Ｘ線回折装置及びＸ線回折の測定方法
【課題】従来は測定し難かった測定対象物であっても容易に測定できるＸ線回折装置及びＸ線回折の測定方法を提供する。
【解決手段】Ｘ線を照射するＸ線照射源１と、Ｘ線が測定対象物９に照射されて回折したＸ線を検出する検出器２と、Ｘ線照射源１と検出器２とを移動可能に支持する支持部材１０と、を備えているＸ線回折装置１００であって、支持部材１０は、直交する二軸のそれぞれの軸方向に、それぞれ独立して移動可能な第１の位置決め手段１３及び第２の位置決め手段１４と、二軸に垂直な軸の軸方向に移動可能な第３の位置決め手段１５とを備え、Ｘ線照射源１及び検出器２が固定された第１の位置決め手段１３、第２の位置決め手段１４及び第３の位置決め手段１５が所定の位置に移動することにより、Ｘ線の照射位置及び回折したＸ線の検出位置が決定されるように構成されているＸ線回折装置。
【解決手段】Ｘ線を照射するＸ線照射源１と、Ｘ線が測定対象物９に照射されて回折したＸ線を検出する検出器２と、Ｘ線照射源１と検出器２とを移動可能に支持する支持部材１０と、を備えているＸ線回折装置１００であって、支持部材１０は、直交する二軸のそれぞれの軸方向に、それぞれ独立して移動可能な第１の位置決め手段１３及び第２の位置決め手段１４と、二軸に垂直な軸の軸方向に移動可能な第３の位置決め手段１５とを備え、Ｘ線照射源１及び検出器２が固定された第１の位置決め手段１３、第２の位置決め手段１４及び第３の位置決め手段１５が所定の位置に移動することにより、Ｘ線の照射位置及び回折したＸ線の検出位置が決定されるように構成されているＸ線回折装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線回折装置及びＸ線回折の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線回折装置は、結晶材料内部の原子の規則的な配列である格子面にＸ線が入射して反射した場合に、異なる格子面にて反射したＸ線同士の光路差が上記Ｘ線の波長の自然数倍のときに、反射したＸ線同士が干渉して強め合う現象を利用したものである。このようなＸ線回折装置は、材料内部の結晶の様子を非破壊的に検査する検査ツールとして、例えば結晶構造分析、成分分析、残留応力測定等、様々な材料評価に利用されている。
【０００３】
従来のＸ線回折装置においては、装置における光学系の制限から、試料ステージに設置された測定対象物について、特定の方向に対する一定の測定箇所しか測定できないという課題を有していた。即ち、測定対象物の大きさや測定範囲が、装置の光学系や駆動機構によって制限される場合があった。そこで、より高い汎用性を有するＸ線回折装置を提供するために、例えば特許文献１〜３に記載の技術が知られている。
【０００４】
例えば特許文献１には、試料のｘ方向及びｙ方向の移動調整を行う調整機構により駆動される試料ステージが設けられている放射分析装置が記載されている。また、特許文献２には、試料を横断する測定基準平面上のｘ軸方向にＸ線発生装置を移動させるための第１の移動機構と、測定基準平面上のｙ軸方向にＸ線発生装置を移動させるための第２の移動機構とを具備したＸ線回折装置が記載されている。さらに、特許文献３には、相対距離及び軸線の交差精度だけでなく、角度の精度制御を必要とするＸ線計測及び検査で用いる位置決め装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１２６７６７号公報
【特許文献２】特開平５−２０３５９１号公報
【特許文献３】特開２００６−２０１１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、特許文献１〜３に記載の装置は、いずれも駆動機構（位置決め機構）によってＸ線照射源及び検出器を移動させ、測定位置の範囲を広めている。しかしながら、上記特許文献１〜３に記載の技術においては、以下のような課題がある。
【０００７】
特許文献１に記載の技術においては、測定対象物を試料ホルダ（試料ステージ）に設置しなければならず、試料ホルダに設置できない測定対象物（例えば測定対象物が大型の場合、位置が既に固定されたものである場合、工場や発電プラント等の建造物である場合等）について測定を行うことができないという課題がある。
【０００８】
また、特許文献２に記載の技術においては、水平の直交する方向にしか移動機構が移動できないため、平坦ではない場所での測定が困難であることがある。また、特許文献２に記載のＸ線回折装置によっては、例えば配管等の管の内部の測定を行うこともできないという課題がある。
【０００９】
さらに、特許文献３に記載の技術は、例えばシリコンウエハ等の小型の測定対象物の材料特性の測定に利用されるものであり、上記特許文献１の場合と同様に、試料ホルダに設置できない測定対象物について測定を行うことができないという課題がある。
【００１０】
つまり、上記特許文献１〜３に記載の技術によっては、例えば試料ホルダ、Ｘ線照射源及び検出器等の光学系幾何条件によって、測定対象物の大きさや重量、設置場所等が制限されることがある。特に、通常の試料ホルダの耐荷重範囲を超える重量を有する測定対象物においては、これらの装置を適用し難いことがある。
【００１１】
本発明は上記の課題を解決するべくなされたものであり、その目的は、従来は測定し難かった測定対象物であっても迅速かつ容易に測定できるＸ線回折装置及びＸ線回折の測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、二軸を含み、かつ、当該二軸の交点で直交する方向に移動した面内で測定箇所を移動させるようにＸ線回折装置を構成することにより、上記課題を解決した。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、従来は測定し難かった測定対象物であっても迅速かつ容易に測定できるＸ線回折装置及びＸ線回折の測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第一実施形態に係るＸ線回折装置を用いて、円筒形状の配管の外側面のＸ線回折を測定する様子を模式的に表した図である。
【図２】一体化したＸ線管球及び二次元検出器の近傍を模式的に表した図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係るＸ線回折装置を用いて、円筒形状の配管の内側面のＸ線回折を測定する様子を模式的に表した図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係るＸ線回折装置において、図１におけるＡ方向からの様子を模式的に示す図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係るＸ線回折装置における入射角制御手段を模式的に示す図である。
【図６】（ａ）は、本発明の第二実施形態に係るＸ線回折装置において、円盤状の表面のＸ線回折を測定する部位を模式的に表す図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ線部を模式的に表す図である。
【図７】一体化したＸ線照射源及び検出器の変更例を模式的に表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態（本実施形態）について、図面を参照しながら説明するが、本発明は下記の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で任意に変更して実施できる。
【００１６】
［１．第一実施形態に係るＸ線回折装置］
［１−１．構成］
図１は、第一実施形態に係るＸ線回折装置を用いて、円筒形状の配管の外側面のＸ線回折を測定する様子を模式的に表した図である。図１に示すように、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００は、Ｘ線照射源としてのＸ線管球１と、検出器としての二次元検出器２と、支持部材としてのｘ軸方向位置決め手段（第１の位置決め手段）３、ｙ軸方向位置決め手段（第２の位置決め手段）４及びｚ軸方向位置決め手段（第３の位置決め手段）５と、を備えてなる。なお、ここで言う「ｘ軸」、「ｙ軸」及び「ｚ軸」とは、図１において示すｘ方向、ｙ方向及びｚ方向の軸を表すものとする。
【００１７】
また、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００は、一体となって備えられているＸ線管球１及び二次元検出器２のｙ−ｚ平面内での角度を変化させるための入射角制御手段６、ｘ軸方向位置決め手段３、ｙ軸方向位置決め手段４、ｚ軸方向位置決め手段５等を支持するための架台７、フレーム８及びシャフト１０も備えられている。そして、図１に示す第一実施形態に係るＸ線回折装置１００は、上記のように測定対象物として円筒形状の配管９の外側面のＸ線回折を測定している。
【００１８】
はじめに、一体化されたＸ線管球１及び二次元検出器２について説明する。図２は、一体化したＸ線管球１及び二次元検出器２の近傍を模式的に表した図である。図２において、矢印はＸ線の流れを示す。
【００１９】
図２に示すように、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００においては、Ｘ線管球１及び二次元検出器２が一体となって備えられている。そして、Ｘ線管球１の先端部１ａから配管９の外側面にＸ線が照射されるようになっている。配管９に照射されたＸ線は回折し、回折したＸ線は二次元検出器２によって測定（検出）されるようになっている。
【００２０】
Ｘ線管球１は、その先端部１ａから配管９に対してＸ線を照射するものである。Ｘ線管球１の具体例としては特に制限されるものではなく、公知の任意のＸ線管球を用いることができ、具体的には公知のＸ線回折装置に用いられるＸ線管球を用いることができる。
【００２１】
二次元検出器２は、Ｘ線管球１から測定対象物９に対してＸ線が照射されることにより、回折されたＸ線の回折を測定（検出）するものである。二次元検出器２もＸ線管球１の場合と同様に、公知のＸ線回折装置に用いられるものを用いることができる。ただし、第一実施形態においては、平板状（平面状）の二次元検出器２を用いている。そして、平板状の二次元検出器２としては、中でも、二次元位置敏感型検出器若しくは輝尽性蛍光体を用いているものを用いることが好ましい。輝尽性蛍光体を用いているものの具体例としては、イメージングプレート等が挙げられる。
なお、図２に示す第一実施形態に係るＸ線回折装置１００においては、二次元検出器２としてイメージングプレートが用いられている。
【００２２】
二次元検出器２として、例えば二次元位置敏感型検出器若しくは輝尽性蛍光体を用いているもののいずれを用いるかは、それぞれの特性を考慮して決定すればよい。例えば二次元検出器２として二次元位置敏感型検出器は、一体化して形成されたＸ線管球１から取り外す必要が無く、さらには、特に高精度でＸ線回折の測定及び画像化が可能になるという利点がある。一方で、輝尽性蛍光体を用いているものは構造が簡単であるため製造コストが低いという利点がある。特に、イメージングプレートの場合には、イメージングプレートは平板状であるため精度良く形成することが容易であり、測定対象物に対応したイメージングプレートの大きさ及び形状の設計も容易であるという利点がある。従って、これらの利点を考慮して、二次元検出器２の種類を決定すればよい。
【００２３】
上記のように、二次元検出器２の具体的な構成は特に制限されないが、例えば二次元検出器２がイメージングプレートである場合、当該イメージングプレートは、通常は基体部２ａ及び感光部２ｂの二層からなる。基体部２ａは感光部２ｂを支持するものであり、その材質等は特に制限されるものではないが、例えば軽量の樹脂、プラスチック等を用いることができる。また、感光部２ｂは、回折したＸ線を測定（検出）する部材であり、輝尽性蛍光体が塗布されることにより通常は形成される。
【００２４】
また、二次元検出器２の周囲に、二次元検出器２を覆うような遮光カバーを設けてもよい。遮光カバーを設けることにより、可視光によるバックグラウンドの影響を低減することができる。
【００２５】
従来のＸ線回折装置（例えば上記特許文献１〜３参照。）においては、Ｘ線管球１及び二次元検出器２が一体化されておらず独立していたため、Ｘ線回折の測定の都度、Ｘ線管球１及び二次元検出器２の位置を決定する必要があった。また、予めＸ線管球１及び二次元検出器２の位置が決定されたＸ線回折装置である場合、測定対象物の設置位置が予め設定されていたため、測定対象物の種類が制限されることがあった。
【００２６】
しかしながら、上記のように第一実施形態に係るＸ線回折装置１００においては、Ｘ線管球１及び二次元検出器２が一体化されたものとなっている。Ｘ線管球１及び二次元検出器２をこのように構成することにより、Ｘ線管球１から照射され回折したＸ線を二次元検出器２は確実に測定（検出）することができる。従って、Ｘ線回折測定の際には、一体化されたＸ線管球１及び二次元検出器２のみを移動させればよく、Ｘ線回折測定の度に回折したＸ線の検出器を適切な位置に移動させる（所謂位置決めする）必要がない、即ち煩雑な操作が不要になるという利点がある。
【００２７】
また、Ｘ線管球１及び二次元検出器２を一体化して構成することにより、Ｘ線管球１及び二次元検出器２をそれぞれ独立して設ける必要が無いため、Ｘ線回折装置１００の構造を簡略化できる。また、Ｘ線管球１及び二次元検出器２を独立して設ける必要が無いため、従来よりも狭い測定空間内にこれらを配置することができ、また、構造が複雑な測定対象物についても測定することが可能である。従って、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００によれば、工場や発電プラントの現場における例えば大型構造部材等の固定物にも好適に適用することができる。また、例えば図３に示すように、配管の内部等においてもＸ線回折を測定することができる。
【００２８】
一体化されたＸ線管球１及び二次元検出器２の大きさに特に制限はないが、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００を、狭い空間にある測定対象物や周囲に障害物が多数存在する測定対象物に好適に適用するためには、できる限り小型化（即ち、Ｘ線光路が短く、占有体積が小さい）して一体化されていることが好ましい。
【００２９】
ｘ軸方向位置決め手段３は、一体化したＸ線管球１及び二次元検出器２をｘ軸方向に移動させるものである。ｘ軸方向位置決め手段３は、後述するｙ軸方向位置決め手段４及びｚ軸方向位置決め手段５とは独立して移動可能になっている。また、ｘ軸方向位置決め手段３は支持部材としても機能している。
【００３０】
ｘ軸方向位置決め手段３の具体的な構成は特に制限されず、例えばガイドレールやネジ棒（ボールネジ）等によって構成することができる。また、駆動方式は、例えばハンドルによる手動式や、モータによる電動式等を適用すればよい。特に、Ｘ線回折の測定環境が、オペレータ（操作員）がアクセスしにくいようなものである場合、電動式による位置決め機構を採用することで遠隔操作が可能となる。また、必要に応じて、例えば目盛りスケールや磁気ヘッドスライド等を用いて一体化したＸ線管球１及び二次元検出器２をｘ軸方向に移動させることにより、より精度の良い位置決めを行うことができる。
【００３１】
ｙ軸方向位置決め手段４は、一体化したＸ線管球１及び二次元検出器２をｙ軸方向に移動させるものである。ｙ軸方向位置決め手段４は、ｘ軸方向位置決め手段３及び後述するｚ軸方向位置決め手段５とは独立して移動可能になっている。また、ｙ軸方向位置決め手段４は支持部材としても機能している。
【００３２】
ｙ軸方向位置決め手段４の具体的な構成は特に制限されず、例えばｘ軸方向位置決め手段３と同様の構成とすることができる。また、例えば目盛りスケールや磁気ヘッドスライド等についても、上記の場合と同様に設けることができる。
【００３３】
ｚ軸方向位置決め手段５は、一体化したＸ線管球１及び二次元検出器２をｚ軸方向に移動させるものである。ｚ軸方向位置決め手段５は、ｘ軸方向位置決め手段３及びｙ軸方向位置決め手段４とは独立して移動可能になっている。また、ｚ軸方向位置決め手段５は支持部材としても機能している。
【００３４】
ｚ軸方向位置決め手段５の具体的な構成は特に制限されず、例えばｘ軸方向位置決め手段３と同様の構成とすることができる。また、例えば目盛りスケールや磁気ヘッドスライド等についても、上記の場合と同様に設けることができる。
【００３５】
以上のように、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００は、ｘ軸方向位置決め手段３、ｙ軸方向位置決め手段４及びｚ軸方向位置決め手段５が、それぞれ独立して移動するようになっている。従って、三次元空間内の任意の位置にＸ線管球１及び二次元検出器２を移動させることができ、測定対象物９が例えば複雑な形状を有するものであったり、大型のものであったり、建造物等の固定物であっても、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００を適用することができる。また、Ｘ線管球１及び二次元検出器２が一体化されて形成されているため、二次元のＸ線回折パターンを一度の移動で記録することができる。従って、Ｘ線回折の測定効率を向上させることができる。
【００３６】
即ち、Ｘ線回折装置１００自体を移動させることなく、Ｘ線管球１及び二次元検出器２だけを測定箇所（即ちＸ線の照射位置及びＸ線の検出位置）まで移動すれば直ちにＸ線回折を測定することができる。従って、同一の測定対象物において、特に複数の箇所を測定する場合には、位置決め時間を大幅に短縮することができるため、測定の効率を向上させることができる。
【００３７】
入射角制御手段６は、一体化したＸ線管球１及び二次元検出器２において、Ｘ線管球１から照射されるＸ線の測定対象物への入射角を変化させるものである。ここで、図４を参照して、入射角制御手段６を説明する。図４は、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００において、図１におけるＡ方向からの様子を模式的に示す図である。
【００３８】
図４に示すように、入射角制御手段６は、一体化したＸ線管球１及び二次元検出器２が曲面のガイドレール１１上を摺動可能に設けられているものである。そして、入射角制御手段６により一体化したＸ線管球１及び二次元検出器２がガイドレール１１上を曲面的に摺動することにより、Ｘ線管球１の先端部１ａから測定対象物９に照射されるＸ線の入射角Ψ０を変化させることができる。なお、図４に示す入射角制御手段６において曲面のガイドレール１１を用いているが、例えばカップリングを用いてもよい。
【００３９】
また、図５は、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００における仰角制御手段１２を模式的に示す図である。図５に示すように、仰角制御手段１２は、一体化したＸ線管球１及び二次元検出器２をｘ−ｚ平面（図１参照。）内で移動させるものである。移動させる際の仰角αは、測定対象物９の大きさ、構造、位置等に応じて設定すればよい。
【００４０】
第一実施形態に係るＸ線回折装置１００は、図１や図５に示すように、入射角制御手段６及び仰角制御手段１２を併せて備えている。従って、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００によれば、複雑な傾斜面や曲面を有する測定対象物に対しても好適に適用することができる。
【００４１】
架台７及びフレーム８は、ｘ軸方向位置決め手段３、ｙ軸方向位置決め手段４及びｚ軸方向位置決め手段５を支持するものである。第一実施形態に係るＸ線回折装置１００においては、フレーム８を伸縮自在に構成しているため、平坦ではない設置環境においても、十分な安定性を保ちながらＸ線回折装置１００を設置することができる。
【００４２】
架台７及びフレーム８を構成する材料としては特に制限されないが、Ｘ線管球１及び二次元検出器２等の重量に耐えられること、及び運搬や設置の際の操作性を考慮し、例えばアルミニウム合金等の、ある程度の強度とある程度の軽さとを有する材料を用いることが好ましい。
【００４３】
また、シャフト１０は、ｘ軸方向位置決め手段３、ｙ軸方向位置決め手段４及びｚ軸方向位置決め手段５を構成するものである。従って、例えばステンレス鋼等の、少なくともＸ線管球１及び二次元検出器２の重量に耐えられる材料を用いることが好ましい。
【００４４】
［１−２．動作］
次に、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００における、各部の作用について説明する。ｘ軸方向位置決め手段３、ｙ軸方向位置決め手段４及びｚ軸方向位置決め手段５は、上記のように、それぞれ独立して移動するようになっている。そして、これらはＸ線管球１及び二次元検出器２に直接又は間接的に接続されているため、一体化したＸ線管球１及び二次元検出器２の位置は、これらの各位置決め手段が移動することにより制御される。
【００４５】
即ち、例えば配管９に対して１箇所のみのＸ線回折パターンを測定すればよい場合、ｘ軸方向位置決め手段３、ｙ軸方向位置決め手段４及びｚ軸方向位置決め手段５を制御して、一体化したＸ線管球１及び二次元検出器２の位置を所望の位置に移動すればよい。そしてその後、Ｘ線を配管９に対して照射すればよい。第一実施形態に係るＸ線回折装置１００は、Ｘ線管球１及び二次元検出器２が一体化されて構成されているため、これらの一連の動作により、Ｘ線の照射位置及び回折したＸ線の測定位置が同時に決定されることになる。
【００４６】
また、例えば配管９の複数個所を容易に連続的に測定することもできる。具体的には、例えば図１において、ｘ方向位置決め手段３、ｙ軸方向位置決め手段４及びｚ軸方向位置決め手段５の位置を配管９の表面における任意の位置に設定し、その後ｙ軸方向位置決め手段４のみをＸ線を照射しながら或いは所定の間隔毎に照射しながら徐々に移動させることにより、配管９の表面の複数個所におけるＸ線回折を連続的かつ迅速に測定することができる。
【００４７】
そして、結晶材料は特定の波長を有する特性Ｘ線（例えばＣｕＫα線等）の回折角度２θ（図４参照。）が当該材料に固有のものであるため、上記のようにして回折角度２θを測定することにより、測定対象物の材質を同定することができる。
【００４８】
［２．第二実施形態に係るＸ線回折装置］
本実施形態に係る別のＸ線回折装置として、図６に示す、第二実施形態に係るＸ線回折装置２００を例に説明する。図６（ａ）は、第二実施形態に係るＸ線回折装置２００において、円盤状の表面のＸ線回折を測定する部位を模式的に表す図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ線部を模式的に表す図である。なお、図１と同じものを表す部材については同様の符号を用い、その説明を省略する。
【００４９】
図６に示す第二実施形態においては、測定対象物として円環状の鋼板２１を用いている。鋼板２１は、外径Ｄ＝４０００ｍｍ、内径ｄ＝３２００ｍｍのものを用い、円環状の鋼板２１の周方向をｈ方向、半径方向をｒ方向、鋼板に対して垂直な方向をｚ方向と定義する。また、図６中、「×」印で示した複数の箇所がＸ線の照射部分であり、具体的な照射間隔は、ｈ方向でａ＝２００ｍｍ、ｒ方向でｂ＝７５ｍｍとしている。
【００５０】
図６（ａ）及び（ｂ）に示す、第二実施形態に係るＸ線回折装置２００は、第１の位置決め手段としてのｈ方向位置決め手段１３、第２の位置決め手段としてのｒ方向位置決め手段１４、及び第３の位置決め手段としてのｚ方向位置決め手段１５とを備えている。また、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、ｈ方向位置決め手段１３を制御するためのハンドル１７ａ、ｒ方向位置決め手段１４を制御するためのハンドル１７ｂ、及びｚ方向位置決め手段１５を制御するためのハンドル１７ｃも備えている。さらに、より精度良くｈ方向の位置決めを行うために、目盛りスケール１６が備えられている。
【００５１】
Ｘ線回折装置２００は上記の構成を有し、以下のような動作が行われることにより、Ｘ線回折が測定される（つまり、Ｘ線の照射位置及び回折したＸ線の検出位置が決定される。）。即ち、ハンドル１７ａを操作することにより、Ｘ線を照射する位置（即ち、二次元検出器２と一体となって形成されているＸ線管球１が備える先端部１ａの位置）のｈ方向の位置を、目盛りスケール１６を参照しながら決定する。具体的には、ハンドル１７ａを回転させることにより、ガイドレール１９により支持されたｈ方向位置決め手段１３が移動し、ｈ方向の位置が決定される。同様に、ハンドル１７ｂを操作してＸ線を照射するｒ方向の位置を決定し、最後にハンドル１７ｃを操作してｚ方向の位置を決定する。
なお、ガイドレール１９の材質としては、一体化したＸ線管球１及び二次元検出器２の移動位置によっては高いモーメント負荷がかかる可能性があるため、例えばステンレス鋼等の強度の高い金属材料を用いることが好ましい。
【００５２】
このようにすることで、例えばｈ方向に連続的に測定したい場合（図６（ａ）参照。）には、はじめにｈ方向、ｒ方向及びｚ方向の位置を決定した後、ハンドル１７ａのみを操作してｈ方向に照射位置をずらすことにより、迅速かつ容易に連続的にＸ線回折を測定することができる。
【００５３】
［３．変更例］
以上、本実施形態に係るＸ線回折装置の構成及び動作を、具体例を挙げつつ説明した。このように、上記の本実施形態に係るＸ線回折装置に拠れば、Ｘ線照射位置を迅速かつ容易に位置決めし、Ｘ線回折を測定することが可能となる。特に、複数個所を連続して測定する場合に、このような効果が顕著なものとなる。また、本実施形態に係るＸ線回折装置に拠れば、複雑な形状を有する測定対象物や固定された測定対象物に対しても、容易にＸ線回折を測定することができる。
【００５４】
また、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００、及び第二実施形態に係るＸ線回折装置２００を上記のように説明したが、本実施形態に係るＸ線回折装置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で任意に変更して実施することができる。例えば、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００、及び第二実施形態に係るＸ線回折装置２００において、二次元検出器として平板状のイメージングプレートを用いたが、図７に示すように、円錐状の二次元検出器２２を用いてもよい。
【００５５】
また、上記の説明においては、Ｘ線管球１及び二次元検出器２が一体化されたものとして本実施形態を説明したが、Ｘ線管球１及び二次元検出器２が一体化されずに独立したものであってもよい。即ち、Ｘ線管球１及び二次元検出器２が、ｘ軸方向位置決め手段３、ｙ軸方向位置決め手段４及びｚ軸方向位置決め手段５によって、その場所（具体的には、Ｘ線の照射位置及び回折したＸ線の測定（検出）位置）を制御（決定）するのであれば、本発明の範疇に含まれるものとする。
【００５６】
さらに、Ｘ線照射源としてＸ線管球を、また、検出器として二次元検出器を例に挙げて本実施形態に係るＸ線回折装置を説明したが、本実施形態に係るＸ線回折装置に用いることが可能なＸ線照射源及び検出器はこれらに限定されるものではない。即ち、本発明の効果を著しく損なわない範囲で、Ｘ線照射源及び検出器に任意に選定すればよい。
【符号の説明】
【００５７】
１ Ｘ線管球（Ｘ線照射源）
１ａ 先端部
２ 二次元検出器（検出器）
３ ｘ軸方向位置決め手段（第１の位置決め手段；支持部材）
４ ｙ軸方向位置決め手段（第２の位置決め手段；支持部材）
５ ｚ軸方向位置決め手段（第３の位置決め手段；支持部材）
６ 入射角制御手段
７ 架台
８ フレーム
９ 配管（測定対象物）
１０ シャフト
１１ ガイドレール
１２ 仰角制御手段
１３ ｈ方向位置決め手段（第１の位置決め手段；支持部材）
１４ ｒ方向位置決め手段（第２の位置決め手段；支持部材）
１５ ｚ方向位置決め手段（第３の位置決め手段；支持部材）
１６ 目盛りスケール
１７ａ ハンドル
１７ｂ ハンドル
１７ｃ ハンドル
１９ ガイドレール
２１ 鋼板（測定対象物）
２２ 二次元検出器
１００ Ｘ線回折装置
２００ Ｘ線回折装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線回折装置及びＸ線回折の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線回折装置は、結晶材料内部の原子の規則的な配列である格子面にＸ線が入射して反射した場合に、異なる格子面にて反射したＸ線同士の光路差が上記Ｘ線の波長の自然数倍のときに、反射したＸ線同士が干渉して強め合う現象を利用したものである。このようなＸ線回折装置は、材料内部の結晶の様子を非破壊的に検査する検査ツールとして、例えば結晶構造分析、成分分析、残留応力測定等、様々な材料評価に利用されている。
【０００３】
従来のＸ線回折装置においては、装置における光学系の制限から、試料ステージに設置された測定対象物について、特定の方向に対する一定の測定箇所しか測定できないという課題を有していた。即ち、測定対象物の大きさや測定範囲が、装置の光学系や駆動機構によって制限される場合があった。そこで、より高い汎用性を有するＸ線回折装置を提供するために、例えば特許文献１〜３に記載の技術が知られている。
【０００４】
例えば特許文献１には、試料のｘ方向及びｙ方向の移動調整を行う調整機構により駆動される試料ステージが設けられている放射分析装置が記載されている。また、特許文献２には、試料を横断する測定基準平面上のｘ軸方向にＸ線発生装置を移動させるための第１の移動機構と、測定基準平面上のｙ軸方向にＸ線発生装置を移動させるための第２の移動機構とを具備したＸ線回折装置が記載されている。さらに、特許文献３には、相対距離及び軸線の交差精度だけでなく、角度の精度制御を必要とするＸ線計測及び検査で用いる位置決め装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１２６７６７号公報
【特許文献２】特開平５−２０３５９１号公報
【特許文献３】特開２００６−２０１１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、特許文献１〜３に記載の装置は、いずれも駆動機構（位置決め機構）によってＸ線照射源及び検出器を移動させ、測定位置の範囲を広めている。しかしながら、上記特許文献１〜３に記載の技術においては、以下のような課題がある。
【０００７】
特許文献１に記載の技術においては、測定対象物を試料ホルダ（試料ステージ）に設置しなければならず、試料ホルダに設置できない測定対象物（例えば測定対象物が大型の場合、位置が既に固定されたものである場合、工場や発電プラント等の建造物である場合等）について測定を行うことができないという課題がある。
【０００８】
また、特許文献２に記載の技術においては、水平の直交する方向にしか移動機構が移動できないため、平坦ではない場所での測定が困難であることがある。また、特許文献２に記載のＸ線回折装置によっては、例えば配管等の管の内部の測定を行うこともできないという課題がある。
【０００９】
さらに、特許文献３に記載の技術は、例えばシリコンウエハ等の小型の測定対象物の材料特性の測定に利用されるものであり、上記特許文献１の場合と同様に、試料ホルダに設置できない測定対象物について測定を行うことができないという課題がある。
【００１０】
つまり、上記特許文献１〜３に記載の技術によっては、例えば試料ホルダ、Ｘ線照射源及び検出器等の光学系幾何条件によって、測定対象物の大きさや重量、設置場所等が制限されることがある。特に、通常の試料ホルダの耐荷重範囲を超える重量を有する測定対象物においては、これらの装置を適用し難いことがある。
【００１１】
本発明は上記の課題を解決するべくなされたものであり、その目的は、従来は測定し難かった測定対象物であっても迅速かつ容易に測定できるＸ線回折装置及びＸ線回折の測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、二軸を含み、かつ、当該二軸の交点で直交する方向に移動した面内で測定箇所を移動させるようにＸ線回折装置を構成することにより、上記課題を解決した。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、従来は測定し難かった測定対象物であっても迅速かつ容易に測定できるＸ線回折装置及びＸ線回折の測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第一実施形態に係るＸ線回折装置を用いて、円筒形状の配管の外側面のＸ線回折を測定する様子を模式的に表した図である。
【図２】一体化したＸ線管球及び二次元検出器の近傍を模式的に表した図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係るＸ線回折装置を用いて、円筒形状の配管の内側面のＸ線回折を測定する様子を模式的に表した図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係るＸ線回折装置において、図１におけるＡ方向からの様子を模式的に示す図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係るＸ線回折装置における入射角制御手段を模式的に示す図である。
【図６】（ａ）は、本発明の第二実施形態に係るＸ線回折装置において、円盤状の表面のＸ線回折を測定する部位を模式的に表す図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ線部を模式的に表す図である。
【図７】一体化したＸ線照射源及び検出器の変更例を模式的に表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態（本実施形態）について、図面を参照しながら説明するが、本発明は下記の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で任意に変更して実施できる。
【００１６】
［１．第一実施形態に係るＸ線回折装置］
［１−１．構成］
図１は、第一実施形態に係るＸ線回折装置を用いて、円筒形状の配管の外側面のＸ線回折を測定する様子を模式的に表した図である。図１に示すように、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００は、Ｘ線照射源としてのＸ線管球１と、検出器としての二次元検出器２と、支持部材としてのｘ軸方向位置決め手段（第１の位置決め手段）３、ｙ軸方向位置決め手段（第２の位置決め手段）４及びｚ軸方向位置決め手段（第３の位置決め手段）５と、を備えてなる。なお、ここで言う「ｘ軸」、「ｙ軸」及び「ｚ軸」とは、図１において示すｘ方向、ｙ方向及びｚ方向の軸を表すものとする。
【００１７】
また、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００は、一体となって備えられているＸ線管球１及び二次元検出器２のｙ−ｚ平面内での角度を変化させるための入射角制御手段６、ｘ軸方向位置決め手段３、ｙ軸方向位置決め手段４、ｚ軸方向位置決め手段５等を支持するための架台７、フレーム８及びシャフト１０も備えられている。そして、図１に示す第一実施形態に係るＸ線回折装置１００は、上記のように測定対象物として円筒形状の配管９の外側面のＸ線回折を測定している。
【００１８】
はじめに、一体化されたＸ線管球１及び二次元検出器２について説明する。図２は、一体化したＸ線管球１及び二次元検出器２の近傍を模式的に表した図である。図２において、矢印はＸ線の流れを示す。
【００１９】
図２に示すように、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００においては、Ｘ線管球１及び二次元検出器２が一体となって備えられている。そして、Ｘ線管球１の先端部１ａから配管９の外側面にＸ線が照射されるようになっている。配管９に照射されたＸ線は回折し、回折したＸ線は二次元検出器２によって測定（検出）されるようになっている。
【００２０】
Ｘ線管球１は、その先端部１ａから配管９に対してＸ線を照射するものである。Ｘ線管球１の具体例としては特に制限されるものではなく、公知の任意のＸ線管球を用いることができ、具体的には公知のＸ線回折装置に用いられるＸ線管球を用いることができる。
【００２１】
二次元検出器２は、Ｘ線管球１から測定対象物９に対してＸ線が照射されることにより、回折されたＸ線の回折を測定（検出）するものである。二次元検出器２もＸ線管球１の場合と同様に、公知のＸ線回折装置に用いられるものを用いることができる。ただし、第一実施形態においては、平板状（平面状）の二次元検出器２を用いている。そして、平板状の二次元検出器２としては、中でも、二次元位置敏感型検出器若しくは輝尽性蛍光体を用いているものを用いることが好ましい。輝尽性蛍光体を用いているものの具体例としては、イメージングプレート等が挙げられる。
なお、図２に示す第一実施形態に係るＸ線回折装置１００においては、二次元検出器２としてイメージングプレートが用いられている。
【００２２】
二次元検出器２として、例えば二次元位置敏感型検出器若しくは輝尽性蛍光体を用いているもののいずれを用いるかは、それぞれの特性を考慮して決定すればよい。例えば二次元検出器２として二次元位置敏感型検出器は、一体化して形成されたＸ線管球１から取り外す必要が無く、さらには、特に高精度でＸ線回折の測定及び画像化が可能になるという利点がある。一方で、輝尽性蛍光体を用いているものは構造が簡単であるため製造コストが低いという利点がある。特に、イメージングプレートの場合には、イメージングプレートは平板状であるため精度良く形成することが容易であり、測定対象物に対応したイメージングプレートの大きさ及び形状の設計も容易であるという利点がある。従って、これらの利点を考慮して、二次元検出器２の種類を決定すればよい。
【００２３】
上記のように、二次元検出器２の具体的な構成は特に制限されないが、例えば二次元検出器２がイメージングプレートである場合、当該イメージングプレートは、通常は基体部２ａ及び感光部２ｂの二層からなる。基体部２ａは感光部２ｂを支持するものであり、その材質等は特に制限されるものではないが、例えば軽量の樹脂、プラスチック等を用いることができる。また、感光部２ｂは、回折したＸ線を測定（検出）する部材であり、輝尽性蛍光体が塗布されることにより通常は形成される。
【００２４】
また、二次元検出器２の周囲に、二次元検出器２を覆うような遮光カバーを設けてもよい。遮光カバーを設けることにより、可視光によるバックグラウンドの影響を低減することができる。
【００２５】
従来のＸ線回折装置（例えば上記特許文献１〜３参照。）においては、Ｘ線管球１及び二次元検出器２が一体化されておらず独立していたため、Ｘ線回折の測定の都度、Ｘ線管球１及び二次元検出器２の位置を決定する必要があった。また、予めＸ線管球１及び二次元検出器２の位置が決定されたＸ線回折装置である場合、測定対象物の設置位置が予め設定されていたため、測定対象物の種類が制限されることがあった。
【００２６】
しかしながら、上記のように第一実施形態に係るＸ線回折装置１００においては、Ｘ線管球１及び二次元検出器２が一体化されたものとなっている。Ｘ線管球１及び二次元検出器２をこのように構成することにより、Ｘ線管球１から照射され回折したＸ線を二次元検出器２は確実に測定（検出）することができる。従って、Ｘ線回折測定の際には、一体化されたＸ線管球１及び二次元検出器２のみを移動させればよく、Ｘ線回折測定の度に回折したＸ線の検出器を適切な位置に移動させる（所謂位置決めする）必要がない、即ち煩雑な操作が不要になるという利点がある。
【００２７】
また、Ｘ線管球１及び二次元検出器２を一体化して構成することにより、Ｘ線管球１及び二次元検出器２をそれぞれ独立して設ける必要が無いため、Ｘ線回折装置１００の構造を簡略化できる。また、Ｘ線管球１及び二次元検出器２を独立して設ける必要が無いため、従来よりも狭い測定空間内にこれらを配置することができ、また、構造が複雑な測定対象物についても測定することが可能である。従って、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００によれば、工場や発電プラントの現場における例えば大型構造部材等の固定物にも好適に適用することができる。また、例えば図３に示すように、配管の内部等においてもＸ線回折を測定することができる。
【００２８】
一体化されたＸ線管球１及び二次元検出器２の大きさに特に制限はないが、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００を、狭い空間にある測定対象物や周囲に障害物が多数存在する測定対象物に好適に適用するためには、できる限り小型化（即ち、Ｘ線光路が短く、占有体積が小さい）して一体化されていることが好ましい。
【００２９】
ｘ軸方向位置決め手段３は、一体化したＸ線管球１及び二次元検出器２をｘ軸方向に移動させるものである。ｘ軸方向位置決め手段３は、後述するｙ軸方向位置決め手段４及びｚ軸方向位置決め手段５とは独立して移動可能になっている。また、ｘ軸方向位置決め手段３は支持部材としても機能している。
【００３０】
ｘ軸方向位置決め手段３の具体的な構成は特に制限されず、例えばガイドレールやネジ棒（ボールネジ）等によって構成することができる。また、駆動方式は、例えばハンドルによる手動式や、モータによる電動式等を適用すればよい。特に、Ｘ線回折の測定環境が、オペレータ（操作員）がアクセスしにくいようなものである場合、電動式による位置決め機構を採用することで遠隔操作が可能となる。また、必要に応じて、例えば目盛りスケールや磁気ヘッドスライド等を用いて一体化したＸ線管球１及び二次元検出器２をｘ軸方向に移動させることにより、より精度の良い位置決めを行うことができる。
【００３１】
ｙ軸方向位置決め手段４は、一体化したＸ線管球１及び二次元検出器２をｙ軸方向に移動させるものである。ｙ軸方向位置決め手段４は、ｘ軸方向位置決め手段３及び後述するｚ軸方向位置決め手段５とは独立して移動可能になっている。また、ｙ軸方向位置決め手段４は支持部材としても機能している。
【００３２】
ｙ軸方向位置決め手段４の具体的な構成は特に制限されず、例えばｘ軸方向位置決め手段３と同様の構成とすることができる。また、例えば目盛りスケールや磁気ヘッドスライド等についても、上記の場合と同様に設けることができる。
【００３３】
ｚ軸方向位置決め手段５は、一体化したＸ線管球１及び二次元検出器２をｚ軸方向に移動させるものである。ｚ軸方向位置決め手段５は、ｘ軸方向位置決め手段３及びｙ軸方向位置決め手段４とは独立して移動可能になっている。また、ｚ軸方向位置決め手段５は支持部材としても機能している。
【００３４】
ｚ軸方向位置決め手段５の具体的な構成は特に制限されず、例えばｘ軸方向位置決め手段３と同様の構成とすることができる。また、例えば目盛りスケールや磁気ヘッドスライド等についても、上記の場合と同様に設けることができる。
【００３５】
以上のように、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００は、ｘ軸方向位置決め手段３、ｙ軸方向位置決め手段４及びｚ軸方向位置決め手段５が、それぞれ独立して移動するようになっている。従って、三次元空間内の任意の位置にＸ線管球１及び二次元検出器２を移動させることができ、測定対象物９が例えば複雑な形状を有するものであったり、大型のものであったり、建造物等の固定物であっても、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００を適用することができる。また、Ｘ線管球１及び二次元検出器２が一体化されて形成されているため、二次元のＸ線回折パターンを一度の移動で記録することができる。従って、Ｘ線回折の測定効率を向上させることができる。
【００３６】
即ち、Ｘ線回折装置１００自体を移動させることなく、Ｘ線管球１及び二次元検出器２だけを測定箇所（即ちＸ線の照射位置及びＸ線の検出位置）まで移動すれば直ちにＸ線回折を測定することができる。従って、同一の測定対象物において、特に複数の箇所を測定する場合には、位置決め時間を大幅に短縮することができるため、測定の効率を向上させることができる。
【００３７】
入射角制御手段６は、一体化したＸ線管球１及び二次元検出器２において、Ｘ線管球１から照射されるＸ線の測定対象物への入射角を変化させるものである。ここで、図４を参照して、入射角制御手段６を説明する。図４は、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００において、図１におけるＡ方向からの様子を模式的に示す図である。
【００３８】
図４に示すように、入射角制御手段６は、一体化したＸ線管球１及び二次元検出器２が曲面のガイドレール１１上を摺動可能に設けられているものである。そして、入射角制御手段６により一体化したＸ線管球１及び二次元検出器２がガイドレール１１上を曲面的に摺動することにより、Ｘ線管球１の先端部１ａから測定対象物９に照射されるＸ線の入射角Ψ０を変化させることができる。なお、図４に示す入射角制御手段６において曲面のガイドレール１１を用いているが、例えばカップリングを用いてもよい。
【００３９】
また、図５は、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００における仰角制御手段１２を模式的に示す図である。図５に示すように、仰角制御手段１２は、一体化したＸ線管球１及び二次元検出器２をｘ−ｚ平面（図１参照。）内で移動させるものである。移動させる際の仰角αは、測定対象物９の大きさ、構造、位置等に応じて設定すればよい。
【００４０】
第一実施形態に係るＸ線回折装置１００は、図１や図５に示すように、入射角制御手段６及び仰角制御手段１２を併せて備えている。従って、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００によれば、複雑な傾斜面や曲面を有する測定対象物に対しても好適に適用することができる。
【００４１】
架台７及びフレーム８は、ｘ軸方向位置決め手段３、ｙ軸方向位置決め手段４及びｚ軸方向位置決め手段５を支持するものである。第一実施形態に係るＸ線回折装置１００においては、フレーム８を伸縮自在に構成しているため、平坦ではない設置環境においても、十分な安定性を保ちながらＸ線回折装置１００を設置することができる。
【００４２】
架台７及びフレーム８を構成する材料としては特に制限されないが、Ｘ線管球１及び二次元検出器２等の重量に耐えられること、及び運搬や設置の際の操作性を考慮し、例えばアルミニウム合金等の、ある程度の強度とある程度の軽さとを有する材料を用いることが好ましい。
【００４３】
また、シャフト１０は、ｘ軸方向位置決め手段３、ｙ軸方向位置決め手段４及びｚ軸方向位置決め手段５を構成するものである。従って、例えばステンレス鋼等の、少なくともＸ線管球１及び二次元検出器２の重量に耐えられる材料を用いることが好ましい。
【００４４】
［１−２．動作］
次に、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００における、各部の作用について説明する。ｘ軸方向位置決め手段３、ｙ軸方向位置決め手段４及びｚ軸方向位置決め手段５は、上記のように、それぞれ独立して移動するようになっている。そして、これらはＸ線管球１及び二次元検出器２に直接又は間接的に接続されているため、一体化したＸ線管球１及び二次元検出器２の位置は、これらの各位置決め手段が移動することにより制御される。
【００４５】
即ち、例えば配管９に対して１箇所のみのＸ線回折パターンを測定すればよい場合、ｘ軸方向位置決め手段３、ｙ軸方向位置決め手段４及びｚ軸方向位置決め手段５を制御して、一体化したＸ線管球１及び二次元検出器２の位置を所望の位置に移動すればよい。そしてその後、Ｘ線を配管９に対して照射すればよい。第一実施形態に係るＸ線回折装置１００は、Ｘ線管球１及び二次元検出器２が一体化されて構成されているため、これらの一連の動作により、Ｘ線の照射位置及び回折したＸ線の測定位置が同時に決定されることになる。
【００４６】
また、例えば配管９の複数個所を容易に連続的に測定することもできる。具体的には、例えば図１において、ｘ方向位置決め手段３、ｙ軸方向位置決め手段４及びｚ軸方向位置決め手段５の位置を配管９の表面における任意の位置に設定し、その後ｙ軸方向位置決め手段４のみをＸ線を照射しながら或いは所定の間隔毎に照射しながら徐々に移動させることにより、配管９の表面の複数個所におけるＸ線回折を連続的かつ迅速に測定することができる。
【００４７】
そして、結晶材料は特定の波長を有する特性Ｘ線（例えばＣｕＫα線等）の回折角度２θ（図４参照。）が当該材料に固有のものであるため、上記のようにして回折角度２θを測定することにより、測定対象物の材質を同定することができる。
【００４８】
［２．第二実施形態に係るＸ線回折装置］
本実施形態に係る別のＸ線回折装置として、図６に示す、第二実施形態に係るＸ線回折装置２００を例に説明する。図６（ａ）は、第二実施形態に係るＸ線回折装置２００において、円盤状の表面のＸ線回折を測定する部位を模式的に表す図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ線部を模式的に表す図である。なお、図１と同じものを表す部材については同様の符号を用い、その説明を省略する。
【００４９】
図６に示す第二実施形態においては、測定対象物として円環状の鋼板２１を用いている。鋼板２１は、外径Ｄ＝４０００ｍｍ、内径ｄ＝３２００ｍｍのものを用い、円環状の鋼板２１の周方向をｈ方向、半径方向をｒ方向、鋼板に対して垂直な方向をｚ方向と定義する。また、図６中、「×」印で示した複数の箇所がＸ線の照射部分であり、具体的な照射間隔は、ｈ方向でａ＝２００ｍｍ、ｒ方向でｂ＝７５ｍｍとしている。
【００５０】
図６（ａ）及び（ｂ）に示す、第二実施形態に係るＸ線回折装置２００は、第１の位置決め手段としてのｈ方向位置決め手段１３、第２の位置決め手段としてのｒ方向位置決め手段１４、及び第３の位置決め手段としてのｚ方向位置決め手段１５とを備えている。また、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、ｈ方向位置決め手段１３を制御するためのハンドル１７ａ、ｒ方向位置決め手段１４を制御するためのハンドル１７ｂ、及びｚ方向位置決め手段１５を制御するためのハンドル１７ｃも備えている。さらに、より精度良くｈ方向の位置決めを行うために、目盛りスケール１６が備えられている。
【００５１】
Ｘ線回折装置２００は上記の構成を有し、以下のような動作が行われることにより、Ｘ線回折が測定される（つまり、Ｘ線の照射位置及び回折したＸ線の検出位置が決定される。）。即ち、ハンドル１７ａを操作することにより、Ｘ線を照射する位置（即ち、二次元検出器２と一体となって形成されているＸ線管球１が備える先端部１ａの位置）のｈ方向の位置を、目盛りスケール１６を参照しながら決定する。具体的には、ハンドル１７ａを回転させることにより、ガイドレール１９により支持されたｈ方向位置決め手段１３が移動し、ｈ方向の位置が決定される。同様に、ハンドル１７ｂを操作してＸ線を照射するｒ方向の位置を決定し、最後にハンドル１７ｃを操作してｚ方向の位置を決定する。
なお、ガイドレール１９の材質としては、一体化したＸ線管球１及び二次元検出器２の移動位置によっては高いモーメント負荷がかかる可能性があるため、例えばステンレス鋼等の強度の高い金属材料を用いることが好ましい。
【００５２】
このようにすることで、例えばｈ方向に連続的に測定したい場合（図６（ａ）参照。）には、はじめにｈ方向、ｒ方向及びｚ方向の位置を決定した後、ハンドル１７ａのみを操作してｈ方向に照射位置をずらすことにより、迅速かつ容易に連続的にＸ線回折を測定することができる。
【００５３】
［３．変更例］
以上、本実施形態に係るＸ線回折装置の構成及び動作を、具体例を挙げつつ説明した。このように、上記の本実施形態に係るＸ線回折装置に拠れば、Ｘ線照射位置を迅速かつ容易に位置決めし、Ｘ線回折を測定することが可能となる。特に、複数個所を連続して測定する場合に、このような効果が顕著なものとなる。また、本実施形態に係るＸ線回折装置に拠れば、複雑な形状を有する測定対象物や固定された測定対象物に対しても、容易にＸ線回折を測定することができる。
【００５４】
また、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００、及び第二実施形態に係るＸ線回折装置２００を上記のように説明したが、本実施形態に係るＸ線回折装置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で任意に変更して実施することができる。例えば、第一実施形態に係るＸ線回折装置１００、及び第二実施形態に係るＸ線回折装置２００において、二次元検出器として平板状のイメージングプレートを用いたが、図７に示すように、円錐状の二次元検出器２２を用いてもよい。
【００５５】
また、上記の説明においては、Ｘ線管球１及び二次元検出器２が一体化されたものとして本実施形態を説明したが、Ｘ線管球１及び二次元検出器２が一体化されずに独立したものであってもよい。即ち、Ｘ線管球１及び二次元検出器２が、ｘ軸方向位置決め手段３、ｙ軸方向位置決め手段４及びｚ軸方向位置決め手段５によって、その場所（具体的には、Ｘ線の照射位置及び回折したＸ線の測定（検出）位置）を制御（決定）するのであれば、本発明の範疇に含まれるものとする。
【００５６】
さらに、Ｘ線照射源としてＸ線管球を、また、検出器として二次元検出器を例に挙げて本実施形態に係るＸ線回折装置を説明したが、本実施形態に係るＸ線回折装置に用いることが可能なＸ線照射源及び検出器はこれらに限定されるものではない。即ち、本発明の効果を著しく損なわない範囲で、Ｘ線照射源及び検出器に任意に選定すればよい。
【符号の説明】
【００５７】
１ Ｘ線管球（Ｘ線照射源）
１ａ 先端部
２ 二次元検出器（検出器）
３ ｘ軸方向位置決め手段（第１の位置決め手段；支持部材）
４ ｙ軸方向位置決め手段（第２の位置決め手段；支持部材）
５ ｚ軸方向位置決め手段（第３の位置決め手段；支持部材）
６ 入射角制御手段
７ 架台
８ フレーム
９ 配管（測定対象物）
１０ シャフト
１１ ガイドレール
１２ 仰角制御手段
１３ ｈ方向位置決め手段（第１の位置決め手段；支持部材）
１４ ｒ方向位置決め手段（第２の位置決め手段；支持部材）
１５ ｚ方向位置決め手段（第３の位置決め手段；支持部材）
１６ 目盛りスケール
１７ａ ハンドル
１７ｂ ハンドル
１７ｃ ハンドル
１９ ガイドレール
２１ 鋼板（測定対象物）
２２ 二次元検出器
１００ Ｘ線回折装置
２００ Ｘ線回折装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を照射するＸ線照射源と、
前記Ｘ線が測定対象物に照射されて回折した前記Ｘ線を検出する検出器と、
前記Ｘ線照射源と前記検出器とを移動可能に支持する支持部材と、
を備えているＸ線回折装置であって、
前記支持部材は、
直交する二軸のそれぞれの軸方向に、それぞれ独立して移動可能な第１の位置決め手段及び第２の位置決め手段と、前記二軸に垂直な軸の軸方向に移動可能な第３の位置決め手段とを備え、
前記Ｘ線照射源及び前記検出器が固定された前記第１の位置決め手段、前記第２の位置決め手段及び前記第３の位置決め手段が所定の位置に移動することにより、前記Ｘ線の照射位置及び回折した前記Ｘ線の検出位置が決定されるように構成されている
ことを特徴とする、Ｘ線回折装置。
【請求項２】
前記Ｘ線発生源と前記検出器とが一体となって備えられている
ことを特徴とする、請求項１に記載のＸ線回折装置。
【請求項３】
前記検出器が平面状の二次元検出器である
ことを特徴とする、請求項２に記載のＸ線回折装置。
【請求項４】
前記二次元検出器が二次元位置敏感型検出器である
ことを特徴とする、請求項３に記載のＸ線回折装置。
【請求項５】
前記二次元検出器が、輝尽性蛍光体を用いているものである
ことを特徴とする、請求項３に記載のＸ線回折装置。
【請求項６】
Ｘ線を照射するＸ線照射源と、
前記Ｘ線が測定対象物に照射されて回折したＸ線を検出する検出器と、を用いたＸ線回折の測定方法であって、
直交する二軸のそれぞれの軸方向に、それぞれ独立して移動可能な第１の位置決め手段及び第２の位置決め手段と、前記二軸に垂直な軸の軸方向に移動可能な第３の位置決め手段とがそれぞれ移動し、前記Ｘ線照射源及び前記検出器が所定の位置に移動されることにより、前記Ｘ線の照射位置及び回折した前記Ｘ線の検出位置が決定される
ことを特徴とする、Ｘ線回折の測定方法。
【請求項７】
前記測定対象物が、固定物である
ことを特徴とする、請求項６に記載のＸ線回折の測定方法。
【請求項１】
Ｘ線を照射するＸ線照射源と、
前記Ｘ線が測定対象物に照射されて回折した前記Ｘ線を検出する検出器と、
前記Ｘ線照射源と前記検出器とを移動可能に支持する支持部材と、
を備えているＸ線回折装置であって、
前記支持部材は、
直交する二軸のそれぞれの軸方向に、それぞれ独立して移動可能な第１の位置決め手段及び第２の位置決め手段と、前記二軸に垂直な軸の軸方向に移動可能な第３の位置決め手段とを備え、
前記Ｘ線照射源及び前記検出器が固定された前記第１の位置決め手段、前記第２の位置決め手段及び前記第３の位置決め手段が所定の位置に移動することにより、前記Ｘ線の照射位置及び回折した前記Ｘ線の検出位置が決定されるように構成されている
ことを特徴とする、Ｘ線回折装置。
【請求項２】
前記Ｘ線発生源と前記検出器とが一体となって備えられている
ことを特徴とする、請求項１に記載のＸ線回折装置。
【請求項３】
前記検出器が平面状の二次元検出器である
ことを特徴とする、請求項２に記載のＸ線回折装置。
【請求項４】
前記二次元検出器が二次元位置敏感型検出器である
ことを特徴とする、請求項３に記載のＸ線回折装置。
【請求項５】
前記二次元検出器が、輝尽性蛍光体を用いているものである
ことを特徴とする、請求項３に記載のＸ線回折装置。
【請求項６】
Ｘ線を照射するＸ線照射源と、
前記Ｘ線が測定対象物に照射されて回折したＸ線を検出する検出器と、を用いたＸ線回折の測定方法であって、
直交する二軸のそれぞれの軸方向に、それぞれ独立して移動可能な第１の位置決め手段及び第２の位置決め手段と、前記二軸に垂直な軸の軸方向に移動可能な第３の位置決め手段とがそれぞれ移動し、前記Ｘ線照射源及び前記検出器が所定の位置に移動されることにより、前記Ｘ線の照射位置及び回折した前記Ｘ線の検出位置が決定される
ことを特徴とする、Ｘ線回折の測定方法。
【請求項７】
前記測定対象物が、固定物である
ことを特徴とする、請求項６に記載のＸ線回折の測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１０３２２４（Ｐ２０１２−１０３２２４Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５４４４３（Ｐ２０１０−２５４４４３）
【出願日】平成２２年１１月１５日（２０１０．１１．１５）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１５日（２０１０．１１．１５）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
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