JP2002333409A - Ｘ線応力測定装置 - Google Patents
Ｘ線応力測定装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｘ線検出器で検出される回折Ｘ線のＸ線量を
増やし、測定時間を短縮する。 【解決手段】 Ｘ線源から試料に照射されるＸ線量を増
やし、Ｘ線検出手段に到達する回折Ｘ線のＸ線量を増や
すことによって、Ｘ線検出器で検出される回折Ｘ線のＸ
線量を増やし測定時間を短縮するものであり、Ｘ線応力
測定装置１は、Ｘ線源２から発せられたＸ線を平行化し
試料に照射するＸ線平行化手段３と、試料Ｓから発せら
れる回折Ｘ線を検出する複数のＸ線検出素子を含むＸ線
検出手段４と、試料から発せられる回折Ｘ線を反射し、
焦点位置上のＸ線検出手段４に集光するＸ線反射集光手
段５とを備えた構成とする。これによってＸ線量を増や
し、Ｘ線検出手段４上において、回折Ｘ線の集光位置に
測定することによって応力を測定する。
増やし、測定時間を短縮する。 【解決手段】 Ｘ線源から試料に照射されるＸ線量を増
やし、Ｘ線検出手段に到達する回折Ｘ線のＸ線量を増や
すことによって、Ｘ線検出器で検出される回折Ｘ線のＸ
線量を増やし測定時間を短縮するものであり、Ｘ線応力
測定装置１は、Ｘ線源２から発せられたＸ線を平行化し
試料に照射するＸ線平行化手段３と、試料Ｓから発せら
れる回折Ｘ線を検出する複数のＸ線検出素子を含むＸ線
検出手段４と、試料から発せられる回折Ｘ線を反射し、
焦点位置上のＸ線検出手段４に集光するＸ線反射集光手
段５とを備えた構成とする。これによってＸ線量を増や
し、Ｘ線検出手段４上において、回折Ｘ線の集光位置に
測定することによって応力を測定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、材料の非破壊検査
に応用されるＸ線応力測定装置に関する。
に応用されるＸ線応力測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】微小結晶からなる材料に応力が加わると
結晶の格子間隔が変化する。平行化されたＸ線を試料に
照射すると、格子間隔に応じてＸ線が回折する。試料に
応力がある場合には、この回折角が変化する。Ｘ線応力
測定は、このＸ線の回折現象を利用することによって、
応力で変化した格子間隔変化を回折角変化して求め、こ
の回折角変化から試料に加わる応力や残留応力を測定す
る。
結晶の格子間隔が変化する。平行化されたＸ線を試料に
照射すると、格子間隔に応じてＸ線が回折する。試料に
応力がある場合には、この回折角が変化する。Ｘ線応力
測定は、このＸ線の回折現象を利用することによって、
応力で変化した格子間隔変化を回折角変化して求め、こ
の回折角変化から試料に加わる応力や残留応力を測定す
る。
【０００３】従来から知られているＸ線応力測定とし
て、Ｘ線の回折像を蛍光板やフィルム上に形成したパタ
ーンの変化を観察したり、Ｘ線の回折像をコリメータ付
の検出素子の角度を振りながら走査することによって、
回折角を測定するものが知られている。
て、Ｘ線の回折像を蛍光板やフィルム上に形成したパタ
ーンの変化を観察したり、Ｘ線の回折像をコリメータ付
の検出素子の角度を振りながら走査することによって、
回折角を測定するものが知られている。
【０００４】図３，４は、従来のＸ線応力測定の例を説
明するための概略図である。図３に示す例は、フィルム
上に形成した回折像のパターン変化を観察することによ
って、応力測定を行う例である。図３（ａ）において、
Ｘ線源１２から発せられたＸ線は、スリット１３（ある
いはピンホール）で絞られた後、試料Ｓに照射される。
照射Ｘ線は試料結晶で回折される。この回折Ｘ線をフィ
ルム１４上に映し出すことによって図３（ｂ），（ｃ）
に示すような回折像パターンを観察することができる。
明するための概略図である。図３に示す例は、フィルム
上に形成した回折像のパターン変化を観察することによ
って、応力測定を行う例である。図３（ａ）において、
Ｘ線源１２から発せられたＸ線は、スリット１３（ある
いはピンホール）で絞られた後、試料Ｓに照射される。
照射Ｘ線は試料結晶で回折される。この回折Ｘ線をフィ
ルム１４上に映し出すことによって図３（ｂ），（ｃ）
に示すような回折像パターンを観察することができる。
【０００５】試料Ｓに応力が加えられると、試料結晶の
格子間隔が変化するため回折角が変化し、これによって
回折像パターンも図３（ｂ）あるいは図３（ｃ）のよう
に変化する。
格子間隔が変化するため回折角が変化し、これによって
回折像パターンも図３（ｂ）あるいは図３（ｃ）のよう
に変化する。
【０００６】図４に示す例は、検出素子の角度を振って
回折Ｘ線の回折角を測定することによって応力測定を行
う例である。図４（ａ）において、Ｘ線源２２から発せ
られたＸ線をスリット２３で絞って試料Ｓに照射し、試
料Ｓで回折された回折Ｘ線を計数管等のＸ線検出器２４
で検出して計数手段２６で計数し、記録手段２７に記録
する。このとき、ここで、Ｘ線検出器２４は、ゴニオメ
ータ等で移動することによって走査円に沿って測定す
る。
回折Ｘ線の回折角を測定することによって応力測定を行
う例である。図４（ａ）において、Ｘ線源２２から発せ
られたＸ線をスリット２３で絞って試料Ｓに照射し、試
料Ｓで回折された回折Ｘ線を計数管等のＸ線検出器２４
で検出して計数手段２６で計数し、記録手段２７に記録
する。このとき、ここで、Ｘ線検出器２４は、ゴニオメ
ータ等で移動することによって走査円に沿って測定す
る。
【０００７】ここで、試料面法線と回折面法線との成す
角（入射角）をψとし、入射Ｘ線方向と回折Ｘ線方向と
の成す角（回折角）を２θとし、入射Ｘ線と回折Ｘ線は
回折面法線に対して等角となる。回折Ｘ線の回折強度が
ピークとなる角度２θは、回折面法線の方向（角ψ）に
応じて変化する。
角（入射角）をψとし、入射Ｘ線方向と回折Ｘ線方向と
の成す角（回折角）を２θとし、入射Ｘ線と回折Ｘ線は
回折面法線に対して等角となる。回折Ｘ線の回折強度が
ピークとなる角度２θは、回折面法線の方向（角ψ）に
応じて変化する。
【０００８】Ｘ線の入射角ψを変えて回折角２θを測定
し、sin２ψを変数としてプロットすると、理論的には
２θとsin２ψの関係は直線となり、この直線の傾きは
試料表面の応力に比例する。図４に示すＸ線応力測定装
置は、この２θ−sin２ψ線図（回帰直線）を得るため
に、測定する試料表面の一点を入射角ψのＸ線で照射し
ながら、Ｘ線検出器の位置を走査して検出強度のピーク
を求め、このときの回折角２θを求める。なお、図４
（ｂ），（ｃ）は入射角ψ１，ψ２で回折角２θ １，２
θ２（２θ１，２θ２）を求める例を示している。この
回折角２θを検出する動作を、Ｘ線の入射角ψを変えな
がら繰り返し、図４（ｄ），（ｅ）に示すように、sin
２ψを横軸２θを縦軸としてプロットし、プロットされ
た点を最小二乗法を用いて回帰直線を求め、回帰直線の
傾きから応力を求める。なお、図４（ｄ），（ｅ）は応
力が加えられた場合の回折強度曲線及び２θ−sin２ψ
線図を示している。
し、sin２ψを変数としてプロットすると、理論的には
２θとsin２ψの関係は直線となり、この直線の傾きは
試料表面の応力に比例する。図４に示すＸ線応力測定装
置は、この２θ−sin２ψ線図（回帰直線）を得るため
に、測定する試料表面の一点を入射角ψのＸ線で照射し
ながら、Ｘ線検出器の位置を走査して検出強度のピーク
を求め、このときの回折角２θを求める。なお、図４
（ｂ），（ｃ）は入射角ψ１，ψ２で回折角２θ １，２
θ２（２θ１，２θ２）を求める例を示している。この
回折角２θを検出する動作を、Ｘ線の入射角ψを変えな
がら繰り返し、図４（ｄ），（ｅ）に示すように、sin
２ψを横軸２θを縦軸としてプロットし、プロットされ
た点を最小二乗法を用いて回帰直線を求め、回帰直線の
傾きから応力を求める。なお、図４（ｄ），（ｅ）は応
力が加えられた場合の回折強度曲線及び２θ−sin２ψ
線図を示している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来用いられているＸ
線応力測定装置では、検出器で検出される回折Ｘ線のＸ
線量は極めて少ないため、測定に時間がかかるという問
題がある。従来のＸ線応力測定装置は、Ｘ線源で発生し
たＸ線の一部をスリットやピンホールによって切り出す
ことによって特定の方向のみ取り出しているため、入射
Ｘ線のＸ線量は制限されることになる。また、試料に照
射されたＸ線のほとんどは試料で吸収あるいは透過され
るため、回折Ｘ線のＸ線量は照射Ｘ線量に対してわずか
である。したがって、入射Ｘ線のＸ線量及び回折Ｘ線の
Ｘ線量は共に制限されるため、測定に寄与するＸ線量は
極めてわずかとなる。
線応力測定装置では、検出器で検出される回折Ｘ線のＸ
線量は極めて少ないため、測定に時間がかかるという問
題がある。従来のＸ線応力測定装置は、Ｘ線源で発生し
たＸ線の一部をスリットやピンホールによって切り出す
ことによって特定の方向のみ取り出しているため、入射
Ｘ線のＸ線量は制限されることになる。また、試料に照
射されたＸ線のほとんどは試料で吸収あるいは透過され
るため、回折Ｘ線のＸ線量は照射Ｘ線量に対してわずか
である。したがって、入射Ｘ線のＸ線量及び回折Ｘ線の
Ｘ線量は共に制限されるため、測定に寄与するＸ線量は
極めてわずかとなる。
【００１０】このようにわずかなＸ線量をフィルム法に
よって測定するには、フィルムの露光時間が長時間化す
ることになり、また、検出器を走査する回折角検出法に
よって測定するには、検出器の検出時間に長時間を要
し、走査時間は長時間化することになる。Ｘ線源のＸ線
量を増やすことによって走査時間を短縮することができ
るが、そのためには、大型のＸ線源を要することにな
る。
よって測定するには、フィルムの露光時間が長時間化す
ることになり、また、検出器を走査する回折角検出法に
よって測定するには、検出器の検出時間に長時間を要
し、走査時間は長時間化することになる。Ｘ線源のＸ線
量を増やすことによって走査時間を短縮することができ
るが、そのためには、大型のＸ線源を要することにな
る。
【００１１】連続Ｘ線を発生する連続型Ｘ線源であれ
ば、ある程度のＸ線量を発生することができるため、測
定時間の長時間化の問題を低減することができるが、パ
ルス状のＸ線を発生するパルスＸ線源では発生するＸ線
量が少ないため、測定時間の長時間化は特に大きな問題
となる。また、パルスＸ線源のＸ線量を増加させるに
は、パルスＸ線を多数回発生させる必要があり、パルス
Ｘ線源が高価化したり、パルスＸ線源の寿命が低下する
という問題が発生する。
ば、ある程度のＸ線量を発生することができるため、測
定時間の長時間化の問題を低減することができるが、パ
ルス状のＸ線を発生するパルスＸ線源では発生するＸ線
量が少ないため、測定時間の長時間化は特に大きな問題
となる。また、パルスＸ線源のＸ線量を増加させるに
は、パルスＸ線を多数回発生させる必要があり、パルス
Ｘ線源が高価化したり、パルスＸ線源の寿命が低下する
という問題が発生する。
【００１２】そこで、本発明は前記した従来の問題点を
解決し、Ｘ線検出器で検出される回折Ｘ線のＸ線量を増
やし、測定時間を短縮することを目的とする。
解決し、Ｘ線検出器で検出される回折Ｘ線のＸ線量を増
やし、測定時間を短縮することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｘ線源から試
料に照射されるＸ線量を増やし、Ｘ線検出手段に到達す
る回折Ｘ線のＸ線量を増やすことによって、Ｘ線検出器
で検出される回折Ｘ線のＸ線量を増やし測定時間を短縮
するものである。本発明のＸ線応力測定装置は、Ｘ線源
から発せられたＸ線を平行化し試料に照射するＸ線平行
化手段と、試料から発せられる回折Ｘ線を検出する複数
のＸ線検出素子を含むＸ線検出手段と、試料から発せら
れる回折Ｘ線を反射し、焦点位置上の前記Ｘ線検出手段
に集光するＸ線反射集光手段とを備えた構成とすること
によってＸ線量を増やし、Ｘ線検出手段上において、回
折Ｘ線の集光位置に測定することによって応力を測定す
る。
料に照射されるＸ線量を増やし、Ｘ線検出手段に到達す
る回折Ｘ線のＸ線量を増やすことによって、Ｘ線検出器
で検出される回折Ｘ線のＸ線量を増やし測定時間を短縮
するものである。本発明のＸ線応力測定装置は、Ｘ線源
から発せられたＸ線を平行化し試料に照射するＸ線平行
化手段と、試料から発せられる回折Ｘ線を検出する複数
のＸ線検出素子を含むＸ線検出手段と、試料から発せら
れる回折Ｘ線を反射し、焦点位置上の前記Ｘ線検出手段
に集光するＸ線反射集光手段とを備えた構成とすること
によってＸ線量を増やし、Ｘ線検出手段上において、回
折Ｘ線の集光位置に測定することによって応力を測定す
る。
【００１４】本発明のＸ線平行化手段は、Ｘ線源から四
方に散乱するＸ線を平行化することによって、Ｘ線源か
ら放出されるＸ線の一部のみを利用していた従来のＸ線
応力測定と比較して、試料を照射するＸ線量を増やすこ
とができる。
方に散乱するＸ線を平行化することによって、Ｘ線源か
ら放出されるＸ線の一部のみを利用していた従来のＸ線
応力測定と比較して、試料を照射するＸ線量を増やすこ
とができる。
【００１５】また、本発明のＸ線反射集光手段は、焦点
位置にＸ線検出手段を配置することによって、試料から
発せられる回折Ｘ線をＸ線検出手段に集光する。回折Ｘ
線を集光することによって、回折Ｘ線の一部のみを利用
していた従来のＸ線応力測定と比較して、検出する回折
Ｘ線のＸ線量を増やすことができる。
位置にＸ線検出手段を配置することによって、試料から
発せられる回折Ｘ線をＸ線検出手段に集光する。回折Ｘ
線を集光することによって、回折Ｘ線の一部のみを利用
していた従来のＸ線応力測定と比較して、検出する回折
Ｘ線のＸ線量を増やすことができる。
【００１６】したがって、本発明のＸ線応力測定装置
は、試料を照射するＸ線のＸ線量の増加と、Ｘ線検出手
段で検出する回折Ｘ線のＸ線量の増加とによって、Ｘ線
応力測定に寄与するＸ線量を増やすことができる。Ｘ線
応力測定に寄与するＸ線量を増やすことによって、測定
時間を短縮することができる。
は、試料を照射するＸ線のＸ線量の増加と、Ｘ線検出手
段で検出する回折Ｘ線のＸ線量の増加とによって、Ｘ線
応力測定に寄与するＸ線量を増やすことができる。Ｘ線
応力測定に寄与するＸ線量を増やすことによって、測定
時間を短縮することができる。
【００１７】Ｘ線検出手段の一形態として、複数のＸ線
検出素子を線状（アレイ状）に配置する構成とすること
ができる。Ｘ線検出素子を線状（アレイ状）に配置する
ことによって、回折Ｘ線の線状の強度分布を一回の測定
で測定することができる。回折Ｘ線強度のピーク位置と
回折Ｘ線の回折角２θとの関係を予め求めておくことに
よって、回折Ｘ線強度のピーク位置から回折角２θを求
めることができ、sin ２ψに対する２θの傾きから一方
向の応力を求めることができる。
検出素子を線状（アレイ状）に配置する構成とすること
ができる。Ｘ線検出素子を線状（アレイ状）に配置する
ことによって、回折Ｘ線の線状の強度分布を一回の測定
で測定することができる。回折Ｘ線強度のピーク位置と
回折Ｘ線の回折角２θとの関係を予め求めておくことに
よって、回折Ｘ線強度のピーク位置から回折角２θを求
めることができ、sin ２ψに対する２θの傾きから一方
向の応力を求めることができる。
【００１８】また、Ｘ線検出手段の他の形態として、複
数のＸ線検出素子を平面状に配置する構成とすることが
できる。Ｘ線検出素子を平面状に配置することによっ
て、回折Ｘ線の面内の強度分布を一回の測定で測定する
ことができる。回折Ｘ線強度のピーク位置と回折Ｘ線の
回折角２θとの関係を予め求めておくことによって、回
折Ｘ線強度のピーク位置から回折角２θを求めることが
でき、sin２ψに対する２θの傾きから応力を任意の方
向の応力を求めることができる。
数のＸ線検出素子を平面状に配置する構成とすることが
できる。Ｘ線検出素子を平面状に配置することによっ
て、回折Ｘ線の面内の強度分布を一回の測定で測定する
ことができる。回折Ｘ線強度のピーク位置と回折Ｘ線の
回折角２θとの関係を予め求めておくことによって、回
折Ｘ線強度のピーク位置から回折角２θを求めることが
でき、sin２ψに対する２θの傾きから応力を任意の方
向の応力を求めることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明のＸ線応
力測定装置の概要を説明するための概略図である。Ｘ線
応力測定装置１は、Ｘ線源２と、Ｘ線源２から発せられ
たＸ線の進行方向を一方向に平行にそろえるＸ線コリメ
ータ３と、試料Ｓで回折された回折Ｘ線を反射させＸ線
検出器４上に集光させるＸ線ミラー５と、複数のＸ線検
出素子からなりＸ線ミラー５の焦点上に配置されるＸ線
検出器４とを備える。また、Ｘ線検出器４で検出した検
出信号を信号処理する信号処理手段６、処理結果を記録
する記録手段７の他に、図示しない表示手段を備えるこ
とができる。
を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明のＸ線応
力測定装置の概要を説明するための概略図である。Ｘ線
応力測定装置１は、Ｘ線源２と、Ｘ線源２から発せられ
たＸ線の進行方向を一方向に平行にそろえるＸ線コリメ
ータ３と、試料Ｓで回折された回折Ｘ線を反射させＸ線
検出器４上に集光させるＸ線ミラー５と、複数のＸ線検
出素子からなりＸ線ミラー５の焦点上に配置されるＸ線
検出器４とを備える。また、Ｘ線検出器４で検出した検
出信号を信号処理する信号処理手段６、処理結果を記録
する記録手段７の他に、図示しない表示手段を備えるこ
とができる。
【００２０】Ｘ線コリメータ３は、Ｘ線源２から発せら
れ進行方向が異なるＸ線を平行にそろえて試料Ｓに入射
する。従来では、スリットやピンホールを通過したＸ線
のみを照射しているため、照射されるＸ線のＸ線量は制
限されるが、Ｘ線コリメータ３によってＸ線源２から進
行方向が異なる方向に発せられるＸ線を試料Ｓ方向に向
けて平行化することによって、試料Ｓに同一の入射角で
入射するＸ線のＸ線量を増加させることができる。
れ進行方向が異なるＸ線を平行にそろえて試料Ｓに入射
する。従来では、スリットやピンホールを通過したＸ線
のみを照射しているため、照射されるＸ線のＸ線量は制
限されるが、Ｘ線コリメータ３によってＸ線源２から進
行方向が異なる方向に発せられるＸ線を試料Ｓ方向に向
けて平行化することによって、試料Ｓに同一の入射角で
入射するＸ線のＸ線量を増加させることができる。
【００２１】同一の入射角で照射されたＸ線は試料Ｓで
回折され、回折Ｘ線が放出される。入射Ｘ線方向と回折
Ｘ線方向との成す角（回折角）を２θとし、回折面法線
の方向を角ψとすると、回折Ｘ線の回折強度がピークと
なる角度２θは、回折面法線の方向（角ψ）に応じて変
化する。
回折され、回折Ｘ線が放出される。入射Ｘ線方向と回折
Ｘ線方向との成す角（回折角）を２θとし、回折面法線
の方向を角ψとすると、回折Ｘ線の回折強度がピークと
なる角度２θは、回折面法線の方向（角ψ）に応じて変
化する。
【００２２】Ｘ線ミラー５は、試料Ｓからの回折Ｘ線を
Ｘ線検出器４の方向に反射し、焦点上に配置したＸ線検
出器４上に集光する。このとき、回折Ｘ線がＸ線検出器
４上に集光する位置は回折角２θに依存するため、Ｘ線
検出器４上に集光する回折Ｘ線のピーク位置を求めるこ
とによって回折角２θを知ることができる。また、回折
Ｘ線は、Ｘ線ミラー５によってＸ線検出器４上の一点に
集光させられることによってそのＸ線量は増加するた
め、Ｘ線検出器４上で検出される回折Ｘ線強度は増加す
る。
Ｘ線検出器４の方向に反射し、焦点上に配置したＸ線検
出器４上に集光する。このとき、回折Ｘ線がＸ線検出器
４上に集光する位置は回折角２θに依存するため、Ｘ線
検出器４上に集光する回折Ｘ線のピーク位置を求めるこ
とによって回折角２θを知ることができる。また、回折
Ｘ線は、Ｘ線ミラー５によってＸ線検出器４上の一点に
集光させられることによってそのＸ線量は増加するた
め、Ｘ線検出器４上で検出される回折Ｘ線強度は増加す
る。
【００２３】したがって、本発明のＸ線応力測定装置１
では、Ｘ線コリメータ３によって試料Ｓに入射するＸ線
のＸ線量を増加させると共に、Ｘ線ミラー５によってＸ
線検出器４上に集光するＸ線のＸ線量を増加させること
によって、Ｘ線検出器で検出するＸ線のＸ線量を増加さ
せることができる。
では、Ｘ線コリメータ３によって試料Ｓに入射するＸ線
のＸ線量を増加させると共に、Ｘ線ミラー５によってＸ
線検出器４上に集光するＸ線のＸ線量を増加させること
によって、Ｘ線検出器で検出するＸ線のＸ線量を増加さ
せることができる。
【００２４】Ｘ線検出器４は、複数のＸ線検出素子を線
状（アレイ状）あるいは面状の配置して形成される。線
状（アレイ状）に配置した場合には、各Ｘ線検出素子が
検出する検出強度と当該Ｘ線検出素子の位置から、回折
Ｘ線の線方向に沿ったＸ線強度分布を求めることができ
る。また、面状に配置した場合には、各Ｘ線検出素子が
検出する検出強度と当該Ｘ線検出素子の位置から、回折
Ｘ線の面内のＸ線強度分布を求めることができる。
状（アレイ状）あるいは面状の配置して形成される。線
状（アレイ状）に配置した場合には、各Ｘ線検出素子が
検出する検出強度と当該Ｘ線検出素子の位置から、回折
Ｘ線の線方向に沿ったＸ線強度分布を求めることができ
る。また、面状に配置した場合には、各Ｘ線検出素子が
検出する検出強度と当該Ｘ線検出素子の位置から、回折
Ｘ線の面内のＸ線強度分布を求めることができる。
【００２５】なお、図１（ａ）において、実線と破線で
示す回折Ｘ線は、試料Ｓに加えられる応力が変化した状
態を示し、Ｘ線ミラー５によってＸ線検出器４上に集光
される回折Ｘ線の位置は実線と破線とで集光位置がず
れ、この集光位置のずれによって応力変化を知ることが
できる。
示す回折Ｘ線は、試料Ｓに加えられる応力が変化した状
態を示し、Ｘ線ミラー５によってＸ線検出器４上に集光
される回折Ｘ線の位置は実線と破線とで集光位置がず
れ、この集光位置のずれによって応力変化を知ることが
できる。
【００２６】Ｘ線の入射角ψを変えて回折角２θを測定
し、sin２ψを変数としてプロットして得られる２θとs
in２ψの直線の傾きから試料表面の応力を求めることが
できる。従来の測定装置では、前記図４に示すように、
所定の入射角ψ毎にコリメータ付きの検出素子の角度を
変えて強度測定を複数回行い、複数個の回折Ｘ線の強度
から回折強度曲線を求め、この回折強度曲線から回折Ｘ
線の検出強度のピーク位置を求めて回折角２θを測定し
ている。これに対して、本発明のＸ線応力測定装置で
は、所定の入射角ψ毎に一回の測定で回折強度曲線を求
め、Ｘ線検出器上のおいて回折Ｘ線の検出強度がピーク
を示す位置から回折角２θを測定する。
し、sin２ψを変数としてプロットして得られる２θとs
in２ψの直線の傾きから試料表面の応力を求めることが
できる。従来の測定装置では、前記図４に示すように、
所定の入射角ψ毎にコリメータ付きの検出素子の角度を
変えて強度測定を複数回行い、複数個の回折Ｘ線の強度
から回折強度曲線を求め、この回折強度曲線から回折Ｘ
線の検出強度のピーク位置を求めて回折角２θを測定し
ている。これに対して、本発明のＸ線応力測定装置で
は、所定の入射角ψ毎に一回の測定で回折強度曲線を求
め、Ｘ線検出器上のおいて回折Ｘ線の検出強度がピーク
を示す位置から回折角２θを測定する。
【００２７】図１（ｂ）は、回折強度曲線の一例を示し
ている。例えば、入射角ψ１の場合に、Ｘ線検出器上の
Ｄ１にあるＸ線検出素子が回折強度のピークを検出する
としたとき、予め求めておいたＸ線検出器上のＸ線検出
素子の位置Ｄと回折角２θとの関係から回折角２θ１を
求めることができる。同様に、入射角がψ２の場合に
は、回折強度のピークを検出するＸ線検出器上の位置Ｄ
２から回折角２θ２を求めることができる。
ている。例えば、入射角ψ１の場合に、Ｘ線検出器上の
Ｄ１にあるＸ線検出素子が回折強度のピークを検出する
としたとき、予め求めておいたＸ線検出器上のＸ線検出
素子の位置Ｄと回折角２θとの関係から回折角２θ１を
求めることができる。同様に、入射角がψ２の場合に
は、回折強度のピークを検出するＸ線検出器上の位置Ｄ
２から回折角２θ２を求めることができる。
【００２８】求めた回折角２θについて、入射角ψと回
折角２θとの関係を図１（ｃ）に示すようにsin２ψを
横軸２θを縦軸としてプロットし、プロットされた点を
最小二乗法を用いて回帰直線を求め、回帰直線の傾き
（２θとsin２ψの直線の傾き）から試料表面の応力を
求める。ここで、応力をσ、傾きをＭ、応力定数をＳ
（＝−（Ｅ／（２・（１＋ν）））・cotθ０）とする
と、σ＝Ｓ・Ｍで表される。なお、ＥはＸ線的ヤング率
であり、νはＸ線的ポアソン比である。
折角２θとの関係を図１（ｃ）に示すようにsin２ψを
横軸２θを縦軸としてプロットし、プロットされた点を
最小二乗法を用いて回帰直線を求め、回帰直線の傾き
（２θとsin２ψの直線の傾き）から試料表面の応力を
求める。ここで、応力をσ、傾きをＭ、応力定数をＳ
（＝−（Ｅ／（２・（１＋ν）））・cotθ０）とする
と、σ＝Ｓ・Ｍで表される。なお、ＥはＸ線的ヤング率
であり、νはＸ線的ポアソン比である。
【００２９】図１（ｄ），（ｅ）は、応力が加えられた
状態あるいは、加えられる応力が変化した状態を示して
いる。試料Ｓに加えられる応力が変化すると、回折Ｘ線
の回折角度２θも変化する。本発明のＸ線応力測定装置
では、この回折Ｘ線の回折角度２θの変化は、Ｘ線検出
器上でピークを検出するＸ線検出素子の位置変化として
検出される。例えば、入射角ψ１の場合には回折角２θ
´１に対応する検出位置Ｄ´１において回折Ｘ線強度の
ピークを検出し、入射角ψ２の場合には回折角２θ´２
に対応する検出位置Ｄ´２において回折Ｘ線強度のピー
クを検出する。検出したピーク位置Ｄ´１，Ｄ´２に基
づいて、予め求めてＸ線検出素子の位置Ｄと回折角２θ
との関係から回折角２θ´１，２θ´２を求め、sin２
ψと２θとの傾きから応力を求める。
状態あるいは、加えられる応力が変化した状態を示して
いる。試料Ｓに加えられる応力が変化すると、回折Ｘ線
の回折角度２θも変化する。本発明のＸ線応力測定装置
では、この回折Ｘ線の回折角度２θの変化は、Ｘ線検出
器上でピークを検出するＸ線検出素子の位置変化として
検出される。例えば、入射角ψ１の場合には回折角２θ
´１に対応する検出位置Ｄ´１において回折Ｘ線強度の
ピークを検出し、入射角ψ２の場合には回折角２θ´２
に対応する検出位置Ｄ´２において回折Ｘ線強度のピー
クを検出する。検出したピーク位置Ｄ´１，Ｄ´２に基
づいて、予め求めてＸ線検出素子の位置Ｄと回折角２θ
との関係から回折角２θ´１，２θ´２を求め、sin２
ψと２θとの傾きから応力を求める。
【００３０】ここで、Ｘ線検出器４が線状（アレイ状）
に配置される複数のＸ線検出素子で形成される場合に
は、線方向の応力を求めることができ、Ｘ線検出器４が
面状に配置される複数のＸ線検出素子で形成される場合
には、面内の応力分布を求めることができる。
に配置される複数のＸ線検出素子で形成される場合に
は、線方向の応力を求めることができ、Ｘ線検出器４が
面状に配置される複数のＸ線検出素子で形成される場合
には、面内の応力分布を求めることができる。
【００３１】図２は、複数のＸ線検出素子を面状に配置
したＸ線検出器４による検出を説明するための概略図で
ある。図２（ａ），（ｂ）において、曲線は、複数個の
Ｘ線検出素子８を面状に配置して形成されるＸ線検出器
４上に集光される回折Ｘ線の強度分布を、各入射角ψ
１，ψ２，ψ３について模式的に示している。各入射角
ψに対する回折Ｘ線の強度分布によって、応力の平面内
の分布を知ることができ、例えば、ｘ，ｙ方向あるいは
任意の方向の応力を求めることができる。なお、図２
（ｂ）は応力変化を示しており、図２（ａ）と異なる回
折Ｘ線の強度分布を表すことになる。
したＸ線検出器４による検出を説明するための概略図で
ある。図２（ａ），（ｂ）において、曲線は、複数個の
Ｘ線検出素子８を面状に配置して形成されるＸ線検出器
４上に集光される回折Ｘ線の強度分布を、各入射角ψ
１，ψ２，ψ３について模式的に示している。各入射角
ψに対する回折Ｘ線の強度分布によって、応力の平面内
の分布を知ることができ、例えば、ｘ，ｙ方向あるいは
任意の方向の応力を求めることができる。なお、図２
（ｂ）は応力変化を示しており、図２（ａ）と異なる回
折Ｘ線の強度分布を表すことになる。
【００３２】信号処理手段６は、Ｘ線検出器４で検出し
た回折Ｘ線の強度及び検出したＸ線検出素子の位置に基
づいて、回折Ｘ線の強度分布及び応力を求める信号処理
を行う。記録手段７は、信号処理手段６で求めたる強度
分布や応力を記録する。また、図示しない表示手段に表
示する。
た回折Ｘ線の強度及び検出したＸ線検出素子の位置に基
づいて、回折Ｘ線の強度分布及び応力を求める信号処理
を行う。記録手段７は、信号処理手段６で求めたる強度
分布や応力を記録する。また、図示しない表示手段に表
示する。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のＸ線応力
測定装置によれば、Ｘ線検出器で検出される回折Ｘ線の
Ｘ線量を増やし、測定時間を短縮することができる。
測定装置によれば、Ｘ線検出器で検出される回折Ｘ線の
Ｘ線量を増やし、測定時間を短縮することができる。
【図１】本発明のＸ線応力測定装置の概要を説明するた
めの概略図である。
めの概略図である。
【図２】本発明の複数のＸ線検出素子を面状に配置した
Ｘ線検出器による検出を説明するための概略図である。
Ｘ線検出器による検出を説明するための概略図である。
【図３】従来のＸ線応力測定の例を説明するための概略
図である。
図である。
【図４】従来のＸ線応力測定の例を説明するための概略
図である。
図である。
１…Ｘ線応力測定装置、２…Ｘ線源、３…Ｘ線コリメー
タ、４…Ｘ線検出器、５…Ｘ線ミラー、６…信号処理手
段、７…記録手段、８…Ｘ線検出素子、１２…Ｘ線源、
１３…スリット、１４…スクリーン、２２…Ｘ線源、２
３…スリット、２４…Ｘ線検出器、２６…計数手段、２
７…記録手段、Ｓ…試料。
タ、４…Ｘ線検出器、５…Ｘ線ミラー、６…信号処理手
段、７…記録手段、８…Ｘ線検出素子、１２…Ｘ線源、
１３…スリット、１４…スクリーン、２２…Ｘ線源、２
３…スリット、２４…Ｘ線検出器、２６…計数手段、２
７…記録手段、Ｓ…試料。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八木 隆志 茨城県北相馬郡守谷町守谷甲932−57 Ｆターム(参考） 2G001 AA01 BA18 DA08 DA09 FA01 GA04 KA07 SA02
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｘ線源から発せられたＸ線を平行化し試
料に照射するＸ線平行化手段と、試料から発せられる回
折Ｘ線を検出する複数のＸ線検出素子を含むＸ線検出手
段と、試料から発せられる回折Ｘ線を反射し、焦点位置
上の前記Ｘ線検出手段に集光するＸ線反射集光手段とを
備え、前記Ｘ線検出手段上における回折Ｘ線の集光位置
に基づいて応力を測定することを特徴とするＸ線応力測
定装置。 - 【請求項２】 前記Ｘ線検出手段は、複数のＸ線検出素
子を線状に配置することを特徴とする請求項１記載のＸ
線応力測定装置。 - 【請求項３】 前記Ｘ線検出手段は、複数のＸ線検出素
子を平面状に配置することを特徴とする請求項１記載の
Ｘ線応力測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001138587A JP2002333409A (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | Ｘ線応力測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001138587A JP2002333409A (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | Ｘ線応力測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002333409A true JP2002333409A (ja) | 2002-11-22 |
Family
ID=18985500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001138587A Withdrawn JP2002333409A (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | Ｘ線応力測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002333409A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006095467A1 (ja) * | 2005-03-09 | 2006-09-14 | National Institute For Materials Science | Ｘ線回折分析方法およびｘ線回折分析装置 |
| WO2006095468A1 (ja) * | 2005-03-09 | 2006-09-14 | National Institute For Materials Science | Ｘ線回折分析装置およびｘ線回折分析方法 |
| JP2010223851A (ja) * | 2009-03-25 | 2010-10-07 | Rigaku Corp | Ｘ線回折方法及びｘ線回折装置 |
| WO2016203672A1 (ja) * | 2015-06-18 | 2016-12-22 | 新東工業株式会社 | 残留応力測定装置及び残留応力測定方法 |
| WO2022123825A1 (ja) | 2020-12-08 | 2022-06-16 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 残留応力の算出方法 |
-
2001
- 2001-05-09 JP JP2001138587A patent/JP2002333409A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006095467A1 (ja) * | 2005-03-09 | 2006-09-14 | National Institute For Materials Science | Ｘ線回折分析方法およびｘ線回折分析装置 |
| WO2006095468A1 (ja) * | 2005-03-09 | 2006-09-14 | National Institute For Materials Science | Ｘ線回折分析装置およびｘ線回折分析方法 |
| JP2006250642A (ja) * | 2005-03-09 | 2006-09-21 | National Institute For Materials Science | Ｘ線回折分析方法およびｘ線回折分析装置 |
| JP4581126B2 (ja) * | 2005-03-09 | 2010-11-17 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | Ｘ線回折分析方法およびｘ線回折分析装置 |
| JP2010223851A (ja) * | 2009-03-25 | 2010-10-07 | Rigaku Corp | Ｘ線回折方法及びｘ線回折装置 |
| WO2016203672A1 (ja) * | 2015-06-18 | 2016-12-22 | 新東工業株式会社 | 残留応力測定装置及び残留応力測定方法 |
| JP2017009356A (ja) * | 2015-06-18 | 2017-01-12 | 新東工業株式会社 | 残留応力測定装置及び残留応力測定方法 |
| TWI664405B (zh) * | 2015-06-18 | 2019-07-01 | 日商新東工業股份有限公司 | 殘留應力測定裝置及殘留應力測定方法 |
| US10520455B2 (en) | 2015-06-18 | 2019-12-31 | Sintokogio, Ltd. | Residual stress measuring apparatus and residual stress measuring method |
| WO2022123825A1 (ja) | 2020-12-08 | 2022-06-16 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 残留応力の算出方法 |
| KR20230112720A (ko) | 2020-12-08 | 2023-07-27 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 잔류 응력의 산출 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080805 |