回折法によるひずみ測定装置及びひずみ測定方法
【課題】 被測定物に対して斜めから測定波を照射し被測定物から反射される反射波の回折角から被測定物のひずみを測定するひずみ測定方法において測定精度を向上する。
【解決手段】 本発明のひずみ測定装置は、被測定物２４に所定の光束の測定波を照射する照射手段１０と、被測定物２４によって反射された反射波を検出する検出手段２０と、検出手段２０で検出される反射波を、被測定物２４中及び／又はその近傍に設定される測定領域から反射される反射波に制限する制限手段１６，１８と、検出手段２０で得られた検出結果を、前記測定領域とその測定領域内に存在する被測定物との幾何学的関係から補正する第１補正手段と、を備えた。
【解決手段】 本発明のひずみ測定装置は、被測定物２４に所定の光束の測定波を照射する照射手段１０と、被測定物２４によって反射された反射波を検出する検出手段２０と、検出手段２０で検出される反射波を、被測定物２４中及び／又はその近傍に設定される測定領域から反射される反射波に制限する制限手段１６，１８と、検出手段２０で得られた検出結果を、前記測定領域とその測定領域内に存在する被測定物との幾何学的関係から補正する第１補正手段と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線等のエネルギ波を被測定物（例えば、多結晶体材料）に斜めから照射し、被測定物から反射される反射波の回折角を測定することで被測定物に発生しているひずみを測定する測定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械構造材料に発生している応力（ひずみ）を測定する方法として、Ｘ線等のエネルギ波の回折現象を利用して測定する方法が知られている（例えば、ｓｉｎ２Ψ法）。ｓｉｎ２Ψ法では、通常、被測定物に斜めからＸ線を照射する。被測定物に入射したＸ線は、被測定物中の回折条件を満たす結晶格子面で反射され回折を生じる。被測定物で反射された反射波は、回折を起こした結晶格子面の法線と被測定物表面の法線とのなす角（Ψ角）を所定値に固定した状態で散乱角２θを走査しつつ測定される。散乱角２θの操作及びＸ線強度の測定は、Ψ角を変更しながら繰り返し実行される。これによって、散乱角２θに応じたＸ線の散乱強度分布のΨ角に対する依存性が測定され、この依存性から被測定物に発生した応力の被測定物表面に平行な成分を測定する。
上述したｓｉｎ２Ψ法では、被測定物に発生している応力を精度良く測定できる反面、Ψ角を一定に保った状態で散乱角２θを走査しながらＸ線強度を測定しなければならないため、測定に長時間を要するという問題があった。また、ｓｉｎ２Ψ法は、被測定物の平面応力状態しか測定できず、被測定物の垂直方向に発生している応力（ひずみ）を測定することができなかった。
なお、ｓｉｎ２Ψ法によるひずみ測定に関する先行技術としては、例えば、特許文献１に開示された技術が知られている。
【０００３】
上述したｓｉｎ２Ψ法の問題点を解決するため、ひずみスキャニング法が注目を集めている。ひずみスキャニング法では、被測定物に斜めからＸ線等の測定波を照射し、被測定物から反射される反射波をスリット等を介して検出装置で検出する。このため、検出装置で検出される反射波は、被測定物の一部の領域（入射する測定波束と受光側のスリットで作られた領域（以下、測定領域という））から反射された反射波に制限される。したがって、検出装置で検出された検出結果から測定領域の平均ひずみを求め、被測定物に発生している応力を測定する。
上述の説明から明らかなように、ひずみスキャニング法では、被測定物中に設定される測定領域を移動させることで、被測定物に発生している任意の方向の応力分布を測定できる。また、ｓｉｎ２Ψ法のようにΨ角を一定にして散乱角２θを走査する等の複雑な操作が不要となるため、短時間で測定することができる。
【０００４】
しかしながら、ひずみスキャニング法では、被測定物の表面近傍のひずみを測定する際に測定領域が被測定物からはみ出して設定される。このため、検出される回折ピークがシフトし、見かけ上のひずみが測定されてしまうという問題があった（いわゆる、表面効果）。この表面効果を解消する技術としては、受光側に単結晶アナライザを設置する測定方法も提案されているが（非特許文献１）、この測定方法によっても表面効果の影響を十分に解消し、満足な測定精度を得ることはできていない。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１３２９３６号公報
【非特許文献２】Ｐ．Ｊ．Ｗｉｔｈｅｒｓ，「ｉｎ Ａｎａｌｙｓｙｓ ｏｆ Ｒｅｓｉｄｕａｌ Ｓｔｒｅｓｓ ｂｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ Ｎｅｕｔｒｏｎ ａｎｄ Ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ」，ｅｄｉｔｅｄ ｂｙ Ｍ．Ｅ． Ｆｉｔｚｐａｔｒｉｃｋ ａｎｄ Ａ． Ｌｏｄｉｎｉ，（２００３） ｐｐ．１７０−１８９，Ｔａｙｌｏｒ＆Ｆｒａｎｃｉｓ，Ｌｏｎｄｏｎ ａｎｄ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、被測定物に発生しているひずみを測定するひずみスキャニング法において、表面効果による影響を解消し測定精度を向上することができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の第１のひずみ測定装置は、被測定物に対して斜めから測定波を照射し、被測定物から反射される反射波の回折角から被測定物のひずみを測定する回折法によるひずみ測定装置である。この測定装置は、被測定物に所定の光束の測定波を照射する照射手段と、被測定物によって反射された反射波を検出する検出手段と、検出手段で検出される反射波を、被測定物中及び／又はその近傍に設定される測定領域から反射される反射波に制限する制限手段を有する。そして、検出手段で得られた検出結果を、前記測定領域とその測定領域内に存在する被測定物との幾何学的関係から補正する第１補正手段を備えている。
このひずみ測定装置では、検出手段で得られる検出結果を、（Ａ）測定装置によって設定される測定領域（すなわち、照射手段、検出手段及び制限手段の位置関係によって設定される測定領域）と、（Ｂ）その測定領域内に存在する被測定物との幾何学的関係に基づいて補正される。すなわち、測定される回折角度に誤差が生じる原因は、測定装置によって設定される測定領域と、実際に測定波が反射される反射領域（被測定物が存在する領域）とが異なることによって生じる。そこで、検出手段で得られる検出結果を、測定領域と反射領域との幾何学的関係に基づいて補正することで、表面効果による測定精度の低下を効果的に解消することができる。
【０００８】
上記測定装置において被測定物から反射される反射波は発散するため、その分だけ測定装置によって設定される測定領域が広がり、検出精度を低下させることとなる。そこで、上記測定装置においては、前記制限手段が、（１）被測定物と検出手段の間に配置され、被測定物から検出手段に向かう反射波の一部を遮断する第１遮断部材と、（２）第１遮断部材と検出手段の間に配置され、第１遮断部材を通過した反射波の一部をさらに遮断する第２遮断部材と、を有することが好ましい。
このような構成によると、検出手段で検出される反射波は、第１遮断部材と第２遮断部材によってより制限され、反射波の発散による影響を低減することができる。特に、第１遮断部材と第２遮断部材が光軸方向に離間して配置されると、光軸と略平行な反射波のみが検出手段で検出されることとなる。
【０００９】
また、被測定物に入射した測定波は被測定物中を進む際に減衰するため、被測定物の表面から測定領域までの距離（光路長）が異なると測定波の減衰の程度も異なる。そこで、上記測定装置においては、前記検出手段で得られた検出結果を、被測定物の表面から前記測定領域までの距離に応じて補正する第２補正手段をさらに備えることが好ましい。これによって、より測定精度を高めることができる。
【００１０】
また、本発明は、回折法により被測定物に発生しているひずみを測定する測定方法において、測定精度を向上することができる新規な測定装置を提供する。すなわち、本発明の第２の測定装置は、被測定物に対して斜めから測定波を照射し、被測定物から反射される反射波の回折角から被測定物のひずみを測定する回折法によるひずみ測定装置である。この測定装置は、被測定物を載置する試料台と、試料台に載置された被測定物に測定波を照射する照射手段と、被測定物によって反射される反射波を検出する検出手段と、被測定物の所定の深さの領域から反射される反射波が検出手段で検出されるように、試料台に対して照射手段及び検出手段の位置を調整する位置調整手段を有する。そして、検出手段で得られた検出結果を、測定波の被測定物への侵入深さに応じて補正する侵入深さ対応補正手段を備える。
この測定装置では、試料台に対して照射手段及び検出手段の位置を調整することで、測定領域が被測定物の深さ方向に変化し、これによって深さ方向のひずみ分布を測定することができる。その際、検出手段で得られた検出結果を、測定波の被測定物への侵入深さに応じて補正する。このため、測定波の減衰等が考慮されて測定精度が向上する。
【００１１】
さらに、本発明の一態様に係るひずみ測定装置では、被測定物に対して斜めから測定波を照射し、被測定物から反射される反射波の回折角から被測定物のひずみを測定する。このひずみ測定装置は、前記被測定物を載置するゴニオメータと、前記ゴニオメータに載置された被測定物に所定の光束のＸ線を照射するＸ線照射装置と、前記被測定物から反射されるＸ線を検出するＸ線検出装置と、前記ゴニオメータと前記Ｘ線検出装置との間に配置され、被測定物から反射されたＸ線の一部を通過させる第１スリットと、前記第１スリットと前記Ｘ線検出装置との間に配置され、前記第１スリットを通過したＸ線の一部を通過させて前記Ｘ線検出装置に導く第２スリットと、前記被測定物へのＸ線の入射角を変更するためにゴニオメータを回転駆動する第１駆動装置と、前記第１駆動装置によるゴニオメータの回転に応じて前記第１スリット、前記第２スリット及び前記Ｘ線検出装置を移動させる第２駆動装置と、前記Ｘ線照射装置、Ｘ線検出装置並びに第１及び第２駆動装置を制御するコントローラと、を備る。
そして、前記コントローラは、（１）前記第１及び第２駆動装置を駆動して前記被測定物への入射角を変更しながら前記Ｘ線照射装置からＸ線を照射させると共に前記Ｘ線検出装置に被測定物から反射されたＸ線を検出させ、（２）前記（１）によって得られた「入射角−Ｘ線強度」の関係からＸ線の回折角を特定し、（３）前記Ｘ線照射装置から照射される所定の光束のＸ線並びに前記第１スリット及び第２スリットによって決まる装置ゲージ体積と、その装置ゲージ体積内において被測定物の存在する領域である測定ゲージ体積の幾何学的関係から前記（２）で特定された回折角を補正するものであり、前記（３）の補正は装置ゲージ体積の重心と測定ゲージ体積の重心のずれ量に基づいて回折角を補正する。
このひずみ測定装置では、被測定物を載置するゴニオメータが回転し、被測定物へのＸ線入射角を変更することができる。ゴニオメータが回転すると、それに応じて第２駆動装置が作動し、被測定物から反射されるＸ線を検出可能な位置にＸ線検出装置と第１スリット及び第２スリットが移動する。そして、コントローラは、Ｘ線の入射角を変更しながらＸ線の照射とＸ線の検出を行い、これによって「入射角−Ｘ線強度」の関係が分かりＸ線の回折角が特定される。特定されたＸ線の回折角は装置ゲージ体積の重心に対して得られたものであり、装置ゲージ体積と測定ゲージ体積が異なる場合は誤差を生じる。このため、コントローラは、特定された回折角を装置ゲージ体積と測定ゲージ体積の重心のずれ量に基づいて補正する。したがって、補正された回折角は表面効果の影響が除去され、測定精度の高い値となっている。
なお、上記の本発明の一態様に係るひずみ測定装置の技術（内容）を、次述する「ひずみを測定する測定方法」および「測定装置を制御するコンピュータのプログラム」に適用することができる。
【００１２】
さらに、本発明は、回折法により被測定物に発生しているひずみを測定する測定方法において、その測定精度を向上するための新規な測定方法を提供する。すなわち、本発明の第１の測定方法は、被測定物に対して斜めから測定波を照射し、被測定物から反射される反射波の回折角から被測定物のひずみを測定するひずみ測定方法である。この測定方法は、（１）被測定物に所定の光束の測定波を照射する照射工程と、（２）被測定物中及び／又はその近傍に設定される測定領域から反射される反射波を検出する検出工程と、（３）検出工程で検出された検出結果を、前記測定領域とその測定領域内に存在する被測定物との幾何学的関係から補正する補正工程を備える。
この測定方法によると、上述した第１の測定装置と同様に、表面効果による測定精度の低下を効果的に解消することができる。
【００１３】
また、本発明の第２の測定方法は、被測定物に対して斜めから測定波を照射し、被測定物から反射される反射波の回折角から被測定物のひずみを測定するひずみ測定方法であって、（１）被測定物に測定波を照射する照射工程と、（２）被測定物の表面から所定の深さの領域から反射された反射波を検出する検出工程と、（３）検出工程で得られた検出結果を、測定波の被測定物への侵入深さに応じて補正する補正工程とを有する。
この測定方法によると、測定波の被測定物への侵入深さによる影響（測定波の減衰等）が補正されるため、精度の良い測定が可能となる。
【００１４】
さらに、本発明は、回折法により被測定物のひずみを測定する測定装置を制御するコンピュータに有用な新規なプログラムを提供する。すなわち、本発明の第１のプログラムは、コンピュータを、（１）所定の光束の測定波を照射装置によって被測定物に対して斜めから照射させる照射制御手段と、（２）被測定物中及び／又はその近傍に設定される測定領域から反射された反射波を検出装置によって検出させる検出制御手段と、（３）検出装置によって得られた検出結果を、前記測定領域とその測定領域内に存在する被測定物との幾何学的関係から補正する補正手段として機能させる。
また、本発明の第２のプログラムは、コンピュータを、（１）測定波を照射装置によって被測定物に対して斜めから照射させる照射制御手段と、（２）被測定物の所定の深さの領域から反射される反射波を検出装置によって検出させる検出制御手段と、（３）検出手段で得られた検出結果を、測定波の被測定物への侵入深さに応じて補正する侵入深さ対応補正手段として機能させる。
これらのプログラムを従来のひずみ測定装置に組み込むことで測定精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を具現化した一実施形態に係るひずみ測定方法について説明する。まず、ひずみスキャニング法で測定される回折角から応力を算出する手順と、ひずみスキャニング法の原理について、簡単に説明しておく。
図５（ａ）は試験片に設定された座標系を示している。図５（ａ）に示すように、試験片表面と平行な平面内の応力（ひずみ）をσ１（ε１），σ２（ε２）とし、試験片の深さ方向の応力（ひずみ）をσ３（ε３）とすると、３軸応力の関係は次式で与えられる。
ε１＝｛σ１−ν（σ２＋σ３）｝／Ｅ
ε２＝｛σ２−ν（σ１＋σ３）｝／Ｅ （１）
ε３＝｛σ３−ν（σ１＋σ２）｝／Ｅ
ここで、格子面の間隔ｄとひずみεとの関係は次式で与えられる（ｄ０は無ひずみの格子面間隔である）。
ε＝（ｄ−ｄ０）／ｄ０ （２）
また、格子面間隔ｄと回折角θとの関係は次式のブラッグの条件で与えられる（λは測定波の波長である）。
λ＝２ｄｓｉｎθ （３）
ここで、測定波の波長λと無ひずみの格子面間隔ｄ０は既知であるため、回折角θを測定できれば上記（３）式より格子面間隔ｄを算出することができ、その格子面間隔ｄからひずみεを算出することができる（上記（２）式）。したがって、試験片の３軸方向それぞれについて回折角θ１，θ２，θ３を測定できれば、それら回折角θ１，θ２，θ３から格子面間隔ｄ１，ｄ２，ｄ３を算出でき、その格子面間隔ｄ１，ｄ２，ｄ３からひずみε１，ε２，ε３を算出できる。ひずみε１，ε２，ε３が算出できれば、これらの値を上記（１）式に用いて、試験片の３軸方向の応力を全て算出できることとなる。
【００１６】
図５（ｂ）は試験片の深さ方向のひずみε３を測定する際の光学系の模式図を示している。深さ方向のひずみε３を測定する場合は、試験片のｘ−ｙ面（表面）を上に向けて試験片がセットされる（図５（ｂ））。セットされた試験片には斜め上方から測定波（例えば、Ｘ線，中性子線等のエネルギ波）を照射する。照射される測定波は、発散スリットＳｄによって所定の光束とされる。試験片で反射された反射波は、受光スリットＳｒを介して検出装置（図示省略）で検出される。この反射波の検出を試験片への入射角を変更しながら行うことで「反射波の強度−入射角」の関係が求まり、反射波の強度がピークとなる角度（すなわち、回折角）を特定することができる。特定した回折角からひずみε３の算出は、既に説明した手順で行うことができる。
なお、図５（ｂ）から明らかなように、検出装置で検出される測定波は、発散スリットＳｄと受光スリットＳｒによって制限された測定領域（図中の菱形の領域）から反射された反射波のみが検出される。このため、特定された回折角から得られるひずみε３は、この測定領域における平均ひずみである。したがって、測定領域を試験片の深さ方向に移動させながら回折角を測定することで、試験片の深さ方向のひずみ分布を求めることができる。
【００１７】
また、図５（ｃ）は試験片の平面内ひずみ（詳細にはｘ方向）を測定する際の光学系の模式図を示している。図５（ｃ）に示すようにｘ方向のひずみε１を測定する場合は、試験片のｘ−ｙ面（表面）が測定波の入射側に対向し、かつ、測定領域を移動させる方向が試験片のｘ方向と一致するように試験片をセットする。試験片への測定波の照射及び試験片からの反射波の検出並びに回折角の特定等は、上述した場合と同様に行われる。
なお、ｙ方向のひずみε２の測定は、試験片をセットする方向を変えるだけでよい。すなわち、試験片のｘ−ｙ面（表面）が測定波の入射側に対向し、かつ、測定領域を移動させる方向が試験片のｙ方向と一致するように試験片をセットすればよい。
【００１８】
次に、本発明の一実施形態に係るひずみ測定方法について説明する。本実施形態のひずみ測定方法も、上述したひずみスキャニング法によるひずみ測定方法である。ただし、本実施形態のひずみ測定方法では、（Ａ）反射波の発散の影響を小さくするため受光側に２つのスリットを配置した点、（Ｂ）表面効果の影響を考慮して検出結果を補正する点、（Ｃ）測定波の侵入深さを考慮して検出結果を補正する点に特徴がある。以下、各特徴点について説明する。
【００１９】
（Ａ）受光側に２つのスリットを配置した点
図６には、受光側（検出装置側）に配置した２つのスリットと、そのスリットによって形成される光学系が模式的に示されている。図６に示すように、本実施形態では２つのスリットＧ１，Ｇ２が光軸方向に所定の間隔Ｒ２だけ離れて配置される。２つのスリットＧ１，Ｇ２を光軸方向に離間して配置することで、２つのスリットＧ１，Ｇ２を通過する反射波の発散角はαに制限することができる。これによって、反射波の発散の影響が抑えられ、測定精度を上げることが可能となる。なお、図６から明らかなように発散角αは次の式で求められる（ｒはスリットＧ１，Ｇ２の幅）。
α／２＝ｔａｎ−１（ｒ／Ｒ２） （４）
【００２０】
（Ｂ）表面効果の影響を考慮して検出結果を補正する点
ひずみスキャニング法では、発散スリットと受光スリットによって形成される測定領域と、実際に測定波を反射する反射領域（被測定物が存在する領域）とが異なると、見かけ上のひずみが測定される。本実施形態では、測定領域（いわゆる、装置ゲージ体積）と反射領域（いわゆる、測定ゲージ体積）のずれ（すなわち、測定領域の重心位置と反射領域の重心位置のずれ）を幾何学的な関係から求め、そのずれを用いて測定される回折角を補正する。
図７は本実施形態の光学系の全体構成を示しており、図８は図７に示す装置ゲージ体積を拡大して示している。図７に示すように、測定波は発散スリットＤｓで幅ｒの光束とされ、試験片に入射する。試験片で反射（回折）された反射波は、幅ｒの受光スリットＲＳ１，ＲＳ２により検出装置ＳＣに導かれる（検出装置ＳＣは図１２に図示されている。）。受光スリットＲＳ１，ＲＳ２を通過する反射波の発散角はαであることから、装置ゲージ体積は中央のひし形の領域（公称ゲージ体積）の上下に広がっている。まず、図８〜１３に示されている各寸法［ｒｕ（＝ｒｄ），ｂ，ｙ，ＢＯ，ｈ］を求める。
図８の回折計の回転中心Ｏ（公称ゲージ体積の中心）において発散角αに対応する反射波の幅をそれぞれ上下でｒｕ，ｒｄとすると、図７の△ｄ１ｄ２Ａにおいて∠ｄ１ｄ２Ａ＝α／２となることから次式が成立する。
（ｒｕ＋ｒ／２）／（Ｒ１＋Ｒ２）＝ｔａｎ（α／２） （５）
したがって、ｒｕ，ｒｄは次式で表わされる。
ｒｕ＝ｒｄ＝（Ｒ１＋Ｒ２）ｔａｎ（α／２）−ｒ／２ （６）
ここで、発散角α≒０とすると、図９の△Ｅ１Ｅ２Ｅ３において∠Ｅ３Ｅ１Ｅ２＝θ（測定波の入射角）となることから、公称ゲージ体積の横幅ｂ（図中のひし形の領域の対角線の長さ）は次式で求められる。なお、図９は反射波の発散が殆ど無いとした場合の公称ゲージ体積を拡大して示している。
ｓｉｎθ＝ｒ／ｂ （７）
ｂ＝ｒ／ｓｉｎθ （８）
また、△Ｅ１ＯＥ４において∠ＯＥ１Ｅ４＝θとなることから、回転中心Ｏから公称ゲージ体積の下端（上端）までの長さｙは次式で求められる。
ｔａｎθ＝ｙ／（ｂ／２） （９）
ｙ＝（ｂ／２）ｔａｎθ （１０）
上記（１０）式に（８）式を代入すると、ｙは次の式で与えられる。
ｙ＝（ｂ／２）ｔａｎθ＝ｒ／（２ｃｏｓθ） （１１）
また、図８に示す△ＡＢＯにおいて∠ＡＢＯ＝２θ−α／２であることから次式が成立する。
ｓｉｎ（２θ−α／２）＝ｒｕ／ＢＯ （１２）
ＢＯ＝ｒｕ／ｓｉｎ（２θ−α／２） （１３）
また、図１０に示す関係から明らかなように図中の寸法ｈは次式で与えられる。
ｈ＝ＢＦｓｉｎθ＋ｙ／２ （１４）
ここで、△ＯＦＢにおいて∠ＦＯＢ＝θより、
ＢＦ＝ＢＯｓｉｎθ （１５）
よって、式（１３）を用いると、
ｈ＝ＢＯｓｉｎθ＋ｙ／２＝（ｒｕ／ｓｉｎ２θ）ｓｉｎθ＋ｙ／２ （１６）
以上により各寸法が特定できたため、次に、これらの寸法を用いて表面効果による回折角２θの測定への誤差Δ２θを求める。ここで、図１１に示すように、理想的なゲージ体積（すなわち、公称ゲージ体積）の中心に対する試験片表面の位置をｚで表すこととする（図１１において、灰色で塗り潰した部分が試験片の部分である）。測定時には試験片表面が下方から上方に移動しながらゲージ体積が変化するので、回折に関係する体積（測定ゲージ体積（反射領域の体積））の重心位置ｕが試験片表面位置ｚに従い変化する。すなわち、重心位置ｕについては、下記の関係式が成立する。
【００２１】
【数１】
【００２２】
また、図１２に示すように、回折の重心Ｇ（測定ゲージ体積の重心）が公称ゲージ体積の中心Ｏからｕ，ｖだけ移動した場合、△ＯＨ１Ｈ４において∠Ｈ１ＯＨ４＝θとなることから次式が成立する。
ｌ＝ｕ／ｃｏｓθ ， ｔａｎθ＝Ｈ４Ｈ１／ｕ （１７）
また、△Ｈ１ＧＨ２において∠Ｈ１ＧＨ２＝θより
Ｈ１Ｇ＝ｖ−Ｈ４Ｈ１＝ｖ−ｕｔａｎθ （１８）
したがって、公称ゲージ体積の中心Ｏから測定ゲージ体積の重心Ｇへのずれｗは、下記の式変形によって求められる。すなわち、
ｓｉｎθ＝ｍ／Ｈ１Ｇ （１９）
ｍ＝（ｖ−ｕｔａｎθ）ｓｉｎθ （２０）
となることから、
ｗ＝ｌ＋ｍ
＝（ｖ−ｕｔａｎθ）ｓｉｎθ＋ｕ／ｃｏｓθ （２１）
したがって、公称ゲージ体積の中心Ｏから測定ゲージ体積の重心Ｇへのずれｗが回折角２θの測定に与える誤差Δ２θは、次の式で与えられる。
Δ２θ＝ｓｉｎ−１［ｗ／（Ｒ１＋Ｒ２）］ （２２）
したがって、公称ゲージ体積の中心Ｏに対する試験片表面の位置ｚが与えられれば、数１に示した関係から測定ゲージ体積の重心位置ｕを求めることができる。重心位置ｕが特定できると、公称ゲージ体積の中心から測定ゲージ体積の重心Ｇへのずれ量ｕ，ｖを特定することができる。ずれ量ｕ，ｖが決まると式（２２）より誤差Δ２θを算出することができ、この値を用いて測定された回折角が補正される。これによって、表面効果の影響を効率的に解消することができる。
【００２３】
なお、上述した説明では測定波（反射波）の発散を考慮して誤差Δ２θを算出したが、測定波の発散の影響が小さい場合には、測定波の発散を考慮することなく誤差Δ２θを算出することができる。すなわち、公称ゲージ体積と装置ゲージ体積のずれから回折角の測定誤差Δ２θを算出することができる。このような場合には、検出装置側に配設するスリットを１つだけとすることができる。
【００２４】
（Ｃ）測定波の侵入深さを考慮して検出結果を補正する点
本実施形態では、上記（Ｂ）の補正に加えて、測定波の侵入深さに応じた補正を行う。図１３には試験片表面ｚの移動に伴うゲージ体積の重心の変化を示している。ゲージ体積が試験片の深さ方向に移動するのに伴い、測定波（Ｘ線）の強度も深さに伴って変化する。Ｘ線を例に説明すると、深さｙの位置でのＸ線回折強度Ｉは、次式で与えられる。
Ｉ＝Ｉ０ｅｘｐ（−ｙ／Ｔ） （２３）
Ｔ＝ｓｉｎθ／（２μ） （２４）
ここで、Ｉ０は表面での回折強度、Ｔは有効Ｘ線長さ、μは試験片の材料のＸ線吸収係数である。
試験片表面ｚの移動に伴うゲージ体積の重心の位置ｇは、次の関係式により導かれる。
【００２５】
【数２】
【００２６】
したがって、公称ゲージ体積の中心（理想ゲージ体積中心）からの重心のずれｕは
ｕ＝ｚ−ｇ
となる。重心のずれｕが求まると、上述した（Ｂ）の補正と同様に、ずれｕの回折角２θの測定へ与える誤差を算出する。そして、その算出した誤差を用いて測定された回折角を補正することとなる。
【００２７】
なお、図５（ｂ）に示す反射法によるひずみ測定では、ｚ＝０の位置の割り出し精度が確保できず、そのずれ分だけ深さ方向に相対的にシフトする場合がある。このような場合の補正方法としては、例えば、理論的に計算される積分強度Ｓの深さ方向の分布を用いて、実測した回折強度の積分強度と比較してｚ位置を最適化する等の補正方法を用いることができる。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態のひずみ測定方法では、検出装置側に２つのスリットを配置することで、反射波の散乱を抑制することができる。このため、反射波の散乱による測定精度の低下を防止することができる。
また、装置ゲージ体積と測定ゲージ体積が異なることによる表面効果の影響を、装置ゲージ体積の重心位置と測定ゲージ体積の重心位置のずれを幾何学的に算出し、そのずれを用いて測定された回折角を補正する。このため、表面効果の影響が解消され、精度の良い測定が可能となる。さらに、測定波の侵入深さによる重心のずれを考慮して測定された回折角の補正を行うため、より精度の高い測定が可能となる。
【実施例】
【００２９】
次に、上述したひずみ測定方法を実施するひずみ測定装置の一実施例について説明する。図１は本実施例に係るひずみ測定装置の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施例のひずみ測定装置は、ゴニオメータ１４と、ゴニオメータ１４を挟んで両側にそれぞれ配置されたＸ線照射装置１０とＸ線検出器（Ｘ線カウンタ）２０を備える。
ゴニオメータ１４は、試験片（試料）２４を載置する回転試料台であり、θ軸回転駆動装置２８（図２に図示）によって回転するようになっている。ゴニオメータ１４上にはｚステージ２２が配設されている。ｚステージ２２は、ｚ軸駆動装置３０（図２に図示）によってゴニオメータ１４に対して図中の矢印の方向に進退動するようになっている。試験片２４は、ゴニオメータ１４上に載置されると共にｚステージ２２に保持される。したがって、ゴニオメータ１４が回転することで試験片２４も回転し、ｚステージ２２が進退動することで試験片２４もゴニオメータ１４上を進退動する。
【００３０】
Ｘ線照射装置１０は、高エネルギのＸ線を生成し、その生成したＸ線を出射する装置である。Ｘ線照射装置１０はゴニオメータ１４の回転中心に対して移動不能に設けられており、また、Ｘ線照射装置１０の向きはＸ線照射装置１０からのＸ線がゴニオメータ１４の回転中心に向かって出射するように調整されている。このため、ゴニオメータ１４が回転しても、Ｘ線照射装置１０から出射したＸ線はゴニオメータ１４の回転中心に入射することとなる。
また、Ｘ線照射装置１０の出射口には発散スリット１２が配置されている。このため、Ｘ線照射装置１０から出射したＸ線は、発散スリット１２によって所定の幅のＸ線束となり、試験片２４に入射することとなる。したがって、本実施例ではＸ線照射装置１０と発散スリット１２によって請求項でいう照射手段が構成されている。
【００３１】
Ｘ線検出器２０は、試験片２４で反射（回折）したＸ線を検出する装置である（すなわち、本実施例ではＸ線検出器２０が請求項でいう検出手段に相当する）。Ｘ線検出器２０は、ゴニオメータ１４の回転中心に対して回動可能となっており、２θ軸駆動装置３２（図２に図示）によって駆動されるようになっている。２θ軸駆動装置３２はθ軸駆動装置２８と同期して駆動され、θ軸駆動装置２８がθ１回転すると２θ軸駆動装置３２は２θ１だけ回転する。これによって、ゴニオメータ１４がθ１回転するとＸ線検出器２０はゴニオメータ１４の回転中心に対して２θ１だけ回動し、照射装置１０から照射され試験片２４で反射（回折）したＸ線がＸ線検出器２０で検出されるようになっている。
Ｘ線検出器２０の入射口側には受光スリット１６，１８が配置されている。このため、Ｘ線検出器２０では受光スリット１６，１８を通過したＸ線だけが検出される。したがって、本実施例では受光スリット１６，１８が請求項でいう制限手段に相当する。
なお、図６を用いて説明したように、受光スリット１６，１８は光軸方向に所定の距離だけ離れて配置されている。これによって、Ｘ線の散乱の影響が抑制され、検出精度の向上に寄与している。
また、受光スリット１６，１８は、２θ軸駆動装置３２によるＸ線検出器２０の回動に伴って回動し、Ｘ線検出器２０に試験片２４で反射されたＸ線を誘導する。具体的な構造例としては、ゴニオメータ１４の回転中心に回動可能に取り付けられたアーム上に受光スリット１６，１８及びＸ線検出器２０が配設し、アームの回動に伴って受光スリット１６，１８及びＸ線検出器２０が回動するような構造を採用することができる。
【００３２】
上述の説明から明らかなように、ゴニオメータ１４が回転すると試験片２４へのＸ線の入射角θが変化し、これに応じてＸ線検出器２０も回動し試験片２４から反射されたＸ線を検出する。また、ｚステージ２２が進退動すると、試験片２４へのＸ線の入射深さが変化することとなる（すなわち、装置ゲージ体積が試験片２４の表面側から内部方向に移動する。）。したがって、本実施例ではｚステージ２２とｚ軸駆動装置３０によって請求項でいう位置調整手段が構成されている。
【００３３】
上述した各装置を制御する制御系の構成について説明する。図２は本実施例に係るひずみ測定装置の制御系の構成を示している。図２に示すように、ひずみ測定装置を構成する各装置の制御はコントローラ（コンピュータ）３４によって行われる。
コントローラ３４は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等によって構成することができる。コントローラ３４には、入力装置２６及びＸ線検出器２０が接続されている。入力装置２６はオペレータによって操作される。オペレータは入力装置２６からコマンドを入力し、回折角を自動測定するためのプログラム等を起動する。また、Ｘ線検出器２０で検出されたＸ線強度は、コントローラ３４のＲＡＭ等に記憶される。
また、コントローラ３４には、各駆動装置２８，３０，３２が接続され、さらにＸ線照射装置１０も接続されている。コントローラ３４は、各駆動装置２８，３０，３２を駆動して試験片２４を所定の位置にセットし、Ｘ線照射装置１０を駆動して試験片２４にＸ線を照射する。
【００３４】
次に、上述したひずみ測定装置の動作について説明する。試験片２４のひずみを測定するには、まず、ゴニオメータ１４上に試験片２４を設置すると共に、試験片２４をｚステージ２２に保持する。試験片２４のセットが完了すると、オペレータは入力装置２６を操作し、これによってコントローラ３４は試験片２４のひずみ自動測定を開始する。なお、ゴニオメータ１４に試験片２４を設置する時は、ゴニオメータ１４及びｚステージ２２は初期位置に位置決めされている。
図４はコントローラ３４で行われる処理のフローチャートを示している。図４に示すように、コントローラ３４は、まず、ｚ軸駆動装置３０を駆動してｚステージ２２をゴニオメータ１４に対して進退動させる（Ｓ１０）。これによって、試験片のｚ軸方向の位置調整が行われる。なお、ひずみ測定を開始した最初のステップでは、試験片のｚ＝０となる位置の割り出しが行われる。
ｚ軸方向の位置調整が終了すると、コントローラ３４はθ回転軸駆動装置２８を駆動してゴニオメータ１４の位置調整を行う（Ｓ１２）。これによって、試験片２４へのＸ線の入射角の調整が行われる。なお、コントローラ３４は、ゴニオメータ１４の回転に応じて２θ軸駆動装置３２を駆動し、Ｘ線検出器２０の位置調整も行う。
【００３５】
ステップＳ１０，Ｓ１２で各装置１４，２０の位置調整が完了すると、コントローラ３４は、Ｘ線照射装置１０をＯＮにしてＸ線の照射を開始し（Ｓ１４）、Ｘ線検出器２０によって試験片２４で反射（回折）したＸ線を検出する（Ｓ１６）。Ｘ線の検出が終了すると、コントローラ３４はθ軸方向の走査が終了しているか否かを判断する（Ｓ１８）。θ軸方向の走査が終了している場合（ステップＳ１８でＹＥＳ）はステップＳ２０に進み、θ軸方向の走査が終了していない場合（ステップＳ１８でＮＯ）はステップＳ１２に戻ってステップＳ１２からの処理を繰り返す。これによって、予め設定されていた全ての入射角についてＸ線の回折強度が測定され、「入射角−Ｘ線回折強度」の関係が得られることとなる。
図４は測定された回折角２θとＸ線回折強度との関係の一例を模式的に示している。図４に示すように、試験片２４の格子面間隔と回折角２θが回折条件（フラッグの条件）を満足するときにＸ線強度がピークとなる。このため、「入射角−Ｘ線回折強度」の関係からＸ線回折強度がピークとなる回折角を求めることとなる。なお、図４ではＸ線回折強度のピークが複数観察されるが、試験片の結晶構造は既知である。このため、観察された複数のピークのうちひずみ測定方向の格子面間隔に対応したＸ線ピークを特定でき、そのピークが観察されるときの回折角２θが回折角となる。
【００３６】
ステップＳ１８でＹＥＳとなると、コントローラ３４は、まず、測定された「入射角−Ｘ線回折強度」から特定された回折角について表面効果を考慮した補正を行う（Ｓ２０）。ステップＳ２０の具体的な手順は、既に「（Ｂ）表面効果の影響を考慮して検出結果を補正する点」において詳述している。本実施例では、このステップ２０が請求項でいう幾何学的関係に基づいて補正を行う工程に相当し、コントローラ３４が幾何学的関係に基づいて補正を行う補正手段として機能している。
ステップＳ２２に進むとコントローラ３４は、ステップＳ２０で補正された回折角をさらにＸ線の侵入深さに応じて補正する（Ｓ２２）。ステップＳ２２の具体的な手順は、既に「（Ｃ）測定波の侵入深さを考慮して検出結果を補正する点」において詳述している。本実施例では、このステップ２２が請求項でいう測定波の侵入深さに基づいて補正を行う工程に相当し、コントローラ３４が測定波の侵入深さに基づいて補正を行う補正手段として機能している。
測定された回折角についての補正が完了すると、コントローラ３４はｚ軸方向の走査が終了しているか否かを判断する（Ｓ２４）。ｚ軸方向の走査が終了している場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）は測定処理を終了し、ｚ軸方向の走査が終了していない場合（ステップＳ２４でＮＯ）はステップＳ１０に戻ってステップＳ１０からの処理を繰り返す。これによって、予め設定されていたｚ軸方向の全ての深さについてＸ線の回折強度が測定され、試験片２４の各深さについて回折角が測定されることとなる。
【００３７】
図１４，１５に上述したひずみ測定装置において測定された測定結果の一例が示されている。図１４は炭素鋼（ＪＩＳ Ｓ４５Ｃ）のアニール材をバフ研磨した試験片に対して反射法によるひずみスキャニングを行った結果を示している。試験片に用いた炭素鋼は表面処理等を施しておらず、無ひずみ状態のものを使用した。図中●で示されているものは実測値であり、◆で示されているものは実測値を補正した補正値である。図１４に示すように、実測値は表面効果等によって試験片の表面近傍の回折角が理論値より低く測定されており、実測値を補正した補正値は表面効果等の影響が補正され試験片の深さによらず略一定の回折角となっている。
【００３８】
図１５はＮｉ基超合金（ＩＮ７３８ＬＣ）の基材上にボンドコートとしてＣｏＮｉＣｒＡｌＹを減圧プラズマ溶射し、さらにトップコートとして８ｍａｓｓ％Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２を大気プラズマ溶射した試験片に対して応力測定した結果を示している。各コートの厚さは、ボンドコート０．１ｍｍ、トップコート０．５ｍｍであった。また、試験片には、溶射したままの試験片（Ａｓ−ｓｐｒａｙｅｄ）と、トップコート面に５００回の熱サイクルを加えた試験片（５００ｃｙｃｌｅｓ）の２種類を用いた。熱サイクルは、トップコート表面を室温から１７３３Ｋまでレーザ照射して空冷（試験片裏面は強制空冷）するサイクルであり、トップコート表面加熱まで約９０秒、室温冷却まで約６０秒とした。
図１５に示すように、溶射したままの試験片（Ａｓ−ｓｐｒａｙｅｄ）の残留応力σ１は表面から深さ方向で略一定の応力となり、コーティング膜を剥離する方向の応力である残留応力σ３は表面からコーティング界面に近づくにつれて０から約６０ＭＰａまで増加していた。一方、熱サイクルを施した試験片の残留応力σ１は、表面から深さ０．２ｍｍ程度までは略０となり、熱サイクルによって応力が開放されていた。また、熱サイクルを施した試験片の残留応力σ３は、表面からの深さが深くなるに伴って徐々に漸増しているが、熱サイクル前と比較して緩和していることがわかった。熱サイクルを施した試験片は、試験片表面に亀甲状の亀裂が目視でき、この亀裂によって残留応力が緩和されたものと考えられる。これらの結果から、試験片の目視から予想される残留応力の状態と測定結果に基づく残留応力の状態が一致し、本測定方法によってコーティングを施した試験片の残留応力を正確に測定できることが確認された。
【００３９】
上述したことから明らかなように、本実施例の測定装置によると、表面効果による補正及びＸ線の侵入深さによる補正を行うことで、試験片の表面近傍のひずみ（残留応力）を正確に測定することができる。
また、Ｘ線検出器２０側に２つの受光スリット１６，１８が配置することで、Ｘ線の発散の影響が抑制され、測定ゲージ体積を小さくすることができる。このため、精度の高いひずみ分布状態を測定することができる。なお、Ｘ線の発散の影響を抑制する手段として２つの受光スリット１６，１８を用いるため、これらの位置調整を容易に行うことができる。
【００４０】
以上、本発明のいくつかの実施形態を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、図１６に示すように、試験片２４で反射（回折）したＸ線を受光スリット１６，３２の間に配置した単結晶アナライザ３８を介してＸ線検出器２０で検出するようにしてもよい。このような構成によると、所定の角度で単結晶アナライザ３８に入射したＸ線のみがＸ線検出器２０で検出される。このため、Ｘ線の発散の影響をより抑制することができ、測定精度を向上することができる。
さらに、図１７に示すような構成を採ることもできる。図１７に示す例では、試験片２４で反射（回折）されたＸ線はソーラスリット３６を介してＸ線検出器２０で検出される。このような構成によっても２つの受光スリットを設けた場合と略同様の効果を得ることができる。
また、上述した実施例では、ひずみを測定する測定波にＸ線を用いたが、本発明の測定方法にはＸ線以外の測定波を用いることができ、例えば、中性子線等のエネルギ波を用いることもできる。中性子線を用いた場合は、被測定物の深さ方向の影響が少ないため、簡易的には測定波の侵入深さに基づく補正を行わなくてもよい。
なお、本発明に係る測定技術の応用分野としては、例えば、機械構造材料の残留応力を測定する方法に好適に用いることができる。すなわち、近年、機械構造材料の高機能化のために表面改質あるいはコーティングが多用されており、このような高機能材料の強度特性は表面下の残留応力分布によって大きく影響される。従って、本発明に係る測定技術を用いることで、機械構造材料の深さ方向の残留応力分布を簡便に測定することができ、高機能材料の強度特性の評価を精度良く簡便に行うことができる。
【００４１】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施例に係るひずみ測定装置の全体構成を示す図。
【図２】図１に示す測定装置の制御系の構成を示すブロック図。
【図３】コントローラで行われる処理手順を示すフローチャート。
【図４】回折角２θと検出されたＸ線強度との関係を模式的に示す図。
【図５】ひずみスキャニング法の原理を説明するための図。
【図６】ダブルスリットの光学系を簡単に示す模式図。
【図７】発散スリットと２つの受光スリットによって形成される光学系を模式的に示す図。
【図８】図７において装置ゲージ体積の部分を拡大して示す図。
【図９】公称ゲージ体積を拡大して示す図。
【図１０】装置ゲージ体積を拡大して示す図。
【図１１】装置ゲージ体積と試験片の表面とを併せて示す図。
【図１２】装置ゲージ体積と測定ゲージ体積のずれによって生じる回折角の誤差を説明するための図。
【図１３】測定波の侵入深さによる測定誤差を説明するための図。
【図１４】本実施例のひずみ測定装置で測定された「ひずみ−試験片の深さ方向の距離」の関係を示すグラフ。
【図１５】本実施例のひずみ測定装置で測定された「残留応力−試験片の深さ方向の距離」の関係を示すグラフ。
【図１６】本発明の変形例に係るひずみ測定装置の全体構成を示す図。
【図１７】本発明の他の変形例に係るひずみ測定装置の全体構成を示す図。
【符号の説明】
【００４３】
１０・・Ｘ線照射装置
１２・・発散スリット
１４・・ゴニオメータ
１６，１８・・受光スリット
２０・・Ｘ線検出器
２２・・ｚステージ
２４・・試験片
３４・・コントローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線等のエネルギ波を被測定物（例えば、多結晶体材料）に斜めから照射し、被測定物から反射される反射波の回折角を測定することで被測定物に発生しているひずみを測定する測定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械構造材料に発生している応力（ひずみ）を測定する方法として、Ｘ線等のエネルギ波の回折現象を利用して測定する方法が知られている（例えば、ｓｉｎ２Ψ法）。ｓｉｎ２Ψ法では、通常、被測定物に斜めからＸ線を照射する。被測定物に入射したＸ線は、被測定物中の回折条件を満たす結晶格子面で反射され回折を生じる。被測定物で反射された反射波は、回折を起こした結晶格子面の法線と被測定物表面の法線とのなす角（Ψ角）を所定値に固定した状態で散乱角２θを走査しつつ測定される。散乱角２θの操作及びＸ線強度の測定は、Ψ角を変更しながら繰り返し実行される。これによって、散乱角２θに応じたＸ線の散乱強度分布のΨ角に対する依存性が測定され、この依存性から被測定物に発生した応力の被測定物表面に平行な成分を測定する。
上述したｓｉｎ２Ψ法では、被測定物に発生している応力を精度良く測定できる反面、Ψ角を一定に保った状態で散乱角２θを走査しながらＸ線強度を測定しなければならないため、測定に長時間を要するという問題があった。また、ｓｉｎ２Ψ法は、被測定物の平面応力状態しか測定できず、被測定物の垂直方向に発生している応力（ひずみ）を測定することができなかった。
なお、ｓｉｎ２Ψ法によるひずみ測定に関する先行技術としては、例えば、特許文献１に開示された技術が知られている。
【０００３】
上述したｓｉｎ２Ψ法の問題点を解決するため、ひずみスキャニング法が注目を集めている。ひずみスキャニング法では、被測定物に斜めからＸ線等の測定波を照射し、被測定物から反射される反射波をスリット等を介して検出装置で検出する。このため、検出装置で検出される反射波は、被測定物の一部の領域（入射する測定波束と受光側のスリットで作られた領域（以下、測定領域という））から反射された反射波に制限される。したがって、検出装置で検出された検出結果から測定領域の平均ひずみを求め、被測定物に発生している応力を測定する。
上述の説明から明らかなように、ひずみスキャニング法では、被測定物中に設定される測定領域を移動させることで、被測定物に発生している任意の方向の応力分布を測定できる。また、ｓｉｎ２Ψ法のようにΨ角を一定にして散乱角２θを走査する等の複雑な操作が不要となるため、短時間で測定することができる。
【０００４】
しかしながら、ひずみスキャニング法では、被測定物の表面近傍のひずみを測定する際に測定領域が被測定物からはみ出して設定される。このため、検出される回折ピークがシフトし、見かけ上のひずみが測定されてしまうという問題があった（いわゆる、表面効果）。この表面効果を解消する技術としては、受光側に単結晶アナライザを設置する測定方法も提案されているが（非特許文献１）、この測定方法によっても表面効果の影響を十分に解消し、満足な測定精度を得ることはできていない。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１３２９３６号公報
【非特許文献２】Ｐ．Ｊ．Ｗｉｔｈｅｒｓ，「ｉｎ Ａｎａｌｙｓｙｓ ｏｆ Ｒｅｓｉｄｕａｌ Ｓｔｒｅｓｓ ｂｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ Ｎｅｕｔｒｏｎ ａｎｄ Ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ」，ｅｄｉｔｅｄ ｂｙ Ｍ．Ｅ． Ｆｉｔｚｐａｔｒｉｃｋ ａｎｄ Ａ． Ｌｏｄｉｎｉ，（２００３） ｐｐ．１７０−１８９，Ｔａｙｌｏｒ＆Ｆｒａｎｃｉｓ，Ｌｏｎｄｏｎ ａｎｄ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、被測定物に発生しているひずみを測定するひずみスキャニング法において、表面効果による影響を解消し測定精度を向上することができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の第１のひずみ測定装置は、被測定物に対して斜めから測定波を照射し、被測定物から反射される反射波の回折角から被測定物のひずみを測定する回折法によるひずみ測定装置である。この測定装置は、被測定物に所定の光束の測定波を照射する照射手段と、被測定物によって反射された反射波を検出する検出手段と、検出手段で検出される反射波を、被測定物中及び／又はその近傍に設定される測定領域から反射される反射波に制限する制限手段を有する。そして、検出手段で得られた検出結果を、前記測定領域とその測定領域内に存在する被測定物との幾何学的関係から補正する第１補正手段を備えている。
このひずみ測定装置では、検出手段で得られる検出結果を、（Ａ）測定装置によって設定される測定領域（すなわち、照射手段、検出手段及び制限手段の位置関係によって設定される測定領域）と、（Ｂ）その測定領域内に存在する被測定物との幾何学的関係に基づいて補正される。すなわち、測定される回折角度に誤差が生じる原因は、測定装置によって設定される測定領域と、実際に測定波が反射される反射領域（被測定物が存在する領域）とが異なることによって生じる。そこで、検出手段で得られる検出結果を、測定領域と反射領域との幾何学的関係に基づいて補正することで、表面効果による測定精度の低下を効果的に解消することができる。
【０００８】
上記測定装置において被測定物から反射される反射波は発散するため、その分だけ測定装置によって設定される測定領域が広がり、検出精度を低下させることとなる。そこで、上記測定装置においては、前記制限手段が、（１）被測定物と検出手段の間に配置され、被測定物から検出手段に向かう反射波の一部を遮断する第１遮断部材と、（２）第１遮断部材と検出手段の間に配置され、第１遮断部材を通過した反射波の一部をさらに遮断する第２遮断部材と、を有することが好ましい。
このような構成によると、検出手段で検出される反射波は、第１遮断部材と第２遮断部材によってより制限され、反射波の発散による影響を低減することができる。特に、第１遮断部材と第２遮断部材が光軸方向に離間して配置されると、光軸と略平行な反射波のみが検出手段で検出されることとなる。
【０００９】
また、被測定物に入射した測定波は被測定物中を進む際に減衰するため、被測定物の表面から測定領域までの距離（光路長）が異なると測定波の減衰の程度も異なる。そこで、上記測定装置においては、前記検出手段で得られた検出結果を、被測定物の表面から前記測定領域までの距離に応じて補正する第２補正手段をさらに備えることが好ましい。これによって、より測定精度を高めることができる。
【００１０】
また、本発明は、回折法により被測定物に発生しているひずみを測定する測定方法において、測定精度を向上することができる新規な測定装置を提供する。すなわち、本発明の第２の測定装置は、被測定物に対して斜めから測定波を照射し、被測定物から反射される反射波の回折角から被測定物のひずみを測定する回折法によるひずみ測定装置である。この測定装置は、被測定物を載置する試料台と、試料台に載置された被測定物に測定波を照射する照射手段と、被測定物によって反射される反射波を検出する検出手段と、被測定物の所定の深さの領域から反射される反射波が検出手段で検出されるように、試料台に対して照射手段及び検出手段の位置を調整する位置調整手段を有する。そして、検出手段で得られた検出結果を、測定波の被測定物への侵入深さに応じて補正する侵入深さ対応補正手段を備える。
この測定装置では、試料台に対して照射手段及び検出手段の位置を調整することで、測定領域が被測定物の深さ方向に変化し、これによって深さ方向のひずみ分布を測定することができる。その際、検出手段で得られた検出結果を、測定波の被測定物への侵入深さに応じて補正する。このため、測定波の減衰等が考慮されて測定精度が向上する。
【００１１】
さらに、本発明の一態様に係るひずみ測定装置では、被測定物に対して斜めから測定波を照射し、被測定物から反射される反射波の回折角から被測定物のひずみを測定する。このひずみ測定装置は、前記被測定物を載置するゴニオメータと、前記ゴニオメータに載置された被測定物に所定の光束のＸ線を照射するＸ線照射装置と、前記被測定物から反射されるＸ線を検出するＸ線検出装置と、前記ゴニオメータと前記Ｘ線検出装置との間に配置され、被測定物から反射されたＸ線の一部を通過させる第１スリットと、前記第１スリットと前記Ｘ線検出装置との間に配置され、前記第１スリットを通過したＸ線の一部を通過させて前記Ｘ線検出装置に導く第２スリットと、前記被測定物へのＸ線の入射角を変更するためにゴニオメータを回転駆動する第１駆動装置と、前記第１駆動装置によるゴニオメータの回転に応じて前記第１スリット、前記第２スリット及び前記Ｘ線検出装置を移動させる第２駆動装置と、前記Ｘ線照射装置、Ｘ線検出装置並びに第１及び第２駆動装置を制御するコントローラと、を備る。
そして、前記コントローラは、（１）前記第１及び第２駆動装置を駆動して前記被測定物への入射角を変更しながら前記Ｘ線照射装置からＸ線を照射させると共に前記Ｘ線検出装置に被測定物から反射されたＸ線を検出させ、（２）前記（１）によって得られた「入射角−Ｘ線強度」の関係からＸ線の回折角を特定し、（３）前記Ｘ線照射装置から照射される所定の光束のＸ線並びに前記第１スリット及び第２スリットによって決まる装置ゲージ体積と、その装置ゲージ体積内において被測定物の存在する領域である測定ゲージ体積の幾何学的関係から前記（２）で特定された回折角を補正するものであり、前記（３）の補正は装置ゲージ体積の重心と測定ゲージ体積の重心のずれ量に基づいて回折角を補正する。
このひずみ測定装置では、被測定物を載置するゴニオメータが回転し、被測定物へのＸ線入射角を変更することができる。ゴニオメータが回転すると、それに応じて第２駆動装置が作動し、被測定物から反射されるＸ線を検出可能な位置にＸ線検出装置と第１スリット及び第２スリットが移動する。そして、コントローラは、Ｘ線の入射角を変更しながらＸ線の照射とＸ線の検出を行い、これによって「入射角−Ｘ線強度」の関係が分かりＸ線の回折角が特定される。特定されたＸ線の回折角は装置ゲージ体積の重心に対して得られたものであり、装置ゲージ体積と測定ゲージ体積が異なる場合は誤差を生じる。このため、コントローラは、特定された回折角を装置ゲージ体積と測定ゲージ体積の重心のずれ量に基づいて補正する。したがって、補正された回折角は表面効果の影響が除去され、測定精度の高い値となっている。
なお、上記の本発明の一態様に係るひずみ測定装置の技術（内容）を、次述する「ひずみを測定する測定方法」および「測定装置を制御するコンピュータのプログラム」に適用することができる。
【００１２】
さらに、本発明は、回折法により被測定物に発生しているひずみを測定する測定方法において、その測定精度を向上するための新規な測定方法を提供する。すなわち、本発明の第１の測定方法は、被測定物に対して斜めから測定波を照射し、被測定物から反射される反射波の回折角から被測定物のひずみを測定するひずみ測定方法である。この測定方法は、（１）被測定物に所定の光束の測定波を照射する照射工程と、（２）被測定物中及び／又はその近傍に設定される測定領域から反射される反射波を検出する検出工程と、（３）検出工程で検出された検出結果を、前記測定領域とその測定領域内に存在する被測定物との幾何学的関係から補正する補正工程を備える。
この測定方法によると、上述した第１の測定装置と同様に、表面効果による測定精度の低下を効果的に解消することができる。
【００１３】
また、本発明の第２の測定方法は、被測定物に対して斜めから測定波を照射し、被測定物から反射される反射波の回折角から被測定物のひずみを測定するひずみ測定方法であって、（１）被測定物に測定波を照射する照射工程と、（２）被測定物の表面から所定の深さの領域から反射された反射波を検出する検出工程と、（３）検出工程で得られた検出結果を、測定波の被測定物への侵入深さに応じて補正する補正工程とを有する。
この測定方法によると、測定波の被測定物への侵入深さによる影響（測定波の減衰等）が補正されるため、精度の良い測定が可能となる。
【００１４】
さらに、本発明は、回折法により被測定物のひずみを測定する測定装置を制御するコンピュータに有用な新規なプログラムを提供する。すなわち、本発明の第１のプログラムは、コンピュータを、（１）所定の光束の測定波を照射装置によって被測定物に対して斜めから照射させる照射制御手段と、（２）被測定物中及び／又はその近傍に設定される測定領域から反射された反射波を検出装置によって検出させる検出制御手段と、（３）検出装置によって得られた検出結果を、前記測定領域とその測定領域内に存在する被測定物との幾何学的関係から補正する補正手段として機能させる。
また、本発明の第２のプログラムは、コンピュータを、（１）測定波を照射装置によって被測定物に対して斜めから照射させる照射制御手段と、（２）被測定物の所定の深さの領域から反射される反射波を検出装置によって検出させる検出制御手段と、（３）検出手段で得られた検出結果を、測定波の被測定物への侵入深さに応じて補正する侵入深さ対応補正手段として機能させる。
これらのプログラムを従来のひずみ測定装置に組み込むことで測定精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を具現化した一実施形態に係るひずみ測定方法について説明する。まず、ひずみスキャニング法で測定される回折角から応力を算出する手順と、ひずみスキャニング法の原理について、簡単に説明しておく。
図５（ａ）は試験片に設定された座標系を示している。図５（ａ）に示すように、試験片表面と平行な平面内の応力（ひずみ）をσ１（ε１），σ２（ε２）とし、試験片の深さ方向の応力（ひずみ）をσ３（ε３）とすると、３軸応力の関係は次式で与えられる。
ε１＝｛σ１−ν（σ２＋σ３）｝／Ｅ
ε２＝｛σ２−ν（σ１＋σ３）｝／Ｅ （１）
ε３＝｛σ３−ν（σ１＋σ２）｝／Ｅ
ここで、格子面の間隔ｄとひずみεとの関係は次式で与えられる（ｄ０は無ひずみの格子面間隔である）。
ε＝（ｄ−ｄ０）／ｄ０ （２）
また、格子面間隔ｄと回折角θとの関係は次式のブラッグの条件で与えられる（λは測定波の波長である）。
λ＝２ｄｓｉｎθ （３）
ここで、測定波の波長λと無ひずみの格子面間隔ｄ０は既知であるため、回折角θを測定できれば上記（３）式より格子面間隔ｄを算出することができ、その格子面間隔ｄからひずみεを算出することができる（上記（２）式）。したがって、試験片の３軸方向それぞれについて回折角θ１，θ２，θ３を測定できれば、それら回折角θ１，θ２，θ３から格子面間隔ｄ１，ｄ２，ｄ３を算出でき、その格子面間隔ｄ１，ｄ２，ｄ３からひずみε１，ε２，ε３を算出できる。ひずみε１，ε２，ε３が算出できれば、これらの値を上記（１）式に用いて、試験片の３軸方向の応力を全て算出できることとなる。
【００１６】
図５（ｂ）は試験片の深さ方向のひずみε３を測定する際の光学系の模式図を示している。深さ方向のひずみε３を測定する場合は、試験片のｘ−ｙ面（表面）を上に向けて試験片がセットされる（図５（ｂ））。セットされた試験片には斜め上方から測定波（例えば、Ｘ線，中性子線等のエネルギ波）を照射する。照射される測定波は、発散スリットＳｄによって所定の光束とされる。試験片で反射された反射波は、受光スリットＳｒを介して検出装置（図示省略）で検出される。この反射波の検出を試験片への入射角を変更しながら行うことで「反射波の強度−入射角」の関係が求まり、反射波の強度がピークとなる角度（すなわち、回折角）を特定することができる。特定した回折角からひずみε３の算出は、既に説明した手順で行うことができる。
なお、図５（ｂ）から明らかなように、検出装置で検出される測定波は、発散スリットＳｄと受光スリットＳｒによって制限された測定領域（図中の菱形の領域）から反射された反射波のみが検出される。このため、特定された回折角から得られるひずみε３は、この測定領域における平均ひずみである。したがって、測定領域を試験片の深さ方向に移動させながら回折角を測定することで、試験片の深さ方向のひずみ分布を求めることができる。
【００１７】
また、図５（ｃ）は試験片の平面内ひずみ（詳細にはｘ方向）を測定する際の光学系の模式図を示している。図５（ｃ）に示すようにｘ方向のひずみε１を測定する場合は、試験片のｘ−ｙ面（表面）が測定波の入射側に対向し、かつ、測定領域を移動させる方向が試験片のｘ方向と一致するように試験片をセットする。試験片への測定波の照射及び試験片からの反射波の検出並びに回折角の特定等は、上述した場合と同様に行われる。
なお、ｙ方向のひずみε２の測定は、試験片をセットする方向を変えるだけでよい。すなわち、試験片のｘ−ｙ面（表面）が測定波の入射側に対向し、かつ、測定領域を移動させる方向が試験片のｙ方向と一致するように試験片をセットすればよい。
【００１８】
次に、本発明の一実施形態に係るひずみ測定方法について説明する。本実施形態のひずみ測定方法も、上述したひずみスキャニング法によるひずみ測定方法である。ただし、本実施形態のひずみ測定方法では、（Ａ）反射波の発散の影響を小さくするため受光側に２つのスリットを配置した点、（Ｂ）表面効果の影響を考慮して検出結果を補正する点、（Ｃ）測定波の侵入深さを考慮して検出結果を補正する点に特徴がある。以下、各特徴点について説明する。
【００１９】
（Ａ）受光側に２つのスリットを配置した点
図６には、受光側（検出装置側）に配置した２つのスリットと、そのスリットによって形成される光学系が模式的に示されている。図６に示すように、本実施形態では２つのスリットＧ１，Ｇ２が光軸方向に所定の間隔Ｒ２だけ離れて配置される。２つのスリットＧ１，Ｇ２を光軸方向に離間して配置することで、２つのスリットＧ１，Ｇ２を通過する反射波の発散角はαに制限することができる。これによって、反射波の発散の影響が抑えられ、測定精度を上げることが可能となる。なお、図６から明らかなように発散角αは次の式で求められる（ｒはスリットＧ１，Ｇ２の幅）。
α／２＝ｔａｎ−１（ｒ／Ｒ２） （４）
【００２０】
（Ｂ）表面効果の影響を考慮して検出結果を補正する点
ひずみスキャニング法では、発散スリットと受光スリットによって形成される測定領域と、実際に測定波を反射する反射領域（被測定物が存在する領域）とが異なると、見かけ上のひずみが測定される。本実施形態では、測定領域（いわゆる、装置ゲージ体積）と反射領域（いわゆる、測定ゲージ体積）のずれ（すなわち、測定領域の重心位置と反射領域の重心位置のずれ）を幾何学的な関係から求め、そのずれを用いて測定される回折角を補正する。
図７は本実施形態の光学系の全体構成を示しており、図８は図７に示す装置ゲージ体積を拡大して示している。図７に示すように、測定波は発散スリットＤｓで幅ｒの光束とされ、試験片に入射する。試験片で反射（回折）された反射波は、幅ｒの受光スリットＲＳ１，ＲＳ２により検出装置ＳＣに導かれる（検出装置ＳＣは図１２に図示されている。）。受光スリットＲＳ１，ＲＳ２を通過する反射波の発散角はαであることから、装置ゲージ体積は中央のひし形の領域（公称ゲージ体積）の上下に広がっている。まず、図８〜１３に示されている各寸法［ｒｕ（＝ｒｄ），ｂ，ｙ，ＢＯ，ｈ］を求める。
図８の回折計の回転中心Ｏ（公称ゲージ体積の中心）において発散角αに対応する反射波の幅をそれぞれ上下でｒｕ，ｒｄとすると、図７の△ｄ１ｄ２Ａにおいて∠ｄ１ｄ２Ａ＝α／２となることから次式が成立する。
（ｒｕ＋ｒ／２）／（Ｒ１＋Ｒ２）＝ｔａｎ（α／２） （５）
したがって、ｒｕ，ｒｄは次式で表わされる。
ｒｕ＝ｒｄ＝（Ｒ１＋Ｒ２）ｔａｎ（α／２）−ｒ／２ （６）
ここで、発散角α≒０とすると、図９の△Ｅ１Ｅ２Ｅ３において∠Ｅ３Ｅ１Ｅ２＝θ（測定波の入射角）となることから、公称ゲージ体積の横幅ｂ（図中のひし形の領域の対角線の長さ）は次式で求められる。なお、図９は反射波の発散が殆ど無いとした場合の公称ゲージ体積を拡大して示している。
ｓｉｎθ＝ｒ／ｂ （７）
ｂ＝ｒ／ｓｉｎθ （８）
また、△Ｅ１ＯＥ４において∠ＯＥ１Ｅ４＝θとなることから、回転中心Ｏから公称ゲージ体積の下端（上端）までの長さｙは次式で求められる。
ｔａｎθ＝ｙ／（ｂ／２） （９）
ｙ＝（ｂ／２）ｔａｎθ （１０）
上記（１０）式に（８）式を代入すると、ｙは次の式で与えられる。
ｙ＝（ｂ／２）ｔａｎθ＝ｒ／（２ｃｏｓθ） （１１）
また、図８に示す△ＡＢＯにおいて∠ＡＢＯ＝２θ−α／２であることから次式が成立する。
ｓｉｎ（２θ−α／２）＝ｒｕ／ＢＯ （１２）
ＢＯ＝ｒｕ／ｓｉｎ（２θ−α／２） （１３）
また、図１０に示す関係から明らかなように図中の寸法ｈは次式で与えられる。
ｈ＝ＢＦｓｉｎθ＋ｙ／２ （１４）
ここで、△ＯＦＢにおいて∠ＦＯＢ＝θより、
ＢＦ＝ＢＯｓｉｎθ （１５）
よって、式（１３）を用いると、
ｈ＝ＢＯｓｉｎθ＋ｙ／２＝（ｒｕ／ｓｉｎ２θ）ｓｉｎθ＋ｙ／２ （１６）
以上により各寸法が特定できたため、次に、これらの寸法を用いて表面効果による回折角２θの測定への誤差Δ２θを求める。ここで、図１１に示すように、理想的なゲージ体積（すなわち、公称ゲージ体積）の中心に対する試験片表面の位置をｚで表すこととする（図１１において、灰色で塗り潰した部分が試験片の部分である）。測定時には試験片表面が下方から上方に移動しながらゲージ体積が変化するので、回折に関係する体積（測定ゲージ体積（反射領域の体積））の重心位置ｕが試験片表面位置ｚに従い変化する。すなわち、重心位置ｕについては、下記の関係式が成立する。
【００２１】
【数１】
【００２２】
また、図１２に示すように、回折の重心Ｇ（測定ゲージ体積の重心）が公称ゲージ体積の中心Ｏからｕ，ｖだけ移動した場合、△ＯＨ１Ｈ４において∠Ｈ１ＯＨ４＝θとなることから次式が成立する。
ｌ＝ｕ／ｃｏｓθ ， ｔａｎθ＝Ｈ４Ｈ１／ｕ （１７）
また、△Ｈ１ＧＨ２において∠Ｈ１ＧＨ２＝θより
Ｈ１Ｇ＝ｖ−Ｈ４Ｈ１＝ｖ−ｕｔａｎθ （１８）
したがって、公称ゲージ体積の中心Ｏから測定ゲージ体積の重心Ｇへのずれｗは、下記の式変形によって求められる。すなわち、
ｓｉｎθ＝ｍ／Ｈ１Ｇ （１９）
ｍ＝（ｖ−ｕｔａｎθ）ｓｉｎθ （２０）
となることから、
ｗ＝ｌ＋ｍ
＝（ｖ−ｕｔａｎθ）ｓｉｎθ＋ｕ／ｃｏｓθ （２１）
したがって、公称ゲージ体積の中心Ｏから測定ゲージ体積の重心Ｇへのずれｗが回折角２θの測定に与える誤差Δ２θは、次の式で与えられる。
Δ２θ＝ｓｉｎ−１［ｗ／（Ｒ１＋Ｒ２）］ （２２）
したがって、公称ゲージ体積の中心Ｏに対する試験片表面の位置ｚが与えられれば、数１に示した関係から測定ゲージ体積の重心位置ｕを求めることができる。重心位置ｕが特定できると、公称ゲージ体積の中心から測定ゲージ体積の重心Ｇへのずれ量ｕ，ｖを特定することができる。ずれ量ｕ，ｖが決まると式（２２）より誤差Δ２θを算出することができ、この値を用いて測定された回折角が補正される。これによって、表面効果の影響を効率的に解消することができる。
【００２３】
なお、上述した説明では測定波（反射波）の発散を考慮して誤差Δ２θを算出したが、測定波の発散の影響が小さい場合には、測定波の発散を考慮することなく誤差Δ２θを算出することができる。すなわち、公称ゲージ体積と装置ゲージ体積のずれから回折角の測定誤差Δ２θを算出することができる。このような場合には、検出装置側に配設するスリットを１つだけとすることができる。
【００２４】
（Ｃ）測定波の侵入深さを考慮して検出結果を補正する点
本実施形態では、上記（Ｂ）の補正に加えて、測定波の侵入深さに応じた補正を行う。図１３には試験片表面ｚの移動に伴うゲージ体積の重心の変化を示している。ゲージ体積が試験片の深さ方向に移動するのに伴い、測定波（Ｘ線）の強度も深さに伴って変化する。Ｘ線を例に説明すると、深さｙの位置でのＸ線回折強度Ｉは、次式で与えられる。
Ｉ＝Ｉ０ｅｘｐ（−ｙ／Ｔ） （２３）
Ｔ＝ｓｉｎθ／（２μ） （２４）
ここで、Ｉ０は表面での回折強度、Ｔは有効Ｘ線長さ、μは試験片の材料のＸ線吸収係数である。
試験片表面ｚの移動に伴うゲージ体積の重心の位置ｇは、次の関係式により導かれる。
【００２５】
【数２】
【００２６】
したがって、公称ゲージ体積の中心（理想ゲージ体積中心）からの重心のずれｕは
ｕ＝ｚ−ｇ
となる。重心のずれｕが求まると、上述した（Ｂ）の補正と同様に、ずれｕの回折角２θの測定へ与える誤差を算出する。そして、その算出した誤差を用いて測定された回折角を補正することとなる。
【００２７】
なお、図５（ｂ）に示す反射法によるひずみ測定では、ｚ＝０の位置の割り出し精度が確保できず、そのずれ分だけ深さ方向に相対的にシフトする場合がある。このような場合の補正方法としては、例えば、理論的に計算される積分強度Ｓの深さ方向の分布を用いて、実測した回折強度の積分強度と比較してｚ位置を最適化する等の補正方法を用いることができる。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態のひずみ測定方法では、検出装置側に２つのスリットを配置することで、反射波の散乱を抑制することができる。このため、反射波の散乱による測定精度の低下を防止することができる。
また、装置ゲージ体積と測定ゲージ体積が異なることによる表面効果の影響を、装置ゲージ体積の重心位置と測定ゲージ体積の重心位置のずれを幾何学的に算出し、そのずれを用いて測定された回折角を補正する。このため、表面効果の影響が解消され、精度の良い測定が可能となる。さらに、測定波の侵入深さによる重心のずれを考慮して測定された回折角の補正を行うため、より精度の高い測定が可能となる。
【実施例】
【００２９】
次に、上述したひずみ測定方法を実施するひずみ測定装置の一実施例について説明する。図１は本実施例に係るひずみ測定装置の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施例のひずみ測定装置は、ゴニオメータ１４と、ゴニオメータ１４を挟んで両側にそれぞれ配置されたＸ線照射装置１０とＸ線検出器（Ｘ線カウンタ）２０を備える。
ゴニオメータ１４は、試験片（試料）２４を載置する回転試料台であり、θ軸回転駆動装置２８（図２に図示）によって回転するようになっている。ゴニオメータ１４上にはｚステージ２２が配設されている。ｚステージ２２は、ｚ軸駆動装置３０（図２に図示）によってゴニオメータ１４に対して図中の矢印の方向に進退動するようになっている。試験片２４は、ゴニオメータ１４上に載置されると共にｚステージ２２に保持される。したがって、ゴニオメータ１４が回転することで試験片２４も回転し、ｚステージ２２が進退動することで試験片２４もゴニオメータ１４上を進退動する。
【００３０】
Ｘ線照射装置１０は、高エネルギのＸ線を生成し、その生成したＸ線を出射する装置である。Ｘ線照射装置１０はゴニオメータ１４の回転中心に対して移動不能に設けられており、また、Ｘ線照射装置１０の向きはＸ線照射装置１０からのＸ線がゴニオメータ１４の回転中心に向かって出射するように調整されている。このため、ゴニオメータ１４が回転しても、Ｘ線照射装置１０から出射したＸ線はゴニオメータ１４の回転中心に入射することとなる。
また、Ｘ線照射装置１０の出射口には発散スリット１２が配置されている。このため、Ｘ線照射装置１０から出射したＸ線は、発散スリット１２によって所定の幅のＸ線束となり、試験片２４に入射することとなる。したがって、本実施例ではＸ線照射装置１０と発散スリット１２によって請求項でいう照射手段が構成されている。
【００３１】
Ｘ線検出器２０は、試験片２４で反射（回折）したＸ線を検出する装置である（すなわち、本実施例ではＸ線検出器２０が請求項でいう検出手段に相当する）。Ｘ線検出器２０は、ゴニオメータ１４の回転中心に対して回動可能となっており、２θ軸駆動装置３２（図２に図示）によって駆動されるようになっている。２θ軸駆動装置３２はθ軸駆動装置２８と同期して駆動され、θ軸駆動装置２８がθ１回転すると２θ軸駆動装置３２は２θ１だけ回転する。これによって、ゴニオメータ１４がθ１回転するとＸ線検出器２０はゴニオメータ１４の回転中心に対して２θ１だけ回動し、照射装置１０から照射され試験片２４で反射（回折）したＸ線がＸ線検出器２０で検出されるようになっている。
Ｘ線検出器２０の入射口側には受光スリット１６，１８が配置されている。このため、Ｘ線検出器２０では受光スリット１６，１８を通過したＸ線だけが検出される。したがって、本実施例では受光スリット１６，１８が請求項でいう制限手段に相当する。
なお、図６を用いて説明したように、受光スリット１６，１８は光軸方向に所定の距離だけ離れて配置されている。これによって、Ｘ線の散乱の影響が抑制され、検出精度の向上に寄与している。
また、受光スリット１６，１８は、２θ軸駆動装置３２によるＸ線検出器２０の回動に伴って回動し、Ｘ線検出器２０に試験片２４で反射されたＸ線を誘導する。具体的な構造例としては、ゴニオメータ１４の回転中心に回動可能に取り付けられたアーム上に受光スリット１６，１８及びＸ線検出器２０が配設し、アームの回動に伴って受光スリット１６，１８及びＸ線検出器２０が回動するような構造を採用することができる。
【００３２】
上述の説明から明らかなように、ゴニオメータ１４が回転すると試験片２４へのＸ線の入射角θが変化し、これに応じてＸ線検出器２０も回動し試験片２４から反射されたＸ線を検出する。また、ｚステージ２２が進退動すると、試験片２４へのＸ線の入射深さが変化することとなる（すなわち、装置ゲージ体積が試験片２４の表面側から内部方向に移動する。）。したがって、本実施例ではｚステージ２２とｚ軸駆動装置３０によって請求項でいう位置調整手段が構成されている。
【００３３】
上述した各装置を制御する制御系の構成について説明する。図２は本実施例に係るひずみ測定装置の制御系の構成を示している。図２に示すように、ひずみ測定装置を構成する各装置の制御はコントローラ（コンピュータ）３４によって行われる。
コントローラ３４は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等によって構成することができる。コントローラ３４には、入力装置２６及びＸ線検出器２０が接続されている。入力装置２６はオペレータによって操作される。オペレータは入力装置２６からコマンドを入力し、回折角を自動測定するためのプログラム等を起動する。また、Ｘ線検出器２０で検出されたＸ線強度は、コントローラ３４のＲＡＭ等に記憶される。
また、コントローラ３４には、各駆動装置２８，３０，３２が接続され、さらにＸ線照射装置１０も接続されている。コントローラ３４は、各駆動装置２８，３０，３２を駆動して試験片２４を所定の位置にセットし、Ｘ線照射装置１０を駆動して試験片２４にＸ線を照射する。
【００３４】
次に、上述したひずみ測定装置の動作について説明する。試験片２４のひずみを測定するには、まず、ゴニオメータ１４上に試験片２４を設置すると共に、試験片２４をｚステージ２２に保持する。試験片２４のセットが完了すると、オペレータは入力装置２６を操作し、これによってコントローラ３４は試験片２４のひずみ自動測定を開始する。なお、ゴニオメータ１４に試験片２４を設置する時は、ゴニオメータ１４及びｚステージ２２は初期位置に位置決めされている。
図４はコントローラ３４で行われる処理のフローチャートを示している。図４に示すように、コントローラ３４は、まず、ｚ軸駆動装置３０を駆動してｚステージ２２をゴニオメータ１４に対して進退動させる（Ｓ１０）。これによって、試験片のｚ軸方向の位置調整が行われる。なお、ひずみ測定を開始した最初のステップでは、試験片のｚ＝０となる位置の割り出しが行われる。
ｚ軸方向の位置調整が終了すると、コントローラ３４はθ回転軸駆動装置２８を駆動してゴニオメータ１４の位置調整を行う（Ｓ１２）。これによって、試験片２４へのＸ線の入射角の調整が行われる。なお、コントローラ３４は、ゴニオメータ１４の回転に応じて２θ軸駆動装置３２を駆動し、Ｘ線検出器２０の位置調整も行う。
【００３５】
ステップＳ１０，Ｓ１２で各装置１４，２０の位置調整が完了すると、コントローラ３４は、Ｘ線照射装置１０をＯＮにしてＸ線の照射を開始し（Ｓ１４）、Ｘ線検出器２０によって試験片２４で反射（回折）したＸ線を検出する（Ｓ１６）。Ｘ線の検出が終了すると、コントローラ３４はθ軸方向の走査が終了しているか否かを判断する（Ｓ１８）。θ軸方向の走査が終了している場合（ステップＳ１８でＹＥＳ）はステップＳ２０に進み、θ軸方向の走査が終了していない場合（ステップＳ１８でＮＯ）はステップＳ１２に戻ってステップＳ１２からの処理を繰り返す。これによって、予め設定されていた全ての入射角についてＸ線の回折強度が測定され、「入射角−Ｘ線回折強度」の関係が得られることとなる。
図４は測定された回折角２θとＸ線回折強度との関係の一例を模式的に示している。図４に示すように、試験片２４の格子面間隔と回折角２θが回折条件（フラッグの条件）を満足するときにＸ線強度がピークとなる。このため、「入射角−Ｘ線回折強度」の関係からＸ線回折強度がピークとなる回折角を求めることとなる。なお、図４ではＸ線回折強度のピークが複数観察されるが、試験片の結晶構造は既知である。このため、観察された複数のピークのうちひずみ測定方向の格子面間隔に対応したＸ線ピークを特定でき、そのピークが観察されるときの回折角２θが回折角となる。
【００３６】
ステップＳ１８でＹＥＳとなると、コントローラ３４は、まず、測定された「入射角−Ｘ線回折強度」から特定された回折角について表面効果を考慮した補正を行う（Ｓ２０）。ステップＳ２０の具体的な手順は、既に「（Ｂ）表面効果の影響を考慮して検出結果を補正する点」において詳述している。本実施例では、このステップ２０が請求項でいう幾何学的関係に基づいて補正を行う工程に相当し、コントローラ３４が幾何学的関係に基づいて補正を行う補正手段として機能している。
ステップＳ２２に進むとコントローラ３４は、ステップＳ２０で補正された回折角をさらにＸ線の侵入深さに応じて補正する（Ｓ２２）。ステップＳ２２の具体的な手順は、既に「（Ｃ）測定波の侵入深さを考慮して検出結果を補正する点」において詳述している。本実施例では、このステップ２２が請求項でいう測定波の侵入深さに基づいて補正を行う工程に相当し、コントローラ３４が測定波の侵入深さに基づいて補正を行う補正手段として機能している。
測定された回折角についての補正が完了すると、コントローラ３４はｚ軸方向の走査が終了しているか否かを判断する（Ｓ２４）。ｚ軸方向の走査が終了している場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）は測定処理を終了し、ｚ軸方向の走査が終了していない場合（ステップＳ２４でＮＯ）はステップＳ１０に戻ってステップＳ１０からの処理を繰り返す。これによって、予め設定されていたｚ軸方向の全ての深さについてＸ線の回折強度が測定され、試験片２４の各深さについて回折角が測定されることとなる。
【００３７】
図１４，１５に上述したひずみ測定装置において測定された測定結果の一例が示されている。図１４は炭素鋼（ＪＩＳ Ｓ４５Ｃ）のアニール材をバフ研磨した試験片に対して反射法によるひずみスキャニングを行った結果を示している。試験片に用いた炭素鋼は表面処理等を施しておらず、無ひずみ状態のものを使用した。図中●で示されているものは実測値であり、◆で示されているものは実測値を補正した補正値である。図１４に示すように、実測値は表面効果等によって試験片の表面近傍の回折角が理論値より低く測定されており、実測値を補正した補正値は表面効果等の影響が補正され試験片の深さによらず略一定の回折角となっている。
【００３８】
図１５はＮｉ基超合金（ＩＮ７３８ＬＣ）の基材上にボンドコートとしてＣｏＮｉＣｒＡｌＹを減圧プラズマ溶射し、さらにトップコートとして８ｍａｓｓ％Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２を大気プラズマ溶射した試験片に対して応力測定した結果を示している。各コートの厚さは、ボンドコート０．１ｍｍ、トップコート０．５ｍｍであった。また、試験片には、溶射したままの試験片（Ａｓ−ｓｐｒａｙｅｄ）と、トップコート面に５００回の熱サイクルを加えた試験片（５００ｃｙｃｌｅｓ）の２種類を用いた。熱サイクルは、トップコート表面を室温から１７３３Ｋまでレーザ照射して空冷（試験片裏面は強制空冷）するサイクルであり、トップコート表面加熱まで約９０秒、室温冷却まで約６０秒とした。
図１５に示すように、溶射したままの試験片（Ａｓ−ｓｐｒａｙｅｄ）の残留応力σ１は表面から深さ方向で略一定の応力となり、コーティング膜を剥離する方向の応力である残留応力σ３は表面からコーティング界面に近づくにつれて０から約６０ＭＰａまで増加していた。一方、熱サイクルを施した試験片の残留応力σ１は、表面から深さ０．２ｍｍ程度までは略０となり、熱サイクルによって応力が開放されていた。また、熱サイクルを施した試験片の残留応力σ３は、表面からの深さが深くなるに伴って徐々に漸増しているが、熱サイクル前と比較して緩和していることがわかった。熱サイクルを施した試験片は、試験片表面に亀甲状の亀裂が目視でき、この亀裂によって残留応力が緩和されたものと考えられる。これらの結果から、試験片の目視から予想される残留応力の状態と測定結果に基づく残留応力の状態が一致し、本測定方法によってコーティングを施した試験片の残留応力を正確に測定できることが確認された。
【００３９】
上述したことから明らかなように、本実施例の測定装置によると、表面効果による補正及びＸ線の侵入深さによる補正を行うことで、試験片の表面近傍のひずみ（残留応力）を正確に測定することができる。
また、Ｘ線検出器２０側に２つの受光スリット１６，１８が配置することで、Ｘ線の発散の影響が抑制され、測定ゲージ体積を小さくすることができる。このため、精度の高いひずみ分布状態を測定することができる。なお、Ｘ線の発散の影響を抑制する手段として２つの受光スリット１６，１８を用いるため、これらの位置調整を容易に行うことができる。
【００４０】
以上、本発明のいくつかの実施形態を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、図１６に示すように、試験片２４で反射（回折）したＸ線を受光スリット１６，３２の間に配置した単結晶アナライザ３８を介してＸ線検出器２０で検出するようにしてもよい。このような構成によると、所定の角度で単結晶アナライザ３８に入射したＸ線のみがＸ線検出器２０で検出される。このため、Ｘ線の発散の影響をより抑制することができ、測定精度を向上することができる。
さらに、図１７に示すような構成を採ることもできる。図１７に示す例では、試験片２４で反射（回折）されたＸ線はソーラスリット３６を介してＸ線検出器２０で検出される。このような構成によっても２つの受光スリットを設けた場合と略同様の効果を得ることができる。
また、上述した実施例では、ひずみを測定する測定波にＸ線を用いたが、本発明の測定方法にはＸ線以外の測定波を用いることができ、例えば、中性子線等のエネルギ波を用いることもできる。中性子線を用いた場合は、被測定物の深さ方向の影響が少ないため、簡易的には測定波の侵入深さに基づく補正を行わなくてもよい。
なお、本発明に係る測定技術の応用分野としては、例えば、機械構造材料の残留応力を測定する方法に好適に用いることができる。すなわち、近年、機械構造材料の高機能化のために表面改質あるいはコーティングが多用されており、このような高機能材料の強度特性は表面下の残留応力分布によって大きく影響される。従って、本発明に係る測定技術を用いることで、機械構造材料の深さ方向の残留応力分布を簡便に測定することができ、高機能材料の強度特性の評価を精度良く簡便に行うことができる。
【００４１】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施例に係るひずみ測定装置の全体構成を示す図。
【図２】図１に示す測定装置の制御系の構成を示すブロック図。
【図３】コントローラで行われる処理手順を示すフローチャート。
【図４】回折角２θと検出されたＸ線強度との関係を模式的に示す図。
【図５】ひずみスキャニング法の原理を説明するための図。
【図６】ダブルスリットの光学系を簡単に示す模式図。
【図７】発散スリットと２つの受光スリットによって形成される光学系を模式的に示す図。
【図８】図７において装置ゲージ体積の部分を拡大して示す図。
【図９】公称ゲージ体積を拡大して示す図。
【図１０】装置ゲージ体積を拡大して示す図。
【図１１】装置ゲージ体積と試験片の表面とを併せて示す図。
【図１２】装置ゲージ体積と測定ゲージ体積のずれによって生じる回折角の誤差を説明するための図。
【図１３】測定波の侵入深さによる測定誤差を説明するための図。
【図１４】本実施例のひずみ測定装置で測定された「ひずみ−試験片の深さ方向の距離」の関係を示すグラフ。
【図１５】本実施例のひずみ測定装置で測定された「残留応力−試験片の深さ方向の距離」の関係を示すグラフ。
【図１６】本発明の変形例に係るひずみ測定装置の全体構成を示す図。
【図１７】本発明の他の変形例に係るひずみ測定装置の全体構成を示す図。
【符号の説明】
【００４３】
１０・・Ｘ線照射装置
１２・・発散スリット
１４・・ゴニオメータ
１６，１８・・受光スリット
２０・・Ｘ線検出器
２２・・ｚステージ
２４・・試験片
３４・・コントローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物に対して斜めから測定波を照射し、被測定物から反射される反射波の回折角から被測定物のひずみを測定する回折法によるひずみ測定装置であって、
前記被測定物に所定の光束の測定波を照射する照射手段と、
前記被測定物によって反射された反射波を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出される反射波を、被測定物中及び／又はその近傍に設定される測定領域から反射される反射波に制限する制限手段と、
前記検出手段で得られた検出結果を、前記測定領域とその測定領域内に存在する被測定物との幾何学的関係から補正する第１補正手段と、を備えた回折法によるひずみ測定装置。
【請求項２】
前記制限手段が、被測定物と検出手段の間に配置され、被測定物から検出手段に向かう反射波の一部を遮断する第１遮断部材と、
前記第１遮断部材と検出手段の間に配置され、第１遮断部材を通過した反射波の一部をさらに遮断する第２遮断部材と、を有する請求項１に記載の回折法によるひずみ測定装置。
【請求項３】
前記検出手段で得られた検出結果を、被測定物の表面から前記測定領域までの距離に応じて補正する第２補正手段をさらに備えた請求項１又は２に記載の回折法によるひずみ測定装置。
【請求項４】
被測定物に対して斜めから測定波を照射し、被測定物から反射される反射波の回折角から被測定物のひずみを測定する回折法によるひずみ測定装置であって、
前記被測定物を載置する試料台と、
前記試料台に載置された被測定物に測定波を照射する照射手段と、
前記被測定物によって反射される反射波を検出する検出手段と、
前記被測定物の所定の深さの領域から反射される反射波が検出手段で検出されるように、試料台に対して前記照射手段及び前記検出手段の位置を調整する位置調整手段と、
前記検出手段で得られた検出結果を、測定波の被測定物への侵入深さに応じて補正する侵入深さ対応補正手段と、を備えた回折法によるひずみ測定装置。
【請求項５】
被測定物に対して斜めから測定波を照射し、被測定物から反射される反射波の回折角から被測定物のひずみを測定する回折法によるひずみ測定装置であって、
前記被測定物を載置するゴニオメータと、
前記ゴニオメータに載置された被測定物に所定の光束のＸ線を照射するＸ線照射装置と、
前記被測定物から反射されるＸ線を検出するＸ線検出装置と、
前記ゴニオメータと前記Ｘ線検出装置との間に配置され、被測定物から反射されたＸ線の一部を通過させる第１スリットと、
前記第１スリットと前記Ｘ線検出装置との間に配置され、前記第１スリットを通過したＸ線の一部を通過させて前記Ｘ線検出装置に導く第２スリットと、
前記被測定物へのＸ線の入射角を変更するためにゴニオメータを回転駆動する第１駆動装置と、
前記第１駆動装置によるゴニオメータの回転に応じて前記第１スリット、前記第２スリット及び前記Ｘ線検出装置を移動させる第２駆動装置と、
前記Ｘ線照射装置、Ｘ線検出装置並びに第１及び第２駆動装置を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、（１）前記第１及び第２駆動装置を駆動して前記被測定物への入射角を変更しながら前記Ｘ線照射装置からＸ線を照射させると共に前記Ｘ線検出装置に被測定物から反射されたＸ線を検出させ、（２）前記（１）によって得られた「入射角−Ｘ線強度」の関係からＸ線の回折角を特定し、（３）前記Ｘ線照射装置から照射される所定の光束のＸ線並びに前記第１スリット及び第２スリットによって決まる装置ゲージ体積と、その装置ゲージ体積内において被測定物が存在する領域である測定ゲージ体積との幾何学的関係から前記（２）で特定された回折角を補正するものであり、前記（３）の補正は装置ゲージ体積の重心と測定ゲージ体積の重心とのずれ量に基づいて回折角を補正することを特徴とする回折法によるひずみ測定装置。
【請求項６】
被測定物に対して斜めから測定波を照射し、被測定物から反射される反射波の回折角から被測定物のひずみを測定する回折法によるひずみ測定方法であり、
前記被測定物に所定の光束の測定波を照射する照射工程と、
前記被測定物中及び／又はその近傍に設定される測定領域から反射された反射波を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出された検出結果を、前記測定領域とその測定領域内に存在する被測定物との幾何学的関係から補正する補正工程と、を備えた回折法によるひずみ測定方法。
【請求項７】
被測定物に対して斜めから測定波を照射し、被測定物から反射される反射波の回折角から被測定物のひずみを測定する回折法によるひずみ測定方法であって、
前記被測定物に測定波を照射する照射工程と、
前記被測定物の表面から所定の深さの領域から反射された反射波を検出する検出工程と、
前記検出工程で得られた検出結果を、測定波の被測定物への侵入深さに応じて補正する補正工程と、を有することを特徴とする回折法によるひずみ測定方法。
【請求項８】
コンピュータを、
所定の光束の測定波を照射装置によって被測定物に対して斜めから照射させる照射制御手段と、
前記被測定物中及び／又はその近傍に設定される測定領域から反射された反射波を検出装置によって検出させる検出制御手段と、
前記検出装置によって得られた検出結果を、前記測定領域とその測定領域内に存在する被測定物との幾何学的関係から補正する補正手段として機能させるための回折法によるひずみ測定を可能とするプログラム。
【請求項９】
コンピュータを、
測定波を照射装置によって被測定物に対して斜めから照射させる照射制御手段と、
前記被測定物の所定の深さの領域から反射される反射波を検出装置によって検出させる検出制御手段と、
前記検出装置で得られた検出結果を、測定波の被測定物への侵入深さに応じて補正する侵入深さ対応補正手段として機能させるための回折法によるひずみ測定を可能とするプログラム。
【請求項１】
被測定物に対して斜めから測定波を照射し、被測定物から反射される反射波の回折角から被測定物のひずみを測定する回折法によるひずみ測定装置であって、
前記被測定物に所定の光束の測定波を照射する照射手段と、
前記被測定物によって反射された反射波を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出される反射波を、被測定物中及び／又はその近傍に設定される測定領域から反射される反射波に制限する制限手段と、
前記検出手段で得られた検出結果を、前記測定領域とその測定領域内に存在する被測定物との幾何学的関係から補正する第１補正手段と、を備えた回折法によるひずみ測定装置。
【請求項２】
前記制限手段が、被測定物と検出手段の間に配置され、被測定物から検出手段に向かう反射波の一部を遮断する第１遮断部材と、
前記第１遮断部材と検出手段の間に配置され、第１遮断部材を通過した反射波の一部をさらに遮断する第２遮断部材と、を有する請求項１に記載の回折法によるひずみ測定装置。
【請求項３】
前記検出手段で得られた検出結果を、被測定物の表面から前記測定領域までの距離に応じて補正する第２補正手段をさらに備えた請求項１又は２に記載の回折法によるひずみ測定装置。
【請求項４】
被測定物に対して斜めから測定波を照射し、被測定物から反射される反射波の回折角から被測定物のひずみを測定する回折法によるひずみ測定装置であって、
前記被測定物を載置する試料台と、
前記試料台に載置された被測定物に測定波を照射する照射手段と、
前記被測定物によって反射される反射波を検出する検出手段と、
前記被測定物の所定の深さの領域から反射される反射波が検出手段で検出されるように、試料台に対して前記照射手段及び前記検出手段の位置を調整する位置調整手段と、
前記検出手段で得られた検出結果を、測定波の被測定物への侵入深さに応じて補正する侵入深さ対応補正手段と、を備えた回折法によるひずみ測定装置。
【請求項５】
被測定物に対して斜めから測定波を照射し、被測定物から反射される反射波の回折角から被測定物のひずみを測定する回折法によるひずみ測定装置であって、
前記被測定物を載置するゴニオメータと、
前記ゴニオメータに載置された被測定物に所定の光束のＸ線を照射するＸ線照射装置と、
前記被測定物から反射されるＸ線を検出するＸ線検出装置と、
前記ゴニオメータと前記Ｘ線検出装置との間に配置され、被測定物から反射されたＸ線の一部を通過させる第１スリットと、
前記第１スリットと前記Ｘ線検出装置との間に配置され、前記第１スリットを通過したＸ線の一部を通過させて前記Ｘ線検出装置に導く第２スリットと、
前記被測定物へのＸ線の入射角を変更するためにゴニオメータを回転駆動する第１駆動装置と、
前記第１駆動装置によるゴニオメータの回転に応じて前記第１スリット、前記第２スリット及び前記Ｘ線検出装置を移動させる第２駆動装置と、
前記Ｘ線照射装置、Ｘ線検出装置並びに第１及び第２駆動装置を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、（１）前記第１及び第２駆動装置を駆動して前記被測定物への入射角を変更しながら前記Ｘ線照射装置からＸ線を照射させると共に前記Ｘ線検出装置に被測定物から反射されたＸ線を検出させ、（２）前記（１）によって得られた「入射角−Ｘ線強度」の関係からＸ線の回折角を特定し、（３）前記Ｘ線照射装置から照射される所定の光束のＸ線並びに前記第１スリット及び第２スリットによって決まる装置ゲージ体積と、その装置ゲージ体積内において被測定物が存在する領域である測定ゲージ体積との幾何学的関係から前記（２）で特定された回折角を補正するものであり、前記（３）の補正は装置ゲージ体積の重心と測定ゲージ体積の重心とのずれ量に基づいて回折角を補正することを特徴とする回折法によるひずみ測定装置。
【請求項６】
被測定物に対して斜めから測定波を照射し、被測定物から反射される反射波の回折角から被測定物のひずみを測定する回折法によるひずみ測定方法であり、
前記被測定物に所定の光束の測定波を照射する照射工程と、
前記被測定物中及び／又はその近傍に設定される測定領域から反射された反射波を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出された検出結果を、前記測定領域とその測定領域内に存在する被測定物との幾何学的関係から補正する補正工程と、を備えた回折法によるひずみ測定方法。
【請求項７】
被測定物に対して斜めから測定波を照射し、被測定物から反射される反射波の回折角から被測定物のひずみを測定する回折法によるひずみ測定方法であって、
前記被測定物に測定波を照射する照射工程と、
前記被測定物の表面から所定の深さの領域から反射された反射波を検出する検出工程と、
前記検出工程で得られた検出結果を、測定波の被測定物への侵入深さに応じて補正する補正工程と、を有することを特徴とする回折法によるひずみ測定方法。
【請求項８】
コンピュータを、
所定の光束の測定波を照射装置によって被測定物に対して斜めから照射させる照射制御手段と、
前記被測定物中及び／又はその近傍に設定される測定領域から反射された反射波を検出装置によって検出させる検出制御手段と、
前記検出装置によって得られた検出結果を、前記測定領域とその測定領域内に存在する被測定物との幾何学的関係から補正する補正手段として機能させるための回折法によるひずみ測定を可能とするプログラム。
【請求項９】
コンピュータを、
測定波を照射装置によって被測定物に対して斜めから照射させる照射制御手段と、
前記被測定物の所定の深さの領域から反射される反射波を検出装置によって検出させる検出制御手段と、
前記検出装置で得られた検出結果を、測定波の被測定物への侵入深さに応じて補正する侵入深さ対応補正手段として機能させるための回折法によるひずみ測定を可能とするプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００６−１７７７３１（Ｐ２００６−１７７７３１Ａ）
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７００７４（Ｐ２００４−３７００７４）
【出願日】平成１６年１２月２１日（２００４．１２．２１）
【出願人】（５０４１３９６６２）国立大学法人名古屋大学 (996)
【出願人】（３０４０２７２７９）国立大学法人 新潟大学 (310)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２１日（２００４．１２．２１）
【出願人】（５０４１３９６６２）国立大学法人名古屋大学 (996)
【出願人】（３０４０２７２７９）国立大学法人 新潟大学 (310)
【Ｆターム（参考）】
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