(57)【要約】【課題】試料の表面皮下部を精度よく検査する。【解決手段】検査装置２０は、概円形断面を有する試料１０の表面皮下部１２の対象領域１３を検査する装置である。検査装置２０は、Ｘ線を放出するＸ線源４０と、単結晶である結晶板７０と、検出器８０と、を備える。結晶板７０は、Ｘ線源４０から放出され対象領域１３で屈折したＸ線（屈折Ｘ線Ｘ５）を反射回折させるように配置される。結晶板７０は、Ｘ線源４０から放出され試料１０に当たることなく結晶板７０に入射したＸ線（スルーＸ線Ｘ３）を透過させるように配置される。検出器８０は、結晶板７０で反射回折されたＸ線（反射回折Ｘ線Ｘ７）の強度を検出する。【選択図】図２
2018132491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
概円形断面を有する試料の表面皮下部の対象領域を検査する検査装置であって、
Ｘ線を放出するＸ線源と、
前記Ｘ線源から放出され前記対象領域で屈折したＸ線を反射回折させるように、かつ、前記Ｘ線源から放出され前記試料に当たることなく入射したＸ線を透過させるように配置される単結晶である結晶板と、
前記結晶板で反射回折されたＸ線の強度を検出する検出器と、
を備える、
検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置であって、
前記試料と前記検出器とに挟まれた位置に配置され、前記試料を透過し前記結晶板に入射することなく前記検出器に向かうＸ線を遮蔽する遮蔽体を備える、
検査装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の検査装置であって、
前記Ｘ線源と前記試料との間に配置される平行化素子を備え、
前記平行化素子は、前記平行化素子から前記結晶板に向かってＸ線が進むように、かつ、前記試料の表面外側近傍および前記対象領域をＸ線が通るように、Ｘ線を平行化および集光する、
検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の検査装置であって、
前記平行化素子は、前記Ｘ線源から入射されるＸ線の入射角が臨界角よりも小さくなるように配置され、前記Ｘ線源の輝点の位置を焦点とする放物面を有するミラーである、
検査装置。
【請求項５】
請求項３に記載の検査装置であって、
前記平行化素子は、単結晶であり、
前記平行化素子の表面は、前記平行化素子の結晶面に対して非平行な平滑平面である、
検査装置。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか１項に記載の検査装置であって、
前記平行化素子および前記結晶板は、前記概円形断面の中心軸に平行な平面であって前記Ｘ線源、前記試料、および前記検出器を通る平面を対称面として鏡面対称に設けられ、
前記検出器は、
前記対称面に対して一方側の前記対象領域である第１対象領域で屈折したＸ線を検出する第１検出部と、
前記対称面に対して前記第１対象領域とは反対側の前記対象領域である第２対象領域で屈折したＸ線を検出し、前記第１検出部と同じ前記検出器の異なる部分である第２検出部と、
を備える、
検査装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の検査装置であって、
前記検出器は、一列または複数列に配列される複数の画素を備え、
複数の前記画素それぞれは、Ｘ線の強度を検出する、
検査装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の検査装置であって、
前記概円形断面の形状は、概真円である、
検査装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の検査装置を複数備え、
互いに異なる検査装置は、前記試料の周方向に互いにずれた位置の前記対象領域を検査する、
検査システム。
【請求項１０】
概円形断面を有する試料の表面皮下部の対象領域を検査する検査方法であって、
Ｘ線源から放出され前記対象領域で屈折したＸ線を結晶板で反射回折させ、かつ、前記Ｘ線源から放出され前記試料に当たることなく前記結晶板に入射したＸ線を透過させ、
前記結晶板で反射回折されたＸ線の強度を検出器で検出する、
検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を検査するための、検査装置、検査システム、および検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１（図２）などに、従来の検査装置が記載されている。同文献に記載の技術では、試料（被写体）を透過したＸ線の一部を、結晶で反射回折させ、検出することで、試料を観察することが図られている。特許文献２（図１、図５）に記載の技術では、試料（被写体）を透過したＸ線と、試料の表面よりも外側かつ試料の表面の近傍（表面外側近傍）を通過したＸ線と、を重ね合わせることで、試料の辺縁のコントラストを向上させることが図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−３８６２７号公報
【特許文献２】特開２００６−２６４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
試料の表面皮下部を検査する場合がある。この場合、特許文献１、２に記載の技術では、表面皮下部の所定の領域（対象領域）を透過したＸ線を検出しようとすると、試料に当たらずに試料の表面外側近傍を通過したＸ線も検出される。そのため、表面皮下部の検査を精度よく行えないおそれがある。
【０００５】
そこで本発明は、試料の表面皮下部を精度よく検査できる検査装置、検査システム、および検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の手段は、概円形断面を有する試料の表面皮下部の対象領域を検査する検査装置である。検査装置は、Ｘ線を放出するＸ線源と、結晶板と、検出器と、を備える。前記結晶板は、前記Ｘ線源から放出され前記対象領域で屈折したＸ線を反射回折させるように、かつ、前記Ｘ線源から放出され前記試料に当たることなく入射したＸ線を透過させるように配置される単結晶である。前記検出器は、前記結晶板で反射回折されたＸ線の強度を検出する。
【０００７】
第２の手段は、概円形断面を有する試料の表面皮下部の対象領域を検査する検査方法である。検査方法は、次の工程を備える。Ｘ線源から放出され前記対象領域で屈折したＸ線を結晶板で反射回折させ、かつ、前記Ｘ線源から放出され前記試料に当たることなく前記結晶板に入射したＸ線を透過させる。前記結晶板で反射回折されたＸ線の強度を検出器で検出する。
【発明の効果】
【０００８】
第１の手段により、試料の表面皮下部を精度よく検査できる。第２の手段により、試料の表面皮下部を精度よく検査できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】検査システムを、試料の中心軸の方向から見た図である。
【図２】図１に示す検査装置２０を示す図である。
【図３】図２に示す検査装置２０の一部を示す図である。
【図４】図３に示す試料１０の介在物１１による集光作用を示す図である。
【図５】図２に示す試料１０でのＸ線の屈折角θと深さ位置ｙとの関係を示すグラフである。
【図６】図２に示す結晶板７０へのＸ線の入射角と反射率との関係を示すグラフである。
【図７】図６に示すダーウィン幅ＷｄとＸ線のエネルギーとの関係を示すグラフである。
【図８】図５に示すグラフと図６に示すグラフとを並べたグラフである。
【図９】図５に示すグラフと図６に示すグラフとを並べたグラフである。
【図１０】第２実施形態の検査装置２２０を、試料の中心軸の方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
図１〜図９を参照して第１実施形態の検査システムＳの任意の検査装置２０、および、図２に示す検査装置２０に検査される試料１０について説明する。
【００１１】
試料１０は、中心軸１０ａを有する。試料１０は、中心軸１０ａの方向に長い長尺形状であり、例えば線状（線材）であり、例えば棒状（棒材）である。試料１０は、概円形断面を有する。すなわち、試料１０の断面形状（断面の大域的な幾何形状）は、概円形（略円形、疑似円形）である。好ましくは、試料１０の断面形状は、概真円（略真円、疑似真円）である。中心軸１０ａの方向から見た試料１０の断面において、中心軸１０ａから試料１０の表面までの距離の最小値と、中心軸１０ａから試料１０の表面までの距離の最大値と、の関係は次の通りである。例えば、上記最小値は、上記最大値の、０．５倍以上、０．６倍以上、０．７倍以上、０．８倍以上、０．９倍以上、０．９５倍以上、０．９６倍以上、０．９７倍以上、０．９８倍以上、または０．９９倍以上などである。試料１０の断面形状が「概円形」であるためには、上記最小値は、上記最大値の０．５倍以上であることが必要である。試料１０の断面形状が「概真円」であるためには、上記最小値は、上記最大値の０．９９倍以上であることが必要である。試料１０の断面形状は、概円形であれば、楕円形でもよく、略楕円形でもよく、多角形でもよく、略多角形でもよく、角部が丸い略多角形でもよく、略矩形でもよく、角部が丸い略矩形などでもよい。例えば、試料１０の断面形状は、中心軸１０ａを中心とする回転対称の形状であり、中心軸１０ａを中心とする点対称の形状であり、中心軸１０ａを中心とする回転対称の形状でなくてもよい。試料１０の断面の外縁（外周など）は、曲線および直線の少なくともいずれかにより構成される。試料１０の大部分を構成する材料（母材）は、金属であり、例えば鉄であり、例えば鉄を含む金属でもよく、例えば鋼などでもよい。試料１０は、例えば棒鋼などである。試料１０は、中心軸１０ａの方向に連続的に成形（製造）される。試料１０には、ボイド（欠陥）および介在物１１の少なくともいずれかが存在する場合がある。以下では、検査装置２０が介在物１１を検査する場合について説明する。試料１０には、表面皮下部１２がある。また、試料１０には、対象領域１３と、非対象領域１５と、がある。また、試料１０は、傾斜面１７を有する。
【００１２】
（方向など）
検査装置２０に関する方向を次のように定義する。後述する入射Ｘ線Ｘ１の方向を方向Ｕ（入射方向）とする。方向Ｕにおいて、入射Ｘ線Ｘ１における上流側（図２における左側）を「方向Ｕ上流側」とし、入射Ｘ線Ｘ１における下流側（図２における右側）を「方向Ｕ下流側」とする。方向Ｕに直交し、かつ、中心軸１０ａの方向に直交する方向を、方向Ｙ（入射直交方向）とする。方向Ｙは、例えば上下方向などであり、水平方向でもよく、上下方向に対して傾いた方向でもよい。方向Ｙにおいて、中心軸１０ａから対象領域１３に（入射Ｘ線Ｘ１に）近づく側を外側Ｙ１（入射直交方向外側）とする。図３に示すように、方向Ｙにおける位置を、深さ位置ｙとする。例えば、試料１０の最も外側Ｙ１部分の方向Ｙにおける位置を、深さ位置ｙの基準（ｙ＝０）とする。
【００１３】
介在物１１は、図２に示すように、試料１０の母材とは異なる材料で構成される物（異物）である。介在物１１は、例えば非金属物質（非金属異物）である。介在物１１は、例えば硫化物系介在物であり、例えば酸化物系介在物である。硫化物系介在物は、例えばＭｎ、Ｃａ、Ｆｅ、およびＴｉの少なくともいずれかなどを含む硫化物である。酸化物系介在物は、例えばＣａ、Ａｌ、およびＴｉの少なくともいずれかなどを含む酸化物である。試料１０の母材が鉄の場合、酸化物系介在物が、介在物１１の大半を占める。酸化物系介在物には、脱酸生成物、再酸化生成物、および外来系介在物などがある。脱酸生成物は、溶湯への脱酸剤投入時に生成される。再酸化生成物は、スラグとの反応、空気参加により生成される。外来系介在物は、取鍋やタンデッシュでのスラグの巻込み、および、鋳造時のモールドパウダーの巻込みなどにより生成される。介在物１１が表面皮下部１２に存在すると、試料１０が繰り返し応力を受けたときに、介在物１１が応力集中源となる。そのため、介在物１１が、試料１０の疲労破壊（割れ発生など）の原因となるおそれがある。特に酸化物系介在物は、試料１０の疲労破壊の原因になりやすく、問題となりやすい。
【００１４】
表面皮下部１２は、試料１０の内部かつ、試料１０の表面の近傍の部分（浅い内部）である。表面皮下部１２は、試料１０の表面から、所定の深さ（一定深さ）までの領域である。表面皮下部１２は、検査システムＳが検査を行う領域（介在物１１を検知すべき領域）であり、関心領域である。試料１０のうち、表面皮下部１２よりも中心軸１０ａに近い内部領域は、検査システムＳが検査を行わない（または行う必要のない）領域であり、非関心領域である。
【００１５】
対象領域１３は、検査装置２０により検査が行われる部分であり、検査装置２０が検査を担うべき領域である。対象領域１３は、表面皮下部１２の一部を含む。試料１０の断面において、対象領域１３は、試料１０の表面（外周）と、下記の領域端１３ａと、で囲まれた領域である。試料１０の断面において、領域端１３ａは、方向Ｕに延びる直線であって、深さ位置ｙが所定深さΔｙとなる位置を通る直線（仮想的な直線）である。所定深さΔｙの大きさは、試料１０の直径の数分の１程度（例えばＮ分の１：Ｎは２〜９のいずれかの整数）である。例えば、試料１０の直径が数ｍｍであれば、所定深さΔｙの大きさは、１ｍｍ程度である。非対象領域１５は、試料１０のうち、対象領域１３以外の部分である。
【００１６】
傾斜面１７は、対象領域１３に入射する入射Ｘ線Ｘ１を、方向Ｙに屈折させ、例えば方向Ｙの外側Ｙ１に屈折させる。傾斜面１７は、対象領域１３の表面に形成される。傾斜面１７は、対象領域１３の方向Ｕ上流側の部分（例えば中心軸１０ａよりも方向Ｕ上流側の部分）、および方向Ｕ下流側の部分（例えば中心軸１０ａよりも方向Ｕ下流側の部分）の、少なくともいずれかに設けられ、例えば両方に設けられる。傾斜面１７は、方向Ｕおよび方向Ｙに対して傾く。対象領域１３の方向Ｕ上流側部分の傾斜面１７は、方向Ｙの外側Ｙ１ほど、方向Ｕ下流側に配置される。対象領域１３の方向Ｕ下流側の傾斜面１７は、方向Ｙの外側Ｙ１ほど、方向Ｕ上流側に配置される。傾斜面１７は、対象領域１３の方向Ｕにおける幅が、方向Ｙの外側Ｙ１ほど狭くなるように、方向Ｕおよび方向Ｙに対して傾く。中心軸１０ａの方向から見た試料１０の断面において、傾斜面１７は、曲線状でもよく、直線状でもよく、略直線状でもよく、これらを組み合わせた形状でもよい。図２に示す例では、この断面において、傾斜面１７は、弧状であり、円弧状であり、略円弧状でもよい。
【００１７】
検査装置２０は、試料１０の品質を検査する装置であり、対象領域１３の介在物１１を検査する装置である。検査装置２０は、介在物１１の有無を検査し、好ましくは介在物１１の深さ位置ｙ（図３参照）を検査し、好ましくは介在物１１の大きさを検査する。検査装置２０は、試料１０の対象領域１３を透過したＸ線の強度を測定する。図１に示すように、検査装置２０は、複数設けられる。複数の検査装置２０は、検査システムＳを構成する。以下では、１つの検査装置２０について説明した後、検査システムＳについて説明する。図２に示すように、検査装置２０は、ベース部３０と、Ｘ線源４０と、平行化素子５０と、コリメータ６０と、結晶板７０と、検出器８０と、遮蔽体９０と、を備える。検査装置２０は、第１光学系２０Ａと、第２光学系２０Ｂと、を備える。以下では１つの光学系（第１光学系２０Ａ）について説明した後、２つの光学系について説明する。
【００１８】
ベース部３０は、各部材（Ｘ線光学素子、装置）が取り付けられる部分（フレーム）である。ベース部３０には、Ｘ線源４０、平行化素子５０、コリメータ６０、結晶板７０、検出器８０、および遮蔽体９０が取り付けられる。ベース部３０は、板状の光学定盤３１（光学ベースプレート）と、保持部材３３と、試料貫通孔３５と、を備える。光学定盤３１は、環境温度の変化に伴う熱膨張や、温度不均一に伴う歪をできるだけ避けるため、低熱膨張部材であることが好ましく、例えば大理石製であることが好ましい。保持部材３３は、光学定盤３１に取り付けられ、各部材を保持する。保持部材３３は、例えばアルミ合金製であり、例えば鋳造物であり、例えば必要箇所以外が肉抜きされたものであり、例えばＸ線光学素子の設置面がフライス加工仕上げされたものなどである。試料貫通孔３５は、試料１０が通される孔である。試料貫通孔３５は、光学定盤３１に形成され、中心軸１０ａの方向に光学定盤３１を貫通する。試料貫通孔３５は、中心軸１０ａの方向から見て円形である。試料貫通孔３５は、試料貫通孔３５と試料１０との間に隙間ができるような大きさに形成される。
【００１９】
Ｘ線源４０は、Ｘ線を放出する装置である。Ｘ線源４０のうち、Ｘ線の輝点（照射部）は、略点状である。Ｘ線源４０の輝点は、例えば円形であり、例えば直径５μｍ以下などの円形である。Ｘ線源４０の輝点の大きさ（例えば直径など）は、平行化素子５０の性能次第では数ｍｍにすることも可能である。Ｘ線源４０の輝点は、略線状でも良く、中心軸１０ａの方向に延びてもよい。試料１０からＸ線源４０までの距離は、例えば１ｍ以上であり、平行化素子５０の性能次第では１ｍ未満にすることも可能である。
【００２０】
平行化素子５０は、Ｘ線源４０から放出されたＸ線を、平行化および集光する。平行化素子５０は、発散するＸ線を平行化することで、Ｘ線を集光する。平行化素子５０（のひとつの選択肢）は、Ｘ線を全反射させるミラー（平行化ミラー、集光ミラー）である。平行化素子５０は、Ｘ線源４０から平行化素子５０に入射されるＸ線の入射角が、臨界角よりも小さく（浅く）なるように配置される。平行化素子５０は、Ｘ線源４０と試料１０との間に配置される。「間」は、Ｘ線の進路（光路）における間である（以下同様）。
【００２１】
この平行化素子５０は、平行化素子５０から結晶板７０に向かって、Ｘ線が進むように、Ｘ線を平行化および集光する。平行化素子５０は、試料１０の表面外側近傍および対象領域１３をＸ線が通るように、Ｘ線を平行化および集光する。試料１０の表面外側近傍は、試料１０の表面より外側、かつ、試料１０の表面の近傍である。平行化素子５０は、概円形断面の外側Ｙ１端部に接する接線の方向にＸ線が進むように、Ｘ線を平行化および集光する。試料１０の表面外側近傍および対象領域１３に向かって進むＸ線を、入射Ｘ線Ｘ１とする。入射Ｘ線Ｘ１は、平行化素子５０から結晶板７０に向かう方向に進む。入射Ｘ線Ｘ１には角度分散（図３に示すエミッタンスＷ３）があるところ、この角度分散の中央（角度範囲の中央）の角度を方向Ｕとする。図２に示すように、スルーＸ線Ｘ３は、試料１０に当たることなく試料１０の表面外側近傍を通過し、結晶板７０に向かって進むＸ線である。屈折Ｘ線Ｘ５は、対象領域１３を透過し、対象領域１３で屈折し、結晶板７０に向かって進むＸ線である。図３に示すように、試料１０の非対象領域１５を透過したＸ線を、非対象領域透過Ｘ線Ｘ６とする。試料１０の中心近傍（表面皮下部１２よりも中心軸１０ａ側の領域）を透過したＸ線は、非対象領域透過Ｘ線Ｘ６である。非対象領域透過Ｘ線Ｘ６には、例えば、図２に示すＸ線源４０から平行化素子５０に入射することなく試料１０を透過したＸ線が含まれる。
【００２２】
この平行化素子５０は、曲面を有し、中心軸１０ａに平行な（中心軸１０ａの方向に延びる）曲面を有する。平行化素子５０は、Ｘ線源４０の輝点の位置を焦点とする放物面（略放物面を含む）（部分放物面）を有する。平行化素子５０は、曲面ミラーであり、放物面ミラーである。Ｘ線源４０の輝点が小さいほど、平行化素子５０での平行化および集光の作用が得られやすい（エミッタンスＷ３（図３参照）を小さくできる）。
【００２３】
コリメータ６０は、Ｘ線を遮蔽するものであり、検査に用いられないＸ線を遮蔽する。コリメータ６０は、平行化素子５０と試料１０との間のＸ線の進路の近傍に配置される。コリメータ６０は、試料１０の表面外側近傍に向かう入射Ｘ線Ｘ１（スルーＸ線Ｘ３になるＸ線）を遮蔽してもよい。コリメータ６０は、試料１０が方向Ｙに揺動した場合でも、対象領域１３に向かう入射Ｘ線Ｘ１（屈折Ｘ線Ｘ５になるＸ線）を遮らないように（影にならないように）、十分余裕ある位置に配置される。コリメータ６０の材料は、できるだけ原子番号の大きいものが好ましく、例えば重金属が好ましく、例えば鉛などである。Ｘ線が特性Ｘ線の場合、コリメータ６０の材料は、Ｘ線源４０のターゲットの原子番号よりも大きな原子番号の金属であることが好ましい。
【００２４】
結晶板７０は、屈折Ｘ線Ｘ５を反射回折させるように、かつ、スルーＸ線Ｘ３を透過させるように配置される。結晶板７０で反射回折させたＸ線を、反射回折Ｘ線Ｘ７とする。結晶板７０を透過したＸ線を、結晶板透過Ｘ線Ｘ９とする。結晶板７０は、屈折Ｘ線Ｘ５およびスルーＸ線Ｘ３が当たるように配置される。結晶板７０は、入射Ｘ線Ｘ１が進む向きから見て、試料１０よりも後方に配置される。結晶板透過Ｘ線Ｘ９は、結晶板７０で吸収され、結晶板７０を保持する保持部材３３などで吸収されてもよい。結晶板７０は、板状である。結晶板７０は、結晶が対称カットされたものである。すなわち、結晶板７０の表面（Ｘ線が入射する面）の方向は、結晶板７０を構成する結晶の格子面と平行である。結晶板７０は、単結晶の結晶格子により構成され、例えばＳｉの単結晶により構成される。結晶板７０の表面の方向をミラー指数で表すと、例えば（１１１）である。
【００２５】
この結晶板７０の厚さは、例えば１０ｍｍ以上などである。結晶板７０は、保持部材３３に保持される。結晶板７０を保持する保持部材３３は、例えばインバーなどの低膨張率合金製であり、例えば不可抗力的な力学歪が加わらないように構成され、例えば光学定盤３１に対する位置が径変変化しないように光学定盤３１に固定（経年固定）される。結晶板７０は、光学定盤３１に対して角度調整可能に構成される。結晶板７０を保持する保持部材３３は、例えばスイベル式ステージ機構を有するものなどである。結晶板７０は、光学定盤３１の表面に垂直な方向（中心軸１０ａの方向）を軸として角度調整可能である。この角度調整の精度は、例えば、±０．１μｒａｄ（５×１０-6ｄｅｇ）などである。光学定盤３１の表面と平行な方向（中心軸１０ａに直交する方向）を軸とする結晶板７０の角度は、調整可能でもよく、基本的に固定される（半固定される）。光学定盤３１の表面と平行な方向を軸とする結晶板７０の角度調整の精度は、例えば、±０．１μｒａｄ（５×１０-6ｄｅｇ）などである。
【００２６】
検出器８０は、Ｘ線の強度を検出する。検出器８０は、反射回折Ｘ線Ｘ７の強度を検出する。検出器８０は、Ｘ線源４０と検出器８０とで試料１０を挟むように配置される。検出器８０から試料１０までの距離は、例えば１ｍ以上などであり、１ｍ未満でもよい。検出器８０は、例えば半導体を利用した半導体検出器であり、例えば光子計数（フォトン・カウンティング）型であり、例えば純ＳｉまたはＣｄＴｅの素子を有する。検出器８０は、例えば光変換型でもよく、光電子増倍管にシンチレータ（ＮａＩ結晶などを用いたもの）を搭載したものなどでもよい。検出器８０は、複数の画素８１を備える。なお、検出器８０の画素８１は１つのみ設けられてもよい。以下では画素８１が複数設けられる場合について説明する。
【００２７】
複数の画素８１（微小画素）は、一列（１次元的）または複数列（２次元的）に配列される。複数の画素８１それぞれは、Ｘ線の強度を検出する。複数の画素８１は、少なくとも方向Ｙに並ぶ。検出器８０が複数の画素８１を備えることで、介在物１１の深さ位置ｙおよび大きさの少なくともいずれかの情報を得ることができる。複数の画素８１が複数列に配列される場合、複数の画素８１は、方向Ｙおよび中心軸１０ａの方向に並ぶ。例えば、検出器８０は、一列のみの画素８１を備えるラインセンサである。例えば、検出器８０は、複数列の画素８１を備えるエリアセンサ（撮像型検出器）でもよい。例えば、検出器８０は、複数列（複数段）の画素８１を備えるＴＤＩ（Time Delay Integration）方式のものでもよい。なお、図２では、複数の画素８１の一部にのみ符号を付した。
【００２８】
遮蔽体９０は、検出器８０で検出される屈折Ｘ線Ｘ５のＳ／Ｎ比（signal-to-noise比）を向上させるために設けられる。遮蔽体９０（ストッパ）は、試料１０を透過し、結晶板７０に入射することなく検出器８０に向かう（直行する）Ｘ線（妨害Ｘ線）を遮蔽する。遮蔽体９０は、非対象領域透過Ｘ線Ｘ６（図３参照）を遮蔽する。遮蔽体９０は、試料１０と検出器８０とに挟まれた位置に配置される。遮蔽体９０は、Ｘ線源４０から検出器８０に向かって見たときに、試料１０の後方に配置される。遮蔽体９０は、試料１０が方向Ｙに揺動した場合でも、検出器８０で測定すべきＸ線（屈折Ｘ線Ｘ５および反射回折Ｘ線Ｘ７）を遮らないように（影にならないように）、十分小さいものである。遮蔽体９０は、試料貫通孔３５にできるだけ近い位置に配置される。遮蔽体９０の材料は、コリメータ６０の材料と同様に選択され、コリメータ６０の材料と同一である必要はない。なお、試料１０の非対象領域１５が遮蔽体９０と同様の役割を果たす場合には、遮蔽体９０は設けられなくてもよい。例えば試料１０の直径Ｄ（図３参照）が大きい場合などには、非対象領域透過Ｘ線Ｘ６（図３参照）は、試料１０の非対象領域１５によって遮蔽され、検出器８０で検出されない（またはほとんど検出されない）。この場合、遮蔽体９０は設けられなくてもよい。
【００２９】
（鏡面対称）
第１光学系２０Ａと第２光学系２０Ｂとは、平面Ｐ（仮想面）を対称面として鏡面対称に設けられる。平面Ｐは、中心軸１０ａに平行な平面であって、Ｘ線源４０、試料１０、および検出器８０を通る平面である。平行化素子５０は、平面Ｐを対称面として鏡面対称に設けられる。すなわち、平行化素子５０は、第１光学系２０Ａおよび第２光学系２０Ｂに１個ずつ（１つの検査装置２０に合計２個）設けられる。平面Ｐを対称面として鏡面対称に設けられる点は、コリメータ６０および結晶板７０についても同様である。Ｘ線源４０は、第１光学系２０Ａおよび第２光学系２０Ｂで１個のみ設けられる（兼用される）。第１光学系２０Ａおよび第２光学系２０Ｂで兼用される点は、検出器８０および遮蔽体９０についても同様である。平面Ｐに対して一方側（方向Ｙの一方側、例えば図２における上側）の対象領域１３を第１対象領域１３Ａとする。平面Ｐに対して他方側（方向Ｙの他方側、例えば図２における下側）の対象領域１３を第２対象領域１３Ｂとする。検出器８０は、第１対象領域１３Ａで屈折したＸ線を検出する第１検出部８０Ａと、第２対象領域１３Ｂで屈折したＸ線を検出する第２検出部８０Ｂと、を備える。第１検出部８０Ａと第２検出部８０Ｂとは、同じ（１つの、ひとかたまりの）検出器８０の、異なる部分である。
【００３０】
試料１０の、ある断面において、第１対象領域１３Ａおよび第２対象領域１３Ｂに（いわば対称位置に同時に）介在物１１が存在することは、通常はない。そこで、検出器８０は、第１対象領域１３Ａおよび第２対象領域１３Ｂそれぞれを透過した屈折Ｘ線Ｘ５を検出する。第１検出部８０Ａは、第１対象領域１３Ａを透過した屈折Ｘ線Ｘ５を検出する。第２検出部８０Ｂは、第２対象領域１３Ｂを透過した屈折Ｘ線Ｘ５を検出する。そして、各検出信号の差信号が算出される。これにより、平面Ｐに対して片側に存在する介在物１１を、より感度よく検出できる。第１検出部８０Ａおよび第２検出部８０Ｂを、共通のバイアス電圧で動作させることで、各検出部の感度差を抑制できる。第１検出部８０Ａおよび第２検出部８０Ｂは、同一の検出器８０の異なる部分であるため、互いに同一の製造条件で作られたものである。よって、各検出部の検出特性の差を抑制できる。
【００３１】
（Ｘ線の挙動）
以下では、１つの光学系（例えば第１光学系２０Ａ）について、Ｘ線の挙動を説明する。ここでは、方向Ｕを基準（０ｒａｄ）とする。方向Ｙの外側Ｙ１に進むＸ線の角度を正の角度とする。スルーＸ線Ｘ３の角度は０ｒａｄである。
【００３２】
（試料１０での屈折）
可視光では、円形断面のレンズ（屈折率ｎ＞１）は、凸レンズとして振る舞う。凸レンズで屈折した可視光は、レンズよりも後方で焦点を結ぶ。一方、Ｘ線領域では、例えば金属などの物質中の屈折率ｎは、１より僅かに小さく、１−δ（δは微小な数）で表される。図３に示すように、円形断面の試料１０で屈折したＸ線は、試料１０よりも前方で焦点を結ぶ。Ｘ線を透過させた試料１０は、可視光を透過させた凹レンズの様に振る舞う。Ｘ線は、試料１０で、方向Ｙの外側Ｙ１に（外向きに）折れ曲がる（屈折する）。このとき、入射Ｘ線Ｘ１に対する屈折Ｘ線Ｘ５の角度を、屈折角θとする。なお、図３〜図４では、試料１０でＸ線が屈折することを理解しやすくするために、Ｘ線の屈折角θを実際の屈折角θ（例えば４０μｒａｄなど）よりも大きく示している。なお、試料１０の断面形状が厳密な真円でなくても概円形であれば、入射Ｘ線Ｘ１は、傾斜面１７で方向Ｙに（外側Ｙ１に）屈折する。
【００３３】
図５に示すグラフは、屈折角θ（横軸）と、Ｘ線が通る深さ位置ｙ（縦軸）と、の関係を表すグラフである。図５に示すグラフでは、基準の位置よりも深い側（方向Ｙの外側Ｙ１とは反対側、中心軸１０ａ側）の深さ位置ｙを、負の数とした。以下の各グラフの説明においては、試料１０、各Ｘ線（入射Ｘ線Ｘ１など）、結晶板７０、および検出器８０については、図３を参照して説明する。最も深い深さ位置ｙで試料１０を透過する（中心軸１０ａを通る）Ｘ線の屈折角θは、０ｒａｄである。より浅い（０に近い）深さ位置ｙで試料１０を透過するＸ線ほど、屈折角θが大きくなる。深さ位置ｙがほぼ０（ほぼ表面）の位置を透過するＸ線の屈折角θは、試料１０を透過するＸ線の中で最大になる。なお、図４に示すように、臨界角よりも小さい角度で試料１０に入射するＸ線は、試料１０の表面で全反射する（全反射Ｘ線Ｘ４を参照）。実際には、臨界角よりも小さい角度で試料１０に入射するＸ線は、試料１０の表面がナノメートルオーダの表面粗さの平滑性を持たない限り全反射せず、小角散乱光となって散逸する。図５に示すように、対象領域１３を透過するＸ線の屈折角θの角度幅の範囲を、角度範囲Ｗ２とする。角度範囲Ｗ２の大きさを角度幅Δθとする。屈折角θは、Ｘ線のエネルギーに依存する。一例として、図５に、Ｘ線のエネルギーが１０ｋｅＶの場合、および６０ｋｅＶの場合それぞれの屈折角θと深さ位置ｙとの関係を示した。試料１０の同じ深さ位置ｙをＸ線が透過しても、Ｘ線のエネルギーが高いほど、屈折角θは小さくなる。その結果、Ｘ線のエネルギーが高いほど、角度幅Δθも小さくなる。
【００３４】
（結晶板７０での回折および透過）
図３に示す結晶板７０の表面へのＸ線の入射角によって、Ｘ線が結晶板７０で反射回折するか、Ｘ線が結晶板７０を透過するか、が変わる。結晶板７０の表面へのＸ線の入射角によって、結晶板７０でのＸ線の反射率が変わる。
【００３５】
図６に示すグラフは、結晶板７０へのＸ線の入射角（横軸）と、結晶板７０でのＸ線の反射率（縦軸）と、の関係を表す。このグラフでは、入射角（横軸）を、下記のθBに対する相対角度（θB＝０［ｒａｄ］とした角度）で示す。このグラフの曲線は、動力学的な回折理論に基づく曲線であり、ロッキングカーブと呼ばれる。ロッキングカーブの詳細は次の通りである。Ｂｒａｇｇの回折条件、（２ｄ）ｓｉｎθB＝λ、を満たす場合に、Ｘ線が、結晶（ここでは結晶板７０）で反射回折することが知られている。ここで、ｄは結晶の格子面間隔である。θBはＢｒａｇｇの回折条件を満たす入射角である。λはＸ線の波長である。しかし、実際には、結晶内部での多重回折と屈折により、Ｘ線が反射回折する入射角の範囲が、θBから片側（入射角が大きい側）にずれて広がる。また、ロッキングカーブは、Ｘ線のエネルギーに依存する。一例として、図６に、Ｘ線のエネルギーが１０ｋｅＶの場合、および６０ｋｅＶの場合それぞれのロッキングカーブを示した。Ｘ線のエネルギーが大きいほど、ロッキングカーブの半値全幅（ダーウィン幅Ｗｄ）が狭くなる。なお、図７に、Ｓｉ単結晶である結晶板７０の表面の方向が、（１１１）の場合、（３１１）の場合、および（５１１）の場合、それぞれについて、Ｘ線のエネルギーとダーウィン幅との関係を示す。図６に示すように、Ｘ線のエネルギーを大きくすると、カーブの形状はほぼそのままで、ロッキングカーブがθB側に縮むように、グラフの横軸（入射角）が変わる。
【００３６】
（屈折角θと、結晶板７０への入射角と、の関係）
図８および図９に示すグラフは、試料１０表面からの深さ位置ｙと屈折角θとの関係を表すグラフ（図５参照）、および、結晶板７０へのＸ線の入射角と反射率との関係を表すグラフ（図６参照）を並べたものである。図８に示すグラフは、スルーＸ線Ｘ３（θ＝０ｒａｄ）の結晶板７０への入射角が、θB＋１［μｒａｄ］になるように、結晶板７０を配置した場合のグラフである。図９に示すグラフは、スルーＸ線Ｘ３（θ＝０ｒａｄ）の結晶板７０への入射角が、θB−８［μｒａｄ］になるように、結晶板７０を配置した場合のグラフである。
【００３７】
反射率が第１反射率Ｒ１以上の場合、Ｘ線が結晶板７０で「反射回折する」（反射回折条件を満たす）とする。反射率が第２反射率Ｒ２未満の場合、Ｘ線が結晶板７０を「透過する」（反射回折条件を満たさない）とする。第２反射率Ｒ２は、第１反射率Ｒ１よりも小さい。反射率が第１反射率Ｒ１以上となるような入射角の範囲を、許容角度範囲Ｗ１とする。図８では、Ｘ線のエネルギーが６０ｋｅＶの場合の、第１反射率Ｒ１を０．９、第２反射率Ｒ２を０．４とした場合の例を示した。図９では、Ｘ線のエネルギーが１０ｋｅＶの場合の、第１反射率Ｒ１を０．７、第２反射率Ｒ２を約０．０５とした場合の例を示した。
【００３８】
結晶板７０は、次の条件ａおよび条件ｂを満たすように配置される。［条件ａ］屈折Ｘ線Ｘ５（角度範囲Ｗ２のＸ線）の、結晶板７０での反射率が、第１反射率Ｒ１以上である。すなわち、角度範囲Ｗ２のＸ線の結晶板７０への入射角が、許容角度範囲Ｗ１に収まる。よって、屈折Ｘ線Ｘ５は、結晶板７０で反射回折する（反射回折条件を満たす）。［条件ｂ］スルーＸ線Ｘ３（θ＝０ｒａｄ）の、結晶板７０での反射率が、第２反射率Ｒ２以下である。よって、スルーＸ線Ｘ３は、結晶板７０を透過する。上記の［条件ａ］および［条件ｂ］が満たされることで、結晶板７０は、スルーＸ線Ｘ３および屈折Ｘ線Ｘ５から、屈折Ｘ線Ｘ５を、いわば「切り出し」できる。結晶板７０は、切り出した屈折Ｘ線Ｘ５を、検出器８０に導くことができる。この切り出しの作用は、上記の［条件ａ］および［条件ｂ］が満たされれば得られ、試料１０と結晶板７０の相対位置に依存しない。この切り出しの作用は、試料１０の方向Ｙの揺動に対して、いわば不感（寛容）である。よって、試料１０が方向Ｙに揺動しやすい環境（例えば製造現場などの悪環境）でも、検査装置２０を用いやすい。
【００３９】
第１反射率Ｒ１および第２反射率Ｒ２の値は、上記の切り出しの作用が得られる範囲内で変更されてもよい。第１反射率Ｒ１は、例えば０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、または０．９よりも大きい値などである。なお、図６には、第１反射率Ｒ１が０．５よりも大きい場合の例、すなわち許容角度範囲Ｗ１がダーウィン幅Ｗｄよりも狭い場合の例を示しているが、第１反射率Ｒ１は０．５以下でもよい。図９に示す第２反射率Ｒ２は、第１反射率Ｒ１に対して、できるだけ小さいことが好ましい。第２反射率Ｒ２は、第１反射率Ｒ１の、例えば１／２以下、１／３以下、１／４以下、１／５以下、１／６以下、１／７以下、１／８以下、１／９以下、または１／１０以下などである。
【００４０】
（屈折角θ、許容角度範囲Ｗ１などの具体例）
Ｘ線の強度が１０ｋｅＶの場合（以下、単に「１０ｋｅＶの場合」という）、および、Ｘ線の強度が６０ｋｅＶの場合（以下、単に「６０ｋｅＶの場合」という）について、各種数値は次のようになる。以下のすべての数値は、一例にすぎず、概数である。図３に示す試料１０の材料は、鉄であるとする。試料１０の屈折率ｎはｎ＝１−δで表される。δは、１０ｋｅＶの場合は２０×１０-6であり、６０ｋｅＶの場合は０．７５×１０-6である。屈折角θの最大値（２δ）は、１０ｋｅＶの場合は４０μｒａｄであり、６０ｋｅＶの場合は１．５μｒａｄである。試料１０の直径Ｄが５．５ｍｍ、対象領域１３の所定深さΔｙの大きさが１ｍｍとする。この場合、図５に示すように、屈折角θの角度範囲Ｗ２は、１０ｋｅＶの場合は２０〜４０μｒａｄであり、６０ｋｅＶの場合は１〜１．５μｒａｄである。その結果、屈折角θの角度範囲Ｗ２の大きさ（角度幅Δθ）は、１０ｋｅＶの場合は２０μｒａｄ（４０−２０［μｒａｄ］）であり、６０ｋｅＶの場合は０．５μｒａｄ（１．５−１［μｒａｄ］）である。なお、図３に示す焦点距離Ｆは、Ｆ＝（Ｄ／２）／｛２（１−ｎ）｝＝（Ｄ／２）／２δで表される。
【００４１】
（許容角度範囲Ｗ１などの具体例）
結晶板７０を構成する結晶がＳｉ単結晶であり、結晶板７０の表面の方向が（１１１）の場合の各種数値は例えば下記のようになる。図６、図７に示すように、ダーウィン幅Ｗｄは、１０ｋｅＶの場合は約３０μｒａｄであり、６０ｋｅＶの場合は約５μｒａｄである。図９に示すように、１０ｋｅＶの場合、例えば第１反射率Ｒ１を０．７とした場合の許容角度範囲Ｗ１の大きさは、約２５μｒａｄである。この許容角度範囲Ｗ１の大きさは、角度幅Δθ（２０μｒａｄ）よりも大きい。図８に示すように、６０ｋｅＶの場合、第１反射率Ｒ１を０．９とした場合の許容角度範囲Ｗ１の大きさは、約３μｒａｄである。この許容角度範囲Ｗ１の大きさは、角度幅Δθ（０．５μｒａｄ）よりも大きい。よって、結晶板７０の角度を調整することで、角度範囲Ｗ２のＸ線の結晶板７０への入射角を、許容角度範囲Ｗ１に収めることができる（上記［条件ａ］を満たすことができる）。
【００４２】
（入射Ｘ線Ｘ１に対する結晶板７０表面の角度の具体例）
Ｘ線源４０（図２参照）のターゲットとしてタングステンが用いられ、Ｘ線源４０から放出されるＸ線がタングステンのＫα特性Ｘ線である場合、Ｘ線のエネルギーＥは、５８．９ｋｅＶである。Ｘ線の波長λ［Å］は、λ＝１２．４／Ｅから、λ≒０．２１［Å］となる。結晶板７０がＳｉ単結晶であり、結晶板７０の表面の方向が（１１１）であるとする。この場合、格子面間隔ｄ［Å］は、Ｓｉの格子定数：ａ0［Å］と、面方位（ｈ，ｋ，ｌ）を用いて、次のように求められる。
ｄ＝ａ0／｛√（ｈ2＋ｋ2＋ｌ2）｝
ｄ＝ａ0／（√３）≒３．１３５［Å］
【００４３】
Ｂｒａｇｇの反射回折条件を満たす入射角θB［ｒａｄ］は、θB＝ｓｉｎ-1（λ／２／ｄ）を用いて、次のように求められる。
θB≒０．０３４［ｒａｄ］
これをｄｅｇに換算すると、
θB≒０．０３４／π×１８０＝１．９５［ｄｅｇ］
よってθB≒２°となる。同様に、Ｘ線のエネルギーが１０ｋｅＶの場合は、λ＝１．２４［Å］、θB≒０．２１［ｒａｄ］となり、θB≒１２°となる。
【００４４】
図５に示す角度範囲Ｗ２の屈折角θに比べ、θBは十分（３桁以上）大きい。よって、結晶板７０の角度や大きさを現実的な値にできることがわかる。なお、試料１０が上下に揺動した場合でも、屈折Ｘ線Ｘ５が結晶板７０に当たるようにする必要があるところ、θBが角度範囲Ｗ２の屈折角θと同じ程度の小ささであれば、結晶板７０の長さを非現実的なほど大きな値にする必要が生じる。
【００４５】
（検出器８０でのＸ線の検出）
一般に、図２に示す介在物１１の密度は、試料１０の母材の密度よりも低い。一般に、介在物１１のＸ線の吸収率は、試料１０の母材のＸ線の吸収率よりも小さい。よって、Ｘ線が母材のみを透過する場合に比べ、Ｘ線が介在物１１を透過する場合は、Ｘ線の減衰率が減少する。Ｘ線が介在物１１を透過する距離が長いほど、Ｘ線の減衰率が減少する。よって、検出器８０で検出されるＸ線の強度が増える（増光される）。
【００４６】
検出器８０が複数の画素８１を備える場合、検出器８０は、介在物１１の深さ位置ｙ（図３参照）および大きさに対応する、Ｘ線の強度分布（介在物１１の深さ位置ｙおよび大きさが投影された分布、濃淡コントラスト）を検出できる。この場合、介在物１１が、例えば白点、輝点、白線、または輝線などとして現れることで、介在物１１の深さ位置ｙおよび大きさを推定できる。例えば輝点などの分布中心の位置から、介在物１１の深さ位置ｙを推定できる。例えば輝点などの分布幅から、介在物１１の大きさを推定できる。画素８１が複数列設けられる場合は、Ｘ線の分布から、介在物１１の形状を直接検出できる。
【００４７】
検出器８０の画素８１が１列のみ設けられる場合（ライン型）は、画素８１が複数列設けられる場合（撮像型）（ＴＤＩ方式を除く）に比べ、次の効果が得られる。通常、撮像型よりも、ライン型の方が、画素８１の数が少ない。よって、検出器８０に同じ数のＸ線光子が入射した場合、撮像型よりもライン型の方が、画素８１ごとに検出するＸ線光子の数が多くなる。よって、統計誤差が減る。また、介在物１１の位置、大きさなどを識別するための画像処理（演算）の計算時間を短くできる（応答性を向上させることができる）。よって、撮像型の検出器８０を用いた場合よりも、ライン型の検出器８０を用いた方が、試料１０（線材など）の製造ラインに本実施形態を適用しやすく、製造された試料１０の全量を検査しやすい。
【００４８】
検出器８０がＴＤＩ方式の場合は、画素８１が１列のみ設けられる場合や、ＴＤＩ方式でない撮像型の場合に比べ、次の効果が得られる。ＴＤＩ方式の検出器８０では、試料１０の中心軸１０ａの方向への移動（走行）に同期して信号を積算する。さらに詳しくは、ＴＤＩ方式の検出器８０では、中心軸１０ａの方向に移動している試料１０の位置と、画素８１の読み込みを行う段（中心軸１０ａ方向における読み込みの位置）とが同期される。そして、検出器８０は、移動している試料１０の同じ部分を、段数だけ（複数回）検出し、各段の検出結果を積算（蓄積）する。よって、検出器８０が検出するＸ線の信号強度を増やせる。よって、ＴＤＩ方式の検出器８０では、試料１０の同じ部分を１回のみ検出する場合に比べ、高い感度で検出を行える（Ｓ／Ｎ比を高めることができる）。検出器８０がＴＤＩ方式の場合は、試料１０の移動速度が高速になっても、検出器８０は介在物１１を高い感度で検出しやすい。
【００４９】
（集光作用）
図４に示すように、介在物１１の存在により、Ｘ線が集光される場合がある。上記のように、介在物１１の屈折率は、試料１０の母材の屈折率よりも大きい（１に近い）。ここでは介在物１１を、屈折率が１のボイドと仮定する。このとき、Ｘ線を透過させた介在物１１は、可視光を透過させた凸レンズのように振る舞う。そこで、図２に示す介在物１１を透過し結晶板７０を介して検出器８０に入射するまでのＸ線の進路の距離を、図４に示す介在物１１を透過したＸ線の焦点距離ｆに設定する。すると、介在物１１を透過したＸ線が検出器８０（図２参照）の位置で集光される（集光作用）。よって、試料１０の母材のみを透過するＸ線の強度と、介在物１１を透過するＸ線の強度と、の強度差が大きくなる（コントラストが高くなる）。なお、介在物１１の断面形状は、円形でない（いわば異形である）ことが一般的である。介在物１１の形状などによっては、上記の集光作用が十分得られない場合もある。
【００５０】
例えば、試料１０の母材が鉄の場合、介在物１１を透過したＸ線の焦点距離ｆは次のようになる。Ｘ線のエネルギーが１０ｋｅＶの場合、介在物１１の直径ｄが８０μｍとすると、焦点距離ｆは、ｆ＝（ｄ／２）／（２δ）より、約１ｍとなる。ここで、２δ（屈折角θの最大値）は、４０μｒａｄである（図５参照）。Ｘ線のエネルギーが６０ｋｅＶの場合、介在物１１の直径ｄが約３μｍとすると、焦点距離ｆは、約１ｍとなる。ここで、２δは１．５μｒａｄである（図５参照）。
【００５１】
（角度範囲Ｗ２の条件）
上記のように、図９に示す角度範囲Ｗ２のＸ線の結晶板７０への入射角は、許容角度範囲Ｗ１に収まる必要がある。よって、角度範囲Ｗ２の大きさ（角度幅Δθ）は、許容角度範囲Ｗ１の大きさよりも小さい必要がある。また、角度範囲Ｗ２の大きさ（角度幅Δθ）は、ダーウィン幅Ｗｄ（図３参照）よりも小さいことが好ましい。
【００５２】
（エミッタンスＷ３の条件）
入射Ｘ線Ｘ１のエミッタンスＷ３（図４参照）が広いほど、図９に示す所定深さΔｙの大きさが同じでも、角度範囲Ｗ２（エミッタンスＷ３を考慮した実質的な角度範囲Ｗ２）が広くなる。そのため、角度範囲Ｗ２のＸ線の結晶板７０への入射角が、許容角度範囲Ｗ１内に収まりにくくなる。そこで、図４に示すエミッタンスＷ３は、許容角度範囲Ｗ１よりも狭い必要があり、例えばダーウィン幅Ｗｄ（図６参照）よりも狭い。エミッタンスＷ３は、角度範囲Ｗ２（図５参照）よりも狭いことが好ましい。
【００５３】
図３に示すＸ線源４０の輝点が略点状の場合、エミッタンスＷ３（図４参照）は、次の式で表される。
エミッタンス≒（Ｘ線源４０の輝点の直径）÷（Ｘ線源４０から試料１０までのＸ線の進路の距離）
【００５４】
例えば、Ｘ線源４０の輝点の直径を４μｍとする。また、Ｘ線源４０から試料１０までの距離を、１０ｋｅＶの場合は約３０ｃｍ、６０ｋｅＶの場合は約１ｍとする。この場合、エミッタンスＷ３（図３参照）を、ダーウィン幅Ｗｄ（図６参照）よりも狭くでき、角度範囲Ｗ２（図５参照）よりも狭くできる。これらの輝点の直径および距離の値は、現実的な値である。
【００５５】
（鋭さＷ４の条件）
図６に示すロッキングカーブの立上り（立下り）は、屈折Ｘ線Ｘ５の切り出しの作用が得られる程度の鋭さを有する必要がある。そこで、例えば、ロッキングカーブの立上り部分の半値全幅を鋭さＷ４としたとき、鋭さＷ４は、エミッタンスＷ３（図４参照）よりも小さいことが好ましく、屈折角θの角度範囲Ｗ２の幅よりも小さいことが好ましい。
【００５６】
（検査システムＳについて）
図１に示すように、複数の検査装置２０は、試料１０の中心軸１０ａの方向に並べられる。複数の検査装置２０は、試料１０を取り囲むように配置される。複数の検査装置２０は、中心軸１０ａの方向から見たとき、中心軸１０ａを中心に所定角度（例えば等角度）だけ互いにずれた位置に配置される。互いに異なる検査装置２０は、試料１０の周方向に互いにずれた位置の対象領域１３（図２参照）を検査する。検査装置２０の数は、試料１０の全周にわたって対象領域１３の検査ができるように設定される。例えば、試料１０が円形断面を有する場合には、検査装置２０の数は、試料１０の直径と、対象領域１３の所定深さΔｙ（図３参照）と、から決定される。検査装置２０の数は、例えば６〜８などである。図２に示す光学系（第１光学系２０Ａまたは第２光学系２０Ｂ）がＮ個ある場合、１つの光学系は、（３６０÷Ｎ）°の円弧（試料１０の円形断面の表面）を含む対象領域１３を検査する。Ｎ個の検査装置２０それぞれに２つの光学系（第１光学系２０Ａおよび第２光学系２０Ｂ）がある場合、１つの検査装置２０は、（１８０÷Ｎ）°の円弧を含む対象領域１３を検査する。中心軸１０ａの方向から見たときに、互いに異なる検査装置２０が検査する対象領域１３の一部どうしが、互いに重なることが好ましい。
【００５７】
検査装置２０または検査システムＳ（図１参照）（以下、検査装置２０）は、例えば試料１０（線材）の製造現場に設置され、いわばインライン検査する。検査装置２０は、例えば、製造直後の試料１０（線材など）を検査し、例えば素材が加工され概円形断面が形成された直後の試料１０を検査する。検査装置２０は、試料１０のズレや回転（例えば中心軸１０ａに直交する方向の変位や中心軸１０ａ回りの回転）が極力少ない箇所を検査する。検査装置２０が検査する試料１０の表面には、スケール（付着物）および表面疵の少なくともいずれかなどが付いていないことが好ましい。検査装置２０は、製造された試料１０の全長（全量）を検査することが好ましい。検査装置２０は、製造された試料１０の一部（サンプリングされたもの）を検査してもよく、いわばオフライン検査をしてもよい。検査装置２０は、例えば、アナログ信号処理回路のみで介在物１１を検知する。よって、デジタル処理（画像処理など）を用いる場合に比べ、高速に介在物１１を検知できる。よって、検査装置２０を、インライン検査に適用しやすい。なお、検査装置２０は、デジタル処理を用いて介在物１１を検出してもよい。
【００５８】
（第１の発明の効果）
図２に示す検査装置２０による効果は次の通りである。
［構成１−１］検査装置２０は、概円形断面を有する試料１０の表面皮下部１２の対象領域１３を検査する装置である。
［構成１−２］検査装置２０は、Ｘ線を放出するＸ線源４０と、単結晶である結晶板７０と、検出器８０と、を備える。
［構成１−３］結晶板７０は、Ｘ線源４０から放出され対象領域１３で屈折したＸ線（屈折Ｘ線Ｘ５）を反射回折させるように配置される。結晶板７０は、Ｘ線源４０から放出され試料１０に当たることなく結晶板７０に入射したＸ線（スルーＸ線Ｘ３）を透過させるように配置される。
［構成１−４］検出器８０は、結晶板７０で反射回折されたＸ線（反射回折Ｘ線Ｘ７）の強度を検出する。
【００５９】
上記［構成１−１］では、図３に示す試料１０は概円形断面を有する。よって、対象領域１３に入射したＸ線は、方向Ｙに屈折する（屈折Ｘ線Ｘ５）。一方、試料１０に当たらないＸ線（スルーＸ線Ｘ３）は、試料１０で屈折しない。よって、スルーＸ線Ｘ３の結晶板７０への入射角度と、屈折Ｘ線Ｘ５の結晶板７０への入射角度と、に角度差を生じさせることができる。この角度差が生じるので、上記［構成１−３］を実現できる。上記［構成１−３］および［構成１−４］により、屈折Ｘ線Ｘ５が検出器８０に入射し、かつ、スルーＸ線Ｘ３が結晶板７０を透過する。よって、検出器８０において、スルーＸ線Ｘ３がノイズになることを抑制しつつ、屈折Ｘ線Ｘ５の強度を検出できる。よって、図２に示す試料１０の表面皮下部１２の（対象領域１３の）介在物１１を精度よく検出できる。
【００６０】
その結果、次の効果が得られてもよい。中心軸１０ａに直交する方向に試料１０が移動した場合でも、上記［構成１−３］および［構成１−４］により、屈折Ｘ線Ｘ５が検出器８０に入射し、かつ、スルーＸ線Ｘ３が結晶板７０を透過する。よって、中心軸１０ａに直交する方向に試料１０が移動しやすい環境でも、検査装置２０を用いることができる。
【００６１】
（第２の発明の効果）
［構成２］検査装置２０は、遮蔽体９０を備える。遮蔽体９０は、試料１０と検出器８０とに挟まれた位置に配置される。遮蔽体９０は、試料１０を透過し結晶板７０に入射することなく検出器８０に向かうＸ線を遮蔽する。
【００６２】
上記［構成２］により、図２に示す遮蔽体９０は、検出器８０でノイズとして検出され得るＸ線を遮蔽する。よって、検出器８０で検出される屈折Ｘ線Ｘ５のＳ／Ｎ比を向上させることができる。その結果、試料１０の対象領域１３の介在物１１を、より精度よく検出できる。
【００６３】
（第３の発明の効果）
［構成３］検査装置２０は、平行化素子５０を備える。平行化素子５０は、Ｘ線源４０と試料１０との間に配置される。平行化素子５０は、平行化素子５０から結晶板７０に向かってＸ線が進むように、かつ、試料１０の表面外側近傍および対象領域１３をＸ線が通るように、Ｘ線を平行化および集光する。
【００６４】
上記［構成３］では、Ｘ線が平行化および集光される。よって、Ｘ線が拡散される場合に比べ、試料１０に入射するＸ線の強度を増やすことができる。
【００６５】
この効果の詳細は次の通りである。Ｘ線のエネルギーを高めれば、Ｘ線が試料１０をより透過し、試料１０の深さ位置ｙ（図３参照）のより深い領域まで検査できるようにも思われる。しかし、実際には、Ｘ線のエネルギーを高めると、図９に示す許容角度範囲Ｗ１が狭くなる。ここで、角度範囲Ｗ２の大きさは、許容角度範囲Ｗ１の大きさよりも小さい必要がある。そのため、許容角度範囲Ｗ１が狭くなると、角度範囲Ｗ２を狭くする必要がある。そのため、対象領域１３の所定深さΔｙを小さく（浅く）する必要がある。そのため、Ｘ線のエネルギーを高めても、試料１０の深さ位置ｙ（図３参照）のより深い領域まで検査できない場合がある。そこで、Ｘ線のエネルギーを高めるよりも、図２に示すように対象領域１３にＸ線がより当たるようにＸ線を集光させる方が、介在物１１を検出しやすい場合がある。
【００６６】
（第４の発明の効果）
［構成４］平行化素子５０は、Ｘ線源４０から入射されるＸ線の入射角が臨界角よりも小さくなるように配置され、Ｘ線源４０の輝点の位置を焦点とする放物面を有するミラーである。
【００６７】
上記［構成４］により、Ｘ線を平行化および集光させることが、確実にできる。
【００６８】
（第６の発明の効果）
平行化素子５０および結晶板７０は、平面Ｐを対称面として鏡面対称に設けられる。平面Ｐは、概円形断面の（試料１０の）中心軸１０ａに平行な平面であって、Ｘ線源４０、試料１０、および検出器８０を通る平面である。検出器８０は、第１検出部８０Ａと、第２検出部８０Ｂと、を備える。第１検出部８０Ａは、平面Ｐ（対称面）に対して一方側の対象領域１３である第１対象領域１３Ａで屈折したＸ線を検出する。第２検出部８０Ｂは、平面Ｐに対して第１対象領域１３Ａとは反対側の対象領域１３である第２対象領域１３Ｂで屈折したＸ線を検出する。
［構成６］第２検出部８０Ｂは、第１検出部８０Ａと同じ検出器８０の異なる部分である。
【００６９】
検査装置２０は、特に上記［構成６］を備える。よって、第１対象領域１３Ａと第２対象領域１３Ｂとを、別々の検出器８０を用いて検出した場合の、検出器８０ごとの特性および感度の少なくともいずれかの相違の影響を無くすことができる。その結果、次の効果が得られてもよい。例えば、第１検出部８０Ａと第２検出部８０Ｂとの検出信号の差信号を算出した場合は、試料１０の母材のみを透過したＸ線の強度と、介在物１１を透過したＸ線の強度と、の強度差（コントラスト）をより大きくできる。よって、介在物１１をより感度よく検出できる。
【００７０】
（第７の発明の効果）
［構成７］検出器８０は、一列または複数列に配列される複数の画素８１を備える。複数の画素８１それぞれは、Ｘ線の強度を検出する。
【００７１】
上記［構成７］により、例えば画素８１が１つのみ設けられる場合など画素８１が配列されていない場合に比べ、Ｘ線の強度分布を検出しやすい。その結果、画素８１の配列の方向や数によっては、介在物１１の位置、大きさ、および形状の少なくともいずれかを検出できる。
【００７２】
（第８の発明の効果）
［構成８］概円形断面の形状（試料１０の断面形状）は、概真円である。
【００７３】
上記［構成８］により、より浅い深さ位置ｙで試料１０を透過するＸ線（屈折Ｘ線Ｘ５）ほど、屈折角θが大きくなる。また、試料１０が中心軸１０ａを中心に回転した場合でも、屈折Ｘ線Ｘ５の結晶板７０への入射角度がほぼ変わらない。よって、スルーＸ線Ｘ３の結晶板７０への入射角度と、屈折Ｘ線Ｘ５の結晶板７０への入射角度と、に角度差を生じさせやすい。よって、上記［構成１−３］をより確実に実現できる。その結果、介在物１１をより感度よく検出できる。
【００７４】
（第９の発明の効果）
［構成９］図１に示す検査システムＳは、複数の検査装置２０を備える。互いに異なる検査装置２０は、試料１０の周方向に互いにずれた位置の対象領域１３（図２参照）を検査する。
【００７５】
上記［構成９］により、検査装置２０を１つのみ備える場合に比べ、介在物１１の検査を、試料１０のより広い範囲で行える。
【００７６】
（第１０の発明の効果）
本実施形態の検査方法による効果は次の通りである。
［構成１０］この検査方法は、図２に示すように、概円形断面を有する試料１０の表面皮下部１２の対象領域１３を検査する検査方法である。この検査方法は次の工程を備える。Ｘ線源４０から放出され対象領域１３で屈折したＸ線（屈折Ｘ線Ｘ５）を結晶板７０で反射回折させる。Ｘ線源４０から放出され試料１０に当たることなく結晶板７０に入射したＸ線（スルーＸ線Ｘ３）を透過させる。結晶板７０で反射回折されたＸ線の強度を検出器８０で検出する。
【００７７】
上記［構成１０］により、上記「（第１の発明の効果）」と同様の効果が得られる。
【００７８】
（第２実施形態）
図１０を参照して、第２実施形態の検査装置２２０について、第１実施形態との相違点を説明する。なお、第２実施形態の検査装置２２０のうち、第１実施形態との共通点については、第１実施形態と同一の符号を付し、説明を省略した。主な相違点は平行化素子２５０である。
【００７９】
図２に示すように、第１実施形態では、平行化素子５０は、放物面を有するミラーであった。一方、図１０に示すように、本実施形態の平行化素子２５０は、単結晶の平板である。平行化素子２５０は、非対称カットされた単結晶である。平行化素子２５０の表面の方向は、平行化素子２５０を構成する結晶の格子面に対して、非平行である（傾いている）。平行化素子２５０は、非対称なＢｒａｇｇ反射回折を利用して、Ｘ線を集光および平行化する。さらに詳しくは、対称カットされた単結晶（例えば結晶板７０）では、入射角と反射角とが等しく、また、入射するＸ線の角度幅と、反射回折するＸ線の角度幅と、が等しい（対称反射）。一方、非対称カットされた単結晶（平行化素子２５０）では、入射角と反射角とが異なり、入射するＸ線の角度幅と、反射回折するＸ線の角度幅と、が異なる（非対称反射）。平行化素子２５０は、角度幅の広いＸ線を、特定の方向の角度幅の狭いＸ線に集光および平行化する。平行化素子２５０の表面は、非対称なＢｒａｇｇ反射回折を利用できる程度に平滑な平面（平滑平面）である。平行化素子２５０は、例えばＳｉの単結晶により構成される。
【００８０】
図２に示すように、第１実施形態では、平行化素子５０の集光および平行化の作用をより得るようにするために、Ｘ線源４０の輝点は略点状であった。一方、図１０に示すように、本実施形態では、Ｘ線源４０のＸ線を照射する部分は、略点状である必要はなく、例えば面状（面発光するもの）でもよい。よって、Ｘ線源４０が放出するＸ線の強度を増やすことができる。Ｘ線源４０から放出されたＸ線をできるだけ平行化素子２５０に入射させるために、Ｘ線源４０と平行化素子２５０とをできるだけ近接させることが好ましい。例えば、Ｘ線源４０から平行化素子２５０までの距離は、平行化素子２５０から試料１０までの距離よりも十分短い。なお、検査装置２２０は、図２に示すように２つの光学系（第１光学系２０Ａおよび第２光学系２０Ｂ）を備えてもよく、図１０に示すように１つの光学系のみ備えてもよい。検査装置２２０は、図２に示すコリメータ６０を備えても備えなくてもよい（遮蔽体９０も同様）。
【００８１】
（第５の発明の効果）
図１０に示す検査装置２２０による効果は次の通りである。
［構成５］平行化素子２５０は、単結晶である。平行化素子２５０の表面は、平行化素子２５０の結晶面に対して非平行な平滑平面である。
【００８２】
上記［構成５］により、Ｘ線を平行化および集光させることが、確実にできる。
【００８３】
上記［構成５］により、次の効果が得られてもよい。上記のように、Ｘ線のエネルギーを高めると、図９に示す許容角度範囲Ｗ１が狭くなり、対象領域１３の所定深さΔｙを小さくする必要が生じる場合がある。一方、本実施形態では、Ｘ線のエネルギーを高めると、図１０に示す平行化素子２５０で反射回折するＸ線の角度幅が狭くなる。よって、入射Ｘ線Ｘ１の平行性を高めることができ、図３に示すエミッタンスＷ３を狭くできる。ここで、対象領域１３の所定深さΔｙが同じでも、エミッタンスＷ３が狭い方が、図９に示す角度範囲Ｗ２（エミッタンスＷ３を考慮した実質的な角度範囲Ｗ２）が狭くなる。よって、角度範囲Ｗ２のＸ線の結晶板７０への入射角が、許容角度範囲Ｗ１内に収まりやすくなる。よって、Ｘ線のエネルギーを高めても、対象領域１３の所定深さΔｙを小さくする必要がない、または所定深さΔｙを小さくする必要性を抑制できる。また、Ｘ線のエネルギーを高めることで、図１０に示す検出器８０で検出されるＸ線の信号強度が高くなるので、介在物１１の検出が容易になる。
【００８４】
（変形例）
上記の各実施形態の構成は様々に変形されてもよい。互いに異なる実施形態の構成要素どうしが組み合わされてもよい。上記各実施形態の構成要素の配置や数が変更されてもよく、構成要素の一部が設けられなくてもよい。例えば、図２に示す検査装置２０は複数設けられなくてもよい。例えば、検査装置２０は、第１光学系２０Ａを備え、第２光学系２０Ｂを備えなくてもよい。例えば、検査装置２０は、試料１０の対象領域１３の欠陥（ボイド）を検査してもよい。例えば、平行化素子５０を設けず、Ｘ線源４０が平行な入射Ｘ線Ｘ１を放出してもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１０  試料
１０ａ  中心軸
１２  表面皮下部
１３  対象領域
１３Ａ  第１対象領域
１３Ｂ  第２対象領域
２０、２２０  検査装置
４０  Ｘ線源
５０  平行化素子（ミラー）
７０  結晶板
８０  検出器
８０Ａ  第１検出部
８０Ｂ  第２検出部
８１  画素
９０  遮蔽体
２５０  平行化素子
Ｐ  平面（対称面）
Ｓ  検査システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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９】
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【図１０】
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