(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体である第１物体と同じく固体である第２物体とが点、線若しくは面で直接的に接触する接触部位、又は、第１物体と第２物体とがそれら物体よりも高いＸ線透過率を有する液体若しくは固体を介して点、線若しくは面で間接的に接触している接触部位の微視的な構造をＸ線を用いて解析するための固体間接触部位解析方法であって、
a)前記接触部位を挟んで対向する両物体の平面又は両物体の最近接部位の接平面に対し全反射臨界角以下の入射角度をもって該接触部位にＸ線を入射するＸ線照射ステップと、
b)その入射Ｘ線に対して前記接触部位の反対側から出射してきた、接触部位を挟む物体表面で反射及び散乱されたＸ線、並びに、回折で生じたＸ線を含むＸ線を、複数の微小Ｘ線検出素子が２次元的に配列されてなる位置敏感型の２次元Ｘ線検出器により検出するＸ線検出ステップと、
c)前記２次元Ｘ線検出器からの検出信号により得られる２次元Ｘ線強度分布に基づいて前記接触部位の構造についての情報を取得する解析ステップと、
を有することを特徴とする固体間接触部位解析方法。
【請求項２】
固体である第１物体と同じく固体である第２物体とが点、線若しくは面で接触する接触部位、又は、第１物体と第２物体とがそれら物体よりも高いＸ線透過率を有する液体若しくは固体を介して点、線若しくは面で間接的に接触している接触部位の微視的な構造をＸ線を用いて解析するための固体間接触部位解析装置であって、
a)前記接触部位を挟んで対向する両物体の平面又は両物体の最近接部位の接平面に対し全反射臨界角以下の入射角度をもって該接触部位にＸ線を入射させるＸ線照射手段と、
b)前記Ｘ線照射手段による入射Ｘ線に対して前記接触部位の反対側から出射してきた、接触部位を挟む物体表面で反射及び散乱されたＸ線、並びに、回折で生じたＸ線を含むＸ線を検出する、複数の微小Ｘ線検出素子が２次元的に配列されてなる位置敏感型のＸ線検出手段と、
c)前記Ｘ線検出手段からの検出信号により得られる２次元Ｘ線強度分布に基づいて前記接触部位の構造についての情報を取得するデータ処理手段と、
を備えることを特徴とする固体間接触部位解析装置。
【請求項３】
請求項２に記載の固体間接触部位解析装置であって、
前記データ処理手段は、前記Ｘ線検出手段における全微小Ｘ線検出素子のうちの特定範囲に含まれる複数の微小Ｘ線検出素子により得られるＸ線強度を積算し、その積算した強度情報に基づいて前記接触部位に存在する微小間隙の大きさを求めることを特徴とする固体間接触部位解析装置。
【請求項４】
請求項２に記載の固体間接触部位解析装置であって、
前記データ処理手段は、前記２次元Ｘ線強度分布から求まる強度パターンを解析することにより前記接触部位を挟んで対向する両物体の表面形状を推定することを特徴とする固体間接触部位解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体である２つの物体が直接的に接触する接触部位、或いは、それら固体に比べてＸ線透過率が高い液体若しくは固体を介して間接的に接触する接触部位を、Ｘ線を利用して解析する方法及び装置に関し、さらに詳しくは、点、線、又は面である接触部位に存在するごく微小な間隙のサイズ計測や接触部位を挟んだ両物体の微視的な形状観察などが可能な解析方法及び解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、固体である２つの物体が点、線、又は面で直接的に接している場合であっても、物体の表面はごく微細な凹凸の集合であるので、微視的に見ればその接触部位にはごく微細な間隙が存在する。２つの物体が互いに近づく方向にそれら物体に圧力を加えれば接触部位の微細な間隙は縮小するし、さらに圧力を大きくすれば、例えば一方の物体の一部が他方の物体の表面に間隙なく密着し、その密着箇所の周囲で一方又は両方の物体に微視的な変形が生じる。
【０００３】
様々な分野における近年の精密加工技術、高密度実装技術等の進展に伴い、上記のような２つの物体間の接触部位における微小間隙のサイズ計測や接触部位を挟んだ両物体の微細形状観察、或いは接触部位付近の物体の組成解析などの要求は高くなっている。また、２つの物体が直接的に接触している場合だけでなく、例えば油等の薄い液体層や固体薄膜層を介して２つの物体が間接的に接触している場合のその接触部位における微小間隙のサイズ計測や接触部位を挟んだ両物体の微細形状観察などの要求も非常に大きい。
【０００４】
従来一般的に、ミクロン単位の間隙計測や形状観察には工業用Ｘ線透視装置やＸ線ＣＴ装置などが用いられている。しかしながら、こうした装置をもってしても、さらに微細なサブミクロンレベル、ナノレベルの間隙計測や形状観察は困難である。また、上記のような従来の装置では装置自体がかなり大掛かりになり、測定に比較的長い時間を要するため測定のスループットを上げるのは困難である。
【０００５】
特許文献１、２には、回転する磁気ディスク上で浮上するヘッドと該ディスク面との間隙といった比較的狭い間隙の計測をＸ線を用いて行う方法が開示されている。しかしながら、磁気ディスクやヘッドの対向平面は非常に高い平坦性をもつように加工されているから、磁気ディスクの回転によってヘッドが浮上した状態では、両者の間にはほぼ一様なサイズの間隙が形成される。上記特許文献に記載の測定方法は、このようにＸ線が直接的に且つ十分な強度で通過し得る大きさの間隙が計測対象として想定されており、直接的に通り抜けて来るＸ線がきわめて少ない状況下でのごく微細な間隙計測や形状観察は実質的には困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１８９５４１号公報
【特許文献２】特開平１１−１３２７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、巨視的には接触しているとみなせる２つの物体（固体）の接触部位に存在する微小な間隙や、Ｘ線透過率が高い液体や固体の層を挟んで間接的に接触している２つの物体間の微小な間隙の計測やその接触部位を挟んで対向する両物体の形状の観察などの接触部位構造解析を、Ｘ線を用い非接触で非破壊的に実施することができる固体間接触部位解析方法及び解析装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた第１発明は、固体である第１物体と同じく固体である第２物体とが点、線若しくは面で直接的に接触する接触部位、又は、第１物体と第２物体とがそれら物体よりも高いＸ線透過率を有する液体若しくは固体を介して点、線若しくは面で間接的に接触している接触部位の微視的な構造をＸ線を用いて解析するための固体間接触部位解析方法であって、
a)前記接触部位を挟んで対向する両物体の平面又は両物体の最近接部位の接平面に対し全反射臨界角以下の入射角度をもって該接触部位にＸ線を入射するＸ線照射ステップと、
b)その入射Ｘ線に対して前記接触部位の反対側から出射してきた、接触部位を挟む物体表面で反射及び散乱されたＸ線、並びに、回折で生じたＸ線を含むＸ線を、複数の微小Ｘ線検出素子が２次元的に配列されてなる位置敏感型の２次元Ｘ線検出器により検出するＸ線検出ステップと、
c)前記２次元Ｘ線検出器からの検出信号により得られる２次元Ｘ線強度分布に基づいて前記接触部位の構造についての情報を取得する解析ステップと、
を有することを特徴としている。
【０００９】
また上記課題を解決するためになされた第２発明は上記第１発明に係る解析方法を実施するための装置であり、固体である第１物体と同じく固体である第２物体とが点、線若しくは面で接触する接触部位、又は、第１物体と第２物体とがそれら物体よりも高いＸ線透過率を有する液体若しくは固体を介して点、線若しくは面で間接的に接触している接触部位の微視的な構造をＸ線を用いて解析するための固体間接触部位解析装置であって、
a)前記接触部位を挟んで対向する両物体の平面又は両物体の最近接部位の接平面に対し全反射臨界角以下の入射角度をもって該接触部位にＸ線を入射させるＸ線照射手段と、
b)前記Ｘ線照射手段による入射Ｘ線に対して前記接触部位の反対側から出射してきた、接触部位を挟む物体表面で反射及び散乱されたＸ線、並びに、回折で生じたＸ線を含むＸ線を検出する、複数の微小Ｘ線検出素子が２次元的に配列されてなる位置敏感型のＸ線検出手段と、
c)前記Ｘ線検出手段からの検出信号により得られる２次元Ｘ線強度分布に基づいて前記接触部位の構造についての情報を取得するデータ処理手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１０】
ここで、「接触部位を挟んで対向する両物体の平面又は両物体の最近接部位の接平面」とは、その両物体が巨視的に略平行な平面で接している場合にはその平面自体である。また、両物体の一方が平面である場合にはその平面自体である。さらにまた、両物体の対向面の両方が凸形状曲面又は尖塔形状面であって両物体が点又は線で接している場合には、両物体が最も近接した箇所において両物体の表面に存在する微小凹凸の近似平面高さにより形成される仮想的な近似平面である。
【００１１】
本発明に係る固体間接触部位解析方法及び解析装置における計測対象は、点、線又は面である２物体の接触部位であるが、その接触部位には例えば潤滑油などの液体がごく薄い被膜を形成して存在していてもよい。また、接触部位を形成する２物体は静止状態でなくてもよく、計測位置さえ変化しなければ一方又は両方の物体が運動していてもよい。つまり、接触部位は摺動面であってもよい。
【００１２】
２物体の接触部位に対し、該接触部位を挟んで対向する両物体の平面又は両物体の最近接部位の接平面に対し全反射臨界角以下の入射角度をもってＸ線が照射されると、それら物体を挟んでその反対側には、接触部位に存在する微小間隙を通り抜けてくるＸ線（このＸ線には、物体に一度も当たることなく通過してくるＸ線と、少なくとも１回は物体の表面で反射・散乱されたＸ線とを含む）、接触部位付近の物体表面に当たって回折を生じたＸ線、或いは、入射Ｘ線により励起されて物体自体から発生する特性Ｘ線、さらには物体の厚さや材質によっては物体内部に入り込んで透過して出てくるＸ線、などが混在したＸ線が出射する。これらＸ線は全体として入射Ｘ線の拡がり角よりもかなり広い拡がり角をもって出射する。
【００１３】
特許文献１、２に記載のような従来の間隙の測定手法は、入射Ｘ線に対して間隙をそのまま通過してくるＸ線のみを検出しているが、間隙がごく狭い場合やその間隙に空気に比べてＸ線透過率の低い液体や固体が存在している場合には、そのまま通過してくるＸ線の強度は非常に弱い。そのため、十分な強度でＸ線を検出することができないか、或いは、検出できてもその強度情報と間隙サイズとの相関性が悪く、強度情報を間隙サイズに精度良く換算するのが困難である。これに対し、本発明に係る固体間接触部位解析方法及び解析装置では、上述のように拡がりつつ出射するＸ線を複数の微小Ｘ線検出素子が２次元的に配列されてなる位置敏感型のＸ線検出手段でできるだけ漏れなく検出する。このときにＸ線検出手段の検出面上に到達するＸ線の種類は判別できないものの、例えば接触部位が直線又は平面であれば、検出面上にはその接触部位の微小間隙に対応した略帯状の像が得られる。
【００１４】
そこで、データ処理手段により実施される解析ステップでは、Ｘ線検出手段の検出信号に基づいて得られる２次元Ｘ線強度分布に基づいて、例えばＸ線検出手段における全微小Ｘ線検出素子のうちの特定範囲に含まれる複数の微小Ｘ線検出素子（画素）により得られるＸ線強度を積算し、その積算した強度情報に基づいて前記接触部位に存在する微小間隙の大きさを求める。上述したように接触部位の種類、つまり点接触、線接触、面接触のいずれであるのかによって、さらには、物体の形状等によって、検出面上で相対的に強いＸ線強度が得られる画素の位置は或る程度決まっているから、予め測定者が上記特定範囲を設定しておくこともできる。また、例えば２次元Ｘ線強度分布において得られているＸ線強度が所定以上である範囲を特定範囲として抽出してもよい。
【００１５】
また、２物体の接触部位から出てくる散乱Ｘ線や回折Ｘ線の拡がり具合は接触部位付近の両物体の表面形状に依存する。そのため、例えば一方又は両方の物体に圧力が加えられて物体に変形が生じると、その変形に伴って２次元Ｘ線強度分布における像の形状、つまりＸ線が到達する画素の位置やＸ線強度が変化する。そこで、データ処理手段により実施される解析ステップでは、２次元Ｘ線強度分布から求まる強度パターンを解析することにより、接触部位を挟んで対向する両物体の表面形状を推定することができる。
【００１６】
なお、前述のように２物体の接触部位からはそれら物体を構成する元素に特有の特性Ｘ線も出射してくるため、位置敏感型のＸ線検出手段のほかに例えば該検出手段と切り換え可能にエネルギー分散型Ｘ線分析手段を設け、或いは、位置敏感型Ｘ線検出手段とエネルギー分散型Ｘ線分析手段とを併設し、そのエネルギー分散型Ｘ線分析手段により定性分析を実行して物体の組成を併せて求めるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る固体間接触部位解析方法及び解析装置によれば、２物体の間の間隙を直接的に通過してきたＸ線の強度ではなく、物体表面で反射・散乱された又は回折で生じたＸ線、物体を透過してきたＸ線、物体自体から２次的に発生する特性Ｘ線など、様々なＸ線を網羅的に且つ２次元的な微小位置毎に検出し、その検出結果により得られる２次元Ｘ線強度分布を利用して接触部位の微小間隙のサイズや微小表面形状等の構造情報を得るようにしたので、巨視的にみれば接触状態にあるようなごく微細な間隙についての構造解析を行うことができる。
【００１８】
また、本発明に係る固体間接触部位解析方法及び解析装置によれば、装置自体がそれほど大掛かりとならずに済み、また短時間での計測が可能であるので、例えば微小間隙のサイズや表面形状が時間に伴って変化するような接触部位の構造解析にも好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例である接触部位計測装置の概略構成図。
【図２】本実施例の接触部位計測装置において計測対象となる２物体間の接触部位の形状の一例を示す図。
【図３】一方の物体を他方に押し付けた状態における２次元強度分布画像の一例を示す図。
【図４】本実施例の接触部位計測装置を用いた計測方法の手順を示す図。
【図５】実測による２次元強度分布画像の一例を示す図。
【図６】実測による２次元強度分布画像の一例を示す図。
【図７】間隙ｄを変えたときの実測による間隙ｄと出射Ｘ線強度との関係を示す図。
【図８】計測対象の接触部位形状が図２（ａ）であって間隙サイズが１μmである場合における検出面上での回折パターンの理論的シミュレーション計算結果を示す図。
【図９】計測対象の接触部位形状が図２（ａ）であって間隙サイズが３０nmである場合における検出面上での回折パターンの理論的シミュレーション計算結果を示す図。
【図１０】計測対象の接触部位形状が図２（ｂ）であって間隙サイズが１μmである場合における検出面上での回折パターンの理論的シミュレーション計算結果を示す図。
【図１１】計測対象の接触部位形状が図２（ｂ）であって間隙サイズが３０nmである場合における検出面上での回折パターンの理論的シミュレーション計算結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
まず、本発明に係る固体間接触部位解析方法におけるＸ線を用いた測定原理を説明する。
【００２１】
本願発明者は、２つの物体の間に形成されるサブミクロン〜ナノレベルのごく狭い間隙（スリット開口幅）にＸ線を照射したときに透過するＸ線や散乱・回折するＸ線を数量的に把握するために、理論的計算を行った。この際に想定した２つの物体の接触部位の形状例を図２に、理論的計算結果を図８〜図１１に示す。一般的に、こうしたスリット開口のＸ線透過・散乱の数量的把握には電磁波方程式に基づく計算が必要になるが、ここではスリット開口幅がナノレベルであっても或いはスリット開口形状が複雑であっても実用的な計算量に収まるように、Ｘ線の入射平面波を数ミクロン程度の有限な幅の振幅をもつ平行ビーム束に分割し、それぞれについて求めた解の重ね合わせにより最終的な解を求めるという計算手法を採用した。
【００２２】
図２（ａ）は、断面三角形状で図中のＹ方向に延伸する２つの物体が、その頂部同士が巨視的に見たときに接触状態となるように配置されたものである。図８及び図９は図２（ａ）に示した形状の接触部位を想定したものであり、図８は両物体の間隙が１μmの場合の、図９は両物体の間隙が３０nmの場合の回折強度パターンである。
【００２３】
各図の（ａ）は単純に（つまりは後述する物体自体を透過するＸ線を考慮せず）物体の間隙のみを通過してきたＸ線の回折強度パターンであり、入射Ｘ線の強度を１として規格化している。一方、各図の（ｂ）は物体自体を透過するＸ線も考慮した間隙付近全体を通過してきたＸ線の回折強度パターンである。各図（ｂ）において矢印で示す３本のカーブは両物体それぞれ及び両物体間の間隙の３箇所を通り抜けてくる各Ｘ線の回折パターンであり、他の１本のカーブはそれらの合計によるＸ線の回折パターンである。なお、ここでは、両物体の材料はステンレス鋼、各物体の頂部の角度は３０°、Ｘ線の波長はＣｕＫα（０．１５４nm）を想定している。
【００２４】
図８（ａ）及び図９（ａ）を見れば分かるように、カーブの半値幅は回折の効果により実際の間隙サイズよりもかなり広がっており、その広がりは間隙が狭いほど大きくなる。図２（ａ）の形状に特徴的であるのは、物体自体を透過してくるＸ線の強度が相対的にかなり大きいことである。
【００２５】
図２（ｂ）は、断面半円状の頂部を有し図中のＹ方向に延伸する２つの物体が、その頂部同士が巨視的に見たときに接触状態となるように配置されたものである。図１０及び図１１は図２（ｂ）に示した形状の接触部位を想定したものであり、図１０は両物体の間隙が１μmの場合の、図１１は両物体の間隙が３０nmの場合の回折強度パターンである。上記の図２（ａ）に示した形状に対する計算と最も異なる点は、全反射を考慮する必要があることである。
【００２６】
各図の（ａ）は物体表面で反射することなく直接的に通過してきたＸ線の回折強度パターンであり、入射Ｘ線の強度を１として規格化している。ただし、ここでは縦軸（強度軸）は対数で示している。一方、各図の（ｂ）は物体表面での全反射成分のＸ線の回折強度パターンである。なお、ここでは、両物体の材料はステンレス鋼、各物体の頂部は径２mmの半円形状、Ｘ線の波長はＣｕＫα（０．１５４nm）を想定している。
【００２７】
特に、図１０及び図１１の（ｂ）から分かることは、全反射Ｘ線の角度の拡がりは２〜３°程度あり、ピーク値は直接透過成分に比べて４〜５桁も小さいということである。
【００２８】
上記計算結果から明らかなことは、接触部位を挟む両物体の形状によってその程度は異なるものの、３０nm程度のサイズの間隙であっても、検出するに十分な強度のＸ線がその間隙幅と同方向に適度な拡がり幅をもって現れることである。そのため、このように拡がりつつ進むＸ線を的確に抽出すれば、それから求まるＸ線強度積算値に基づいて間隙サイズを推定することが可能である。また、回折強度パターンの形状は、接触部位を挟んだ両物体の形状によってかなり特異的である。そのため、例えばＸ線の到達範囲に２次元Ｘ線検出器を配置しＸ線強度の空間分布を測定すれば、その強度分布から物体の表面形状の推定が可能である。
【００２９】
本発明に係る固体間接触部位解析方法及びこれを実施する解析装置は、上記測定原理を利用したものであり、上述したような、間隙を直接的に通り抜けてくるＸ線のみを１個の検出器で検出し、そのＸ線強度に基づいて間隙サイズを算出するという従来の測定方法とは全く原理を異にするものである。
【００３０】
以下、本発明に係る固体間接触部位解析方法を実施する解析装置の一実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、本実施例である接触部位計測装置の概略構成図である。該装置による計測対象は、図２（ａ）、（ｂ）に示したような、鋭角状断面又は湾曲状断面を有する２つの物体の直接的な接触部位のほか、例えば図２（ｃ）に示すような、２つの物体の略平行な平面が直接的に接触した部位など様々である。
【００３１】
図２（ａ）、（ｂ）では２つの物体の接触部位はＹ方向に延伸する直線状であるが、図２（ｃ）では、２つの物体の接触部位はＹ方向、Ｚ方向を含む平面状である。いずれの場合においても、巨視的には両物体が接触している状態であっても、それら物体の表面にはごく微細な凹凸が存在するため、微視的に見れば両物体の間にはごく微小の間隙が存在する（但し、Ｙ方向に沿った間隙のサイズは一定ではない）。本実施例の接触部位計測装置は、こうした微視レベルで存在する間隙のサイズやその付近の両物体の形状などの計測を可能としたものである。
【００３２】
もちろん、本実施例の接触部位計測装置による計測対象の間隙は、２つの物体が直接的に接触している場合のみならず、空気に比べて遙かにＸ線透過率が低く且つ両物体よりはＸ線透過率が高い液体や固体の薄膜層を挟んで両物体が間接的に接触した状態の接触部位の間隙であってもよい。
【００３３】
図１に示すように、本実施例の接触部位計測装置では、Ｘ線遮蔽室１内に、Ｘ線源２、Ｘ線源２から出射されたＸ線を効率良く収集して略平行光にするマルチキャピラリＸ線レンズ３、第１物体４Ａと第２物体４Ｂとからなる測定対象物４、及び、Ｘ線照射を受けて測定対象物４の接触部位付近から出射したＸ線を２次元的に検出する２次元Ｘ線検出器５、が配設されている。一方、Ｘ線遮蔽室１の外側には、２次元Ｘ線検出器５で得られる検出データを処理するために、パーソナルコンピュータ等により具現化されるデータ処理部６が設けられている。２次元Ｘ線検出器５は所定の２次元範囲において入射してきたＸ線の位置の判別が可能な位置敏感型の検出器である。したがって、２次元Ｘ線検出器５からデータ処理部６へは、該検出器５の２次元的な検出面に入射したＸ線の位置情報データ（例えば検出面上の位置アドレスを示すデータ）と検出面上の各位置のＸ線強度データとが出力される。
【００３４】
データ処理部６は、上記のような検出データに基づいて２次元Ｘ線強度分布を作成する２次元Ｘ線強度分布作成部６１と、該分布データを所定アルゴリズムに従って解析処理して例えば接触部位の微小間隙のサイズを算出する解析処理部６２と、を機能ブロックとして含み、その処理結果等は出力部７により出力される。
【００３５】
なお、Ｘ線を平行化するマルチキャピラリＸ線レンズ３は必須な要素ではなく、重要なことは、接触部位を挟んで対峙する両物体の平面又は両物体の最近接部位（接触部位）の接平面に対して全反射臨界角以下の入射角でＸ線が接触部位に入射するようにすることである。ここでいう接平面とは上述した定義に基づく仮想的な近似平面である。全反射臨界角は物体の材料や物体の周囲の雰囲気（例えば空気、液体等）によって相違するから、そうした条件に応じて実際の照射Ｘ線に許容される拡がり角度は相違する。
【００３６】
図１に示したように第１物体４Ａと第２物体４Ｂとが接触した状態であっても、その接触部位には物体４Ａ、４Ｂ表面の微細な凹凸、その表面に付着した異物の影響などにより、ごく微小の間隙が存在する。そのため、この接触部位に上述したようなＸ線が照射されると、上記間隙で主として反射しながら通過して来るＸ線（以下「通過Ｘ線」という）が反対側から出射する。また、物体４Ａ、４Ｂの表面の微細凹凸のエッジや結晶等により回折を生じたＸ線（以下「回折Ｘ線」という）も反対側から出射するし、物体４Ａ、４Ｂの表面で散乱したＸ線（以下「散乱Ｘ線」という）も出射する。さらには、接触部位においてＸ線の入射角が全反射臨界角以下であっても接触部位から少し外れた位置ではＸ線の入射角は全反射臨界角を超えるし、接触部位においても微視的に見れば一部のＸ線の入射角は全反射臨界角を超えることがある。そのため、物体４Ａ、４Ｂ中に入り込んだＸ線の励起作用により、それら物体から物質特有の特性Ｘ線も出射してくる。そうした様々な種類のＸ線は接触部位から拡がりながら進み、２次元Ｘ線検出器５の検出面に到達する。
【００３７】
一般に、通過Ｘ線の強度は最も大きいが、回折Ｘ線や散乱Ｘ線もその強度はかなり大きい。ただし、２次元Ｘ線検出器５の検出面位置において、通過Ｘ線は接触部位の微小間隙のサイズを反映した比較的狭い範囲に収まるのに対し、回折Ｘ線や散乱Ｘ線の拡がりは接触部位付近の物体４Ａ、４Ｂの表面形状の影響を大きく受ける。本実施例の装置では、回折Ｘ線や散乱Ｘ線が大きく拡がりながら出射する場合でも、それらＸ線の殆どを２次元Ｘ線検出器５で受けて位置情報データとＸ線強度データとを得ることができる。
【００３８】
図３は、図２（ｂ）の形態において両物体を強く押し付けた状態で下方側のＸ線を遮蔽して、その状態で２次元Ｘ検出器５からの検出データに基づいて作成される２次元Ｘ線強度分布画像の一例である。この場合、両物体は大きな荷重で互いに押し付けられているため、接触部位の間隙はきわめて狭く（ほぼ零と）なっている。一方、この間隙の上方には物体の表面からの散乱Ｘ線や回折Ｘ線による像が現れており、それら像の形状は荷重による物体の微小な変形を反映している。このように２次元Ｘ線強度分布画像を利用すれば、接触部位付近の物体の表面形状を調べることも可能である。
【００３９】
図４は本実施例の接触部位計測装置を用いて測定対象物４の接触部位に存在する微小間隙の大きさを求める際の、該装置の動作手順を示すフローチャートである。
【００４０】
まず、Ｘ線源２を駆動して測定対象物４の接触部位にＸ線を照射し、上述のように接触部位からの通過Ｘ線を含む各種Ｘ線を２次元Ｘ線検出器５で検出する。そして、２次元Ｘ線検出器５から検出データを受領した２次元Ｘ線強度分布作成部６１は２次元Ｘ線強度分布画像を作成する（ステップＳ１）。次に、解析処理部６２は上記画像に対し、Ｘ線強度を抽出する画素を選択するための検出窓を設定する（ステップＳ２）。この検出窓は、Ｘ線が殆ど又は全く入射していない画素を後述の積算対象から除去することで実効的にＳ／Ｎを改善するため、或いは、接触部位が例えば点状である場合のように求める間隙が２次元画像中の特定の箇所のみに存在する場合に不要な、つまり接触部位でない箇所からの通過Ｘ線の影響を除去するためのものである。
【００４１】
前者の目的に対しては、例えばＸ線強度が所定閾値以上である画素のみを選択するように自動的に検出窓を設定することができる。一方、後者の目的に対しては又は前者の目的に対しても、測定者が２次元Ｘ線強度分布画像をモニタ（図示せず）の画面上で確認しながら、手動で適切な範囲に検出窓を設定するようにするとよい。例えば後で例示するように接触部位が線状（又は平面状）である場合には、２次元Ｘ線強度分布画像上に水平方向に帯状に大きなＸ線強度を示す画素が並ぶから、これを包含するように検出窓を設定すればよい。次いで解析処理部６２は検出窓内の画素のＸ線強度を積算し（ステップＳ３）、その積算強度から接触部位の微小間隙のサイズを算出する（ステップＳ４）。そして、算出された微小間隙サイズを２次元Ｘ線強度分布画像と併せて出力部７から出力する（ステップＳ５）。
【００４２】
スリット開口幅ｄが６μm及び１μmであるスリットを上記接触部位計測装置により測定して得られる２次元Ｘ線強度分布画像の実測例を図５、図６に示す。スリット開口幅１μmでも、スリット開口に対応した水平な帯状（線状）の像が明瞭に得られていることが分かる。上述したように、このような場合には水平方向に延びる帯状の検出窓を設定すればよい。さらにスリット開口幅が狭くなる場合でも、積算時間を増加させて適当な検出窓を設定すれば、開口幅を算出するのに十分な強度の信号を取り出すことができる。
【００４３】
スリット開口幅ｄを段階的に調整したものを上記実施例の接触部位計測装置により実測して、スリット開口幅ｄと積算Ｘ線強度相対値との関係を算出した結果が図７である。この図から、０．１〜２．５μmの範囲でスリット開口幅ｄと積算Ｘ線強度との間には相関があることが分かる。そこで、例えば上記のような関係を予め求めて参照情報として解析処理部６２に記憶しておくことにより、測定対象物４に対して計測を実行して得られたＸ線強度を上記参照情報に照らして微小間隙サイズを求めることができる。
【００４４】
なお、上述したようにＸ線の照射を受けた物体からは特性Ｘ線も放出されるから、２次元Ｘ線検出器に代えてエネルギー分散型Ｘ線分光検出器を配置する構成としておく、或いは、２次元Ｘ線検出器とエネルギー分散型Ｘ線分光検出器とを併設しておき、エネルギー分散型Ｘ線分光検出器で得られた信号を同定処理に供することにより、接触部位を形成する物体の組成も把握することが可能となる。
【００４５】
また、上記実施例はいずれも本発明の一例であるから、本発明の趣旨の範囲で適宜変形、修正又は追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは当然である。例えば、上記実施例では、静止状態にある２物体が直接的又は間接的に接触している状態を想定していたが、Ｘ線を照射する位置さえ移動しなければ、一方の物体が他方に対して相対的に運動している状態や両物体が互いに運動している状態であっても、同様の測定が可能であることは明らかである。
【符号の説明】
【００４６】
１…Ｘ線遮蔽室
２…Ｘ線源
３…マルチキャピラリＸ線レンズ
４…測定対象物
４Ａ…第１物体
４Ｂ…第２物体
５…２次元Ｘ線検出器
６…データ処理部
６１…２次元Ｘ線強度分布作成部
６２…解析処理部
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図７】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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