(57)【要約】      （修正有）【課題】測定対象物から発生する回折Ｘ線の強度が弱くても、反射光の強度曲線のピーク点を検出できる装置を提供する。【解決手段】コントローラ９１は、回折環撮像処理、回折環読取り処理、回折環消去処理及び残留応力計算処理を実行して、イメージングプレート２１上に形成された回折環により測定対象物の残留応力を計算する。コントローラ９１は、イメージングプレート２１の半径方向における受光強度の平坦部分からピーク値までのピーク高さを計算し、ピーク高さが基準高さ未満であるとき、回折環撮像処理、回折環読取り処理及び回折環消去処理からなる再測定を実行して、再測定によって取得した受光強度と再測定前に取得した受光強度とを加算して残留応力を計算する。【選択図】図１
2014219345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記テーブルに取付けられて、中央部にてＸ線を通過させるとともに、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イメージングプレートと、
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、レーザ光を前記イメージングプレートの受光面に照射するとともに、レーザ光の照射によって前記イメージングプレートから出射された光を受光して受光強度に応じた受光信号を出力するレーザ検出装置と、
前記イメージングプレートに記録された回折環を消去するための消去用光を前記イメージングプレートに向けて照射する消去用光照射器と、
前記テーブルを貫通孔の中心軸回りに回転させる回転機構と、
前記テーブルを前記イメージングプレート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機構と、
前記移動機構及び前記Ｘ線出射器を制御することにより、前記Ｘ線出射器からのＸ線が前記テーブル及び前記イメージングプレートを通過して測定対象物に照射される位置まで前記テーブルを移動させて、前記Ｘ線出射器からのＸ線を測定対象物に照射して前記イメージングプレートに前記回折環を形成する回折環撮像処理、
前記回転機構、前記移動機構及び前記レーザ検出装置を制御することにより、前記レーザ検出装置からのレーザ光が前記イメージングプレートに照射される位置にて、前記レーザ光の照射位置を前記イメージングプレートの半径方向及び周方向に前記イメージングプレートに対して相対的に変化させながら前記レーザ検出装置からの受光信号を入力して、前記受光信号の受光強度を前記イメージングプレートの半径方向位置及び周方向位置に対応させて読取る回折環読取り処理、
前記消去用光照射装置を制御することにより、前記消去用光照射装置からの消去用光を前記イメージングプレートに照射して前記イメージングプレートに形成された前記回折環を消去する回折環消去処理、並びに
前記回折環読取り処理により読取った前記イメージングプレートの半径方向位置及び周方向位置に対応した受光強度を用いて、前記イメージングプレートの所定の周方向位置ごとに受光強度のピーク点を求めて残留応力を計算する残留応力計算処理を実行する制御装置とを備えたＸ線回折測定装置において、
前記制御装置は、さらに、
前記回折環読取り処理により読取った受光強度を用いて、前記イメージングプレートの半径方向における受光強度の平坦部分からピーク値までの高さを測定ピーク高さとして計算するピーク高さ計算処理、
前記計算した測定ピーク高さが前記イメージングプレートの周方向位置ごとの前記イメージングプレートの半径方向における受光強度のピーク点を求めることができる予め決められた基準高さ未満であるとき、前記回折環撮像処理、前記回折環読取り処理及び前記回折環消去処理を再度実行することにより再測定を行う再測定処理、並びに
前記再測定処理によって実行される前記回折環読取り処理により読取った受光強度と、前記再測定処理前に実行された前記回折環読取り処理により読取った受光強度とを、前記イメージングプレートの半径方向位置及び周方向位置に対応させて合算する合算処理を実行し、
前記残留応力計算処理は、前記測定ピーク高さが前記基準高さ未満であるとき、前記合算処理による合算結果である受光強度を用いて残留応力を計算することを特徴とするＸ線回折測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線回折測定装置において、
初回の前記回折環撮像処理におけるＸ線の照射時間は予め決められた基準時間であり、
前記再測定処理は、前記測定ピーク高さが前記基準高さ未満であるとき、前記基準高さと前記測定ピーク高さとの差の前記測定ピーク高さに対する割合を前記基準時間に乗算することにより、前記測定ピーク高さの前記基準高さまでの不足分を補う時間を、前記再測定処理によって実行される前記回折環撮像処理におけるＸ線の照射時間として計算して設定する第１のＸ線再照射時間計算処理を含むことを特徴とするＸ線回折測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＸ線回折測定装置において、
前記再測定処理は、さらに、
初回の前記回折環読取り処理により読取った受光強度を用いて、前記イメージングプレートの半径方向における受光強度のピーク値を測定ピーク値として計算するピーク値計算処理、
前記測定ピーク高さ、前記測定ピーク値、及び前記基準高さを用いて、前記第１のＸ線再照射時間計算処理によって計算した照射時間だけ前記回折環撮像処理においてＸ線を照射した場合を想定した、前記イメージングプレートの半径方向における受光強度のピーク値を推定するピーク値推定処理と、
前記推定したピーク値が受光強度のピーク点を発生させ得る予め決められた限界値を超えるとき、前記イメージングプレートの半径方向における受光強度のピーク値が前記限界値を超えない状態となる、前記再測定処理によって実行される前記回折環撮像処理におけるＸ線の照射時間を計算する第２のＸ線再照射時間計算処理と、
前記再測定処理によって実行される前記回折環撮像処理におけるＸ線の照射時間を前記第２のＸ線再照射時間計算処理により計算した照射時間に設定して、前記再測定処理の繰り返しによる前記合算処理の合算結果である、前記イメージングプレートの半径方向位置及び周方向位置に対応した受光強度を用いて前記ピーク高さ計算処理により計算される測定ピーク高さが前記基準高さを超える回数だけ、前記再測定処理を繰返し行わせる再測定繰返し処理とを含むことを特徴とするＸ線回折測定装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちのいずれか一つに記載のＸ線回折測定装置において、
前記再測定処理は、前記測定ピーク高さが前記基準高さの１／２以上であるとき、前記再測定処理によって実行される前記回折環撮像処理におけるＸ線の照射時間を前記基準時間に設定することを特徴とするＸ線回折測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちのいずれか一つに記載のＸ線回折測定装置において、
前記ピーク高さ計算処理により計算される測定ピーク高さは、前記イメージングプレートの１つの周方向位置の前記イメージングプレートの半径方向における受光強度の平坦部分からピーク値までの高さ、又は前記イメージングプレートの複数の周方向位置の前記イメージングプレートの半径方向における受光強度の平坦部分からピーク値までの複数の高さのうちの最小値であることを特徴とするＸ線回折測定装置。
【請求項６】
請求項３乃至５のうちのいずれか一つに記載のＸ線回折測定装置において、
前記ピーク値計算処理により計算される測定ピーク値は、前記イメージングプレートの１つの周方向位置の前記イメージングプレートの半径方向における受光強度のピーク値、又は前記イメージングプレートの複数の周方向位置の前記イメージングプレートの半径方向における受光強度の複数のピーク値のうちの最大値であることを特徴とするＸ線回折測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物で回折したＸ線によりイメージングプレートの表面に形成されたＸ線回折環を測定するＸ線回折測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、測定対象物の残留応力をＸ線回折により測定することはよく行われている。この残留応力の測定分野において、装置の小型化を図るとともに、測定対象物の残留応力の測定時間を短くすることが可能なＸ線回折測定装置が、例えば下記特許文献１に示されている。このＸ線回折測定装置においては、測定対象物に所定の入射角度（３０度乃至４０度）でＸ線を照射し、測定対象物の上面にて回折したＸ線（以下、このような測定対象物にて回折したＸ線を回折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て、イメージングプレート上に環状のＸ線回折環（以下、この環状のＸ線回折環を単に回折環という）を形成する。そして、イメージングプレートを移動させるとともに回転させ、レーザ検出装置からレーザ光をイメージングプレートに照射して、レーザ光の照射位置に対応させてレーザ光の反射光の強度に相当する信号強度を取得することで、イメージングプレート上に形成された回折環の形状を読取り、読取った回折環の形状からｃｏｓα法を用いて分析することにより、測定対象物の残留応力を計算するようにしている。
【０００３】
そして、回折環の形状を読取る際、下記特許文献２に示されているように、レーザ光の強度及び反射光の強度に相当する信号の増幅率を適切な値に設定することで、回折環の半径方向における反射光の強度曲線（回折Ｘ線の露光強度曲線に相当）のピークを最も大きくすることができ、イメージングプレート上に形成された回折環の形状を高精度で読取ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２２５７９６号公報
【特許文献２】特開２０１２−２５１７７５号公報
【発明の概要】
【０００５】
しかし、測定対象物にＸ線を照射した際、測定対象物から発生する回折Ｘ線の強度は測定対象物により様々であり、回折Ｘ線の強度が弱い場合、回折環の形状を読取る際のレーザ光の強度及び反射光の強度に相当する信号の増幅率を適切な値に設定しても、回折環の半径方向における反射光の強度曲線（回折Ｘ線の露光強度曲線）のピークを適切な大きさまで大きくできないことがある。図５(Ａ)〜(Ｃ)は、回折Ｘ線の露光強度を順次大きくした場合における、反射光の強度曲線のピーク部分の形状変化を示したものである。図に示すように、回折Ｘ線の露光強度が弱い場合には、反射光の強度曲線のピークが小さいうえに、ピーク部分の形状にはノイズ成分が多く含まれているが、回折Ｘ線の露光強度が大きくなる従い、ピークが大きくなるとともに、ピーク部分の形状に含まれるノイズ成分は少なくなり、かつピーク部分の形状が図示左右方向において対称に近くなる。
【０００６】
この場合、ピーク点の検出においては、反射光の強度曲線をスムージング処理して、反射光の強度が増加した後に減少する点を補間処理によりピーク点として検出するが、反射光の強度曲線のピーク値が適切な大きさより小さいときには、正しいピーク点を取得することができず、高精度の残留応力の測定を行うことができない。よって、この場合には、高精度の測定を行うために、イメージングプレート上に形成された回折環をＬＥＤ光の照射により消去し、反射光の強度曲線のピーク値が適切な大きさになる時間だけＸ線を測定対象物に再度照射し、イメージングプレートにレーザ光を照射して形成された回折環を再度読取る必要がある。しかしながら、この方法では、測定を再度行ううえにＸ線の照射時間を長くする必要があるために、測定時間が長くなるという問題がある。
【０００７】
また、イメージングプレートは、回折Ｘ線の露光強度に比例して輝尽発光の強度が大きくなる。なお、輝尽発光の強度とは、レーザ光の反射光の強度から、回折Ｘ線の露光強度が「０」の位置の反射光の強度、すなわち図５(Ａ)〜(Ｃ)の平坦部分のレベル値（べースレベル）を減算した強度に相当する。しかし、イメージングプレートにおける回折環が形成されない位置にも微量の回折Ｘ線が照射されるため、Ｘ線の照射時間を長くすると回折環の半径方向における反射光の強度曲線のベースレベルは大きくなる。よって、Ｘ線の照射時間を長くしていくと、図５(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、回折環の半径方向における反射光の強度曲線はベースレベルが上昇するとともに、ピーク値が大きくなる。そして、イメージングプレートには、回折Ｘ線の露光強度がある大きさ以上になると、反射光の強度すなわち輝尽発光の強度が大きくならない飽和点があり、Ｘ線の照射時間を長くすると、反射光の強度曲線は図６に示すようにピーク点が発生しない場合がある。
【０００８】
本発明は上記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線を照射して、測定対象物にて回折したＸ線によりイメージングプレートの表面に回折Ｘ線の像である回折環を形成し、形成された回折環を読取るＸ線回折測定装置において、測定対象物から発生する回折Ｘ線の強度が弱くて反射光の強度曲線のピーク値が適切な大きさより小さいため、再測定を行う必要が生じた場合でも、測定時間を短くすることができるとともに、回折Ｘ線の露光強度曲線にピーク点が必ず発生するようにした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。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、測定対象物（ＯＢ）に向けてＸ線を出射するＸ線出射器（１０）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（２０）と、テーブルに取付けられて、中央部にてＸ線を通過させるとともに、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イメージングプレート（２１）と、レーザ光を出射するレーザ光源（４１）及びレーザ光を受光するフォトディテクタ（５０）を有し、レーザ光をイメージングプレートの受光面に照射するとともに、レーザ光の照射によってイメージングプレートから出射された光を受光して受光強度に応じた受光信号を出力するレーザ検出装置（４０）と、イメージングプレートに記録された回折環を消去するための消去用光をイメージングプレートに向けて照射する消去用光照射器（５３）と、テーブルを貫通孔の中心軸回りに回転させる回転機構（３７）と、テーブルをイメージングプレート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機構（３１〜３３）と、移動機構及びＸ線出射器を制御することにより、Ｘ線出射器からのＸ線がテーブル及びイメージングプレートを通過して測定対象物に照射される位置までテーブルを移動させて、Ｘ線出射器からのＸ線を測定対象物に照射してイメージングプレートに回折環を形成する回折環撮像処理（Ｓ１４）、回転機構、移動機構及びレーザ検出装置を制御することにより、レーザ検出装置からのレーザ光がイメージングプレートに照射される位置にて、レーザ光の照射位置をイメージングプレートの半径方向及び周方向にイメージングプレートに対して相対的に変化させながらレーザ検出装置からの受光信号を入力して、受光信号の受光強度をイメージングプレートの半径方向位置及び周方向位置に対応させて読取る回折環読取り処理（Ｓ１６）、消去用光照射装置を制御することにより、消去用光照射装置からの消去用光をイメージングプレートに照射してイメージングプレートに形成された回折環を消去する回折環消去処理（Ｓ１８）、並びに回折環読取り処理により読取ったイメージングプレートの半径方向位置及び周方向位置に対応した受光強度を用いて、イメージングプレートの所定の周方向位置ごとに受光強度のピーク点を求めて残留応力を計算する残留応力計算処理（Ｓ２６）を実行する制御装置（９１）とを備えたＸ線回折測定装置において、制御装置は、さらに、回折環読取り処理により読取った受光強度を用いて、イメージングプレートの半径方向における受光強度の平坦部分からピーク値までの高さを測定ピーク高さとして計算するピーク高さ計算処理（Ｓ１０４〜Ｓ１１６）、前記計算した測定ピーク高さがイメージングプレートの周方向位置ごとのイメージングプレートの半径方向における受光強度のピーク点を求めることができる予め決められた基準高さ未満であるとき、回折環撮像処理、回折環読取り処理及び回折環消去処理を再度実行することにより再測定を行う再測定処理（Ｓ１２，Ｓ２０〜Ｓ２４，Ｓ１０２〜Ｓ１３４，Ｓ１３８，Ｓ１４２，Ｓ１４６，Ｓ１５４）、並びに再測定処理によって実行される回折環読取り処理により読取った受光強度と、再測定処理前に実行された回折環読取り処理により読取った受光強度とを、イメージングプレートの半径方向位置及び周方向位置に対応させて合算する合算処理（Ｓ１３６，Ｓ１４４，Ｓ１４８，Ｓ１５０）を実行し、残留応力計算処理は、測定ピーク高さが基準高さ未満であるとき、合算処理による合算結果である受光強度を用いて残留応力を計算することにある。
【００１０】
この場合、ピーク高さ計算処理により計算される測定ピーク高さは、例えば、イメージングプレートの１つの周方向位置のイメージングプレートの半径方向における受光強度の平坦部分からピーク値までの高さ、又はイメージングプレートの複数の周方向位置のイメージングプレートの半径方向における受光強度の平坦部分からピーク値までの複数の高さのうちの最小値である。
【００１１】
本発明者は、様々な測定対象物で試験した結果、時間Ｔａ＋ＴｂだけＸ線を照射したときの回折環の半径方向における受光強度曲線は、時間ＴａだけＸ線を照射したときの受光強度曲線と、時間ＴｂだけＸ線を照射したときの受光強度曲線とを位置を合わせて合算した受光強度曲線とほとんど一致することを発見した。
【００１２】
本発明はこの発見に基づくもので、前記構成の本発明においては、イメージングプレートの半径方向における受光強度の平坦部分からピーク値までの高さを測定ピーク高さとして計算し、この測定ピーク高さが周方向位置ごとの受光強度のピーク点を求めることができる予め決められた基準高さ未満であるとき、すなわち測定対象物から発生する回折Ｘ線の強度が弱くて受光強度の平坦部分からピーク値までの高さが小さいために、周方向位置ごとの受光強度のピーク点を精度よく求めることができなくて、再測定を行う必要が生じた場合には、制御装置は、回折環撮像処理、回折環読取り処理及び回折環消去処理を再度実行することにより再測定を行う再測定処理を行う。そして、制御装置は、再測定処理における回折環読取り処理により読取った受光強度と、再測定処理前における回折環読取り処理により読取った受光強度とを、イメージングプレートの半径方向位置及び周方向位置に対応させて合算する合算処理を実行して、この合算処理による合算結果である受光強度を用いて残留応力計算処理により残留応力を計算する。これによれば、イメージングプレートの半径方向位置及び周方向位置に対応した受光強度の合算結果である受光強度から作成した受光強度曲線は、初回の測定及び再測定のそれぞれのＸ線の出射時間を加算した時間だけＸ線を照射したときの受光強度から作成した受光強度曲線とほぼ一致し、再測定におけるＸ線の照射時間を大幅に大きくしなくても、測定時間を短くしたうえで、イメージングプレートの所定の周方向位置ごとに受光強度から精度よくピーク点を取得できて、測定対象物の残留応力を計算できるようになる。
【００１３】
また、本発明の他の特徴は、初回の回折環撮像処理におけるＸ線の照射時間は予め決められた基準時間であり、再測定処理は、測定ピーク高さが基準高さ未満であるとき、基準高さと測定ピーク高さとの差の測定ピーク高さに対する割合を基準時間に乗算することにより、測定ピーク高さの基準高さまでの不足分を補う時間を、再測定処理によって実行される回折環撮像処理におけるＸ線の照射時間として計算して設定する第１のＸ線再照射時間計算処理（Ｓ１２６）を含むことにある。
【００１４】
これによれば、再測定におけるＸ線の照射時間は測定ピーク高さの基準高さまでの不足分を補う時間となり、イメージングプレートの半径方向位置及び周方向位置に対応した受光強度の合算処理による合算結果を用いて計算される受光強度の測定ピーク高さが基準高さに達する程度の大きさとなり、残留応力が精度よく計算されるようになる。
【００１５】
また、本発明の他の特徴は、再測定処理は、さらに、初回の回折環読取り処理により読取った受光強度を用いて、イメージングプレートの半径方向における受光強度のピーク値を測定ピーク値として計算するピーク値計算処理（Ｓ１０４〜Ｓ１１６）、測定ピーク高さ、測定ピーク値、及び基準高さを用いて、第１のＸ線再照射時間計算処理によって計算した照射時間だけ回折環撮像処理においてＸ線を照射した場合を想定した、イメージングプレートの半径方向における受光強度のピーク値を推定するピーク値推定処理（Ｓ１２２）と、推定したピーク値が受光強度のピーク点を発生させ得る予め決められた限界値を超えるとき、イメージングプレートの半径方向における受光強度のピーク値が限界値を超えない状態となる、再測定処理によって実行される回折環撮像処理におけるＸ線の照射時間を計算する第２のＸ線再照射時間計算処理（Ｓ１２４，Ｓ１３０，Ｓ１３２）と、再測定処理によって実行される回折環撮像処理におけるＸ線の照射時間を第２のＸ線再照射時間計算処理により計算した照射時間に設定して、再測定処理の繰り返しによる合算処理の合算結果である、イメージングプレートの半径方向位置及び周方向位置に対応した受光強度を用いてピーク高さ計算処理により計算される測定ピーク高さが基準高さを超える回数だけ、再測定処理を繰返し行わせる再測定繰返し処理（Ｓ２４，Ｓ１０２，Ｓ１３４，Ｓ１３８，Ｓ１４２，Ｓ１４６，Ｓ１５４）とを含むことにある。
【００１６】
この場合、ピーク値計算処理により計算される測定ピーク値は、イメージングプレートの１つの周方向位置のイメージングプレートの半径方向における受光強度のピーク値、又はイメージングプレートの複数の周方向位置のイメージングプレートの半径方向における受光強度の複数のピーク値のうちの最大値である。
【００１７】
これによれば、各再測定における測定ピーク値が受光強度のピーク点を発生させ得る限界値を超えることなく、複数の再測定により、イメージングプレートの半径方向位置及び周方向位置に対応した受光強度の合算処理による合算結果を用いて計算される受光強度の測定ピーク高さが基準高さを超える大きさとなり、残留応力が精度よく計算されるようになる。
【００１８】
また、本発明の他の特徴は、再測定処理は、測定ピーク高さが基準高さの１／２以上であるとき、再測定処理によって実行される回折環撮像処理におけるＸ線の照射時間を基準時間に設定することにある（Ｓ１２０）。
【００１９】
これによれば、初回の測定及び再測定による測定ピーク高さが基準高さの１／２以上であるので、イメージングプレートの半径方向位置及び周方向位置に対応した受光強度の合算処理の合算結果を用いて計算される受光強度の測定ピーク高さが基準高さを超える程度の大きさとなり、残留応力が精度よく計算されるようになる。
【００２０】
また、本発明の実施においては、Ｘ線回折測定装置の発明に限定されるものではなく、本発明は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。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係るＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムを示す全体概略図である。
【図２】図１のＸ線回折測定装置の拡大図である。
【図３】図１のコントローラによって実行されるメインプログラムを示すフローチャートである。
【図４Ａ】前記メインプログラム中のデータ処理ルーチンの前部分を示すフローチャートである。
【図４Ｂ】前記メインプログラム中のデータ処理ルーチンの他の部分を示すフローチャートである。
【図４Ｃ】前記メインプログラム中のデータ処理ルーチンのさらに他の部分を示すフローチャートである。
【図５】(Ａ)〜(Ｃ)は回折Ｘ線の露光強度が大きくなるに従って反射光の強度分布が変化する状態を説明するための説明図である。
【図６】回折Ｘ線の露光強度が大き過ぎて、反射光の強度分布がピーク点を有しない状態を説明するための説明図である。
【図７】回折Ｘ線の露光強度と反射光の強度との関係から反射光の強度の限界値を設定する方法を視覚的に示す図である。
【図８】(Ａ)〜(Ｃ)はＸ線の照射時間及び照射回数を異ならせた場合における受光強度分布を示す特性図であり、(Ｄ)は(Ａ)〜(Ｃ)における横軸のイメージングプレートの半径位置を表す角度を説明するための説明図である。
【図９】(Ａ)〜(Ｃ)は、Ｘ線の照射時間及び照射回数を異ならせた場合におけるイメージングプレートに形成された回折環の画像である。
【図１０】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）との関係を説明するための図である。
【図１１】読取りポイントの軌跡を説明する説明図である。
【図１２Ａ】図１のＸ線回折測定装置の保管状態及び搬送状態を示す状態図である。
【図１２Ｂ】図１のＸ線回折測定装置の回折環撮像状態を示す状態図である。
【図１２Ｃ】図１のＸ線回折測定装置の回折環読取り状態を示す状態図である。
【図１３】本発明の変形例に係るＸ線回折測定装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の一実施形態に係るＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムの構成について図１及び図２を用いて説明する。このＸ線回折測定システムは、測定対象物ＯＢの残留応力を評価するために、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を検出する。
【００２３】
Ｘ線回折測定装置は、Ｘ線を出射するＸ線出射器１０と、回折Ｘ線による回折環が形成されるイメージングプレート２１を取り付けるためのテーブル２０と、テーブル２０を回転及び移動させるテーブル駆動機構３０と、イメージングプレート２１に形成された回折環を測定するためのレーザ検出装置４０と、これらのＸ線出射器１０、テーブル２０、テーブル駆動機構３０及びレーザ検出装置４０を収容するケース６０とを備えている。また、ケース６０内には、Ｘ線出射器１０、テーブル２０、テーブル駆動機構３０及びレーザ検出装置４０に接続されて作動制御したり、検出信号を入力したりするための各種回路も内蔵されており、図１においてケース６０外に示された２点鎖線で示された各種回路は、ケース６０内の２点鎖線内に納められている。なお、図１及び図２においては、回路基板、電線、固定具、空冷ファンなどは省略されている。
【００２４】
ケース６０は、平面状の前面壁６１、後面壁６２、上面壁６３、下面壁６４、左側面壁６５及び右側面壁６６（図示省略）を有する直方体状に形成されるとともに、前面壁６１と下面壁６４の角部を斜めに切断するように傾斜面壁６７が設けられている。傾斜面壁６７の中央部分には円形の貫通孔６７ａが設けられて、貫通孔６７ａを介して、回折環を形成するためのＸ線（Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線）を通過させるようになっている。そして、この傾斜面壁６７を測定対象物ＯＢの表面（上面）に密着すなわち面接触させて、測定対象物ＯＢにＸ線を照射し、イメージングプレート２１に回折環を形成するようになっている。
【００２５】
左右側面壁６５，６６には、支持脚６８ａ，６８ｂ（ただし、支持脚６８ｂは図示省略）の上端部が回転可能に組み付けられている。これらの支持脚６８ａ，６８ｂは、このＸ線回折測定装置の保管時及び搬送時には、下面壁６４に平行になるように折り畳まれて左右側面壁６５，６６に密着させて収納されており、このＸ線回折測定装置の使用時には、回転させて下面壁６４に対して垂直方向に引き延ばし、下端部を測定対象物ＯＢ上に密着させて、傾斜面壁６７を測定対象物ＯＢの表面に密着すなわち面接触させて維持するようにする。なお、この支持脚６８ａ，６８ｂは、ケース６０を図２の状態に維持できれば、何れか一方だけでもよい。また、ケース６０の上面壁６３には、取っ手６９が取り付けられており、ユーザが手で取っ手６９を持って、このＸ線回折測定装置を持ち運びできるようになっている。なお、このＸ線回折測定装置の搬送時に同時に搬送する装置は、後述するコンピュータ装置９０及び高電圧電源９５のみである。
【００２６】
Ｘ線出射器１０は、長尺状に形成され、ケース６０内の上部にて前後方向に延設されてケース６０に固定されており、高電圧電源９５からの高電圧の供給を受け、Ｘ線制御回路７１により制御されて、Ｘ線を下方に向けて出射する。Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線の光軸と、傾斜面壁６７の法線とが所定の角度θをなすように、Ｘ線出射器１０の出射口１１の向きが設定されている。この所定の角度θは、測定対象物ＯＢにＸ線を照射した場合に、測定対象物ＯＢから回折したＸ線が出射される角度であり、例えば３０度乃至４５度の範囲内の所定角度である。なお、前記Ｘ線の光軸は、ケース６０の上面壁６３及び下面壁６４に対して垂直であり、ケース６０の前面壁６１、後面壁６２及び左右側面壁６５，６６に対して平行である。
【００２７】
Ｘ線制御回路７１は、後述するコンピュータ装置９０を構成するコントローラ９１によって制御され、Ｘ線出射器１０から一定の強度のＸ線が出射されるように、Ｘ線出射器１０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１０は、図示しない冷却装置を備えていて、Ｘ線制御回路７１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１０の温度が一定に保たれる。
【００２８】
テーブル駆動機構３０は、Ｘ線出射器１０の下方にて、移動ステージ３１を備えている。移動ステージ３１は、フィードモータ３２及びスクリューロッド３３により、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線の光軸と測定対象物ＯＢの法線とが成す平面内であって、前記Ｘ線の光軸に垂直な方向に移動可能となっている。フィードモータ３２は、テーブル駆動機構３０内に固定されていてケース６０に対して移動不能となっている。スクリューロッド３３は、Ｘ線出射器１０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て、その一端部がフィードモータ３２の出力軸に連結されている。スクリューロッド３３の他端部は、テーブル駆動機構３０内に設けた軸受部３４に回転可能に支持されている。また、移動ステージ３１は、それぞれテーブル駆動機構３０内にて固定された、対向する１対の板状のガイド３５，３５により回転不能に挟まれていて、スクリューロッド３３の軸線方向に沿ってのみ移動可能となっている。すなわち、フィードモータ３２を正転又は逆転駆動すると、フィードモータ３２の回転運動が移動ステージ３１の直線運動に変換される。フィードモータ３２内には、エンコーダ３２ａが組み込まれている。エンコーダ３２ａは、フィードモータ３２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７２及びフィードモータ制御回路７３へ出力する。
【００２９】
位置検出回路７２及びフィードモータ制御回路７３は、コントローラ９１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７３は、フィードモータ３２を駆動して移動ステージ３１をフィードモータ３２側へ移動させる。位置検出回路７２は、エンコーダ３２ａ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３１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７３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７３は、位置検出回路７２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３２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３１の原点位置とする。したがって、位置検出回路７２は、移動ステージ３１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３１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。
【００３０】
フィードモータ制御回路７３は、コントローラ９１から移動ステージ３１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３２を正転又は逆転駆動する。位置検出回路７２は、エンコーダ３２ａ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７２は、カウントしたパルス数を用いて移動ステージ３１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９１及びフィードモータ制御回路７３に出力する。フィードモータ制御回路７３は、位置検出回路７２から入力した移動ステージ３１の現在の位置が、コントローラ９１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３２を駆動する。
【００３１】
また、フィードモータ制御回路７３は、移動ステージ３１の移動速度を表す設定値をコントローラ９１から入力する。そして、エンコーダ３２ａ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３１の移動速度を計算し、前記計算した移動ステージ３１の移動速度がコントローラ９１から入力した移動速度になるようにフィードモータ３２を駆動する。
【００３２】
一対のガイド３５，３５の上端は、板状の上壁３６によって連結されている。上壁３６には、貫通孔３６ａが設けられていて、貫通孔３６ａには、Ｘ線出射器１０の出射口１１の先端部が挿入されている。なお、Ｘ線出射器１０の出射口１１の先端が移動ステージ３１に当接しないように、Ｘ線出射器１０及び移動ステージ３１の位置が設定されている。
【００３３】
また、移動ステージ３１には、スピンドルモータ３７が組み付けられている。スピンドルモータ３７内には、エンコーダ３２ａと同様なエンコーダ３７ａが組み込まれている。すなわち、エンコーダ３７ａは、スピンドルモータ３７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７４及び回転角度検出回路７５へ出力する。さらに、エンコーダ３７ａは、スピンドルモータ３７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９１及び回転角度検出回路７５へ出力する。
【００３４】
スピンドルモータ制御回路７４及び回転角度検出回路７５は、コントローラ９１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７４は、コントローラ９１から、スピンドルモータ３７の回転速度を表す設定値を入力する。そして、エンコーダ３７ａ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３７の回転速度を計算し、計算した回転速度がコントローラ９１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３７に供給する。回転角度検出回路７５は、エンコーダ３７ａ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３７の回転角度すなわちイメージングプレート２１の回転角度θｐを計算して、コントローラ９１に出力する。そして、回転角度検出回路７５は、エンコーダ３７ａ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度の基準回転位置である。
【００３５】
テーブル２０は、円形状に形成され、スピンドルモータ３７の出力軸の先端部に固定されている。テーブル２０の中心軸と、スピンドルモータ３７の出力軸の中心軸とは一致している。テーブル２０は、下面中央部から下方へ突出した突出部２２を有していて、突出部２２の外周面には、ねじ山が形成されている。突出部２２の中心軸は、スピンドルモータ３７の出力軸の中心軸と一致している。テーブル２０の下面には、イメージングプレート２１が取付けられている。イメージングプレート２１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２１の中心部には、貫通孔２１ａが設けられていて、この貫通孔２１ａに突出部２２を通し、突出部２２にナット状の固定具２３をねじ込むことにより、イメージングプレート２１が、固定具２３とテーブル２０の間に挟まれて固定される。固定具２３は、円筒状の部材で、内周面に、突出部２２の雄ねじに対応する雌ねじが形成されている。
【００３６】
イメージングプレート２１は、フィードモータ３２によって駆動されて、移動ステージ３１、スピンドルモータ３７及びテーブル２０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２１は、スピンドルモータ３７によって駆動されて回転しながら、フィードモータ３２によって駆動されて、移動ステージ３１、スピンドルモータ３７及びテーブル２０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を移動する。なお、この場合のイメージングプレート２１の移動においては、イメージングプレート２１の中心軸が、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線の光軸と測定対象物ＯＢの法線とが成す平面内に保たれた状態で、前記Ｘ線の光軸に垂直な方向に移動する。
【００３７】
また、移動ステージ３１、スピンドルモータ３７の出力軸、テーブル２０、イメージングプレート２１及び固定具２３には、Ｘ線出射器１０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２０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１０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に照射されるようになっている。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２１の位置が、回折環撮像位置である。
【００３８】
フィードモータ３２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２５（例えば、Ｘ線ＣＣＤ）が組み付けられている。受光センサ２５は、測定対象物ＯＢ及びイメージングプレート２１からフィードモータ３２側に充分離れている。これにより、イメージングプレート２１が回折環撮像位置にあるとき、受光センサ２５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２５の受光面は、測定対象物ＯＢの表面と平行である。受光センサ２５の受光面におけるＸ線の受光位置は、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２１と測定対象物ＯＢとの距離に対応している。受光センサ２５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出回路７６へ出力する。
【００３９】
センサ信号取出回路７６は、コントローラ９１からの指令により作動開始し、受光センサ２５から入力した受光信号を用いて、受光センサ２５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９１へ出力する。
【００４０】
レーザ検出装置４０は、回折環を撮像したイメージングプレート２１にレーザ光を照射して、イメージングプレート２１から入射した光の強度を検出する。レーザ検出装置４０は、測定対象物ＯＢ及び回折環撮像位置にあるイメージングプレート２１からフィードモータ３２側に充分離れている。すなわち、イメージングプレート２１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４０によって遮られないようになっている。レーザ検出装置４０は、レーザ光源４１と、コリメートレンズ４２、反射鏡４３、ダイクロイックミラー４４及び対物レンズ４６を備えている。
【００４１】
レーザ光源４１は、レーザ駆動回路７７によって制御されて、イメージングプレート２１に照射するレーザ光を出射する。レーザ駆動回路７７は、コントローラ９１によって制御され、レーザ光源４１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７７は、後述するフォトディテクタ５２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４１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２１に照射されるレーザ光の強度が一定に維持される。
【００４２】
コリメートレンズ４２は、レーザ光源４１から出射されたレーザ光を平行光に変換する。反射鏡４３は、コリメートレンズ４２にて平行光に変換されたレーザ光を、ダイクロイックミラー４４に向けて反射する。ダイクロイックミラー４４は、反射鏡４３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。対物レンズ４６は、ダイクロイックミラー４４から入射したレーザ光をイメージングプレート２１の表面に集光させる。この対物レンズ４６から出射されるレーザ光の光軸は、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線の光軸と測定対象物ＯＢの法線とが成す平面内であって、前記Ｘ線の光軸に平行な方向、すなわち移動ステージ３１の移動方向に対して垂直な方向である。
【００４３】
対物レンズ４６には、フォーカスアクチュエータ４７が組み付けられている。フォーカスアクチュエータ４７は、対物レンズ４６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４６は、フォーカスアクチュエータ４７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。
【００４４】
対物レンズ４６によって集光されたレーザ光を、イメージングプレート２１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２１にレーザ光を照射すると、イメージングプレート２１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短い波長の光を発する。イメージングプレート２１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４６を通過し、ダイクロイックミラー４４にて、蛍光体から発せられた光は大部分が反射し、レーザ光の反射光は一部のみが反射する。ダイクロイックミラー４４の反射方向には、集光レンズ４８、シリンドリカルレンズ４９及びフォトディテクタ５０が設けられている。集光レンズ４８は、ダイクロイックミラー４４から入射した光を、シリンドリカルレンズ４９に集光する。シリンドリカルレンズ４９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５０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７８に出力する。
【００４５】
増幅回路７８は、フォトディテクタ５０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、フォーカスエラー信号生成回路７９及びＳＵＭ信号生成回路８０へ出力する。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７９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７９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８１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２１の表面からのずれ量を表している。
【００４６】
フォーカスサーボ回路８１は、コントローラ９１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ドライブ回路８２に出力する。ドライブ回路８２は、このフォーカスサーボ信号に応じてフォーカスアクチュエータ４７を駆動して、対物レンズ４６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２１の表面にレーザ光を集光させ続けることができる。
【００４７】
ＳＵＭ信号生成回路８０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変換器８３に出力する。ＳＵＭ信号の強度は、イメージングプレート２１にて反射し、ダイクロイックミラー４４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２１にて反射し、ダイクロイックミラー４４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２１に入射した回折Ｘ線の強度に、入射した時間を乗算した値（Ｘ線露光量）に相当する。Ａ／Ｄ変換器８３は、コントローラ９１によって制御され、ＳＵＭ信号生成回路８０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９１に出力する。
【００４８】
また、レーザ検出装置４０は、集光レンズ５１及びフォトディテクタ５２を備えている。集光レンズ５１は、レーザ光源４１から出射されたレーザ光の一部であって、ダイクロイックミラー４４を透過せずに反射したレーザ光をフォトディテクタ５２の受光面に集光する。フォトディテクタ５２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５２は、レーザ光源４１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７７へ出力する。
【００４９】
また、対物レンズ４６に隣接して、ＬＥＤ５３が設けられている。ＬＥＤ５３は、ＬＥＤ駆動回路８４によって制御されて、回折環を消去するための消去用光である可視光を発して、イメージングプレート２１に撮像された回折環を消去する。このＬＥＤ５３が、本発明の消去用光照射器に相当する。ＬＥＤ駆動回路８４は、コントローラ９１によって制御され、ＬＥＤ５３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。
【００５０】
コンピュータ装置９０は、コントローラ９１、入力装置９２及び表示装置９３からなる。コントローラ９１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３のメインプログラム（図４Ａ乃至図４Ｃのデータ処理ルーチンを含む）を実行する。入力装置９２は、コントローラ９１に接続されて、作業者により、各種パラメータ、作業指示などの入力のために利用される。表示装置９３は、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。高電圧電源９５は、Ｘ線出射器１０にＸ線出射のための高電圧を供給する。
【００５１】
上記のように構成したＸ線回折測定装置の動作を説明する前に、時間Ｔａ＋ＴｂだけＸ線を照射したときの回折環の半径方向における受光強度曲線が、時間ＴａだけＸ線を照射したときの受光強度曲線と、時間ＴｂだけＸ線を照射したときの受光強度曲線とを位置を合わせて合算した受光強度曲線にほぼ一致する点について、下記の実験結果を用いて説明しておく。図８(Ａ)はＸ線を測定対象物ＯＢに８秒間照射した場合にイメージングプレート２１に形成される回折環の１つの周方向位置おける受光強度の分布状態を示し、図８(Ｂ)はＸ線を測定対象物ＯＢに８秒間ずつ２回照射した場合にイメージングプレート２１に形成される回折環の１つの周方向位置おける２つの受光強度を加算した受光強度の分布状態を示し、図８(Ｃ)はＸ線を測定対象物ＯＢに１４秒間照射した場合にイメージングプレート２１に形成される回折環の１つの周方向位置おける受光強度の分布状態を示している。
【００５２】
図８(Ａ)〜(Ｃ)においては、横軸はイメージングプレート２１の半径方向位置に対応しているが、実際には図８(Ｄ)に示すように、１８０度がＸ線とイメージングプレート２１とが交わる位置、すなわちイメージングプレート２１の中心位置であり、イメージングプレート２１の半径方向の位置は、測定対象物ＯＢにおけるＸ線の照射位置とイメージングプレート２１上の半径方向おける位置とを結ぶ直線（図示破線）と、Ｘ線の軸線とがなす角度φである。また、縦軸は、受光強度を表すものであるが、フォトディテクタ５０からの受光信号を増幅回路７８で増幅した値であるので、単にレベル比で表している。なお、図８(Ａ)の縦軸の目盛間隔は、図８(Ｂ)(Ｃ)の２倍にして示している。また、前記８秒及び１４秒の照射時間は、実験に用いたＸ線照射器に対して出射指令を発した時点かＸ線出射器に対して停止指令を発するまでの時間である。この実験に用いたＸ線出射器は、停止指令に対しては即座に応答してＸ線の出射を停止するが、出射指令に対しては出射指令の直後からＸ線の出射は開始されず、出射指令から実際にＸ線の実際に出射されるまでには、１〜２秒程度の時間遅れがある。したがって、実際のＸ線の照射時間に関しては、前記１４秒は前記８秒の約２倍に相当する。よって、図８(Ａ)の場合のピーク付近の受光強度は、図８(Ｂ)(Ｃ)の場合のピーク付近の受光強度の約１／２になっている。
【００５３】
この実験結果によれば、Ｘ線の照射時間が８秒であって回折Ｘ線の露光強度が弱い場合には、図８(Ａ)に示すように、受光強度のピークが小さいうえに、ピーク部分の形状にはノイズ成分が多く含まれている。一方、Ｘ線を測定対象物ＯＢに８秒間ずつ２回照射して２つの受光強度を加算した場合、及びＸ線の照射時間が１４秒であって回折Ｘ線の露光強度が強い場合には、図８(Ｂ)(Ｃ)に示すように、受光強度のピークが大きいうえに、ピーク部分の形状に含まれるノイズ成分は少ない。そして、図８(Ｂ)(Ｃ)を比べると、半径方向における受光強度分布はほぼ等しくなっている。したがって、Ｘ線の照射時間が短い場合でも、複数回のＸ線の照射及び複数の受光強度の加算を行えば、Ｘ線の照射時間を十分に長くした場合と同様な結果が得られることが分かる。さらに、図９(Ａ)〜(Ｃ)は、図８(Ａ)〜(Ｃ)の場合において、イメージングプレート２１に形成された回折環の画像を示すものであり、この画像からも、Ｘ線の照射時間が短い場合でも、複数回のＸ線の照射及び複数の受光強度の加算を行えば、Ｘ線の照射時間を十分に長くした場合と同様な結果が得られることが分かる。
【００５４】
以下に、上記のように構成したＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムを用いて、測定対象物ＯＢであるショットピーニングを行った後の鉄材の回折環を測定して残留応力を求める具体的方法について説明する。上記のように構成したＸ線回折装置においては、その保管状態及び搬送状態では、図１２Ａに示すように、支持脚６８ａ，６８ｂは、下面壁６４に平行になるように折り畳まれて左右側面壁６５，６６に密着して収納されている。
【００５５】
このような状態にあるＸ線回折測定装置を取っ手６９を持って持ち運び、ショットピーニングを終えた測定対象物ＯＢである鉄材の上に載せる。この場合、図２及び図１２Ｂに示すように、支持脚６８ａ，６８ｂを下面壁６４に対して垂直方向に回転させて、下端部を測定対象物ＯＢ上に密着させ、傾斜面壁６７を測定対象物ＯＢの表面に密着すなわち面接触させて、Ｘ線回折測定装置を測定対象物ＯＢの表面上に維持するようにする。また、この場合、Ｘ線回折測定装置を、測定対象物ＯＢである鉄材上であって、測定位置が傾斜面壁６７に設けた貫通孔６７ａの位置に来るようにする。この状態では、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線の光軸と傾斜面壁６７の法線とが所定の角度θをなすように設定されているので、Ｘ線の光軸と測定対象物ＯＢの表面の法線とがなす角度は、所定の角度θに設定される。これにより、測定対象物ＯＢにＸ線が照射されれば、測定対象物ＯＢから回折Ｘ線が出射され、イメージングプレート２１上には回折環が形成される。
【００５６】
その後、コンピュータ装置９０及び高電圧電源９５を上記の構成のＸ線回折測定装置に接続する。そして、作業者が、入力装置９２を用いて、測定対象物ＯＢの材質（例えば、鉄）を入力し、残留応力の測定開始を指示する。これにより、コントローラ９１は、図３に示すメインプログラムの実行を開始する。
【００５７】
このメインプログラムは図３のステップＳ１０にて開始され、コントローラ９１は、ステップＳ１２にて、変数ｑを「０」に設定した後、ステップＳ１４以降の処理を実行する。変数ｑは、詳しくは後述する、再測定を行った回数を表す変数である。ステップＳ１４においては、コントローラ９１は、Ｘ線出射器１０からのＸ線を測定対象物ＯＢに照射して、イメージングプレート２１に回折環を形成する。
【００５８】
具体的には、次のような処理を実行する。まず、スピンドルモータ制御回路７４を制御して、イメージングプレート２１を低速回転させ、エンコーダ３７ａ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２１の回転を停止させ、イメージングプレート２１の回転角度を０度に設定する。次に、位置検出回路７２の作動を開始させるとともに、フィードモータ制御回路７３を制御してフィードモータ３２の作動を開始させ、位置検出回路７２との協働によりフィードモータ３２の作動を停止させて、イメージングプレート２１を回折環撮像位置まで移動させる。次に、センサ信号取出回路７６の作動を開始させるとともに、Ｘ線制御回路７１を制御してＸ線出射器１０にＸ線の出射を開始させて、測定対象物ＯＢにＸ線を照射し始める。そして、測定対象物ＯＢの表面にて反射されて受光センサ２５により受光されたＸ線による、センサ信号取出回路７６から受光位置信号を入力して、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２１と測定対象物ＯＢとの距離Ｌを算出する。なお、この算出した距離Ｌは、後述する処理によって利用されるので、メモリに記憶しておく。
【００５９】
次に、前記算出した距離Ｌが所定の基準範囲内にあることを条件に、センサ信号取出回路７６の作動を停止させた後、設定された照射時間ＴｘだけＸ線の照射を続行して、その後に、Ｘ線制御回路７１を制御してＸ線出射器１０によるＸ線の照射を停止させる。なお、この場合の照射時間Ｔｘは、初期設定により予め決められた基準照射時間Ｔxoである。これにより、この状態では、Ｘ線が基準照射時間Ｔxoだけ測定対象物ＯＢに照射されて、測定対象物ＯＢから発生した回折Ｘ線による回折環がイメージングプレート２１に基準照射時間Ｔxoに渡って撮像される。なお、前記算出した距離Ｌが基準範囲内にない場合には、作業者に、Ｘ線回折測定装置をセットし直すように指示する。
【００６０】
前記回折環撮像処理後、コントローラ９１は、ステップＳ１６にて、回折環読取り処理を実行する。この回折環読取り処理は、前記イメージングプレート２１に形成された回折環を読取るための処理である。具体的には、次のような処理を実行する。まず、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Ｒ０を計算しておく。この回折環基準半径Ｒ０は、測定対象物ＯＢの材質及びイメージングプレート２１から測定対象物ＯＢまでの距離Ｌに依存し、回折角θｘは材質（本実施形態では、鉄である）によって決定されるので、Ｒ０＝Ｌ・ｔａｎ（θｘ）の演算によって計算される。なお、後述の再計算処理を省くために、この計算された回折環基準半径Ｒ０はメモリに記憶される。
【００６１】
次に、フィードモータ制御回路７３を制御してフィードモータ３２を作動させ、位置検出回路７２と協働して、イメージングプレート２１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２１の読取り開始位置は、対物レンズ４６の中心すなわちレーザ光の照射位置が前記計算した回折環基準半径Ｒ０よりも所定距離αだけ小さな位置である。なお、所定距離αは、撮像した回折環の半径が回折環基準半径Ｒ０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。このときのＸ線回折測定装置は、図１２Ｃに示された状態にある。
【００６２】
ここで、移動ステージ３１の移動限界位置から図１及び図２の右下方向への移動距離ｘを表す位置検出回路７２からの位置信号と、イメージングプレート２１の中心からレーザ光の照射位置（対物レンズ４６の中心位置）までの距離（すなわちレーザ光の照射位置の半径ｒ）との関係について説明しておく。移動ステージ３１すなわちイメージングプレート２１が移動限界位置にある状態においては、図１０(Ａ)に示すように、イメージングプレート２１の中心から対物レンズ４６の中心位置までの距離をＲｘとする。なお、この場合、対物レンズ４６は前記イメージングプレート２１の中心位置から図１及び図２にて左上方向にあり、また前記距離Ｒｘは予め測定されてコントローラ９１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２１を移動限界位置から図１及び図２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ｒは、ｒ＝ｘ＋Ｒｘ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７２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ｒは、位置検出回路７２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Ｒｘを加算することになる。
【００６３】
そして、前記のように、イメージングプレート２１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Ｒ０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ｒは距離Ｒ０−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２１を駆動限界位置から図１及び図２の右下方向へ移動させる距離ｘは、ｘ＝Ｒ０−α−Ｒｘに等しくなる。すなわち、イメージングプレート２１の読取り開始位置への移動においては、位置検出回路７２から出力される位置信号により表される距離ｘ（＝Ｒ０−α−Ｒｘ）だけ、テーブル２０を図１及び図２の右下方向へ移動させればよい。
【００６４】
次に、スピンドルモータ制御回路７４を制御してスピンドルモータ３７を回転させ、イメージングプレート２１を予め決められた一定の回転速度で回転させる。この場合、スピンドルモータ制御回路７４は、エンコーダ３７ａからのパルス信号を用いて回転速度を計算しながら、前記一定の回転速度でイメージングプレート２１が回転するようにスピンドルモータ３７の回転を制御する。そして、レーザ駆動回路７７を制御してレーザ光源４１によるレーザ光のイメージングプレート２１に対する照射を開始し、フォーカスサーボ回路８１を制御してフォーカスサーボ制御を開始させる。その後、回転角度検出回路７５及びＡ／Ｄ変換器８３の作動を開始させる。
【００６５】
次に、フィードモータ制御回路７３を制御してフィードモータ３２を作動させ、イメージングプレート２１を読取り開始位置から軸受部３４側（図1及び図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は、イメージングプレート２１において回折環基準半径Ｒ０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、前記イメージングプレート２１の回転との同時動作により、イメージングプレート２１上を螺旋状に回転し始める。
【００６６】
次に、回転角度検出回路７５との協働により、イメージングプレート２１の所定の回転角度ごとに、Ａ／Ｄ変換器８３からＳＵＭ信号を取り込み、また位置検出回路７２からの位置信号を取り込むとともに位置信号によって表される距離ｘに所定距離Ｒｘを加算して半径ｒを計算し、前記取込んだＳＵＭ信号を信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)としてメモリに順次記憶するとともに、前記計算した半径値を半径ｒ(ｎ，ｍ)としてメモリに順次記憶する。これにより、イメージングプレート２１の読取りポイントからの輝尽発光の強度すなわち読取りポイントに対するＸ線回折光の露光強度を表す信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が、読取りポイントの半径を表す半径ｒ(ｎ，ｍ)と共にメモリに順次記憶される。この場合、図１１に示すように、変数ｎは螺旋状に移動する読取りポイントの所定の回転角度ごとに「１」ずつ増加する変数であり、変数ｍは読取りポイントが１回転する毎に「１」ずつ増加する変数である。なお、変数ｎ，ｍは、回転角度検出回路７５からの回転角度θｐを用いて順次変更される。
【００６７】
そして、レーザ光の照射位置が回折環基準半径Ｒ０よりも所定距離αだけ大きくなった時点で、前記ＳＵＭ信号及び半径値の読取りを終了する。この位置は、位置検出回路７２から出力される位置がＲ０＋α−Ｒｘになる位置である。これにより、レーザ光の照射位置が回折環基準半径Ｒ０よりも所定距離αだけ小さな位置から回折環基準半径Ｒ０よりも所定距離αだけ大きな位置までの信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径ｒ(ｎ，ｍ)がメモリには記憶されることになる。また、このＳＵＭ信号及び半径値の読取り終了時には、フォーカスサーボ回路８１によるフォーカスサーボ制御を停止し、レーザ駆動回路７７を制御してレーザ光源４１によるレーザ光の照射を停止させ、Ａ／Ｄ変換器８３及び回転角度検出回路７５の作動を停止させ、かつフィードモータ制御回路７３を制御してフィードモータ３２の作動を停止させてイメージングプレート２１の移動を停止させる。なお、この状態では、位置検出回路７２の作動及びイメージングプレート２１の回転は、以前と同様のまま継続されている。
【００６８】
前記回折環読取り処理後、コントローラ９１は、ステップＳ１８にて、回折環消去処理を実行する。この回折環消去処理は、前記イメージングプレート２１に形成された回折環を消去するための処理である。具体的には、次のような処理を実行する。まず、フィードモータ制御回路７３を制御してフィードモータ３２を作動させて、イメージングプレート２１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２１が消去開始位置は、ＬＥＤ５３から出力される可視光の中心が前記計算した回折環基準半径Ｒ０よりも所定距離γだけ小さい位置である。すなわち、この位置は、イメージングプレート２１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２１の中心からＬＥＤの可視光の中心までの距離をＲｙ’とすると、位置検出回路７２から出力される位置がＲ０−γ−Ｒｙ’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、前記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、前記撮像された回折環が確実に消去される。
【００６９】
次に、ＬＥＤ駆動回路８４を制御してＬＥＤ５３による可視光のイメージングプレート２１に対する照射を開始させ、フィードモータ制御回路７３を制御してフィードモータ３２を作動させて、イメージングプレート２１を消去開始位置から軸受部３４側（図１及び図２の右下方向）に一定速度で移動させる。そして、イメージングプレート２１の現在の位置が消去終了位置を超えると、回折環の消去処理を終了する。この消去終了位置は、回折環基準半径Ｒ０よりも所定距離γだけ大きな位置、すなわち位置検出回路７２から出力される位置がＲ０＋γ−Ｒｙ’になる位置である。これにより、回転するイメージングプレート２１に対し、前記回折環基準半径Ｒ０から所定距離γだけ内側から所定距離γだけ外側まで、ＬＥＤ５３による可視光が照射されるので、前記回折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。この回折環の消去処理の終了時には、フィードモータ制御回路７３を制御してイメージングプレート２１の移動を停止させ、ＬＥＤ駆動回路８４を制御してＬＥＤ５３による可視光の照射を停止させ、位置検出回路７２の作動を停止させ、かつスピンドルモータ制御回路７４を制御してスピンドルモータ３７の作動を停止させて、イメージングプレート２１の回転を停止させる。
【００７０】
前記回折環読取り処理後、コントローラ９１は、ステップＳ２０にて、データ処理ルーチンを実行する。このデータ処理ルーチンは、回折環の半径方向における反射光の強度曲線のピークの大きさを求め、ピークが設定された大きさ未満である場合には再測定を行うことを決定する処理である。このデータ処理ルーチンの詳細は、図４Ａ乃至図４Ｃに示されており、ステップＳ１００にてその実行が開始される。
【００７１】
このデータ処理ルーチンの実行開始後、コントローラ９１は、ステップＳ１０２にて、変数ｑが「０」であるか、すなわち初回測定（すなわち１回目の測定）であるか、再測定（すなわち２回目以降の測定）であるかを判定する。変数ｑが前記ステップＳ１２の処理により「０」に初期設定されたまま、すなわち初回の測定であれば、コントローラ９１は、ステップＳ１０４にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ１０４〜Ｓ１１４からなる処理を実行する。
【００７２】
コントローラ９１は、ステップＳ１０４にて、変数ｎ，ｔを「１」にそれぞれ初期設定する。変数ｎは、前述した場合と同様に、読取りポイントの所定の回転角度ごとに「１」ずつ増加する変数であり、変数ｔは後述するピーク値Ｐ(ｔ)及びピーク高さＰＧ(ｔ)を指定する「１」ずつ増加する変数である。前記ステップＳ１０４の処理後、コントローラ９１は、ステップＳ１０６にて、前記ステップＳ１８の回折環読取り処理によってメモリに記憶されていて、変数ｎによって指定される信号強度Ｓ(ｎ，１)〜Ｓ(ｎ，ｍmax)及び半径ｒ(ｎ，１)〜ｒ(ｎ，ｍmax)を用いて、受光強度曲線を作成する。この場合、値１〜ｍmaxは前述した変数ｍすなわち読取りポイントが１回転するごとに「１」ずつ増加する変数に対応しており、値ｍmaxは、メモリに記憶されている信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径ｒ(ｎ，ｍ)のうちで、変数ｎによって指定される信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径ｒ(ｎ，１)〜ｒ(ｎ，ｍmax)の数、すなわち変数ｍの最大値である。したがって、前記受光強度曲線は変数ｎ（＝１）によって指定される回転角度における半径方向に沿った信号強度の分布曲線である。なお、この場合、形成される受光強度曲線はスムージング処理される。次に、コントローラ９１は、ステップＳ１０８にて、前記受光強度曲線のピーク値を計算してピーク値Ｐ(ｔ)としてメモリに記憶するとともに、受光強度曲線の平坦部分からピーク点までの高さを計算してピーク高さＰＧ(ｔ)としてメモリに記憶する。なお、ピーク値の計算においては、受光強度が増加した後に減少する点を補間処理によりピーク点として検出し、検出したピーク点のレベルをピーク値とする。また、平坦部分とは図５(Ａ)〜(Ｃ)においてピーク点の両側に位置する部分であり、ピーク高さの計算においては、前記両側に位置する部分の平均値を平坦部分の高さ（ベースレベル）として利用する。
【００７３】
前記ステップＳ１０８の処理後、コントローラ９１は、ステップＳ１１０にて変数ｎに所定値ｋを加算し、ステップＳ１１２にて加算後の変数ｎが値ｎmaxよりも大きいかを判定する。この場合、所定値ｋは、所定の正の整数値であり、「１」であってもよいが、ステップＳ１０６〜Ｓ１１４の処理時間を短縮させるために「１」よりも大きな値である。また、値ｎmaxはメモリに記憶されている信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径ｒ(ｎ，ｍ)における変数ｎの最大値、すなわち読取りポイントの最大角度に対応する値である。初期の状態では変数ｎは「１」であり、値ｎ＋ｋは値ｎmaxよりも小さく、コントローラ９１は、ステップＳ１１２にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１１４にて変数ｔに「１」を加算して、ステップＳ１０６〜ステップＳ１１２をふたたび実行する。そして、変数ｎがステップＳ１１０の処理によって値ｎmaxより大きくなるまで、ステップＳ１１２にて「Ｎｏ」と判定され、ステップＳ１０６〜Ｓ１１４の循環処理が繰り返し実行される。この循環処理により、読取りポイントにおける所定角度に所定値ｋを乗算した角度ごとに、ピーク値Ｐ(ｔ)及びピーク高さＰＧ(ｔ)が順次記憶されていく。
【００７４】
そして、変数ｎが値ｎmaxよりも大きくなると、すなわち１回転分のピーク値Ｐ(ｔ)及びピーク高さＰＧ(ｔ)の記憶が終了すると、コントローラ９１は、ステップＳ１１２にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ１１６にて、ピーク値Ｐ(１)〜Ｐ(ｔmax)の最大値Ｐmaxを抽出するとともに、ピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の最小値ＰＧminを抽出する。なお、値ｔmaxはピーク値Ｐ(ｔ)及びピーク高さＰＧ(ｔ)のそれぞれの数に等しい。また、この最大値Ｐmaxが本発明の測定ピーク値に対応し、この最小値ＰＧminが本発明の測定ピーク高さに対応する。
【００７５】
次に、コントローラ９１は、図４ＢのステップＳ１１８にて、ピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の最小値ＰＧminが基準高さＰＧｏ以上であるかを判定する。この基準高さＰＧｏは、ピーク点を精度よく検出できる最小限のピーク高さとして実験により確認された値である。この場合、最小値ＰＧminが基準高さＰＧｏ以上であれば、コントローラ９１は、ステップＳ１１８にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ１４０にて「再測定なし」を設定して、ステップＳ１５６にてこのデータ処理ルーチンの実行を終了する。このデータ処理ルーチンの実行終了後、コントローラ９１は、図３のメインプログラムに戻り、ステップＳ２２にて「再測定あり？」を判定する。この場合、「再測定なし」に設定されているので、コントローラ９１は、ステップＳ２２にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２６の残留応力の計算及び表示処理を実行する。
【００７６】
ステップＳ２６の残留応力の計算及び表示処理においては、まず、前記ステップＳ１８の回折環読取り処理によって取得した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)及び半径ｒ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)を用いてピーク位置ｒｐ(ｎ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)を計算する。具体的には、変数ｎを「１」から値ｎmaxまで順次変化させながら、１〜ｎmaxまで変化する変数ｎの各値（ｎ＝ｎｘ）ごとに、信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝ｎｘ，ｍ＝１〜ｍmax）及び半径ｒ(ｎ，ｍ)（ｎ＝ｎｘ，ｍ＝１〜ｍmax）を用いて受光強度曲線、すなわち変数ｎ（＝ｎｘ）によって指定される回転角度における半径方向に沿った信号強度の分布曲線をそれぞれ作成して、作成した受光強度曲線からピーク位置ｒｐ(ｎ)（＝ｎｘ)をそれぞれ計算する。なお、この場合も、形成される受光強度曲線はスムージング処理されるとともに、ピーク位置は受光強度が増加した後に減少する点を補間処理を行って計算される。これにより、所定角度ごとにおける受光強度のピーク位置ｒｐ(ｎ)（ｎ＝１〜ｎmax)、すなわち回折環の所定角度ごとの半径がそれぞれ計算される。
【００７７】
その後、コントローラ９１は、このピーク位置ｒｐ(ｎ)（ｎ＝１〜ｎmax)を用いて、測定対象物ＯＢである鉄材の測定箇所の残留圧縮応力（垂直応力）を計算し、計算した結果に応じて鉄材のショットピーニングによる加工結果を評価する。なお、これらの残留応力は、従来からよく知られているｃｏｓα法を用いて計算されるとともに、その計算結果による残留応力の大きさにより、ショットピーニングの評価がなされる。そして、計算された残留応力及び評価結果を表示装置９３に表示して、ステップＳ２８にてメインプログラムの実行を終了する。
【００７８】
一方、前記ステップＳ１１６の処理により抽出したピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の最小値ＰＧminが基準高さＰＧｏ未満であれば、コントローラ９１は、図４ＢのステップＳ１１８にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ１２０にて、最小値ＰＧminを基準高さＰＧｏで除算した除算値ＰＧmin／ＰＧｏが「０．５」以上であるかを判定する。この判定処理は、後述する２回目の回折環撮像処理においてＸ線の照射時間Ｔｘとして基準照射時間Ｔxoを採用すれば、初回の最小値ＰＧminと、２回目の回折環読取り処理によって取得される信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)に関するピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の最小値ＰＧminとを加算したピーク高さが基準高さＰＧｏを超えて、ピーク点を精度よく検出できるか否かを判定するものである。したがって、除算値ＰＧmin／ＰＧｏが「０．５」以上であれば、すなわち初回と同じ２回目の回折環撮像処理及び回折環読取り処理によってピーク点を精度よく検出できる場合には、コントローラ９１は、ステップＳ１２０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１２８にて変数Ｑを「１」に設定する。なお、この変数Ｑは、詳しくは後述するように、再測定（回折環撮像処理、回折環読取り処理及び回線環消去処理）を行うべき回数である。
【００７９】
前記ステップＳ１２８の処理後、コントローラ９１は、ステップＳ１３６にて、前記ステップＳ１８の回折環読取り処理によって取得した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)、すなわち初回の回折環読み取り処理によって取得した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)を、以前の測定による信号強度Ｓ’(ｎ，ｍ，ｑ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax，ｑ＝０)としてメモリに記憶しておく。なお、この場合の変数ｑは、初期設定された「０」である。前記ステップＳ１３６の処理後、コントローラ９１は、ステップＳ１３８にて、「再測定あり」に設定して、ステップＳ１５６にてこのデータ処理ルーチンの実行を終了する。
【００８０】
このデータ処理ルーチンの実行終了後、コントローラ９１は、図３のメインプログラムに戻り、ステップＳ２２にて「Ｙｅｓ」すなわち「再測定あり」と判定して、ステップＳ２４にて変数ｑに「１」を加算してステップＳ１４に戻り、前述したステップＳ１４の回折環撮像処理、ステップＳ１６の回折環読取り処理及びステップＳ１８の回折環消去処理を実行する。なお、この場合も、回折環撮像処理におけるＸ線の照射時間Ｔｘは、初期設定された基準照射時間Ｔxoのままである。この状態では、今回の回折環撮像処理及び回折環読取り処理により、新たな信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)及び半径(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)がメモリに記憶される。前記ステップＳ１８の処理後、コントローラ９１は、ステップＳ２０にてデータ処理ルーチンをふたたび実行し始める。この場合、変数ｑは前記ステップＳ２４の処理により「１」が加算されて「１」に設定されているので、コントローラ９１は、ステップＳ１００のデータ処理ルーチンの開始後、ステップＳ１０２にて「Ｎｏ」と判定して、図４ＣのステップＳ１４２に進む。
【００８１】
ステップＳ１４２においては、変数Ｑが「１」であるかを判定する。この場合、変数Ｑは前記ステップＳ１２８の処理により「１」に設定されているので、コントローラ９１は、ステップＳ１４２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１４４にて、前記新たな信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)に前記ステップＳ１３６の処理により記憶しておいたＳ’(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax，０）を加算して、加算値Ｓ(ｎ，ｍ)＋Ｓ’(ｎ，ｍ)を新たな信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)としてメモリに記憶しておく。なお、この場合、初回及び２回目の回折環撮像処理においては、Ｘ線の照射時間Ｔｘは共に基準時間Ｔxoである。また、初回及び２回目の回折環読取り処理は同一条件で行われ、初回の回折環読取り処理による信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)のイメージングプレート２１に対する読取りポイントと、２回目の回折環読取り処理による信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)のイメージングプレート２１に対する読取りポイントは同一であるので、同一読取りポイントにおける２組の信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が加算されることになる。また、初回及び２回目の回折環読取り処理による半径ｒ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)は同じであるが、本実施形態では、初回の回折環読取り処理による半径ｒ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)は廃棄され、２回目の回折環読取り処理による半径ｒ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)が採用される。
【００８２】
前記ステップＳ１４４の処理後、コントローラ９１は、ステップＳ１５２にてＸ線の照射時間Ｔｘを基準照射時間Ｔxoに設定し、ステップＳ１５４にて「再測定なし」を設定して、ステップＳ１５６にてこのデータ処理ルーチンの実行を終了する。なお、ステップＳ１５２によるＸ線の照射時間Ｔｘの設定は今回の処理では不要であるが、後述する処理により照射時間Ｔｘが基準照射時間Ｔxoから他の値に変更された場合に、照射時間Ｔｘを初期の基準照射時間Ｔxoに戻しておく処理である。
【００８３】
そして、コントローラ９１は、図３のメインプログラムのステップＳ２２の前述した判定処理を実行する。この場合、「再測定なし」に設定されているので、コントローラ９１はステップＳ２２にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ２６にて前述した残留応力の計算及び表示処理を実行して、ステップＳ２８にてメインプログラムの実行を終了する。ただし、この場合には、２回目のステップＳ１４，Ｓ１６の処理によって２回目の回折環撮像処理及び回折環読み取り処理による信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)が新たに取得され、前記ステップＳ１４４の処理により前記新たに取得された信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)が初回の回折環読取り処理による信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)に加算されており、残留応力の計算及び表示処理は、前記加算結果である信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)を用いて行われる。
【００８４】
一方、前記ステップＳ１１６の処理により抽出したピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の最小値ＰＧminが基準高さＰＧｏ未満であり、かつ最小値ＰＧminを基準高さＰＧｏで除算した除算値ＰＧmin／ＰＧｏが「０．５」未満であれば、コントローラ９１は、ステップＳ１１８，Ｓ１２０にてそれぞれ「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ１２２に進む。ステップＳ１２２においては、ピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の最小値ＰＧminを値（ＰＧｏ−ＰＧmin）に変化させた場合におけるピーク値Ｐ(１)〜Ｐ(ｔmax)の最大値Ｐmaxを、下記式１の演算により推定最大値Ｐmax’として推定計算する。
Ｐmax’＝(Ｐmax−Ref)・(ＰＧｏ−ＰＧmin)／ＰＧmin＋Ref  …式１
前記式１において、値Refは回折Ｘ線の露光強度が「０」のときの反射光の強度、すなわちイメージングプレート２１にＸ線を入射させずにレーザ光を照射したときのＡ／Ｄ変換器８３からのＳＵＭ信号のレベルであり、実験により確認された予め決められている値である。また、値ＰＧｏ−ＰＧminはピーク高さの基準高さＰＧｏとピーク高さの最小値ＰＧminとの差(ＰＧｏ−ＰＧmin)であり、この差(ＰＧｏ−ＰＧmin)と最小値ＰＧminとの比の値(ＰＧｏ−ＰＧmin)／ＰＧminを、ピークの最大値Ｐmaxから値Refを減算した値(Ｐmax−Ref)に乗算して、乗算結果(Ｐmax−Ref)・(ＰＧｏ−ＰＧmin)／ＰＧminに値Refを加算している。したがって、前記式１の推定演算により、ピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の最小値ＰＧminを、基準高さＰＧｏと最小値ＰＧminとの差（ＰＧｏ−ＰＧmin）まで大きくした場合における、ピーク値Ｐ(１)〜Ｐ(ｔmax)の最大値Ｐmaxの推定値が推定最大値Ｐmax’として計算されることになる。言い換えれば、この推定最大値Ｐmax’は、詳しくは後述するように、最小値ＰＧminの基準高さＰＧｏまでの不足分を補う照射時間だけＸ線を照射した場合におけるピーク値Ｐ(１)〜Ｐ(ｔmax)の最大値を表す。
【００８５】
前記ステップＳ１２２の処理後、コントローラ９１は、ステップＳ１２４にて、推定最大値Ｐmax’が限界値Ｐlim以下であるかを判定する。この場合、限界値Ｐlimは次のようにして予め決められている値である。Ｘ線の出射時間を増加させて回折Ｘ線の露光強度（すなわちＸ線の出射強度）を大きくしていくと、反射光の強度（フォトディテクタ５０によって検出される受光強度）、すなわち回折Ｘ線の露光強度を「０」にしたときの反射光の強度に輝尽発光の強度を加えた強度は、図７に示すように徐々に大きくなる。そして、Ｘ線の出射時間をさらに増加させて回折Ｘ線の露光強度をさらに大きくしていくと、反射光の強度は飽和する。この図７に示すような特性を予め実験により確認しておき、前記飽和する反射光の強度よりも多少小さな強度が限界値Ｐlimとして予め定められる。なお、反射光の強度は実際にはＡ／Ｄ変換器８３が出力する信号強度であるので、レーザ光源４１が出射するレーザ光の強度及び増幅回路７８の増幅率により異なった値になる。よって、限界値Ｐlimは、レーザ光強度及び増幅率ごとに記憶されており、測定の際に設定されているレーザ光強度及び増幅率により使用する値が選択される。
【００８６】
推定最大値Ｐmax’が限界値Ｐlim以下であれば、コントローラ９１は、ステップＳ１２４にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１２６にて、Ｘ線の照射時間Ｔｘを、前記ピーク高さの基準高さＰＧｏとピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の最小値ＰＧminとの差(ＰＧｏ−ＰＧmin)を最小値ＰＧminで除算した値(ＰＧｏ−ＰＧmin)／ＰＧminに基準時間Ｔxoを乗算した値{(ＰＧｏ−ＰＧmin)／ＰＧmin}・Ｔxoに設定する。この場合、値ＰＧo−ＰＧminは最小値ＰＧminの基準高さＰＧoに対する不足分を表し、基準時間Ｔxoは最小値ＰＧminを得たときのＸ線の照射時間であるので、前記計算されるＸ線の照射時間Ｔｘは、２回目の測定によるピーク高さＰＧの最小値ＰＧminが前記値(ＰＧｏ−ＰＧmin)になると推定されるＸ線の照射時間、すなわち最小値ＰＧminの基準高さＰＧｏまでの不足分を補う照射時間を表すことになる。そして、このことは、前述したステップＳ１４４による初回の測定結果と２回目の測定結果である両信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)の加算により、加算結果である信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)を用いて計算されるピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の最小値ＰＧminはほぼ基準高さＰＧｏになることが予想されることを意味する。
【００８７】
前記ステップＳ１２６の処理後、コントローラ９１は、前述したステップＳ１２８，Ｓ１３６，Ｓ１３８の処理により、変数Ｑを「１」に設定し、初回の回折環読み取り処理によって取得した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)を信号強度Ｓ’(ｎ，ｍ，０)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)としてメモリに記憶しておき、かつ「再測定あり」に設定して、ステップＳ１５６にてこのデータ処理ルーチンの実行を終了する。このデータ処理ルーチンの実行終了後、コントローラ９１は、図３のメインプログラムに戻り、ステップＳ２２の判定処理を実行する。この場合も、前記ステップＳ１３８の処理により、「再測定あり」に設定されているので、コントローラ９１は、ステップＳ２２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２４にて変数ｑに「１」を加算してステップＳ１４に戻り、前述したステップＳ１４の回折環撮像処理、ステップＳ１６の回折環読取り処理及びステップＳ１８の回折環消去処理を実行する。この場合には、Ｘ線の照射時間Ｔｘは、基準照射時間Ｔxoではなく、前述したステップＳ１２６の処理によって設定された値{(ＰＧｏ−ＰＧmin)／ＰＧmin}・Ｔxoに等しい。そして、この場合も、今回の回折環撮像処理及び回折環読取り処理により、新たな信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)及び半径(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)がメモリに記憶される。前記ステップＳ１８の処理後、コントローラ９１は、ステップＳ２０にてデータ処理ルーチンをふたたび実行し始める。この場合も、変数ｑは前記ステップＳ２４の処理により「１」が加算されて「１」に設定されているので、コントローラ９１は、ステップＳ１００のデータ処理ルーチンの開始後、ステップＳ１０２にて「Ｎｏ」と判定して、図４ＣのステップＳ１４２に進む。
【００８８】
この場合も、変数Ｑは前記ステップＳ１２８の処理により「１」に設定されているので、コントローラ９１は、ステップＳ１４２にて「Ｙｅｓ」と判定して、前述したステップＳ１４４の処理により、前記新たな信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)に前記ステップＳ１３６の処理により記憶しておいたＳ’(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax，０）を加算して、加算値Ｓ(ｎ，ｍ)＋Ｓ’(ｎ，ｍ)を新たな信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)としてメモリに記憶する。なお、この場合には、初回の回折環撮像処理におけるＸ線の照射時間Ｔｘは基準照射時間Ｔxoであるが、２回目のＸ線の照射時間Ｔｘは前記値{(ＰＧｏ−ＰＧmin)／ＰＧmin}・Ｔxoによって表された時間である。また、回折環読取り処理に関しては、初回及び２回目とも同一条件で行われるので、この場合も、初回及び２回目の２組の信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)が加算されるとともに、２回目の回折環読取り処理による半径ｒ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)が採用される。
【００８９】
前記ステップＳ１４４の処理後、コントローラ９１は、前述した場合と同様に、ステップＳ１５２，Ｓ１５４の処理により、Ｘ線の照射時間Ｔｘを基準照射時間Ｔxoに設定し、「再測定なし」を設定して、ステップＳ１５６にてこのデータ処理ルーチンの実行を終了する。なお、この場合、２回目の回折環撮像処理におけるＸ線の照射時間Ｔｘは基準時間Ｔxoとは異なる値に設定されているが、このステップＳ１５２の処理により、照射時間Ｔｘは基準照射時間Ｔxoに戻される。
【００９０】
そして、この場合も、「再測定なし」に設定されているので、コントローラ９１はステップＳ２２にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ２６にて前述した残留応力の計算及び表示処理を実行して、ステップＳ２８にてメインプログラムの実行を終了する。この場合も、２回目のステップＳ１４，Ｓ１６の処理によって２回目の回折環撮像処理及び回折環読み取り処理による信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)が新たに取得され、前記ステップＳ１４４の処理により前記新たに取得された信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)が初回の回折環読取り処理による信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)に加算されており、残留応力の計算及び表示処理は、前記加算結果である信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)を用いて行われる。ただし、この場合には、前述のように、初回及び第２回目の回折環撮像処理においては、Ｘ線の照射時間は異なる。
【００９１】
一方、前記ステップＳ１１６の処理により抽出したピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の最小値ＰＧminが基準高さＰＧｏ未満であり、かつ最小値ＰＧminを基準高さＰＧｏで除算した除算値ＰＧmin／ＰＧｏが「０．５」未満であっても、前記ステップＳ１２２の処理によって計算された推定最大値Ｐmax’が限界値Ｐlimより大きければ、コントローラ９１は、ステップＳ１２４にて「Ｎｏ」と判定して、前述したステップＳ１２６に進むことなく、ステップＳ１３０に進む。これは、Ｘ線の照射時間Ｔｘを値{(ＰＧｏ−ＰＧmin)／ＰＧmin}・Ｔxoに設定して回折環撮像処理によりＸ線を照射した場合には、回折環読取り処理によって取得した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)を用いて計算される反射光の強度曲線は飽和してしまい、前記強度曲線からピークの検出が精度よくできないからである。
【００９２】
ステップＳ１３０においては、前記推定最大値Ｐmax’を限界値Ｐlimに変化させた場合におけるピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の推定最小値ＰＧmin’を、下記式２の演算により計算する。
ＰＧmin’＝ＰＧmin・(Ｐlim−Ref)／(Ｐmax’−Ｒｅｆ)  …式２
次に、ステップＳ１３２にて、Ｘ線の照射時間Ｔｘを、前記推定最小値ＰＧmin’を最小値ＰＧminで除算した値ＰＧmin’／ＰＧminに基準時間Ｔxoを乗算した値(ＰＧmin’／ＰＧmin)・Ｔxoに設定する。この照射時間Ｔｘ（＝(ＰＧmin’／ＰＧmin)・Ｔxo）は、Ｘ線の照射によって形成される回折環に関して、ピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の最小値ＰＧminが推定最小値ＰＧmin’になると推定される時間である。
【００９３】
前記ステップＳ１３２の処理後、コントローラ９１は、ステップＳ１３４にて、基準高さＰＧｏから最小値ＰＧminを減算した減算値(ＰＧｏ−ＰＧmin)を推定最小値ＰＧmin’で除算した除算結果(ＰＧｏ−ＰＧmin)／ＰＧmin’の小数点以下を切り上げて変数Ｑとして設定する。この場合、値ＰＧo−ＰＧminは初回の測定による最小値ＰＧminの基準高さＰＧoに対する不足分を表し、これを推定最小値ＰＧmin’で除算し、小数点以下を切り上げて変数Ｑとして設定することにより、前記不足分ＰＧo−ＰＧminが補われる前記照射時間Ｔｘ（＝(ＰＧmin’／ＰＧmin)・Ｔxo）（推定最小値ＰＧmin’が取得されるＸ線の照射時間）の２回目以降のＸ線の照射回数を表すことになる。なお、この場合、最小値ＰＧminは値ＰＧｏ／２未満であり（ステップＳ１２０の「Ｎｏ」との判定処理参照）、かつ推定最小値ＰＧmin’は最小値ＰＧminより小さいので（ステップＳ１２４の「Ｎｏ」との判定処理及びステップＳ１３０の処理参照）、変数Ｑは「２」以上の値となる。
【００９４】
前記ステップＳ１３４の処理後、コントローラ９１は、前述したステップＳ１３６，Ｓ１３８の処理により、初回の回折環読み取り処理によって取得した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)を信号強度Ｓ’(ｎ，ｍ，０)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)としてメモリに記憶しておき、かつ「再測定あり」に設定して、ステップＳ１５６にてこのデータ処理ルーチンの実行を終了する。なお、この場合の変数ｑは「０」に初期設定されたままである。このデータ処理ルーチンの実行終了後、コントローラ９１は、図３のメインプログラムに戻り、ステップＳ２２の判定処理を実行する。この場合も、前記ステップＳ１３８の処理により、「再測定あり」に設定されているので、コントローラ９１は、ステップＳ２２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２４にて変数ｑに「１」を加算してステップＳ１４に戻り、前述したステップＳ１４の回折環撮像処理、ステップＳ１６の回折環読取り処理及びステップＳ１８の回折環消去処理を実行する。この場合には、Ｘ線の照射時間Ｔｘは、基準照射時間Ｔxoではなく、前述したステップＳ１３２の処理によって設定された値(ＰＧmin’／ＰＧmin)・Ｔxoに等しい。そして、この場合も、今回の回折環撮像処理及び回折環読取り処理により、新たな信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)及び半径(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)がメモリに記憶される。前記ステップＳ１８の処理後、コントローラ９１は、ステップＳ２０にてデータ処理ルーチンをふたたび実行し始める。この場合も、変数ｑは前記ステップＳ２４の処理により「１」が加算されて「１」に設定されているので、コントローラ９１は、ステップＳ１００のデータ処理ルーチンの開始後、ステップＳ１０２にて「Ｎｏ」と判定して、図４ＣのステップＳ１４２に進む。
【００９５】
ステップＳ１４２においては、変数Ｑが「１」であるかを判定する。この場合、変数Ｑは「２」以上であるので、コントローラ９１は、ステップＳ１４２にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１４６に進む。ステップＳ１４６においては、変数ｑと変数Ｑが等しいかが判定される。この場合、変数ｑは「１」であり、変数Ｑは前述のように「２」以上であるので、コントローラ９１は、ステップＳ１４６にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１４８に進む。ステップＳ１４８においては、２回目の回折環読み取り処理によって取得した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)を信号強度Ｓ’(ｎ，ｍ，ｑ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)としてメモリに記憶しておく。そして、ステップＳ１５６にてこのデータ処理ルーチンの実行を終了する。なお、この場合の変数ｑは「１」に変更されている。
【００９６】
このデータ処理ルーチンの実行終了後、コントローラ９１は、図３のメインプログラムに戻り、ステップＳ２２の判定処理を実行する。この場合、初回の測定後の前記ステップＳ１３８の処理により、「再測定あり」に設定されたままであるので、コントローラ９１は、ステップＳ２２にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ２４にて変数ｑに「１」を加算して変数ｑを「２」に変更して、ステップＳ１４に戻り、前述したステップＳ１４の回折環撮像処理、ステップＳ１６の回折環読取り処理及びステップＳ１８の回折環消去処理を実行する。この場合には、Ｘ線の照射時間Ｔｘは、前記２回目の測定時の値(ＰＧmin’／ＰＧmin)・Ｔxoに保たれたままである。そして、この場合も、今回の回折環撮像処理及び回折環読取り処理により、新たな信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)及び半径(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)がメモリに記憶される。前記ステップＳ１８の処理後、コントローラ９１は、ステップＳ２０にてデータ処理ルーチンをふたたび実行し始める。この場合、変数ｑは前記ステップＳ２４の処理により「２」に設定されているので、コントローラ９１は、ステップＳ１００のデータ処理ルーチンの開始後、ステップＳ１０２にて「Ｎｏ」と判定して、図４ＣのステップＳ１４２に進む。
【００９７】
この場合も、変数Ｑは「２」以上であるので、コントローラ９１は、ステップＳ１４２にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１４６に進む。そして、ステップＳ１４６においては、変数ｑと変数Ｑが等しいかがふたたび判定される。この場合、変数ｑは「２」であり、変数Ｑが「２」であれば、コントローラ９１は、ステップＳ１４６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１５０に進む。一方、変数Ｑが「２」でなければ、すなわち変数Ｑが「２」よりも大きければ、コントローラ９１はステップＳ１４６にて「Ｎｏ」と判定し、ふたたびステップＳ１４８において、３回目の回折環読み取り処理によって取得した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)を信号強度Ｓ’(ｎ，ｍ，ｑ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)としてメモリに記憶しておく。そして、ステップＳ１５６にてこのデータ処理ルーチンの実行を終了する。なお、この場合の変数ｑは「２」に変更されている。
【００９８】
このデータ処理ルーチンの実行終了後、コントローラ９１は、ふたたび図３のメインプログラムに戻り、ステップＳ２２の判定処理を実行する。そして、この場合も、初回の測定後の前記ステップＳ１３８の処理により、「再測定あり」に設定されたままであるので、コントローラ９１は、ステップＳ２２にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ２４にて変数ｑに「１」を加算して変数ｑを「３」に変更して、ステップＳ１４に戻り、前述したステップＳ１４の回折環撮像処理、ステップＳ１６の回折環読取り処理及びステップＳ１８の回折環消去処理を実行する。この場合も、Ｘ線の照射時間Ｔｘは、前記３回目の測定時の値(ＰＧmin’／ＰＧmin)・Ｔxoに保たれたままであり、今回の回折環撮像処理及び回折環読取り処理により、新たな信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)及び半径(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)がメモリに記憶される。前記ステップＳ１８の処理後、コントローラ９１は、ステップＳ２０にてデータ処理ルーチンをふたたび実行し始める。この場合、変数ｑは前記ステップＳ２４の処理により「３」に設定されているので、コントローラ９１は、ステップＳ１００のデータ処理ルーチンの開始後、ステップＳ１０２にて「Ｎｏ」と判定して、図４ＣのステップＳ１４２に進む。
【００９９】
この場合も、変数Ｑは「２」以上であるので、コントローラ９１は、ステップＳ１４２にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１４６に進む。そして、ステップＳ１４６においては、変数ｑと変数Ｑが等しいかがふたたび判定される。この場合、変数ｑは「３」であり、変数Ｑが「３」であれば、コントローラ９１は、ステップＳ１４６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１５０に進む。一方、変数Ｑが「３」でなければ、すなわち変数Ｑが「３」よりも大きければ、コントローラ９１はステップＳ１４６にて「Ｎｏ」と判定し、ふたたび前述したデータ処理ルーチンのステップＳ１４８及びメインプログラムのステップＳ２２，Ｓ２４，Ｓ１４〜Ｓ２０の処理を、変数ｑが変数Ｑに等しくなるまで繰り返し実行する。これにより、Ｘ線の照射時間Ｔｘは前記値(ＰＧmin’／ＰＧmin)・Ｔxoに保たれたまま、新たな信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)及び半径(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)がメモリに記憶される。この場合、変数ｑは前記ステップＳ２４の処理により順次「１」ずつ増加する。そして、変数ｑが変数Ｑに等しくなると、すなわち変数Ｑによって表された測定回数が終了すると、コントローラ９１は、ステップＳ１４６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１５０に進む。
【０１００】
ステップＳ１５０においては、メモリに記憶されていて、「０」から値Ｑ−１までの変数ｑによって指定されるＱ個の信号強度Ｓ’(ｎ，ｍ，ｑ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)の合計値に、新たな信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)が加算されて、信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)としてメモリに記憶される。この信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)は初回の測定を含めて(Ｑ＋１)回の測定結果における信号強度を合算したものである。なお、この場合も、この合算された信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)に対応した半径(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)としては、最後に測定された結果がメモリに記憶されている。
【０１０１】
前記ステップＳ１５０の処理後、コントローラ９１は、前述したステップＳ１５２，Ｓ１５４の処理により、Ｘ線の照射時間Ｔｘを基準照射時間Ｔxoに戻すとともに、「再測定なし」を設定して、ステップＳ１５６にてこのデータ処理ルーチンの実行を終了する。そして、コントローラ９１は、図３のメインプログラムの前述したステップＳ２２にて、「Ｎｏ」すなわち「再測定なし」と判定して、ステップＳ２６にて前述した残留応力の計算及び表示処理を実行して、ステップＳ２８にてメインプログラムの実行を終了する。この場合、信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)は、３回以上の回折環撮像処理及び回折環読み取り処理による測定結果における信号強度が合算されたものであり、この合算値を用いて、前述した残留応力の計算及び表示処理が行われる。そして、ステップＳ２８にてメインプログラムの実行が終了して、残留応力の測定が終了される。
【０１０２】
上記説明からも理解できるように、上記実施形態においては、ステップＳ１０４〜Ｓ１１４の処理により、イメージングプレート２１の半径方向における受光強度の平坦部分（ベースレベル）からピーク値Ｐ(１)〜Ｐ(ｔmax)までのピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)をイメージングプレート２１の複数の周方向位置について計算し、ステップＳ１１６の処理により、これらのピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の最小値ＰＧminを計算した。そして、ピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の最小値ＰＧminが、イメージングプレート２１の半径方向における受光強度のピーク点を精度よく検出できる最小限のピーク高さＰＧである基準高さＰＧｏ未満の場合には、ステップＳ１１８，Ｓ１３８，Ｓ２２の処理により、ステップＳ１４の回折環撮像処理、ステップＳ１６の回折環読取り処理、及びステップＳ１８の回線環消去処理からなる再測定処理を行った後、再測定処理におけるステップＳ１６の回折環読取り処理により読取った受光強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax）と、再測定処理前におけるステップＳ１６の回折環読取り処理によって取得した受光強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax）とをステップＳ１３６，Ｓ１４４の処理により合算し、ステップＳ２６においてこの合算結果である受光強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax）を用いて測定対象物ＯＢの残留応力を計算するようにした。これによれば、イメージングプレート２１の受光強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax）の合算結果である受光強度から作成した受光強度曲線は、初回の測定及び再測定のそれぞれのＸ線の照射時間を加算した時間だけＸ線を照射したときの受光強度から作成した受光強度曲線とほぼ一致し、再測定におけるＸ線の照射時間を大幅に大きくしなくても、測定時間を短くしたうえで、イメージングプレート２１の異なる周方向位置ごとの受光強度から精度よくピーク点をそれぞれ取得できて、回折環を用いて測定対象物ＯＢの残留応力を計算できるようになる。
【０１０３】
この場合、ピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の最小値ＰＧminが基準高さＰＧｏの１／２以上であれば、ステップＳ１２０の処理により、ステップＳ１２６の処理によるＸ線の照射時間Ｔｘの再計算は行われず、再測定におけるステップＳ１４の回折環撮像処理によるＸ線の照射時間Ｔｘは基準時間Ｔxoに設定されたままとなる。これによれば、初回の測定及び再測定によるピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)が基準高さＰＧｏの１／２以上であるので、合算処理の合算結果である受光強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax）のピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の最小値ＰＧminが基準高さＰＧoを超える程度の大きさとなり、ステップＳ２６による残留応力が精度よく計算されるようになる。
【０１０４】
また、ピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の最小値ＰＧminが基準高さＰＧｏの１／２未満であれば、ステップＳ１２２〜Ｓ１２６の処理により、ピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の最小値ＰＧminを、基準高さＰＧｏと最小値ＰＧminと差（ＰＧｏ−ＰＧmin）まで大きくした場合における、ピーク値Ｐ(１)〜Ｐ(ｔmax)の最大値Ｐmaxの推定値である推定最大値Ｐmax’、すなわち最小値ＰＧminの基準高さＰＧｏまでの不足分を補う照射時間だけＸ線を照射した場合におけるピーク値Ｐ(１)〜Ｐ(ｔmax)の推定最大値Ｐmax’が、飽和する反射光の強度よりも多少小さな強度である限界値Ｐlim以下であることを条件に、基準高さＰＧｏと最小値ＰＧminとの差の最小値ＰＧminに対する割合を、初回の回折環撮像処理におけるＸ線の照射時間である基準時間Ｔxoに乗算して求めた時間が、再測定処理によって実行される回折環撮像処理におけるＸ線の照射時間Ｔｘとして設定される。すなわち、最小値ＰＧminの基準高さＰＧｏまでの不足分を補う時間が、再測定処理によって実行される回折環撮像処理におけるＸ線の照射時間Ｔｘとして設定される。その結果、前記ステップＳ１３６，Ｓ１４４からなる合算処理の合算結果である受光強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax）によるピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の最小値ＰＧminは、基準高さＰＧｏに達する程度の大きさとなり、ステップＳ２６による残留応力が精度よく計算されるようになる。
【０１０５】
また、ピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の最小値ＰＧminが基準高さＰＧｏの１／２未満であり、かつ推定最大値Ｐmax’が限界値Ｐlimよりも大きい場合には、ステップＳ１２０〜Ｓ１２４，Ｓ１３０〜Ｓ１３２の処理により、前記推定最大値Ｐmax’を限界値Ｐlimに変化させた場合におけるピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の推定最小値ＰＧmin’を計算するとともに、ピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の最小値ＰＧminが推定最小値ＰＧmin’になるＸ線の照射時間Ｔｘが計算される。すなわち、イメージングプレート２１の半径方向における受光強度のピーク値Ｐ(１)〜(ｔmax)の最大値が限界値Ｐlimを超えない状態となるＸ線の照射時間Ｔｘが計算される。そして、ステップＳ１３４の処理により、初回の測定による最小値ＰＧminの基準高さＰＧoに対する不足分ＰＧo−ＰＧminが補われる、前記照射時間ＴｘによるＸ線の２回目以降の照射回数を表す値が変数Ｑとして計算され、ステップＳ２２，Ｓ２４，Ｓ１４２，Ｓ１４６，Ｓ１５４の処理により、変数Ｑによって指定される回数だけ再測定処理が実行されるとともに、測定された全ての受光強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax）が合算される。その結果、前記ステップＳ１３６，Ｓ１４８、Ｓ１５０からなる合算処理の合算結果である受光強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax）によるピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の最小値ＰＧminは、基準高さＰＧｏよりも大きくなり、ステップＳ２６による残留応力が精度よく計算されるようになる。
【０１０６】
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。
【０１０７】
上記実施形態においては、ピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の最小値ＰＧminが基準高さＰＧｏ未満かつ基準高さＰＧｏの半分ＰＧｏ／２以上であるときには、ステップＳ１１８にて「Ｎｏ」及びステップＳ１２０にて「Ｙｅｓ」と判定して、Ｘ線の照射時間Ｔｘを初回の照射時間と同じ基準照射時間Ｔxoに保って２回目の回折環撮像処理を実行するようにした。しかし、これに代えて、上記実施形態のステップＳ１２６と同様な処理により、初回と２回目の測定の信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)（ｎ＝１〜ｎmax，ｍ＝１〜ｍmax)の合算値によるピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)の最小値ＰＧminが基準高さＰＧｏになるようなＸ線の照射時間Ｔｘ（＝{(ＰＧｏ−ＰＧmin)／ＰＧmin}・Ｔxo）を計算し、この計算した照射時間Ｔｘを用いて２回目の回折環撮像処理を行うようにしてもよい。これによれば、上記実施形態よりも測定時間を短くできる。
【０１０８】
また、上記実施形態及び変形例においては、ステップＳ１０４〜Ｓ１１６の処理により、回折環の半径方向における反射光の強度曲線を所定の回転角度ごとに作成し、複数のピーク値Ｐ(１)〜Ｐ(ｔmax)及びピーク高さＰＧ(１)〜ＰＧ(ｔmax)を求めて、その中からピーク値の最大値Ｐmaxを測定ピーク値として求めるとともに、ピーク高さの最小値ＰＧminを測定ピーク高さとして求めるようにした。しかし、これに代えて、１つの回転角度に対してのみ回折環の半径方向における反射光の強度曲線を作成し、１つのピーク値及びピーク高さを本発明の測定ピーク値及び測定ピーク高さとしてそれぞれ求めて、以降の処理において、前記求めたピーク値及びピーク高さを上記実施形態及び変形例のピーク値の最大値Ｐmax及びピーク高さの最小値ＰＧminに代えて用いるようにしてもよい。これによれば、測定ピーク値及び測定ピーク高さの精度は上記実施形態の場合よりも低下するが、上記実施形態よりも測定時間を短縮できる。
【０１０９】
また、上記実施形態においては、ケース６０の左右側面壁６５，６６に密着させて収納状態にある折り畳み式の支持脚６８ａ，６８ｂを９０度回転させて、Ｘ線回折測定装置を図２の姿勢に維持させるようにしたが、この図２の姿勢と同じ姿勢を維持することができれば、どのような構造の支持部材を設けるようにしてもよい。例えば、Ｘ線回折測定装置の下面壁６４に対して垂直方向に進退可能な支持脚を設け、この支持脚を下面壁６４の下方に突出させて、Ｘ線回折測定装置を図２の姿勢に維持させるようにしてもよい。
【０１１０】
また、上記折り畳み式の支持脚６８ａ，６８ｂをなくし、ケース６０の下面壁６４と傾斜面壁６７が交差する角度と等しい角度のある三角形のブロックを用意して、測定の際には、前記ブロックを測定対象物ＯＢと下面壁６４の間に挿入することにより、Ｘ線回折測定装置を図２と同じ姿勢に維持させるようにしてもよい。なお、この場合、Ｘ線回折測定装置の搬送時には、ブロックを搬送する必要も生じる。
【０１１１】
また、上記実施形態においては、測定対象物ＯＢが大きくて、図２に示すように、Ｘ線回折測定装置を測定対象物ＯＢ上に載置し、測定対象物ＯＢの残留応力を測定するために、イメージングプレート２１に回折Ｘ線による回折環を撮像して、撮像した回折環の形状を読取ることについて説明した。しかし、このＸ線回折測定装置は、測定対象物ＯＢが小さいときの残留応力の測定にも対応させることもできる。この場合、図１３に示すように、Ｘ線回折測定装置を固定支持する固定治具１０１を用意して、設置面ＦＬ上に固定治具１０１を置き、Ｘ線回折測定装置のケース６０の左右側面壁６５，６６を固定治具１０１に固定することにより、傾斜面壁６７が水平になるようにＸ線回折測定装置を固定支持する。
【０１１２】
そして、設置面ＦＬ上には、測定対象物ＯＢを載置する昇降ステージ１０２ａを備えた昇降機１０２を置く。昇降ステージ１０２ａは、上下に昇降可能となっている。そして、小さな測定対象物ＯＢの検査位置が傾斜面壁６７に設けた貫通孔６７ａの位置に対向するように、測定対象物ＯＢを昇降ステージ１０２ａ上に載置した後、測定対象物ＯＢが傾斜面壁６７に接触する高さ位置又は前記高さ位置に近接する位置まで、昇降ステージ１０２ａを上昇させる。その後、上記実施形態と同様に、測定対象物ＯＢにＸ線を照射してイメージングプレート２１に回折環を撮像して、撮像した回折環の形状を読取り、残留応力を計算すれば、小さな測定対象物ＯＢであっても、その残留応力を測定できる。
【０１１３】
また、上記実施形態においては、回折環の形状を測定するために、イメージングプレート２１の回転角度が所定の回転角度になるごとに、信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）及び半径ｒ（ｎ，ｍ）を記憶するようにした。しかし、これに代えて、所定の時間間隔で、イメージングプレート２１の回転角度θ（ｎ，ｍ）、信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）及び半径ｒ（ｎ，ｍ）を取得して記憶してもよい。
【０１１４】
また、上記実施形態においては、受光センサ２５の受光位置を用いて、撮像した回折環の半径が回折環基準半径Ｒ０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Ｒ０を用いることなく、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２１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２１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。
【０１１５】
また、上記実施形態の回折環消去処理においては、テーブル２０を回転させるとともに、半径方向に移動させることにより、イメージングプレート２１に形成された回折環を消去するようにした。しかし、これに代えて、複数のＬＥＤを回折環の消去位置にてイメージングプレート２１の半径方向に延設して配置するようにすれば、テーブル２０を半径方向に移動させることなく回転させるだけで、イメージングプレート２１に形成された回折環を消去できる。さらに、複数のＬＥＤからのＬＥＤ光が、イメージングプレート２１に形成された回折環の全体に照射されるようにすれば、テーブル２０の半径方向の移動及び回転をなくしても、イメージングプレート２１に形成された回折環を消去できる。これらによれば、回折環の消去時間を短くできて、上記実施形態よりも測定時間を短くできる。
【０１１６】
また、上記実施形態においては、レーザ検出装置４０は、フォーカスサーボ制御されるようにしたが、イメージングプレート２１を回転させた際のイメージングプレート２１の受光面と対物レンズ４６との距離の変動が微小であれば、フォーカスサーボ制御は不要である。
【０１１７】
また、上記実施形態においては、イメージングプレート２１に照射されるレーザ光は、一定強度のレーザ光としたが、これに代えて、予め設定されたハイレベルの強度と、予め設定されたローレベルの強度が繰り返されるパルス状のレーザ光とし、ハイレベルの強度になるタイミングでＳＵＭ信号の瞬時値を取得するようにしてもよい。この場合、イメージングプレート２１のＳＵＭ信号の瞬時値を取得するポイントに瞬間的にハイレベルの強度のレーザ光を照射する。すなわち、ＳＵＭ信号の瞬時値を取得するポイントにレーザ光が向かう状態では、レーザ光の強度はローレベルであり、輝尽発光により発生する光はほとんど無い。そして、ＳＵＭ信号の瞬時値を取得するポイントに近づいたとき、レーザ光の強度がハイレベルになって輝尽発光による光が発生する。常にハイレベルの強度のレーザ光を照射した場合は、輝尽発光による光が生じ続けることで光の強度が減少するが、上記のように構成すれば、輝尽発光によって大きな強度の光が発生し、ＳＵＭ信号の瞬時値をより精度よく取得することができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１０…Ｘ線出射器、２０…テーブル、２１…イメージングプレート、２５…受光センサ、３０…テーブル駆動機構、３１…移動ステージ、３２…フィードモータ、３３…スクリューロッド、３７…スピンドルモータ、４０…レーザ検出装置、４１…レーザ光源、４６…対物レンズ、５０…フォトディテクタ、５３…ＬＥＤ、６０…ケース、６３…上面壁、６４…下面壁、６７…傾斜面壁、６７ａ…貫通孔、６８ａ，６８ｂ…支持脚、６９…取っ手、９０…コンピュータ装置、９１…コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図９】
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