝深さ可変ステージの載置した状態を、ステージ52の移動方向に移動する表面形状測定装置で測定することをV溝の横方向長さdを変化させるごとに行う。そして、円柱状物体の断面径rごとに、円柱状物体の側面における最も高い箇所が第3の平面から設定された距離hにあるときの移動位置mを求めればよい。
(数3)
d ={2r/tan(Θ/2)}− 2・(h/tanΘ)
そして、上述したようにd=(m−m0)であるので、数2に相当する式は以下の数4になる。
(数4)
m ={2r/tan(Θ/2)}− 2・(h/tanΘ)+ m0
数4の式を見ると分かるよう、円柱状物体の側面における最も高い箇所が第3の平面から設定された距離hにあるときも、角度Θが既知であれば、円柱状物体の断面径rからステージ52の移動位置mを求めることができる。なお、この場合も、V溝深さ可変ステージの製作誤差による数4の式からのずれが無視できない可能性があるときは、断面径rが異なる複数の円柱状物体を用意し、それぞれの円柱状物体をV溝深さ可変ステージの載置した状態を、ステージ52の移動方向に移動する表面形状測定装置で測定することをV溝の横方向長さdを変化させるごとに行う。そして、円柱状物体の断面径rごとに、円柱状物体の側面における最も高い箇所が第3の平面から設定された距離hにあるときの移動位置mを求めればよい。
第2実施形態のV溝深さ可変ステージを、特許文献1に示されたX線回折測定装置に使用する場合、V溝深さ可変ステージ自体の高さを適切な高さにしておけば、円柱状物体である測定対象物OBの断面径rからステージ52の移動位置mを求め、マイクロメータ53の目盛りをこの移動位置mにするのみで、V溝深さ可変ステージに載置した測定対象物OBの側面における最も高くなる箇所の高さを、設定高さにすることができる。このとき、測定対象物OBの側面における最も高い箇所の設定高さを第3の平面と同じ高さ(測定対象物OBの側面が第3の平面と接する高さ)としたときは、第1実施形態と同様に照射点−IP間距離が設定値になるようV溝深さ可変ステージ自体の高さを調整すればよい。また、測定対象物OBの側面における最も高い箇所の設定高さを、第3の平面から設定された距離hの高さとしたときは、第1実施形態で第3の平面に薄いフィルム状の平板を置いたのに替えて第3の平面に厚さhのブロックを置き、後は第1実施形態と同様に照射点−IP間距離が設定値になるようV溝深さ可変ステージ自体の高さを調整すればよい。測定対象物OBの側面における最も高くなる箇所にX線を照射し、残留応力の測定方向が測定対象物OBの中心軸の方向になるためのV溝深さ可変ステージの位置調整は、第1実施形態と同じように行えばよい。
上記説明からも理解できるように、上記第2実施形態においては、第1平板群ユニット10の平板群及び第2平板群ユニット20の平板群は、それぞれの平板における表側水平面が第3の平面内に含まれるようにされ、ステージ移動装置50によるステージ52の移動の移動位置を検出するマイクロメータ53と、V溝に載置される円柱状物体の側面における第3の平面に平行な平面と接する部分が第3の平面から設定された距離にあるときの、円柱状物体の断面径rとマイクロメータ53が示すステージ52の移動位置mとの関係とを備えたV溝深さ可変ステージとしている。
これによれば、円柱状物体の断面径が既知であれば、既知である断面径を断面径r−移動位置mの関係に当てはめて移動位置を求め、この移動位置になるようステージ移動装置50によるステージ52の移動を行えば、V溝に円柱状物体を載置したとき、円柱状物体の断面径によらず円柱状物体の側面における最も高くなる箇所の高さを一定の高さにすることができる。また、第3の平面からの設定された距離を0(第3の平面と円柱状物体の側面が接する場合)とするか、適切な小さな値にすれば、円柱状物体の側面における最も高くなる箇所にX線が照射されたとき、回折X線がV溝に妨害されることがないようにすることができる。さらに、このV溝深さ可変ステージを先行技術文献の特許文献1に示されたX線回折測定装置に使用する場合は、第3の平面に該設定された距離と等しい厚さの平板(設定された距離が0であれば薄いフィルム状の平板)を載置し、特許文献1に示される方法で、X線回折測定装置の筐体に対する平板の高さ方向位置が適切な位置になるようV溝深さ可変ステージの高さを調整しておけば、上述したようにマイクロメータ53が示すステージ52の移動位置を定めることで、V溝にセットされた円柱状物体の側面における最も高くなる箇所にX線が照射されたとき、照射点−IP間距離は設定値通りになる。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態に係るV溝深さ可変ステージについて図8を用いて説明する。第3実施形態に係るV溝深さ可変ステージは、第2実施形態で示されるV溝深さ可変ステージと同一であるが、V溝深さ可変ステージ全体をステージ52の移動方向と同じ方向に移動させるステージ移動装置60に、V溝深さ可変ステージは取り付けられている。そして、第3実施形態に係るV溝深さ可変ステージは、先行技術文献の特許文献1に示されたX線回折測定装置に使用されるものである。以下、第2実施形態のステージ移動装置50と区別するため、ステージ52の移動を行う装置を第1ステージ移動装置50といい、V溝深さ可変ステージ全体の移動を行う装置を第2ステージ移動装置60という。
本発明の第3実施形態に係るV溝深さ可変ステージについて図8を用いて説明する。第3実施形態に係るV溝深さ可変ステージは、第2実施形態で示されるV溝深さ可変ステージと同一であるが、V溝深さ可変ステージ全体をステージ52の移動方向と同じ方向に移動させるステージ移動装置60に、V溝深さ可変ステージは取り付けられている。そして、第3実施形態に係るV溝深さ可変ステージは、先行技術文献の特許文献1に示されたX線回折測定装置に使用されるものである。以下、第2実施形態のステージ移動装置50と区別するため、ステージ52の移動を行う装置を第1ステージ移動装置50といい、V溝深さ可変ステージ全体の移動を行う装置を第2ステージ移動装置60という。
第2ステージ移動装置60は第1ステージ移動装置50と同じ構造であり、第1ステージ移動装置50のステージ52に相当するステージに、V溝深さ可変ステージが取り付けられているものである。そして、V溝深さ可変ステージを取り付けた第2ステージ移動装置60は、特許文献1に示されたX線回折測定装置の筐体に対する位置が設定された位置に位置決めされている。この位置は、X線回折測定装置の基準平面(出射X線の光軸とイメージングプレートにおいて回転角度0度とするラインを含む平面)に対して、V溝深さ可変ステージの第3の平面が垂直であるとともにV溝底部ラインが平行であり、第3の平面に対する照射点−IP間距離が設定値になる位置である。
本実施形態においては、第2実施形態で示したように、測定対象物OBの断面径を断面径r−移動位置mの関係に当てはめて得られる移動位置に、マイクロメータ53が示す移動位置が合うよう移動を行い、次いで第2ステージ移動装置60のマイクロメータ63が示す移動位置が適切な値になるよう移動を行えば、測定対象物OBに対する照射点−IP間距離が設定値になるとともに、残留応力の測定方向は測定対象物OBの中心軸の方向になる。すなわち、基準平面に測定対象物OBの中心軸は含まれ、X線照射点における測定対象物OBの法線も基準平面に含まれる。よって、第1実施形態及び第2実施形態ではV溝深さ可変ステージの水平方向位置を、X線回折測定装置のLED光照射機能とカメラ撮影機能を用いて、LED光照射点のあるカメラ画像を見ながら調整したのに対し、本実施形態ではマイクロメータ63が示す移動位置が適切な値に合うよう移動を行うのみで、位置決めを完了させることができる。
マイクロメータ63が示す移動位置を適切な値にするには、基準平面に測定対象物OBの中心軸が含まれるときの、測定対象物OBの断面径rとマイクロメータ63が示す移動位置sとの関係である断面径r−移動位置sの関係を予め得ておき、測定対象物OBの断面径rをこの関係に当てはめて移動位置sを求め、マイクロメータ63が示す移動位置をこの移動位置sに合うよう移動を行えばよい。そして、断面径r−移動位置sの関係は、ある計算式により示すことができる。以下にその式について説明する。
図9はV溝深さ可変ステージに載置した円柱状物体の側面が第3の平面と接するときを、円柱状物体の中心軸(V溝底部ライン)に垂直な平面で見て、円柱状物体の中心軸、V溝の主要点及び主要点間の間隔に記号を付した図である。第1の平面と第3の平面が成す角度と第2の平面と第3の平面が成す角度は同一であるので、三角形afeは二等辺三角形である。よって、V溝底部ラインのfを通り第3平面であるaeのラインに垂直なラインがaeのラインと交差する点cはae間の丁度中間にあり、ac間の距離はV溝横方向長さdの半分のd/2である。そして、ラインfcは円柱状物体の中心軸oを通るラインである。よって、基準平面に点aが含まれるときのマイクロメータ63が示す移動位置をs0とすると、基準平面に測定対象物OBの中心軸が含まれるときのマイクロメータ63が示す移動位置sは、s=s0+d/2である。そして、V溝横方向長さdは数1で示すことができるので、基準平面に測定対象物OBの中心軸が含まれるときのマイクロメータ63が示す移動位置sは、以下の数5で示すことができる。
(数5)
s = s0 +{2r/tan(Θ/2)}/2
また、数5は円柱状物体の側面が第3の平面と接する場合の式であるが、円柱状物体の側面における最も高い箇所が第3の平面から設定された距離hにある場合の式は、数1に替えて数3を用いればよく、以下の数6で示すことができる。
(数6)
s = s0 +〔{2r/tan(Θ/2)}− 2・(h/tanΘ)〕/2
(数5)
s = s0 +{2r/tan(Θ/2)}/2
また、数5は円柱状物体の側面が第3の平面と接する場合の式であるが、円柱状物体の側面における最も高い箇所が第3の平面から設定された距離hにある場合の式は、数1に替えて数3を用いればよく、以下の数6で示すことができる。
(数6)
s = s0 +〔{2r/tan(Θ/2)}− 2・(h/tanΘ)〕/2
なお、V溝深さ可変ステージの製作誤差により、断面径r−移動位置Sの関係の数5又は数6の式で示す関係からのずれが無視できない可能性があるときは、第2実施形態で示した断面径rが異なる複数の円柱状物体を用いて求めた断面径r−移動位置mの関係と、以下の数7の計算式とを用いて断面径r−移動位置Sの関係を求めればよい。
(数7)
s = s0 +(m−m0)/2
また、基準平面に点aが含まれるときの移動位置s0は、X線回折測定装置から出射X線と同じ光軸のLED光を出射し、点a(左側V溝ライン)にLED光の照射点がくるときのマイクロメータ63が示す値を読めばよい。
(数7)
s = s0 +(m−m0)/2
また、基準平面に点aが含まれるときの移動位置s0は、X線回折測定装置から出射X線と同じ光軸のLED光を出射し、点a(左側V溝ライン)にLED光の照射点がくるときのマイクロメータ63が示す値を読めばよい。
このようにして予め断面径r−移動位置Sの関係を得ておけば、この関係を用いて測定対象物OBの断面径rからマイクロメータ63が示す値である移動位置sを求めることができる。具体的には、数5又は数6の計算式、或いは既に得られている断面径r−移動位置mの関係と数7の計算式とから得られる関係を、コンピュータ装置内の演算プログラム又は書面の換算表テーブルの形で用意しておけば、円柱状物体の断面径rから移動位置sを求めることができる。
上記説明からも理解できるように、上記第3実施形態においては、第2実施形態のV溝深さ可変ステージを先行技術文献の特許文献1に示されるX線回折測定装置に使用する場合において、出射X線の光軸及びイメージングプレートにおいて回転角度0度とするラインを含む基準平面が第3の平面に垂直であるとともに、V溝底部のラインに略平行となるように位置決めされており、第1ステージ移動装置50によるステージ52の移動方向に、V溝深さ可変ステージを移動させる第2ステージ移動装置60と、第2ステージ移動装置60によるV溝深さ可変ステージの移動の移動位置を検出するマイクロメータ63と、V溝に載置される円柱状物体の側面における第3の平面に平行な平面と接する部分が第3の平面から設定された距離にされ、基準平面にV溝底部のラインが含まれるときの、円柱状物体の断面径rとマイクロメータ63が示す移動位置mとの関係である断面径r−移動位置sの関係とを備えている。
これによれば、円柱状物体の断面径が既知であれば、第2実施形態で示したように第1ステージ移動装置50によるステージ52の移動位置を求め、既知である断面径を断面径r−移動位置sの関係に当てはめて第2ステージ移動装置60によるV溝深さ可変ステージの移動位置を求め、それぞれの移動位置になるよう第1ステージ移動装置50と第2ステージ移動装置60による移動を行えば、V溝に円柱状物体を載置したとき、円柱状物体の中心軸が基準平面に含まれたうえで円柱状物体の側面における最も高くなる箇所にX線が照射される。そして、第2実施形態で示したようにV溝深さ可変ステージの高さが適切な高さになるよう調整しておけば、照射点−IP間距離は設定値通りになる。
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、V溝深さ可変ステージを先行技術文献の特許文献1に示されたX線回折測定装置に使用した場合の形態を示した。しかし、第1実施形態および第2実施形態のV溝深さ可変ステージは、載置される円柱状物体に様々な断面径のものがある場合や1つの円柱状物体に様々な断面径がある場合で、いずれの円柱状物体の側面における最も高くなる箇所の高さを一定の高さにする必要がある場合は、どのような場合であっても用いることができる。例えば、円柱状物体の側面をレーザ加工する装置や、円柱状物体の側面を観察する顕微鏡装置であっても用いることができる。
また、上記実施形態においては、V溝深さ可変ステージの第3の平面に対する照射点−IP間距離又は第3の平面に所定の厚さのブロックを載置したときの照射点−IP間距離を予め設定値にしておくことで、V溝深さ可変ステージに載置した円柱状物体にX線が照射されたとき、照射点−IP間距離は設定値になるとした。しかし、先行技術文献の特許文献1に示されるX線回折測定装置は、照射点−IP間距離を設定値にする機能以外に照射点−IP間距離を検出する機能も持たせることができる。よって、V溝深さ可変ステージの第3の平面に対する照射点−IP間距離又は第3の平面に所定の厚さのブロックを載置したときの照射点−IP間距離を予め検出しておき、V溝深さ可変ステージに載置した円柱状物体にX線が照射されたとき、照射点−IP間距離は予め検出されている値になるとしてもよい。
また、上記実施形態においては、第1平板群ユニット10の平板群及び第2平板群ユニット20の平板群は、それぞれの平板における表側水平面がすべて第3の平面内に含まれるようにされているとした。しかし、限られた平板のみが第3の平面内に含まれるようにされていてもよい。例えば作業者に見やすい左端平板13、左端平板23、中央平板12−5及び中央平板22−6のみが第3の平面内に含まれているようにしてもよい。この場合は、第3の平面に対する照射点−IP間距離の調整または検出は、第3の平面に含まれる平板群のみにフィルム状の薄い平板または所定の厚さのブロックを載置して行えばよい。
また、上記実施形態においては、第1平板群ユニット10の平板群及び第2平板群ユニット20の平板群は、長方形の平板の角を切り取った形状としたが、平板群によりV溝底部ラインの方向に見て左右対称となるV溝が形成されるならば、平板群のそれぞれの平板はどのような形状でもよい。言い換えると、それぞれの平板は直角を成す角が直線で切り取られた形状の平板であればどのような形状でもよい。この形状であれば第1の平面、第2の平面及び第3の平面は形成されるため、上記実施形態で示した位置と高さの調整方法の説明はそのまま適用することができる。
また、上記実施形態においては、V溝深さ可変ステージの第3の平面に対する照射点−IP間距離、又は第3の平面に所定の厚さのブロックを載置したときの照射点−IP間距離が設定値通りになるようにするV溝深さ可変ステージの高さ調整は、先行技術文献の特許文献1に示されたX線回折測定装置の、LED光照射機能とカメラ撮影機能を用いて行うようにした。しかし、照射点−IP間距離を設定値通りにできるならば、どのような機能および方法を用いてもよい。例えば、上記第3実施形態の場合、X線回折測定装置の筐体側面に顕微鏡をつけ、V溝深さ可変ステージの第3の平面にX線に感光するフィルムを置き、X線照射するごとに、第2ステージ移動装置60によるV溝深さ可変ステージの移動を行い、顕微鏡の所定の位置でX線照射跡が観察されるようV溝深さ可変ステージの高さを調整するようにしてもよい。また、照射点−IP間距離が設定値になる出射X線の光軸上の位置で2つのレーザ光がクロスするようにし、V溝深さ可変ステージの第3の平面で2つのレーザスポットが重なるようV溝深さ可変ステージの高さを調整するようにしてもよい。
また、上記第2実施形態及び第3実施形態においては、第1ステージ移動装置50及び第2ステージ移動装置60をマイクロメータ付きの手動式移動装置にし、ステージ52の移動位置およびV溝深さ可変ステージの移動位置の検出は、マイクロメータ53及びマイクロメータ63が示す値を読むことで行うようにした。しかし、ステージ52の移動位置およびV溝深さ可変ステージの移動位置を検出できるならば、検出方法はどのようなものでもよい。例えば第1ステージ移動装置50及び第2ステージ移動装置60を電動式モータ付き移動装置にし、電動式モータ内のエンコーダが出力するパルス信号のパルス数をカウントする回路を設け、移動位置を検出するようにしてもよい。またこの場合、コンピュータ装置からの指令で移動位置を制御できるシステムを設け、断面径r−移動位置mの関係及び断面径r−移動位置sの関係をコンピュータ装置のメモリに記憶しておき、入力装置から測定対象物OBの断面径rを入力すると自動で移動位置が算出され、その移動位置になるよう電動式モータが駆動するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、V溝深さ可変ステージを構成する部材の材質はステンレス等の金属であるとした。しかし、強度および硬度が適切であれば、V溝深さ可変ステージを構成する部材の材質をプラスチックにしてもよい。
10…第1平板群ユニット、11…右端平板、12−1〜12−5…中央平板、13…左端平板、14…連結棒、15…縦平板、20…第2平板群ユニット、21…右端平板、22−1〜22−6…中央平板、23…左端平板、24…連結棒、25…縦平板、30…伸縮ユニット、31…伸縮棒、32…収納部、40…ブロック、50…ステージ移動装置、51…枠体、52…ステージ、53…マイクロメータ、60…第2ステージ移動装置、63…マイクロメータ、OB…測定対象物、ST…V溝深さ可変ステージ、BL…高さ調整用ブロック
Claims (1)
- 直角を成す角が直線で切り取られた形状の複数の平板が、切り取られた箇所の側面が第1の平面内に含まれるようにして平行に並べられた第1の平板群と、
直角を成す角が直線で切り取られた形状の複数の平板が、切り取られた箇所の側面が第2の平面内に含まれるようにして平行に並べられるとともに、それぞれの平板の間に前記第1の平板群の平板が入り、前記第1の平面と前記第2の平面でV溝が形成されるようにされた第2の平板群と、
前記第1の平板群または前記第2の平板群を、前記V溝の形が変化せず、大きさが変化する方向に移動する平板群移動手段と、
前記平板群移動手段による移動の移動位置を検出する平板群移動位置検出手段と、
前記第1の平板群及び前記第2の平板群は、それぞれの平板における切り取られた箇所の側面の隣りの側面であって、前記平板群移動手段による移動方向に略平行な側面が第3の平面内に含まれるようにされ、前記V溝に載置される円柱状物体の側面における前記第3の平面に平行な平面と接する部分が前記第3の平面から設定された距離にあるときの、前記円柱状物体の断面径と前記平板群移動位置検出手段が検出する移動位置との関係である径−平板群移動位置関係とを備えたV溝深さ可変ステージが備えられ、
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回折環形成手段とを備えたX線回折測定装置において、
前記X線出射器と前記回折環形成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るX線の光軸及び前記撮像面において回転角度0度とする回転基準位置のラインを含む基準平面が前記第3の平面に垂直であるとともに、前記第1の平面と前記第2の平面が交差するラインであるV溝底部のラインに略平行となるように位置決めされている筐体と、
前記平板群移動手段の移動方向に、前記筐体と相対的に前記V溝深さ可変ステージを移動させるステージ移動手段と、
前記ステージ移動手段による移動の移動位置を検出するステージ移動位置検出手段と、
前記V溝に載置される円柱状物体の側面における前記第3の平面に平行な平面と接する部分が前記第3の平面から設定された距離にされ、前記基準平面に前記V溝底部のラインが含まれるときの、前記円柱状物体の断面径と前記ステージ移動位置検出手段が検出する移動位置との関係である径−ステージ移動位置関係とを備えたことを特徴とするX線回折測定装置。
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