JPH08145647A - 形状測定器 - Google Patents

形状測定器

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JPH08145647A
JPH08145647A JP28787394A JP28787394A JPH08145647A JP H08145647 A JPH08145647 A JP H08145647A JP 28787394 A JP28787394 A JP 28787394A JP 28787394 A JP28787394 A JP 28787394A JP H08145647 A JPH08145647 A JP H08145647A
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JP
Japan
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sample
measured
shape
rays
fluorescence
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JP28787394A
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English (en)
Inventor
Yoshiaki Horikawa
嘉明 堀川
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 被測定試料の形状および寸法を、効率よく、
かつ高精度で測定できる形状測定器を提供する。 【構成】 被測定試料14にX線の格子縞を照射する光
源手段(11,12,13)と、この光源手段によるX
線の照射によって被測定試料14から発生する蛍光を検
出する蛍光検出手段(15,16)とを有し、この蛍光
検出手段の出力に基づいて被測定試料14の形状および
寸法を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、機械部品等の被測定
試料の形状および寸法を測定する形状測定器に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】機械部品の外形形状あるいは寸法を測定
する形状測定器として、例えば、マイクロメータ等の接
触式測定器や、被測定試料の影をスクリーン上に投影し
てマーカで追跡し、その軌跡をポイント毎に計算機に入
力して形状および寸法を測定する投影測定器等の光学式
測定器が知られている。また、被測定試料の外形を測定
する方法として、被測定試料に格子縞を投影し、その格
子縞の変形具合をモアレを用いて解析して形状を測定す
るモアレトポグラフィも広く用いられている。
【0003】さらに、内部形状をも観察するものとし
て、図3に示すように、点状X線光源1から発生するX
線の発散光を被測定試料2に照射し、その拡大透視像を
CCD等の画像検出器3で受光して、被測定試料の2の
外形および内部空洞2aの形状を測定するようにした拡
大投影測定器や、医療用のX線CTの技術を応用した工
業用のX線CTも開発されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マイク
ロメータ等の接触式測定器は、限られた部位の寸法しか
測定できず、測定効率も低いという問題がある。これに
対して、投影測定器等の光学式測定器は、寸法だけでな
く、形状も測定できるが、厚さの厚い被測定試料に対し
ては、被測定試料の半影による誤差が生じるという問題
がある。また、可視光を用いるため、寸法の測定精度が
低いという問題もある。
【0005】さらに、図3に示したように、点状X線光
源1を用いる拡大投影測定器は、内部の測定をも行える
が、発散光を利用するため、厚さの厚い被測定試料の場
合には、寸法測定ができないという問題がある。また、
X線は、反射も散乱もしないので、格子縞を投影するモ
アレトポグラフィは適用できない。
【0006】この発明は、このような従来の問題点に着
目してなされたもので、被測定試料の形状および寸法
を、効率よく、かつ高精度で測定できるよう適切に構成
した形状測定器を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第1の発明では、被測定試料にX線の格子縞を照射
する光源手段と、この光源手段によるX線の照射によっ
て前記被測定試料から発生する蛍光を検出する蛍光検出
手段とを有し、この蛍光検出手段の出力に基づいて前記
被測定試料の形状および寸法を測定するよう構成したこ
とを特徴とするものである。
【0008】また、第2の発明では、被測定試料にX線
ビームを照射する光源手段と、この光源手段によるX線
の照射によって前記被測定試料から発生する蛍光を検出
する蛍光検出手段とを有し、この蛍光検出手段の出力に
基づいて前記被測定試料の形状および寸法を測定するよ
う構成したことを特徴とするものである。
【0009】
【作用】機械部品等の被測定試料を測定するために用い
られるX線拡大投影測定器で使用されるX線は、通常、
25keV以上の透過力の強い硬X線である。このよう
な硬X線は、反射も散乱もしないため、格子縞を投影し
て、その反射光を観測して測定することはできない。
【0010】第1の発明では、X線の格子縞が投影され
た被測定試料からの蛍光を検出するものであるから、そ
の検出出力に基づいて、例えば、投影された格子縞の歪
みを測定することにより、あるいはモアレトポグラフィ
によって、被測定試料の内部形状をも含む形状および寸
法を測定することが可能となる。
【0011】また、光源手段を構成するX線光源とし
て、X線管、電子ビームX線光源、マイクロフォーカス
光源あるいは指向性の強い放射光等を用いる場合、これ
らの光源は、点光源と見なせるため、格子縞を投影する
際、投影位置により縞の間隔が変わって測定精度が劣化
する。このような場合には、結晶によるX線回折を利用
して、X線の方向を変化させればよい。すなわち、分光
結晶を曲げることにより、発散X線を平行光束に変換す
る。このようにすれば、平行光束によって格子縞が投影
されることになるので、被測定試料が大きくても、格子
縞の間隔変化が生じない。しかも、測定に使用されるX
線は、例えば、25keV以上で、波長は0.05nm
以下なので、回折による広がりも、0.005mrad
以下となる。したがって、例えば、10cmの距離で
も、回折による広がりはわずか0.5μmとなり、0.
1mm程度の非常に間隔の狭い格子縞を投影することが
できるので、被測定試料の形状および寸法を、例えば
0.01mm程度の精度で、高精度に測定することが可
能となる。
【0012】さらに、蛍光検出手段として、CCD等の
画像検出器を用いることができる。この場合には、画像
検出器の出力に基づいて、計算機によるモアレの解析に
よって形状認識および寸法測定等の一連の処理を簡単か
つ高速に行うことが可能となる。ここで、蛍光として、
可視光領域や紫外線領域の波長を検出する場合には、テ
レセントリック光学系を用いることにより、また、蛍光
X線を検出する場合には、ピンホールを用いてその発生
位置を検出することにより、正確な測定が可能となる。
また、測定方向を、被測定試料の正面、側面および上面
の三方向とすれば、設計図面にそくした測定が可能とな
る。
【0013】また、第2の発明では、X線ビームが照射
された被測定試料からの蛍光を検出するものであるか
ら、X線ビームによって被測定試料を走査することによ
って、被測定試料の形状および寸法を、同様に、例えば
0.01mm程度の精度で、高精度に測定することが可
能となる。この場合、好適には、被測定試料に対して、
X線ビームの照射方向の前方および側方に複数の蛍光検
出手段を配置して、被測定試料からの蛍光を検出するよ
うにする。また、X線ビームは、例えば、上記の点光源
からの発散X線を、二つのピンホールを介して得ること
もできるし、またキャピラリーを介して得ることもでき
る。
【0014】この第2の発明においても、第1の発明に
おけると同様に、蛍光検出手段としてCCD等の画像検
出器を用い、その出力に基づいて計算機により蛍光の発
生位置を検出して形状および寸法を測定することができ
る。また、蛍光として、可視光領域や紫外線領域の波長
を検出する場合には、テレセントリック光学系を、蛍光
X線を検出する場合には、ピンホールを用いることがで
きる。
【0015】
【実施例】図1は、この発明の第1実施例を示すもので
ある。この実施例では、マイクロフォーカスX線光源1
1から発生する発散X線を、ベンディングしたクオーツ
の分光結晶12で平行光束に変換する。ここで、X線光
源11として、例えば、モリブデン(Mo)をターゲッ
トとし、そのKα:0.070926nmの波長の特性
X線を用いるとすれば、分光結晶12への斜入射角は、
36.192°となり、十分に反射鏡(ブラック反射)
を構成することができる。したがって、分光結晶12を
放物面の形状に曲げ、その焦点に光源11を配置すれ
ば、平行光束を得ることができる。なお、この分光結晶
12は、必ずしも放物面形状とする必要はなく、球面で
代用することもできる。このようなベンディングした分
光結晶12は、公知であり、詳細な説明は省略するが、
直線状の基板に結晶を成長させてから機械的に曲げて形
成したり、あるいは予め曲げた基板に結晶を成長させて
形成することができる。
【0016】分光結晶12で平行光束に変換されたX線
は、格子状の遮蔽板13を経て、図示しない五軸のゴニ
オメータ上に載置した被測定試料14に照射して格子模
様を投影し、このX線の照射によって被測定試料14か
ら発生する蛍光を、テレセントリック光学系15を介し
て二次元CCDよりなる画像検出器16で受光する。こ
の画像検出器16の出力は、図示しない計算機に供給
し、該計算機において、画像検出器16の出力に基づい
て、ゴニオメータを制御すると共に、モアレの解析を行
って、被測定試料14の内部形状をも含む形状および寸
法を測定するようにする。
【0017】このように、この実施例によれば、テレセ
ントリック光学系15を用いて被測定試料14からの蛍
光を画像検出器16で受光するようにしているので、被
測定試料14がテレセントリック光学系15の焦点深度
内に入らない大きさでも、正確に格子縞を観測すること
ができ、したがって被測定試料14の形状および寸法
を、例えば0.01mm程度の精度で、高精度に測定す
ることができる。また、被測定試料14を五軸のゴニオ
メータ上に載置しているので、計算機による制御によっ
て、被測定試料14を正面、側面および上面の三方向か
ら自動的に測定することができると共に、予め計算機に
入力した設計図面によって、必要な測定箇所を設定した
り、不良を検出することができる。
【0018】図2は、この発明の第2実施例を示すもの
である。この実施例では、図示しないX線光源からの放
射光から、フィルタ17によって必要な波長のX線を取
り出し、このフィルタ17を透過したX線を二つのピン
ホール18,19によりX線ビームとして被測定試料2
0にスポット状に照射する。被測定試料20は、走査用
の精密ステージに載置し、このステージを図示しない計
算機によって移動させて、被測定試料20を走査するよ
うにする。
【0019】また、X線の照射によって被測定試料20
から発生する蛍光は、被測定試料20の前方あるいは側
方に配置した複数の位置検出装置21によって受光し、
それらの出力を計算機に供給して蛍光の発生位置を特定
し、これにより被測定試料20の内部形状をも含む形状
および寸法を測定するようにする。なお、各位置検出装
置21は、ピンホールと位置検出器とのもって構成する
か、あるいは第1実施例におけると同様に、テレセント
リック光学系と二次元CCDよりなる画像検出器とをも
って構成する。
【0020】この実施例によれば、被測定試料20にX
線をスポット状に照射し、それによって発生する蛍光を
複数の位置検出装置21によって受光するようにしたの
で、弱い光源でも、また、被測定試料20に凹凸があっ
ても、その形状および寸法を、第1実施例におけると同
様に、例えば0.01mm程度の精度で、高精度に測定
することができる。
【0021】付記 1.被測定試料にX線の格子縞を照射する光源手段と、
この光源手段によるX線の照射によって前記被測定試料
から発生する蛍光を検出する蛍光検出手段とを有し、こ
の蛍光検出手段の出力に基づいて前記被測定試料の形状
および寸法を測定するよう構成したことを特徴とする形
状測定器。 2.前記蛍光検出手段は、テレセントリック光学系およ
び画像検出器を有し、前記被測定試料から発生する蛍光
の格子縞を、前記テレセントリック光学系を介して前記
画像検出器で受光するよう構成したことを特徴とする付
記1記載の形状測定器。 3.前記蛍光検出手段は、ピンホールおよび画像検出器
を有し、前記被測定試料から発生する蛍光を、前記ピン
ホールを介して前記画像検出器で受光して、その発生位
置を検出するよう構成したことを特徴とする付記1記載
の形状測定器。 4.前記光源手段は、X線光源と、ベンディング結晶
と、格子状の遮蔽板とを有し、前記X線光源からの発散
光を、前記ベンディング結晶で平行光に変換して前記遮
蔽板を経て前記被測定試料に導くことにより、該被測定
試料にX線の格子縞を照射するよう構成したことを特徴
とする付記1記載の形状測定器。 5.被測定試料にX線ビームを照射する光源手段と、こ
の光源手段によるX線の照射によって前記被測定試料か
ら発生する蛍光を検出する蛍光検出手段とを有し、この
蛍光検出手段の出力に基づいて前記被測定試料の形状お
よび寸法を測定するよう構成したことを特徴とする形状
測定器。 6.前記蛍光検出手段は、テレセントリック光学系と、
位置検出器または画像検出器とを有し、前記被測定試料
から発生する蛍光を、前記テレセントリック光学系を介
して前記位置検出器または画像検出器で受光して、その
発生位置を検出するよう構成したことを特徴とする付記
5記載の形状測定器。 7.前記蛍光検出手段は、ピンホールと、位置検出器ま
たは画像検出器とを有し、前記被測定試料から発生する
蛍光を、前記ピンホールを介して前記位置検出器または
画像検出器で受光して、その発生位置を検出するよう構
成したことを特徴とする付記5記載の形状測定器。 8.前記光源手段は、二つのピンホールを有し、これら
ピンホールによって前記X線ビームを得るよう構成した
ことを特徴とする付記5,6または7記載の形状測定
器。 9.前記光源手段は、キャピラリを有し、これにより前
記X線ビームを得るよう構成したことを特徴とする付記
5,6または7記載の形状測定器。
【0022】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、被測
定試料にX線を照射し、それによって発生する蛍光を検
出するようにしたので、被測定試料の内部形状をも含む
形状および寸法を、効率よく、かつ高精度で測定するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例を示す図である。
【図2】同じく、第2実施例を示す図である。
【図3】従来の技術を説明するための図である。
【符号の説明】
11 マイクロフォーカスX線光源 12 分光結晶 13 遮蔽板 14 被測定試料 15 テレセントリック光学系 16 画像検出器 17 フィルタ 18,19 ピンホール 20 被測定試料 21 位置検出装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定試料にX線の格子縞を照射する光
    源手段と、この光源手段によるX線の照射によって前記
    被測定試料から発生する蛍光を検出する蛍光検出手段と
    を有し、この蛍光検出手段の出力に基づいて前記被測定
    試料の形状および寸法を測定するよう構成したことを特
    徴とする形状測定器。
  2. 【請求項2】 被測定試料にX線ビームを照射する光源
    手段と、この光源手段によるX線の照射によって前記被
    測定試料から発生する蛍光を検出する蛍光検出手段とを
    有し、この蛍光検出手段の出力に基づいて前記被測定試
    料の形状および寸法を測定するよう構成したことを特徴
    とする形状測定器。
JP28787394A 1994-11-22 1994-11-22 形状測定器 Withdrawn JPH08145647A (ja)

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JP28787394A JPH08145647A (ja) 1994-11-22 1994-11-22 形状測定器

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JP28787394A JPH08145647A (ja) 1994-11-22 1994-11-22 形状測定器

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JPH08145647A true JPH08145647A (ja) 1996-06-07

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JP28787394A Withdrawn JPH08145647A (ja) 1994-11-22 1994-11-22 形状測定器

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JP (1) JPH08145647A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000097639A (ja) * 1998-09-17 2000-04-07 Agilent Technol Inc 変位測定装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000097639A (ja) * 1998-09-17 2000-04-07 Agilent Technol Inc 変位測定装置

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Effective date: 20020205