WO2014112030A1 - Ｘ線回折測定装置 - Google Patents

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WO2014112030A1
WO2014112030A1 PCT/JP2013/050514 JP2013050514W WO2014112030A1 WO 2014112030 A1 WO2014112030 A1 WO 2014112030A1 JP 2013050514 W JP2013050514 W JP 2013050514W WO 2014112030 A1 WO2014112030 A1 WO 2014112030A1
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WO
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diffracted
light
laser
ray
rays
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Application number
PCT/JP2013/050514
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English (en)
French (fr)
Inventor
洋一 丸山
Original Assignee
パルステック工業株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0047—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes measuring forces due to residual stresses
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/207—Diffractometry using detectors, e.g. using a probe in a central position and one or more displaceable detectors in circumferential positions

Definitions

  • the present invention irradiates a measurement object with X-rays, receives X-rays diffracted by the measurement object on a light receiving surface, and measures the shape of the diffraction ring formed on the light receiving surface and the intensity of each diffraction ring. Further, the present invention relates to an X-ray diffraction measurement apparatus that evaluates characteristics of a measurement object such as a residual stress of the measurement object and a ratio of a specific phase of a constituent material of the measurement object from the shape and strength.
  • the residual stress of a measurement object and the ratio of a specific phase are often measured by X-ray diffraction.
  • an X-ray diffractometer there is an apparatus disclosed in Patent Document 1 below as a method capable of downsizing the apparatus and shortening the X-ray irradiation time.
  • This apparatus irradiates a measurement object with X-rays at a predetermined angle, receives X-rays diffracted by the measurement object (hereinafter referred to as diffracted X-rays) with a photosensitive imaging plate, and applies them to the imaging plate.
  • the residual stress of the measurement object is calculated by the cos ⁇ method for analyzing the shape of the formed annular X-ray diffraction image (hereinafter referred to as “diffraction ring”).
  • Patent Document 1 shows two methods for measuring the shape of the diffraction ring. One method is to scan the imaging plate with excitation light such as He—Ne laser light to obtain an image of the diffraction ring, and the other method is to receive the diffracted X-rays with an X-ray CCD, This is a method of obtaining an image of a diffraction ring from a signal output from each pixel of an X-ray CCD.
  • the intensity of the received light signal obtained by irradiating the diffraction ring with the laser beam becomes smaller as the radius value becomes larger. This is considered to be due to the following reasons (1) and (2).
  • (1) The intensity of X-rays decreases as the distance from the origin of X-ray generation increases due to absorption by air. Assuming that the intensity of X-rays at the origin of generation is Io and the absorption coefficient by air is ⁇ , the intensity I of X-rays at a distance A from the origin of origin is expressed by the following equation (1).
  • the intensity per unit area of the received light signal obtained by irradiating the diffraction ring with the laser beam decreases as the radius value increases. That is, since the diffracted X-rays spread in the traveling direction, the greater the radius of the diffraction ring, the greater the distance from the origin X of generation of the diffracted X-rays to the imaging plate 28 and the lower the intensity of the diffracted X-rays per unit area. . Furthermore, as the radius of the diffraction ring increases, the angle formed by the plane perpendicular to the direction in which the diffracted X-rays are applied to the imaging plate 28 and the plane of the imaging plate increases ( ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 3). The line extends in the radial direction, and the intensity of the diffracted X-ray per unit area is further reduced.
  • the intensity of the received light signal due to the irradiation of the laser light becomes smaller, and the deviation from the original value of the intensity of the diffracted X-ray forming the diffraction ring becomes larger.
  • the intensity of the light reception signal from the outer diffraction ring is measured smaller than the intensity of the light reception signal from the inner diffraction ring. It becomes difficult to compare the intensity between the formed diffraction X-rays.
  • the intensity of the light reception signal decreases as the radius increases, so that the peak of the light reception signal, that is, the diffracted X-rays, is shown on the smaller radius side as shown in exaggerated solid lines in FIG.
  • the shape approaches and an ideal intensity distribution curve indicated by a dotted line cannot be obtained.
  • the second problem is that, as described in (2) above, the diffraction ring formed by the diffracted X-rays spreads and extends in the radial direction as the radius increases, and the intensity distribution of the received light signal is in the radial direction. Therefore, when the laser beam is irradiated to the diffraction ring while moving in the radial direction at a constant speed, the diffraction ring cannot be measured with high accuracy. In particular, when a plurality of diffraction rings are recorded, the radial width of the outer diffraction ring is formed larger than the radial width of the inner diffraction ring, so it is difficult to compare the radial widths of the diffraction rings. Become.
  • the diffraction ring is not formed symmetrically in the radial direction even with respect to one line ring, the radial distribution of the received light signal is not symmetrical across the peak, and the measurement of the shape of the diffraction ring is not good. .
  • the present invention has been made to solve the above first and second problems.
  • the object of the present invention is to irradiate a measurement object with X-rays, receive X-rays diffracted by the measurement object with a light receiving surface, Measure the shape of the diffraction ring formed on the light-receiving surface and the intensity of each diffraction ring by diffracted X-rays. From this shape and intensity, the residual stress of the measurement object and the proportion of the specific phase in the constituent material of the measurement object, etc.
  • diffracted X-rays can be generated with a spherical surface whose intensity distribution in the radial direction of the diffraction ring is at the same radius from the origin of diffraction X-rays without changing the shape and position of the imaging plate. It is possible to measure the residual stress of the measurement object with high accuracy by measuring the intensity distribution curve of the original diffraction ring when receiving light, and also to measure the ratio of a specific phase in the constituent material of the measurement object with high accuracy.
  • X-ray diffraction measurement It is to provide a fixed device.
  • the first invention provides an X-ray emitter (13) that emits X-rays toward an object to be measured and a table (27) in which a through-hole that allows X-rays to pass is formed in the center. And a diffracted light receiver (28) that is fixed to the table and has a light receiving surface for receiving diffracted light of X-rays diffracted by the measurement object, and records a diffracted ring that is an image of the diffracted light; A laser light source that emits laser light and a photodetector that receives the laser light, irradiates the light receiving surface of the diffracted light receiver with the laser light, and receives the light emitted from the diffracted light receiver by the laser light irradiation And a laser detecting device (PUH) for outputting a light receiving signal representing the light receiving intensity, rotating means (24, 25) for rotating the table around the central axis of the through hole, and the light receiving surface of the diffracted light receiver.
  • PHI laser detecting
  • irradiation position control means CT, S208, S216
  • the irradiation position control means rotating the irradiation position of the laser light in the diffracted light receiver around the center of the diffracted light receiver and changing it in the radial direction
  • Each of the received light signals output from the laser detection device at a plurality of positions is input, and a plurality of received light intensity data representing the received light intensity represented by the input received light signals are input.
  • Data representing the calculated distance by sequentially storing each corresponding to the position and calculating the distance from the center of the diffracted light receiver to a plurality of positions based on the moving position of the table detected by the position detection circuit.
  • Data reading means (CT, S222, S224, S228) for sequentially storing the data as radius value data in correspondence with a plurality of positions, and irradiating the measurement object with X-rays from the X-ray emitter.
  • CT X-ray diffractometer
  • the laser light source is controlled so that the intensity of the laser light emitted from the laser light source increases
  • the X-ray Laser light intensity control means (CT, S302, etc.) that compensates for the change in attenuation amount of the diffracted X-rays depending on the light receiving position when the X-ray is irradiated from the emitter to the measurement object and the diffracted light receiver receives the diffracted X-rays.
  • the laser formed on the diffracted light receiver as the distance from the center of the diffracted light receiver to the irradiation position of the laser light increases.
  • the spot diameter of the laser light is controlled by changing the focus position of the laser light so that the spot diameter of the light becomes large, the X-ray emitter irradiates the measurement object with X-rays, and the diffracted light receiver diffracts the X-rays.
  • Laser light spot control means (CT, S302, S306, 40, 47, 49) for compensating for the change in the light receiving area of the diffracted X-rays depending on the light receiving position when the light is received.
  • the action of the laser light intensity control means compensates for the change in the attenuation amount of the diffracted X-ray due to the light receiving position when the diffracted light receiver receives the diffracted X-ray, and controls the light spot. Due to the action of the means, a change in the light receiving area of the diffracted X-ray due to the light receiving position when the diffracted X-ray is received is compensated. As a result, it is compensated that the intensity of the received light signal due to the laser light irradiation decreases as the radius increases in the diffracted light receiver due to the absorption of the diffracted X-ray by the air and the spread of the diffracted X-ray.
  • the intensity distribution in the radial direction of the line is corrected, and the measurement accuracy of the diffraction ring is improved, so that the residual stress of the object to be measured, the ratio of the specific phase in the constituent material of the object to be measured can be accurately measured become.
  • the second invention uses the moving position of the table detected by the position detection circuit in place of the laser light intensity control means and the light spot control means in the first invention, and from the center of the diffracted light receiver. As the distance to the laser light irradiation position increases, the laser light source is controlled so that the intensity of the laser light emitted from the laser light source increases, and the measurement object is irradiated with X-rays to be diffracted.
  • the laser light intensity control means (CT, S302, S304, 34) for compensating for the change in the light receiving area of the diffracted X-ray due to the light receiving position when the line is received is provided.
  • the action of the laser light intensity control means compensates for the change in the attenuation amount of the diffracted X-ray and the change in the light-receiving area of the diffracted X-ray due to the light receiving position when receiving the diffracted X-ray.
  • the intensity of the received light signal due to the laser light irradiation decreases as the radius increases in the diffracted light receiver due to the absorption of the diffracted X-ray by the air and the spread of the diffracted X-ray.
  • the distance from the center of the diffracted light receiver to the irradiation position of the laser beam using the moving position of the table detected by the position detection circuit is controlled by changing the moving speed of the table of the moving means so that the moving speed in the radial direction of the laser beam irradiated to the diffracted light receiver increases as X increases.
  • the moving speed control means (CT, S302, S308) is provided.
  • the change in the radial distance of the diffracted light receiver of the diffracted X-ray due to the light receiving position when the diffracted X-ray is received is compensated by the action of the radial direction moving speed control means.
  • the radius of the diffraction ring is increased and the horizontal axis of the intensity distribution curve in the radial direction of the diffracted X-ray is extended, and the intensity distribution of the received light signal is corrected. Therefore, the measurement accuracy of the diffraction ring is improved regardless of the radius of the diffraction ring, and the residual stress of the measurement object, the proportion of a specific phase in the constituent material of the measurement object, and the like can be accurately measured. Become.
  • a fourth invention is a radius value data converting means for converting radius value data in place of the radial direction moving speed control means in the third invention, wherein the memory is centered on the origin of generation of diffraction X-rays. Assuming a sphere whose radius is the distance to the position representing the minimum distance among the distances represented by the radius value data, the distance represented by the radius value data corresponding to a plurality of positions and the minimum distance Are converted into distances on the spherical surface of the assumed sphere from the position representing the minimum distance, and the distance obtained by adding the minimum distance to the converted distance is a radius value.
  • Radial value data conversion means (CT, S602) for data is provided.
  • the plurality of positions storing the received light intensity data become substantially one position on one spherical surface, and diffraction by the emission direction of diffracted X-rays Since the change in the spread in the radial direction of the X-ray diffracted light receiver is compensated, the radius of the diffraction ring is increased and the horizontal axis of the intensity distribution curve of the diffracted X-ray is extended.
  • the intensity distribution of the received light signal is modified to improve the measurement accuracy of the diffraction ring regardless of the radius of the diffraction ring, and the residual stress of the measurement object and the specific phase of the constituent material of the measurement object can be accurately measured.
  • the ratio can be measured.
  • the fifth invention is a measurement from an X-ray emitter in place of the laser light intensity control means and the light spot control means in the first invention, or in place of the laser light intensity control means in the second invention. Compensates for changes in attenuation amount of diffracted X-rays depending on the light receiving position when X-rays are irradiated on the object and received by the diffracted light receiver, and X-rays are applied from the X-ray emitter to the measurement object.
  • the received light intensity data stored by the data reading means is used as the received light intensity data.
  • a received light intensity data changing means CT, S601 for changing according to the distance represented by the corresponding radius value data.
  • the change in the received light intensity data compensates for the change in the attenuation amount of the diffracted X-ray and the change in the light-receiving area of the diffracted X-ray due to the light receiving position when the diffracted X-ray is received.
  • the intensity of the received light signal due to the irradiation of the laser beam decreases as the radius increases due to the absorption of the diffraction X-ray by the air and the spread of the diffraction X-ray.
  • the intensity distribution in the radial direction of the diffracted X-rays is corrected to improve the measurement accuracy of the diffraction ring, and the residual stress of the measurement object, the proportion of a specific phase in the constituent material of the measurement object, and the like can be measured with high accuracy. become able to.
  • a sixth invention is the radius value data converting means for converting the radius value data in the fifth invention, and is represented by the stored radius value data centering on the origin of generation of diffraction X-rays. Assuming a sphere whose radius is the distance to the position representing the smallest distance among the distances, each radial distance that is the difference between the distance represented by the radius value data corresponding to a plurality of positions and the smallest distance Is converted into a distance on the spherical surface of the assumed sphere from the position representing the minimum distance, and a radius value data changing unit (the radius value data is a distance obtained by adding the minimum distance to the converted distance) CT, S602).
  • the radius of the diffraction ring is increased by the conversion of the radius value data of the radius value data conversion means, and the horizontal axis of the intensity distribution curve of the diffraction X-ray is extended. And correction of the intensity distribution of the received light signal, the measurement accuracy of the diffraction ring is improved regardless of the radius of the diffraction ring, and the residual stress of the measurement object and the measurement object are accurately measured. It becomes possible to measure the proportion of a particular phase in the constituent material.
  • the present invention is not limited to the invention of the X-ray diffraction measurement device, but can also be implemented as an invention of an X-ray diffraction measurement method.
  • FIG. 1 is an overall schematic diagram of an X-ray diffraction measurement apparatus according to an embodiment of the present invention. It is the enlarged view to which the main-body part of the X-ray-diffraction measuring apparatus of FIG. 1 was expanded. It is explanatory drawing for demonstrating the relationship between the distance from an imaging plate to a measurement object, and the light reception position in a light reception sensor. It is a flowchart which shows the diffraction ring imaging program performed by the controller of FIG. It is a flowchart which shows the first half part of the diffraction ring reading program performed by the controller of FIG. It is a flowchart which shows the latter half part of the said diffraction ring reading program.
  • This X-ray diffraction measurement apparatus irradiates the measurement object OB with X-rays in order to evaluate the characteristics of the measurement object OB, and also forms a diffraction ring formed by diffracted X-rays from the measurement object OB by the irradiation. And the intensity of the diffracted X-ray for each diffraction ring.
  • This X-ray diffraction measurement apparatus has a frame FR formed in a box shape, and support legs 11 are extended downward from corners of the bottom surface of the frame FR.
  • the bottom surface of the frame FR is located above the installation surface FL of the X-ray diffraction measurement apparatus.
  • a lift 12 is provided below the frame FR.
  • the elevator 12 has an elevator stage 12a for fixing the measurement object OB.
  • the elevating stage 12a can be moved up and down.
  • An opening is provided in the bottom surface of the frame FR, which is located above the elevator 12, and the fixed measurement object OB is carried into the frame FR by raising the elevating stage 12 a. Can do.
  • An X-ray emitter 13 that emits X-rays is fixed to the upper part of the frame FR, which is controlled by the X-ray control circuit 14.
  • the direction of the exit of the X-ray emitter 13 so that the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter 13 and the normal line of the measurement object OB form a predetermined angle ⁇ (for example, 30 °). Is set.
  • the X-ray control circuit 14 is controlled by a controller CT, which will be described later, and controls the drive current and drive voltage supplied to the X-ray emitter 13 so that X-rays with a certain intensity are emitted from the X-ray emitter 13. . Further, the X-ray emitter 13 includes a cooling device (not shown), and the X-ray control circuit 14 also controls a drive signal supplied to the cooling device. Thereby, the temperature of the X-ray emitter 13 is kept constant.
  • a moving stage 15 is provided below the X-ray emitter 13.
  • the moving stage 15 can be moved in a direction perpendicular to the optical axis of the X-rays emitted from the X-ray emitter 13 by the stage feeder 16.
  • the stage feeding device 16 includes a screw rod 17 that is screwed into a nut (not shown) fixed to the moving stage 15, and a feed motor 18 that rotates the screw rod 17.
  • the screw rod 17 extends in a direction perpendicular to the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter 13.
  • One end portion of the screw rod 17 is connected to the output shaft of the feed motor 18 fixed to the frame FR, and the other end portion is rotatably supported by the bearing portion 19 fixed to the frame FR.
  • the moving stage 15 is sandwiched between a pair of opposing plate-like guides 20 and 20 fixed to the frame FR, and is movable along the axial direction of the screw rod 17. That is, when the feed motor 18 is driven forward or backward, the rotational motion of the feed motor 18 is converted into the linear motion of the moving stage 15.
  • An encoder 18 a is incorporated in the feed motor 18. The encoder 18 a outputs a pulse train signal that alternately switches between a high level and a low level to the position detection circuit 21 and the feed motor control circuit 22 every time the feed motor 18 rotates by a predetermined minute rotation angle.
  • the position detection circuit 21 and the feed motor control circuit 22 start to operate in response to a command from the controller CT. Immediately after the start of measurement, the feed motor control circuit 22 drives the feed motor 18 to move the moving stage 15 to the feed motor 18 side.
  • the position detection circuit 21 outputs a signal indicating that the moving stage 15 has reached the movement limit position to the feed motor control circuit 22, and sets the count value to “0”. Set.
  • the feed motor control circuit 22 receives a signal indicating that the movement limit position has been reached from the position detection circuit 21, the feed motor control circuit 22 stops outputting the drive signal to the feed motor 18.
  • the above movement limit position is set as the origin position of the moving stage 15.
  • the position detection circuit 21 outputs a position signal representing “0” when the moving stage 15 moves in the upper left direction in FIGS. 1 and 2 to reach the movement limit position, and the movement stage 15 moves to the movement limit position.
  • a signal indicating the movement distance x from the movement limit position is output as a position signal.
  • the feed motor control circuit 22 When the feed motor control circuit 22 receives a set value indicating the position of the moving stage 15 from the controller CT, the feed motor control circuit 22 drives the feed motor 18 in a forward or reverse direction according to the set value.
  • the position detection circuit 21 counts the number of pulses of the pulse signal output from the encoder 18a. Then, the position detection circuit 21 calculates the current position (movement distance x from the movement limit position) of the movement stage 15 using the counted number of pulses, and outputs it to the controller CT and the feed motor control circuit 22.
  • the feed motor control circuit 22 drives the feed motor 18 until the current position of the moving stage 15 input from the position detection circuit 21 matches the position of the moving destination input from the controller CT.
  • the feed motor control circuit 22 inputs a set value representing the moving speed of the moving stage 15 from the controller CT. Then, the moving speed of the moving stage 15 is calculated using the number of pulses per unit time of the pulse signal input from the encoder 18a, and the calculated moving speed of the moving stage 15 becomes the moving speed input from the controller CT. The feed motor 18 is driven.
  • the upper ends of the pair of guides 20 and 20 are connected by a plate-like upper wall 23.
  • a through hole 23 a is provided in the upper wall 23, and a distal end portion of the emission port of the X-ray emitter 13 is inserted into the through hole 23 a.
  • the positions of the X-ray emitter 13 and the moving stage 15 are set so that the tip of the emission port of the X-ray emitter 13 does not contact the moving stage 15.
  • a spindle motor 24 is assembled to the moving stage 15.
  • an encoder 24a similar to the encoder 18a is incorporated. That is, the encoder 24 a outputs a pulse train signal that alternately switches between a high level and a low level to the spindle motor control circuit 25 and the rotation angle detection circuit 26 every time the spindle motor 24 rotates by a predetermined minute rotation angle. Furthermore, the encoder 24a outputs an index signal that switches from a low level to a high level for a predetermined short period to the controller CT and the rotation angle detection circuit 26 every time the spindle motor 24 makes one rotation.
  • the spindle motor control circuit 25 and the rotation angle detection circuit 26 start to operate in response to a command from the controller CT.
  • the spindle motor control circuit 25 inputs a setting value representing the rotational speed of the spindle motor 24 from the controller CT. Then, the rotation speed of the spindle motor 24 is calculated using the number of pulses per unit time of the pulse signal input from the encoder 24a, and the drive signal is converted to the spindle so that the calculated rotation speed becomes the rotation speed input from the controller CT. Supply to the motor 24.
  • the rotation angle detection circuit 26 counts the number of pulses of the pulse train signal output from the encoder 24a, calculates the rotation angle of the spindle motor 24, that is, the rotation angle ⁇ p of the imaging plate 28 using the count value, and sends it to the controller CT. Output. Then, when the rotation angle detection circuit 26 receives the index signal output from the encoder 24a, the rotation angle detection circuit 26 sets the count value to “0”. That is, the position where the index signal is input is the position where the rotation angle is 0 °.
  • a disk-shaped table 27 is fixed to the tip of the output shaft 24b of the spindle motor 24.
  • the central axis of the table 27 and the central axis of the output shaft 24b of the spindle motor 24 coincide with each other.
  • the table 27 has a protruding portion 27a that protrudes downward from the central portion of the lower surface, and a screw thread is formed on the outer peripheral surface of the protruding portion 27a.
  • the central axis of the protrusion 27 a coincides with the central axis of the output shaft 24 b of the spindle motor 24.
  • An imaging plate 28 is assembled on the lower surface of the table 27.
  • the imaging plate 28 is a circular plastic film whose surface is coated with a phosphor.
  • a through hole 28a is provided at the center of the imaging plate 28.
  • the projection 27a is passed through the through hole 28a, and a nut-like fixture 29 is screwed into the projection 27a, whereby the imaging plate 28 is fixed. It is sandwiched and fixed between the tool 29 and the table 27.
  • the fixing tool 29 is a cylindrical member, and a thread corresponding to the thread of the protruding portion 27a is formed on the inner peripheral surface.
  • the imaging plate 28 is driven by the feed motor 18 and moves together with the moving stage 15, the spindle motor 24 and the table 27 from the origin position to the diffraction ring imaging position for imaging the diffraction ring.
  • the imaging plate 28 is driven by the feed motor 18 while being rotated by the spindle motor 24, and is driven by the feed motor 18 to read the imaged diffraction ring together with the moving stage 15, the spindle motor 24, and the table 27. It also moves into a diffraction ring erasing region that erases the diffraction ring.
  • the moving stage 15, the output shaft 24b of the spindle motor 24, the table 27, and the fixture 29 are provided with through holes through which the X-rays emitted from the X-ray emitter 13 pass.
  • the center axis of these through holes and the rotation axis of the table 27 coincide. That is, when the central axis of these through holes and the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter 13 coincide with each other, the X-ray is irradiated onto the measurement object OB.
  • the position of the imaging plate 28 when irradiating the measurement object OB with X-rays is the diffraction ring imaging position.
  • a light receiving sensor 31 (for example, an X-ray CCD) including a plurality of light receiving elements that receive the X-rays reflected by the measurement object OB is assembled.
  • the light receiving sensor 31 is sufficiently separated from the measurement object OB and the imaging plate 28 toward the feed motor 18.
  • the light receiving sensor 31 can directly receive the X-ray reflected by the measurement object OB.
  • the light receiving surface of the light receiving sensor 31 is parallel to the upper surface of the measurement object OB.
  • the light receiving position of the X-ray on the light receiving surface of the light receiving sensor 31 corresponds to the height of the measurement object OB as shown in FIG. In other words, this corresponds to the distance L between the imaging plate 28 and the measurement object OB.
  • the light receiving sensor 31 outputs a light receiving signal received by each light receiving element to the sensor signal extracting circuit 32.
  • the sensor signal extraction circuit 32 starts to operate in response to a command from the controller CT, calculates a peak position of the light receiving signal on the light receiving surface of the light receiving sensor 31 using the light receiving signal input from the light receiving sensor 31, and represents a light receiving position representing the light receiving position.
  • the signal is output to the controller CT.
  • a laser detection device PUH is assembled below the light receiving sensor 31.
  • the laser detection device PUH irradiates the imaging plate 28 that images the diffraction ring with laser light, and detects the intensity of the light incident from the imaging plate 28.
  • the laser detection device PUH is sufficiently separated from the measurement object OB and the imaging plate 28 toward the feed motor 18. That is, when the imaging plate 28 is at the diffraction ring imaging position, the X-ray diffracted by the measurement object OB is not blocked by the laser detection device PUH.
  • the laser detection device PUH includes a laser light source 33, a collimating lens 35, a reflecting mirror 36, a polarizing beam splitter 37, a quarter wavelength plate 38, and an objective lens 39.
  • the laser light source 33 is controlled by the laser driving circuit 34 and emits laser light that irradiates the imaging plate 28.
  • the laser drive circuit 34 is controlled by the controller CT and controls and supplies a drive signal so that laser light with a predetermined intensity is emitted from the laser light source 33.
  • the laser drive circuit 34 receives a light reception signal output from a photodetector 54 described later, and controls a drive signal output to the laser light source 33 so that the intensity of the light reception signal becomes a predetermined intensity. Thereby, the intensity of the laser light applied to the imaging plate 28 is kept constant. Further, in response to a high level output instruction from the controller CT, the laser drive circuit 34 outputs an output signal obtained by adding a pulse level pulse set by the controller CT to a low level DC signal for a predetermined short time, and thereafter Return the output signal to a low level DC signal.
  • the collimating lens 35 converts the laser light emitted from the laser light source 33 into parallel light.
  • the reflecting mirror 36 reflects the laser light converted into parallel light by the collimating lens 35 toward the polarization beam splitter 37.
  • the polarization beam splitter 37 transmits most (for example, 95%) of the laser light incident from the reflecting mirror 36 as it is.
  • the quarter wave plate 38 converts the laser light incident from the polarization beam splitter 37 from linearly polarized light to circularly polarized light.
  • the objective lens 39 focuses the laser light incident from the quarter wavelength plate 38 on the surface of the imaging plate 28.
  • a focus actuator 40 is assembled to the objective lens 39.
  • the focus actuator 40 is an actuator that moves the objective lens 39 in the optical axis direction of the laser light.
  • the objective lens 39 is positioned at the center of the movable range when the focus actuator 40 is not energized.
  • a photo-stimulated luminescence phenomenon occurs. That is, after imaging the diffraction ring and irradiating the imaging plate 28 with laser light, the phosphor of the imaging plate 28 emits light corresponding to the intensity of the diffracted X-ray, and light having a wavelength shorter than the wavelength of the laser light. To emit.
  • the reflected light of the laser beam irradiated and reflected on the imaging plate 28 and the light emitted from the phosphor pass through the objective lens 39 and the quarter wavelength plate 38 and are reflected by the polarization beam splitter 37.
  • a condenser lens 41 In the reflection direction of the polarization beam splitter 37, a condenser lens 41, a cylindrical lens 42, and a photodetector 43 are provided.
  • the condensing lens 41 condenses the light incident from the polarization beam splitter 37 on the cylindrical lens 42.
  • the cylindrical lens 42 causes astigmatism in the transmitted light.
  • the photo-detector 43 is composed of four divided light receiving elements composed of four identical square light receiving elements separated by a dividing line, and the light incident on the light receiving areas A, B, C, and D arranged in the clockwise direction.
  • a detection signal having a magnitude proportional to the intensity is output to the amplifier circuit 44 as a light reception signal (a, b, c, d).
  • the amplifying circuit 44 amplifies the received light signals (a, b, c, d) output from the photodetector 43 with the same amplification factor to generate received light signals (a ′, b ′, c ′, d ′). And output to the focus error signal generation circuit 45 and the SUM signal generation circuit 51.
  • the amplification factor of the amplifier circuit 44 is fixed to an appropriate value.
  • the focus error signal generation circuit 45 generates a focus error signal by calculation using the amplified light reception signals (a ′, b ′, c ′, d ′). That is, the focus error signal generation circuit 45 performs a calculation of (a ′ + c ′) ⁇ (b ′ + d ′), and outputs the calculation result to the focus servo circuit 46 as a focus error signal.
  • the focus error signal (a ′ + c ′) ⁇ (b ′ + d ′) represents the amount of deviation of the focal position of the laser beam from the surface of the imaging plate 28.
  • the focus servo circuit 46 is controlled by the controller CT, generates a focus servo signal based on the focus error signal, and outputs the focus servo signal to the drive circuit 48 via the adder 47.
  • a focus offset voltage generation circuit 49 is connected to the adder 47.
  • the focus offset voltage generation circuit 49 is controlled by the controller CT and outputs the focus offset voltage instructed by the controller CT to the adder 47.
  • the adder 47 adds the focus offset voltage to the focus servo signal from the focus servo circuit 46 and outputs it to the drive circuit 48.
  • the drive circuit 48 drives the focus actuator 40 in accordance with a signal obtained by adding a focus offset voltage to the focus servo signal, thereby displacing the objective lens 39 in the optical axis direction of the laser light.
  • the focus servo signal is generated so that the value of the focus error signal (a ′ + c ′) ⁇ (b ′ + d ′) is always a constant value (for example, zero). By doing so, it is possible to keep the surface of the imaging plate 28 and the focus of the laser light coincident. Further, by adding the focus offset voltage, the focus of the laser beam is shifted from the surface of the imaging plate 28 by the focus offset voltage, and the spot area of the laser beam on the imaging plate 28 is increased. Therefore, the spot area of the laser beam can be changed by changing the focus offset voltage.
  • the relationship between the focus offset voltage and the spot area of the laser beam is that the numerical aperture of the objective lens 39 and the laser beam before entering the objective lens 39
  • the relationship between the focus offset voltage and the spot area of the laser beam is actually It is better to obtain it by measuring. This method will be described in detail later.
  • the SUM signal generation circuit 51 generates the SUM signal (a ′ + b ′ + c ′ + d ′) by adding the received light signals (a ′, b ′, c ′, d ′), and outputs it to the A / D conversion circuit 52.
  • the intensity of the SUM signal corresponds to the intensity of the laser light reflected by the imaging plate 28 and the intensity of the light generated by the stimulated light emission, but the intensity of the laser light reflected by the imaging plate 28 is substantially constant. Therefore, the intensity of the SUM signal corresponds to the intensity of light generated by the stimulated light emission. That is, the intensity of the SUM signal corresponds to the intensity of the diffracted X-ray incident on the imaging plate 28.
  • the A / D conversion circuit 52 is controlled by the controller CT, receives the SUM signal from the SUM signal generation circuit 51, converts the instantaneous value of the input SUM signal into digital data, and outputs the digital data to the controller CT.
  • the laser detection device PUH includes a condensing lens 53 and a photodetector 54.
  • the condensing lens 53 condenses the laser light, which is a part of the laser light emitted from the laser light source 33 and reflected without passing through the polarization beam splitter 37, on the light receiving surface of the photodetector 54.
  • the photodetector 54 is a light receiving element that outputs a light reception signal corresponding to the intensity of light collected on the light receiving surface. Accordingly, the photodetector 54 outputs a light reception signal corresponding to the intensity of the laser light emitted from the laser light source 33 to the laser driving circuit 34.
  • an LED 55 is provided adjacent to the objective lens 39.
  • the LED 55 is controlled by the LED driving circuit 56 to emit visible light and erase the diffraction ring imaged on the imaging plate 28.
  • the LED drive circuit 56 is controlled by the controller CT, and supplies a drive signal for generating visible light having a predetermined intensity to the LED 55.
  • the controller CT is an electronic control unit mainly including a microcomputer including a CPU, ROM, RAM, a large capacity storage device, etc., and the diffraction ring imaging program shown in FIG. 4 stored in the large capacity storage device, FIG. And the diffraction ring reading program shown in FIG. 5B, the control parameter setting program shown in FIG. 6, the peak detection program shown in FIG. 7, and the diffraction ring elimination program shown in FIG.
  • the controller CT has an input device 58 for an operator to input various parameters, work instructions, and the like, and a display device 57 for visually informing the operator of various setting conditions, operating conditions, measurement results, and the like. And are connected.
  • the controller CT processes the digital data of the SUM signal output from the A / D conversion circuit 52 to detect the intensity of the light emitted from the phosphor of the imaging plate 28.
  • the operator attaches the measurement object OB to the elevating stage 12a of the elevator 12, raises the elevating stage 12a, and sets the measurement object OB in the frame FR.
  • the controller CT executes the diffraction ring imaging program. To do.
  • a plurality of crystal structures ferrite and austenite
  • whether to measure the ratio of the plurality of crystal structures is also input using the input device 58. In this embodiment, it is also input that the ratio is measured.
  • step S100 when the controller CT starts executing the diffraction ring imaging program in step S100, the controller CT rotates the imaging plate 28 at a low speed with respect to the spindle motor control circuit 25 in step S102, and the encoder 24a.
  • the rotation of the imaging plate 28 is stopped. Thereby, at the start of measurement, the rotation angle of the imaging plate 28 is set to 0 °.
  • the controller CT controls the feed motor control circuit 22 to operate the feed motor 18 and to move the imaging plate 28 to the diffraction ring imaging position in cooperation with the position detection circuit 21. Let me.
  • the controller CT starts the operation of the sensor signal extraction circuit 32 in step S106.
  • step S108 the controller CT controls the X-ray control circuit 14 to start emitting X-rays.
  • X-rays are irradiated onto the measurement object OB, and the X-rays reflected on the surface of the measurement object OB are received by the light receiving sensor 31.
  • step S110 the controller CT inputs a light reception position signal from the sensor signal extraction circuit 32, and calculates the distance L between the imaging plate 28 and the measurement object OB using the input light reception position signal. This distance L is stored in the memory for processing to be described later.
  • step S112 the controller CT determines whether or not the calculated distance L is within a predetermined reference range. If the distance L is outside the reference range, it is determined as “No”, and in step S114, the X-ray control circuit 14 is controlled to stop the X-ray irradiation to the measurement object OB.
  • step S116 the controller CT displays on the display device 57 that the position of the measuring object OB in the height direction is inappropriate, and information related to the height adjustment of the lifting stage 12a of the elevator 12. indicate. That is, it displays how much the lifting stage 12a should be raised or lowered.
  • step S126 described later the diffraction ring imaging program is terminated. In this case, the operator instructs the start of measurement again using the input device 58 after adjusting the height of the elevating stage 12a. Since the time required from the above steps S108 to S114 is very short, the diffractive ring is not imaged on the imaging plate 28.
  • step S116 when the light receiving sensor 31 does not receive the X-ray reflected by the measurement object OB, only an indication that the position of the measurement object OB in the height direction is inappropriate is made in step S116. Thus, information relating to the height adjustment of the elevating stage 12a is not displayed. In this case, the position of the measurement object OB is considered to be in an extremely inappropriate position, and the height adjustment direction of the elevating stage 12a can be visually determined.
  • step S112 determines “Yes” in step S112, proceeds to step S118, and outputs a sensor signal extraction circuit. The operation of 32 is stopped. Then, the controller CT starts measuring time in step S120, and determines whether or not a predetermined set time has elapsed in step S122. If the predetermined set time has not elapsed since the start of time measurement, it is determined as “No” in step S122 and the determination process is continued. That is, the controller CT stands by until a predetermined set time elapses from the start of time measurement.
  • step S122 determines “Yes” in step S122, and controls the X-ray control circuit 14 in step S124 to control the X-ray emitted by the X-ray emitter 13.
  • step S124 controls the X-ray control circuit 14 in step S124 to control the X-ray emitted by the X-ray emitter 13.
  • the irradiation of the line is stopped, and the execution of the diffraction ring imaging program is terminated in step S126.
  • FIG. 9 shows a diffraction ring imaged on the imaging plate 28.
  • the measurement substance is iron as in this embodiment
  • a diffraction ring made of ferrite is formed on the inside, and a diffraction ring made of austenite on the outside. Is formed. Note that the intensity of diffraction X-rays by ferrite is higher than the intensity of diffraction X-rays by austenite, and the diffraction ring by ferrite is imaged on the imaging plate 28 wider and significantly than the diffraction ring by austenite.
  • the controller CT executes the diffraction ring reading program of FIGS. 5A and 5B, and executes the control parameter setting program of FIG. 6 and the peak detection program of FIG. 7 in parallel with this program.
  • the diffraction ring reading program is a program for reading the diffraction ring imaged on the imaging plate 28 by irradiating the imaging plate 28 with laser light.
  • the control parameter setting program controls the laser intensity Pw, the focus offset voltage Fo, and the radial movement speed Fr of the laser light in accordance with the radius value r of the irradiation position of the laser light, and FIG.
  • the peak detection program is a program for detecting the peak position in the radial direction of the diffraction ring of the SUM signal intensity.
  • the execution of the diffraction ring reading program is started in step S200 of FIG. 5A, and the controller CT calculates the diffraction ring reference radius R in step S202.
  • the diffraction ring reference radius R is the radius of the diffraction ring when the residual stress of the measurement object OB is “0”.
  • the diffraction ring reference radius R depends on the material of the measurement object OB and the distance L from the imaging plate 28 to the measurement object OB. That is, since the residual stress is “0”, the diffraction angle ⁇ a is determined by the material.
  • the diffraction angle ⁇ a of the measurement object OB is unknown, the powder of the measurement object OB is uniformly attached to the measurement object OB, and the diffraction ring imaging program is executed to execute the diffraction ring May be imaged. Then, the diffraction angle ⁇ a may be obtained using the above formula consisting of the radius R and the distance L of the diffraction ring at this time.
  • iron containing two types of crystal structures of ferrite and austenite is used as the object to be measured OB. Therefore, the diffraction angles for ferrite and austenite are stored in advance, or input is performed. Input may be performed using the device 58. Therefore, the diffraction ring reference radii R1 and R2 of the two diffraction rings made of ferrite and austenite are calculated as the diffraction ring reference radius R.
  • step S206 the feed motor control circuit 22 is instructed to move the imaging plate 28 to the reading start position in the diffraction ring reading region.
  • the feed motor control circuit 22 drives and controls the feed motor 18 in cooperation with the position detection circuit 21 to move the imaging plate 28 to the reading start position.
  • the center of the objective lens 39 that is, the irradiation position of the laser light is positioned at a position smaller than the calculated diffraction ring reference radius R1 of the ferrite by a predetermined distance ⁇ .
  • the predetermined distance ⁇ is a distance that is slightly larger than the distance at which the radius of the diffraction ring formed by the imaged ferrite may deviate from the diffraction ring reference radius R1.
  • the position signal from the position detection circuit 21 indicating the movement distance x from the movement limit position of the moving stage 15 to the lower right direction in FIGS. 1 to 3 and the irradiation position of the laser beam from the center of the imaging plate 28 (objective lens).
  • the relationship with the distance ie, the radius value r of the irradiation position of the laser beam
  • the distance from the center of the imaging plate 28 to the center position of the objective lens 39 is R0 as shown in FIG.
  • the objective lens 39 is located in the upper left direction in FIGS.
  • the value R0 stored in advance is added to the distance x represented by the position signal.
  • step S208 the controller CT instructs the spindle motor control circuit 25 to rotate the imaging plate 28 at a predetermined constant rotational speed.
  • the spindle motor control circuit 25 controls the rotation of the spindle motor 24 so that the imaging plate 28 rotates at the specified constant rotation speed while calculating the rotation speed using the pulse signal from the encoder 24a. Accordingly, the imaging plate 28 starts to rotate at the predetermined constant rotational speed.
  • step S210 the controller CT controls the laser driving circuit 34 to start irradiation of the imaging plate 28 with laser light from the laser light source 33. In this case, the controller CT controls the laser drive circuit 34 such that the laser drive circuit 34 drives the laser light source 33 with a low-level DC drive signal so that the intensity of the laser light becomes a low level. Therefore, in this state, the imaging plate 28 is irradiated with laser light at a low level of intensity.
  • step S212 the controller CT instructs the focus servo circuit 46 to start focus servo control.
  • the focus servo circuit 46 generates a focus servo signal in accordance with the focus error signal from the amplifier circuit 44 and the focus error signal generation circuit 45 and starts to output it to the adder 47.
  • the adder 47 adds the focus offset voltage Fo from the focus offset voltage generation circuit 49 to the focus servo signal, and supplies the added signal to the drive circuit 48.
  • the drive circuit 48 starts focus servo control by driving and controlling the focus actuator 40 in accordance with the supplied addition signal.
  • the focus offset voltage Fo supplied from the focus offset voltage generation circuit 49 is “0”, and the objective lens 39 is driven and controlled in the optical axis direction so that the focus of the laser beam is on the surface of the imaging plate 28. Is done.
  • the controller CT starts the operations of the rotation angle detection circuit 26 and the A / D conversion circuit 52 in step S214. Thereby, the rotation angle detection circuit 26 starts to output the rotation angle ⁇ p from the reference position of the spindle motor 24 (imaging plate 28) to the controller CT, and the A / D conversion circuit 52 digital data of the instantaneous value of the SUM signal. Starts to be output to the controller CT.
  • step S218, the controller CT instructs the feed motor control circuit 22 to start and move the imaging plate 28.
  • the feed motor control circuit 22 drives and controls the feed motor 18 to move the imaging plate 28 from the reading start position to the bearing portion 19 side (lower right direction in FIGS. 1 and 2) at a constant speed.
  • the irradiation position of the laser beam starts to move relative to the imaging plate 28 at a constant speed from the inner side to the outer side by a predetermined distance ⁇ from the diffraction ring reference radius R1 of the ferrite.
  • the irradiation position of the laser light relatively rotates on the imaging plate 28 in a spiral manner by the processing in steps S208 and S216.
  • the controller CT After the processing in step S216, the controller CT initially sets the values of the circumferential direction number n and the radial direction number m to “1” in step S218.
  • the radial direction number m is a variable for designating the radial reading point P (n, m) of the imaging plate 28 and increases by “1” every time the imaging plate 28 rotates once.
  • the reading point P (1,1) corresponds to a position smaller than the above-described ferrite diffraction reference radius R1 by a predetermined distance ⁇ .
  • the predetermined rotation angles ⁇ (1) to ⁇ (N) are previously stored in the controller CT, and are angles that increase from 0 degree by the predetermined angle ⁇ .
  • step S224 determines “No” in step S224 and repeatedly executes the processes in steps S222 and S224. That is, the controller CT stands by until the current rotation angle ⁇ p substantially matches the predetermined rotation angle ⁇ (n). When the current rotation angle ⁇ p substantially coincides with the predetermined rotation angle ⁇ (n), the controller CT determines that “Yes”, that is, the absolute value
  • step S226 the controller CT instructs the laser drive circuit 34 to output a high level pulse.
  • the laser drive circuit 34 drives and controls the laser light source 33 with a pulse signal obtained by superimposing a high level pulse on the low level DC drive signal in step S210.
  • the pulse signal has a predetermined width.
  • the position specified by is irradiated.
  • This high-level pulse causes the laser light source 33 to emit a laser beam having an intensity sufficient to obtain photostimulated light emission from the reading point P (n, m) of the imaging plate 28.
  • the intensity of the stimulated emission from the reading point P (n, m) of the imaging plate 28 by the high-level pulsed laser light from the laser light source 33 that is, the X-ray diffracted light with respect to the reading point P (n, m).
  • step S230 the controller CT determines whether or not the stored signal strength S (n, m) is equal to or greater than a predetermined reference value. If the signal strength S (n, m) is greater than or equal to the predetermined reference value, the controller CT determines “Yes” in step S230 and proceeds to step S234. On the other hand, if the signal strength S (n, m) is smaller than the predetermined reference value, the controller CT determines “No” in step S230, and in step S232, the stored signal strength S (n, m). After deleting m) and the radius value r (n, m), the process proceeds to step S234. This is because the signal intensity S (n, m) and the radius value r (n, m) are erased because the signal intensity S (n, m) smaller than the predetermined reference value is not necessary for the measurement of the diffraction ring.
  • step S234 the controller CT adds “1” to the circumferential direction number n.
  • steps S222 to S236 described above are repeated until the circumferential direction number n becomes larger than the value N.
  • the signal intensity S (n, m) and the radius value r (n, m) respectively corresponding to the rotation angles ⁇ (1) to ⁇ (N) are stored in the memory.
  • the controller CT determines “Yes” in step S236, and in step S238, a peak detection program described later. The presence / absence of an end command is determined.
  • Signal intensity S (n, m) corresponding to the read point P (n, m) designated by the circumferential direction number n ( 1 to N) corresponding to the rotation angles ⁇ (1) to ⁇ (N), and
  • the radius value r (n, m) is sequentially stored in the memory. Also in this case, if the signal strength S (n, m) is smaller than a predetermined reference value, the signal strength S (n, m) and the radius value r (n, m) stored in the memory are deleted.
  • step S2308 determines “Yes” in step S238, and proceeds to step S242 and subsequent steps in FIG. 5B.
  • step S242 a control parameter setting program and a peak detection program executed in parallel with the diffraction ring reading program will be described.
  • step S300 of FIG. 6 The execution of the control parameter setting program is started in step S300 of FIG. 6, and the controller CT acquires the radius value r of the irradiation position of the laser beam on the imaging plate 28 in step S302.
  • step S302 similarly to the process of step S228, the controller CT acquires the position signal from the position detection circuit 21, adds the predetermined distance R0 to the distance x represented by the position signal, and calculates the radius. Calculate the value r.
  • step S304 the controller CT calculates the laser beam intensity Pw by executing the calculation of the following formula 2, and outputs the calculated laser beam intensity Pw to the laser drive circuit 34.
  • the reason for changing the laser beam intensity is to correct that the distance from the origin of diffraction X-rays changes depending on the laser beam irradiation position of the imaging plate 28 and that the attenuation of the diffraction X-rays increases as the distance increases. It is. In other words, the greater the distance from the origin of generation of diffracted X-rays and the greater the attenuation, the larger the laser light intensity Pw, so that the intensity of the stimulated light emission is always kept constant regardless of the laser light irradiation position. is there.
  • Equation 2 The parameters in Equation 2 are as follows.
  • Pwo indicates the laser beam intensity at the laser beam irradiation start position, and is a predetermined value.
  • r0 is the radius value (minimum radius) of the laser beam irradiation position at the start of laser beam irradiation, and is equal to the reading start position R1- ⁇ instructed to the feed motor control circuit 22 in step S206 of FIG. 5A.
  • r is a radius value of the laser beam irradiation position, and is the radius value r acquired in step S302.
  • L is the distance from the origin of generation of diffracted X-rays (X-ray irradiation position to the measurement object OB) to the imaging plate 28, and is a value calculated and stored in step S110 of FIG. .
  • ⁇ is an X-ray absorption coefficient of air, and is a value obtained and stored in advance by measurement described later.
  • the equation 2 will be described with reference to FIG.
  • the distance from the origin of diffraction X-ray generation at the laser beam irradiation position (minimum radius position) at the start of laser beam irradiation to the laser beam irradiation position is (ro 2 + L 2 ) 1/2 .
  • the intensity of the X-rays at the minimum radius position is expressed by the following equation (3).
  • the X-ray intensity at the current laser beam irradiation position is expressed by the following equation (4).
  • These ratios are expressed by the following formula 5.
  • the value Io is the intensity of the diffracted X-ray at the origin of generation. When the intensity of the X-rays decreases at this rate, it is necessary to increase the laser beam intensity Pw by the reciprocal of the equation 5 in order to perform the stimulated light emission with the same intensity. It becomes like number 2.
  • the distance from the origin of generation of the diffracted X-rays is ⁇ (r 2 + L 2 ) 1/2 ⁇ (ro 2 + L 2 ) 1 from the irradiation start position of the laser beam. / 2 ⁇ , the X-ray intensity, which decreases by the length, is corrected by increasing the laser light intensity Pw.
  • the intensity of the stimulated emission (the intensity of the received light signal obtained by laser irradiation) is set to the distance from the origin of generation of the diffracted X-ray at the irradiation start position of the laser beam (the position of the spherical surface in the dotted line portion). The intensity is the same as when the light is received.
  • iron powder is glued onto the measurement object OB, and the imaging plate from the origin of diffraction X-rays (X-ray irradiation position on the measurement object OB), as shown in FIG.
  • a diffraction ring is formed by setting the distance to 28 to L1, and the peak intensity and radius position in the radial direction of the diffraction ring are detected at a plurality of circumferential positions, and the peak intensity and radius are averaged.
  • S1 and r1 be the intensity and radius of the averaged peak, respectively.
  • the imaging plate 28 is irradiated with LED light to eliminate the diffraction ring, the distance from the origin of diffraction X-rays to the imaging plate 28 is set to L2, and the same conditions as in the above case, that is, the X-ray irradiation intensity and irradiation time are set.
  • a diffraction ring is formed in the same manner. Except for the focus offset voltage (corresponding to the cross-sectional area or spot diameter of the laser beam on the imaging plate 28), the same conditions, that is, the laser beam intensity and the amplification factor of the detection signal are the same, The intensity and the radius position are detected at a plurality of circumferential positions, and the peak intensity and radius are averaged. S2 and r2 are the intensity and radius at which the averaged peak is obtained, respectively. Note that the change of the focus offset voltage will be described in the setting of the focus offset voltage Fo described later.
  • the value S2 / S1 is the ratio of the intensity of X-rays when it is assumed that X-rays are generated as parallel light from the origin of diffracted X-rays. Since the values other than the X-ray absorption coefficient ⁇ in the equation 6 are measured values, the X-ray absorption coefficient ⁇ can be obtained by the following equation 7.
  • the controller CT outputs the calculated laser light intensity Pw to the laser drive circuit 34 in step S304.
  • the laser drive circuit 34 sets the intensity of the laser light emitted from the laser light source 33 when the high-level output instruction is given from the controller CT to the intensity corresponding to the output laser light intensity Pw. It is set in the circuit so that Therefore, even if the laser beam irradiation position changes under the condition that the X-rays are parallel light, the intensity of the stimulated light emission (the intensity of the received light signal obtained by laser irradiation) is changed at the laser beam irradiation start position. The intensity is the same as the intensity when X-rays are received at a distance from the origin of generation of diffracted X-rays (the position of the spherical surface of the dotted line in FIG. 14).
  • the controller CT calculates the focus offset voltage Fo by executing the following equations 8 and 9 in step S306, and generates the calculated focus offset voltage Fo by a focus offset voltage generation circuit. 49.
  • “f” in Expression 8 indicates a function
  • the focus offset voltage Fo is calculated according to the value calculated by Expression 9 using a function table described later that is stored in advance in the memory.
  • the focus offset voltage Fo is changed is that, as shown in FIG. 16, the distance from the origin of generation of diffracted X-rays varies depending on the laser beam irradiation position of the imaging plate 28. Since the area received by the imaging plate 28 of the diffracted X-rays generated within the range of the minute angle ⁇ becomes larger, the focus offset voltage Fo is changed to increase the laser spot diameter and the stimulated light emission as the area increases. This is because the same strength is used.
  • the direction of the laser beam irradiation position from the generation origin of the diffracted X-rays and the imaging plate The angle formed by the laser beam 28 changes depending on the laser beam irradiation position, and as the angle decreases, the length in the radial direction increases. This also causes the diffracted X-rays generated within the range of the minute angle ⁇ to be generated by the imaging plate 28.
  • the focus offset voltage Fo is changed to increase the laser spot diameter and the intensity of the stimulated emission is the same as the area increases.
  • each parameter in the formulas 8 and 9 is as follows. As0 represents the spot area at the laser beam irradiation start position, and As represents the spot area at the laser beam irradiation position.
  • r0 is the radius value (minimum radius) of the laser beam irradiation position at the start of laser beam irradiation. be equivalent to.
  • r is also the radius value of the laser beam irradiation position, and is the radius value r acquired in step S302.
  • L is also the distance from the origin of diffraction X-ray generation (X-ray irradiation position to the measurement object OB) to the imaging plate 28 as described above, and is calculated and stored in step S110 of FIG. It is a value.
  • the equations 8 and 9 will be described with reference to FIG.
  • the distance from the origin of diffraction X-ray generation to the laser beam irradiation start position (minimum radius position) is (ro 2 + L 2 ) 1/2 .
  • the length corresponding to the diameter of the spot at the laser beam irradiation start position with respect to the minute angle ⁇ at the generation origin of the diffracted X-ray is set to W0.
  • the distance from the origin of generation of diffracted X-rays to the laser beam irradiation position is (r 2 + L 2 ) 1/2 .
  • W the length corresponding to the diameter of the spot at the current laser beam irradiation position with respect to the minute angle ⁇ at the origin of generation of diffracted X-rays. Since the ratio of W0 and W is equal to the ratio of (ro 2 + L 2 ) 1/2 and (r 2 + L 2 ) 1/2 , W is expressed by the following formula 10 using W0. These W and W0 indicate the lengths of the imaging plate 28 in both the radial direction and the circumferential direction.
  • the length WI with respect to a minute angle ⁇ parallel to the surface of the imaging plate 28 is expressed by the following equation 11 where ⁇ is the angle formed by the surface of the imaging plate 28 and a plane perpendicular to the diffraction X-ray direction. It becomes like this. Since ⁇ is equal to the angle formed by the X-ray irradiation direction and the direction from the generation origin of the diffracted X-rays to the laser beam irradiation position, the length WI is expressed by the following formula 12. When the formula 10 is substituted into the formula 12, the length WI is expressed by the following formula 13.
  • the length W0I with respect to a minute angle ⁇ parallel to the surface of the imaging plate 28 at the laser beam irradiation start position is expressed by the following equation 14 assuming that the angle between the surface of the imaging plate 28 and a plane perpendicular to the diffraction X-ray direction is ⁇ 0. become that way. Since ⁇ 0 is equal to the angle ⁇ 0 formed by the X-ray irradiation direction and the direction from the origin of generation of diffracted X-rays to the laser beam irradiation start position, the length W0I is expressed by the following equation (15).
  • the ratio WI / W0I between WI and W0I is expressed by the following equation 16 from the above equation 13 and FIG.
  • the ratio WI / W0I in Expression 16 is a ratio related to the radial length of the imaging plate 28 with respect to the minute angle ⁇ .
  • the lengths W and W0 with respect to the minute angle ⁇ are the aforementioned radii.
  • the lengths WI and WOI in the case of the direction do not change, and the ratio W / W0 of W and W0 is expressed by the following equation 17 based on the above equation 10.
  • the ratio W / W0 in Expression 17 is a ratio related to the circumferential length of the imaging plate 28 with respect to the minute angle ⁇ .
  • the equations 16 and 17 are the ratio of the lengths in the radial direction and the circumferential direction, the imaging plate 28 at a position surrounded by the minute angle ⁇ at all origins at the origin of diffraction X-ray generation.
  • the area ratio is an expression obtained by multiplying the formulas 16 and 17, and is expressed by the following formula 18.
  • the focus offset voltage control for obtaining the X-ray absorption coefficient ⁇ of the air is performed as follows because the distance from the origin of diffraction X-ray generation to the imaging plate 28 may be L1 and L2.
  • the radial position where the diffraction ring is formed when the distance from the origin of generation of the diffracted X-rays to the imaging plate 28 is L1 (the radial position where the intensity of the received light signal by the laser irradiation reaches a peak) is r1, and the diffracted X-rays are generated.
  • Equation 17 The reason why the radial direction is also given by Equation 17 is that the angle formed by the surface of the imaging plate 28 and the plane perpendicular to the diffraction X-ray direction is the same value regardless of the distance L1 and L2. Then, the area ratio A2 / A1 in the case of the distances L1 and L2 in the imaging plate 28 at the position surrounded by the minute angle ⁇ is an expression obtained by squaring the right side of the above equation 20, and is represented by the following equation 21.
  • the focus offset voltage is set to “0” to obtain the intensity S1 and the radius r1 that are peaks in the radial direction of the diffractive ring.
  • the right side of the equation 21 is set to As / As0, and the focus offset voltage Fo is controlled by the equation 8.
  • the signal intensities S and S0 are intensities obtained by subtracting the signal intensities where there is no diffracted X-ray (the signal intensity when there is no stimulated light emission, that is, the signal intensity based only on the reflected light).
  • the controller CT instructs the focus offset voltage generation circuit 49 to output the calculated focus offset voltage Fo in step S306.
  • the focus offset voltage generation circuit 49 outputs the focus offset voltage Fo to the adder 47.
  • the adder 47 adds the focus offset voltage Fo to the focus servo signal from the focus servo circuit 46 and outputs it to the drive circuit 48.
  • the drive circuit 48 controls the focus actuator 40 according to the signal from the adder 47. Therefore, the objective lens 39 performs focus servo control of the objective lens 39 at a position offset by the focus offset voltage Fo.
  • the intensity of the stimulated emission can always be the same.
  • step S308 the controller CT calculates the radial movement speed Fr by executing the following expression 22 in step S310 and outputs the calculated radial movement speed Fr to the feed motor control circuit 22. To do.
  • the reason why the moving speed Fr in the radial direction is changed is that the radial distance D on the surface of the imaging plate 28 corresponding to the angular change ⁇ in the radial direction at the generation origin of the diffracted X-rays changes depending on the laser light irradiation position, that is, the radius As the distance increases, the distance D with respect to the angle change ⁇ increases. Therefore, by increasing the radial movement speed Fr as the distance D increases, the radial distance on the surface of the imaging plate 28 corresponding to the angle change ⁇ in a fixed time even when the irradiation position of the laser beam changes. This is because the time during which the laser beam moves through D is made constant.
  • each parameter in the formula 22 is as follows.
  • Fr0 represents the moving speed at the laser beam irradiation start position, and is a preset value.
  • r0 is the radius value (minimum radius) of the laser beam irradiation position at the start of laser beam irradiation. be equivalent to.
  • r is also the radius value of the current laser beam irradiation position, and is the radius value r acquired in step S302.
  • L is also the distance from the origin of diffraction X-ray generation (X-ray irradiation position to the measurement object OB) to the imaging plate 28 as described above, and is calculated and stored in step S110 of FIG. It is a value.
  • the equation 22 will be described.
  • the distance D on the surface of the imaging plate 28 corresponding to the radial change ⁇ in the radial direction at the origin of diffraction X-rays can be considered in the same way if the lengths WI and WI0 in FIG. 16 described above are the distances D and D0. Can do. Therefore, the equation 16 can be used as it is, and the relationship between the distances D and D0 is as shown in the following equation 23.
  • the controller CT supplies the calculated radial moving speed Fr to the feed motor control circuit 22 in step S308.
  • the feed motor control circuit 22 controls the moving speed of the imaging plate 28 in the radial direction by the feeder motor 18 so as to be the supplied radial moving speed Fr. That is, the moving speed in the radial direction of the laser light irradiation position is controlled to be the radial moving speed Fr.
  • the controller CT determines in step S310 whether or not there has been an instruction to stop laser irradiation. As will be described later, the stop of laser irradiation is instructed at the end of measurement of the diffraction ring. In this case, the controller CT makes a “No” determination at step S310, and the processes of steps S302 to S310 are repeatedly executed. Continue to be.
  • the intensity of the stimulated light emission (the intensity of the received light signal obtained by laser irradiation) is always kept the same, and the angle changes over a certain period of time.
  • step S310 determines “Yes” in step S310, and ends the execution of the control parameter setting program in step S312.
  • step S400 of FIG. 7 The execution of the peak detection program is started in step S400 of FIG. 7, and the controller CT initializes the variable t to “1” in step S402.
  • This variable t is a variable for causing a substantial peak detection process consisting of steps S404 to S418 described later to be performed twice in succession, and represents the number of peak detection processes.
  • the controller CT initializes the circumferential direction number n to “1” in step S404.
  • the circumferential direction number n indicates the circumferential position for each predetermined angle ⁇ as in the diffraction ring reading program, but is independent of the circumferential direction number n used in the diffraction ring reading program. is there.
  • step S406 determines in step S406 whether a peak radius rp (t, n) described later in detail exists, that is, whether the peak radius rp (t, n) has been detected. To do. In this case, in the peak radius rp (t, n), whether the first peak detection or the second peak detection is represented by the variable t, and the rotation angle ⁇ (n) of the peak radius detected by the variable n is represented. Is done. If the peak radius rp (t, n) has been detected, the controller CT determines “Yes” in step S406, adds “1” to the circumferential direction number n in step S408, and proceeds to step S410.
  • the controller CT determines “No” in step S410 and returns to step S406. If the circumferential direction number n is greater than the predetermined number, the controller CT determines “Yes” in step S410 and returns to step S404 to return the circumferential direction number n to “1”.
  • step S406 determines “No” in step S406, and stores the signal intensity stored by the process of step S228 of FIG. 5A in step S412. It is determined whether or not the number of S (n, m) is a predetermined number or more. If the number of the signal strengths S (n, m) is not equal to or greater than the predetermined number, the controller CT determines “No” in step S412 and executes the processes of steps S408 and S410 described above to execute step S406 or step S406. Return to S404.
  • step S412 determines whether the peak detection processing described later is executed when the number of signal strengths S (n, m) is small. Note that the signal strength S (n, m) erased by the process of step S232 in FIG. 5A is not counted as the stored signal strength S (n, m).
  • the controller CT determines “Yes” in step S412, and determines whether or not there is a peak in step S414. To do. That is, the presence / absence of a peak of the value of the SUM signal is determined using all the radius values r (n, m) and the signal strength S (n, m) at the circumferential position designated by the circumferential number n. Specifically, as shown in FIG.
  • the controller CT determines “Yes” in step S414, and in step S416, the peak radius value r (n, m) is stored in the memory as the peak radius rp (t, n).
  • step S418 the controller CT determines whether or not the number of acquired peak radii rp (t, n) is a predetermined number N or more.
  • step S408 determines “No” in step S418, executes the above-described processing of steps S408 and S410, and executes step S406. Alternatively, the process returns to step S404.
  • the controller CT determines “Yes” in step S418, and determines in step S420 whether or not there is a ratio measurement.
  • the ratio measurement means measurement of the ratio of the diffraction integral intensity of ferrite and the diffraction integral intensity of austenite, which will be described in detail later. In this case, if there is no ratio measurement, the controller CT determines “No” in step S420, and outputs an end command indicating the end of peak detection in step S424.
  • the controller CT determines “Yes” in step S420 and proceeds to step S422.
  • the controller CT inputs the position of the table 27 (that is, the imaging plate 28) from the position detection circuit 21, and determines whether the imaging plate 28 has exceeded the reading end position using the input position.
  • the reading end position of the imaging plate 28 is a state in which the center position of the objective lens 39, that is, the irradiation position of the laser beam is outside the diffractive ring reference radius by the predetermined distance ⁇ .
  • the center position of the objective lens 39 is located outside the calculated ferrite diffraction ring reference radius R1 by a predetermined distance ⁇ . is there. If the imaging plate 28 does not exceed the reading end position, “No” is continuously determined in step S422, and the determination process in step S422 is repeatedly executed.
  • the controller CT determines “No” in step S238 of FIG. 5A described above, returns the circumferential direction number n to “1” and increases the radial direction number m by “1” by the process of step S240.
  • the signal intensity S (n, m) and the radius value r (n, m) are further accumulated and stored by the cyclic processing in steps S220 to S240. Also in this case, if the signal strength S (n, m) is smaller than the reference value by the processing of steps S230 and S232, the signal strength S (n, m) and the radius value r (n, m) are deleted. .
  • the reason for accumulating and storing the signal intensity S (n, m) and the radius value r (n, m) after the peak radius rp (t, n) for one round is detected in this way is the diffraction ring (in this case) This is because the signal intensity S of the diffraction ring distributed in the radial direction is obtained as shown in FIG.
  • step S426 determines whether or not an instruction to stop laser irradiation is given in step S426.
  • the determination process in step S426 is to determine whether laser irradiation stop is instructed within a predetermined short time after the end command, and when laser irradiation stop is not instructed within a short time. Is determined as “No”.
  • step S426 is not performed immediately after the termination command in step S424, but waits for a predetermined short time and determines whether there is an instruction to stop laser irradiation within that short time. is there.
  • This laser irradiation stop instruction is output in step S258 of FIG. 5B of the diffraction ring reading program, which will be described in detail later. In this case, the laser irradiation stop instruction is output within a short time. There is nothing. Therefore, in this case, the controller CT determines “No” in step S426, adds “1” to the variable t in step S428, and returns to step S404. Accordingly, in this peak detection program, the controller CT starts to execute the second peak detection process including steps S404 to S418 and the measurement end determination process of steps S420 and S422.
  • the controller CT determines “Yes” in step S238 in FIG. 5A based on the output of the end command in step S424, and proceeds to step S242 in FIG. 5B.
  • step S242 the controller CT determines all signal intensities S (n, m) and radius values r (n, m) accumulated and stored by the processing in step S228, and the signal intensity St (n, m) and the radius value rt (n, m).
  • the variable n corresponds to the circumferential direction number n
  • the variable m corresponds to the radial direction number m.
  • the initial signal strength St (n, m) and radius value rt (n, m) are data relating to the diffraction ring of ferrite.
  • step S244 the controller CT determines whether reading of all diffraction rings has been completed. In this case, since reading of one diffraction ring (ferrite diffraction ring) is completed and other diffraction rings (austenite diffraction ring) remain, the controller CT determines “No” in step S244. Then, the processing after step S246 is executed. In step S246, the controller CT clears all the stored signal strengths S (n, m) and radius values r (n, m).
  • the controller CT instructs the feed motor control circuit 22 to stop moving the imaging plate 28 in step S248.
  • the feed motor control circuit 22 stops the operation of the feed motor 18 and stops the movement of the imaging plate 28.
  • the controller CT instructs the focus servo circuit 46 to stop focus servo control in step S250.
  • the focus servo circuit 46 stops outputting the focus servo signal and stops the focus servo control of the objective lens 39.
  • step S252 the controller CT instructs the feed motor control circuit 22 to move the imaging plate 28 to the next reading start position.
  • the feed motor control circuit 22 controls the feed motor 18 in cooperation with the position detection circuit 21 to move the imaging plate 28 to the next reading start position.
  • the next reading start position of the imaging plate 28 is a position where the center position of the objective lens 39 is located inside the next diffraction ring reference radius R2 (in this embodiment, the austenite diffraction reference radius R2) by a predetermined distance ⁇ .
  • the controller CT starts focus servo control by the process of step S254 similar to step S212.
  • step S254 the controller CT returns to step S216 in FIG. 5A and starts moving the imaging plate 28 in the lower right direction in FIGS. 1 and 2 at a constant speed as described above.
  • the controller CT returns to step S216 in FIG. 5A and starts moving the imaging plate 28 in the lower right direction in FIGS. 1 and 2 at a constant speed as described above.
  • the irradiation position of the laser beam rotates on the imaging plate 28, and from the inner side to the outer side by a predetermined distance ⁇ from the austenite diffraction ring reference radius R2. Start moving at a constant speed in the direction.
  • the signal intensity S (n, m) is smaller than a predetermined reference value, the signal intensity S (n, m) and the radius value r (n, m) stored in the memory are deleted. .
  • the controller CT is also executing the control parameter setting program of FIG. 6 in parallel, and the second peak detection process including steps S404 to S418 of the peak detection program of FIG.
  • the measurement end determination processes in steps S420 and S422 are executed in parallel.
  • the measurement end determination process in step S422 is a determination process related to the second diffraction ring (austenite diffraction ring in this embodiment), and the reading end position is the laser irradiation position (that is, the measurement position). Is a position moved outward by a predetermined distance ⁇ from the reference radius R2 of the diffraction ring of austenite.
  • step S422 When the peak is detected and the irradiation position of the laser beam exceeds the reading end position, the controller CT determines “Yes” in step S422, and outputs an end command in step S424. After the output of this end command, the controller CT determines whether or not the laser irradiation stop has been instructed in step S426 as in the above case. Since an instruction to stop irradiation is output within the predetermined short time, at that time, “Yes” is determined in step S426, and execution of the peak detection program is ended in step S430.
  • step S242 all signal intensities S (n, m) and radius values r (n, m) accumulated and stored by the process in step S228 are measured.
  • the stored signal intensity St (n, m) and radius value rt (n, m) are the signal intensity S2 (n, m) and radius value r2 (n, m) related to the austenite diffraction ring. is there.
  • the controller CT determines whether or not reading of all the diffraction rings has been completed in step S244. In this case, since the measurement of the second diffractive ring is completed, that is, the measurement of the austenite diffractive ring in the present embodiment is completed, the controller CT determines “Yes” in step S244, and after step S256. Execute the process.
  • step S258 the controller CT instructs the focus servo circuit 46 to stop the focus servo control in step S256, thereby stopping the focus servo control.
  • step S258 the controller CT outputs an instruction to stop laser irradiation, and stops the laser light irradiation by the laser light source 33 by the laser driving circuit 34.
  • the controller CT stops the operation of the A / D conversion circuit 52 and the rotation angle detection circuit 26 in step S260, and controls the feed motor control circuit 22 to stop the operation of the feed motor 18 in step S262.
  • the imaging plate 28 is stopped, and the execution of the diffraction ring reading program is terminated in step S264. Note that the operation of the position detection circuit 21 and the rotation of the imaging plate 28 are continued as before.
  • step S422 since it is input to measure the ratio of a plurality of crystal structures (in this embodiment, ferrite and austenite), the peak radius for one round consisting of steps S406 to S418 of the peak detection program of FIG. Even after detection of rp (t, n), based on the determination of “Yes” in step S420, it is determined in step S422 whether the laser light irradiation position (measurement position) has exceeded the reading end position. I tried to do it. However, if the measurement of the ratio of the plurality of crystal structures is unnecessary and the measurement of the ratio is not input, the controller CT determines “No” in step S420 and determines the peak radius for one round. Immediately after detecting rp (t, n), the process proceeds to step S424.
  • the controller CT executes the diffraction ring erasure program of FIG. 8 for erasing the diffraction ring imaged on the imaging plate 28.
  • Execution of the diffraction ring erasure program is started in step S500, and the controller CT instructs the feed motor control circuit 22 to move the imaging plate 28 to the erasure start position in the diffraction ring erasure region in step S502.
  • the feed motor control circuit 22 drives and controls the feed motor 18 in cooperation with the position detection circuit 21 to move the imaging plate 28 to the erase start position.
  • the center of the visible light output from the LED 55 is located at a position smaller than the calculated diffraction ring reference radius R1 of the ferrite by a predetermined distance ⁇ .
  • this position is output from the position detection circuit 21 when the distance from the center of the imaging plate 28 to the center of the visible light of the LED is R0 ′ in a state where the imaging plate 28 is at the drive limit position. This is the position where the position becomes R1- ⁇ -R0 ′.
  • the predetermined distance ⁇ is slightly larger than the predetermined distance ⁇ , and is a position deviated with a margin from the radius of the diffraction ring imaged by the ferrite. Thereby, the diffraction ring imaged by the ferrite is surely erased by the process described later.
  • step S504 the controller CT controls the LED drive circuit 56 to start irradiating the imaging plate 28 with visible light by the LED 55.
  • step S506 the controller CT instructs the feed motor control circuit 22 to start and move the imaging plate 28.
  • the feed motor control circuit 22 drives and controls the feed motor 18 to move the imaging plate 28 from the erasing start position to the bearing portion 19 side (lower right direction in FIGS. 1 and 2) at a constant speed.
  • visible light from the LED 55 starts to move at a constant speed from the inside to the outside by a predetermined distance ⁇ ( ⁇ > ⁇ ) from the diffraction ring reference radius R1 of the ferrite while rotating in the imaging plate 28.
  • step S510 the current position of the imaging plate 28 indicates the erasure end position. Determine if it has exceeded. This end position is a position that is larger than the diffraction ring reference radius R1 of the ferrite by a predetermined distance ⁇ . Specifically, the position output from the position detection circuit 21 is a position where R1 + ⁇ R0 ′. Then, until the current position of the imaging plate 28 exceeds the erasing end position, the controller CT determines “No” in step S510, and repeatedly executes the processes of steps S508 and S510.
  • step S510 determines “Yes” in step S510, and causes the feed motor control circuit 22 to stop moving the imaging plate 28 in step S512.
  • step S514 the LED driving circuit 56 is instructed to stop the irradiation of visible light by the LED 55. Accordingly, the feed motor control circuit 22 stops the movement of the imaging plate 28 by stopping the operation of the feed motor 18. The LED drive circuit 56 stops the irradiation of visible light from the LED 55. In this state, the diffraction ring imaged by the ferrite is completely erased.
  • step S516 determines in step S516 whether or not there is a next erasing position, that is, a diffraction ring to be further erased.
  • the imaging plate 28 has a diffraction ring made of ferrite and a diffraction ring made of austenite, so the controller CT determines “Yes” in step S516 and returns to step S502. Then, the diffraction rings imaged by austenite are erased by the processing of steps S502 to S510 described above.
  • the erase start position in step S502 is an inner position by a predetermined distance ⁇ from the austenite diffraction ring reference radius R2
  • the erase end position in step S510 is an outer position by a predetermined distance ⁇ from the austenite diffraction ring reference radius R2. It is.
  • the erase start position is a position where the position output from the position detection circuit 21 becomes R2- ⁇ -R0 '
  • the erase end position is the position output from the position detection circuit 21 as R2 + ⁇ -R0'. Is the position.
  • the processing of steps S512 and S514 stops the movement of the imaging plate 28 and also stops the irradiation of visible light by the LED 55.
  • step S514 the controller CT again determines the presence of the next erase position in step S516. In this case, the diffraction ring formed by the diffracted X-rays by austenite is erased.
  • the controller CT instructs the spindle motor control circuit 25 to stop the rotation of the imaging plate 28 in step S520.
  • the spindle motor control circuit 25 stops the operation of the spindle motor 24 and stops the rotation of the imaging plate 28.
  • the controller CT ends the execution of the diffraction ring elimination program in step S522.
  • the controller CT sets the peak radius rp (1, n) of the ferrite diffraction ring and the peak radius rp (2, n) of the austenite diffraction ring by executing a program (not shown).
  • the residual stress is calculated and displayed on the display device 57 by the cos ⁇ method. In the calculation of the residual stress, only one of the peak radius rp (1, n) of the ferrite diffraction ring and the peak radius rp (2, n) of the austenite diffraction ring may be used.
  • the controller CT creates image data of the ferrite and austenite diffraction rings using the peak radii rp (1, n) and rp (2, n), and the ferrite and austenite diffraction rings are displayed on the display device 57. indicate. Thereby, the residual stress of the measurement object OB (iron) can be recognized from the deviation from the perfect circle of the diffraction ring.
  • the controller CT calculates the minimum value (that is, the signal intensity at a portion where no diffraction ring is formed) from all the intensity signals S1 (n, m) related to ferrite to all the intensity signals S1 (n, m).
  • the subtracted values are summed up, and the total value is divided by the maximum value N of the circumferential direction number n at the time of measurement, and the diffraction integrated intensity relating to the diffraction ring of ferrite (corresponding to the area of the hatched area near the radius R1 in FIG.
  • a diffraction that is an image of a diffracted X-ray recorded on the imaging plate 28 by executing the diffraction ring reading program of FIGS. 5A and 5B and the peak detection program of FIG. Each ring is detected.
  • the control parameter setting program of FIG. 6 is executed in parallel with the execution of the diffraction ring reading program.
  • the intensity of the laser beam emitted when the high-level output is instructed from the laser light source 33 by the processing of step S304 is calculated by the calculation of Equation 2 above. Set to Pw.
  • the intensity of the stimulated light emission (the intensity of the received light signal obtained by laser irradiation) is changed to the laser light irradiation start position.
  • the intensity can be the same as the intensity when X-rays are received at a distance from the origin of generation of diffracted X-rays at (the position of the spherical surface of the dotted line in FIG. 14).
  • the focus position of the laser beam by the focus actuator 40 is set to the focus offset voltage Fo calculated by the calculations of Equations 8 and 9 by the process of step S306 of the control parameter setting program of FIG. Offset accordingly.
  • the surface of the imaging plate 28 corresponding to the angle change ⁇ for a certain time is changed.
  • the time for the laser beam to move the radial distance D is kept constant. Then, by controlling the laser beam intensity, the focus offset voltage, and the radial movement speed according to such a laser irradiation position, the imaging plate 28 is irradiated with the optimal laser beam, and the optimal laser beam irradiation position is moved. Therefore, a good light reception signal and its distribution by laser light irradiation can be obtained, and as a result, the diffraction ring can be measured well.
  • the intensity distribution curve of the laser beam in the radial direction of the diffraction ring is changed to the diffraction X-ray by changing the laser beam intensity Pw, the focus offset voltage Fo, and the radial movement speed Fr according to the irradiation position of the laser beam.
  • the original intensity distribution curve is the same as when diffracted X-rays are received by a spherical surface having the same radius from the origin of occurrence of.
  • two of the laser beam intensity Pw and the radial movement speed Fr may be changed without changing the focus offset voltage Fo. In this case, the process of step S306 of the control parameter setting program of FIG.
  • step S304 the laser beam intensity Pw is calculated by executing the calculation of the following equation 26, and the calculated laser beam intensity Pw is calculated.
  • r is the radius value of the laser light irradiation position
  • Pwo indicates the laser light intensity at the laser light irradiation start position, and is a predetermined value.
  • r0 is equal to the reading start position R1- ⁇
  • L is the distance from the origin of diffraction X-ray generation to the imaging plate 28, and ⁇ is the X-ray absorption coefficient of air.
  • Equation 26 is on the right side of Equation 2 for calculating the laser beam intensity Pw of the above embodiment, and Equation 9 for calculating the focus offset voltage Fo of the above embodiment (relative to the spot area at the laser beam irradiation start position). It is a mathematical formula obtained by multiplying the reciprocal of the ratio of the spot area at the laser beam irradiation position. In other words, the number 26 increases the laser beam intensity by the amount that the intensity of the diffracted X-rays decreases as the distance from the origin of the generated diffracted X-rays increases.
  • the intensity ratio of the diffracted X-rays per unit area is the reciprocal of the area ratio if the intensity of the diffracted X-rays is constant. Therefore, the laser beam irradiation start position for obtaining the focus offset voltage Fo of the above formula 9 What is necessary is just to multiply the reciprocal of the ratio of the spot area at the laser beam irradiation position to the spot area at.
  • the radial movement speed Fr is the same as the control in step S308 in the above embodiment.
  • the intensity distribution curve of the laser beam in the radial direction of the diffraction ring is the same as when the diffracted X-ray is received by a spherical surface having the same radius from the origin of generation of the diffracted X-ray. It can be an intensity distribution curve. Therefore, the diffraction ring can be detected with high accuracy.
  • the adder 47 and the focus offset voltage generation circuit 49 of the above embodiment are not necessary.
  • the focus offset voltage Fo, the laser beam intensity Pw, and the radial movement speed Fr in the above embodiment are kept constant without being changed.
  • the signal intensity S (n, m) and the radius value r (n, m) may be corrected. That is, the signal intensity S (n, m) and the radius value r (n, m) acquired by executing the diffraction ring reading program of FIGS. 5A and 5B without the control parameter setting program of FIG. You may make it correct
  • the controller CT starts execution of the data correction program in step S600 of FIG. 18, and is obtained by executing the following equation 27 in step S601.
  • the corrected signal strength S ′ (n, m) is calculated by correcting the signal strength S (n, m).
  • r0 is the smallest data value in the radius value r (n, m) (radius value r1 (n, m), r2 (n, m)) (when there are a plurality of diffraction rings, the radius is The value r (n, m) (the smallest data value in the radius values r1 (n, m), r2 (n, m)).
  • L is the distance from the origin of generation of diffracted X-rays (X-ray irradiation position to the measurement object OB) to the imaging plate 28 as in the above embodiment.
  • ⁇ is the X-ray absorption coefficient of air.
  • the equation (27) is obtained by correcting the laser beam intensity Pw and the laser beam intensity Pwo at the laser beam irradiation start position in the variation (26), and the signal intensity S (n, m) obtained by measurement and the signal intensity S ( n, m). That is, the number 27 is based on the fact that the laser light intensity and the signal intensity are in a substantially proportional relationship.
  • the distance from the origin of diffraction X-rays increases, resulting in diffraction.
  • the signal intensity increases as the X-ray intensity decreases, and the area of the imaging plate 28 where all directions are surrounded by the minute angle ⁇ at the origin of generation of the diffracted X-rays increases, and the diffraction X per unit area increases.
  • the signal strength increases as the line strength decreases.
  • the controller CT corrects the acquired radius value r (n, m) by executing the following equation 28 in step S602 to correct the corrected radius value r ′ (n, m).
  • the execution of the data correction program is terminated.
  • r0 is the smallest data value in the radius value r (n, m) (radius value r1 (n, m), r2 (n, m)) used in the processing of step S601.
  • L is also the distance from the origin of generation of the diffracted X-rays (X-ray irradiation position on the measurement object OB) to the imaging plate 28 used in the process of step S601.
  • this equation 28 represents the distance (r (n, m) ⁇ ro) in the radial direction on the imaging plate 28 as the radius (ro 2 + L 2 ) 1/2 from the origin of diffraction X-ray generation. Is equivalent to obtaining a distance obtained by adding the minimum radius value ro.
  • Equation 28 will be described. If the distance from the imaging plate 28 to the measurement object OB is L, and the angle formed by the X-ray irradiation direction and the direction from the origin of generation of diffracted X-rays to the laser beam irradiation start position is ⁇ 0, the following equation 29 is established. . Further, when the angle formed between the X-ray irradiation direction and the direction from the generation origin of the diffracted X-ray to the laser beam irradiation position is ⁇ , the following Equation 30 is established.
  • the distance (r ′ (n, m) ⁇ ro) on the spherical surface having the radius (ro 2 + L 2 ) 1/2 with respect to the angle ( ⁇ 0) is expressed as the following Expression 31.
  • the equation 31 is transformed into the following equation 32.
  • the equation 28 is derived.
  • the correction of the radius value r (n, m) using Equation 28 is performed by changing the radial distance (r (n, m) ⁇ ro) on the imaging plate 28 from the origin of diffraction X-rays to the radius (ro 2). + L 2 ) Correction for converting to a distance on a 1/2 spherical surface. Therefore, even with this modification, the intensity distribution curve of the laser beam in the radial direction of the diffraction ring is the same as that obtained when the diffracted X-ray is received by a spherical surface having the same radius from the origin of generation of the diffracted X-ray. It can be a distribution curve. Therefore, the diffraction ring can be detected with high accuracy.
  • the correction of the signal intensity S (n, m) in step S601 in this modification corresponds to the change in the laser light intensity Pw and the setting control of the focus offset voltage Vo by the calculations of Equations 2, 8, and 9 in the above embodiment. This corresponds to the change of the laser light intensity Pw by the calculation of Equation 26 in the above modification.
  • the correction of the radius value r (n, m) in step S602 corresponds to the setting control of the radial movement speed Fr by the calculation of Expression 22 in the above embodiment and the modification. Therefore, only one of the processes in steps S601 and S602 may be used in place of the corresponding process in the embodiment and the modification. In particular, even if the correction of the radius value r (n, m) in step S602 is used in place of the setting control of the radial movement speed Fr by the calculation of Equation 22 in the above embodiment and the modification, no large error occurs. .
  • the control of the radial moving speed Fr is effective, but the ratio measurement is performed. Nonetheless, when only the peak position of the diffraction ring is detected to evaluate the shape of the diffraction ring, the radial movement speed Fr need not necessarily be controlled.
  • the spot offset of the laser beam is changed by adding the focus offset voltage Fo to the focus servo signal and changing the focus offset voltage Fo.
  • the position of the objective lens 39, the position of the collimating lens 35, or the position of the optical head PUH is not provided without providing the focus servo function. May be changed in the optical axis direction of the laser light to change the spot area of the laser light.
  • the relationship between the position of the objective lens 39, the position of the collimating lens 35 or the position of the optical head PUH, and the spot area of the laser beam is obtained by the same method as in the above embodiment. Just keep it.
  • the said embodiment determines whether the position of the height direction of the measuring object OB is in a predetermined range using the light receiving position of the reflected light received by the light receiving sensor 31, If it is not within the range, the operator adjusts the height of the elevating stage 12a.
  • the height of the elevating stage 12a may be automatically adjusted so that the position in the height direction of the measurement object OB represented by the light receiving position of the light receiving sensor 31 is within a predetermined range. . According to this, as long as the position in the height direction of the measurement object OB set by the operator is within a range in which the light receiving sensor 31 can receive the reflected light, the operator adjusts the height of the elevating stage 12a. Since there is no need, work efficiency can be improved. For example, the light receiving sensor 31 is not required if the distance between the imaging plate 28 and the measurement object OB is always constant as in the conventional X-ray detection apparatus.
  • the diffraction ring reference radius R is calculated using the light receiving position of the light receiving sensor 31, and an area in which the radius of the imaged diffraction ring may deviate from the diffraction ring reference radius R is assumed.
  • the reading start position is determined.
  • the laser beam may always be irradiated to a certain region without calculating the diffraction ring reference radius R.
  • the entire region of the imaging plate 28 may be irradiated with laser light.
  • visible light emitted from the LED 53 may be always irradiated with visible light emitted from the LED 53 in a certain region.
  • the entire area of the imaging plate 28 may be irradiated with visible light from the LED 53.
  • the measurement time is longer than in the above embodiment.

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Abstract

コントローラＣＴは、測定対象物にて回折したＸ線による回折環を記録した回折光受光器２８にレーザ光を照射して回折環を測定する。コントローラＣＴは、レーザ光が照射されている位置の半径値が増加するに従って大きくなる回折Ｘ線の減衰量の変化を補正するように、半径値を用いてレーザ光強度を計算して、計算したレーザ光強度のレーザ光を回折光受光器２８に照射する。また、コントローラＣＴは、前記半径値が増加するに従って大きくなる測定対象物にＸ線を照射した際の回折Ｘ線が受光される面積の変化を補正するように、前記半径値を用いてフォーカス制御値を計算して、前記計算したフォーカス制御値に応じて対物レンズ３０によるフォーカス位置を制御して、回折光受光器２８に形成されるレーザ光のスポット径を制御する。

Description

Ｘ線回折測定装置
　本発明は、測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物にて回折したＸ線を受光面で受光して、受光面に形成される回折環の形状や回折環ごとの強度を測定し、この形状や強度から測定対象物の残留応力や測定対象物の構成物質の特定の相の割合など、測定対象物の特性を評価するＸ線回折測定装置に関する。
　従来から、測定対象物の残留応力や特定の相の割合をＸ線回折により測定することはよく行われている。Ｘ線回折装置において、装置が小型化できＸ線の照射時間を短くすることが可能な方法として、下記特許文献１に示された装置がある。この装置は、Ｘ線を所定の角度で測定対象物に照射し、測定対象物にて回折したＸ線（以下、回折Ｘ線という）を、感光性を有するイメージングプレートで受光し、イメージングプレートに形成された環状のＸ線回折像（以下、回折環という）の形状を分析するｃｏｓα法により、測定対象物の残留応力を算出している。下記特許文献１では回折環の形状を測定する際における二つの方法が示されている。一つの方法は、Ｈｅ－Ｎｅレーザ光などの励起光でイメージングプレート上を走査し、回折環の画像を得る方法であり、他の一つの方法は、Ｘ線ＣＣＤで回折Ｘ線を受光し、Ｘ線ＣＣＤの各画素が出力する信号から回折環の画像を得る方法である。
特開２００５－２４１３０８号公報
　しかしながら、発明者が多くの実験により確認した結果、いずれの方法も回折環の半径方向の強度分布の精度が良好でないことが分かった。具体的には、第１の問題は、回折環に対するレーザ光の照射によって得られる受光信号の強度が、半径値が大きい位置ほど小さくなることである。これは、次の（１）（２）の理由によるものと考えられる。
（１）Ｘ線の強度は、空気による吸収により、Ｘ線の発生原点からの距離が大きくなるほど小さくなる。発生原点のＸ線の強度をＩｏとするとともに、空気による吸収係数をμとすると、発生原点から距離Ａだけ離れた位置のＸ線の強度Ｉは下記数１によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 したがって、図２０に示すように、回折環の半径が大きくなるほど、回折Ｘ線の発生原点（測定対象物へのＸ線の照射位置）Ｏからイメージングプレート２８までの距離は大きくなるので（ｄ１＜ｄ２＜ｄ３）、回折Ｘ線の強度が小さくなる。
（２）回折環に対するレーザ光の照射によって得られる受光信号の単位面積当たりの強度が、半径値が大きい位置ほど小さくなる。すなわち、回折Ｘ線は進行方向に広がるので、回折環の半径が大きくなるほど、回折Ｘ線の発生原点Ｏからイメージングプレート２８までの距離は大きくなり、単位面積当たりの回折Ｘ線の強度は小さくなる。さらに、回折環の半径が大きくなるほど、回折Ｘ線がイメージングプレート２８に照射される方向に垂直な平面と、イメージングプレートの平面とのなす角度は大きくなるので（θ１＜θ２＜θ３）、回折Ｘ線は半径方向に延びて単位面積当たりの回折Ｘ線の強度がさらに小さくなる。
　そして、このように半径が大きくなる位置ほど、レーザ光の照射による受光信号の強度が小さくなることにより、回折環を形成した回折Ｘ線の強度の本来の値からのずれが大きくなる。特に、複数の回折環が記録されている場合、内側の回折環からの受光信号の強度に比べて、外側の回折環からの受光信号の強度が小さく測定されるので、複数の回折環をそれぞれ形成した回折Ｘ線間の強度の比較が難しくなる。また、１つの回線環に関しても、半径が大きくなる位置ほど受光信号の強度が小さくなるので、図２１に誇張して実線で示すように、半径が小さい側に受光信号すなわち回折Ｘ線のピークが寄る形状となり、点線で示す理想の強度分布曲線を得ることができない。その結果、従来技術においては、測定対象物の残留応力、測定対象物の構成物質における特定の相の割合などを精度よく測定することができない。
　さらに、第２の問題は、前記（２）のように、半径が大きくなる位置ほど回折Ｘ線による回折環が半径方向に広がって間延びして形成されていて、受光信号の強度分布が半径方向に対称でないために、一定の速度でレーザ光を半径方向に移動させながら回折環に照射した場合、回折環を精度よく測定できないことである。特に、複数の回折環が記録されている場合、内側の回折環の半径方向幅に比べて、外側の回折環の半径方向幅が大きく形成されるので、回折環の半径方向幅の比較が難しくなる。また、１つの回線環に関しても、回折環が半径方向に対称に形成されていないので、受光信号の半径方向の分布がピークを挟んで対称にならず、回折環の形状の測定も良好でなくなる。その結果、従来技術においては、測定対象物の残留応力、測定対象物の構成物質における特定の相の割合などを精度よく測定することができない。
　本発明は上記第1及び第２の問題を解決するためになされたもので、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線を受光面で受光し、回折Ｘ線により受光面に形成される回折環の形状や回折環ごとの強度を測定し、この形状や強度から測定対象物の残留応力や測定対象物の構成物質における特定の相の割合など、測定対象物を評価するＸ線回折装置において、イメージングプレートの形状、設置位置を変えることなく、回折環の半径方向の強度分布が回折Ｘ線の発生原点から同一半径にある球面で回折Ｘ線を受光した場合である、本来の回折環の強度分布曲線になるようにし、高精度で測定対象物の残留応力が測定でき、また高精度で測定対象物の構成物質における特定の相の割合を測定することができるＸ線回折測定装置を提供することにある。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、後述する実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の各構成要件は、この実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。
　上記目的を達成するために、第１の発明は、測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器（１３）と、中央にＸ線を通過させる貫通孔が形成されたテーブル（２７）と、テーブルに固定されていて、測定対象物にて回折したＸ線の回折光を受光する受光面を有し、回折光の像である回折環を記録する回折光受光器（２８）と、レーザ光を出射するレーザ光源及びレーザ光を受光するフォトディテクタを有し、レーザ光を回折光受光器の受光面に照射するとともに、レーザ光の照射によって回折光受光器から出射された光を受光して受光強度を表す受光信号を出力するレーザ検出装置（ＰＵＨ）と、テーブルを、貫通孔の中心軸回りに回転させる回転手段（２４，２５）と、テーブルを、回折光受光器の受光面に平行な方向に、レーザ検出装置に対して相対的に移動させる移動手段（１５，１７，１８，２２）と、移動手段によるテーブルの移動位置を検出する位置検出回路（２１）と、回転手段及び移動手段を制御して回折環が記録された回折光受光器を回転及び移動させて、レーザ検出装置から出射されるレーザ光の回折光受光器における照射位置を回折光受光器の中心周りに回転させるとともに半径方向に変化させる照射位置制御手段（ＣＴ，Ｓ２０８，Ｓ２１６）と、照射位置制御手段により回折光受光器におけるレーザ光の照射位置を回折光受光器の中心周りに回転させるとともに半径方向に変化させている状態で、複数の位置でレーザ検出装置から出力される受光信号をそれぞれ入力し、前記入力した受光信号によって表された受光強度を表す受光強度データを複数の位置にそれぞれ対応させて順次記憶するとともに、位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置に基づいて回折光受光器の中心から複数の位置までの距離をそれぞれ計算して前記計算した距離を表すデータを半径値データとして複数の位置にそれぞれ対応させて順次記憶するデータ読取り手段（ＣＴ，Ｓ２２２，Ｓ２２４，Ｓ２２８）とを備え、Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物で回折したＸ線によって回折光受光器に記録された回折環を測定するＸ線回折測定装置において、位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置を用いて、回折光受光器の中心からレーザ光の照射位置までの距離が大きくなるに従って、レーザ光源から出射されるレーザ光の強度が大きくなるようにレーザ光源を制御し、Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の減衰量の変化を補償するレーザ光強度制御手段（ＣＴ，Ｓ３０２，Ｓ３０４，３４）と、位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置を用いて、回折光受光器の中心からレーザ光の照射位置までの距離が大きくなるに従って、回折光受光器に形成されるレーザ光のスポット径が大きくなるように、レーザ光のフォーカス位置の変更によりレーザ光のスポット径を制御し、Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の受光面積の変化を補償するレーザ光スポット制御手段（ＣＴ，Ｓ３０２，Ｓ３０６，４０，４７，４９）とを設けたことにある。
　前記第1の発明においては、レーザ光強度制御手段の作用により、回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の減衰量の変化が補償されるとともに、光スポット制御手段の作用により、回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の受光面積の変化が補償される。これにより、空気による回折Ｘ線の吸収及び回折Ｘ線の広がりにより、回折光受光器で半径が大きくなる位置ほどレーザ光の照射による受光信号の強度が小さくなることが補償されるので、回折Ｘ線の半径方向の強度の分布が是正されて回折環の測定精度が良好となり、測定対象物の残留応力、測定対象物の構成物質における特定の相の割合などを精度よく測定することができるようになる。
　また、第２の発明は、前記第1の発明におけるレーザ光強度制御手段及び光スポット制御手段に代えて、位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置を用いて、回折光受光器の中心からレーザ光の照射位置までの距離が大きくなるに従って、レーザ光源から出射されるレーザ光の強度が大きくなるようにレーザ光源を制御し、Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の減衰量の変化を補償するとともに、Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の受光面積の変化を補償するレーザ光強度制御手段（ＣＴ，Ｓ３０２，Ｓ３０４，３４）を設けたことにある。
　前記第２の発明においては、レーザ光強度制御手段の作用により、回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の減衰量の変化及び回折Ｘ線の受光面積の変化が補償される。その結果、第２の発明によっても、空気による回折Ｘ線の吸収及び回折Ｘ線の広がりにより、回折光受光器で半径が大きくなる位置ほどレーザ光の照射による受光信号の強度が小さくなることが補償されるので、回折Ｘ線の半径方向の強度の分布が是正されて回折環の測定精度が良好となり、測定対象物の残留応力、測定対象物の構成物質における特定の相の割合などを精度よく測定することができるようになる。
　また、第３の発明は、前記第１又は第２の発明において、さらに、位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置を用いて、回折光受光器の中心からレーザ光の照射位置までの距離が大きくなるに従って、回折光受光器に照射されるレーザ光の半径方向の移動速度が速くなるように、移動手段のテーブルの移動速度の変更によりレーザ光の半径方向の移動速度を制御し、Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の回折光受光器の半径方向の距離の変化を補償する半径方向移動速度制御手段（ＣＴ，Ｓ３０２，Ｓ３０８）を設けたことにある。
　前記第３の発明においては、半径方向移動速度制御手段の作用により、回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の回折光受光器の半径方向の距離の変化が補償される。その結果、第３の発明によれば、回折環の半径が大きくなって回折Ｘ線の半径方向における強度分布曲線の横軸が間延びすることが修正されるとともに、受光信号の強度分布が修正されて、回折環の半径によらずに、回折環の測定精度が良好となり、測定対象物の残留応力、測定対象物の構成物質における特定の相の割合などを精度よく測定することができるようになる。
　また、第４の発明は、前記第３の発明における半径方向移動速度制御手段に代えて、半径値データを変換する半径値データ変換手段であって、回折Ｘ線の発生原点を中心として前記記憶された半径値データにより表された距離のうちで最小の距離を表す位置までの距離を半径とする球を想定し、複数の位置に対応した半径値データによって表された距離と前記最小の距離との差である各半径方向距離を、前記最小の距離を表す位置からの前記想定した球の球面上の距離に変換するとともに、前記変換した距離に前記最小の距離を加算した距離を半径値データとする半径値データ変換手段（ＣＴ,Ｓ６０２）を設けたことにある。
　前記第４の発明においては、半径値データ変換手段の半径値データの変換により、受光強度データを記憶した複数の位置が実質的に１つの球面上の位置となり、回折Ｘ線の出射方向による回折Ｘ線の回折光受光器の半径方向における広がりの変化が補償されるので、この場合も、回折環の半径が大きくなって回折Ｘ線の強度分布曲線の横軸が間延びすることが修正されるとともに、受光信号の強度分布が修正されて、回折環の半径によらずに、回折環の測定精度が良好となり、精度よく測定対象物の残留応力及び測定対象物の構成物質における特定の相の割合を測定することができるようになる。
　また、第５の発明は、前記第1の発明におけるレーザ光強度制御手段及び光スポット制御手段に代えて、又は前記第２の発明のレーザ光強度制御手段に代えて、Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の減衰量の変化を補償するとともに、Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の受光面積の変化を補償するために、データ読取り手段によって記憶された受光強度データを、前記受光強度データに対応する前記半径値データにより表された距離に応じて変更する受光強度データ変更手段（ＣＴ,Ｓ６０１）を設けたことにある。
　前記第５の発明においては、受光強度データ変更の作用により、回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の減衰量の変化及び回折Ｘ線の受光面積の変化が補償される。その結果、第５の発明によっても、空気による回折Ｘ線の吸収及び回折Ｘ線の広がりにより、半径が大きくなる位置ほどレーザ光の照射による受光信号の強度が小さくなることが補償されるので、回折Ｘ線の半径方向の強度の分布が修正されて回折環の測定精度が良好となり、測定対象物の残留応力、測定対象物の構成物質における特定の相の割合などを精度よく測定することができるようになる。
　また、第６の発明は、前記第５の発明において、半径値データを変換する半径値データ変換手段であって、回折Ｘ線の発生原点を中心として前記記憶された半径値データにより表された距離のうちで最小の距離を表す位置までの距離を半径とする球を想定し、複数の位置に対応した半径値データによって表された距離と前記最小の距離との差である各半径方向距離を、前記最小の距離を表す位置からの前記想定した球の球面上の距離に変換するとともに、前記変換した距離に前記最小の距離を加算した距離を半径値データとする半径値データ変更手段（ＣＴ，Ｓ６０２）を設けたことにある。
　前記第６の発明においては、前記第４の発明と同様に、半径値データ変換手段の半径値データの変換により、回折環の半径が大きくなって回折Ｘ線の強度分布曲線の横軸が間延びすることが修正されるとともに、受光信号の強度分布が修正されるので、回折環の半径によらずに、回折環の測定精度が良好となり、精度よく測定対象物の残留応力及び測定対象物の構成物質における特定の相の割合を測定することができるようになる。
　さらに、本発明の実施にあたっては、本発明は、Ｘ線回折測定装置の発明に限定されることなく、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。
本発明の一実施形態に係るＸ線回折測定装置の全体概略図である。 図１のＸ線回折測定装置の本体部分を拡大した拡大図である。 イメージングプレートから測定対象物までの距離と、受光センサにおける受光位置との関係を説明するための説明図である。 図１のコントローラによって実行される回折環撮像プログラムを示すフローチャートである。 図１のコントローラによって実行される回折環読取りプログラムの前半部分を示すフローチャートである。 前記回折環読取りプログラムの後半部分を示すフローチャートである。 図１のコントローラによって実行される制御パラメータ設定プログラムを示すフローチャートである。 図１のコントローラによって実行されるピーク検出プログラムを示すフローチャートである。 図１のコントローラによって実行される回折環消去プログラムを示すフローチャートである。 イメージングプレートに撮像された回折環を説明する説明図である。 イメージングプレートの移動限界位置からの移動距離と、イメージングプレートにおけるレーザ光の照射位置の半径方向距離（半径値）との関係を説明するための図である。 読取りポイントの軌跡を説明する説明図である。 信号強度のピークを説明するために、受光曲線の一例を示したグラフである。 半径位置に対する信号強度の変化を示すグラフである。 レーザ光強度の設定において、回折Ｘ線の原点からの距離の変化を説明するための説明図である。 Ｘ線の吸収係数を求めるために測定対象物までの距離を変更して回折環を作成することを説明するための説明図である。 フォーカスオフセット電圧の設定において、回折Ｘ線の原点の微小角度Δθに対するスポットの直径に相当する長さを説明するための説明図である。 フォーカスオフセット電圧とレーザスポットの面積との関係を説明するための説明図である。 変形例に係るデータ補正プログラムを示すフローチャートである。 半径データが示す距離を同一半径の球面上での距離に補正することを説明するための説明図である。 従来技術において、回折環の半径方向の強度分布が半径方向に対称にならない理由を説明するための説明図である。 従来技術において、回折環の半径方向の強度分布が半径方向に対称にならないことを誇張して示す図である。
　本発明の一実施形態に係るＸ線回折測定装置の構成について図１乃至図３を用いて説明する。このＸ線回折測定装置は、測定対象物ＯＢの特性を評価するために、Ｘ線を測定対象物ＯＢに照射するとともに、同照射による測定対象物ＯＢからの回折Ｘ線により形成される回折環の形状及び回折環ごとの回折Ｘ線の強度を読み取る。このＸ線回折測定装置は、箱状に形成されたフレームＦＲを有し、フレームＦＲの底面の角部から下方へ支持脚１１が延設されている。すなわち、フレームＦＲの底面は、Ｘ線回折測定装置の設置面ＦＬよりも上方に位置する。フレームＦＲの下方には、昇降機１２が設けられている。昇降機１２は、測定対象物ＯＢを固定するための昇降ステージ１２ａを有する。昇降ステージ１２ａは、上下に昇降可能となっている。フレームＦＲの底面であって、昇降機１２の上方に位置する部分には開口部が設けられていて、昇降ステージ１２ａを上昇させることにより、固定した測定対象物ＯＢをフレームＦＲの内部へ搬入することができる。
　フレームＦＲ内の上部には、Ｘ線制御回路１４によって制御されて、Ｘ線を出射するＸ線出射器１３が固定されている。Ｘ線出射器１３から出射されたＸ線の光軸と、測定対象物ＯＢの法線とが所定の角度θ（例えば、３０°）をなすように、Ｘ線出射器１３の出射口の向きが設定されている。
　Ｘ線制御回路１４は、後述するコントローラＣＴによって制御され、Ｘ線出射器１３から一定の強度のＸ線が出射されるように、Ｘ線出射器１３に供給する駆動電流及び駆動電圧を制御する。また、Ｘ線出射器１３は、図示しない冷却装置を備えていて、Ｘ線制御回路１４は、この冷却装置に供給する駆動信号も制御する。これにより、Ｘ線出射器１３の温度が一定に保たれる。
　Ｘ線出射器１３の下方には、移動ステージ１５が設けられている。移動ステージ１５は、ステージ送り装置１６により、Ｘ線出射器１３から出射されたＸ線の光軸に垂直な方向に移動可能となっている。ステージ送り装置１６は、移動ステージ１５に固定された図示しないナットに螺合するスクリューロッド１７と、スクリューロッド１７を回転させるフィードモータ１８とを備えている。スクリューロッド１７は、Ｘ線出射器１３から出射されたＸ線の光軸に垂直な方向に延設されている。そして、スクリューロッド１７の一端部が、フレームＦＲに固定されたフィードモータ１８の出力軸に連結され、他端部が、フレームＦＲに固定された軸受部１９に回転可能に支持される。また、移動ステージ１５は、それぞれフレームＦＲに固定された、対向する１対の板状のガイド２０，２０により挟まれていて、スクリューロッド１７の軸線方向に沿って移動可能となっている。すなわち、フィードモータ１８を正転又は逆転駆動すると、フィードモータ１８の回転運動が移動ステージ１５の直線運動に変換される。フィードモータ１８内には、エンコーダ１８ａが組み込まれている。エンコーダ１８ａは、フィードモータ１８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２１及びフィードモータ制御回路２２へ出力する。
　位置検出回路２１及びフィードモータ制御回路２２は、コントローラＣＴからの指令により作動開始する。測定開始直後において、フィードモータ制御回路２２は、フィードモータ１８を駆動して移動ステージ１５をフィードモータ１８側へ移動させる。位置検出回路２１は、エンコーダ１８ａから出力されるパルス信号が入力されなくなると移動ステージ１５が移動限界位置に達したことを表す信号をフィードモータ制御回路２２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２２は、位置検出回路２１から移動限界位置に達したことを表す信号を入力するとフィードモータ１８への駆動信号の出力を停止する。上記の移動限界位置を移動ステージ１５の原点位置とする。したがって、位置検出回路２１は、移動ステージ１５が図１及び図２にて左上方向に移動して移動限界位置に達したとき「０」を表す位置信号を出力し、移動ステージ１５が移動限界位置から右下方向へ移動するとき、移動限界位置からの移動距離ｘを表す信号を位置信号として出力する。
　フィードモータ制御回路２２は、コントローラＣＴから移動ステージ１５の移動先の位置を表す設定値を入力すると、その設定値に応じてフィードモータ１８を正転又は逆転駆動する。位置検出回路２１は、エンコーダ１８ａが出力するパルス信号のパルス数をカウントする。そして、位置検出回路２１は、カウントしたパルス数を用いて移動ステージ１５の現在の位置（移動限界位置からの移動距離ｘ）を計算し、コントローラＣＴ及びフィードモータ制御回路２２に出力する。フィードモータ制御回路２２は、位置検出回路２１から入力した移動ステージ１５の現在の位置が、コントローラＣＴから入力した移動先の位置と一致するまでフィードモータ１８を駆動する。
　また、フィードモータ制御回路２２は、移動ステージ１５の移動速度を表す設定値をコントローラＣＴから入力する。そして、エンコーダ１８ａから入力したパルス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１５の移動速度を計算し、前記計算した移動ステージ１５の移動速度がコントローラＣＴから入力した移動速度になるようにフィードモータ１８を駆動する。
　一対のガイド２０，２０の上端は、板状の上壁２３によって連結されている。上壁２３には、貫通孔２３ａが設けられていて、貫通孔２３ａには、Ｘ線出射器１３の出射口の先端部が挿入されている。なお、Ｘ線出射器１３の出射口の先端が移動ステージ１５に当接しないように、Ｘ線出射器１３及び移動ステージ１５の位置が設定されている。
　また、移動ステージ１５には、スピンドルモータ２４が組み付けられている。スピンドルモータ２４内には、エンコーダ１８ａと同様のエンコーダ２４ａが組み込まれている。すなわち、エンコーダ２４ａは、スピンドルモータ２４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２５及び回転角度検出回路２６へ出力する。さらに、エンコーダ２４ａは、スピンドルモータ２４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ＣＴ及び回転角度検出回路２６へ出力する。
　スピンドルモータ制御回路２５及び回転角度検出回路２６は、コントローラＣＴからの指令により作動開始する。スピンドルモータ制御回路２５は、コントローラＣＴから、スピンドルモータ２４の回転速度を表す設定値を入力する。そして、エンコーダ２４ａから入力したパルス信号の単位時間当たりのパルス数を用いてスピンドルモータ２４の回転速度を計算し、計算した回転速度がコントローラＣＴから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２４に供給する。回転角度検出回路２６は、エンコーダ２４ａから出力されたパルス列信号のパルス数をカウントし、そのカウント値を用いてスピンドルモータ２４の回転角度すなわちイメージングプレート２８の回転角度θｐを計算して、コントローラＣＴに出力する。そして、回転角度検出回路２６は、エンコーダ２４ａから出力されたインデックス信号を入力すると、カウント値を「０」に設定する。すなわち、インデックス信号を入力した位置が回転角度０°の位置である。
　スピンドルモータ２４の出力軸２４ｂの先端部には、円板状のテーブル２７が固定されている。テーブル２７の中心軸と、スピンドルモータ２４の出力軸２４ｂの中心軸とは一致している。テーブル２７は、下面中央部から下方へ突出した突出部２７ａを有していて、突出部２７ａの外周面には、ねじ山が形成されている。突出部２７ａの中心軸は、スピンドルモータ２４の出力軸２４ｂの中心軸と一致している。テーブル２７の下面には、イメージングプレート２８が組み付けられている。イメージングプレート２８は、表面に蛍光体が塗布された円形のプラスチックフィルムである。イメージングプレート２８の中心部には、貫通孔２８ａが設けられていて、この貫通孔２８ａに突出部２７ａを通し、突出部２７ａにナット状の固定具２９をねじ込むことにより、イメージングプレート２８が、固定具２９とテーブル２７の間に挟まれて固定される。固定具２９は、円筒状の部材で、内周面に、突出部２７ａのねじ山に対応するねじ山が形成されている。イメージングプレート２８は、フィードモータ１８によって駆動されて、移動ステージ１５、スピンドルモータ２４及びテーブル２７と共に原点位置から回折環を撮像する回折環撮像位置へ移動する。また、イメージングプレート２８は、スピンドルモータ２４によって駆動されて回転しながら、フィードモータ１８によって駆動されて、移動ステージ１５、スピンドルモータ２４及びテーブル２７と共に撮像した回折環を読み取る回折環読取り領域内、及び回折環を消去する回折環消去領域内にも移動する。
　また、移動ステージ１５、スピンドルモータ２４の出力軸２４ｂ、テーブル２７及び固定具２９には、Ｘ線出射器１３から出射されたＸ線を通過させる貫通孔がそれぞれ設けられている。これらの貫通孔の中心軸と、テーブル２７の回転軸は一致している。すなわち、これらの貫通孔の中心軸と、Ｘ線出射器１３から出射されるＸ線の光軸とが一致するとき、Ｘ線が測定対象物ＯＢに照射される。このように、Ｘ線を測定対象物ＯＢに照射するときのイメージングプレート２８の位置が、回折環撮像位置である。
　フィードモータ１８の下方には、測定対象物ＯＢにて反射したＸ線を受光する複数の受光素子からなる受光センサ３１（例えば、Ｘ線ＣＣＤ）が組み付けられている。受光センサ３１は、測定対象物ＯＢ及びイメージングプレート２８からフィードモータ１８側に十分離れている。これにより、イメージングプレート２８が回折環撮像位置にあるとき、受光センサ３１は、測定対象物ＯＢにて反射したＸ線を直接受光できる。受光センサ３１の受光面は、測定対象物ＯＢの上面と平行である。受光センサ３１の受光面におけるＸ線の受光位置は、図３に示すように、測定対象物ＯＢの高さに対応している。言い換えれば、イメージングプレート２８と測定対象物ＯＢとの距離Ｌに対応している。受光センサ３１は、それぞれの受光素子が受光した受光信号をセンサ信号取り出し回路３２へ出力する。
　センサ信号取り出し回路３２は、コントローラＣＴからの指令により作動開始し、受光センサ３１から入力した受光信号を用いて受光センサ３１の受光面における受光信号のピーク位置を算出して受光位置を表す受光位置信号としてコントローラＣＴへ出力する。
　また、受光センサ３１の下方には、レーザ検出装置ＰＵＨが組み付けられている。レーザ検出装置ＰＵＨは、回折環を撮像したイメージングプレート２８にレーザ光を照射して、イメージングプレート２８から入射した光の強度を検出する。レーザ検出装置ＰＵＨは、測定対象物ＯＢ及びイメージングプレート２８からフィードモータ１８側に十分離れている。すなわち、イメージングプレート２８が回折環撮像位置にあるとき、測定対象物ＯＢにて回折したＸ線がレーザ検出装置ＰＵＨによって遮られないようになっている。レーザ検出装置ＰＵＨは、レーザ光源３３と、コリメーティングレンズ３５、反射鏡３６、偏光ビームスプリッタ３７、１／４波長板３８及び対物レンズ３９を備えている。
　レーザ光源３３は、レーザ駆動回路３４によって制御されて、イメージングプレート２８に照射するレーザ光を出射する。
　レーザ駆動回路３４は、コントローラＣＴによって制御され、レーザ光源３３から所定の強度のレーザ光が出射されるように、駆動信号を制御して供給する。レーザ駆動回路３４は、後述するフォトディテクタ５４から出力された受光信号を入力して、受光信号の強度が所定の強度になるようにレーザ光源３３に出力する駆動信号を制御する。これにより、イメージングプレート２８に照射されるレーザ光の強度が一定に維持される。また、レーザ駆動回路３４は、コントローラＣＴによるハイレベルの出力の指示により、ローレベルの直流信号にコントローラＣＴにより設定されたパルスレベルのパルスを加算した出力信号を所定の短時間だけ出力し、その後に出力信号をローレベルの直流信号に戻す。
　コリメーティングレンズ３５は、レーザ光源３３から出射されたレーザ光を平行光に変換する。反射鏡３６は、コリメーティングレンズ３５にて平行光に変換されたレーザ光を、偏光ビームスプリッタ３７に向けて反射する。偏光ビームスプリッタ３７は、反射鏡３６から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。１／４波長板３８は、偏光ビームスプリッタ３７から入射したレーザ光を直線偏光から円偏光に変換する。対物レンズ３９は、１／４波長板３８から入射したレーザ光をイメージングプレート２８の表面に集光させる。
　対物レンズ３９には、フォーカスアクチュエータ４０が組み付けられている。フォーカスアクチュエータ４０は、対物レンズ３９をレーザ光の光軸方向に移動させるアクチュエータである。なお、対物レンズ３９は、フォーカスアクチュエータ４０が通電されていないときに、その可動範囲の中心に位置する。
　対物レンズ３９によって集光されたレーザ光を、イメージングプレート２８の表面であって、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）現象が生じる。すなわち、回折環を撮像した後、イメージングプレート２８にレーザ光を照射すると、イメージングプレート２８の蛍光体が回折Ｘ線の強度に応じた光であって、レーザ光の波長よりも波長が短い光を発する。イメージングプレート２８に照射されて反射したレーザ光の反射光及び蛍光体から発せられた光は、対物レンズ３９及び１／４波長板３８を通過して、偏光ビームスプリッタ３７にて反射する。偏光ビームスプリッタ３７の反射方向には、集光レンズ４１、シリンドリカルレンズ４２及びフォトディテクタ４３が設けられている。集光レンズ４１は、偏光ビームスプリッタ３７から入射した光を、シリンドリカルレンズ４２に集光する。シリンドリカルレンズ４２は、透過した光に非点収差を生じさせる。フォトディテクタ４３は、分割線で区切られた４つの同一正方形状の受光素子からなる４分割受光素子によって構成されており、時計回りに配置された受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに入射した光の強度に比例した大きさの検出信号を受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）として、増幅回路４４へ出力する。
　増幅回路４４は、フォトディテクタ４３から出力された受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）をそれぞれ同じ増幅率で増幅して受光信号（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’）を生成して、フォーカスエラー信号生成回路４５及びＳＵＭ信号生成回路５１へ出力する。増幅回路４４の増幅率は、適切な値に固定設定される。
　本実施形態においては、非点収差法によるフォーカスサーボ制御を用いる。フォーカスエラー信号生成回路４５は、増幅された受光信号（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’）を用いて、演算によりフォーカスエラー信号を生成する。すなわち、フォーカスエラー信号生成回路４５は、（ａ’＋ｃ’）－（ｂ’＋ｄ’）の演算を行い、この演算結果をフォーカスエラー信号としてフォーカスサーボ回路４６へ出力する。フォーカスエラー信号（ａ’＋ｃ’）－（ｂ’＋ｄ’）は、レーザ光の焦点位置のイメージングプレート２８の表面からのずれ量を表している。
　フォーカスサーボ回路４６は、コントローラＣＴにより制御され、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加算器４７を介してドライブ回路４８に出力する。加算器４７には、フォーカスオフセット電圧発生回路４９が接続されている。フォーカスオフセット電圧発生回路４９は、コントローラＣＴにより制御されて、コントローラＣＴによって指示されたフォーカスオフセット電圧を加算器４７に出力する。加算器４７は、フォーカスサーボ回路４６からのフォーカスサーボ信号に、このフォーカスオフセット電圧を加算してドライブ回路４８に出力する。ドライブ回路４８は、このフォーカスサーボ信号にフォーカスオフセット電圧を加算した信号に応じてフォーカスアクチュエータ４０を駆動して、対物レンズ３９をレーザ光の光軸方向に変位させる。
　この場合、フォーカスオフセット電圧が「０」であれば、フォーカスエラー信号（ａ’＋ｃ’）－（ｂ’＋ｄ’）の値が常に一定値（例えば、ゼロ）となるようにフォーカスサーボ信号を生成することにより、イメージングプレート２８の表面と、レーザ光の焦点を一致させ続けることができる。また、フォーカスオフセット電圧の加算により、レーザ光の焦点がイメージングプレート２８の表面からフォーカスオフセット電圧分だけずれた位置になり、イメージングプレート２８上におけるレーザ光のスポット面積が大きくなる。よって、フォーカスオフセット電圧を変化させることで、レーザ光のスポット面積を変化させることができる。なお、光ヘッドＰＵＨにおける光学素子の組付けが理想通り行われていれば、フォーカスオフセット電圧とレーザ光のスポット面積の関係は対物レンズ３９の開口数と対物レンズ３９に入射する前のレーザ光の断面径から理論的に計算することができるが、実際には光ヘッドＰＵＨの光学素子の組付けには理想からのずれがあるため、フォーカスオフセット電圧とレーザ光のスポット面積との関係は実際に測定して取得した方がよい。この方法については、詳しく後述する。
　ＳＵＭ信号生成回路５１は、受光信号（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’）を合算してＳＵＭ信号（ａ’＋ｂ’＋ｃ’＋ｄ’）を生成し、Ａ／Ｄ変換回路５２に出力する。ＳＵＭ信号の強度は、イメージングプレート２８にて反射した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２８にて反射した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、イメージングプレート２８に入射した回折Ｘ線の強度に相当する。
　Ａ／Ｄ変換回路５２は、コントローラＣＴによって制御され、ＳＵＭ信号生成回路５１からＳＵＭ信号を入力し、入力したＳＵＭ信号の瞬時値をディジタルデータに変換してコントローラＣＴに出力する。
　また、レーザ検出装置ＰＵＨは、集光レンズ５３及びフォトディテクタ５４を備えている。集光レンズ５３は、レーザ光源３３から出射されたレーザ光の一部であって、偏光ビームスプリッタ３７を透過せずに反射したレーザ光をフォトディテクタ５４の受光面に集光する。フォトディテクタ５４は、受光面に集光された光の強度に応じた受光信号を出力する受光素子である。従って、フォトディテクタ５４は、レーザ光源３３が出射したレーザ光の強度に対応した受光信号をレーザ駆動回路３４へ出力する。
　また、対物レンズ３９に隣接して、ＬＥＤ５５が設けられている。ＬＥＤ５５は、ＬＥＤ駆動回路５６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２８に撮像された回折環を消去する。ＬＥＤ駆動回路５６は、コントローラＣＴによって制御され、ＬＥＤ５５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。
　コントローラＣＴ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図４に示す回折環撮像プログラム、図５Ａ及び図５Ｂに示す回折環読取りプログラム、図６に示す制御パラメータ設定プログラム、図７に示すピーク検出プログラム、並びに図８の回折環消去プログラムを実行する。コントローラＣＴには、作業者が各種パラメータ、作業指示などを入力するための入力装置５８と、作業者に対して各種の設定状況、作動状況、測定結果などを視覚的に知らせるための表示装置５７とが接続されている。コントローラＣＴは、Ａ／Ｄ変換回路５２から出力されたＳＵＭ信号のディジタルデータを処理することによりイメージングプレート２８の蛍光体が発した光の強度を検出する。
　次に、上記のように構成したＸ線回折測定装置を用いて、測定対象物ＯＢの回折Ｘ線による回折環の形状及び回折環ごとの回折Ｘ線の強度を測定する手順について説明する。まず、作業者は、測定対象物ＯＢを昇降機１２の昇降ステージ１２ａに取り付け、昇降ステージ１２ａを上昇させて、測定対象物ＯＢをフレームＦＲ内にセットする。そして、作業者が、入力装置５８を用いて測定対象物ＯＢの材質（例えば、本実施形態の場合には鉄）を入力し、測定開始を指示すると、コントローラＣＴは、回折環撮像プログラムを実行する。また、鉄のように複数の結晶構造（フェライト及びオーステナイト）を含む場合には、複数の結晶構造の比率を測定するか否かも入力装置５８を用いて入力する。なお、本実施形態においては、この比率の測定を行うことも入力する。
　コントローラＣＴは、図４に示すように、ステップＳ１００にて、回折環撮像プログラムの実行を開始すると、ステップＳ１０２にて、スピンドルモータ制御回路２５に対して、イメージングプレート２８を低速回転させ、エンコーダ２４ａ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２８の回転を停止させる。これにより、測定開始時において、イメージングプレート２８の回転角度が０°に設定される。なお、回折環撮像プログラムにおける以降の処理においては、イメージングプレート２８を回転させない。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ１０４にて、フィードモータ制御回路２２を制御することにより、フィードモータ１８を作動させて、位置検出回路２１との協働によりイメージングプレート２８を回折環撮像位置へ移動させる。
　次に、コントローラＣＴは、ステップＳ１０６にて、センサ信号取り出し回路３２の作動を開始させる。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ１０８にて、Ｘ線制御回路１４を制御してＸ線の出射を開始させる。これにより、Ｘ線が測定対象物ＯＢに照射され、測定対象物ＯＢの表面にて反射したＸ線が受光センサ３１に受光される。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ１１０にて、センサ信号取り出し回路３２から受光位置信号を入力し、前記入力した受光位置信号を用いてイメージングプレート２８と測定対象物ＯＢとの距離Ｌを算出する。なお、この距離Ｌは、後述する処理のためにメモリに記憶される。そして、コントローラＣＴは、ステップＳ１１２にて、前記算出した距離Ｌが所定の基準範囲内にあるか否か判定する。距離Ｌが基準範囲外であれば、「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１１４にて、Ｘ線制御回路１４を制御して測定対象物ＯＢへのＸ線の照射を停止させる。
　そして、コントローラＣＴは、ステップＳ１１６にて、表示装置５７に、測定対象物ＯＢの高さ方向の位置が不適切である旨を表示するとともに、昇降機１２の昇降ステージ１２ａの高さ調整に関する情報を表示する。すなわち、昇降ステージ１２ａを、どの程度上昇又は下降させるべきかを表示する。そして、後述のステップＳ１２６にて、回折環撮像プログラムを終了する。この場合、作業者は、昇降ステージ１２ａの高さを調整した後、入力装置５８を用いて、再度、測定開始を指示する。上記のステップＳ１０８～Ｓ１１４までの所要時間は僅かなので、イメージングプレート２８には回折環が撮像されない。また、受光センサ３１が測定対象物ＯＢにて反射したＸ線を受光しない場合は、ステップＳ１１６にて、測定対象物ＯＢの高さ方向の位置が不適切である旨の表示がなされるのみであって、昇降ステージ１２ａの高さ調整に関する情報は表示されない。この場合、測定対象物ＯＢの位置は、極めて不適切な位置にあると考えられ、昇降ステージ１２ａの高さ調整の方向を目視で判断できる。
　一方、ステップＳ１１２の判定処理時に、距離Ｌが所定の基準範囲内である場合には、コントローラＣＴは、ステップＳ１１２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１１８に処理を進め、センサ信号取り出し回路３２の作動を停止させる。そして、コントローラＣＴは、ステップＳ１２０にて時間計測を開始し、ステップＳ１２２にて所定の設定時間を経過したか否かを判定する。時間計測開始から所定の設定時間を経過していなければ、ステップＳ１２２にて「Ｎｏ」と判定して判定処理を実行し続ける。すなわち、コントローラＣＴは、時間計測開始から所定の設定時間を経過するまで待機する。そして、時間計測開始から所定の設定時間を経過すると、コントローラＣＴは、ステップＳ１２２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１２４にてＸ線制御回路１４を制御してＸ線出射器１３によるＸ線の照射を停止させ、ステップＳ１２６にて回折環撮像プログラムの実行を終了する。
　これにより、イメージングプレート２８には回折環が撮像される。図９はこのイメージングプレート２８に撮像された回折環を示しており、本実施形態のように測定物質が鉄である場合には、内側にフェライトによる回折環が形成され、外側にオーステナイトによる回折環が形成される。なお、フェライトによる回折Ｘ線の強度はオーステナイトによる回折Ｘ線の強度に比べて大きく、イメージングプレート２８上には、フェライトによる回折環がオーステナイトによる回折環に比べて幅広かつ顕著に撮像される。
　次に、コントローラＣＴは、図５Ａ及び図５Ｂの回折環読取りプログラムを実行するとともに、このプログラムに並行して図６の制御パラメータ設定プログラム及び図７のピーク検出プログラムを実行する。回折環読取りプログラムは、イメージングプレート２８上にレーザ光を照射して、イメージングプレート２８上に撮像された回折環を読み取るプログラムである。また、制御パラメータ設定プログラムは、レーザ光の照射位置の半径値ｒに応じて、レーザ強度Ｐｗ、フォーカスオフセット電圧Fo及びレーザ光の半径方向移動速度Ｆｒを制御して、図２０に半径Ｌの点線で示す球面で回折Ｘ線を受光した状態と同様な状態の回折環を測定できるようにするプログラムである。また、ピーク検出プログラムは、前記ＳＵＭ信号強度の回折環の半径方向のピーク位置を検出するプログラムである。
　回折環読取りプログラムの実行は図５ＡのステップＳ２００にて開始され、コントローラＣＴは、ステップＳ２０２にて、回折環基準半径Ｒを算出する。回折環基準半径Ｒは、測定対象物ＯＢの残留応力が「０」である場合の回折環の半径である。回折環基準半径Ｒは、測定対象物ＯＢの材質及びイメージングプレート２８から測定対象物ＯＢまでの距離Ｌに依存する。すなわち、残留応力が「０」であるので、回折角θａは材質によって決定される。距離Ｌと回折環基準半径Ｒとは比例関係にあるので、予め材質ごとに、回折角θａを記憶しておけば、回折環基準半径Ｒを、Ｒ＝Ｌ・ｔａｎ（θａ）の演算によって算出できる。なお、測定対象物ＯＢの回折角θａが不明である場合には、その測定対象物ＯＢの粉末を測定対象物ＯＢに一様に付着させ、上記の回折環撮像プログラムを実行して、回折環を撮像すればよい。そして、このときの回折環の半径Ｒと距離Ｌからなる上記式を用いて回折角θａを求めればよい。
　本実施形態の場合には、フェライト及びオーステナイトの２種類の結晶構造を含む鉄を測定対象物ＯＢとしているので、回折角度はフェライト及びオーステナイト用の２種類の回折角度が予め記憶されているか、入力装置５８を用いて入力するとよい。したがって、回折環基準半径Ｒとして前述したフェライト及びオーステナイトによる２つの回折環の回折環基準半径Ｒ１，Ｒ２が計算される。
　前記ステップＳ２０２の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ２０４にて、位置検出回路２１の作動を開始させる。そして、ステップＳ２０６にて、フィードモータ制御回路２２に、イメージングプレート２８を回折環読取り領域内の読取り開始位置へ移動させることを指示する。フィードモータ制御回路２２は、位置検出回路２１と協働してフィードモータ１８を駆動制御して、イメージングプレート２８を読取り開始位置へ移動させる。このイメージングプレート２８が読取り開始位置にある状態では、対物レンズ３９の中心すなわちレーザ光の照射位置が前記計算したフェライトの回折環基準半径Ｒ１よりも所定距離αだけ小さい位置に位置する。なお、所定距離αは、撮像したフェライトによる回折環の半径が回折環基準半径Ｒ１からずれる可能性のある距離よりもやや大きい距離である。これにより、後述の処理により、フェライトによる回折環の測定が十分に内側から開始されて、フェライトによる回折環が確実に検出される。
　ここで、移動ステージ１５の移動限界位置から図１～３の右下方向への移動距離ｘを表す位置検出回路２１からの位置信号と、イメージングプレート２８の中心からレーザ光の照射位置（対物レンズ３９の中心位置）までの距離（すわちレーザ光の照射位置の半径値ｒ）との関係について説明しておく。移動ステージ１５すなわちイメージングプレート２８が移動限界位置にある状態において、図１０（Ａ）に示すように、イメージングプレート２８の中心から対物レンズ３９の中心位置までの距離をＲ０とする。なお、この場合、対物レンズ３９は前記イメージングプレート２８の中心位置から図１～３にて左上方向にあり、また前記距離Ｒ０は予め測定されてコントローラＣＴに記憶されている。一方、図１０(Ｂ)に示すように、イメージングプレート２８を移動限界位置から図１～３の右下方向へ距離ｘだけ移動させると、レーザ光の照射位置の半径値ｒは、ｒ＝ｘ＋Ｒ０で表される。この場合、距離ｘは、前述のように位置検出回路２１から出力される位置信号によって示されるので、今後の処理において、レーザ光の照射位置の半径値ｒは、位置検出回路２１から出力される位置信号によって表された距離ｘに予め記憶されている値Ｒ０を加算することになる。
　そして、前記のように、イメージングプレート２８を読取り開始位置へ移動させる場合には、図１０(Ｃ)に示すように、レーザ光の照射位置は、回折環基準半径Ｒ１よりも所定距離αだけ内側に位置するので、この場合の半径値ｒは距離Ｒ１－αに等しくなるはずである。したがって、イメージングプレート２８を駆動限界位置から図１～３の右下方向へ移動させる距離ｘは、ｘ＝Ｒ１－α－Ｒ０に等しくなる。すなわち、前記ステップＳ２０８における読取り開始位置への移動処理においては、位置検出回路２１から出力される位置信号により表される距離ｘ（＝Ｒ１－α－Ｒ０）だけ、テーブル２７を図１～３の右下方向へ移動させればよい。
　次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２０８にて、スピンドルモータ制御回路２５に対して、所定の一定回転速度でイメージングプレート２８を回転させることを指示する。スピンドルモータ制御回路２５は、エンコーダ２４ａからのパルス信号を用いて回転速度を計算しながら、前記指示された一定回転速度でイメージングプレート２８が回転するようにスピンドルモータ２４の回転を制御する。したがって、イメージングプレート２８は前記所定の一定回転速度で回転し始める。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２１０にて、レーザ駆動回路３４を制御してレーザ光源３３によるレーザ光のイメージングプレート２８に対する照射を開始させる。この場合、コントローラＣＴは、レーザ光の強度が低レベルになるように、レーザ駆動回路３４が低レベルの直流駆動信号でレーザ光源３３を駆動するようにレーザ駆動回路３４を制御する。したがって、この状態では、イメージングプレート２８には、低レベルの強度でレーザ光が照射されることになる。
　次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２１２にて、フォーカスサーボ回路４６に対して、フォーカスサーボ制御の開始を指示する。これにより、フォーカスサーボ回路４６は、増幅回路４４及びフォーカスエラー信号生成回路４５からのフォーカスエラー信号に応じてフォーカスサーボ信号を生成して加算器４７に出力し始める。加算器４７は、このフォーカスサーボ信号にフォーカスオフセット電圧発生回路４９からのフォーカスオフセット電圧Foを加算して、加算した信号をドライブ回路４８に供給する。ドライブ回路４８は、この供給された加算信号に応じてフォーカスアクチュエータ４０を駆動制御することにより、フォーカスサーボ制御を開始する。なお、最初はフォーカスオフセット電圧発生回路４９から供給されるフォーカスオフセット電圧Foは「０」であり、対物レンズ３９は、レーザ光の焦点がイメージングプレート２８の表面に合うように光軸方向に駆動制御される。ステップＳ２１２の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ２１４にて、回転角度検出回路２６及びＡ／Ｄ変換回路５２の作動を開始させる。これにより、回転角度検出回路２６は、スピンドルモータ２４（イメージングプレート２８）の基準位置からの回転角度θｐをコントローラＣＴに出力し始め、Ａ／Ｄ変換回路５２は、ＳＵＭ信号の瞬時値のディジタルデータをコントローラＣＴに出力し始める。
　次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２１８にて、フィードモータ制御回路２２に対して、イメージングプレート２８の移動開始及び移動速度を指示する。フィードモータ制御回路２２は、フィードモータ１８を駆動制御して、イメージングプレート２８を読取り開始位置から軸受部１９側（図１，２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が、イメージングプレート２８において、フェライトの回折環基準半径Ｒ１から所定距離αだけ内側から外側方向に一定速度で相対移動し始める。なお、この状態では、レーザ光の照射位置は、前記ステップＳ２０８，Ｓ２１６の処理により、相対的にイメージングプレート２８上を螺旋状に回転する。
　前記ステップＳ２１６の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ２１８にて、周方向番号ｎ及び半径方向番号ｍの値をそれぞれ「１」に初期設定する。図１１に示すように、周方向番号ｎは、イメージングプレート２８の周方向の測定位置（読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)）を指定する変数であり、イメージングプレート２８が基準回転位置から所定角度θずつ回転するごとに「１」ずつ増加し、イメージングプレート２８の１回転の間に１～Ｎにわたって変化する。したがって、値Ｎと所定角度θの関係は、２π＝Ｎ・θの関係にある。半径方向番号ｍは、イメージングプレート２８の半径方向の読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)を指定する変数であり、イメージングプレート２８が１回転するごとに「１」ずつ増加する。なお、読取りポイントＰ（１，１）は、前述したフェライトの回折環基準半径Ｒ１よりも所定距離αだけ小さい位置に対応している。
　前記ステップＳ２１８の初期設定後、コントローラＣＴは、ステップＳ２２０にて、回転角度検出回路２６がエンコーダ２４ａからのインデックス信号を入力したか否かを判定する。回転角度検出回路２６がインデックス信号を入力していなければ、コントローラＣＴはステップＳ２２０にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２２０の判定処理を繰り返し実行し続ける。回転角度検出回路２６がインデックス信号を入力すると、コントローラＣＴは、ステップＳ２２０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２２２にて、回転角度検出回路２６からイメージングプレート２８の現在の回転角度θｐを取り込む。そして、コントローラＣＴは、ステップＳ２２６にて、現在の回転角度θｐと変数ｎによって指定される所定の回転角度θ(ｎ)（この場合、ｎ＝１であるのでθ(１)）との差の絶対値｜θｐ－θ(ｎ)｜が所定の許容値未満であるか否か判定する。所定の回転角度θ(１)～θ(Ｎ)は予めコントローラＣＴに記憶されているもので、０度から所定角度θずつ増加する角度である。
　前記絶対値｜θｐ－θＬ(ｎ)｜が所定の許容値未満でなければ、コントローラＣＴは、ステップＳ２２４にて「Ｎｏ」と判定してステップＳ２２２，Ｓ２２４の処理を繰り返し実行する。すなわち、コントローラＣＴは、現在の回転角度θｐが所定の回転角度θ(ｎ)にほぼ一致するまで待機する。そして、現在の回転角度θｐが所定の回転角度θ(ｎ)にほぼ一致すると、コントローラＣＴは、ステップＳ２２４にて「Ｙｅｓ」すなわち前記絶対値｜θｐ－θ(ｎ)｜が所定の許容値未満であると判定して、ステップＳ２２６に進む。
　ステップＳ２２６においては、コントローラＣＴは、レーザ駆動回路３４に対して、ハイレベルパルスの出力を指示する。この指示に応答して、レーザ駆動回路３４は、前記ステップＳ２１０による低レベルの直流駆動信号にハイレベルのパルスを重畳したパルス信号でレーザ光源３３を駆動制御する。この場合のパルス信号は、予め決められた所定幅を有する。これにより、レーザ光源３３からハイレベルのパルス状のレーザ光が、イメージングプレート２８の読取りポイントＰ(ｎ，ｍ) （この場合、ｎ＝１、ｍ＝１であるのでＰ(１，１)）で指定される位置に照射される。このハイレベルのパルスは、イメージングプレート２８の読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)から輝尽発光が充分に得られる程度の強度のレーザ光をレーザ光源３３に発光させるものである。
　次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２２８にて、前記パルス状のレーザ光の照射中に、Ａ／Ｄ変換回路５２からＳＵＭ信号を取り込んで、読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)の信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)としてメモリにそれぞれ記憶する。また、このステップＳ２２８においては、位置検出回路２１からの位置信号を取り込んで、位置信号によって表される距離ｘに所定距離Ｒ０を加算して半径値ｒを計算して、読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)の半径値ｒ(ｎ，ｍ)として前記信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)に対応させてメモリに記憶する。これにより、レーザ光源３３からハイレベルのパルス状のレーザ光による、イメージングプレート２８の読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)からの輝尽発光の強度すなわち読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)に対するＸ線回折光の強度を表す信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が、読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)の半径値を表す半径値ｒ(ｎ，ｍ)と共にメモリに記憶される。
　次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２３０にて、前記記憶した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が、所定の基準値以上であるか否か判定する。信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が所定の基準値以上であれば、コントローラＣＴは、ステップＳ２３０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２３４に進む。一方、信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が、所定の基準値より小さければ、コントローラＣＴは、ステップＳ２３０にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２３２にて、前記記憶した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)を消去した後、ステップＳ２３４に進む。この信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)の消去は、所定の基準値より小さな信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)は回折環の測定に不要であるからである。
　ステップＳ２３４においては、コントローラＣＴは、周方向番号ｎに「１」を加算する。そして、コントローラＣＴは、ステップＳ２３６にて、変数ｎが１周当たりの読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)の数を表す値Ｎより大きいか、すなわちイメージングプレート２８が１回転したか否かを判定する。この場合、ｎ＝２であり、周方向番号ｎは値Ｎ以下であるので、コントローラＣＴは、ステップＳ２３６にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２２２に戻る。
　そして、前述したステップＳ２２２～Ｓ２３６の処理を、周方向番号ｎが値Ｎよりも大きくなるまで繰り返す。このステップＳ２２２～Ｓ２３６の繰り返し処理により、回転角度θ(１)～θ(Ｎ)にそれぞれ対応した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)がメモリに記憶される。このようなステップＳ２２２～Ｓ２３６の循環処理により、周方向番号ｎが値Ｎよりも大きくなると、コントローラＣＴは、ステップＳ２３６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２３８にて、後述のピーク検出プログラムによる終了指令の有無を判定する。未だ終了指令がないときは、コントローラＣＴは、ステップＳ２３８にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ２４０にて周方向番号ｎを「１」に戻すとともに、半径方向番号ｍに「１」を加算する（この場合、ｍ＝２になる）。そして、コントローラＣＴは、前述したステップＳ２２２～Ｓ２３６の処理を実行して、次の半径方向位置の回転角度θ(１)～θ(Ｎ)に対応した読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)に関する信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)をメモリに記憶する。そして、終了指令の指示があるまで、このようなステップＳ２２２～Ｓ２４０の処理により、「１」ずつ順次大きくなる半径方向番号ｍ（＝１，２，３・・）と、各半径方向番号ｍごとに回転角度θ(１)～θ(Ｎ)に対応した周方向番号ｎ（＝１～Ｎ）とにより指定される読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)に対応する信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)がメモリに順次記憶される。なお、この場合も、信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が所定の基準値より小さければ、メモリに記憶された信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)は消去される。
　そして、前記ピーク検出プログラムによる終了指令の指示があると、コントローラＣＴは、ステップＳ２３８にて「Ｙｅｓ」と判定し、図５ＢのステップＳ２４２以降に進む。このステップＳ２４２以降の処理について説明する前に、回折環読取りプログラムと並行して実行されている制御パラメータ設定プログラム及びピーク検出プログラムについて説明しておく。
　制御パラメータ設定プログラムの実行は図６のステップＳ３００にて開始され、コントローラＣＴは、ステップＳ３０２にてイメージングプレート２８におけるレーザ光の照射位置の半径値ｒを取得する。このステップＳ３０２の処理においては、コントローラＣＴは、上記ステップＳ２２８の処理と同様に、位置検出回路２１からの位置信号を取り込んで、位置信号によって表される距離ｘに所定距離Ｒ０を加算して半径値ｒを計算する。
　次に、コントローラＣＴは、ステップＳ３０４にて、レーザ光強度Ｐｗを下記数２の演算の実行により計算して、計算されたレーザ光強度Ｐｗをレーザ駆動回路３４に出力する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　レーザ光強度を変化させる理由は、回折Ｘ線の発生原点からの距離がイメージングプレート２８のレーザ光照射位置により変化し、距離が長くなるほど回折Ｘ線の減衰が大きくなっていることを補正するためである。すなわち、回折Ｘ線の発生原点からの距離が大きくなって減衰が大きくなるほど、レーザ光強度Ｐｗを大きくして、レーザ光照射位置とは無関係に、輝尽発光の強度を常に一定に保つためである。そして、前記数２中の各パラメータは次の通りである。Ｐwoは、レーザ光照射開始位置でのレーザ光強度を示し、予め決められた値である。ｒ０は、レーザ光照射開始時のレーザ光の照射位置の半径値（最小半径）であり、上記図５ＡのステップＳ２０６でフィードモータ制御回路２２に指示した読取り開始位置Ｒ１－αに等しい。ｒは、レーザ光照射位置の半径値であり、前記ステップＳ３０２にて取得した半径値ｒである。Ｌは、回折Ｘ線の発生原点（測定対象物ＯＢへのＸ線の照射位置）からイメージングプレート２８までの距離であり、図４のステップＳ１１０にて計算して記憶しておいた値である。μは、空気のＸ線吸収係数であり、予め後述する測定により求めて記憶しておいた値である。
　前記数２について、図１４を用いて説明しておく。レーザ光照射開始時のレーザ光の照射位置（最小半径位置）での回折Ｘ線の発生原点からレーザ光の照射位置までの距離は、（ｒo2＋Ｌ2）1/2である。回折Ｘ線の発生原点から発生されるＸ線が平行光であると仮定すると、前記最小半径位置のＸ線の強度は下記数３で表される。同様に、現在のレーザ光の照射位置におけるＸ線の強度は、下記数４で表される。そして、これらの比は下記数５で表される。なお、値Ｉｏは、発生原点における回折Ｘ線の強度である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 そして、この割合でＸ線の強度が下がった場合、同じ強度の輝尽発光をさせるためには、レーザ光強度Ｐｗを前記数５の逆数の割合だけ上げる必要があり、レーザ光強度Ｐｗは前記数２のようになる。
　これを視覚的に示すと、図１４に示すように、回折Ｘ線の発生原点からの距離がレーザ光の照射開始位置から{(ｒ2＋Ｌ2）1/2－(ｒo2＋Ｌ2）1/2}分長くなるので、その長くなった分だけ低下するＸ線強度を、レーザ光強度Ｐｗを大きくすることで補正する。これにより、輝尽発光の強度（レーザ照射して取得する受光信号の強度）を、レーザ光の照射開始位置における回折Ｘ線の発生原点からの距離（図示点線部分の球面の位置）でＸ線を受光した場合の強度と同じになるようにするものである。
　次に、空気のＸ線吸収係数μを測定により求める方法の一例について説明しておく。測定対象物ＯＢに鉄粉を糊塗して、通常のＸ線回折の方法で、図１５に示すように、回折Ｘ線の発生原点（測定対象物ＯＢへのＸ線の照射位置）からイメージングプレート２８までの距離をＬ１にして回折環を形成し、回折環の半径方向にピークとなる強度と半径位置を複数の周方向位置で検出して、ピークとなる強度と半径を平均する。平均化されたピークとなる強度及び半径をそれぞれＳ１、ｒ１とする。次に、ＬＥＤ光をイメージングプレート２８に照射して回折環を消し、回折Ｘ線の発生原点からイメージングプレート２８までの距離をＬ２とし、前記場合と同じ条件すなわちＸ線の照射強度及び照射時間を同じにして回折環を形成する。そして、フォーカスオフセット電圧（イメージングプレート２８上でのレーザ光の断面積すなわちスポット径に相当）以外は同じ条件すなわちレーザ光強度及び検出信号の増幅率を同じにして、回折環の半径方向にピークとなる強度と半径位置を複数の周方向位置で検出して、ピークとなる強度と半径を平均する。平均化されたピークとなる強度及び半径をそれぞれＳ２、ｒ２とする。なお、フォーカスオフセット電圧の変更に関しては、後述するフォーカスオフセット電圧Ｆｏの設定において説明する。
　値Ｓ２／Ｓ１は、回折Ｘ線の発生原点からＸ線が平行光で発生すると仮定した場合のＸ線の強度の比であり、前記数５から下記数６が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 前記数６中のＸ線吸収係数μ以外は計測値であるので、Ｘ線吸収係数μは下記数７により求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　ふたたび、図６の制御パラメータ設定プログラムの説明に戻ると、コントローラＣＴは、前記ステップＳ３０４にて前記計算したレーザ光強度Ｐｗをレーザ駆動回路３４に出力する。これに応答して、レーザ駆動回路３４は、コントローラＣＴからハイレベルの出力の指示がされた際のレーザ光源３３から出射されるレーザ光の強度が出力されたレーザ光強度Ｐｗに応じた強度になるように回路内に設定する。したがって、Ｘ線が平行光であるという条件下で、レーザ光照射位置が変化しても、輝尽発光の強度（レーザ照射して取得する受光信号の強度）を、レーザ光の照射開始位置における回折Ｘ線の発生原点からの距離（図１４の点線部分の球面の位置）でＸ線を受光した場合の強度と同じになる。
　前記ステップＳ３０４の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ３０６にて、フォーカスオフセット電圧Ｆｏを下記数８，９の演算の実行により計算して、計算されたフォーカスオフセット電圧Ｆｏの発生をフォーカスオフセット電圧発生回路４９に指示する。この場合、数８の「ｆ」は関数を示し、予めメモリに記憶された後述する関数テーブルを用いて、数９により計算された値に応じてフォーカスオフセット電圧Ｆｏを計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　フォーカスオフセット電圧Ｆｏを変化させる理由は、図１６に示すように、回折Ｘ線の発生原点からの距離がイメージングプレート２８のレーザ光照射位置により変化し、距離が長くなるほど回折Ｘ線の発生原点における微小角度Δθの範囲内で発生した回折Ｘ線のイメージングプレート２８で受光される面積が大きくなるために、前記面積が大きくなるほどフォーカスオフセット電圧Ｆｏを変化させてレーザスポット径を大きくし、輝尽発光の強度を同じにするためである。また、イメージングプレート２８において微小角度Δθの範囲内で発生した回折Ｘ線が受光される半径方向の長さに関しては、これに加え、回折Ｘ線の発生原点からレーザ光照射位置の方向とイメージングプレート２８とがなす角度がレーザ光照射位置により変化し、この角度が小さくなるに従って前記半径方向の長さが長くなり、これによっても、微小角度Δθの範囲内で発生した回折Ｘ線がイメージングプレート２８で受光される面積が大きくなるために、前記面積が大きくなるほどフォーカスオフセット電圧Ｆｏを変化させてレーザスポット径を大きくし、輝尽発光の強度を同じにするためである。
　そして、前記数８，９中の各パラメータは次の通りである。Ａs0はレーザ光照射開始位置でのスポット面積を表し、Ａｓはレーザ光照射位置のスポット面積を表す。ｒ０は、前述のように、レーザ光照射開始時のレーザ光の照射位置の半径値（最小半径）であり、上記図５ＡのステップＳ２０６でフィードモータ制御回路２２に指示した読取り開始位置Ｒ１－αに等しい。ｒも、前述のように、レーザ光照射位置の半径値であり、前記ステップＳ３０２にて取得した半径値ｒである。Ｌも、前述のように、回折Ｘ線の発生原点（測定対象物ＯＢへのＸ線の照射位置）からイメージングプレート２８までの距離であり、図４のステップＳ１１０にて計算して記憶しておいた値である。
　前記数８，９について、図１６を用いて説明しておく。回折Ｘ線の発生原点からレーザ光照射開始位置（最小半径位置）までの距離は、（ｒｏ2＋Ｌ2）1/2である。このとき、回折Ｘ線の発生原点における微小角度Δθに対するレーザ光照射開始位置におけるスポットの直径に相当する長さを、Ｗ０とする。そして、回折Ｘ線の発生原点からレーザ光照射位置までの距離は、（ｒ2＋Ｌ2）1/2である。このとき、回折Ｘ線の発生原点における微小角度Δθに対する現在のレーザ光照射位置におけるスポットの直径に相当する長さを、Ｗとする。Ｗ０とＷの比は、（ｒｏ2＋Ｌ2）1/2と（ｒ2＋Ｌ2）1/2との比に等しいから、ＷはＷ０を用いて下記数１０のように表される。なお、これらのＷ，Ｗ０は、イメージングプレート２８の半径方向及び周方向の両者の長さを示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　そして、半径方向においては、イメージングプレート２８の表面に平行な微小角度Δθに対する長さＷＩは、イメージングプレート２８の表面と回折Ｘ線方向に垂直な平面がなす角度をθとすると、下記数１１のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 θは、Ｘ線照射方向と回折Ｘ線の発生原点からレーザ光照射位置までの方向がなす角度に等しいので、長さＷＩは下記数１２のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 前記数１０を前記数１２に代入すると、長さＷＩは下記数１３で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　また、レーザ光照射開始位置におけるイメージングプレート２８の表面に平行な微小角度Δθに対する長さＷ０Ｉは、イメージングプレート２８の表面と回折Ｘ線方向に垂直な平面がなす角度をθ０とすると、下記数１４のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
 θ０は、Ｘ線照射方向と回折Ｘ線の発生原点からレーザ光照射開始位置までの方向がなす角度θ０に等しいので、長さＷ０Ｉは下記数１５のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
 ＷＩとＷ０Ｉとの比ＷＩ／Ｗ０Ｉは、前記数１３及び図１５から下記数１６のように表される。なお、この数１６の比ＷＩ／Ｗ０Ｉは、微小角度Δθに対するイメージングプレート２８の半径方向の長さに関する比である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　一方、円周方向（紙面垂直方向）においては、回折Ｘ線の発生原点からレーザ光照射位置の方向はイメージングプレート２８に対して垂直であるので、微小角度Δθに対する長さＷ，Ｗ０は前記半径方向の場合の長さＷＩ，ＷＯＩのように変化することはなく、Ｗ，Ｗ０の比Ｗ／Ｗ０は前記数１０に基づき下記数１７のようになる。なお、この数１７の比Ｗ／Ｗ０は、微小角度Δθに対するイメージングプレート２８の周方向の長さに関する比である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　前述のように、前記数１６及び数１７は、半径方向及び円周方向における長さの比であるので、回折Ｘ線の発生原点において全方角を微小角度Δθで囲まれた箇所のイメージングプレート２８における面積を、レーザ光照射開始位置の場合ではＡ０とし、変化するレーザ光照射位置ではＡとすると、面積比は、前記数１６及び数１７を乗算した式となり、下記数１８で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
 これは、変化するレーザ光照射位置におけるスポット面積Ａｓのレーザ光照射開始位置におけるスポット面積Ａs0に対する比を下記数１９のようにすれば、スポット面積に対する微小角度Δθで囲まれた領域は、イメージングプレート２８の任意の位置でも同等となることを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
　そして、フォーカスオフセット電圧を上げていくことにより、図１７（Ａ）に示すように、対物レンズ３９が上方に変位して、スポット面積は破線で示すように増加していくので、フォーカスオフセット電圧が「０」のときのスポット面積をＡs0とすると、Ａs／Ａs0には図１７（Ｂ）に示すようにＦｏ＝ｆ（Ａs／Ａs0）なる関数が成立する。よって、レーザ光照射開始位置におけるフォーカスオフセット電圧Ｆｏを「０」にし、Ｆｏ＝ｆ（Ａs／Ａs0）の関数テーブルを予め用意しておけば、現在のレーザ光照射位置におけるオフセット電圧Ｆｏは、前記数１９と前記関数テーブルを用いて求めることができる。
　なお、前記空気のＸ線吸収係数μを求める際のフォーカスオフセット電圧の制御は、回折Ｘ線の発生原点からイメージングプレート２８までの距離がＬ１とＬ２の場合があるので、次のように行う。回折Ｘ線の発生原点からイメージングプレート２８までの距離がＬ１のときの回折環が形成される半径位置（レーザ照射による受光信号の強度がピークとなる半径位置）をｒ１とし、回折Ｘ線の発生原点からイメージングプレート２８までの距離がＬ２のときの回折環が形成される半径位置をｒとすると、微小角度Δθに対する長さの比Ｗ２／Ｗ１は、円周方向、半径方向とも、上記数１７の式と同等の下記数２０で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
　半径方向も上記数１７になるのは、イメージングプレート２８の表面と回折Ｘ線方向に垂直な平面がなす角度は、距離がＬ１とＬ２によらず同じ値であるためである。そして、微小角度Δθで囲まれた箇所のイメージングプレート２８における距離Ｌ１とＬ２の場合の面積比Ａ２／Ａ１は、上記数２０の右辺を２乗した式になり、下記数２１のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
　よって、回折Ｘ線の発生原点からイメージングプレート２８までの距離がＬ１のときはフォーカスオフセット電圧を「０」にして回折環の半径方向にピークとなる強度Ｓ１及び半径ｒ１を求め、回折Ｘ線の発生原点からイメージングプレート２８までの距離がＬ２のときは、上記数２１の右辺をＡｓ／Ａs0にして、上記数８によりフォーカスオフセット電圧Ｆｏを制御すればよい。
　さらに、Ｆｏ＝ｆ（Ａs／Ａs0）の関数テーブルは次のようにして用意すればよい。測定対象物ＯＢに鉄粉を糊塗して、通常のＸ線回折の方法でイメージングプレート２８に回折環を形成し、イメージングプレート２８を回転させるとともに半径方向に移動させながら、レーザ光の照射により回折環から輝尽発光の強度を表す測定信号を取得する。このとき、イメージングプレート２８が基準回転角から所定角度ずつ変化するごとに、フォーカスオフセット電圧Ｆｏを「０」から所定の大きさずつ変化させて測定信号を得る。そして、この測定信号がピークとなるイメージングプレート２８の半径位置、すなわち回折環の半径方向中心位置を検出する。そして、検出した半径位置において、異なるフォーカスオフセット電圧Ｆｏごとの測定信号を取出す。この場合、ピークである半径位置における回折Ｘ線の強度は同じであるので、測定信号の強度（輝尽発光の強度）の違いは、スポット面積の違いであり、フォーカスオフセット電圧Ｆｏが「０」のときのピーク強度をＳ０とすると、スポット面積の比Ａｓ／Ａs0は信号強度の比Ｓ／Ｓ０と同じとみなせる。よって、信号強度の比Ｓ／Ｓ０とフォーカスオフセット電圧Ｆｏとの関数テーブルＦ０＝ｆ（Ｓ／Ｓ０）を求めることで、スポット面積の比Ａｓ／Ａs0の関数であるフォーカスオフセット電圧Ｆｏを表す関数テーブルＦｏ＝ｆ（Ａs／Ａs0）を求めることができる。なお、このとき、信号強度Ｓ，Ｓ０は、回折Ｘ線が存在しない箇所の信号強度（輝尽発光がないときの信号強度、すなわち反射光のみによる信号強度）を減算した強度とする。
　ふたたび、図６の制御パラメータ設定プログラムの説明に戻ると、コントローラＣＴは、前記ステップＳ３０６にて前記計算したフォーカスオフセット電圧Ｆｏの出力をフォーカスオフセット電圧発生回路４９に指示する。これに応答して、フォーカスオフセット電圧発生回路４９は、前記フォーカスオフセット電圧Ｆｏを加算器４７に出力する。加算器４７は、フォーカスサーボ回路４６からのフォーカスサーボ信号に前記フォーカスオフセット電圧Ｆｏを加算して、ドライブ回路４８に出力する。ドライブ回路４８は、フォーカスアクチュエータ４０を加算器４７からの信号に応じて制御する。したがって、対物レンズ３９は、フォーカスオフセット電圧Ｆｏによってオフセットされた位置にて対物レンズ３９をフォーカスサーボ制御する。その結果、レーザ光の照射位置が変化しても、対物レンズ３９によるレーザ光のスポットの面積が、レーザ光の照射位置がイメージングプレート２８の半径方向外側にいくに従って大きくなり、回折Ｘ線の発生原点における微小角度Δθの範囲内で発生した回折Ｘ線のイメージングプレート２８で受光される面積が変化しても、輝尽発光の強度を常に同じにすることができる。
　前記ステップＳ３０８の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ３１０にて、半径方向移動速度Ｆｒを下記数２２の演算の実行により計算して、計算された半径方向移動速度Ｆｒをフィードモータ制御回路２２に出力する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
　半径方向移動速度Ｆｒを変化させる理由は、回折Ｘ線の発生原点における半径方向の角度変化Δθに相当するイメージングプレート２８の表面での半径方向の距離Ｄは、レーザ光照射位置により変化、すなわち半径が大きくなるほど前記角度変化Δθに対する距離Ｄが大きくなる。したがって、この距離Ｄが大きくなるほど半径方向移動速度Ｆｒを大きくすることにより、レーザ光の照射位置が変化しても、一定時間における角度変化Δθに相当するイメージングプレート２８の表面での半径方向の距離Ｄをレーザ光が移動する時間を一定にするためである。
　そして、前記数２２中の各パラメータは次の通りである。Ｆr0はレーザ光照射開始位置での移動速度を表すもので、予め設定されている値である。ｒ０は、前述のように、レーザ光照射開始時のレーザ光の照射位置の半径値（最小半径）であり、上記図５ＡのステップＳ２０６でフィードモータ制御回路２２に指示した読取り開始位置Ｒ１－αに等しい。ｒも、前述のように、現在のレーザ光照射位置の半径値であり、前記ステップＳ３０２にて取得した半径値ｒである。Ｌも、前述のように、回折Ｘ線の発生原点（測定対象物ＯＢへのＸ線の照射位置）からイメージングプレート２８までの距離であり、図４のステップＳ１１０にて計算して記憶しておいた値である。
　前記数２２について、説明しておく。回折Ｘ線の発生原点における半径方向の角度変化Δθに相当するイメージングプレート２８の表面での距離Ｄは、前述した図１６における長さＷＩ，ＷＩ０を距離Ｄ，Ｄ０とおけば、同様に考えることができる。したがって、前記数１６をそのまま用いることができ、距離Ｄ，Ｄ０の関係は下記数２３のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
　半径方向移動速度Ｆｒは一定時間に移動する距離であり、イメージングプレート２８は一定の回転速度で回転しているので、１回転に要する時間はレーザ光照射位置によらず同じである。よって、Ｄ／Ｄ０＝Ｆｒ／Ｆｒ０であり、下記数２４，２５が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
　ふたたび、図６の制御パラメータ設定プログラムの説明に戻ると、コントローラＣＴは、前記ステップＳ３０８にて前記計算した半径方向移動速度Ｆｒをフィードモータ制御回路２２に供給する。これに応答して、フィードモータ制御回路２２は、フィーダモータ１８によるイメージングプレート２８の半径方向の移動速度を前記供給された半径方向移動速度Ｆｒになるように制御する。すなわち、レーザ光照射位置の半径方向の移動速度を半径方向移動速度Ｆｒになるように制御する。その結果、レーザ光の照射位置が変化しても、一定時間における角度変化Δθに相当するイメージングプレート２８の表面での半径方向の距離Ｄをレーザ光が移動する時間が一定に保たれる。
　前記ステップＳ３１０の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ３１０にて、レーザ照射の停止指示があったか否かを判定する。レーザ照射の停止は、後述するように、回折環の測定終了時に指示されるので、この場合、コントローラＣＴは、ステップＳ３１０にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ３０２～Ｓ３１０の処理が繰返し実行され続ける。このステップＳ３０２～Ｓ３１０の処理により、レーザ光の照射位置が変化しても、輝尽発光の強度（レーザ照射して取得する受光信号の強度）が常に同じに保たれ、かつ一定時間における角度変化Δθに相当するイメージングプレート２８の表面での半径方向の距離Ｄをレーザ光が移動する時間が一定に保たれる。なお、レーザ照射の停止指示があった場合には、コントローラＣＴは、ステップＳ３１０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ３１２にてこの制御パラメータ設定プログラムの実行を終了する。
　次に、前記回折環読取りプログラム及び制御パラメータ設定プログラムと並行して実行されるピーク検出プログラムについて説明する。ピーク検出プログラムの実行は図７のステップＳ４００にて開始され、コントローラＣＴは、ステップＳ４０２にて変数ｔを「１」に初期設定する。この変数ｔは、後述するステップＳ４０４～４１８からなる実質的なピーク検出処理を２回連続して行わせるための変数であり、ピーク検出処理の回数を表す。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ４０４にて、周方向番号ｎを「１」に初期設定する。なお、この周方向番号ｎは、回折環読取りプログラムの場合と同様に所定角度θごとの周方向位置を示すものであるが、回折環読取りプログラムに用いられる周方向番号ｎとは独立したものである。
　前記ステップＳ４０４の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ４０６にて、詳しくは後述するピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)が存在するか、すなわちピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)が検出済みであるかを判定する。この場合、ピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)においては、変数ｔによって１回目のピーク検出か２回目のピーク検出かが表され、変数ｎによって検出されたピーク半径の回転角度θ(ｎ)が表される。ピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)が検出済みであれば、コントローラＣＴは、ステップＳ４０６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４０８にて周方向番号ｎに「１」を加算し、ステップＳ４１０にて周方向番号ｎが所定数Ｎより大きいか否かを判定する。周方向番号ｎが所定数Ｎ以下であれば、コントローラＣＴは、ステップＳ４１０にて「Ｎｏ」と判定してステップＳ４０６に戻る。周方向番号ｎが所定数より大きければ、コントローラＣＴはステップＳ４１０にて「Ｙｅｓ」と判定して、周方向番号ｎを「１」に戻すためにステップＳ４０４に戻る。
　一方、ピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)が未検出であれば、コントローラＣＴは、ステップＳ４０６にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ４１２にて前記図５ＡのステップＳ２２８の処理によって記憶した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)の数が所定数以上であるか否か判定する。信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)の数が所定数以上でなければ、コントローラＣＴは、ステップＳ４１２にて「Ｎｏ」と判定して、前述したステップＳ４０８，Ｓ４１０の処理を実行してステップＳ４０６又はステップＳ４０４に戻る。このステップＳ４１２の判定処理は、信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)の数が少ない場合には後述するピーク検出処理を実行しても無駄であるからである。なお、前記図５ＡのステップＳ２３２の処理によって消去された信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)は、記憶した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)としてカウントされない。
　一方、前記記憶した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)の数が所定数以上であるときは、コントローラＣＴは、ステップＳ４１２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４１４にて、ピークの有無を判定する。すなわち、周方向番号ｎによって指定される周方向位置の全ての半径値ｒ(ｎ，ｍ)及び信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)を用いて、ＳＵＭ信号の値のピークの有無を判定する。具体的には、図１２に示すように、周方向番号ｎによって指定される周方向位置の全ての半径値ｒ(ｎ，ｍ)を横軸に取り、その半径値ｒ(ｎ，ｍ)に対応させて信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)を縦軸に取った受光曲線において、信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)にピークが存在するか、すなわち信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が増加した後に減少したかを判定するとよい。そして、ピークが存在しなければ、コントローラＣＴは、ステップＳ４１４にて「Ｎｏ」と判定して、前述したステップＳ４０８，Ｓ４１０の処理を実行してステップＳ４０６又はステップＳ４０４に戻る。
　このように、ステップＳ４０４～Ｓ４１４を繰り返し実行している間に、並行して実行されている回折環読取りプログラムの処理により、さらに半径値ｒ(ｎ，ｍ)及び信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が取り込まれてメモリに次々に記憶されていく。このため、ステップＳ４１４にてピークが検出されるようになり、検出されると、コントローラＣＴは、ステップＳ４１４にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４１６にて、ピークの半径値ｒ(ｎ，ｍ)をピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)としてメモリに記憶する。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ４１８にて、取得したピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)の数が所定数Ｎ以上であるか否かを判定する。そして、取得したピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)の数が所定数より小さければ、コントローラＣＴは、ステップＳ４１８にて「Ｎｏ」と判定し、前述したステップＳ４０８，Ｓ４１０の処理を実行してステップＳ４０６又はステップＳ４０４に戻る。
　このようにステップＳ４０４～Ｓ４１８を繰り返すことで、取得したピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)の数が増えていき所定数Ｎに達すると、すなわち周方向の全ての読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)にてピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)が取得されると、コントローラＣＴは、ステップＳ４１８にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ４２０にて比率測定有りか否かを判定する。ここで、比率測定とは、詳しくは後述する、フェライトの回折積分強度とオーステナイトの回折積分強度との比率の測定を意味する。この場合、比率測定無しならば、コントローラＣＴは、ステップＳ４２０にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ４２４にてピーク検出の終了を示す終了指令を出力する。
　本実施形態の場合、鉄に関する回折環の測定であり、かつフェライトとオーステナイトの比率の測定を含むので、コントローラＣＴは、ステップＳ４２０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４２２に進む。ステップＳ４２２においては、コントローラＣＴは、位置検出回路２１からテーブル２７（すなわちイメージングプレート２８）の位置を入力して、この入力した位置を用いてイメージングプレート２８が読取り終了位置を超えているかを判定する。このイメージングプレート２８の読取り終了位置とは、対物レンズ３９の中心位置すなわちレーザ光の照射位置が回折環基準半径から前記所定距離αだけ外側にある状態である。具体的には、この場合の測定対象はフェライトの回折環であるので、対物レンズ３９の中心位置が前記計算したフェライトの回折環基準半径Ｒ１よりも所定距離αだけ外側に位置している状態である。そして、イメージングプレート２８が読取り終了位置を超えていなければ、ステップＳ４２２にて「Ｎｏ」と判定し続けて、ステップＳ４２２の判定処理を繰り返し実行する。
　したがって、この状態では、次のステップＳ４２４の処理による終了指令が出力されない。そのため、コントローラＣＴは、前述した図５ＡのステップＳ２３８にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２４０の処理によって周方向番号ｎを「１」に戻すとともに半径方向番号ｍを「１」ずつ増加させながら、ステップＳ２２０～Ｓ２４０の循環処理により、信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)をさらに蓄積記憶していく。なお、この場合も、ステップＳ２３０，Ｓ２３２の処理により、信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が基準値より小さければ、信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)は消去される。このように１周分のピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)が検出された後も信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)を蓄積記憶する理由は、回折環（この場合、フェライトの回折環）に関する回折積分強度を計算するために、図１３に示すように半径方向に分布する回折環の信号強度Ｓを取得するためである。
　そして、イメージングプレート２８が読取り終了位置を超えると、コントローラＣＴは、図７のステップＳ４２２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４２４にてピーク検出の終了を示す終了指令を出力する。この終了指令の出力後、コントローラＣＴは、ステップＳ４２６にてレーザ照射の停止が指示されたか否かを判定する。なお、このステップＳ４２６の判定処理は、前記終了指令後における所定の短時間内にレーザ照射の停止が指示されたかを判定するもので、短時間内にレーザ照射の停止の指示がなされない場合には、「Ｎｏ」と判定される。言い換えれば、ステップＳ４２６の判定処理は、前記ステップＳ４２４の終了指令の直後に行われるのではなく、所定の短時間だけ待って、その短時間内にレーザ照射停止の指示があったかを判定するものである。このレーザ照射の停止の指示は、詳しくは後述する、回折環読取りプログラムの図５ＢのステップＳ２５８にて出力されるものであり、この場合、レーザ照射の停止の指示は短時間内に出力されることはない。したがって、この場合、コントローラＣＴは、ステップＳ４２６にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ４２８にて変数ｔに「１」を加算してステップＳ４０４に戻る。したがって、このピーク検出プログラムにおいては、コントローラＣＴは、ステップＳ４０４～Ｓ４１８からなる２回目のピーク検出処理及びステップＳ４２０，Ｓ４２２の測定終了判定処理を実行し始める。
　前記ステップＳ４２４の終了指令の出力により、コントローラＣＴは、図５ＡのステップＳ２３８にて「Ｙｅｓ」と判定し、図５ＢのステップＳ２４２に進む。ステップＳ２４２においては、コントローラＣＴは、前記ステップＳ２２８の処理によって蓄積記憶した全ての信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)を測定済みの回折環の信号強度Ｓｔ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒｔ(ｎ，ｍ)として保存する。なお、この場合の保存される信号強度Ｓｔ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒｔ(ｎ，ｍ)において、変数ｎは周方向番号ｎに対応し、変数ｍは半径方向番号ｍに対応する。そして、最初の信号強度Ｓｔ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒｔ(ｎ，ｍ)（例えば、Ｓ１(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ１(ｎ，ｍ)）はフェライトの回折環に関するデータである。
　次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２４４にて全ての回折環の読取りが終了したかを判定する。この場合、１つの回折環（フェライトの回折環）の読取りが終了しただけで、他の回折環（オーステナイトの回折環）が残っているので、コントローラＣＴは、ステップＳ２４４にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ２４６以降の処理を実行する。ステップＳ２４６においては、コントローラＣＴは、既に保存した全ての信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)をクリアする。
　次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２４８にてフィードモータ制御回路２２にイメージングプレート２８の移動停止を指示する。これに応答して、フィードモータ制御回路２２はフィードモータ１８の作動を停止させて、イメージングプレート２８の移動を停止させる。前記ステップＳ２４８の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ２５０にてフォーカスサーボ回路４６にフォーカスサーボ制御の停止を指示する。これに応答して、フォーカスサーボ回路４６は、フォーカスサーボ信号の出力を停止して、対物レンズ３９のフォーカスサーボ制御を停止する。
　次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２５２にて、フィードモータ制御回路２２にイメージングプレート２８を次の読取り開始位置へ移動することを指示する。フィードモータ制御回路２２は、位置検出回路２１と協働してフィードモータ１８を制御して、イメージングプレート２８を次の読取り開始位置まで移動する。このイメージングプレート２８の次の読取り開始位置とは、対物レンズ３９の中心位置が次の回折環基準半径Ｒ２（本実施形態ではオーステナイトの回折基準半径Ｒ２）から所定距離αだけ内側にある位置である。前記ステップＳ２５２の処理後、コントローラＣＴは、前記ステップＳ２１２と同様なステップＳ２５４の処理により、フォーカスサーボ制御を開始させる。
　このステップＳ２５４のフォーカスサーボ制御の開始後、コントローラＣＴは、図５ＡのステップＳ２１６に戻り、前述のように、イメージングプレート２８を図１及び図２の右下方向に一定速度で移動させ始める。これにより、レーザ光がイメージングプレート２８上にフォーカスサーボ制御された状態で、レーザ光の照射位置が、イメージングプレート２８において、回転しながら、オーステナイトの回折環基準半径Ｒ２から所定距離αだけ内側から外側方向に一定速度で移動し始める。そして、前述したフェライトの回折環の場合と同様に、ステップＳ２１８による周方向番号ｎ及び半径方向番号ｍの「１」への初期設定後、ピーク検出プログラムの実行によって終了指令が出力されるまで、ステップＳ２２０～Ｓ２４０の循環処理により、「１」ずつ順次大きくなる半径方向番号ｍ（＝１，２，３・・）と、各半径方向番号ｍごとに回転角度θ(１)～θ(Ｎ)に対応した周方向番号ｎ（＝１～Ｎ）とにより指定される読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)に対応する信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)がメモリに順次記憶される。なお、この場合も、信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が、所定の基準値より小さければ、メモリに記憶された信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)は消去される。
　この状態では、前述したように、コントローラＣＴは、図６の制御パラメータ設定プログラムも並行して実行しているとともに、図７のピーク検出プログラムのステップＳ４０４～Ｓ４１８からなる２回目のピーク検出処理及びステップＳ４２０，Ｓ４２２の測定終了判定処理を並行して実行している。なお、この場合の、ステップＳ４２２による測定終了判定処理は、２つ目の回折環（本実施形態ではオーステナイトの回折環）に関する判定処理であり、読取り終了位置は、レーザ照射位置（すなわち測定位置）がオーステナイトの回折環基準半径Ｒ２よりも所定距離αだけ外側に移動した位置である。
　そして、ピークが検出され、かつレーザ光の照射位置が読取り終了位置を超えると、コントローラＣＴは、ステップＳ４２２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４２４にて終了指令を出力する。この終了指令の出力後、コントローラＣＴは前記場合と同様に、ステップＳ４２６にてレーザ照射停止が指示されたか否かを判定するが、この場合には、後述する図５ＢのステップＳ２５８の処理によってレーザ照射停止の指示が前記所定の短時間内に出力されるので、その時点で、ステップＳ４２６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４３０にてピーク検出プログラムの実行を終了する。
　ふたたび、図５Ａ及び図５Ｂの回折環読取りプログラムの説明に戻ると、前記ピーク検出プログラムによる終了指令の指示があって、コントローラＣＴが、ステップＳ２３８にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２４２に進むと、ステップＳ２４２においては、前記ステップＳ２２８の処理によりって蓄積記憶した全ての信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)を測定済みの回折環の信号強度Ｓｔ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒｔ(ｎ，ｍ)として保存する。なお、この場合の保存される信号強度Ｓｔ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒｔ(ｎ，ｍ)は、オーステナイトの回折環に関する信号強度Ｓ２(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ２(ｎ，ｍ)である。
　次に、コントローラＣＴは、前述のように、ステップＳ２４４にて全ての回折環の読取りが終了したかを判定する。この場合、２つ目の回折環の測定が終了したので、すなわち本実施形態におけるオーステナイトの回折環の測定が終了したので、コントローラＣＴは、ステップＳ２４４にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ２５６以降の処理を実行する。
　そして、コントローラＣＴは、コントローラＣＴは、ステップＳ２５６にて、フォーカスサーボ回路４６に対してフォーカスサーボ制御の停止を指示することにより、フォーカスサーボ制御を停止させる。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２５８にて、レーザ照射停止の指示を出力して、レーザ駆動回路３４によるレーザ光源３３によるレーザ光の照射を停止させる。このレーザ照射停止の指示の出力により、前述のように図７のピーク検出プログラムの実行が終了されると同時に、図６の制御パラメータ設定プログラムの実行も終了される。さらに、コントローラＣＴは、ステップＳ２６０にて、Ａ／Ｄ変換回路５２及び回転角度検出回路２６の作動を停止させ、ステップＳ２６２にて、フィードモータ制御回路２２を制御してフィードモータ１８の作動を停止させることにより、イメージングプレート２８を停止させて、ステップＳ２６４にて回折環読取りプログラムの最実行を終了する。なお、位置検出回路２１の作動及びイメージングプレート２８の回転は、以前と同様のまま継続されている。
　なお、上記説明では、複数の結晶構造（本実施形態ではフェライトとオーステナイト）の比率の測定を行うことを入力したので、図７のピーク検出プログラムのステップＳ４０６～Ｓ４１８からなる１周分のピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)の検出後も、ステップＳ４２０にて「Ｙｅｓ」との判定のもとに、ステップＳ４２２にてレーザ光の照射位置（測定位置）が読取り終了位置を超えたか否かを判定するようにした。しかし、複数の結晶構造の比率の測定が不要であって、前記比率を測定することを入力しなければ、コントローラＣＴは、ステップＳ４２０にて「Ｎｏ」と判定して、１周分のピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)の検出直後に、ステップＳ４２４に進む。
　前記回折環読取りプログラムの実行が終了すると、コントローラＣＴは、イメージングプレート２８に撮像された回折環を消去する図８の回折環消去プログラムを実行する。回折環消去プログラムの実行はステップＳ５００にて開始され、コントローラＣＴは、ステップＳ５０２にて、フィードモータ制御回路２２に、イメージングプレート２８を回折環消去領域内の消去開始位置へ移動させることを指示する。フィードモータ制御回路２２は、位置検出回路２１と協働してフィードモータ１８を駆動制御して、イメージングプレート２８を消去開始位置へ移動させる。このイメージングプレート２８が消去開始位置にある状態では、ＬＥＤ５５から出力される可視光の中心が前記計算したフェライトの回折環基準半径Ｒ１よりも所定距離γだけ小さい位置に位置する。具体的には、この位置は、イメージングプレート２８が駆動限界位置にある状態において、イメージングプレート２８の中心からＬＥＤの可視光の中心までの距離をＲ０’とすると、位置検出回路２１から出力される位置がＲ１－γ－Ｒ０’になる位置である。なお、所定距離γは、前記所定距離αよりも若干大きく、フェライトによって撮像された回折環の半径よりは余裕をもってずれた位置である。これにより、後述の処理により、フェライトによって撮像された回折環が確実に消去される。
　次に、コントローラＣＴは、ステップＳ５０４にて、ＬＥＤ駆動回路５６を制御してＬＥＤ５５による可視光のイメージングプレート２８に対する照射を開始させる。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ５０６にて、フィードモータ制御回路２２に対して、イメージングプレート２８の移動開始及び移動速度を指示する。フィードモータ制御回路２２は、フィードモータ１８を駆動制御して、イメージングプレート２８を消去開始位置から軸受部１９側（図１，２の右下方向）へ一定速度で移動させる。これにより、ＬＥＤ５５による可視光が、イメージングプレート２８において、回転しながら、フェライトの回折環基準半径Ｒ１から所定距離γ（γ＞α）だけ内側から外側方向に一定速度で移動し始める。
　前記ステップＳ５０６の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ５０８にて位置検出回路２１からイメージングプレート２８の位置を表す位置信号を入力し、ステップＳ５１０にて、イメージングプレート２８の現在の位置が消去終了位置を超えているか否かを判定する。この終了位置は、フェライトの回折環基準半径Ｒ１よりも所定距離γだけ大きな位置である。具体的には、位置検出回路２１から出力される位置がＲ１＋γ－Ｒ０’になる位置である。そして、イメージングプレート２８の現在の位置が消去終了位置を超えるまで、コントローラＣＴは、ステップＳ５１０にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ５０８，Ｓ５１０の処理を繰り返し実行する。これにより、回転するイメージングプレート２８に対し、前記回折環基準半径Ｒ１から所定距離γだけ内側から所定距離γだけ外側まで、ＬＥＤ５５による可視光が照射されるので、フェライトによる回折Ｘ線によって形成された回折環は内側から徐々に消去されていく。
　そして、イメージングプレート２８の現在の位置が消去終了位置を超えると、コントローラＣＴは、ステップＳ５１０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ５１２にてフィードモータ制御回路２２にイメージングプレート２８の移動停止を指示し、ステップＳ５１４にてＬＥＤ駆動回路５６にＬＥＤ５５による可視光の照射停止を指示する。これにより、フィードモータ制御回路２２は、フィードモータ１８の作動を停止させることによりイメージングプレート２８の移動を停止させる。ＬＥＤ駆動回路５６は、ＬＥＤ５５による可視光の照射を停止させる。この状態では、フェライトによって撮像された回折環は完全に消去されている。
　前記ステップＳ５１４の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ５１６にて次の消去位置、すなわちさらに消去する回折環が存在するか否かを判定する。この場合、本実施形態では、イメージングプレート２８にはフェライトによる回折環とオーステナイトによる回折環が存在するので、コントローラＣＴは、ステップＳ５１６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ５０２に戻る。そして、前述したステップＳ５０２～Ｓ５１０の処理により、オーステナイトによって撮像された回折環が消去される。なお、この場合のステップＳ５０２の消去開始位置はオーステナイトの回折環基準半径Ｒ２から所定距離γだけ内側位置であり、ステップＳ５１０の消去終了位置はオーステナイトの回折環基準半径Ｒ２から所定距離γだけ外側位置である。具体的には、消去開始位置は位置検出回路２１から出力される位置がＲ２－γ－Ｒ０’になる位置であり、消去終了位置は位置検出回路２１から出力される位置がＲ２＋γ－Ｒ０’になる位置である。その後、ステップＳ５１２，Ｓ５１４の処理により、イメージングプレート２８の移動が停止するとともに、ＬＥＤ５５による可視光の照射も停止する。
　前記ステップＳ５１４の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ５１６にて、ふたたび次の消去位置の存在を判定するが、この場合、オーステナイトによる回折Ｘ線によって形成された回折環が消去されているので、同ステップＳ５１６にて「Ｎｏ」すなわち次の消去位置は存在しないと判定して、ステップＳ５１８に進む。ステップＳ５１８においては、コントローラＣＴは、位置検出回路２１の作動を停止させる。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ５２０にて、スピンドルモータ制御回路２５に対してイメージングプレート２８の回転停止を指示する。この指示に応答して、スピンドルモータ制御回路２５は、スピンドルモータ２４の作動を停止させて、イメージングプレート２８の回転を停止させる。前記イメージングプレート２８の回転停止後、コントローラＣＴは、ステップＳ５２２にて回折環消去プログラムの実行を終了する。
　前記回折環消去プログラムの実行を終了すると、コントローラＣＴは、図示しないプログラムの実行により、フェライトの回折環のピーク半径ｒｐ(１，ｎ)及びオーステナイトの回折環のピーク半径ｒｐ(２，ｎ)を用いて、ｃｏｓα法により、残留応力を算出して表示装置５７に表示する。また、残留応力の計算では、フェライトの回折環のピーク半径ｒｐ(１，ｎ)及びオーステナイトの回折環のピーク半径ｒｐ(２，ｎ)のうちのいずれか一方のピーク半径を用いるのみでもよい。また、コントローラＣＴは、ピーク半径ｒｐ(１，ｎ)，ｒｐ(２，ｎ)を用いて、フェライト及びオーステナイトの回折環の画像データを作成して、フェライト及びオーステナイトの回折環を表示装置５７に表示する。これにより、回折環の真円からのずれ具合から測定対象物ＯＢ（鉄）の残留応力を認識できる。
　また、コントローラＣＴは、フェライトに関する全ての強度信号Ｓ１(ｎ，ｍ)から全ての強度信号Ｓ１(ｎ，ｍ)の中の最小値（すなわち、回折環が形成されていない箇所の信号強度）を減算した値を合計して、合計値を測定時における周方向番号ｎの最大値Ｎで除算して、フェライトの回折環に関する回折積分強度（図１３の半径Ｒ１近傍の斜線領域の面積に対応）を計算する。また、オーステナイトに関する全ての強度信号Ｓ２(ｎ，ｍ)から全ての強度信号Ｓ２(ｎ，ｍ)の中の最小値（すなわち、回折環が形成されていない箇所の信号強度）を減算した値を合計して、合計値を測定時における周方向番号ｎの最大値Ｎで除算して、オーステナイトの回折環に関する回折積分強度（図１３の半径Ｒ２近傍の斜線領域の面積に対応）を計算する。そして、フェライトの回折積分強度と、オーステナイトの回折積分強度との比により、鉄の中に含まれるフェライトとオーステナイトとの比率を取得する。この場合も、この比率と共に図１３に示すようなフェライト及びオーステナイトの信号強度の分布を表示装置５７に表示するようにするとよい。これらの残留応力及び比率により、鉄の特性を評価することができる。
　上記のように動作するＸ線回折測定装置においては、図５Ａ及び図５Ｂの回折環読取りプログラム及び図７のピーク検出プログラムの実行により、イメージングプレート２８に記録された回折Ｘ線の像である回折環がそれぞれ検出される。また、回折環読取りプログラムの実行中においては、この回折環読取りプログラムの実行と並行して、図６の制御パラメータ設定プログラムが実行される。そして、この制御パラメータ設定プログラムにおいては、ステップＳ３０４の処理により、レーザ光源３３からハイレベル出力の指示がされた際に出射されるレーザ光の強度が前記数２の演算によって計算されたレーザ光強度Ｐｗに設定される。これにより、Ｘ線が平行光であるという条件下で、レーザ光照射位置が変化しても、輝尽発光の強度（レーザ照射して取得する受光信号の強度）を、レーザ光の照射開始位置における回折Ｘ線の発生原点からの距離（図１４の点線部分の球面の位置）でＸ線を受光した場合の強度と同じにすることができる。
　また、上記実施形態によれば、図６の制御パラメータ設定プログラムのステップＳ３０６の処理により、フォーカスアクチュエータ４０によるレーザ光のフォーカス位置が、前記数８，９の演算によって計算されたフォーカスオフセット電圧Ｆｏに応じてオフセットされる。これにより、レーザ光の照射位置が変化して、回折Ｘ線の発生原点における微小角度Δθの範囲内で発生した回折Ｘ線のイメージングプレート２８で受光される面積が変化しても、輝尽発光の強度を常に同じにすることができる。
　さらに、上記実施形態によれば、図６の制御パラメータ設定プログラムのステップＳ３０８の処理により、レーザ光の照射位置が変化しても、一定時間における角度変化Δθに相当するイメージングプレート２８の表面での半径方向の距離Ｄをレーザ光が移動する時間が一定に保たれる。そして、このようなレーザ照射位置による、レーザ光強度、フォーカスオフセット電圧及び半径方向移動速度の制御により、イメージングプレート２８には最適なレーザ光が照射されるとともに、最適なレーザ光照射位置の移動が行われるので、レーザ光照射による良好な受光信号とその分布が得られ、ひいては前記回折環の測定も良好に行われるようになる。
　さらに、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。
　上記実施形態では、レーザ光の照射位置により、レーザ光強度Ｐｗ、フォーカスオフセット電圧Ｆｏ及び半径方向移動速度Ｆｒを変化させることにより、回折環の半径方向のレーザ光の強度分布曲線を、回折Ｘ線の発生原点から同一半径にある球面で回折Ｘ線を受光した場合と同じである、本来の強度分布曲線になるようにした。しかし、これに代えて、フォーカスオフセット電圧Ｆｏを変更せずに、レーザ光強度Ｐｗ及び半径方向移動速度Ｆｒの２つを変更するようにしてもよい。この場合、図６の制御パラメータ設定プログラムのステップＳ３０６の処理を省略して、ステップＳ３０４にて、レーザ光強度Ｐｗを下記数２６の演算の実行により計算して、計算されたレーザ光強度Ｐｗをレーザ駆動回路３４に出力する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
 　この場合も、上記実施形態と同様に、ｒはレーザ光照射位置の半径値であり、Ｐwoは、レーザ光照射開始位置でのレーザ光強度を示し、予め決められた値である。ｒ０は読取り開始位置Ｒ１－αに等しく、Ｌは回折Ｘ線の発生原点からイメージングプレート２８までの距離であり、μは空気のＸ線吸収係数である。
　この数２６は、上記実施形態のレーザ光強度Ｐｗを計算するための数２の右辺に、上記実施形態のフォーカスオフセット電圧Ｆｏを計算するための数９（レーザ光照射開始位置でのスポット面積に対するレーザ光照射位置でのスポット面積の比）の逆数を乗じた数式である。すなわち、この数２６は、回折Ｘ線の発生原点からの距離が大きくなることで回折Ｘ線の強度が低くなる分だけレーザ光強度を上げ、さらに回折Ｘ線の発生原点において全方角を微小角度Δθで囲まれた箇所のイメージングプレート２８における面積が大きくなって、単位面積当たりの回折Ｘ線の強度が低くなる分だけレーザ光強度を上げる数式である。単位面積当たりの回折Ｘ線の強度の比は、回折Ｘ線の強度が一定であれば、面積の比の逆数になるので、上記数９のフォーカスオフセット電圧Ｆｏを求めるためのレーザ光照射開始位置でのスポット面積に対するレーザ光照射位置でのスポット面積の比の逆数を乗算すればよい。
　また、半径方向移動速度Ｆｒに関しては、上記実施形態のステップＳ３０８の制御と同じである。その結果、この変形例によっても、回折環の半径方向のレーザ光の強度分布曲線を、回折Ｘ線の発生原点から同一半径にある球面で回折Ｘ線を受光した場合と同じである、本来の強度分布曲線にすることができる。したがって、回折環が精度よく検出できる。また、この変形例においては、フォーカスオフセット電圧の制御が省略されるので、上記実施形態の加算器４７及びフォーカスオフセット電圧発生回路４９も不要となる。
　さらに、上記実施形態のフォーカスオフセット電圧Ｆｏ、レーザ光強度Ｐｗ及び半径方向移動速度Ｆｒを変更することなく一定に保ったまま、上記実施形態で取得された回折Ｘ線の強度分布を表すデータとしての信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）及び半径値ｒ（ｎ，ｍ）を補正するようにしてもよい。すなわち、上記実施形態の図６の制御パラメータ設定プログラムをなくして、図５Ａ及び図５Ｂの回折環読取りプログラムの実行により取得した信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）及び半径値ｒ（ｎ，ｍ）を図１８のデータ補正プログラムの実行によって補正するようにしてもよい。
　すなわち、コントローラＣＴは、図８の回折環消去プログラムの実行後、図１８のステップＳ６００にてデータ補正プログラムの実行を開始し、ステップＳ６０１にて下記数２７の演算を実行することにより、取得した信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）を補正して補正信号強度Ｓ’（ｎ，ｍ）を計算する。なお、この取得した信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）とは、図５Ａ及び図５Ｂの回折環読取りプログラムのステップＳ２４２の処理によってメモリに保存されている信号強度Ｓｔ(ｎ，ｍ)（ｔ＝１，２）から回折Ｘ線が存在しない箇所の信号強度（輝尽発光がない箇所の信号強度、すなわち反射光のみによる信号強度）を減算した値である。より具体的には、図１３の信号強度値からハッチングを付与してない部分の信号強度を減算した値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000027
 前記数２７中、ｒ０は、半径値ｒ（ｎ，ｍ）（半径値ｒ１（ｎ，ｍ），ｒ２（ｎ，ｍ））中の最も小さなデータ値（回折環が複数ある場合には、半径値ｒ（ｎ，ｍ）（半径値ｒ１（ｎ，ｍ），ｒ２（ｎ，ｍ））中の最も小さなデータ値）である。Ｌは、上記実施形態と同様に、回折Ｘ線の発生原点（測定対象物ＯＢへのＸ線の照射位置）からイメージングプレート２８までの距離である。μは、空気のＸ線吸収係数である。
　前記数２７は、前記変形例の数２６におけるレーザ光強度Ｐｗ及びレーザ光照射開始位置でのレーザ光強度Ｐwoを、補正した信号強度Ｓ’（ｎ，ｍ）及び測定によって取得した信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）にそれぞれ変更したものである。すなわち、この数２７は、レーザ光強度と信号強度がほぼ比例関係にあることに基づくもので、これにより、前記変形例と同様に、回折Ｘ線の発生原点からの距離が大きくなることで回折Ｘ線の強度が低くなる分だけ信号強度が上がり、さらに回折Ｘ線の発生原点において全方角を微小角度Δθで囲まれた箇所のイメージングプレート２８における面積が大きくなって、単位面積当たりの回折Ｘ線の強度が低くなる分だけ信号強度が上がる。
　前記ステップＳ６０１の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ６０２にて下記数２８の演算を実行することにより、取得した半径値ｒ（ｎ，ｍ）を補正して補正半径値ｒ’（ｎ，ｍ）を計算して、ステップＳ６０３にてデータ補正プログラムの実行を終了する。なお、前記半径値ｒ(ｎ，ｍ)は、前記ステップＳ２４２の処理によってメモリに保存されている半径値ｒｔ(ｎ，ｍ)（ｔ＝１，２）である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
 前記数２８中、ｒ０は、前記ステップＳ６０１の処理に用いた半径値ｒ（ｎ，ｍ）（半径値ｒ１（ｎ，ｍ），ｒ２（ｎ，ｍ））中の最も小さなデータ値である。Ｌも、前記ステップＳ６０１の処理に用いた、回折Ｘ線の発生原点（測定対象物ＯＢへのＸ線の照射位置）からイメージングプレート２８までの距離である。この数２８は、図１９に示すように、イメージングプレート２８上の半径方向の距離（ｒ(ｎ，ｍ)－ｒｏ）を、回折Ｘ線の発生原点から半径（ｒｏ2＋Ｌ2）1/2の球面上での距離に変換して最小半径値ｒｏを加算した距離を求めることに相当する。
　前記数２８について説明する。イメージングプレート２８から測定対象物ＯＢまでの距離をＬとし、Ｘ線照射方向と回折Ｘ線の発生原点からレーザ光照射開始位置までの方向がなす角度をθ０とすれば、下記数２９が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029
 また、Ｘ線照射方向と回折Ｘ線の発生原点からレーザ光照射位置までの方向がなす角度をθとすれば、下記数３０が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000030
　一方、角度（θ－θ０）に対する半径（ｒｏ2＋Ｌ2）1/2の球面上での距離（ｒ’（ｎ，ｍ）－ｒｏ）は、下記数３１のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000031
 前記数３１は、下記数３２のように変形される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000032
 そして、前記数３２に、数２９及び数３０によって表される角度θ０，θを代入すれば、上記数２８が導かれる。
　この数２８を用いた半径値ｒ（ｎ，ｍ）の補正は、イメージングプレート２８上の半径方向の距離（ｒ(ｎ，ｍ)－ｒｏ）を、回折Ｘ線の発生原点から半径（ｒｏ2＋Ｌ2）1/2の球面上での距離に変換する補正である。したがって、この変形例によっても、回折環の半径方向のレーザ光の強度分布曲線を、回折Ｘ線の発生原点から同一半径にある球面で回折Ｘ線を受光した場合と同じである、本来の強度分布曲線にすることができる。したがって、回折環が精度よく検出できる。
　この変形例におけるステップＳ６０１の信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）の補正は、上記実施形態の数２，８，９の演算によるレーザ光強度Ｐｗの変更及びフォーカスオフセット電圧Ｖｏの設定制御に対応するとともに、上記変形例の数２６の演算によるレーザ光強度Ｐｗの変更に対応する。また、ステップＳ６０２の半径値ｒ（ｎ，ｍ）の補正は、上記実施形態及び変形例の数２２の演算による半径方向移動速度Ｆｒの設定制御に対応する。したがって、前記ステップＳ６０１，Ｓ６０２の両処理の一方のみを上記実施形態及び変形例の対応処理に代えて用いるようにしてもよい。特に、ステップＳ６０２の半径値ｒ（ｎ，ｍ）の補正を、上記実施形態及び変形例の数２２の演算による半径方向移動速度Ｆｒの設定制御に代えて利用しても、大きな誤差は生じない。
　さらに、上記実施形態及び変形例において、フェライトの回折積分強度とオーステナイトの回折積分強度との比率の測定を必要とする場合には、前記半径方向移動速度Ｆｒの制御は有効であるが、比率測定無しで、回折環のピーク位置のみを検出して回折環の形状を評価する場合には、前記半径方向移動速度Ｆｒの制御は必ずしも行う必要はない。
　また、上記実施形態では、フォーカスオフセット電圧Ｆｏをフォーカスサーボ信号に加算し、フォーカスオフセット電圧Ｆｏを変化させることでレーザ光のスポット面積を変化させた。しかし、イメージングプレート２８の表面のレーザ光の光軸方向への変動が充分に小さければ、フォーカスサーボ機能を設けずに、対物レンズ３９の位置、コリメーティングレンズ３５の位置又は光ヘッドＰＵＨの位置をレーザ光の光軸方向に変化させて、レーザ光のスポット面積を変化させるようにしてもよい。この場合、フォーカスオフセット電圧Ｆｏに代えて、対物レンズ３９の位置、コリメーティングレンズ３５の位置又は光ヘッドＰＵＨの位置と、レーザ光のスポット面積との関係を上記実施形態と同様の方法により求めておけばよい。
　また、上記実施形態においては、受光センサ３１によって受光した反射光の受光位置を用いて、測定対象物ＯＢの高さ方向の位置が、所定の範囲内にあるか否かを判定し、所定の範囲内になければ、作業者が昇降ステージ１２ａの高さを調整するようにした。しかし、受光センサ３１の受光位置が表す測定対象物ＯＢの高さ方向の位置が所定の範囲内にあるように、昇降ステージ１２ａの高さが自動的に調整されるように構成してもよい。これによれば、作業者がセットした測定対象物ＯＢの高さ方向の位置が、受光センサ３１が反射光を受光できる範囲にありさえすれば、作業者が昇降ステージ１２ａの高さを調整する必要が無いので、作業効率を向上させることができる。なお、例えば上記従来のＸ線検出装置のように、イメージングプレート２８と測定対象物ＯＢとの距離が常に一定になるように構成されていれば、受光センサ３１は不要である。
　また、上記実施形態においては、受光センサ３１の受光位置を用いて、回折環基準半径Ｒを算出し、撮像した回折環の半径が回折環基準半径Ｒからずれる可能性のある領域を想定して、読取り開始位置を決定するようにした。しかし、回折環基準半径Ｒを算出することなく、常に一定の領域にレーザ光を照射するようにしてもよい。例えば、イメージングプレート２８の全領域にレーザ光を照射するようにしてもよい。また、ＬＥＤ５３による可視光の照射についても同様に、常に一定の領域にＬＥＤ５３から発せられた可視光を照射するようにしてもよい。例えば、イメージングプレート２８の全領域にＬＥＤ５３からの可視光を照射するようにしてもよい。ただし、この場合、上記実施形態よりも測定時間が長くなる。

Claims (6)

  1. 　測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、
    　中央に前記Ｘ線を通過させる貫通孔が形成されたテーブルと、
    　前記テーブルに固定されていて、前記測定対象物にて回折した前記Ｘ線の回折光を受光する受光面を有し、前記回折光の像である回折環を記録する回折光受光器と、
    　レーザ光を出射するレーザ光源及びレーザ光を受光するフォトディテクタを有し、前記レーザ光を前記回折光受光器の受光面に照射するとともに、前記レーザ光の照射によって前記回折光受光器から出射された光を受光して受光強度を表す受光信号を出力するレーザ検出装置と、
    　前記テーブルを、前記貫通孔の中心軸回りに回転させる回転手段と、
    　前記テーブルを、前記回折光受光器の受光面に平行な方向に、前記レーザ検出装置に対して相対的に移動させる移動手段と、
    　前記移動手段によるテーブルの移動位置を検出する位置検出回路と、
    　前記回転手段及び前記移動手段を制御して前記回折環が記録された前記回折光受光器を回転及び移動させて、前記レーザ検出装置から出射されるレーザ光の前記回折光受光器における照射位置を前記回折光受光器の中心周りに回転させるとともに半径方向に変化させる照射位置制御手段と、
    　前記照射位置制御手段により前記回折光受光器におけるレーザ光の照射位置を前記回折光受光器の中心周りに回転させるとともに半径方向に変化させている状態で、複数の位置で前記レーザ検出装置から出力される受光信号をそれぞれ入力し、前記入力した受光信号によって表された受光強度を表す受光強度データを前記複数の位置にそれぞれ対応させて順次記憶するとともに、前記位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置に基づいて前記回折光受光器の中心から前記複数の位置までの距離をそれぞれ計算して前記計算した距離を表すデータを半径値データとして前記複数の位置にそれぞれ対応させて順次記憶するデータ読取り手段とを備え、
    　前記Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物で回折したＸ線によって前記回折光受光器に記録された回折環を測定するＸ線回折測定装置において、
    　前記位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置を用いて、前記回折光受光器の中心から前記レーザ光の照射位置までの距離が大きくなるに従って、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の強度が大きくなるように前記レーザ光源を制御し、前記Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して前記回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の減衰量の変化を補償するレーザ光強度制御手段と、
    　前記位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置を用いて、前記回折光受光器の中心から前記レーザ光の照射位置までの距離が大きくなるに従って、前記回折光受光器に形成されるレーザ光のスポット径が大きくなるように、前記レーザ光のフォーカス位置の変更により前記レーザ光のスポット径を制御し、前記Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して前記回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の受光面積の変化を補償するレーザ光スポット制御手段と
    を設けたことを特徴とするＸ線回折測定装置。
  2. 　測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、
    　中央に前記Ｘ線を通過させる貫通孔が形成されたテーブルと、
    　前記テーブルに固定されていて、前記測定対象物にて回折した前記Ｘ線の回折光を受光する受光面を有し、前記回折光の像である回折環を記録する回折光受光器と、
    　レーザ光を出射するレーザ光源及びレーザ光を受光するフォトディテクタを有し、前記レーザ光を前記回折光受光器の受光面に照射するとともに、前記レーザ光の照射によって前記回折光受光器から出射された光を受光して受光強度を表す受光信号を出力するレーザ検出装置と、
    　前記テーブルを、前記貫通孔の中心軸回りに回転させる回転手段と、
    　前記テーブルを、前記回折光受光器の受光面に平行な方向に、前記レーザ検出装置に対して相対的に移動させる移動手段と、
    　前記移動手段によるテーブルの移動位置を検出する位置検出回路と、
    　前記回転手段及び前記移動手段を制御して前記回折環が記録された前記回折光受光器を回転及び移動させて、前記レーザ検出装置から出射されるレーザ光の前記回折光受光器における照射位置を前記回折光受光器の中心周りに回転させるとともに半径方向に変化させる照射位置制御手段と、
    　前記照射位置制御手段により前記回折光受光器におけるレーザ光の照射位置を前記回折光受光器の中心周りに回転させるとともに半径方向に変化させている状態で、複数の位置で前記レーザ検出装置から出力される受光信号をそれぞれ入力し、前記入力した受光信号によって表された受光強度を表す受光強度データを前記複数の位置にそれぞれ対応させて順次記憶するとともに、前記位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置に基づいて前記回折光受光器の中心から前記複数の位置までの距離をそれぞれ計算して前記計算した距離を表すデータを半径値データとして前記複数の位置にそれぞれ対応させて順次記憶するデータ読取り手段とを備え、
    　前記Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物で回折したＸ線によって前記回折光受光器に記録された回折環を測定するＸ線回折測定装置において、
    　前記位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置を用いて、前記回折光受光器の中心から前記レーザ光の照射位置までの距離が大きくなるに従って、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の強度が大きくなるように前記レーザ光源を制御し、前記Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して前記回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の減衰量の変化を補償するとともに、前記Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して前記回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の受光面積の変化を補償するレーザ光強度制御手段
    を設けたことを特徴とするＸ線回折測定装置。
  3. 　請求項１又は２に記載のＸ線回折測定装置において、さらに、
    　前記位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置を用いて、前記回折光受光器の中心から前記レーザ光の照射位置までの距離が大きくなるに従って、前記回折光受光器に照射されるレーザ光の半径方向の移動速度が速くなるように、前記移動手段のテーブルの移動速度の変更により前記レーザ光の半径方向の移動速度を制御し、前記Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して前記回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の前記回折光受光器の半径方向の距離の変化を補償する半径方向移動速度制御手段
    を設けたことを特徴とするＸ線回折測定装置。
  4. 　請求項１又は２に記載のＸ線回折測定装置において、
    　前記半径値データを変換する半径値データ変換手段であって、回折Ｘ線の発生原点を中心として前記記憶された半径値データにより表された距離のうちで最小の距離を表す位置までの距離を半径とする球を想定し、前記複数の位置に対応した半径値データによって表された距離と前記最小の距離との差である各半径方向距離を、前記最小の距離を表す位置からの前記想定した球の球面上の距離に変換するとともに、前記変換した距離に前記最小の距離を加算した距離を半径値データとする半径値データ変換手段を
    設けたことを特徴とするＸ線回折測定装置。
  5. 　測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、
    　中央に前記Ｘ線を通過させる貫通孔が形成されたテーブルと、
    　前記テーブルに固定されていて、前記測定対象物にて回折した前記Ｘ線の回折光を受光する受光面を有し、前記回折光の像である回折環を記録する回折光受光器と、
    　レーザ光を出射するレーザ光源及びレーザ光を受光するフォトディテクタを有し、前記レーザ光を前記回折光受光器の受光面に照射するとともに、前記レーザ光の照射によって前記回折光受光器から出射された光を受光して受光強度を表す受光信号を出力するレーザ検出装置と、
    　前記テーブルを、前記貫通孔の中心軸回りに回転させる回転手段と、
    　前記テーブルを、前記回折光受光器の受光面に平行な方向に、前記レーザ検出装置に対して相対的に移動させる移動手段と、
    　前記移動手段によるテーブルの移動位置を検出する位置検出回路と、
    　前記回転手段及び前記移動手段を制御して前記回折環が記録された前記回折光受光器を回転及び移動させて、前記レーザ検出装置から出射されるレーザ光の前記回折光受光器における照射位置を前記回折光受光器の中心周りに回転させるとともに半径方向に変化させる照射位置制御手段と、
    　前記照射位置制御手段により前記回折光受光器におけるレーザ光の照射位置を前記回折光受光器の中心周りに回転させるとともに半径方向に変化させている状態で、複数の位置で前記レーザ検出装置から出力される受光信号をそれぞれ入力し、前記入力した受光信号によって表された受光強度を表す受光強度データを前記複数の位置にそれぞれ対応させて順次記憶するとともに、前記位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置に基づいて前記回折光受光器の中心から前記複数の位置までの距離をそれぞれ計算して前記計算した距離を表すデータを半径値データとして前記複数の位置にそれぞれ対応させて順次記憶するデータ読取り手段とを備え、
    　前記Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物で回折したＸ線によって前記回折光受光器に記録された回折環を測定するＸ線回折測定装置において、
    　前記Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して前記回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の減衰量の変化を補償するとともに、前記Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して前記回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の受光面積の変化を補償するために、前記データ読取り手段によって記憶された受光強度データを、前記受光強度データに対応する前記半径値データにより表された距離に応じて変更する受光強度データ変更手段
    を設けたことを特徴とするＸ線回折測定装置。
  6. 　請求項５に記載のＸ線回折測定装置において、さらに、
    　前記半径値データを変換する半径値データ変換手段であって、回折Ｘ線の発生原点を中心として前記記憶された半径値データにより表された距離のうちで最小の距離を表す位置までの距離を半径とする球を想定し、前記複数の位置に対応した半径値データによって表された距離と前記最小の距離との差である各半径方向距離を、前記最小の距離を表す位置からの前記想定した球の球面上の距離に変換するとともに、前記変換した距離に前記最小の距離を加算した距離を半径値データとする半径値データ変更手段を
    設けたことを特徴とするＸ線回折測定装置。
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