(57)【要約】【課題】  測定対象物の内部が極度に狭くない限り、装置を内部に入れて回折環を撮像することができる回折環撮像装置を提供する。【解決手段】  放射状にＸ線を出射するＸ線出射器１０がホルダ７内に固定され、ホルダ７とモータ２７とが、連結部１２の孔１２ａとホルダ７の雌ねじが切られた穴７ｂを合わせて雄ねじ１３を捻じ込むことにより連結されている。モータ２７には中心軸に貫通孔があり、モータ２７の貫通孔とイメージングプレート１５を固定したテーブル１６及び固定具１８の貫通孔とが同一軸になって、これらの貫通孔を通過して略平行なＸ線が出射する。雄ねじ１３の捻じ込みの強さは、モータ２７をホルダ７の穴７ｂの中心軸周りに回転させて固定させることができる強さであり、Ｘ線出射器１０の中心軸と前記貫通孔との成す角度を変化させることができ、これによりＸ線の出射方向を変化させることができる。【選択図】図２
2018072003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自らの中心軸を中心にして放射状にＸ線を出射するＸ線出射器と、
前記Ｘ線出射器から放射状に出射されるＸ線の出射方向に配置され、前記Ｘ線を通過させる第１の貫通孔が設けられたブロックと、
前記ブロックと一体となった回折環撮像手段であって、前記第１の貫通孔と中心軸が一致する第２の貫通孔を有し、前記第２の貫通孔を通過させてＸ線が出射され、出射された方向に物体があるとき、前記物体で発生した回折Ｘ線により前記第２の貫通孔と垂直に交差する撮像面に回折環を撮像する回折環撮像手段と、
前記Ｘ線出射器を固定し前記ブロックを連結するホルダであって、前記Ｘ線出射器の中心軸に対する前記第１の貫通孔の角度を任意の角度に設定可能な角度変化機構を設けたホルダとを備えることを特徴とする回折環撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回折環撮像装置において、
前記回折環撮像手段は、テーブルに固定されたイメージングプレートであり、
前記ブロックは、前記第１の貫通孔が出力軸に形成され、前記テーブルを前記第１の貫通孔の中心軸周りに回転させるモータであることを特徴とする回折環撮像装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の回折環撮像装置が着脱可能な治具であって、
Ｘ線出射器の中心軸が前記治具の中心軸に略合致するよう前記ホルダを固定する固定部と、
前記治具の中心軸の垂直方向であって互いに正反対となる方向に伸縮する複数の押し当て部とを有し、
前記複数の押し当て部は、先端に前記治具を移動可能にする回転体を有していることを特徴とする治具。
【請求項４】
請求項２に記載の回折環撮像装置がセットされる回折環読取装置であって、
前記イメージングプレートにレーザ光を照射して前記イメージングプレートの表面にレーザスポットを形成するレーザ照射手段と、
前記モータに駆動信号を供給して前記モータを回転させる回転駆動手段と、
前記レーザスポットを前記イメージングプレートと相対的に前記イメージングプレートの半径方向に移動させる移動手段と、
前記レーザ照射手段によりレーザ光が照射され、前記回転駆動手段により前記モータが回転され、及び前記移動手段により前記レーザスポットが移動されている状態で、前記レーザスポットからの反射光の強度を、前記モータの回転角度及び前記移動手段による移動位置に関連付けて検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された複数のデータを用いて前記イメージングプレートに撮像された回折環の形状を算出する回折環形状計算手段とを備えたことを特徴とする回折環読取装置。
【請求項５】
請求項２に記載の回折環撮像装置と請求項４に記載の回折環読取装置とを用いたＸ線回折測定方法において、
前記回折環撮像装置のモータは、前記ホルダから着脱可能であるとともに前記テーブルの径が異なるものが複数用意されており、
前記用意された複数のモータの中から、前記測定対象物に合った径のテーブルを有するモータを選択して前記ホルダに取り付ける取付ステップと、
前記第２の貫通孔を通過したＸ線が測定箇所に照射されるよう前記ホルダの角度変化機構により前記モータの角度を設定し、前記回折環撮像装置を対象とする測定対象物の測定箇所近傍に配置する配置ステップと、
前記Ｘ線出射器からＸ線を出射して前記イメージングプレートに回折環を撮像する回折環撮像ステップと、
前記回折環撮像装置を前記回折環読取装置にセットし、前記イメージングプレートに撮像された回折環の形状を読み取る回折環読取りステップと、
前記回折環読取りステップにて読み取った回折環の形状から、回折環の形状に基づく特性値を計算する計算ステップとを行うことを特徴とするＸ線回折測定方法。
【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線により撮像面に回折環を撮像する回折環撮像装置、該回折環撮像装置で撮像された回折環を読み取る回折環読取装置、及び該回折環撮像装置と該回折環読取装置を用いたＸ線回折測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば特許文献１に示されるように、測定対象物に所定の入射角度でＸ線を照射して、測定対象物で回折したＸ線によりＸ線回折環（以下、回折環という）を形成し、形成された回折環の形状を検出してｃｏｓα法による分析を行い、測定対象物の残留応力を測定するＸ線回折測定装置が知られている。特許文献１に示されている装置は、Ｘ線出射器及びイメージングプレート等の回折環撮像手段、レーザ検出装置及びレーザ走査機構等の回折環読取手段、並びにＬＥＤ照射器等の回折環消去手段等を１つの筐体内に備えている。また、Ｘ線出射器から出射されるＸ線と同じ光軸の平行なＬＥＤ光を照射し、照射箇所をカメラ撮影する機能を備えており、測定対象物の該筐体に対する位置と姿勢を変化させ、カメラの撮影画像上におけるＬＥＤ光の照射点が適切な位置になるよう調整することで、Ｘ線照射点からイメージングプレートまでの距離を設定値通りにすることができるようになっている。そして、測定対象物の位置と姿勢を調整した後、測定対象物にＸ線を照射して発生する回折Ｘ線により、回折環をイメージングプレートに撮像する撮像工程、イメージングプレートにレーザ検出装置からのレーザ光を走査しながら照射することで回折環の形状を検出する読取り工程、及び該回折環をＬＥＤ光の照射により消去する消去工程を連続して行えるようになっている。このＸ線回折測定装置を用いれば、短時間で測定対象物の残留応力を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−９８６７７号公報
【発明の概要】
【０００４】
しかしながら、Ｘ線回折測定が要望される測定箇所として内径が小さい管状物体の内部等、物体内部の狭い箇所の場合があり、これまでのＸ線回折測定装置は装置が大きいためそのような箇所に装置を入れることができず、要望にこたえることができないという問題がある。
【０００５】
本発明はこの問題を解消するためなされたもので、その目的は、測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物で回折したＸ線により撮像面に回折環を形成する回折環撮像装置において、測定対象物の内部が極度に狭くない限り、装置を内部に入れて回折環を撮像することができる回折環撮像装置を提供することにある。また、該回折環撮像装置で撮像された回折環を読み取る回折環読取装置を提供することにある。さらに、該回折環撮像装置と該回折環読取装置を用いてＸ線回折測定を行うことができるＸ線回折測定方法を提供することにある。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、自らの中心軸を中心にして放射状にＸ線を出射するＸ線出射器と、Ｘ線出射器から放射状に出射されるＸ線の出射方向に配置され、Ｘ線を通過させる第１の貫通孔が設けられたブロックと、ブロックと一体となった回折環撮像手段であって、第１の貫通孔と中心軸が一致する第２の貫通孔を有し、第２の貫通孔を通過させてＸ線が出射され、出射された方向に物体があるとき、物体で発生した回折Ｘ線により第２の貫通孔と垂直に交差する撮像面に回折環を撮像する回折環撮像手段と、Ｘ線出射器を固定し前記ブロックを連結するホルダであって、Ｘ線出射器の中心軸に対する第１の貫通孔の角度を任意の角度に設定可能な角度変化機構を設けたホルダとを備える回折環撮像装置としたことにある。
【０００７】
これによれば、測定対象物の内部の中心軸にＸ線出射器の中心軸が合うようにして回折環撮像装置を測定対象物の内部に挿入し、Ｘ線が希望する測定箇所に照射されるよう、ホルダ内の角度変化機構によりＸ線出射器の中心軸に対する第１の貫通孔の角度を設定すれば、回折環撮像手段により回折環を撮像することができる。すなわち、測定対象物の内部がホルダ又は回折環撮像手段の径より狭くない限り、回折環撮像装置を測定対象物の内部に入れて測定箇所にＸ線を照射し、回折環を撮像することができる。ホルダ内の角度変化機構により、Ｘ線出射器の中心軸に対する第１の貫通孔の角度を任意の角度に設定しても測定箇所にＸ線を照射することができるのは、Ｘ線出射器から放射状にＸ線が出射するため、角度を変化させても第１の貫通孔にＸ線が入射するからである。
【０００８】
また、本発明の他の特徴は、回折環撮像装置の回折環撮像手段は、テーブルに固定されたイメージングプレートであり、ブロックは、第１の貫通孔が出力軸に形成され、テーブルを第１の貫通孔の中心軸周りに回転させるモータであるようにしたことにある。
【０００９】
これによれば、先行技術文献に示されたＸ線回折測定装置にある回折環読取機能を別の装置で設け、該別の装置で回折環撮像装置のモータを回転させながらテーブルを移動させれば、回折環を読み取ることができる。また、モータに駆動信号を供給するケーブルをモータ近傍でコネクタにより接続するようにすれば、回折環撮像時において回折環撮像装置が有するケーブルはＸ線出射器へ高電圧を供給するケーブル１つのみにすることができるので、回折環撮像装置の測定対象物内部への挿入を行いやすくなる。
【００１０】
また、本発明の他の特徴は、回折環撮像装置が着脱可能な治具であって、Ｘ線出射器の中心軸が治具の中心軸に略合致するようホルダを固定する固定部と、治具の中心軸の垂直方向であって互いに正反対となる方向に伸縮する複数の押し当て部とを有し、複数の押し当て部は、先端に治具を移動可能にする回転体を有している治具としたことにある。
【００１１】
これによれば、測定箇所が管状物体の内部等、円柱状の空洞内である場合、回折環撮像装置を取り付けた治具を円柱状の空洞内に挿入し、治具内の複数の押し当て部を伸長させて先端を円柱状の空洞の壁に押し当てれば、円柱状の空洞の中心軸位置にＸ線出射器の中心軸がくるよう回折環撮像装置を円柱状の空洞内に位置させることができる。また、複数の押し当て部の先端は回転体であるので、円柱状の空洞内の測定箇所近傍まで回折環撮像装置を移動させることができる。
【００１２】
また、本発明の他の特徴は、回折環撮像装置がセットされる回折環読取装置であって、イメージングプレートにレーザ光を照射してイメージングプレートの表面にレーザスポットを形成するレーザ照射手段と、モータに駆動信号を供給して前記モータを回転させる回転駆動手段と、レーザスポットをイメージングプレートと相対的にイメージングプレートの半径方向に移動させる移動手段と、  レーザ照射手段によりレーザ光が照射され、回転駆動手段によりモータが回転され、及び移動手段によりレーザスポットが移動されている状態で、レーザスポットからの反射光の強度を、モータの回転角度及び移動手段による移動位置に関連付けて検出する検出手段と、検出手段により検出された複数のデータを用いてイメージングプレートに撮像された回折環の形状を算出する回折環形状計算手段とを備えた回折環読取装置としたことにある。
【００１３】
これによれば、回折環撮像装置により回折環を撮像した後、回折環撮像装置を回折環読取装置にセットすれば、先行技術文献に示された方法と同じ方法で回折環の形状を検出でき、残留応力等、回折環の形状に基づく特性値を計算することができる。すなわち、従来と同程度の測定精度でＸ線回折測定を行うことができる。
【００１４】
また、本発明の他の特徴は、上記に記載の回折環撮像装置と回折環読取装置を用いたＸ線回折測定方法において、回折環撮像装置のモータは、ホルダから着脱可能であるとともにテーブルの径が異なるものが複数用意されており、用意された複数のモータの中から、測定対象物に合った径のテーブルを有するモータを選択してホルダに取り付ける取付ステップと、第２の貫通孔を通過したＸ線が測定箇所に照射されるようホルダの角度変化機構によりモータの角度を設定し、回折環撮像装置を対象とする測定対象物の測定箇所近傍に配置する配置ステップと、Ｘ線出射器からＸ線を出射してイメージングプレートに回折環を撮像する回折環撮像ステップと、回折環撮像装置を回折環読取装置にセットし、イメージングプレートに撮像された回折環の形状を読み取る回折環読取りステップと、回折環読取りステップにて読み取った回折環の形状から、回折環の形状に基づく特性値を計算する計算ステップとを行うようにしたことにある。
【００１５】
これによれば、回折環撮像装置を測定対象物の内部に挿入して回折環を撮像する際、測定箇所にＸ線を照射することが可能な径のテーブルを選択することができるので、測定対象物の内部の大きさが様々ある場合でもＸ線回折測定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る回折環撮像装置の全体構成図である。
【図２】図１の回折環撮像装置における回折環撮像装置本体の断面図である。
【図３】図２の回折環撮像装置本体におけるモータ固定プレートを上方から見た図である。
【図４】本発明の実施形態に係る回折環読取装置の全体構成図である。
【図５】図２の回折環撮像装置本体を取り付ける治具の全体外観図である。
【図６】図５の治具における押し当て部の内部構造を示す部分断面図である。
【図７】回折環撮像装置本体を測定対象物に挿入して測定するときの様子を示した図である。
【図８】測定対象物の内部の大きさにより、回折環撮像装置本体のモータを適切な径のテーブルを有するものに変更することを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施形態に係る回折環撮像装置の構成について図１及び図２を用いて説明する。図１は、回折環撮像装置の全体構成図であり、図２は回折環撮像装置本体の断面図である。ただし、Ｘ線出射器１０は市場で流通しているものを用いることができるので断面図ではなく、モータ２７は出力軸２７ａに貫通孔２７ａ１が作成されていること以外は、市場で流通しているものと同じ構造であるので部分断面図である。図１に示すように、回折環撮像装置１は、回折環撮像装置本体５、高電圧電源６及びコンピュータ装置９０等から構成され、測定対象物ＯＢの内部に回折環撮像装置本体５を挿入し、Ｘ線を測定箇所に照射してイメージングプレート１５に回折環を撮像するものである。Ｘ線回折測定は様々な金属において行うことができるが、本実施形態では測定対象物ＯＢは鉄管であり、測定箇所は鉄管の内部とする。
【００１８】
図２に示すように、回折環撮像装置本体５は、円筒状のホルダ７の内部にＸ線出射器１０がセットされる。ホルダ７の内径は、Ｘ線出射器１０の最も大きい径より僅かに大きい径になっているので、セットされるとホルダ７の中心軸とＸ線出射器１０の中心軸とは一致する。ホルダ７の底部は径の大きな孔７ａが開けられており、Ｘ線出射器１０は高電圧電源６から高電圧の駆動電圧及び駆動電流が供給されると、孔７ａを通過させてＸ線を図２の下方向に出射する。このＸ線は、図２に一点鎖線で示されるように、Ｘ線出射器１０の中心軸（ホルダ７の中心軸）を中心に放射状に広がるＸ線である。このように放射状に広がるＸ線を出射するＸ線出射器１０としては、浜松ホトニクス製のＸ線管Ｎ６６０１などを用いることができる。また、このように放射状に広がるＸ線を出射するＸ線出射器に関する公開公報としては、特開２０１３−１８２８６８などがある。
【００１９】
高電圧電源６は内部に制御回路を備え、コントローラ９１からＸ線出射の指令が入力すると、Ｘ線出射器１０から設定された強度のＸ線が出射されるように、Ｘ線出射器１０に駆動電圧及び駆動電流を供給する。また、コントローラ９１からＸ線停止の指令が入力すると、Ｘ線出射器１０へ供給している駆動電圧及び駆動電流を停止する。コントローラ９１は入力装置９２から回折環撮像の指令が入力すると高電圧電源６にＸ線出射の指令を出力し、出力とともに時間計測を開始して予め記憶されている時間が経過すると高電圧電源６にＸ線停止の指令を出力する。よって、入力装置９２からの入力を行うのみで、Ｘ線出射器１０から設定された強度のＸ線を設定された時間だけ出射させることができる。
【００２０】
図２に示すように、円筒状のホルダ７は上部に雄ねじが切られており、雌ねじが切られた上蓋８を捻じ込むことができるようになっている。上蓋８は中心に孔８ａが開けられており、Ｘ線出射器１０から出る高電圧電源６に接続するためのケーブル９を通すことができるようになっている。なお、Ｘ線出射器１０にケーブル９を取り付け、ケーブル９に高電圧電源６に接続するためのコネクタを取り付けた後は、上蓋８の孔８ａにケーブル９を通すことはできないので、該取り付けを行う前にケーブル９に上蓋８を通すようにする。上述したように、円筒状のホルダ７の内径はＸ線出射器１０の最も大きい径より僅かに大きい径になっており、円筒状のホルダ７の長さはＸ線出射器１０をセットしたときＸ線出射器１０の上端より円筒状のホルダ７の上端がやや上になる長さになっている。よって、ホルダ７にＸ線出射器１０をセットし上蓋８をホルダ７に捻じ込むと、Ｘ線出射器１０はホルダ７内で固定される。
【００２１】
また、図２に示すように、モータ２７はモータ固定プレート１３に固定され、モータ固定プレート１３の連結部１２はホルダ７に固定されることで、ホルダ７の中心軸方向でＸ線の出射方向に、モータ２７が配置される。ホルダ７は下端よりやや上の部分で互いに対称となる位置に雌ねじが切られた穴７ｂが２つあり、所定の径の雄ねじ１１を捻じ込むことができるようになっている。そして、モータ固定プレート１３の上面には、互いに対称となる位置に設けられた２つの長方形の板状の連結部１２があり、２つの連結部１２には雄ねじ１１よりやや大きい径の孔１２ａがそれぞれ開けられている。したがって、連結部１２の孔１２ａとホルダ７の雌ねじが切られた穴７ｂをそれぞれ合わせ、雄ねじ１１をホルダ７の穴７ｂにそれぞれ捻じ込むことにより、ホルダ７とモータ固定プレート１３を連結させることができる。モータ固定プレート１３の底面には、対称位置に雌ねじが切られた２つの穴１３ａがあり、所定の径の雄ねじ１４を捻じ込むことができるようになっている。そして、モータ２７の底面には対称位置に２つの固定板２９があり、固定板２９には雄ねじ１４よりやや大きい径の孔２９ａがそれぞれ開けられている。２つの孔２９ａのモータ２７の中心軸（出力軸の中心）からの距離と、２つの穴１３ａのモータ固定プレート１３の中心軸からの距離は同じであり、孔２９ａと穴１３ａをそれぞれ合わせることができる。よって、孔２９ａと穴１３ａをそれぞれ合わせ、雄ねじ１４を穴１３ａにそれぞれ捻じ込むことにより、モータ２７をモータ固定プレート１３に固定させることができる。なお、モータ２７にはモータ２７を回転駆動させる電力が供給されるケーブルと、モータ２７内のエンコーダ２７ｃが出力するパルス列信号を供給するケーブルとがあり、該ケーブルの先端には該ケーブルと後述する回折環読取装置２からのケーブルとを接続するためのコネクタがあるが、分かりやすくするため図１及び図２からは除かれている。
【００２２】
図３は、モータ固定プレート１３を上方から見た図である。一点鎖線はモータ固定プレート１３に固定されたモータ２７を示している。図３に示すように、モータ固定プレート１３には中心軸を中心にしてモータ２７と同じ径の孔があり、放射状に出射されたＸ線はモータ２７の底面に照射される。雄ねじ１１をホルダ７の２つの穴７ｂにそれぞれ捻じ込むことによる連結の強度は、円筒状のホルダ７の中心軸に対するモータ２７の中心軸（出力軸の中心）を任意の角度にしてモータ固定プレート１３を固定することができる強度である。これにより、Ｘ線出射器１０から放射状に出射されるＸ線の中心線に対して、モータ２７の中心軸を任意の角度にして固定することができる。
【００２３】
また、図３に示すように、モータ固定プレート１３の側面には、モータ固定プレート１３の中心軸に対して対称位置に貫通孔１３ｂがある。この貫通孔１３ｂは後述する回折環読取装置２に回折環撮像装置本体５をセットする際、回折環読取装置２にある固定棒４７を挿入するためのものである。これについては後述する。
【００２４】
モータ２７、テーブル１６、イメージングプレート１６及び固定具１８の構造は、先行技術文献の特許文献１に示されるモータ２７、テーブル１６、イメージングプレート１６及び固定具１８と同じ構造である。すなわち、モータ２７の出力軸２７ａは円筒状で断面円形の貫通孔２７ａ１を有し、モータ２７の出力軸２７ａの反対側には、貫通孔２７ｂが設けられ、貫通孔２７ｂの内周面上には、貫通孔２７ｂの一部の内径を小さくするため、貫通孔２８ａが形成された円筒状の通路部材２８が固定されている。テーブル１６は円形状であり、モータ２７の出力軸２７ａの先端部に固定されている。テーブル１６は、下面中央部から下方へ突出した突出部１７を有し、突出部１７の外周面には、ねじ山が形成されている。テーブル１６の下面にはイメージングプレート１５が取り付けられる。イメージングプレート１５の中心部には貫通孔１５ａが設けられていて、この貫通孔１５ａに突出部１７を通し、突出部１７の外周面上にナット状の固定具１８をねじ込むことにより、イメージングプレート１５が、固定具１８とテーブル１６の間に挟まれて固定される。固定具１８は円筒状の部材で、内周面に突出部１７のねじ山に対応するねじ山が形成されている。
【００２５】
テーブル１６、突出部１７及び固定具１８にも貫通孔１６ａ，１７ａ，１８ａがそれぞれ設けられており、貫通孔１６ａ，１７ａ，１８ａは貫通孔２８ａ，２７ｂ，２７ａ１と同一軸である。また、貫通孔１８ａの内径は通路部材２８の貫通孔２８ａと同じである。すなわち、モータ２７の底面に照射されるＸ線の一部は、貫通孔２８ａ，２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ，１８ａを介して出射され、貫通孔２８ａの内径及び貫通孔１８ａの内径は小さいので、貫通孔１８ａから出射されるＸ線は貫通孔２７ａ１の軸線、すなわちモータ２７の中心軸に平行なＸ線となる。すなわち、Ｘ線出射器１０から放射状に出射されるＸ線の一部は、貫通孔２８ａ，２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ，１８ａを介して出射されることで、モータ２７の中心軸に平行なＸ線となる。
【００２６】
また、図１に示すように、Ｘ線出射器１０から放射状に出射されるＸ線の中心線に対してモータ２７の中心軸をある角度にしても、通路部材２８にＸ線が照射されれば貫通孔１８ａからは略平行なＸ線が出射し、測定対象物ＯＢに照射される。そして、測定対象物ＯＢにＸ線が照射されれば、測定対象物ＯＢで回折したＸ線により、イメージングプレート１５に回折環が撮像される。すなわち、測定対象物ＯＢの内部の空洞の中心軸とホルダ７の中心軸を合わせて回折環撮像装置本体５を測定対象物ＯＢの内部に挿入しても、モータ２７の中心軸の方向を変えることで、Ｘ線を測定対象物ＯＢの目的とする箇所に照射し、回折環を撮像することができる。なお、モータ２７はテーブル１６及びイメージングプレート１５の径を異ならせたものが複数用意されており、測定対象物ＯＢの内部に挿入することが可能なモータ２７を選択して、モータ固定プレート１３に固定させることができる。
【００２７】
回折環撮像装置１はイメージングプレート１５に回折環を撮像するのみであるので、撮像した回折環を読み取るには、別の装置が必要である。次に、撮像した回折環を読み取る回折環読取装置２について説明する。回折環読取装置２の構成は図４に示されるものであり、回折環がイメージングプレート１５に撮像された回折環撮像装置本体５をセットして回折環の読取りが行われる。
【００２８】
回折環読取装置２は、先行技術文献である特許文献１に示されるＸ線回折測定装置における回折環読取り機能を備えた装置であり、回折環読取りの方式は特許文献１に示されるＸ線回折測定装置と同じである。すなわち、集光したレーザ光を照射するとともにイメージングプレート１５を回転させながら半径方向に送り、反射光強度を回転角度及び半径位置とともに検出することで回折Ｘ線の強度分布を取得する方式である。なお、本実施形態ではコンピュータ装置９０は回折環撮像装置１のものがそのまま使用されるようになっているが、別のコンピュータ装置９０であっても問題はない。
【００２９】
基台２６上には支持機構４５が固定されており、支持機構４５の側面には固定用ブロック４６が固定されている。そして、固定用ブロック４６の側面には２つの固定棒４７が固定されており、この２つの固定棒４７を、上述したモータ固定プレート１３の２つの貫通孔１３ｂにモータ固定プレート１３の角が固定用ブロック４６の側面に当たるまで挿入することで、回折環撮像装置本体５を回折環読取装置２に決められた位置でセットすることができる。２つの固定棒４７の位置は、回折環撮像装置本体５をセットしたとき、後述するレーザ検出装置３０から出射するレーザ光の集光位置が、イメージングプレート１５の表面に略合致する位置である。
【００３０】
ステージ移動機構２０は、基台２６の上で移動する移動ステージ２１を備えている。移動ステージ２１は、移動ステージ２１の移動方向に向かって基台２６の両側で対向する板状のガイド（図４では省略）により挟まれており、固定ブロック２５に固定されたフィードモータ２２が回転し、スクリューロッド２３及び軸受部２４が回転すると、図４の横方向に移動する。この方向は回折環撮像装置本体５が固定棒４７にセットされた場合、イメージングプレート１５の半径方向である。フィードモータ２２内には、エンコーダ２２ａが組み込まれており、エンコーダ２２ａはフィードモータ２２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。
【００３１】
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する。回折環読取装置２への電源投入直後において、フィードモータ制御回路７３は、移動ステージ２１をフィードモータ２２側へ移動させるようフィードモータ２２に駆動信号を出力し、位置検出回路７２は、移動ステージ２１が移動限界位置に達して、エンコーダ２２ａからパルス列信号が入力されなくなると、駆動信号停止を意味する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、これにより駆動信号の出力を停止する。この移動限界位置が移動ステージ２１の原点位置となり、位置検出回路７２は、以後、移動ステージ２１が移動するごとにエンコーダ２２ａからのパルス列信号をカウントし、移動方向によりカウント値を加算または減算して移動限界位置からの移動距離ｘを位置信号として出力する。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２１の移動位置を入力すると、位置検出回路７２から入力する位置信号が入力した移動位置に等しくなるまで、フィードモータ２２を正転又は逆転駆動する。また、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２１の移動方向と移動速度を入力すると、エンコーダ２２ａから入力したパルス列信号の単位時間当たりのパルス数が、入力した移動速度に相当する単位時間当たりのパルス数になるようにフィードモータ２２に駆動信号を出力する。
【００３２】
コントローラ９１には、移動ステージ２１が移動限界位置に達したときの、すなわち移動距離ｘが０のときにおける、後述するレーザ検出装置３０から照射されるレーザ光の照射位置のモータ２７の中心軸（テーブル１６及びイメージングプレート１５の中心軸）からの距離ｒ０が記憶されている。そして、コントローラ９１は、ｒ０にから入力した移動距離ｘを減算することで、レーザ光の照射半径位置ｒを取得することができる。
【００３３】
レーザ検出装置３０は移動ステージ２１上に固定され、回折環を撮像したイメージングプレート１５に集光したレーザ光を照射し、イメージングプレート１５が発光した光の強度を検出するものである。レーザ検出装置３０は、レーザ光源３１、コリメートレンズ３２、反射鏡３３、ダイクロイックミラー３４、及び対物レンズ３６等を備えた光ヘッドであり、光ディスクの記録再生に用いられるものと同様の構成である。
【００３４】
レーザ駆動回路７７は、コントローラ９１から指令が入力すると、フォトディテクタ４２から入力する信号の強度が所定の強度になるようレーザ光源３１に駆動信号を出力し。レーザ光源３１からは一定強度のレーザ光が出射される。フォトディテクタ４２は後述するダイクロイックミラー３４で微量が反射し、集光レンズ４１を介して受光したレーザ光の強度に相当する強度の信号を出力するが、ダイクロイックミラー３４での反射の割合は一定であるので、出射したレーザ光の強度に相当する強度の信号を出力すると見なせる。コリメートレンズ３２はレーザ光を平行光にし、反射鏡３３はレーザ光を、ダイクロイックミラー３４に向けて反射し、ダイクロイックミラー３４は、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３６は、レーザ光をイメージングプレート１５の表面に集光させる。対物レンズ３６には、フォーカスアクチュエータ３７が組み付けられており。後述するフォーカスサーボにより、イメージングプレート１５の厚さが設定値より変化していても、また、表面が完全な平坦でなくても、レーザ光の焦点は常にイメージングプレート１５の表面に合致する。
【００３５】
集光されたレーザ光が、イメージングプレート１５の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、回折環撮像時における回折Ｘ線の強度に応じた光が発生する。この輝尽発光により発生した光はレーザ光の波長よりも波長が短く、レーザ光の反射光と共に対物レンズ３６を通過するが、ダイクロイックミラー３４にて大部分が反射し、レーザ光の反射光は大部分が透過する。ダイクロイックミラー３４で反射した光は、集光レンズ３８、シリンドリカルレンズ３９を介してフォトディテクタ４０に入射する。フォトディテクタ４０は、４つの同一正方形状の受光素子からなる４分割受光素子からなり、４つの受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を増幅回路７８に出力する。なお、シリンドリカルレンズ３９は非点収差を生じさせるためにある。
【００３６】
増幅回路７８は、入力した４つの受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を増幅して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。フォーカスエラー信号生成回路７９は、非点収差法におけるフォーカスエラー信号を生成してフォーカスサーボ回路８１へ出力する。フォーカスサーボ回路８１は、コントローラ９１により指令が入力すると作動開始し、入力した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、入力した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３７を駆動して、対物レンズ３６をレーザ光の光軸方向に変位させ、これにより、レーザ光の焦点は常にイメージングプレート１５の表面に合致する。
【００３７】
ＳＵＭ信号生成回路８０は、入力した４つの受光信号を合算してＳＵＭ信号を生成し、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１５にて反射し、ダイクロイックミラー３４で反射した微量の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１５にて反射する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、撮像された回折環における回折Ｘ線の強度に相当する。Ａ／Ｄ変換器８３は、コントローラ９１から指令が入力すると、入力するＳＵＭ信号の瞬時値を設定された時間間隔でデジタルデータに変換してコントローラ９１に出力する。
【００３８】
また、対物レンズ３６に隣接して、ＬＥＤ光源４３が設けられている。ＬＥＤ光源４３は、ＬＥＤ駆動回路８４から駆動信号が入力すると、可視光を発して、イメージングプレート１５に撮像された回折環を消去する。ＬＥＤ駆動回路８４は、コントローラ９１から指令を入力すると、ＬＥＤ光源４３に所定の強度の可視光を発生させるための駆動信号を出力する。
【００３９】
モータ制御回路７４からは、回折環撮像装置本体５のモータ２７に駆動電源を供給するためのケーブルが出ており、このケーブルの先端は、モータ２７から出ている駆動電源供給のためのケーブルの先端にあるコネクタに迎合するコネクタになっている。また、モータ制御回路７４と回転角度検出回路７５からは、モータ２７内のエンコーダ２７ｃが供給するパルス列信号を入力するためのケーブルが出ており、このケーブルの先端は、モータ２７から出ているパルス列信号供給のためのケーブルの先端にあるコネクタに迎合するコネクタになっている。よって、回折環撮像装置本体５を固定棒４７にセットした後、モータ２７から出ているケーブルと、モータ制御回路７４及び回転角度検出回路７５から出ているケーブルとをコネクタにより接続すれば、モータ制御回路７４からモータ２７に駆動電源を供給することができるとともに、モータ２７内のエンコーダ２７ｃが出力するパルス列信号を、モータ制御回路７４と回転角度検出回路７５に入力させることができる。
【００４０】
モータ２７から出ているケーブルをモータ制御回路７４及び回転角度検出回路７５から出ているケーブルに接続すれば、モータ２７内のエンコーダ２７ｃは、モータ２７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、モータ制御回路７４と回転角度検出回路７５へ出力する。さらに、エンコーダ２７ｃは、モータ２７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、回転角度検出回路７５に出力する。なお、回転角度検出回路７５にはモータ２７内のエンコーダ２７ｃのインデックス信号を直接コントローラ９１に出力する信号線があり、インデックス信号はコントローラ９１にも出力される。
【００４１】
モータ制御回路７４は、コントローラ９１から回転速度を入力すると、エンコーダ２７ｃから入力するパルス列信号の単位時間当たりのパルス数が、入力した回転速度に相当する単位時間当たりのパルス数になるように、駆動信号をモータ２７に出力する。回転角度検出回路７５は、エンコーダ２７ｃから入力するパルス列信号のパルス数をカウントし、そのカウント値から回転角度θｐを計算してコントローラ９１に出力する。また、回転角度検出回路７５は、エンコーダ２７ｃからインデックス信号を入力すると、カウント値をリセットして「０」にする。これが回転角度０°の位置である。なお、イメージングプレート１５の回転角度０°の位置とは、インデックス信号を入力した時点で後述するレーザ検出装置３０からレーザ光が照射されている位置である。この位置はイメージングプレート１５の各半径位置ごとにあるためラインである。
【００４２】
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各種プログラムを実行して各回路に指令を出力し、回折環を読み取るための作動を行う。作業者は、回折環撮像装置本体５を固定棒４７にセットし、モータ２７から出ているケーブルを回折環読取装置２から出ているケーブルとコネクタにより接続した後、入力装置９２から回折環読取りの指令を入力すると、コントローラ９１は各回路に指令を出力し、モータ２７とフィードモータ２２を回転させ、レーザ検出装置３０からレーザ光を出射し、所定の回路から反射光強度、移動距離ｘ（半径位置ｒ）及び回転角度θｐを入力することで回折環の形状（回折Ｘ線の強度分布）を読み取る。この作動内容は後述する回折環撮像装置１及び回折環読取装置２を用いたＸ線回折測定方法にて詳細に説明する。
【００４３】
また、コントローラ９１は、読み取った回折環の形状を用いて、残留応力等の回折環の形状に基づく特性値を算出する演算処理を行う。この演算処理のためコントローラ９１の記憶装置には、該特性値の計算に必要な諸定数等、必要な数値が予め記憶されている。この演算処理も後述するＸ線回折測定方法にて詳細に説明する。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、作動指令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。
【００４４】
次に、回折環撮像装置本体５を測定対象物ＯＢである鉄管内部の中心軸部分に位置させるための治具３について説明する。回折環撮像装置本体５から出ているものは、高電圧電源６に接続されるケーブル９のみであり、ケーブル９を持って測定対象物ＯＢの内部に回折環撮像装置本体５を入れると、回折環撮像装置本体５の位置が安定せず、また、安全上好ましくない。よって、回折環撮像装置本体５を図５に示される治具３に取り付け、測定対象物ＯＢの内部に入れるようにする。
【００４５】
図５に示されるように、治具３には回折環撮像装置本体５を取り付けるための取付リング６８，６９がある。取付リング６８，６９は薄いステンレス等の金属でできた輪状のものであり、力をかけると容易に輪を押し広げることができ、復元力があるため力がかからなくなると、元に戻るものである。よって、回折環撮像装置本体５のホルダ７を取付リング６８，６９に押し付けると、輪が広がって輪内にホルダ７が入り、その後、輪が元に戻ろうとしてホルダ７を締めつける。これにより、回折環撮像装置本体５は治具３に固定される。そして、取付リング６８，６９は後述する伸縮パイプ５１の中心軸方向と方向は同一で該中心軸方向の垂直方向に位置を異ならせた長尺棒６７に固定されており、回折環撮像装置本体５のホルダ７を固定したとき、ホルダ７の中心軸は後述する伸縮パイプ５１の中心軸と略一致するようになっている。よって、後述する伸縮パイプ５１の中心軸を治具３の中心軸とみなすことができる。
【００４６】
治具３には取っ手７０が備えられており、作業者はこの取っ手７０を持って治具３に取り付けた回折環撮像装置本体５を測定対象物ＯＢの内部に入れることができる。取っ手７０の中心部分には取っ手７０の長尺方向の略垂直方向に伸縮パイプ５１が取り付けられている。伸縮パイプ５１は伸縮するポインターペンのように、径の大きなパイプに径の小さなパイプを入出させることで全体の長さを変化させることができる。よって、測定対象物ＯＢの内部の測定箇所にＸ線が照射される適切な長さに伸縮パイプ５１の長さを調整し、回折環撮像装置本体５を取り付けた治具３を測定対象物ＯＢの中に挿入することができる。また、測定対象物ＯＢの内部の中心軸が鉛直方向にある場合は、治具３を挿入する測定対象物ＯＢの入口に取っ手７０がかかって止まったとき、測定箇所にＸ線が照射される適切な長さに伸縮パイプ５１の長さを調整すればよい。
【００４７】
また、治具３には伸縮パイプ５１の先端部分に、治具３の中心軸（伸縮パイプ５１の中心軸）の垂直方向に９０度の間隔で４つの押し当て部５０が設けられている。４つの押し当て部５０はそれぞれの伸縮棒５３が伸びて先端のローラー５８が測定対象物ＯＢの内部の壁を、治具３の中心軸の垂直方向に９０度の間隔で押すことで、治具３を測定対象物ＯＢの内部で固定させることができる。このとき、後述するように押す力は４方向とも同じ力になろうとして伸縮棒５３の伸長する長さは等しくなるので、測定対象物ＯＢが管状物体である場合、測定対象物ＯＢ内部の中心軸と治具３の中心軸、すなわち、回折環撮像装置本体５のホルダ７の中心軸とを略一致させて、治具３を測定対象物ＯＢの内部で固定させることができる。
【００４８】
押し当て部５０の構造を示したものが、図６の部分断面図である。伸縮パイプ５１の先端は立方体状の固定用ブロック６６に固定されており、この固定用ブロック６６の４つの側面に長尺の直方体状の収納部５２が取り付けられている。収納部５２は内部が長尺の直方体状の空洞になっており、伸縮棒５３が中に収まっている。収納部５２の先端には伸縮棒５３の径よりやや大きい径の孔５２ａがあり、伸縮棒５３はこの孔５２ａから治具３の中心軸の垂直方向に出ている。伸縮棒５３の先端には、前方に開口があり内部が空洞になっている直方体状のカバー５７が取り付けられており、カバー５７の空洞にはローラー５８が入っていて前方の開口から外に出ている。ローラー５８はカバー５７の側面に取り付けられている回転軸５９周りに回転可能になっている。
【００４９】
伸縮棒５３は円筒状の形状であり、先端部を除いて内部にも円筒状の空洞５３ａがあり、この空洞５３ａの中に先端が固定用ブロック６６に固定されたガイド棒５４が入っている。伸縮棒５３は内部にガイド棒５４を入れた状態で移動可能であり、ガイド棒５４の中心軸は収納部５２の中心軸であるので、伸縮棒５３は収納部５２の中心軸方向に移動可能になっている。伸縮棒５３の固定用ブロック６６側の先端は空洞５３ａと同じ径の孔が開けられた正方形状板５５が固定されており、正方形状板５５と固定用ブロック６６との間にはバネ５６がある。バネ５６は完全に伸びた状態では、収納部５２の中心軸方向の長さよりも長くなるものであり、バネ５６が伸びたときローラー５８が物体に当たらなければ、伸縮棒５３は正方形状板５５が孔５２ａがある箇所の収納部５２の内壁に当たるまで伸びる。しかし、ローラー５８の先に物体があれば、バネ５６の力により伸縮棒５３は該物体を押すことになる。
【００５０】
治具３を測定対象物ＯＢの内部に挿入する前までは、図６に示すようにストッパ６４が正方形状板５５を押さえているため、バネ５６は縮まった状態にあり、伸縮棒５３はいずれも収納部５２から外側にあまり出ていない。ストッパ６４の正方形状板５５と接触している箇所は、上方向に移動させるには作業者が力を加える必要があるため、バネ５６が伸びようとするのを止めている。作業者が力を加えてストッパ６４の正方形状板５５と接触している箇所を図６の上方向に移動させたとき、バネ５６が伸びて伸縮棒５３が伸びる。図６に示すように、ストッパ６４の正方形状板５５と接触している箇所の反対側の先端は伸縮パイプ５１に通され固定用ブロック６６近傍にある移動リング６２の上面に固定されており、移動リング６２の下面と固定用ブロック６６及び固定用ブロック６６の近傍の収納部５２の上面との間には、バネ６５がある。バネ６５は縮まった状態であるため伸びようとする力を移動リング６２に及ぼしているが、移動リング６２の上にある円柱状ボタン６０が、伸縮パイプ５１に固定された固定リング６１によりそれより上に移動しなくされているため、バネ６５は常に移動リング６２を上側に押している。円柱状ボタン６０は円柱状で伸縮パイプ５１を通すための貫通孔が中心軸周りに開けられたものである。ストッパ６４の中間部分は収納部５２の上面に固定された円柱状の突起６３に嵌め込まれており、ストッパ６４は図６の紙面垂直方向周りに微小角度だけ回転可能になっている。しかし、バネ６５は常に移動リング６２を上側に押しているため、移動リング６２の上面に取り付けられたストッパ６４の端もバネ６５により常に上側に押されている。よって、ストッパ６４を図６の紙面垂直方向右回りに回転させる、すなわちストッパ６４の正方形状板５５と接触している箇所を上方向に移動させるには力を加える必要がある。
【００５１】
円柱状ボタン６０をバネ６５が押す力より大きな力で下方向に移動させると、移動リング６２も下方向に移動し、ストッパ６４は突起６３を回転軸にして図６の紙面垂直方向右回りに回転し、ストッパ６４の正方形状板５５と接触している箇所が上方向に移動して、バネ５６が伸びて伸縮棒５３が伸びる。すなわち、作業者が円柱状ボタン６０を一瞬だけ下方向に移動させれば伸縮棒５３が伸びる。そして、円柱状ボタン６０が元の位置に戻り、ストッパ６４が元の状態に戻っても、伸縮棒５３は伸びたままである。４つの収納部５２にあるバネ５６はいずれも同じ仕様であり、長さと押す力の関係はすべて同じである。そして、治具３を測定対象物ＯＢの内部に挿入した後、円柱状ボタン６０を下方向に移動させ４つの伸縮棒５３を伸ばすと、４つのローラー５８が測定対象物ＯＢの内壁に当たり、測定対象物ＯＢの内壁を４方向に押す。このとき、対称となる伸縮棒５３の押す力が異なると、力の弱い方の伸縮棒５３は押されて縮むため、対称となる伸縮棒５３の押す力は等しくなる。すなわち、治具３の中心軸に対して対称位置にあるバネ５６は長さが等しくなり、対称となる伸縮棒５３の長さは等しくなる。また、治具３の中心軸が測定対象物ＯＢ内部の中心軸に対して傾いた状態で伸縮棒５３を伸長させると、治具３の中心軸に対して対称位置にあるローラー５８が、測定対象物ＯＢの壁に当たる箇所は伸縮棒５３の中心軸からずれ、ずれる方向は逆になる。よって、測定対象物ＯＢから伸縮棒５３にかかる力は１つのライン上にないため、治具３の中心軸に対して対称位置にある押し当て部５０は、回転して測定対象物ＯＢから伸縮棒５３にかかる力が伸縮棒５３の中心軸上になるとする。このため、治具３を測定対象物ＯＢの中心軸方向に移動させると、治具３の中心軸と測定対象物ＯＢの中心軸は一致するようになる。このため、上述したように、測定対象物ＯＢが管状物体である場合、測定対象物ＯＢの内部の中心軸と治具３の中心軸とを略一致させて、治具３を測定対象物ＯＢの内部で固定させることができる。
【００５２】
円柱状ボタン６０を一瞬だけ下方向に移動させて４つの伸縮棒５３を伸ばし、４つのローラー５８が測定対象物ＯＢの内壁を押しても、伸縮パイプ５１の中心軸方向に力を加えれば４つのローラー５８は回転し、治具３の中心軸を測定対象物ＯＢの内部の中心軸と合わせたまま、治具３を該中心軸方向に移動させることができる。よって、作業者は、Ｘ線を測定箇所に照射できるよう伸縮パイプ５１を適切な長さにし、押し当て部５０が測定対象物ＯＢの内部に入るまで治具３を測定対象物ＯＢの内部に挿入し、円柱状ボタン６０を下方向に移動させて４つのローラー５８を測定対象物ＯＢの内壁に押し当て、取っ手７０を持って治具３を適切な位置まで移動させればよい。
【００５３】
治具３を測定対象物ＯＢの内部から外に出すと、伸縮棒５３は押すものがなくなるため最大限まで伸びる。この伸縮棒５３を縮んだ状態に戻すときは、カバー５７を持ってバネ５６の伸びようとする力より大きな力で伸縮棒５３を収納部５２の中に押し込めばよい。押していくと正方形状板５５はストッパ６４に当たるが、図６に示すようにストッパ６４の正方形状板５５と接触している箇所は、図６の左側が円柱の側面の形状になっているため、力を入れるとバネ６５が移動リング６２を押す力に勝り、ストッパ６４は図６の紙面垂直方向右周りに微小回転し、ストッパ６４の正方形状板５５と接触している箇所は上方向に移動する。これにより、正方形状板５５はストッパ６４を通り抜け、その後直ぐにストッパ６４はバネ６５の力により図６の紙面垂直方向左周りに微小回転するため、図６に示すようにストッパ６４が正方形状板５５にかかり、伸縮棒５３は縮んだ状態のままになる。他の伸縮棒５３を同様に収納部５２に押し込むと、その収納部５２にあるストッパ６４が図６の紙面垂直方向右周りに微小回転するが、バネ６５が縮むのは全体ではないので、既に縮んだ状態にある別の伸縮棒５３はストッパ６４が正方形状板５５にかかったままであり、伸びることはない。４つの伸縮棒５３をすべて収納部５２の中に押し込むと治具３は元の状態に戻るため、次の測定対象物ＯＢの内部への挿入が可能になる。
【００５４】
なお、治具３は、収納部５２の治具３の中心軸の垂直方向における長さを異ならせ、伸縮棒５３の長さを異ならせたものが複数用意されている。よって、複数の治具３の中から、測定対象物ＯＢの内部に挿入でき、伸縮棒５３を伸長させたとき、先端のローラー５８を測定対象物ＯＢの内部の壁に押し当てることができる治具３を選択して使用する。
【００５５】
次に、上記のように構成した回折環撮像装置１、回折環読取装置２及び治具３を用いて、測定対象物ＯＢである鉄管の内部のＸ線回折測定を行う具体的方法について説明する。このＸ線回折測定は、配置工程、回折環撮像工程、回折環読取り工程及び計算工程からなる。まず、配置工程において、作業者は治具３の取付リング６８，６９に回折環撮像装置本体５を取りつけ、測定対象物ＯＢの内部の測定箇所により回折環撮像装置本体５のモータ２７のホルダ７の中心軸に対する角度を適切な角度にする。これは、測定対象物ＯＢが管状物体である場合、図７（ａ）に示すように測定箇所が測定対象物ＯＢの内部の側面であるときは、モータ２７を大きめの適切な角度にし、図７（ｂ）に示すように測定箇所が測定対象物ＯＢの内部の底面であるときは、モータ２７を小さめの適切な角度にするものである。上述したようにホルダ７の内部に固定されたＸ線出射器１０は、ホルダ７の中心軸を中心に放射状に広がるＸ線を出射するので、モータ２７のホルダ７の中心軸に対する角度を変化させても、モータ２７の中心軸にある貫通孔２８ａ，２７ｂ，２７ａ１を介して固定具１８の貫通孔１８ａからＸ線を出射させることができる。
【００５６】
なお、上述したようにモータ２７は、テーブル１６及びイメージングプレート１５の径を異ならせたものが複数用意されている。よって、測定対象物ＯＢの内部の径に比べ、現在取り付けられているモータ２７のテーブル１６の大きさが適切でない場合は、モータ２７をモータ固定プレート１３から取り外し、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように適切な大きさのモータ２７を選択してモータ固定プレート１３に取り付ければよい。また、治具３は押し当て部５０の長さを異ならせたものが複数用意されているので、測定対象物ＯＢの内部に入り、内部の側面に押し当てることが可能な治具３に回折環撮像装置本体５を取り付ければよい。
【００５７】
次に、押し当て部５０が測定対象物ＯＢの内部へ入ったとき、円柱状ボタン６０を下方向に移動させて、伸縮棒５３を測定対象物ＯＢの内部の側面に押し当てる。このとき、測定対象物ＯＢの内部の中心軸とホルダ７の中心軸（治具３の中心軸）は略一致する。次に、治具３の取っ手７０を持って治具３を測定対象物ＯＢの内部の中心軸方向に押し、治具３を測定対象物ＯＢの内部へ入れていき、回折環撮像装置本体５の位置がＸ線出射時にＸ線が測定箇所に照射される位置になったとき、治具３の挿入をやめる。このとき、治具３の取っ手７０は測定対象物ＯＢへの挿入部分の入口近傍にあるので、挿入方向が鉛直方向であれば取っ手７０を該入口の周囲の面にかけるようにする。又は該入口の周囲の面に適切な厚さのスペーサを入れ、取っ手７０を該スペーサにかけるようにする。また、挿入方向が水平方向であれば、取っ手７０の近傍の伸縮パイプ５１と該入口近傍における測定対象物ＯＢの内部の側面との間に適切な厚さのガイド用物体を入れ、伸縮パイプ５１を該ガイド用物体にかけるようにする。
【００５８】
次に回折環撮像工程において、回折環撮像装置１の入力装置９２からＸ線出射の指令を入力する。これにより、コントローラ９１は、高電圧電源６に指令を出力し、高電圧電源６はＸ線出射器１０にＸ線を出射するための電力を供給し、Ｘ線出射器１０から放射状のＸ線が出射される。出射されたＸ線はモータ２７、テーブル１６及び固定具１８にある貫通孔２８ａ，２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ，１８ａを通過することで略平行なＸ線となり、測定箇所に照射される。そして、測定箇所で発生した回折Ｘ線によりイメージングプレート１５には、回折環が撮像されていく。コントローラ９１は、高電圧電源６に指令を出力したタイミングで時間計測を開始し、予め設定された時間が経過すると、高電圧電源６に停止指令を出力する。これにより、高電圧電源６からＸ線出射器１０への電力供給は停止し、イメージングプレート１５には、設定された時間だけＸ線を照射したときの回折環が撮像される。
【００５９】
次に回折環読取り工程において、作業者は治具３を測定対象物ＯＢの内部から取り出し、回折環撮像装置本体５を治具３から取り外す。そして、回折環撮像装置本体５のモータ固定プレート１３の貫通孔１３ｂに回折環読取装置２の固定棒４７を挿入させて、回折環撮像装置本体５を回折環読取装置２にセットする。このとき、回折環読取装置２の移動ステージ２１は、図４に示す位置まで移動されており、レーザ検出装置３０が邪魔にならずに回折環撮像装置本体５をセットすることができる。次に、作業者はモータ２７から出ているケーブルを回折環読取装置２から出ているケーブルとコネクタにより接続し、入力装置９２からテーブル１６（イメージングプレート１５）の半径値及び測定対象物ＯＢの材質を入力したうえで、読取り開始の指令を入力する。これ以降はコントローラ９１にインストールされた制御プログラムにより、操作が行われる。まず、コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３に指令を出力して、移動ステージ２１を図４の右側の駆動限界位置付近まで移動させ、イメージングプレート１５の中心よりやや外側の位置付近にレーザ検出装置３０からのレーザ光が照射されるようにする。
【００６０】
次に、コントローラ９１は、モータ制御回路７４に指令を出力してモータ２７を所定の回転速度で回転させ、レーザ駆動回路７７に指令を出力してレーザ検出装置３０からレーザ光をイメージングプレート１５に照射させ、フォーカスサーボ回路８１に指令を出力してフォーカスサーボを開始させる。さらに、回転角度検出回路７５に指令を出力して、モータ２７（イメージングプレート１５）の回転角度θｐの出力を開始させ、Ａ／Ｄ変換器８３に指令を出力して、ＳＵＭ信号の瞬時値Ｉのデータ出力を開始させ、フィードモータ制御回路７３に指令を出力してフィードモータ２２を回転させ、イメージングプレート１５を図４の右側の駆動限界位置付近から左方向へ一定速度で移動させることを開始する。これにより、レーザ光の照射位置は、相対的にイメージングプレート１５上を螺旋状に回転し始める。その後、コントローラ９１は、イメージングプレート１５が所定の小さな角度だけ回転するごとに、Ａ／Ｄ変換器８３が出力するＳＵＭ信号の瞬時値Ｉのデータと、回転角度検出回路７５が出力する回転角度θｐのデータと、位置検出回路７２が出力する移動距離ｘのデータとを入力し、それぞれのデータを対応させて記憶する。なお、移動距離ｘは上述したようにレーザ光照射位置の半径値ｒに変換されたうえで記憶される。これにより、螺旋状に回転するレーザ光の照射位置に関して、ＳＵＭ信号の瞬時値Ｉ、回転角度θｐ及び半径値ｒを表すデータが所定回転角度ごとに順次記憶されていく。
【００６１】
ＳＵＭ信号の瞬時値Ｉ、回転角度θｐ及び半径値ｒを表すデータの所定回転角度ごとの記憶動作と並行して、コントローラ９１は、回転角度θｐごとに半径値ｒに対するＳＵＭ信号の瞬時値Ｉの曲線を作成し、曲線のピークに対応した半径値ｒαとＳＵＭ信号強度値Ｉαを記憶する。これは回折環の回転角度αごとに半径方向における回折Ｘ線の強度分布を求め、回折Ｘ線の強度がピークとなる箇所の半径値ｒαと回折Ｘ線の強度に相当する強度Ｉαを求める処理である。そして、すべての回転角度θｐ（回転角度α）において半径値ｒαと強度Ｉαを取得し、検出するＳＵＭ信号の瞬時値Ｉが強度Ｉαに対して充分小さくなった時点で、データの記憶を終了する。これにより、回折環における回折Ｘ線の強度に相当する強度の分布が瞬時値Ｉ、回転角度θｐ及び半径値ｒのデータ群で、及び回折環の形状が回転角度αごとの半径値ｒαで検出されたことになる。その後、コントローラ９１は、各回路に指令を出力し、フォーカスサーボを停止させ、レーザ光の照射を停止させ、Ａ／Ｄ変換器８３と回転角度検出回路７５の作動を停止させ、フィードモータ２２の作動を停止させる。なおイメージングプレート１５の回転は、継続されている。
【００６２】
次にコントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３に指令を出力して、移動ステージ２１を図４の右側の駆動限界位置付近まで移動させ、イメージングプレート１５の中心よりやや外側の位置付近にＬＥＤ光源４３からのＬＥＤ光が照射されるようにする。次に、コントローラ９１は、ＬＥＤ駆動回路８４に指令を出力してＬＥＤ光源４３からのＬＥＤ光をイメージングプレート１５に照射させ、フィードモータ制御回路７３に指令を出力して、イメージングプレート１５を図４の右側の駆動限界位置付近から左方向へ一定速度で移動させることを開始する。これにより、ＬＥＤ光がイメージングプレート１５上に螺旋状に照射され、撮像された回折環が消去されていく。
【００６３】
コントローラ９１にはイメージングプレート１５の半径が入力されて記憶されているので、コントローラ９１は、位置検出回路７２から入力した移動距離ｘを所定の値ｒ０から減算することで得られるＬＥＤ光の照射半径値が、イメージングプレート１５の半径になったとき、ＬＥＤ駆動回路８４に指令を出力してＬＥＤ光の照射を停止させる。さらに、コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３に指令を出力してイメージングプレート１５の移動を停止させ、位置検出回路７２に指令を出力して作動を停止させ、モータ制御回路７４に指令を出力してモータ２７（イメージングプレート１５）の回転を停止させる。
【００６４】
ここまでの処理により、先行技術文献である特許文献１と同様、コントローラ９１には、回折環における回折Ｘ線の強度分布及び回折環の形状のデータが記憶されている。しかし、残留応力の計算にはこれらのデータ以外に、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌ、測定対象物ＯＢに対するＸ線の入射角ψ、及びＸ線の光軸とＸ線の照射点における法線とを含む平面がイメージングプレート１５と交差するラインの回折環における回転角度（以下、基準回転角度という）が必要である。特許文献１では、Ｘ線と光軸が同一の可視の平行光を測定対象物ＯＢに照射し、測定対象物ＯＢの照射点付近をカメラ撮影して照射点及び受光点の撮影画像上の位置を設定位置にすることで、距離Ｌ、入射角ψを設定値にし、基準回転角度を０度にすることができた。または、照射点及び受光点の撮影画像上の位置から、距離Ｌ、入射角ψを検出し、基準回転角度を０度にすることができた。しかし、本実施形態では回折環撮像装置本体５はＸ線と光軸が同一の可視の平行光を照射する機能及びカメラ機能は有していない。よって、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌ、測定対象物ＯＢに対するＸ線の入射角ψ、及び基準回転角度は別の方法で取得する。
【００６５】
まず、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌは、回折環を撮像したときと同じ状態で材質既知の金属の粉末を糊塗した箇所にＸ線を照射して回折環を撮像し、該回折環を読取って該回折環の半径値を計算することで得る。すなわち、Ｘ線照射箇所に材質既知の金属の粉末を糊塗し、回折環撮像装置本体５を先の回折環撮像時と同じ状態にする配置工程、続いて上述した回折環撮像工程及び回折環読取り工程と同じ工程を行い、得られた回転角度αごとの半径値ｒαを平均する。これは、材質が既知で無応力のときの回折環の半径値を得ることであり、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌは、該半径値と既知である無応力のときの回折角から計算することができる。なお、残留応力の計算に必要な値は測定対象物ＯＢが無応力のときの回折環の半径値であるので、粉末が測定対象物ＯＢと同じ材質であれば（本実施形態では鉄の粉末であれば）、距離Ｌを計算する必要はなく、得られた半径値をそのまま残留応力の計算に用いることができる。
【００６６】
回折環を撮像したときと同じ状態で、材質既知の金属の粉末を糊塗した箇所にＸ線を照射して回折環を撮像するには、測定対象物ＯＢの内部の測定箇所に金属の粉末を糊塗し、上述した方法と同じ方法で治具３に回折環撮像装置本体５を取り付け、測定対象物ＯＢの内部に挿入して回折環を撮像すればよい。また、測定対象物ＯＢの内部形状と同じ内部形状の物体で同様のことを行ってもよい。なお、測定対象物ＯＢの内部の測定箇所が図７（ｂ）に示すように鉄管内部の側面である場合は、治具３の中心軸は測定対象物ＯＢの内部の中心軸と一致しているので、回折環を撮像する測定対象物ＯＢの挿入箇所からの深さ方向の位置は任意でよい。測定箇所に金属の粉末を糊塗することのみが異なり、回折環撮像と回折環読取り及び回折環消去の方法及び装置の作動は、上述した説明とすべて同じである。これにより、回折環の形状が回転角度αごとの半径値ｒαでコントローラ９１に記憶されるが、測定箇所は無応力であるので半径値ｒαはすべて略同一の値である。よって、すべての半径値ｒαを平均し、この平均値と粉末の材質における回折角からＸ線照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌを計算する。なお、粉末の材質が測定対象物ＯＢと同じ鉄である場合は、すべての半径値ｒαの平均値を計算するのみでよい。
【００６７】
上述したように、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌを得るには、金属粉末の糊塗と再度の回折環撮像と回折環読取りが必要であり、測定に時間を要する。よって、測定精度を多少落としても測定効率を重要視するときは、測定対象物ＯＢへのＸ線照射で撮像した回折環の読取りにより得られた回転角度αごとの半径値ｒαを平均してもよい。
【００６８】
次に、測定対象物ＯＢに対するＸ線の入射角ψは、回折環読取りにより得られたデータである瞬時値Ｉ、回転角度θｐ及び半径値ｒを用い、特許第５９６７４９１号に示された方法を用いて計算する。すなわち、コントローラ９１にインストールされている演算プログラムが、回折環読取りにより記憶されているデータを用いて自動でＸ線の入射角ψの計算を行う。この計算は、回転角度θｐに対するピークの瞬時値Ｉαの変化量とＸ線の入射角ψとには１：１の関係があるため、予めこの関係を記憶しておき、回折環読取りにより得られたデータから回転角度θｐに対するピークの瞬時値Ｉαの変化量を計算し、得られた変化量を記憶された関係に当てはめてＸ線の入射角ψを求めるものである。また、回転角度θｐに対するピークの瞬時値Ｉαの変化量の代わりに、回転角度θｐに対する半径方向の瞬時値Ｉの分布に基づく幅（例えば半価幅）の変化量を用いて同様の計算を行ってもよい。これらの変化量とＸ線の入射角ψとに１：１の関係があることの理論的説明及びＸ線の入射角ψの具体的計算方法は、特許第５９６７４９１号に詳細に説明されているのでそちらを参照する。なお、計算に使用する回折環読取りデータは、測定対象物ＯＢにＸ線を照射して撮像した回折環の読取りデータを用いればよいが、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌを得るために、金属の粉末を糊塗した箇所にＸ線を照射して撮像した回折環の読取りデータを用いてもよい。
【００６９】
次に、基準回転角度は、Ｘ線の入射角ψと同様、回折環読取りにより得られたデータである瞬時値Ｉ、回転角度θｐ及び半径値ｒを用い、特許第５９６７４９１号に示された方法を用いて計算する。すなわち、基準回転角度もコントローラ９１にインストールされている演算プログラムが、回折環読取りにより記憶されたデータを用いて自動で計算を行う。この計算は、回転角度θｐに対するピークの瞬時値Ｉαの変化曲線において、ピーク点が基準回転角度の位置、ボトム点が基準回転角度から１８０°の位置に生じるため、該変化曲線を作成し、ピーク点及びボトム点の回転角度を検出して、基準回転角度を計算するものである。この場合も、回転角度θｐに対するピークの瞬時値Ｉαの変化曲線の代わりに、回転角度θｐに対する半径方向の瞬時値Ｉの分布に基づく幅（例えば半価幅）の変化曲線を用いて同様の計算を行ってもよい。ピーク点及びボトム点が上述した回転角度に生じることの理論的説明及び基準回転角度の具体的計算方法は、特許第５９６７４９１号に詳細に説明されているのでそちらを参照する。なお、この場合も、計算に使用する回折環読取りデータは、測定対象物ＯＢにＸ線を照射して撮像した回折環の読取りデータを用いればよいが、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌを得るために、金属の粉末を糊塗した箇所にＸ線を照射して撮像した回折環の読取りデータを用いてもよい。
【００７０】
以上により、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌ、測定対象物ＯＢに対するＸ線の入射角ψ、及び基準回転角度を得ることができる。なお、測定対象物ＯＢの内部の形状が同一のものが複数あり、測定箇所が同一または管状物体内部の側面である場合は、一度、距離Ｌ、Ｘ線の入射角ψ及び基準回転角度を求めれば、測定対象物ＯＢの内部の形状が同一のものすべてに対して同じ値が使用できるので、Ｘ線回折測定の度に距離Ｌ、Ｘ線の入射角ψ及び基準回転角度を求める必要はない。
【００７１】
次の計算工程において、コントローラ９１はインストールされている演算プログラムにより残留応力の計算を行う。なお、上述したように測定対象物ＯＢに対するＸ線の入射角ψ、及び基準回転角度は、コントローラ９１内での演算処理により求めるので、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌを求めるための回折環読取りが終了した後からが計算工程である。残留応力の計算は、ｃｏｓα法を用いた演算により残留応力を計算するものである。この演算方法は公知技術であり、例えば特開２００５−２４１３０８号公報の〔００２６〕〜〔００４４〕に詳細に説明されている。ただし、基準回転角度を０度として計算がされるので、残留応力の計算の前に得られた基準回転角度を、それぞれの回転角度θｐ（ｃｏｓα法ではα）から減算し、基準回転角度を０度とする回転角度にした後、公知技術で示された演算方法で計算を行う。
【００７２】
コントローラ９１は計算が終了すると、表示装置９３に残留応力の計算結果を表示する。なお、残留応力以外に、Ｘ線照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌ、及びＸ線の入射角ψ等の測定条件を表示するようにしてもよい。また、回折環の形状曲線（回転角度αごとの半径値ｒαから得られる曲線）、回折環の強度分布画像（瞬時値Ｉを明度に換算し、瞬時値Ｉに対応する明度、回転角度θｐ及び半径値ｒのデータ群から作成される画像）等を表示するようにしてもよい。作業者は結果を見ることで、測定対象物ＯＢの疲労度の評価等を行うことができる。
【００７３】
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、自らの中心軸を中心にして放射状にＸ線を出射するＸ線出射器１０と、Ｘ線出射器１０から放射状に出射されるＸ線の出射方向に配置され、Ｘ線を通過させる貫通孔２８ａ，２７ｂ，２７ａ１が設けられたモータ２７と、モータ２７と一体となったテーブル１６、イメージングプレート１５及び固定具１８からなる回折環撮像機器であって、貫通孔２８ａ，２７ｂ，２７ａ１と中心軸が一致する貫通孔１６ａ，１７ａ，１８ａを有し、貫通孔１６ａ，１７ａ，１８ａを通過させてＸ線が出射され、出射された方向に物体があるとき、物体で発生した回折Ｘ線により貫通孔１６ａ，１７ａ，１８ａと垂直に交差するイメージングプレート１５の表面に回折環を撮像する回折環撮像機器と、Ｘ線出射器１０を固定しモータ２７を連結するホルダであって、Ｘ線出射器１０の中心軸に対する貫通孔２８ａ，２７ｂ，２７ａ１の角度を任意の角度に設定可能な連結部１２、雄ねじ１１等からなる角度変化機構を設けたホルダ７とを備える回折環撮像装置本体５を用いて回折環撮像を行っている。
【００７４】
これによれば、測定対象物ＯＢの内部の中心軸にＸ線出射器１０の中心軸が合うようにして回折環撮像装置本体５を測定対象物ＯＢの内部に挿入し、Ｘ線が希望する測定箇所に照射されるよう、ホルダ７内の角度変化機構によりＸ線出射器１０の中心軸に対する貫通孔２８ａ，２７ｂ，２７ａ１の角度を設定すれば、テーブル１６、イメージングプレート１５及び固定具１８からなる回折環撮像機器により回折環を撮像することができる。すなわち、測定対象物ＯＢの内部がホルダ７又はテーブル１６の径より狭くない限り、回折環撮像装置本体５を測定対象物ＯＢの内部に入れて測定箇所にＸ線を照射し、回折環を撮像することができる。ホルダ７内の角度変化機構により、Ｘ線出射器１０の中心軸に対する貫通孔２８ａ，２７ｂ，２７ａ１の角度を任意の角度に設定しても、測定箇所にＸ線を照射することができるのは、Ｘ線出射器１０から放射状にＸ線が出射するため、角度を変化させても貫通孔２８ａ，２７ｂ，２７ａ１にＸ線が入射するからである。
【００７５】
また、上記実施形態においては、回折環撮像機器は、テーブル１６に固定されたイメージングプレート１５であり、Ｘ線を通過させる貫通孔が形成されたブロックは、貫通孔２８ａ，２７ｂ，２７ａ１が出力軸に形成され、テーブル１６を貫通孔２８ａ，２７ｂ，２７ａ１の中心軸周りに回転させるモータ２７であるようにしている。
【００７６】
これによれば、先行技術文献に示されたＸ線回折測定装置にある回折環読取機能を回折環読取装置２で設け、回折環読取装置２でモータを回転させながらテーブルを移動させれば、回折環を読み取ることができる。また、モータ２７に駆動信号を供給するケーブルをモータ近傍でコネクタにより接続するようにすれば、回折環撮像時において回折環撮像装置本体５が有するケーブルはＸ線出射器へ高電圧を供給するケーブル１つのみにすることができるので、回折環撮像装置本体５の測定対象物ＯＢ内部への挿入を行いやすくなる。
【００７７】
また、上記実施形態においては、回折環撮像の際に、回折環撮像装置本体５が着脱可能な治具３であって、Ｘ線出射器１０の中心軸が治具３の中心軸に略合致するようホルダ７を固定する取付リング６８，６９と、治具３の中心軸の垂直方向であって互いに正反対となる方向に伸縮する複数の押し当て部５０とを有し、複数の押し当て部５０は、先端に治具３を移動可能にするローラー５８を有している治具３を用いている。
【００７８】
これによれば、測定対象物ＯＢの内部が管状物体の内部等、円柱状の空洞である場合、回折環撮像装置本体５を取り付けた治具３を円柱状の空洞内に挿入し、治具３内の複数の押し当て部５０を伸長させて円柱状の空洞の壁に押し当てれば、円柱状の空洞の中心軸位置にＸ線出射器１０の中心軸がくるよう、回折環撮像装置本体５を円柱状の空洞内に位置させることができる。また、複数の押し当て部５０の先端はローラー５８であるので、円柱状の空洞内の測定箇所近傍まで回折環撮像装置本体５を移動させることができる。
【００７９】
また、上記実施形態においては、回折環撮像装置本体５がセットされる回折環読取装置２であって、イメージングプレート１５にレーザ光を照射してイメージングプレート１５の表面にレーザスポットを形成するレーザ検出装置３０と、モータ２７に駆動信号を供給してモータ２７を回転させるモータ制御回路７４と、レーザスポットをイメージングプレート１５と相対的にイメージングプレート１５の半径方向に移動させるステージ移動機構２０と、レーザ検出装置３０によりレーザ光が照射され、モータ制御回路７４によりモータ２７が回転され、及びステージ移動機構２０によりレーザスポットが移動されている状態で、レーザスポットからの反射光の強度を、モータ２７の回転角度及びステージ移動機構２０による移動位置に関連付けて検出する各種回路及びコントローラ９１と、各種回路及びコントローラ９１により検出された複数のデータを用いてイメージングプレート１５に撮像された回折環の形状を算出するコントローラ９１にインストールされた演算プログラムとを備えた回折環読取装置２を用いて回折環読取りを行っている。
【００８０】
これによれば、回折環撮像装置１により回折環を撮像した後、回折環撮像装置本体５を回折環読取装置２にセットすれば、先行技術文献に示された方法と同じ方法で回折環の形状を検出でき、残留応力等、回折環の形状に基づく特性値を計算することができる。すなわち、従来と同程度の測定精度でＸ線回折測定を行うことができる。
【００８１】
また、上記実施形態においては、回折環撮像装置１と回折環読取装置２を用いたＸ線回折測定方法において、回折環撮像装置本体５のモータ２７は、ホルダ７から着脱可能であるとともにテーブル１６の径が異なるものが複数用意されており、用意された複数のモータ２７の中から、測定対象物ＯＢに合った径のテーブル１６を有するモータ２７を選択してホルダ７に取り付ける取付工程と、貫通孔２８ａ，２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ，１８ａを通過したＸ線が測定箇所に照射されるようホルダ７の角度変化機構によりモータ２７の角度を設定し、回折環撮像装置本体５を対象とする測定対象物ＯＢの測定箇所近傍に配置する配置工程と、Ｘ線出射器１０からＸ線を出射してイメージングプレート１５に回折環を撮像する回折環撮像工程と、回折環撮像装置本体５を回折環読取装置２にセットし、イメージングプレート１５に撮像された回折環の形状を読み取る回折環読取り工程と、回折環読取り工程にて読み取った回折環の形状から、回折環の形状に基づく特性値を計算する計算工程とを行っている。
【００８２】
これによれば、回折環撮像装置本体５を測定対象物ＯＢの内部に挿入して回折環を撮像する際、測定箇所にＸ線を照射することが可能な径のテーブル１６を選択することができるので、測定対象物ＯＢの内部の大きさが様々ある場合でもＸ線回折測定が可能になる。
【００８３】
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。
【００８４】
上記実施形態においては、回折環撮像装置本体５において、モータ２７をホルダ７に対して着脱可能にした。しかし、測定対象物ＯＢの内部の大きさが限られており、複数の径のテーブル１６を用意する必要がなければ、テーブル１６を適切な大きさにし、モータ２７をホルダ７と一体にしてもよい。
【００８５】
また、上記実施形態においては、回折環撮像装置本体５を回折環読取装置２にセットして回折環の読み取りを行ったが、モータ２７を含む回折環撮像装置本体５の一部を着脱可能にして、回折環撮像装置本体５から取り外した一部を回折環読取装置２にセットして回折環の読み取りを行うようにしても良い。これによれば、回折環撮像装置１の近くに回折環読取装置２がないとき、高電圧電源６やケーブル９を回折環読取装置２の場所まで運搬せずに済むというメリットがある。なお、請求項３にある、回折環撮像装置がセットされる回折環読取装置とは、回折環撮像装置の一部を取外して回折環読取装置にセットする場合も含むものとする。
【００８６】
また、上記実施形態においては、回折環を撮像する手段は、テーブル１６に固定具１８で取り付けられたイメージングプレート１５とした。しかし、回折環を撮像することができるならばこれ以外の手段を用いてもよい。例えば、イメージングプレート１５と同じ広さの平面を有するＸ線ＣＣＤを備え、Ｘ線出射器１０からのＸ線照射の際、Ｘ線ＣＣＤの各画素が出力する電気信号により回折Ｘ線の強度分布を検出する機器でもよい。この場合は、回折環を撮像する手段を回転させる必要はないので、モータ２７及びモータ固定プレート１３の替わりに連結部１２及び貫通孔２８ａ，２７ｂ，２７ａ１を備えたブロックを設ければよい。なお、この場合は、回折環撮像装置本体５から出るケーブルの数が増え、テーブル１６からもケーブルが出るため、測定対象物ＯＢの内部への挿入がやりにくくなるというデメリットがあるが、回折環読取装置２を用意する必要がないというメリット及び測定結果を得るまでの時間を短縮できるというメリットがある。
【００８７】
また、上記実施形態においては、治具３は様々な径の管状物体の内部で回折環撮像装置本体５の位置を一定にできる構造のものにした。しかし、管状物体の内部の径が限られている場合は、治具としてそれぞれの管状物体の内部の径に合う円筒形状の外枠に、回折環撮像装置本体５を固定できる構造のものを複数用意し、管状物体の内部の径に合う治具を選択して使用するようにしてもよい。
【００８８】
また、上記実施形態においては、治具３は管状物体の内部に挿入し、回折環撮像装置本体５の位置を一定にできる構造のものにした。しかし、測定対象物ＯＢ内部の形状が管状物体の内部形状以外の形状である場合は、その形状に合った治具を使用すればよい。また、治具３にスペーサ等の適切な物体を取り付けることで、回折環撮像装置本体５の測定対象物ＯＢの内部での位置を一定にできるならば、そのようにしてもよい。
【００８９】
また、上記実施形態においては、回折環読取装置２はイメージングプレート１５を回転させるとともにレーザ検出装置３０を半径方向に送ることで、レーザ検出装置３０からの集光したレーザ光を螺旋状にイメージングプレート１５上を移動させ、反射光強度を回転角度と半径位置とともに検出する装置とした。しかし、集光したレーザ光が螺旋状にイメージングプレート１５上を移動できれば、回折環読取装置２はどのような構造にしてもよい。例えば、回折環撮像装置本体５を取り付ける支持機構４５を移動させる構造でもよいし、固定用ブロック４６が固定棒４７の長尺方向に伸縮する構造でもよい。
【００９０】
また、上記実施形態においては、コントローラ９１に残留応力を計算する演算プログラムを備えた。しかし、Ｘ線回折測定に時間がかかってもよい場合は、コントローラ９１は回折環の形状を検出するまでにし、別のコンピュータ装置に回折環の形状データと、距離Ｌ、Ｘ線入射角ψ及びその他計算に必要なパラメータとを入力して、残留応力を計算するようにしてもよい。この場合、別のコンピュータ装置にデータを入力する方法としては、記録媒体を介する方法、ネット回線等を使用して転送する方法等、様々な方法が考えられる。また、計算の一部または全部を人為的に行ってもよい。
【００９１】
また、上記実施形態においては、回折環読取装置２で読み取った回折環の形状から、残留応力を計算するとしたが、回折環の形状に基づく特性値であれば、計算するものはどのようなものでもよい。例えば、回折環の半価幅と測定対象物ＯＢの表面硬さとの関係を予め記憶しておき、読み取った回折環の形状から半価幅の平均値を求め、求めた平均値を該記憶している関係に当てはめて測定対象物ＯＢの表面硬さを求めるようにしてもよい。
【００９２】
１…回折環撮像装置、２…回折環読取装置、３…治具、５…回折環撮像装置本体、６…高電圧電源、７…ホルダ、８…上蓋、１０…Ｘ線出射器、１２…連結部、１３…モータ固定プレート、１５…イメージングプレート、１６…テーブル、１７…突出部、１８…固定具、２８ａ，２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ，１８ａ…貫通孔、２０…ステージ移動機構、２１…移動ステージ、２２…フィードモータ、２３…スクリューロッド、２７…モータ、２８…通路部材、２９…固定板、３０…レーザ検出装置、３１…レーザ光源、３６…対物レンズ、４３…ＬＥＤ光源、４５…支持機構、４６…固定用ブロック、４７…固定棒、５０…押し当て部、５１…伸縮パイプ、５２…収納部、５３…伸縮棒、５８…ローラー、６０…円柱状ボタン、６１…固定リング、６２…移動リング、６４…ストッパ、６５…バネ、６６…固定用ブロック、６７…長尺棒、６８，６９…取付リング、７０…取っ手、９０…コンピュータ装置、９１…コントローラ、９２…入力装置、９３…表示装置、ＯＢ…測定対象物
【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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